CN101914288B - 汽车发动机罩盖用尼龙6矿纤复合材料及其制备方法 - Google Patents

汽车发动机罩盖用尼龙6矿纤复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车发动机罩盖用尼龙6矿纤复合材料及其制备方法，其特征在于它主要由下列各组分经过混合挤出造粒组成：尼龙6树脂50-70重量份；玻璃纤维10-20重量份；无机矿物10-20重量份；相容剂2-8重量份；热稳定剂0.3-1重量份；偶联剂0.1-0.3重量份；抗氧剂0.1-0.3重量份；润滑剂0.3-1重量份。本发明材料的优点在于具有高韧性和高刚性的同时，也具有高流动性、尺寸稳定性和热稳定性能。

Description

汽车发动机罩盖用尼龙6矿纤复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种适用于汽车发动机罩盖用尼龙6矿纤复合材料及其制备方法，具体涉及到用于汽车发动机罩盖的高韧性、高刚性，尺寸稳定性和热稳定性较好的改性尼龙6材料。
背景技术
尼龙6具有良好的机械性能，同时也有良好的耐油性和耐化学药品性能。广泛应用于汽车零部件，电动工具外壳，电子电器等。
汽车发动机罩盖作为汽车上最大的尼龙件，对于其表观和尺寸稳定性有较高的要求，而且作为发动机周边材料又要具有较好的热稳定性。目前发动机罩盖用尼龙6增强采用连续的长玻璃纤维，但由于长玻璃纤维增强后，其产品表面很容易出现玻纤外露，而且玻纤增强由于内应力缘故，产品容易出现翘曲，影响产品的装配。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车发动机罩盖用尼龙6矿纤复合材料，该材料具有高强度，高韧性以及热稳定性能的基础上，对其产品的外观和尺寸稳定性上有很大的改进。
为实现以上目的，本发明的技术在基础树脂上以及玻璃纤维的选择上有了新的选择。其组成物的重量配比如下：
尼龙6树脂                                   50-70重量份
玻璃纤维                                    10-20重量份
无机矿物                                    10-20重量份
相容剂                                      2-8重量份
热稳定剂                                    0.3-1重量份
偶联剂                                      0.1-0.3重量份
抗氧剂                                      0.1-0.3重量份
润滑剂                                      0.3-1重量份
优选重量配比为：
尼龙6树脂                                50-67重量份
玻璃纤维                                 15-20重量份
无机矿物                                 15-20重量份
相容剂                                   2-8重量份
热稳定剂                                 0.3-0.6重量份
偶联剂                                   0.2-0.3重量份
抗氧剂                                   0.2-0.3重量份
润滑剂                                   0.6-1重量份
所述的尼龙6树脂为流动性较高的低粘尼龙6，相对粘度为2.4-2.8。所述的玻璃纤维为无碱的短玻璃纤维，其纤维长度为3.5-4.2mm，直径为10-15μm，并且采用失重法从双螺杆挤出机侧喂料口加入。所述的无机矿物为粒径在10-80μm，主要成分为硅酸盐的玻璃微珠和粒径在10-20μm之间的滑石粉、碳酸钙、硅灰石中的一种或几种；热稳定剂为有机铜化合物，优选碘化亚铜；偶联剂为硅烷偶联剂，优选硅烷偶联剂KH560，KH550；润滑剂为硅酮粉或硬脂碳酸钙。
本发明所述的抗氧剂为1098或168：1098的化学名为N，N’-六亚甲基双(3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺)，168的化学名为亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯。所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝POE、丙烯酸酯共聚物、氢化SBS和乙烯-辛烯共聚物等中的一种或一种以上的混合物，相容剂的熔体流动速率大于等于1g/10min(190℃2.16kg)，优选1g/10min≤熔体流动速率≤3g/10min，这些物质均有较高的流动性。该相容剂的的熔体流动速率均是按照ISO1133标准要求测定。
其制备方法如下：
(1)原料混合均匀：将上述按重量配比好的尼龙6树脂、无机矿物、相容剂、热稳定剂、偶联剂、抗氧剂和润滑剂充分混匀；
(2)双螺杆挤出机混炼：将步骤(1)制备得到的混合原料用双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，同时在挤出过程中从双螺杆挤出机侧厢喂料口加入短玻璃纤维；工艺条件为：一区220～230℃，二区230～240℃，三区230～255℃，四区240～260℃，螺杆转速为200～600转/分钟。
与现有技术比较本发明的有益效果：本发明采用新的配方制备得到的汽车发动机罩盖用尼龙6矿纤复合材料具有高韧性和高刚性的同时，也具有高流动性、尺寸稳定性和热稳定性能。特别是本发明在原材料的选择上有新的突破，选用低粘度的尼龙6树脂(相对粘度在2.4-2.8)和短玻璃纤维(纤维长度在3.5-4.2mm)，较以往的中高粘度尼龙6树脂和连续玻璃纤维来比在产品的表观上有很大改进，消除了以往产品存在的玻纤外露，产品翘曲等问题，此外采用玻璃纤维在挤出机侧厢喂料的方法使玻璃纤维不易在双螺杆中被剪切过碎，让玻璃纤维在尼龙树脂中保留一定的长度(0.6-0.8mm)，并且含量均匀，使得制备出的尼龙6矿纤复合材料在机械性能上有很大的提高。另外，本发明材料的收缩率在0.2％-0.6％，玻璃纤维长度和含量的均匀性也使得产品拥有较好的尺寸稳定性。
具体实施方式
实施例1
配方：
尼龙6树脂，相对粘度2.4-2.8，51.8重量份；无碱的短玻璃纤维，纤维长度为3.5-4.2mm，直径为10-15μm，20重量份；粒径在10-80μm，主要成分为硅酸盐的玻璃微珠，20重量份；马来酸酐接枝聚乙烯，熔体流动速率1.3g/10min(190℃ 2.16kg)，6重量份；热稳定剂为碘化亚铜0.6重量份；偶联剂为硅烷偶联剂KH550，0.3重量份；抗氧剂为1098抗氧剂，0.3重量份；润滑剂为硅酮粉，1重量份。
实施例2
配方：
尼龙6树脂，相对粘度2.4-2.8，60.3重量份；无碱的短玻璃纤维，纤维长度为3.5-4.2mm，直径为10-15μm，10重量份；粒径在10-20μm之间的滑石粉，20重量份；丙烯酸酯共聚物，熔体流动速率1.2g/10min(190℃2.16kg)，8重量份；热稳定剂为碘化亚铜0.4重量份；硅烷偶联剂KH560，0.2重量份；168抗氧剂，0.3重量份；硬脂碳酸钙，0.8重量份。
实施例3
配方：
尼龙6树脂，相对粘度2.4-2.8，66.7重量份；无碱的短玻璃纤维，纤维长度为3.5-4.2mm，直径为10-15μm，15重量份；粒径在10-20μm之间的碳酸钙，15重量份；氢化SBS，熔体流动速率1.4g/10min(190℃2.16kg)，2重量份；热稳定剂为碘化亚铜0.3重量份；偶联剂为硅烷偶联剂KH560，0.2重量份；抗氧剂为1098抗氧剂，0.2重量份；润滑剂为硅酮粉，0.6重量份。
实施例4
配方：
尼龙6树脂，相对粘度2.4-2.8，59.2重量份；无碱的短玻璃纤维，纤维长度为3.5-4.2mm，直径为10-15μm，20重量份；粒径在10-20μm之间的硅灰石，15重量份；乙烯—辛烯共聚物，熔体流动速率1.1g/10min(190℃2.16kg)，4重量份；热稳定剂为碘化亚铜0.4重量份；偶联剂为硅烷偶联剂KH560，0.3重量份；抗氧剂为1098抗氧剂，0.3重量份；润滑剂为硅酮粉，0.8重量份。
实施例5
配方：
尼龙6树脂，相对粘度2.4-2.8，70重量份；无碱的短玻璃纤维，纤维长度为3.5-4.2mm，直径为10-15μm，15重量份；粒径在10-20μm之间的硅灰石和碳酸钙按照重量比1∶1的混合物，10重量份；马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝POE按照1∶1∶1的重量比的混合物，熔体流动速率1.2g/10min(190℃ 2.16kg)，4重量份；热稳定剂为碘化亚铜1重量份；偶联剂为硅烷偶联剂KH550，0.1重量份；抗氧剂为1098抗氧剂，0.1重量份；润滑剂为硬脂碳酸钙，0.3重量份。
实例1-5配方表
Figure BSA00000250285500041
上述材料的制造方法包括下述步骤：
步骤一：将上述将按重量份配比好的尼龙6树脂、无机矿物、相容剂、热稳定剂、偶联剂、抗氧剂和润滑剂(组份A)通过中速搅拌机充分混匀；
步骤二：将步骤(1)制备得到的混合原料用双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，同时在挤出过程中采用失重法从双螺杆挤出机侧厢喂料口加入短玻璃纤维(组份B)。
其工艺为：一区220～230℃，二区230～240℃，三区230～255℃，四区240～260℃；螺杆转速为200-600转/分钟。
各实例测试的性能如下：
Figure BSA00000250285500051

Claims (8)

1.一种汽车发动机罩盖用尼龙6矿纤复合材料，其特征在于该材料按以下重量份的原料制成：
Figure FSB00000878288200011
所述的玻璃纤维为无碱的短玻璃纤维，其纤维长度为3.5-4.2mm，直径为10-15μm；
所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝POE、丙烯酸酯共聚物、氢化SBS和乙烯-辛烯共聚物中的一种或一种以上的混合物，熔体流动速率大于等于1g/10min；所述的无机矿物为粒径在10-80μm，主要成分为硅酸盐的玻璃微珠和粒径在10-20μm之间的滑石粉、碳酸钙、硅灰石中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的汽车发动机罩盖用尼龙6矿纤复合材料，其特征在于所述的尼龙6树脂相对粘度为2.4-2.8。
3.根据权利要求1所述的汽车发动机罩盖用尼龙6矿纤复合材料，其特征在于所述的相容剂1g/10min≤熔体流动速率≤3g/10min。
4.根据权利要求1所述的汽车发动机罩盖用尼龙6矿纤复合材料，其特征在于所述的热稳定剂为碘化亚铜。
5.根据权利要求1所述的汽车发动机罩盖用尼龙6矿纤复合材料，其特征在于所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
6.根据权利要求5所述的汽车发动机罩盖用尼龙6矿纤复合材料，其特征在于所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH560或KH550。
7.根据权利要求1所述的汽车发动机罩盖用尼龙6矿纤复合材料，其特征在于所述的抗氧剂为1098或168；所述的润滑剂为硅酮粉。
8.一种制备权利要求1所述的汽车发动机罩盖用尼龙6矿纤复合材料的方法，其特征在于其制备方法包括如下步骤：
(1)原料混合均匀：将尼龙6树脂、无机矿物、相容剂、热稳定剂、偶联剂、抗氧剂和润滑剂充分混匀；
(2)双螺杆挤出机混炼：将步骤(1)制备得到的混合原料用双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，同时在挤出过程中从双螺杆挤出机侧厢喂料口加入玻璃纤维；工艺条件为：一区220～230℃，二区230～240℃，三区230～255℃，四区240～260℃，螺杆转速为200～600转/分钟。
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