| 专利名称： | 一种复合材料及其在制备汽车油门踏板中的应用 | ||
| 专利名称(英文)： | A composite material and its in the preparation of the application of the automobile accelerator pedal | ||
| 专利号： | CN201610121946.2 | 申请时间： | 20160303 |
| 公开号： | CN105504526A | 公开时间： | 20160420 |
| 申请人： | 北京汽车股份有限公司 | ||
| 申请地址： | 101300 北京市顺义区仁和镇双河大街99号 | ||
| 发明人： | 丁伟良 | ||
| 分类号： | C08L23/12; C08L27/18; C08K7/14; C08K5/549; B29C45/76 | 主分类号： | C08L23/12 |
| 代理机构： | 北京银龙知识产权代理有限公司 11243 | 代理人： | 许静; 黄灿 |
| 摘要： | 本发明涉及一种复合材料及其在油门踏板上的应用。本发明的复合材料由以下按重量百分比计的组分制成：聚丙烯30％～40％，长玻璃纤维35％～45％，聚四氟乙烯10％～20％和多面体低聚倍半硅氧烷2％～5％。将这些组分混合后烘干，然后在注塑温度210-240℃，注塑压力600-900bar、注塑时间为4-6s的条件下，注塑得到汽车油门踏板。该种复合材料制得的油门踏板，不但耐磨损，而且不易变形，使用时间长，从而保证了汽车的安全系数。另外，本发明的复合材料成本低。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention relates to a composite material and the application of the accelerator pedal. The composite material of this invention is composed of the following according to the weight percentage of the components are made into : polypropylene 30% - 40%, long glass fiber 35% - 45%, polytetrafluoroethylene 10% - 20% and polyhedral oligomeric silsesquioxanes 2% - 5%. Drying after mixing the components, then the injection molding temperature 210-240°C, injection pressure 600-900bar, injection time is 4-6s under the condition of, injection automobile accelerator pedal. To make this kind of composite material of the throttle pedal, not only wear-resistant, and is not easy to deform, long service life, so as to ensure the safety factor of the vehicle. Furthermore, the composite material of this invention low cost. | ||
1.一种复合材料，由以下按重量百分比计的组分制成：
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述多面体低聚倍半硅氧烷的结构式 如式I所示：
3.根据权利要求2所述的复合材料，其特征在于，由以下按重量百分比计的组分制成：
4.根据权利要求3所述的复合材料，其特征在于，由以下按重量百分比计的组分制成：
5.权利要求1-4任意一项所述的复合材料在制备汽车油门踏板中的应用。
6.一种汽车油门踏板的制备方法，包括以下步骤： 将权利要求1-4任意一项所述的组分混合，得到复合材料； 将得到的复合材料烘干，然后准备注塑； 将注塑机的注塑温度调至210-240℃，注塑压力调至600-900bar、注塑时间为4-6s的条 件下，注塑得到汽车油门踏板。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为110-130℃，所述烘 干的时间为1-3h。
8.一种汽车油门踏板，所述汽车油门踏板由权利要求1-4任意一项所述的复合材料注 塑制成。
9.根据权利要求8所述的汽车油门踏板，其特征在于，所述汽车油门踏板根据权利要求 6所述的方法制备。
1.一种复合材料，由以下按重量百分比计的组分制成：
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述多面体低聚倍半硅氧烷的结构式 如式I所示：
3.根据权利要求2所述的复合材料，其特征在于，由以下按重量百分比计的组分制成：
4.根据权利要求3所述的复合材料，其特征在于，由以下按重量百分比计的组分制成：
5.权利要求1-4任意一项所述的复合材料在制备汽车油门踏板中的应用。
6.一种汽车油门踏板的制备方法，包括以下步骤： 将权利要求1-4任意一项所述的组分混合，得到复合材料； 将得到的复合材料烘干，然后准备注塑； 将注塑机的注塑温度调至210-240℃，注塑压力调至600-900bar、注塑时间为4-6s的条 件下，注塑得到汽车油门踏板。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为110-130℃，所述烘 干的时间为1-3h。
8.一种汽车油门踏板，所述汽车油门踏板由权利要求1-4任意一项所述的复合材料注 塑制成。
9.根据权利要求8所述的汽车油门踏板，其特征在于，所述汽车油门踏板根据权利要求 6所述的方法制备。
翻译：技术领域
本发明涉及汽车用新材料领域，尤其涉及一种复合材料及其在制备汽车油门踏板 中的应用。
背景技术
在汽车轻量化的设计趋势下，新型汽车用轻量化材料的研究取得了较大的进展。 其中，塑料在汽车中的应用最为广泛。其可以应用于汽车的内饰、前端模块、仪表板骨架、车 门模块、油门踏板等部位。汽车用塑料包括聚丙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、热固性复合材料、 ABS、尼龙和聚乙烯等。
汽车油门踏板又称加速踏板，主要作用是控制发动机节气门的开度，从而控制车 速。在自动挡汽车中加速踏板不仅用于控制发动机节气门，还用于将驾驶员意图传递给变 速器控制器。鉴于油门踏板在汽车中特殊位置及作用，其对于材料的耐磨性能、耐久性能、 尺寸稳定性等方面有较高的要求。
目前汽车油门踏板的材料通常选用以尼龙66为基础的复合材料，其中包括重量百 分含量70％的尼龙66和重量百分含量30％的玻璃纤维。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种耐久性、耐磨性能更好，尺寸稳定性更高的 复合材料，其适合应用于汽车油门踏板，有效提高油门踏板的使用性能及车辆的安全系数。
本发明公开了一种复合材料，由以下按重量百分比计的组分制成：
优选的，所述多面体低聚倍半硅氧烷的结构式如式I所示：
优选的，由以下按重量百分比计的组分制成：
优选的，由以下按重量百分比计的组分制成：
本发明公开了上述技术方案所述的复合材料在制备汽车油门踏板中的应用。
本发明还公开了一种汽车油门踏板的制备方法，包括以下步骤：
将上述技术方案所述的组分混合，得到复合材料；
将得到的复合材料烘干，然后准备注塑；
将注塑机的注塑温度调至210-240℃，注塑压力调至600-900bar、注塑时间为4-6s 的条件下，注塑得到汽车油门踏板。
优选的，所述烘干的温度为110-130℃，所述烘干的时间为1-3h。
本发明还公开了一种汽车油门踏板，所述汽车油门踏板由上述技术方案所述的复 合材料注塑制成。
优选的，所述汽车油门踏板根据上述技术方案所述的方法制备。
与现有技术相比，本发明利用了特殊增强组分，其中，多面体低聚倍半硅氧烷为纳 米材料，耐高温，尺寸稳定，分散性好。通过多面体低聚倍半硅氧烷、长玻璃纤维和聚四氟乙 烯的添加，对聚丙烯进行改性，获得具有优异耐久性能、耐磨性能及尺寸稳定性的复合材 料。该种复合材料制得的油门踏板，不但耐磨损，而且不易变形，使用时间长，从而保证了汽 车的安全系数。另外，本发明的复合材料成本低。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是 应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的 限制。
除非有特殊说明，本发明申请中的百分比都是指重量百分比，特别是指各个组分 相对于该组合物的总重量的重量百分比。
本发明公开了一种复合材料，由以下按重量百分比计的组分制成：
按照本发明，所述聚丙烯，即PP，其为复合材料中的基础组成部分。所述聚丙烯的 聚合度为2000-5000，优选为3500-5000，最优选为4000-5000，该聚丙烯优选为等规聚丙烯。 在本发明优选的技术方案中，聚丙烯的重量百分含量为30～40％，优选为34～39％。
所述长玻璃纤维(LGF)的作用是提高复合材料的强度。在本发明优选的技术方案 中，长玻璃纤维的重量百分含量为35％～45％，优选为38％～44％。
所述多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)具有纳米结构，包括无机和有机两个部分，硅 和氧构成无机结构中心，此结构中心被有机取代基覆盖，因此多面体低聚倍半硅氧烷集合 了一个或多个有机活性官能团。多面体低聚倍半硅氧烷是一种新型的有机/无机纳米杂化 材料，分子直径一般在5-10nm，在耐高温材料、阻燃材料以及高分子增强材料方面应用广 泛。本发明将多面体低聚倍半硅氧烷掺入聚丙烯中，具有较好的分散性。
优选的，所述多面体低聚倍半硅氧烷的结构式如式I所示：
在本发明的优选的技术方案中，多面体低聚倍半硅氧烷的重量百分含量为2～ 5％，优选为3～5％，最优选为4％。
所述聚四氟乙烯(PIFE)加入，提高了复合材料的耐磨性能。在本发明的优选的技 术方案中，聚四氟乙烯的重量百分含量为10～20％，优选为13％～20％，最优选为16％。
当然，通过实验，本发明还发现，上述多面体低聚倍半硅氧烷、聚四氟乙烯、聚丙烯 和长玻璃纤维之间存在协同增效的作用，他们的组分配比的优化提高了复合材料的综合性 能。
本发明的实施例公开了上述技术方案所述的复合材料在至被汽车油门踏板中的 应用。
本发明还公开了一种汽车油门踏板的制备方法，包括以下步骤：
将上述技术方案所述的组分混合，得到复合材料；
将得到的复合材料烘干，然后准备注塑；
将注塑机的注塑温度调至210-240℃，注塑压力调至600-900bar、注塑时间为4-6s 的条件下，注塑得到汽车油门踏板。
在本发明中，利用特定的组分及含量的复合材料，并选用注塑法制备油门踏板，得 到的油门踏板耐久性及耐磨性好，有效提高油门踏板的使用性能及车辆的安全系数。
在本发明中，首先将聚丙烯、聚四氟乙烯、长玻璃纤维和多面体低聚倍半硅氧烷混 合，然后烘干，准备注塑。所述混合可以再高速混料及中进行，也可以用本领域技术人员熟 知的其他方式混合。所述烘干的温度优选为110-130℃，所述烘干的时间优选为1-3h。
然后，将注塑机的注塑温度调至210-240℃，注塑压力调至600-900bar、注塑时间 为4-6s的条件下，注塑得到汽车油门踏板。本发明着重控制并改进了注塑温度、注塑压力及 注塑时间，既配合了复合材料的组分，同时保证了油门踏板的成型条件。
本发明还公开了由上述方法制备的汽车油门踏板。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的复合材料及汽车油门踏 板的制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
本实施例中，选用POSS为双羟基七苯基POSS，其结构式如式I所示；
将占总重量36％的PP、占总重量44％的LGF、占总重量16％的PTFE和占总重量4％ 的POSS的配比混合成复合材料，在130℃的烘箱中烘干2h，然后加到料筒中准备注塑；
将注塑机的注塑温度调至230℃，注塑压力调至800bar、注塑时间为4s的条件下， 注塑得到汽车油门踏板。
实施例2
将占总重量38％的PP、占总重量42％的LGF、占总重量17％的PTFE和占总重量3％ 的POSS(同实施例1的式I)的配比混合成复合材料，在130℃的烘箱中烘干1h，然后加到料筒 中准备注塑；
将注塑机的注塑温度调至240℃，注塑压力调至900bar、注塑时间为6s的条件下， 注塑得到汽车油门踏板。
实施例3
将占总重量30％的PP、占总重量42％的LGF、占总重量17％的PTFE和占总重量3％ 的POSS(同实施例1的式I)的配比混合成复合材料，在120℃的烘箱中烘干2h，然后加到料筒 中准备注塑；
将注塑机的注塑温度调至210℃，注塑压力调至900bar、注塑时间为4s的条件下， 注塑得到汽车油门踏板。
实施例4
将占总重量40％的PP、占总重量40％的LGF、占总重量18％的PTFE和占总重量2％ 的POSS(同实施例1的式I)的配比混合成复合材料，在115℃的烘箱中烘干3h，然后加到料筒 中准备注塑；
将注塑机的注塑温度调至240℃，注塑压力调至600bar、注塑时间为5s的条件下， 注塑得到汽车油门踏板。
实施例5
将占总重量34％的PP、占总重量43％的LGF、占总重量20％的PTFE和占总重量3％ 的POSS的配比混合成复合材料，在115℃的烘箱中烘干1.5h，然后加到料筒中准备注塑；
将注塑机的注塑温度调至220℃，注塑压力调至700bar、注塑时间为4.5s的条件 下，注塑得到汽车油门踏板。
实施例6
将占总重量32％的PP、占总重量35％的LGF、占总重量18％的PTFE和占总重量5％ 的POSS的配比混合成复合材料，在110℃的烘箱中烘干1h，然后加到料筒中准备注塑；
将注塑机的注塑温度调至210℃，注塑压力调至600bar、注塑时间为4s的条件下， 注塑得到汽车油门踏板。
实施例7
将占总重量40％的PP、占总重量35％的LGF、占总重量20％的PTFE和占总重量5％ 的POSS的配比混合成复合材料，在110℃的烘箱中烘干3h，然后加到料筒中准备注塑；
将注塑机的注塑温度调至215℃，注塑压力调至600bar、注塑时间为6s的条件下， 注塑得到汽车油门踏板。
实施例8
将占总重量40％的PP、占总重量38％的LGF、占总重量18％的PTFE和占总重量4％ 的POSS的配比混合成复合材料，在130℃的烘箱中烘干2h，然后加到料筒中准备注塑；
将注塑机的注塑温度调至225℃，注塑压力调至700bar、注塑时间为4.5s的条件 下，注塑得到汽车油门踏板。
实施例9
将占总重量40％的PP、占总重量45％的LGF、占总重量10％的PTFE和占总重量5％ 的POSS的配比混合成复合材料，在125℃的烘箱中烘干1h，然后加到料筒中准备注塑；
将注塑机的注塑温度调至210℃，注塑压力调至600bar、注塑时间为4s的条件下， 注塑得到汽车油门踏板。
实施例10
将占总重量39％的PP、占总重量43％的LGF、占总重量13％的PTFE和占总重量5％ 的POSS的配比混合成复合材料，在115℃的烘箱中烘干2.5h，然后加到料筒中准备注塑；
将注塑机的注塑温度调至220℃，注塑压力调至7500bar、注塑时间为5s的条件下， 注塑得到汽车油门踏板。
比较例1
将占总重量70％的尼龙66、占总重量30％的玻璃纤维配比混合成复合材料，在90 ℃-100℃的烘箱中烘干3-4h，然后加到料筒中准备注塑；
将注塑机的注塑温度调至260-290℃，注塑压力调至600--1200bar、注塑时间为5- 8s的条件下，注塑得到汽车油门踏板。
比较例2由2％的POSS，95％的PP(聚合度为2000的等规聚丙烯)和3％的弹性体组 成，其中弹性体为二元乙丙橡胶，POSS为双羟基七苯基POSS，粒径为5nm。
在115℃的烘箱中烘干2.5h，然后加到料筒中准备注塑；
将注塑机的注塑温度调至220℃，注塑压力调至7500bar、注塑时间为5s的条件下， 注塑。得到的成型材料强度等不符合油门踏板的要求，不能作为油门踏板使用。
本发明的实施例与现有材料的性能比对：
耐久性试验需满足整车的台架试验，满足200万次的台架测试视为合格；耐磨性试 验需测满足台架试验后的零部件的磨损情况；尺寸稳定性需通过测零部件关键点的尺寸是 否超差来判定，满足±0.5mm的公差视为合格，与设计偏差越小表明尺寸稳定性越好；具体 实验结果参见表1。
表1本发明的实施例与现有材料的性能比对
上述实施例及性能检测结果表明，本发明的复合材料比常规的尼龙66掺杂玻璃纤 维的材料，在耐久性、耐磨性及抗形变等方面均有较为显著的提高。
经过试验证明，本发明的复合材料，由以下按重量百分比计的组分制成：聚丙烯 30％～40％，长玻璃纤维35％～45％，聚四氟乙烯10％～20％，和多面体低聚倍半硅氧烷 2％～5％。该技术方案相对于现有技术可具有优异耐久性能、耐磨性能及尺寸稳定性。
当选用聚丙烯34％～38％，长玻璃纤维38％～44％，聚四氟乙烯13％～20％，和多 面体低聚倍半硅氧烷3％～5％时(即实施例1、2、5、8、10)具有显著的技术效果。其中实施例 1的技术方案为最佳技术方案。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对 于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行 若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
