CN101613527A - 一种耐醇解尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种耐醇解尼龙复合材料及其加工方法，适用于汽车冷却水室，所述尼龙复合材料含有尼龙、短玻璃纤维、防玻纤外露调节助剂、成核剂、染色剂、热稳定剂和耐醇解助剂。本发明所提供的尼龙复合材料物理性能达到或超过TL52062技术要求，耐醇解化学性能达到TL－VW774的技术要求，即：135℃恒温下，在100％乙二醇溶液中放置48小时后，产品表面无变化，不裂开，同时具有高抗冲击和尺寸稳定性，保证在装配过程中结合处不发生应力开裂。
Description
技术领域
本发明涉及尼龙复合材料领域，具体地，涉及一种耐醇解尼龙复合材料及其制备方法，适用于汽车冷却水室专用料。
背景技术
在汽车配件生产中，如：引擎盖，摇杆盖，冷却加热装置和油箱等部件，尼龙代替金属和热固性塑料扮演着越来越重要的角色。这与尼龙自身的优点，如：耐高温、耐油、耐化学腐蚀，高拉伸强度和模量，相对较低的密度和低生产成本等优势，密不可分。
然而，随着温度的提高及化学腐蚀的存在，尼龙的机械性能明显下降，尺寸稳定性也受到影响。针对这一缺点，一般采用填加增强材料，如：玻纤，来提高材料的机械强度、耐热性和尺寸稳定性，当玻纤含量为30％时，尼龙料的机械性能、耐热性及尺寸稳定性才达到最佳。
汽车散热器水箱部件使用的材料要求耐乙二醇溶液和其他化学腐蚀剂及100℃以上水溶液的浸蚀，同时在装配过程中结合处不允许发生应力开裂，普通的尼龙材料已难以满足上述要求。目前，国际上通用的耐醇解水室尼龙专用材料都是30％玻纤增强PA66。国内也有厂家做过冷却水室专用尼龙产品的试验开发，主要采用的是30％玻纤增强尼龙66的普通材料，但产品的物理性能没有达到TL-VW774的技术要求(即：135℃恒温下，在100％乙二醇溶液中放置48小时后，产品表面无变化，不裂开)，其主要问题是易被冷冻液腐蚀或经冷冻液浸泡后易开裂，表面露纤也十分严重。
中国发明专利200610154914也公布了一种可作为制造汽车散热器冷却水箱部件的尼龙66(PA66)专用料，以PA66为基体，添加玻璃纤维、卤化亚铜、卤化钾、苯基次磷酸钠和氟化钙的组合物、有机抗氧剂等材料。然而，该发明所选用的玻璃纤维不是专用的耐醇解的无碱短玻璃纤维；且没有采用特殊的耐乙二醇助剂；另外钙盐的加入容易与普通玻璃纤维结合形成络合物，它将导致聚合物的断链，从而降低该材料的耐醇解性能，所以通过上述物质的组合难以提升材料的耐乙二醇特性。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种耐醇解尼龙复合材料，彻底解决了材料耐醇解能力和表面光洁度等核心问题，其物理化学性能优异，成本低廉。相应地，本发明也提供了该耐醇解尼龙复合材料的制备方法。
本发明的技术方案如下：一种耐醇解尼龙复合材料，适用于汽车冷却水室，所述尼龙复合材料含有尼龙、短玻璃纤维、防玻纤外露调节助剂、成核剂、染色剂、热稳定剂和耐醇解助剂；所述尼龙选自尼龙66(PA66)、尼龙6(PA6)、尼龙66和尼龙6的共聚物(PA66/PA6)、尼龙11(PA11)或尼龙12(PA12)中的一种；所述短玻璃纤维为无碱短玻璃纤维，经硅烷类偶联剂处理，表面涂覆有硅烷型浸润剂，具耐乙二醇特性；所述防玻纤外露调节助剂为硅酮粉和乙撑双脂肪酸酰胺1～2∶1的混合物；所述成核剂为滑石粉；所述染色剂为黑色母；所述热稳定剂选自碱性金属卤化物；所述耐醇解助剂选自多胺类稳定剂；所述尼龙复合材料各组分质量含量如下：
尼龙： 55％～70％；
短玻璃纤维： 25～35％；
防玻纤外露调节助剂： 1.0～4％；
成核剂： 0.1～2.0％；
染色剂： 1.0～3.0％；
热稳定剂： 0.1～2.0％；
耐醇解助剂： 0.1～2.0％。
所述尼龙复合材料各组分质量含量如下：
尼龙： 64.9％；
短玻璃纤维： 30.0％；
防玻纤外露调节助剂： 3.0％；
成核剂： 0.5％；
染色剂： 1.0％；
热稳定剂： 0.1％；
耐醇解助剂： 0.5％。
所述硅酮粉和乙撑双脂肪酸酰胺的比例为1∶1。
所述碱性金属卤化物选自碘化亚铜、氧化亚铜、碘化钾、溴化钾或其混合物。
所述多胺类稳定剂为六甲基磷酰三胺。
本发明所提供的耐乙二醇尼龙复合材料，其基料尼龙可以选择尼龙66(PA66)、尼龙6(PA6)、尼龙66和尼龙6的共聚物(PA66/PA6)、尼龙11(PA11)或尼龙12(PA12)中的任何一种，材料来源广泛，取材方便。
采用的短玻璃纤维为无碱短玻璃纤维，经硅烷类偶联剂处理，表面涂覆有硅烷型浸润剂，具有耐乙二醇特性。这种无碱短玻璃纤维可以市购，如由重庆国际复合材料有限公司生产，型号为ECS301G的无碱短玻璃纤维。经过这种特殊处理的无碱短玻璃纤维与尼龙树脂相溶性好，具有良好的分散性和流动性，有利于尼龙对玻纤的包覆融合，保证产品尺寸稳定性和机械强度。尤其是，选用的无碱短玻璃纤维具有耐乙二醇特性，也提升了尼龙复合材料的耐醇解性能。
选用的防玻纤外露调节剂为乙撑双脂肪酸酰胺(EBS)和硅酮粉混合物，乙撑双脂肪酸酰胺的极性基团与无碱短玻璃纤维中的硅烷偶联剂的长链末端通过范得华力产生很强的吸引力，该吸引力足以使两物相界面消失，而形成一相，乙撑双脂肪酸酰胺与基体尼龙也有一定的相溶性，起了相溶剂作用。这样，在玻纤、基本尼龙之间形成了类似锚固结点，即交联点，改善了玻纤与尼龙的粘结状态。由于玻纤的表面与尼龙之间的力学作用层厚度增加，使处于玻纤表面附近的基体更易于发生剪切屈服，增加对冲击能的吸收和耗散效果，促进玻纤对基体尼龙的增强增韧效果。由于玻纤在尼龙中得到很好地包覆，在加工过程中玻纤与尼龙同步流动，不易扯开，大大地减少玻纤增强改性尼龙的浮纤、露纤、白茬、流纹等问题，使其制品能有很好的表面光洁度。
硅酮粉是由超高分子量聚硅氧烷制成，添加在尼龙中可进一步防止玻纤外露，并提高尼龙加工流动性和脱模性，降低扭矩，减少设备磨损，充模容易，降低制品不良率；另一方面，也明显降低磨擦系数，提高滑爽性，改善表面光泽，增进表面丝质触感，提高耐刮性能。
采用碱金属卤化物，如碘化亚铜、氧化亚铜、碘化钾或溴化钾的混合物为热稳定剂，可大大提升材料的耐候性，保证材料的使用寿命和长期稳定性。
采用多胺类稳定剂为耐醇解助剂，和常规抗氧剂的主要区别是，多胺类稳定剂会参与尼龙材料的端基反应，可在表面形成保护结构，长期抵御乙二醇溶液对尼龙材料的侵蚀，使材料更加稳定，而抗氧剂不参与反应，对材料没有稳定作用。
所述的耐醇解尼龙复合材料的加工方法，包括如下步骤：1)按配方中各组分重量百分比分别称取尼龙、短玻璃纤维、防玻纤外露调节助剂、成核剂、染色剂、热稳定剂和耐醇解助剂；2)将尼龙、防玻纤外露调节助剂、成核剂、染色剂、热稳定剂和耐醇解助剂加入高速搅拌机，混合均匀；3)将步骤2)所得混合物与短玻璃纤维分别通过主喂料和侧喂料设备一起进入同向双螺杆挤出机，转速300～400r/min，温度210～285℃，熔融混炼后挤出，切粒包装。
本发明的优势在于：(1)本发明以普通尼龙为主要原料，采用经特殊偶联剂处理的无碱短玻璃纤维和无机填充物来改性尼龙的方法，用通用的尼龙改性设备--双螺杆挤出机，选择适宜的工艺条件，制出用于汽车冷却水室专用尼龙改性材料。(2)本发明所提供的尼龙复合材料物理性能达到或超过TL52062技术要求，耐醇解化学性能达到TL-VW774的技术要求，即：135℃恒温下，在100％乙二醇溶液中放置48小时后，产品表面无变化，不裂开，同时具有高抗冲击和尺寸稳定性，保证在装配过程中结合处不发生应力开裂。(3)产品本身的优异性能带来优异的加工性能由于本发明材料的优异流动性，可以使制品具有很好的表面光洁度，同时降低成型时的温度和注塑压力，降低成型收缩率、不翘曲变形。
具体实施例
以下将结合具体实施例，对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围并不局限于此。
表1为实施例1～9耐醇解尼龙复合材料的各组分含量，所述尼龙选自尼龙66(PA66)、尼龙6(PA6)、尼龙66和尼龙6的共聚物(PA66/PA6)、尼龙11(PA11)或尼龙12(PA12)中的一种；所述短玻璃纤维为无碱短玻璃纤维，经硅烷类偶联剂处理，表面涂覆硅烷型浸润剂，具耐乙二醇特性，本实施例1～9选择由重庆国际复合材料有限公司生产，型号为ECS301G的无碱短玻璃纤维；所述防玻纤外露调节助剂选自硅酮粉和乙撑双脂肪酸酰胺2～1∶1的混合物，较佳方案为硅酮粉和乙撑双脂肪酸酰胺的比例为1∶1；所述成核剂为滑石粉；所述染色剂为黑色母；所述热稳定剂选自碱性金属卤化物，如碘化亚铜、氧化亚铜、碘化钾、溴化钾或其混合物中的一种；所述耐醇解助剂选自多胺类稳定剂，如六甲基磷酰三胺。
表1 实施例1～9耐醇解尼龙复合材料的组分含量
| 序号 | 材料 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 实例4 | 实例5 | 实例6 | 实例7 | 实例8 | 实例9 |
| 1 | PA6(％) | 69.0 | 62.7 | 56.0 | ||||||
| 2 | PA66(％) | 69.9 | 64.9 | 58.9 | ||||||
| 3 | PA66/PA6(％) | 65.1 | ||||||||
| 4 | PA11(％) | 63.0 | ||||||||
| 5 | PA12(％) | 62.0 | ||||||||
| 6 | 无碱短璃纤维(％) | 25 | 30 | 35 | 25 | 30 | 35 | 30 | 30 | 30 |
| 7 | 多胺类稳定剂(％) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 8 | 碱金属卤化物(％) | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 1.0 | 1.8 | 1.5 | 1.0 | 0.5 | 0.1 |
| 9 | 乙撑双酯酰胺(％) | 1.0 | 1.5 | 1.5 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 10 | 硅酮粉(％) | 2.0 | 1.5 | 2.5 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 11 | 滑石粉(％) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 2.0 | 0.5 | 1.0 | 0.3 |
| 12 | 黑色母(％) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 1.0 |
表2为制得的尼龙复合材料的性能参数，实施例1～9的制造工艺为：首先，分别称取配方中各组分；然后将除无碱短玻璃纤维以外的其他所有组分加入高速搅拌机，混合均匀；取出混合料与短玻璃纤维分别通过主喂料和侧喂料设备一起进入同向双螺杆挤出机，转速300～400r/min，温度210～285℃，熔融混炼后挤出，切粒包装。
表2 制得的尼龙复合材料的性能参数
应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，应理解，在阅读本发明内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价变化同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (6)
1、一种耐醇解尼龙复合材料，适用于汽车冷却水室，其特征在于，所述尼龙复合材料含有尼龙、短玻璃纤维、防玻纤外露调节助剂、成核剂、染色剂、热稳定剂和耐醇解助剂；所述尼龙选自尼龙66(PA66)、尼龙6(PA6)、尼龙66和尼龙6的共聚物(PA66/PA6)、尼龙11(PA11)或尼龙12(PA12)中的一种；所述短玻璃纤维为无碱短玻璃纤维，经硅烷类偶联剂处理，表面涂覆有硅烷型浸润剂，具耐乙二醇特性；所述防玻纤外露调节助剂为硅酮粉和乙撑双脂肪酸酰胺1～2∶1的混合物；所述成核剂为滑石粉；所述染色剂为黑色母；所述热稳定剂选自碱性金属卤化物；所述耐醇解助剂选自多胺类稳定剂；所述尼龙复合材料各组分质量含量如下：
尼龙： 55～70％；
短玻璃纤维： 25～35％；
防玻纤外露调节助剂：0.2～4％；
成核剂： 0.1～2.0％；
染色剂： 1.0～3.0％；
热稳定剂： 0.1～2.0％；
耐醇解助剂： 0.1～2.0％。
2、如权利要求1所述的耐醇解尼龙复合材料，其特征在于，所述尼龙复合材料各组分质量含量如下：
尼龙： 64.9％；
短玻璃纤维： 30.0％；
防玻纤外露调节助剂： 3.0％；
成核剂： 0.5％；
染色剂： 1.0％；
热稳定剂： 0.1％；
耐醇解助剂： 0.5％。
3、如权利要求1所述的耐醇解尼龙复合材料，其特征在于，所述硅酮粉和乙撑双脂肪酸酰胺的比例为1∶1。
4、如权利要求1所述的耐醇解尼龙复合材料，其特征在于，所述碱性金属卤化物选自碘化亚铜、氧化亚铜、碘化钾、溴化钾或其混合物。
5、如权利要求1所述的耐醇解尼龙复合材料，其特征在于，所述多胺类稳定剂为六甲基磷酰三胺。
6.如权利要求1～5所述的耐醇解尼龙复合材料的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)按配方中各组分重量百分比分别称取尼龙、短玻璃纤维、防玻纤外露调节助剂、成核剂、染色剂、热稳定剂和耐醇解助剂；
2)将尼龙、防玻纤外露调节助剂、成核剂、染色剂、热稳定剂和耐醇解助剂加入高速搅拌机，混合均匀；
3)将步骤2)所得混合物与短玻璃纤维分别通过主喂料和侧喂料设备一起进入同向双螺杆挤出机，转速300～400r/min，温度210～285℃，熔融混炼后挤出，切粒包装。
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Denomination of invention: A alcoholysis resistant nylon composite material and its preparation method Effective date of registration: 20231106 Granted publication date: 20110209 Pledgee: Zengcheng sub branch of Guangzhou Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Chendong Yipuwan New Materials (Guangdong) Co.,Ltd. Registration number: Y2023980064352 |
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