用于洗消室的环保增强耐腐蚀材料及其制备方法
阅读说明：本技术 用于洗消室的环保增强耐腐蚀材料及其制备方法 (Environment-friendly reinforced corrosion-resistant material for decontamination chamber and preparation method thereof ) 是由 胡世军 古旺胜 黄文海 徐内恒 耿丽 于 2021-06-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及汽车材料技术领域,具体涉及一种用于洗消室的环保增强耐腐蚀材料及其制备方法。所述环保增强耐腐蚀材料包括如下重量份的原料：共聚聚丙烯46～57份、均聚聚丙烯5～10份、耐酸碱粉体4～7份、偶联剂0.5～1份、相容剂5～8份、抗氧剂0.6～1.0份、润滑分散剂1～3份、玻璃纤维20-30份。该环保增强耐腐蚀材料重量轻,具有强度高、表面光滑性好以及翘曲变形小的优点,并具有良好的高低温性能、耐酸碱性能、耐潮湿性、耐洗消剂和耐盐雾腐蚀性能,可用于洗消消防车的洗消室内侧板和封板,其制备方法操作简便,易于控制,生产成本低,利于工业化大生产。(The invention relates to the technical field of automobile materials, in particular to an environment-friendly reinforced corrosion-resistant material for a decontamination chamber and a preparation method thereof. The environment-friendly reinforced corrosion-resistant material comprises the following raw materials in parts by weight: 46-57 parts of co-polypropylene, 5-10 parts of homo-polypropylene, 4-7 parts of acid-base resistant powder, 0.5-1 part of coupling agent, 5-8 parts of compatilizer, 0.6-1.0 part of antioxidant, 1-3 parts of lubricating dispersant and 20-30 parts of glass fiber. The environment-friendly reinforced corrosion-resistant material has the advantages of light weight, high strength, good surface smoothness, small warping deformation, good high-low temperature performance, acid-base resistance, moisture resistance, resistance to washing and disinfecting agents and salt spray corrosion resistance, can be used for washing and disinfecting indoor side plates and sealing plates of fire trucks, is simple and convenient to operate and easy to control, is low in production cost, and is beneficial to industrial mass production.)
技术领域
本发明涉及汽车材料技术领域，具体涉及一种用于洗消室的环保增强耐腐蚀材料及其制备方法。
背景技术
洗消消防车是指主要装备有水泵、水加热装置和冲洗、中和、消毒的药剂，对被化学品、毒剂等污染的人员、地面、楼房、设备、车辆等实施冲洗和消毒的一类专用车辆。
洗消消防车的洗消室是该类车辆进行化学洗消的核心部位。洗消室内一般会有人员进入操作，温度通常在-10℃～45℃范围。在洗消作业时，个别加热、排水、化学反应区域温度短时间内可达到60℃以上(加热装置为水加热，一般不会超过100℃)，这些区域一般为非人员接触部位，但材料需要能承受短时高温。洗消室内侧板和封板通常会直接接触酸、碱、盐、洗消剂等多种化学试剂，所用的材料必须具备在中等温度下的耐腐蚀性能，传统的金属材料，如316/304不锈钢，铝合金等均达不到多种化学介质下的耐腐蚀要求，并且酸碱盐等化学试剂在湿热环境中会加快对金属的腐蚀破坏。因此，不能用金属材料直接作为洗消室的内侧板和封板。
为了确保洗消室的强度，目前通常采用的方案是采用内置钢骨架，在钢骨架表面覆盖一层5mm～10mm厚的玻璃钢板或者聚丙烯(简称PP)板。玻璃钢板一般能达到要求，但是玻璃钢类热固性材料存在原材料成本和制造成本偏高、固化过程不环保、每个批次的产品质量有波动并且难以回收利用等不足之处；而未增强的PP板虽然耐酸碱和防腐蚀性能可以达到要求，但是强度和刚性偏低，在实际使用过程中偶有出现在洗消作业的热蒸汽环境中出现凸鼓变形现象，因此需要改进其耐热性能、刚性和翘曲变形性能。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种用于洗消室的环保增强耐腐蚀材料，该环保增强耐腐蚀材料重量轻，具有强度高、表面光滑性好以及翘曲变形小的优点，并具有良好的高低温性能、耐酸碱性能、耐潮湿性、耐洗消剂和耐盐雾腐蚀性能，适用于洗消消防车的洗消室。
本发明的另一目的在于提供一种用于洗消室的环保增强耐腐蚀材料的制备方法，该制备方法操作简便，易于控制，生产成本低，利于工业化大生产。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种用于洗消室的环保增强耐腐蚀材料，包括如下重量份的原料：共聚聚丙烯46～57份、均聚聚丙烯5～10份、耐酸碱粉体4～7份、钛酸酯偶联剂0.5～1份、相容剂5～8份、抗氧剂0.6～1.0份、润滑分散剂1～3份、玻璃纤维20-30份。
本发明通过选择共聚聚丙烯(共聚PP)为主体基体材料，添加了适量均聚聚丙烯(均聚PP)，共聚聚丙烯具有良好的低温冲击性能，与均聚聚丙烯以及其他原料相配合，制得的环保增强耐腐蚀材料符合耐高低温性能和湿热环境下的耐腐蚀、耐化学试剂要求，且兼顾弯曲性能；本发明通过采用玻璃纤维增强基体，使环保增强耐腐蚀材料具有高强度、高刚性和高耐热性能的优点，同时复配耐酸碱的无机粉体，改善了材料的成型收缩率、翘曲变形和表面光滑性能，提高了力学性能。该增强材料的耐高低温性能、耐酸碱性能、耐潮湿性、耐洗消剂和耐盐雾腐蚀性能等均符合洗消消防车的洗消室内侧板和封板要求，并且制备工艺简单，成本低廉，回收方便；该环保增强耐腐蚀材料改善了未增强PP材料在洗消作业中由于刚性、强度和耐热蒸汽性能不足而导致的凸鼓变形现象，与热固性的玻璃钢材料相比更符合环保要求，重量更轻，具有较好的价格优势，特别适用于洗消消防车的洗消室内侧板和封板。
进一步的，所述共聚聚丙烯优选但不限于为茂名石化EPS30R，均聚聚丙烯选但不限于为茂名石化Z30S。
进一步的，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。更进一步的，所述钛酸酯偶联剂为异丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯、二(二辛基焦磷酰基)乙撑钛酸酯、异丙基二(甲基丙烯酰基)异硬脂酰基钛酸酯和异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯中的至少一种。本发明通过采用钛酸酯偶联剂，偶联效果好，可使耐酸碱粉体得到活化处理，从而提高填充量，减少树脂用量，降低产品成本，同时改善加工性能和光泽性，提高了产品的机械性能、热稳定性和耐腐蚀性。
进一步的，所述耐酸碱粉体为硫酸钡、滑石粉和硅灰石中的至少一种。本发明在环保增强耐腐蚀材料中添加耐酸碱粉体作为无机填料，可以降低生产成本，并提高材料的机械性能、耐热性、耐候性和耐腐性，且有助于提高制品尺寸稳定及表面光洁性。
进一步的，所述润滑分散剂为PE蜡和PP蜡中的至少一种。本发明通过将PE蜡和PP蜡作为润滑分散剂添加环保增强耐腐蚀材料中，与共聚聚丙烯、均聚聚丙烯以及其他原料相容性好，可均匀分散于在共聚聚丙烯和均聚聚丙烯表面，提高各原料的相容性和材料的脱模性，增强材料的光泽性、润滑性和耐温性，提高加工性能和加工效率。所述PE蜡优选但不限于为科莱恩PE腊520，PP蜡优选但不限于为科莱恩PP蜡6102。
进一步的，所述相容剂为PP接枝马来酸酐。本发明选用PP接枝马来酸酐作为相容剂，改善了聚丙烯为非极性材料，与玻璃纤维和无机粉体的相容性差的问题，同时，预先用钛酸酯偶联剂和润滑分散剂活化处理耐酸碱无机粉体，进一步改善了耐酸碱粉体无机粉体在基体中的分散分布和与基体的铆固作用，防止粉体的析出迁移。所述PP接枝马来酸酐优选但不限于为南海柏晨高分子新材料有限公司的PC-1C。
进一步的，每份所述抗氧剂包括如下重量份的原料：受阻酚类抗氧剂0.3～0.5份、亚磷酸酯类抗氧剂0.3～0.5份。更进一步的，所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。本发明通过采用受阻酚类抗氧剂作为主抗氧剂，亚磷酸酯类作为辅抗氧剂，可充分发挥协同效应,可有效抑制有效地防止聚合物材料在长期老化过程中的热氧化降解，并能改善聚合物材料在高温加工条件下的耐变色性，抗氧化效果能保持长久。
进一步的，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，所述玻璃纤维的直径为12～17μm。无碱玻璃纤维较有碱玻璃纤维具有更优良的延展性、强度、刚度和抗老化性，本发明通过将无碱玻璃纤维应用于环保增强耐腐蚀材料，可增强PBT工程塑料的机械性能和耐热性能；通过采用上述直径的无碱玻璃纤维，使得环保增强耐腐蚀材料具有良好的加工性和增强作用，防止直径过低时，玻璃纤维对于材料的增强作用较差，不能达到生产需求；直径过高时，则加工性以及与材料的相容性较差，影响无碱玻璃纤维的增强作用；同时，严格控制玻璃纤维的用量，能使环保增强耐腐蚀材料具有较佳的机械性能和耐热性能。所述玻璃纤维优选但不限于为巨石无碱连续玻纤ER13-2000-988A。
本发明的目的通过下述技术方案实现：上述用于洗消室的环保增强耐腐蚀材料的制备方法包括如下步骤：
(1)按比例将润滑分散剂和耐酸碱粉体混合均匀，再加入部分偶联剂进行活化处理，活化处理时间25～30min，得到混合物A；
(2)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯与剩余的偶联剂混合均匀，得到混合物B，混合时间为10～15min；
(3)将混合物A和混合物B混合均匀，在混合的同时加入抗氧剂和相容剂，得到混合物C，全部组分混合时间为5～20min；
(4)将步骤(3)得到的混合物C加入双螺杆挤出机，玻璃纤维由双螺杆的侧入料口加入，进行混炼、挤出、造粒，制得环保增强耐腐蚀材料。
进一步的，所述步骤(1)中加入的偶联剂与步骤(2)中加入的偶联剂重量比为0.5-2:1。
进一步的，所述步骤(4)中，将步骤(3)得到的混合物C通过双螺杆挤出机的第一段筒体加料段加入双螺杆挤出机，玻璃纤维由双螺杆挤出机的第四段筒体加入，双螺杆挤出机的温度为170-220℃，转速为180～500转/分，真空度保持在-0.07～-0.05MPa，双螺杆挤出机的长径比为32～68。玻璃纤维待混合物C加入并经过一段时间处理后，再选择合适的时机加入，防止玻璃纤维因加入时间过早而容易被挤出机剪切得太碎，导致增强作用降低；并防止过晚加入时导致混合不均，影响其对材料整体的增强效果。
本发明通过控制各原料配比，并通过采用的双螺杆挤出机，且控制具体步骤及工艺参数，制备得到一种环保增强耐腐蚀聚丙烯材料，制得的环保增强耐腐蚀聚丙烯材料，具有良好的机械强度和耐腐性，可用于洗消消防车的洗消室内侧板和封板，综合性能优越；该环保增强耐腐蚀材料的制备方法操作简便，易于控制，生产成本低，利于工业化大生产。
本发明的有益效果在于：本发明制备得到的用于洗消室的环保增强耐腐蚀材料重量轻，具有优异的力学性能和耐腐蚀性，表面光滑性好，翘曲变形小，耐高低温性能、耐酸碱性能、耐潮湿性、耐洗消剂和耐盐雾腐蚀性能等均符合洗消消防车的洗消室内侧板和封板要求；该发明材料改善了未增强PP材料在洗消作业中由于刚性、强度和耐热蒸汽性能不足而导致的凸鼓变形现象，与热固性的玻璃钢材料相比更符合环保要求，重量更轻，具有较好的价格优势。该环保增强耐腐蚀料的制备方法操作简便，易于控制，生产成本低，回收方便，利于工业化大生产。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
本实施例中，一种用于洗消室的环保增强耐腐蚀材料，包括如下重量份的原料：共聚聚丙烯57份、均聚聚丙烯10份、硫酸钡4份、钛酸酯偶联剂1份、相容剂6份、抗氧剂1.0份、润滑分散剂1份、玻璃纤维20份。
进一步的，所述共聚聚丙烯为茂名石化EPS30R，均聚聚丙烯为茂名石化Z30S。
进一步的，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。所述钛酸酯偶联剂由异丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯和二(二辛基焦磷酰基)乙撑钛酸酯按重量比2：1组成。
进一步的，所述润滑分散剂为PE蜡。所述PE蜡为科莱恩PE腊520。
进一步的，所述相容剂为PP接枝马来酸酐。所述PP接枝马来酸酐为南海柏晨高分子新材料有限公司的PC-1C。
进一步的，每份所述抗氧剂包括如下重量份的原料：受阻酚类抗氧剂0.5份、亚磷酸酯类抗氧剂0.5份。所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
进一步的，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，所述玻璃纤维的直径为12～17μm。所述玻璃纤维为巨石无碱连续玻纤ER13-2000-988A。
上述用于洗消室的环保增强耐腐蚀材料的制备方法包括如下步骤：
(1)按比例将润滑分散剂和耐酸碱粉体混合均匀，再加入部分偶联剂进行活化处理，活化处理时间28min，得到混合物A；
(2)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯与剩余的偶联剂混合均匀，得到混合物B，混合时间为12min；
(3)将混合物A和混合物B混合均匀，在混合的同时加入抗氧剂和相容剂，得到混合物C，全部组分混合15min；
(4)将步骤(3)得到的混合物C加入双螺杆挤出机，玻璃纤维由双螺杆的侧入料口加入，进行混炼、挤出、造粒，制得环保增强耐腐蚀材料。
进一步的，所述步骤(1)中加入的偶联剂与步骤(2)中加入的偶联剂重量比为1:1。
进一步的，所述步骤(4)中，将步骤(3)得到的混合物C通过双螺杆挤出机的第一段筒体加料段加入双螺杆挤出机，玻璃纤维由双螺杆挤出机的第四段筒体加入，双螺杆挤出机的温度为200℃，转速为300转/分，真空度保持在-0.06MPa，双螺杆挤出机的长径比为62。
实施例2
本实施例中，一种用于洗消室的环保增强耐腐蚀材料，包括如下重量份的原料：共聚聚丙烯54.9份、均聚聚丙烯8份、滑石粉5份、偶联剂1份、相容剂5份、抗氧剂0.6份、润滑分散剂1份、玻璃纤维25份。
进一步的，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。更进一步的，所述钛酸酯偶联剂由异丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯和二(二辛基焦磷酰基)乙撑钛酸酯按重量比2：1组成。
进一步的，所述润滑分散剂为PP蜡。所述PP蜡为科莱恩PP蜡6102。
进一步的，每份所述抗氧剂包括如下重量份的原料：受阻酚类抗氧剂0.3份、亚磷酸酯类抗氧剂0.3份。更进一步的，所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
进一步的，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，所述玻璃纤维的直径为12～17μm。所述玻璃纤维为巨石无碱连续玻纤ER13-2000-988A。
上述用于洗消室的环保增强耐腐蚀材料的制备方法包括如下步骤：
(1)按比例将润滑分散剂和耐酸碱粉体混合均匀，再加入部分偶联剂进行活化处理，活化处理时间25min，得到混合物A；
(2)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯与剩余的偶联剂混合均匀，得到混合物B，混合时间为10min；
(3)将混合物A和混合物B混合均匀，在混合的同时加入抗氧剂和相容剂，得到混合物C，全部组分混合20min；
(4)将步骤(3)得到的混合物C加入双螺杆挤出机，玻璃纤维由双螺杆的侧入料口加入，进行混炼、挤出、造粒，制得环保增强耐腐蚀材料。
进一步的，所述步骤(1)中加入的偶联剂与步骤(2)中加入的偶联剂重量比为0.5-2:1。
进一步的，所述步骤(4)中，将步骤(3)得到的混合物C通过双螺杆挤出机的第一段筒体加料段加入双螺杆挤出机，玻璃纤维由双螺杆挤出机的第四段筒体加入，双螺杆挤出机的温度为170℃，转速为180转/分，真空度保持在-0.07MPa，双螺杆挤出机的长径比为32。
本实施例的其余内容与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例3
本实施例中，一种用于洗消室的环保增强耐腐蚀材料，包括如下重量份的原料：共聚聚丙烯48.2份、均聚聚丙烯10份、硅灰石5份、偶联剂1份、相容剂8份、抗氧剂0.8份、润滑分散剂2份、玻璃纤维25份。
进一步的，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。更进一步的，所述钛酸酯偶联剂为异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯。
进一步的，所述润滑分散剂为PE蜡。所述PE蜡为科莱恩PE腊520。
进一步的，每份所述抗氧剂包括如下重量份的原料：受阻酚类抗氧剂0.4份、亚磷酸酯类抗氧剂0.4份。更进一步的，所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
进一步的，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，所述玻璃纤维的直径为12～17μm。所述玻璃纤维为巨石无碱连续玻纤ER13-2000-988A。
上述用于洗消室的环保增强耐腐蚀材料的制备方法包括如下步骤：
(1)按比例将润滑分散剂和耐酸碱粉体混合均匀，再加入部分偶联剂进行活化处理，活化处理时间30min，得到混合物A；
(2)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯与剩余的偶联剂混合均匀，得到混合物B，混合时间为15min；
(3)将混合物A和混合物B混合均匀，在混合的同时加入抗氧剂和相容剂，得到混合物C，全部组分混合5min；
(4)将步骤(3)得到的混合物C加入双螺杆挤出机，玻璃纤维由双螺杆的侧入料口加入，进行混炼、挤出、造粒，制得环保增强耐腐蚀材料。
进一步的，所述步骤(1)中加入的偶联剂与步骤(2)中加入的偶联剂重量比为0.5:1。
进一步的，所述步骤(4)中，将步骤(3)得到的混合物C通过双螺杆挤出机的第一段筒体加料段加入双螺杆挤出机，玻璃纤维由双螺杆挤出机的第四段筒体加入，双螺杆挤出机的温度为220℃，转速为500转/分，真空度保持在-0.05MPa，双螺杆挤出机的长径比为68。
本实施例的其余内容与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例4
本实施例中，一种用于洗消室的环保增强耐腐蚀材料，包括如下重量份的原料：共聚聚丙烯46份、均聚聚丙烯5份、硫酸钡3份、硅灰石4份、偶联剂1份、相容剂8份、抗氧剂1.0份、润滑分散剂2份、玻璃纤维30份。
进一步的，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。所述钛酸酯偶联剂由异丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯。
进一步的，所述PE蜡为科莱恩PE腊520。
进一步的，每份所述抗氧剂包括如下重量份的原料：受阻酚类抗氧剂0.5份、亚磷酸酯类抗氧剂0.5份。更进一步的，所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
进一步的，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，所述玻璃纤维的直径为12～17μm。所述玻璃纤维优选但不限于为巨石无碱连续玻纤ER13-2000-988A。
上述用于洗消室的环保增强耐腐蚀材料的制备方法包括如下步骤：
(1)按比例将润滑分散剂和耐酸碱粉体混合均匀，再加入部分偶联剂进行活化处理，活化处理时间25min，得到混合物A；
(2)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯与剩余的偶联剂混合均匀，得到混合物B，混合时间为15min；
(3)将混合物A和混合物B混合均匀，在混合的同时加入抗氧剂和相容剂，得到混合物C，全部组分混合10min；
(4)将步骤(3)得到的混合物C加入双螺杆挤出机，玻璃纤维由双螺杆的侧入料口加入，进行混炼、挤出、造粒，制得环保增强耐腐蚀材料。
进一步的，所述步骤(1)中加入的偶联剂与步骤(2)中加入的偶联剂重量比为2:1。
进一步的，所述步骤(4)中，将步骤(3)得到的混合物C通过双螺杆挤出机的第一段筒体加料段加入双螺杆挤出机，玻璃纤维由双螺杆挤出机的第四段筒体加入，双螺杆挤出机的温度为180℃，转速为400转/分，真空度保持在-0.06MPa，双螺杆挤出机的长径比为40。
本实施例的其余内容与实施例1相同，这里不再赘述。
将实施例1～4制得的环保增强耐腐蚀材料及其制备方法进行力学性能测试，其中拉伸性能测试按GB/T 1040标准进行，弯曲性能按GB/T 9341标准，缺口冲击强度按GB/T1843标准，密度测试按ASTM D792标准进行，力学性能测试结果如下表所示：
力学性能测试
实施例1
实施例2
实施例3
实施例4
拉伸强度(MPa)
63.2
73.4
71.2
81.3
弯曲强度(MPa)
84.1
92.8
93.6
102.4
弯曲模量(MPa)
4500
5150
5150
5850
缺口冲击强度(KJ/m<sup>2</sup>)
7.8
10
8.7
8.2
密度g/cm<sup>3</sup>
1.09
1.12
1.14
1.22
在力学性能测试的基础上，参考GB 18564.2、GB/T 10125和GB/T 35974,模拟洗消消防车洗消室在化学洗消作业过程中的环境条件，对实施例1-4的耐高低温、耐潮湿性、耐腐蚀性(中性盐雾)、耐酸碱、耐化学洗消剂等方面进行了试验，根据GA39-2016标准，测试结果符合洗消消防车洗消室内侧板和封板材料的设计要求，试验结果如下表所示：
本发明制备得到的用于洗消室的环保增强耐腐蚀材料重量轻，具有优异的力学性能和耐腐蚀性，表面光滑性好，翘曲变形小，耐高低温性能、耐酸碱性能、耐潮湿性、耐洗消剂和耐盐雾腐蚀性能等均符合洗消消防车的洗消室内侧板和封板要求；该发明材料改善了未增强PP材料在洗消作业中由于刚性、强度和耐热蒸汽性能不足而导致的凸鼓变形现象，与热固性的玻璃钢材料相比更符合环保要求，重量更轻，具有较好的价格优势。该环保增强耐腐蚀料的制备方法操作简便，易于控制，生产成本低，回收方便，利于工业化大生产。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
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