CN102212230A - 一种柴油机冷却风扇扇叶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种柴油机冷却风扇扇叶及其制备方法，属于柴油机技术领域。它包括如下重量份数的组份：聚丙烯70-90份，高密度聚乙烯15-20份，加氢异构脱蜡基础油5CST0.15-0.20份，加氢异构脱蜡基础油IOCST0.13-0.18份，抗氧剂CA0.1-0.3份，紫外线吸收剂0.5-1.0份，硫代二丙酸二月桂酯0.1-0.3份经挤出、注塑成型。本发明通过上述制备工艺，降低了应力集中系数，提高了抗冲击、抗疲劳能力，而且改善了塑料熔体的流动充模性能，减少了流动阻力，还降低了局部的残余应力，防止开裂和翘曲，使其外形流畅美观，在中型载重汽车上，特别载重柴油机汽车是得到广泛的应用。
Description
技术领域
本发明属于柴油机技术领域，具体涉及一种柴油机冷却风扇扇叶及其制备方法。
背景技术
作为冷却汽车“心脏”发动机的塑料风扇，需长期在-40-100℃的温度下使用，作为重型载重汽车发动机的塑料风扇要求更高并且干寒、湿热和恒的风流环境下具有耐久性，使用环境条件恶劣。因此要求塑料风扇不仅具有高强度、高刚性，还应具有优异的高低温冲击韧性、耐热性和耐热氧老化性，以防止风扇变形、龟裂。聚丙烯是一种价格低廉，生产量很大的通用塑料，但由于其低温冲击性能不佳，耐光、热、老化性能差，因此在工程零部件的应用上有较大的困难。目前有将大量的聚乙烯加入聚丙烯中，采取EPDM和SBS并用、滑石粉(40wt %) 、钛酸酯、偶联剂、复合抗氧剂等与PP 进行共混填充改性，并加入第三组分增容剂、玻纤或云母填充增强剂和复合抗氧剂等与PP 进行共混改性，通过共混提高低温冲击性能，但却使聚丙烯的力学及耐热性大大下降，成本高，带来了新的问题。采用而在内燃机冷却系统中使用的冷却风扇，将在87-117℃下长期工作，因此，需要一种耐老化、耐光温冲击的材料，成为相关技术人员待解决的一个重要难题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种性能好、耐老化、耐高温冲击的柴油机冷却风扇扇叶及其制备方法。
所述的一种柴油机冷却风扇扇叶，其特征在于所述的风扇扇叶包括如下重量份数的组份：聚丙烯70-90份，高密度聚乙烯 15-20份，加氢异构脱蜡基础油5CST 0.15-0.20份，加氢异构脱蜡基础油IOCST 0.13-0.18份，抗氧剂CA 0.1-0.3份，紫外线吸收剂0.5-1.0份，硫代二丙酸二月桂酯0.1-0.3份。
所述的一种柴油机冷却风扇扇叶，其特征在于所述的风扇扇叶包括如下重量份数的组份：聚丙烯75-85份，高密度聚乙烯 18-20份，加氢异构脱蜡基础油5CST 0.18-0.20份，加氢异构脱蜡基础油IOCST 0.14-0.16份，抗氧剂CA 0.2-0.3份，紫外线吸收剂0.6-0.9份，硫代二丙酸二月桂酯0.1-0.2份。
所述的一种柴油机冷却风扇扇叶，其特征在于所述的风扇扇叶包括如下重量份数的组份：聚丙烯80份，高密度聚乙烯 18份，加氢异构脱蜡基础油5CST 0.18份，加氢异构脱蜡基础油IOCST 0.15份，抗氧剂CA 0.2份，紫外线吸收剂0.8份，硫代二丙酸二月桂酯0.2份。
所述的一种柴油机冷却风扇扇叶，其特征在于所述的聚丙烯，熔体流动速度为1.0-3.0克/10分钟，为聚丙烯嵌段共聚物。
所述的一种柴油机冷却风扇扇叶，其特征在于所述的高密度聚乙烯为密度≥0.950的聚乙烯。
所述的一种柴油机冷却风扇扇叶，其特征在于所述的紫外线吸收剂为-（2-羟基-3，5-二丁叔基苯基）-5-氯代苯并三唑。
所述的一种柴油机冷却风扇扇叶的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
１）按重量份计，将聚丙烯70-90份，高密度聚乙烯 15-20份，加氢异构脱蜡基础油5CST 0.15-0.20份，加氢异构脱蜡基础油IOCST 0.13-0.18份，抗氧剂CA 0.1-0.3份，紫外线吸收剂0.5-1.0份，硫代二丙酸二月桂酯0.1-0.3份加于混合机中搅拌混合５-2５分钟，混合均匀后卸料；
２）将步骤１）中得到的混合好的料加于双螺杆挤出机的加料斗中进行分段式控温挤出，所述的双螺杆的转速为50～60 r/ min；
３）将步骤２）中挤出后的料牵引并在水槽中冷却（温度冷却温度为30-40度），冷却后经切粒机切粒，备用；
４）将步骤３）中得到的料粒放入烘箱干燥3.5-4.2小时，所述的烘箱温度为110-135℃，至粒料湿度小于0.04%干燥结束；
5）将需要制造的冷却风扇模具安装上高频注塑机；
6） 把步骤4）烘好的粒料倒入高频注塑机的辅助料斗中，注塑机加料段#5段融化温度调至170-175℃，使物料进入注塑机时经高温融化；
7）把注塑机挤出段温度#1段、#2段温度设定至180℃，#3段、#4段设定至175℃，模具温度为50-95℃，启动辅助加料设备装置，把塑料颗粒吸入注塑机料斗中，再通过高频注塑机的螺杆将熔融塑料注入模具型腔中，所述的注塑机注射压力设定为75mpa，注射速度为35 r/ min，保压为80 mpa，保压时间为2min，保压速度为25r/ min；
8）注射结束后，对注射到模具型腔中的熔融塑料保持定型，保持冷却70秒，然后退模，制成冷却风扇扇叶。
所述的一种柴油机冷却风扇扇叶的制备方法，其特征在于分段式控温为分6段控温，温度分别为：区段一温度为161-163℃，区段二温度为 155-159℃，区段三温度为151-153℃，区段四温度为151-153℃，区段五合流区温度为143-147℃，区段六机头温度在 142-146℃。
所述的一种柴油机冷却风扇扇叶的制备方法，其特征在于分段式控温为分5段控温，温度分别为：加料段#5段168-170℃，加热段#1段172-175℃，加热段#2段172-175℃，加热段#3段175-180℃，加热段#4段175-180℃，加热段#5段175-180℃。
所述的一种柴油机冷却风扇扇叶的制备方法，其特征在于所述的模具温度的设定与塑件臂厚相对应，当塑件壁厚≤6mm，模具温度为75-95℃，当塑件壁厚＞6mm，模具温度为50-75℃。
通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1）本发明通过在聚丙烯中加入一定量的高密度聚乙烯进行改性，改进了风扇机械强度、韧性、拉伸强度、刚度和硬度，克服了风扇的叶片容易断裂问题，提高了风扇的使用寿命；
2）通过加入抗氧剂和紫外线吸收剂等光、热防老化剂，得到共聚型聚丙烯，大幅度提高了冲击韧性和应力开裂性，并使在长时间持续应力作用下的工程零件的耐应力龟裂性能大大提高，耐热性可由80℃提高到145-150℃，并能承受高温750-1000小时后不老化，不龟裂；
3）本发明通过将具有低粘度、低挥发度、高粘度指数、良好的氧化安定性等特点的加氢异构脱蜡基础油、加氢异构脱蜡基础油IOCST和抗氧化剂ca联合使用，形成塑料助剂，改善聚合物的流动特性，增加该冷却风扇的抗氧化、抗老化性；
4）本发明通过上述制备工艺，降低了应力集中系数，提高了抗冲击、抗疲劳能力，而且改善了塑料熔体的流动充模性能，减少了流动阻力，还降低了局部的残余应力，防止开裂和翘曲，使其外形流畅美观，在中型载重汽车上，特别载重柴油机汽车是得到广泛的应用，并已经广西玉柴机器股份有限公司、常柴股份有限公司等国内等多家用户应用证明 ”是很理想的国产冷却塑料风扇用料。
5）本发明所用的主要原料用普通的聚丙烯代替现有技术中改性的聚丙烯，降低生产成本，如制备五叶片小型风扇，单个成本从13.2元降低到11.5元。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明作进一步的描述：
实施例1：取熔体流动速度为1.0-3.0克/10分钟的聚丙烯70份，密度≥0.950的聚乙烯20份，加氢异构脱蜡基础油5CST 0.15份，加氢异构脱蜡基础油IOCST 0.18份，抗氧剂CA 0.3份，2-（2，-羟基-3，5-二丁叔基苯基）-5-氯代苯并三唑0.5份，硫代二丙酸二月桂酯0.3份，通过如下工艺制得柴油机冷却风扇扇叶：
具体工艺为：1）先将上述组份加入混合机中搅拌混合５-2５分钟，混合均匀后卸料；２）将步骤１）中得到的混合好的料加于双螺杆挤出机的加料斗中进行分6段控温，温度分别为：区段一温度为161-163℃，区段二温度为 155-159℃，区段三温度为151-153℃，区段四温度为151-153℃，区段五合流区温度为143-147℃，区段六机头温度在 142-146℃挤出，所述的双螺杆的转速为50～60 r/ min；３）将步骤２）中挤出后的料牵引并在水槽中冷却为30-40度℃后经切粒机切粒，得到的料粒放入烘箱干燥3.5-4.2小时，所述的烘箱温度为110-135℃，至粒料湿度小于0.04%干燥结束；4）冷却同时将需要制造的冷却风扇模具安装上高频注塑机；6） 把步骤4）烘好的粒料倒入高频注塑机的辅助料斗中，注塑机加料段#5段融化温度调至170-175℃，使物料进入注塑机时经高温融化；再将注塑机挤出段温度#1段、#2段温度设定至180℃，#3段、#4段设定至175℃，模具温度为50-95℃（模具温度的设定与塑件臂厚相对应，当塑件壁厚≤6mm，模具温度为75-95℃，当塑件壁厚＞6mm，模具温度为50-75℃），启动辅助加料设备装置，把塑料颗粒吸入注塑机料斗中，再通过高频注塑机的螺杆将熔融塑料注入模具型腔中，所述的注塑机注射压力设定为75mpa，注射速度为35 r/ min，保压为80 mpa，保压时间为2min，保压速度为25r/ min；7）注射结束后，对注射到模具型腔中的熔融塑料保持定型，保持冷却70秒，然后退模，制成冷却风扇扇叶。
本实施例挤出机挤出时也可分为5段控温，温度分别为：加料段#5段168-170℃，加热段#1段172-175℃，加热段#2段172-175℃，加热段#3段175-180℃，加热段#4段175-180℃。加热段#5段175-180℃。
实施例2：取熔体流动速度为1.0-3.0克/10分钟的聚丙烯90份，密度≥0.950的聚乙烯15份，加氢异构脱蜡基础油5CST 0.20份，加氢异构脱蜡基础油IOCST 0.13份，抗氧剂CA份，2-（2，-羟基-3，5-二丁叔基苯基）-5-氯代苯并三唑1.0份，硫代二丙酸二月桂酯0.1份，制得柴油机冷却风扇扇叶，具体制备如实施例1。
实施例3：取熔体流动速度为1.0-3.0克/10分钟的聚丙烯75份，密度≥0.950的聚乙烯20份，加氢异构脱蜡基础油5CST 0.16份，加氢异构脱蜡基础油IOCST 0.16份，抗氧剂CA 0.2份，2-（2，-羟基-3，5-二丁叔基苯基）-5-氯代苯并三唑0.9份，硫代二丙酸二月桂酯0.2份，制得柴油机冷却风扇扇叶，具体制备如实施例1。
实施例4：取熔体流动速度为1.0-3.0克/10分钟的聚丙烯85份，密度≥0.950的聚乙烯18份，加氢异构脱蜡基础油5CST0.18份，加氢异构脱蜡基础油IOCST 0.14份，抗氧剂CA 0.3份，2-（2，-羟基-3，5-二丁叔基苯基）-5-氯代苯并三唑0.6份，硫代二丙酸二月桂酯0.1份，制得柴油机冷却风扇扇叶，具体制备如实施例1。
实施例5：取熔体流动速度为1.0-3.0克/10分钟的聚丙烯80份，密度≥0.950的聚乙烯18份，加氢异构脱蜡基础油5CST 0.17份，加氢异构脱蜡基础油IOCST 0.15份，抗氧剂CA 0.2份，2-（2，-羟基-3，5-二丁叔基苯基）-5-氯代苯并三唑0.8份，硫代二丙酸二月桂酯0.2份，制得柴油机冷却风扇扇叶，具体制备如实施例1。
将本发明制得的冷却风扇通过由国家汽车零部件产品质量监督检验中心（长春）测物理性能参数，所测结果如表1所示，
从表1中可以看出，与日本载重汽车风扇专用料本比，经本发明改性后
的塑料，拉伸强度、断裂伸长率、弯曲弹性模量等性能都更好，而且达到载重汽车风扇料的技术指标。
根据国家机械行业标准JB/T6723.2-2008"内燃机冷却风扇第二部分:塑料冷却风扇 技术条件”的标准要求:
所用的风扇空气动力性能、噪声、塑料叶片材料的力学性能应符合产品图样或技术文件规定，本发明制得的风扇空气动力性能、噪声性能、测试由国家汽车零部件产品质量监督检验中心（长春）检测，共结果如表2、表3、表4所示，由于我司生产的塑料冷却风扇主要供应广西玉柴机器股份有限公司以及其所辖公司。所以对比如下：
表2本发明材料所制风扇空气动力性能参数
表3本发明材料所制风扇噪声性能参数与标准对照表
表4本发明塑料叶片材料的力学性能与标准对照表
从表2、3和4中可以看出，本发明制得的风扇空气动力性能、噪声性能及塑料叶片材料的力学性能，均满足技术要求，且高于图纸技术要求。本发明通过上述技术，改进了风扇机械强度、韧性、拉伸强度、刚度和硬度，克服了风扇的叶片容易断裂问题，提高了风扇的使用寿命。
Claims (10)
1.一种柴油机冷却风扇扇叶，其特征在于所述的风扇扇叶包括如下重量份数的组份：聚丙烯70-90份，高密度聚乙烯 15-20份，加氢异构脱蜡基础油5CST 0.15-0.20份，加氢异构脱蜡基础油IOCST 0.13-0.18份，抗氧剂CA 0.1-0.3份，紫外线吸收剂0.5-1.0份，硫代二丙酸二月桂酯0.1-0.3份。
2.根据权利要求1所述的一种柴油机冷却风扇扇叶，其特征在于所述的风扇扇叶包括如下重量份数的组份：聚丙烯75-85份，高密度聚乙烯 18-20份，加氢异构脱蜡基础油5CST 0.18-0.20份，加氢异构脱蜡基础油IOCST 0.14-0.16份，抗氧剂CA 0.2-0.3份，紫外线吸收剂0.6-0.9份，硫代二丙酸二月桂酯0.1-0.2份。
3.根据权利要求1所述的一种柴油机冷却风扇扇叶，其特征在于所述的风扇扇叶包括如下重量份数的组份：聚丙烯80份，高密度聚乙烯 18份，加氢异构脱蜡基础油5CST 0.18份，加氢异构脱蜡基础油IOCST 0.15份，抗氧剂CA 0.2份，紫外线吸收剂0.8份，硫代二丙酸二月桂酯0.2份。
4.根据权利要求1所述的一种柴油机冷却风扇扇叶，其特征在于所述的聚丙烯，熔体流动速度为1.0-3.0克/10分钟，为聚丙烯嵌段共聚物。
5.根据权利要求1所述的一种柴油机冷却风扇扇叶，其特征在于所述的高密度聚乙烯为密度≥0.950的聚乙烯。
6.根据权利要求1所述的一种柴油机冷却风扇扇叶，其特征在于所述的紫外线吸收剂为-（2-羟基-3，5-二丁叔基苯基）-5-氯代苯并三唑。
7.根据权利要求1所述的一种柴油机冷却风扇扇叶的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
１）按重量份计，将聚丙烯70-90份，高密度聚乙烯 15-20份，加氢异构脱蜡基础油5CST 0.15-0.20份，加氢异构脱蜡基础油IOCST 0.13-0.18份，抗氧剂CA 0.1-0.3份，紫外线吸收剂0.5-1.0份，硫代二丙酸二月桂酯0.1-0.3份加于混合机中搅拌混合５-2５分钟，混合均匀后卸料；
２）将步骤１）中得到的混合好的料加于双螺杆挤出机的加料斗中进行分段式控温挤出，所述的双螺杆的转速为50～60 r/ min；
３）将步骤２）中挤出后的料牵引并在水槽中冷却（温度冷却温度为30-40度），冷却后经切粒机切粒，备用；
４）将步骤３）中得到的料粒放入烘箱干燥3.5-4.2小时，所述的烘箱温度为110-135℃，至粒料湿度小于0.04%干燥结束；
5）将需要制造的冷却风扇模具安装上高频注塑机；
6） 把步骤4）烘好的粒料倒入高频注塑机的辅助料斗中，注塑机加料段#5段融化温度调至170-175℃，使物料进入注塑机时经高温融化；
7）把注塑机挤出段温度#1段、#2段温度设定至180℃，#3段、#4段设定至175℃，模具温度为50-95℃，启动辅助加料设备装置，把塑料颗粒吸入注塑机料斗中，再通过高频注塑机的螺杆将熔融塑料注入模具型腔中，所述的注塑机注射压力设定为75mpa，注射速度为35 r/ min，保压为80 mpa，保压时间为2min，保压速度为25r/ min；
8）注射结束后，对注射到模具型腔中的熔融塑料保持定型，保持冷却70秒，然后退模，制成冷却风扇扇叶。
8.根据权利要求7所述的一种柴油机冷却风扇扇叶的制备方法，其特征在于分段式控温为分6段控温，温度分别为：区段一温度为161-163℃，区段二温度为 155-159℃，区段三温度为151-153℃，区段四温度为151-153℃，区段五合流区温度为143-147℃，区段六机头温度在 142-146℃。
9.根据权利要求7所述的一种柴油机冷却风扇扇叶的制备方法，其特征在于分段式控温为分5段控温，温度分别为：加料段#5段168-170℃，加热段#1段172-175℃，加热段#2段172-175℃，加热段#3段175-180℃，加热段#4段175-180℃，加热段#5段175-180℃。
10.根据权利要求1所述的一种柴油机冷却风扇扇叶的制备方法，其特征在于所述的模具温度的设定与塑件臂厚相对应，当塑件壁厚≤6mm，模具温度为75-95℃，当塑件壁厚＞6mm，模具温度为50-75℃。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |