CN101191015B - 一种尼龙66复合材料及其制法和应用 - Google Patents

一种尼龙66复合材料及其制法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种尼龙66复合材料及制备方法，特别是具有高耐乙二醇能力和高热氧稳定性的玻璃纤维增强尼龙66复合材料，这种材料可作为制造汽车散热器冷却水箱部件的尼龙66(PA66)专用料。该专用料以尼龙66(PA66)为基体，添加玻璃纤维、卤化亚铜、卤化钾、结晶成核剂、有机抗氧剂等助剂，在双螺杆挤出机混合挤出、冷却切粒得到本发明的专用料。专用料具有力学性能高、耐热性好、耐乙二醇水溶液能力强等优点，可用于制造汽车散热器冷却水箱的排气室、水管和恒温器外壳等部件。

Description

一种尼龙66复合材料及其制法和应用
一)技术领域
本发明涉及一种尼龙66复合材料及制备方法，特别是具有高耐乙二醇能力和高热氧稳定性的玻璃纤维增强尼龙66复合材料，这种材料可作为制造汽车散热器冷却水箱部件的尼龙66(PA66)专用料。
(二)背景技术
汽车散热器水箱部件要求材料能抵抗90～135℃的长期动态热氧作用，能抵抗90℃的乙二醇水溶液的腐蚀。《工程塑料应用》(2005，第8期，10～12页)介绍了在短切27410玻璃纤维增强尼龙66复合材料中添加耐水解改性剂马来酸酐接枝聚丙烯(MAH-g-PP)可以提高复合材料的耐水解性能。《现代塑料加工应用》(1995，第6期，14～19页)报道了在玻璃纤维增强尼龙66复合材料中添加MAH-g-PP提高复合材料的冲击强度和抗防冻液能力。在玻璃纤维增强尼龙66中添加M-g-PP，可以利用PP大分子链的非极性，显著改善尼龙66的耐极性小分子化合物(如水、乙二醇等)的侵蚀能力，但由于PP树脂的熔点只有162℃左右而且PP分子链易受热氧作用而发生降解，在尼龙中添加MAH-g-PP会导致玻璃纤维增强尼龙66复合材料的耐热性和热氧稳定性下降。采用MAH-g-PP改性的玻璃纤维增强尼龙66复合材料在热氧稳定性和耐热性等方面无法满足汽车散热器水箱部件的使用要求。
(三)发明内容
本发明目的在于提供一种高热氧稳定性和耐热性的增强尼龙66复合材料，为实现这个目的，本发明采用如下技术方案：
一种尼龙66复合材料，所述的复合材料由主要成份尼龙66(PA66)树脂、玻璃纤维和助剂卤化亚铜、卤化钾、有机抗氧剂、结晶成核剂组成，所述的有机抗氧剂为N’-二苯基-B萘胺和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯1∶1的组合物，所述的结晶成核剂为苯基次膦酸纳和氟化钙1∶1的组合物，所述的复合材料质量含量如下：
尼龙66(PA66)树脂68.4～58.4％
无碱玻璃纤维30～40％
卤化亚铜0.3％
卤化钾0.3％
N’-二苯基-B萘胺(抗氧剂DNP)和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯(抗氧剂168)的1∶1组合物0.6％
苯基次膦酸纳和氟化钙的1∶1组合物0.4％。
上述组方中，玻璃纤维推荐用无碱玻璃纤维，所述的无碱玻璃纤维单根纤维直径优选在10～15微米之间。
组方中所述的卤化亚铜离子化合物为碘化亚铜、溴化亚铜或氯化亚铜。或者为碘化亚铜、溴化亚铜或氯化亚铜任意二种1∶1的混合物。
此外，组方中所述的卤素化合物为溴化钾、或碘化钾或溴化钾，推荐溴化钾、或碘化钾或溴化钾与碘化钾的1∶1组合物。
本发明所述的抗氧剂推荐受阻酚类抗氧剂或受阻胺类抗氧剂或它们的任意组合，更推荐受阻酚类抗氧剂与受阻胺类抗氧剂组合使用。抗氧剂如防老剂HS-911，化学名称：4，4’-二苯异丙基二苯胺；抗氧剂DTBHQ，化学名称：2，5-二叔丁基对苯二酚(2，5-二特丁基氢醌)；抗氧剂4010、抗氧剂DNP、抗氧剂168，抗氧剂1010或抗氧剂1098。
抗氧剂DNP英文名称：Rubber Antioxidant DNP，化学名：N，N’-2-β萘基对苯二胺，N，N’-Di-β-Naphthyl-p-phenylene-diamine。
抗氧剂168化学名：(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸三酯，分子量646，国外商品名有Irgafos168，Mar2112等。
抗氧剂4010，化学名称：N-环己基-N’-苯基对苯二胺，英文名称：N-cyclohexyl-N’-phenyl-p-pheny-lendiamine。抗氧剂1010，化学名称为四[3-(3，5’-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。抗氧剂1098，化学名称：N，N’-二(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰胺)，英文名称：N，N’-bis-(3，5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-propanamide。
进一步所述的复合材料质量含量如下：尼龙66(PA66)树脂68.4％；无碱玻璃纤维30％；碘化亚铜0.15％；溴化亚铜0.15％；碘化钾0.15％；溴化钾0.15％；抗氧剂DNP 0.3％；抗氧剂168 0.3％；苯基次膦酸钠和氟化钙的1∶1组合物(％)0.4％。
本发明所提供的尼龙66复合材料，推荐用如下方法制备，首先将配方中除玻璃纤维外的其它所有组分加入高速混合机中混合均匀，待混合均匀后从高速混合机中取出混合料。从双螺杆挤出机的主加料口加入经高速混合机混合的物料，将玻璃纤维在双螺杆挤出机的第二加料口计量加入，使配方中的所有物料在双螺杆挤出机中混合均匀，挤出机温度控制在210～270℃，然后挤出切粒得到尼龙66复合材料。本发明所提供的尼龙66复合材料可作为汽车冷却水箱部件的专用材料。用本发明制备的尼龙66复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、热变形温度和老化性能等能满足汽车冷却水箱部件的使用要求。
本发明在玻璃纤维增强尼龙66中添加铜离子化合物、卤素化合物、有机抗氧剂和结晶成核剂等助剂，通过提高尼龙分子的稳定性和结晶度，提高玻璃纤维增强尼龙66的耐乙二醇水溶液侵蚀能力和热氧稳定性，以满足汽车散热器水箱部件的使用要求。
本发明的技术效果体现在，提供了一种高拉伸强度、高弯曲强度、高弯曲模量、和高热变形温度的尼龙66复合材料，特别适用于汽车散热器水箱部件的制造，该材料既使在140℃烘箱中放置1000小时或在乙二醇水溶液1000小时后，仍保持有较高的悬臂梁冲击强度和拉伸强度。
(四)具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1～5：
表1中为实施例1～5尼龙66复合材料的组分含量及制成尼龙66复合材料的性能参数，实施例1～5的专用料制造工艺为：首先将配方中除玻璃纤维外的其它所有组分加入高速混合机中混合均匀，待混合均匀后从高速混合机中取出混合料。从双螺杆挤出机的主加料口加入经高速混合机混合的物料，将玻璃纤维在双螺杆挤出机的第二加料口计量加入，使配方中的所有物料在双螺杆挤出机中混合均匀，挤出机温度控制在210～270℃，然后挤出切粒得到尼龙66复合材料。本发明所提供的尼龙66复合材料可作为汽车冷却水箱部件的专用材料。
                    表1
Figure G061F4914920061219D000051
按表1组方制备的尼龙66复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、热变形温度和老化性能等能满足汽车冷却水箱部件的使用要求。所以可作为汽车冷却水箱部件的专用材料。

Claims (7)

1.一种尼龙66复合材料，其特征在于所述的复合材料由主要成份尼龙66(PA66)树脂、玻璃纤维和助剂卤化亚铜、卤化钾、有机抗氧剂、结晶成核剂组成，所述的有机抗氧剂为N’-二苯基-B萘胺和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯1∶1的组合物，所述的结晶成核剂为苯基次膦酸纳和氟化钙1∶1的组合物，所述的复合材料质量含量如下：
尼龙66(PA66)树脂58.4～68.4％
无碱玻璃纤维30～40％
卤化亚铜0.3％
卤化钾0.3％
有机抗氧剂0.6％
结晶成核剂0.4％。
2.如权利要求1所述的尼龙66复合材料，其特征在于所述的玻璃纤维为无碱玻璃纤维，所述的无碱玻璃纤维单根纤维直径为10～15微米。
3.如权利要求1所述的尼龙66复合材料，其特征在于所述的卤化亚铜为碘化亚铜、溴化亚铜或氯化亚铜。
4.如权利要求1所述的尼龙66复合材料，其特征在于所述的卤化亚铜为碘化亚铜、溴化亚铜或氯化亚铜中任意两种化合物1∶1的组合物。
5.如权利要求1所述的尼龙66复合材料，其特征在于所述的卤化钾为溴化钾、碘化钾或溴化钾中任意二种化合物1∶1的组合物。
6.如权利要求1所述的尼龙66复合材料，其特征在于所述的复合材料质量含量如下：
尼龙66(PA66)树脂68.4％
无碱玻璃纤维30％
卤化亚铜0.3％
碘化钾0.15％
除碘化钾之外的卤化钾0.15％
有机抗氧剂0.6％
结晶成核剂0.4％。
7.如权利要求1所述的尼龙66复合材料，其特征在于所述的复合材料质量含量如下：
尼龙66(PA66)树脂68.4％
无碱玻璃纤维30％
碘化亚铜0.15％
溴化亚铜0.15％
碘化钾0.15％
溴化钾0.15％
抗氧剂DNP 0.3％
抗氧剂168 0.3％
苯基次膦酸钠和氟化钙的1∶1组合物0.4％。
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