CN104017358A - 铸型尼龙用于制备汽车板簧压板的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了铸型尼龙在制备汽车板簧压板中的应用，与金属材质的板簧压板相比，本发明将铸型尼龙制备汽车板簧压板，得到的板簧压板与板簧、紧固螺栓之间的冲击与摩擦小，不产生噪音；且铸型尼龙的硬度比金属小很多，得到的板簧压板不易损伤板簧与紧固螺栓，从而延长了板簧的使用寿命，间接延长了车体的使用寿命。参见实施例1的结果，铸型尼龙制备得到的汽车板簧压板的拉伸强度为76.5MPa、断裂伸长率为30％，弯曲强度为118MPa、常温下简支梁缺口冲击强度为5.9KJ/m2、-50℃下(1h)下的简支梁缺口冲击强度为3.0KJ/m2、25％应变压缩应力为114MPa、邵D硬度为82，具有良好的综合力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制造技术领域，尤其涉及一种铸型尼龙用于制备汽车板簧压板的应用。
背景技术
汽车板簧压板是板簧双后轿车必须装配的零部件，板簧压板承受垂直加载与冲击。目前市场上采用的板簧压板材料为金属。金属板簧压板在使用过程中对板簧、紧固螺栓有损伤；而且，金属材质的板簧压板重量重，不适应现在汽车轻量化的发展要求。
铸型尼龙是上世界六十年代初发展起来的一种新技术和新材料。铸型尼龙又称为单体浇铸尼龙，它是尼龙的一种，单体与尼龙6相同，但与传统的尼龙6相比，又具有分子量大、强度高、耐磨与自润滑性能好等优点，且成型方法简单、工艺条件较易控制，因此颇受重视。铸型尼龙是在常压下将熔融的原料己内酰胺单体用强碱性的物质作为催化剂，与活性剂等助剂一起，直接注入预热到一定温度的模具中，物料在模具内进行聚合反应，凝结成白色坚韧的固体坯件。现有技术并未有铸型尼龙材质的汽车板簧压板。
发明内容
本发明的目的在于提供铸型尼龙用于制备汽车板簧压板的应用，本发明将铸型尼龙用于制备汽车板簧压板具有较长的使用寿命。
本发明提供了铸型尼龙用于制备汽车板簧压板的应用。
优选的，所述铸型尼龙的制备方法包括以下步骤：
a)将内酰胺熔体脱水后与碱性催化剂和助催化剂混合，反应得到活性料；
b)将所述活性料浇铸到预热的模具内聚合成型，得到毛坯；
c)将所述毛坯进行水煮或油煮后，进行机械加工，得到汽车板簧压板。
优选的，所述内酰胺包括己内酰胺和/或十二内酰胺。
优选的，所述己内酰胺与所述十二内酰胺的质量比为(8～10):1。
优选的，所述碱性催化剂为氢氧化钠、甲醇钠、乙醇钠、钠代己内酰胺盐和格氏试剂中的一种或几种；
所述碱性催化剂与内酰胺熔体的质量比为(0.01～5):100。
优选的，所述助催化剂包括异氰酸酯、磺酸酯、羧酸酯和酰基己内酰胺中的一种或几种；
所述助催化剂与所述内酰胺熔体的质量比为(0.01～5):100。
优选的，所述步骤a)中的反应原料还包括：
增韧剂、耐磨剂、抗氧剂和稳定剂中的一种或几种。
优选的，所述增韧剂与所述内酰胺的质量比为(0.1～20):100；
所述耐磨剂与所述内酰胺的质量比为(0.1～5.0):100；
所述抗氧剂与所述内酰胺的质量比为(0.1～2.0):100；
所述稳定剂与所述内酰胺的质量比为(0.1～2.0):100。
优选的，所述步骤a)中反应的温度为110℃～150℃；
所述步骤a)中反应的真空度为0.1MPa；
所述步骤a)中反应的时间为5min～20min。
优选的，所述聚合成型的温度为160℃～180℃；
所述聚合成型的时间为5min～15min。
本发明提供了铸型尼龙在制备汽车板簧压板中的应用，与现有技术金属材质的板簧压板相比，本发明将铸型尼龙制备汽车板簧压板，得到的板簧压板与板簧、紧固螺栓之间的冲击与摩擦小，不产生噪音；且铸型尼龙的硬度比金属小很多，得到的板簧压板不易损伤板簧与紧固螺栓，从而延长了板簧的使用寿命，间接延长了车体的使用寿命。参见本发明实施例1得到的实验结果，在实施例中，铸型尼龙制备得到的汽车板簧压板的拉伸强度为76.5MPa、断裂伸长率为30％，弯曲强度为118MPa、常温下简支梁缺口冲击强度为5.9KJ/m2、-50℃下(1h)下的简支梁缺口冲击强度为3.0KJ/m2、25％应变压缩应力为114MPa、邵D硬度为82，具有良好的综合力学性能。
另外，本发明采用铸型尼龙制备汽车板簧压板能够降低车体重量，易于机械加工，装卸方便、易于更换。
具体实施方式
本发明提供了铸型尼龙用于制备汽车板簧压板的应用。
本发明采用铸型尼龙制备汽车板簧压板，得到的板簧压板与板簧、紧固螺栓之间的冲击与摩擦小，不产生噪音；且铸型尼龙的硬度比金属小很多，得到的板簧压板不易损伤板簧与紧固螺栓，从而延长了板簧的使用寿命，间接延长了车体的使用寿命。
本发明对制备板簧压板的方法没有特殊的限制，根据所需的板簧压板的尺寸和形状，将铸型尼龙板材进行机械加工即可。
在本发明中，所述铸型尼龙的制备方法包括以下步骤：
a)将内酰胺熔体脱水后与碱性催化剂和助催化剂混合，反应得到活性料，所述内酰胺包括己内酰胺；
b)将所述活性料浇铸到预热的模具内聚合成型，得到毛坯；
c)将所述毛坯进行水煮或油煮后，进行机械加工，得到汽车板簧压板。
本发明将内酰胺熔体脱水后与催化剂和助催化剂混合，反应得到活性料。本发明优选将内酰胺单体加热熔融，得到内酰胺熔体。本发明优选将内酰胺单体分成两份，分别为第一重量份内酰胺单体和第二重量份内酰胺单体，将所述第一重量份内酰胺单体和第二重量份内酰胺单体分别加热熔融，得到第一内酰胺熔体和第二内酰胺熔体。在本发明中，所述内酰胺单体优选为己内酰胺和/或十二内酰胺。所述第一重量份内酰胺单体和第二重量份内酰胺单体的质量比优选为1:(0.5～2)，更优选为1:1。本发明对所述加热熔融的温度和时间没有特殊的限制，能够将内酰胺单体熔融，得到内酰胺溶体即可。
在本发明中，所述内酰胺单体优选包括己内酰胺和\或十二内酰胺；当所述内酰胺单体包括己内酰胺和十二内酰胺时，所述己内酰胺与所述十二内酰胺的质量比优选为(8～10):1，更有选为9:1。
得到内酰胺熔体后，本发明将内酰胺熔体进行脱水；优选将所述第一内酰胺熔体和第二内酰胺熔体分别进行脱水。在本发明中，所述脱水的温度优选为110℃～150℃，更优选为115℃～145℃，最优选为120℃～140℃；所述脱水的时间优选为5min～20min，更优选为10min～15min；所述脱水的真空度优选为0.1MPa；
完成对所述内酰胺熔体的脱水后，本发明将脱水后的内酰胺熔体与碱性催化剂和助催化剂混合反应，得到活性料；本发明优选将第一内酰胺熔体脱水后与碱性催化剂混合进行第一反应，得到第一活性料，将第二内酰胺熔体脱水后与助催化剂混合进行第二反应，得到第二活性料，所述活性料包括第一活性料和第二活性料。在本发明中，所述碱性催化剂优选包括氢氧化钠、甲醇钠、乙醇钠、钠代己内酰胺盐和格氏试剂中的一种或几种；所述碱性催化剂与内酰胺单体的质量比优选为(0.01～5):100，更优选为(0.1～4):100，最优选为(0.15～3):100。在本发明中，所述助催化剂优选包括异氰酸酯、磺酸酯、羧酸酯和酰基己内酰胺中的一种或几种；所述异氰酸酯优选包括二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和三苯甲烷三异氰酸酯(JQ胶)的一种或几种；所述助催化剂与内酰胺单体的质量比优选为(0.01～5):100，更优选为(0.1～4):100，最优选为(0.15～3):100。
在本发明中，制备所述活性料的原料优选还包括增韧剂、耐磨剂、抗氧剂和稳定剂中的一种或几种。在本发明中，所述增韧剂优选包括液体橡胶、聚醚多元醇、聚异戊二烯、环氧树脂和多元胺的一种或几种；所述增韧剂与内酰胺单体的质量比优选为(0.1～20):100，更优选为(1～18):100，最优选为(5～15):100；
在本发明中，所述耐磨剂优选包括石墨、二硫化钼、PTFE、稀土和油脂中的一种或几种；所述耐磨机与所述内酰胺单体的质量比优选为(0.1～5.0):100，更优选为(0.5～4.0):100，最优选为(1.0～3.0):100；
本发明对所述抗氧剂的种类没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的制备铸型尼龙常用的抗氧剂即可；在本发明中，所述抗氧剂与所述内酰胺单体的质量比优选为(0.1～2.0):100，更优选为(0.5～1.5):100；
本发明对所述稳定剂的种类没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的制备铸型尼龙常用的稳定剂即可；在本发明中，所述稳定剂与所述内酰胺单体的质量比优选为(0.1～2.0):100，更优选为(0.5～1.5):100；
本发明对所述碱性催化剂、助催化剂、增韧剂、耐磨剂、抗氧剂和稳定剂的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的上述碱性催化剂、助催化剂、增韧剂、耐磨剂、抗氧剂和稳定剂的市售商品即可。
本发明优选将第一内酰胺熔体脱水后与碱性催化剂、增韧剂、耐磨剂、抗氧剂和稳定剂混合进行第一反应，得到第一活性料；将第二内酰胺熔体脱水后与助催化剂混恶化进行第二反应，得到第二活性料。
在本发明中，所述第一反应的温度优选为110℃～150℃，更优选为115℃～145℃，最优选为120℃～140℃；所述第一反应的时间优选为10min～20min，更优选为12min～18min；所述第一反应的真空度优选为0.1MPa。在本发明中，所述第二反应的温度优选为110℃～150℃，更优选为115℃～145℃，最优选为120℃～140℃；所述第二反应的时间优选为10min～20min，更优选为12min～18min；所述第二反应的真空度优选为0.1MPa。
得到活性料后，本发明将所述活性料浇铸到预热的模具内聚合成型，得到毛坯。本发明优选将第一活性料和第二活性料混合后，浇铸到预热的模具内聚合成型，得到毛坯。本发明对所述模具的形状和尺寸没有特殊的限制，本领域技术人员可根据所需板簧压板的尺寸设定合成尺寸和形状的模具。在本发明中，预热的模具的温度优选为160℃～180℃，更优选为165℃～175℃；所述聚合成型的温度优选为160℃～180℃，更优选为165℃～175℃；所述聚合成型的时间优选为5min～30min，更优选为10min～25min，最优选为15min～20min。
得到毛坯后，本发明将所述毛坯进行水煮或油煮后，进行机械加工，得到汽车板簧压板。本发明优选将毛坯在沸水中进行水煮；所述水煮的时间优选为2h～6h，更优选为3h～5h，最优选为4h。在本发明中，所述油煮的温度优选为150℃～170℃，更优选为155℃～165℃，最优选为160℃；本发明优选采用矿物油对所述毛坯进行油煮；所述油煮的时间优选为2h～6h，更优选为3h～5h，最优选为4h。
完成对毛坯的水煮或油煮后，本发明优选将得到毛坯冷却，再进行接卸加工，得到板簧压板。本发明对所述机械加工的方法没有特殊的限制，能够将得到的毛坯加工成板簧压板即可。
本发明优选将机械加工剩余的边角料和/或切屑废料进行回收处理，重新用于制备板簧压板。
本发明提供了铸型尼龙在制备汽车板簧压板中的应用，与现有技术金属材质的板簧压板相比，本发明将铸型尼龙制备汽车板簧压板，得到的板簧压板与板簧、紧固螺栓之间的冲击与摩擦小，不产生噪音；且铸型尼龙的硬度比金属小很多，得到的板簧压板不易损伤板簧与紧固螺栓，从而延长了板簧的使用寿命，间接延长了车体的使用寿命。参见本发明实施例1得到的实验结果，在实施例中，铸型尼龙制备得到的汽车板簧压板的拉伸强度为76.5MPa、断裂伸长率为30％，弯曲强度为118MPa、常温下简支梁缺口冲击强度为5.9KJ/m2、-50℃下(1h)下的简支梁缺口冲击强度为3.0KJ/m2、25％应变压缩应力为114MPa、邵D硬度为82，具有良好的综合力学性能。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的铸型尼龙在制备汽车板簧压板中的应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
1)将100份己内酰胺按重量份等量分别加入到浇铸尼龙设备的A、B反应釜内，抽真空至0.1MPa，加热熔融，在130℃下脱水10min，停止抽真空；
2)打开反应釜A，向其中加入0.14份的催化剂氢氧化钠和0.2份石墨，打开反应釜A的同时打开反应釜B，向其中加入0.4份的助催化剂TDI。加热，维持两反应釜温度130℃，在0.1MPa真空度下抽真空10min后，停止抽真空；
3)将A、B两反应釜得到的活性料混合均匀，迅速浇铸到已经预热到160℃的模具内，聚合15min，取出产品毛坯；
4)将产品毛坯在沸水中水煮4小时，冷却后，机械加工得到最终成品汽车板簧压板材料。
本发明将得到的汽车板簧压板材料进行性能测试，参见表1，表1为本发明实施例得到的汽车板簧压板材料性能测试结果。
实施例2
1)将90份己内酰胺和10份十二内酰胺混合均匀，然后按重量份等量分别加入到浇铸尼龙设备的A、B反应釜内，加热熔融，在140℃下脱水15min，停止抽真空；
2)打开反应釜A，向其中加入0.12份的催化剂NaOH；打开反应釜A的同时打开反应釜B，向其中加入1.0份的助催化剂MDI，加热，维持两反应釜温度130℃，在0.1MPa真空度下抽真空20min，停止抽真空；
3)将A、B两反应釜的活性料混合均匀，迅速浇铸到已经预热到170℃的模具内，聚合10min，取出产品毛坯；
4)将产品毛坯在沸水中处理4小时，冷却后，机械加工得到最终成品汽车板簧压板。
本发明将得到的汽车板簧压板材料进行性能测试，参见表1，表1为本发明实施例得到的汽车板簧压板材料性能测试结果。
实施例3
1)将100份己内酰胺按重量份等量分别加入到浇铸尼龙设备的A、B反应釜内，抽真空至0.1MPa，加热熔融，反应釜A在140℃下脱水10min，停止抽真空；反应釜B在130℃下脱水15min，停止抽真空；
2)打开反应釜A，向其中加入0.16份的氢氧化钠、0.2份的二硫化钼、3份的增韧剂聚异戊二烯和2份环氧树脂，打开反应釜B，向其中加入5份助催化剂JQ胶。加热，维持两反应釜温度140℃，在0.1MPa真空度下抽真空15min，停止抽真空；
3)将A、B两反应釜的活性料混合均匀，迅速浇铸到已经预热到180℃的模具内，聚合5min，取出产品毛坯；
4)将产品毛坯在160℃的矿物油中处理4小时，冷却后，机械加工得到最终成品汽车板簧压板材料。
本发明将得到的汽车板簧压板材料进行性能测试，参见表1，表1为本发明实施例得到的汽车板簧压板材料性能测试结果。
表1 本发明实施例得到的汽车板簧压板材料性能测试结果
由表1可以看出，本发明采用铸型尼龙制备得到的汽车板簧压板材料具有较好的力学性能，能够延长其使用寿命。
由以上实施例可知，本发明提供了铸型尼龙在制备汽车板簧压板中的应用，与现有技术金属材质的板簧压板相比，本发明将铸型尼龙制备汽车板簧压板，得到的板簧压板与板簧、紧固螺栓之间的冲击与摩擦小，不产生噪音；且铸型尼龙的硬度比金属小很多，得到的板簧压板不易损伤板簧与紧固螺栓，从而延长了板簧的使用寿命，间接延长了车体的使用寿命。参见本发明实施例1得到的实验结果，在实施例中，铸型尼龙制备得到的汽车板簧压板的拉伸强度为76.5MPa、断裂伸长率为30％，弯曲强度为118MPa、常温下简支梁缺口冲击强度为5.9KJ/m2、-50℃下(1h)下的简支梁缺口冲击强度为3.0KJ/m2、25％应变压缩应力为114MPa、邵D硬度为82，具有良好的综合力学性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.铸型尼龙用于制备汽车板簧压板的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述铸型尼龙的制备方法包括以下步骤：
a)将内酰胺熔体脱水后与碱性催化剂和助催化剂混合，反应得到活性料；
b)将所述活性料浇铸到预热的模具内聚合成型，得到毛坯；
c)将所述毛坯进行水煮或油煮后，进行机械加工，得到汽车板簧压板。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述内酰胺包括己内酰胺和/或十二内酰胺。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述己内酰胺与所述十二内酰胺的质量比为(8～10):1。
5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述碱性催化剂为氢氧化钠、甲醇钠、乙醇钠、钠代己内酰胺盐和格氏试剂中的一种或几种；
所述碱性催化剂与内酰胺熔体的质量比为(0.01～5):100。
6.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述助催化剂包括异氰酸酯、磺酸酯、羧酸酯和酰基己内酰胺中的一种或几种；
所述助催化剂与所述内酰胺熔体的质量比为(0.01～5):100。
7.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述步骤a)中的反应原料还包括：
增韧剂、耐磨剂、抗氧剂和稳定剂中的一种或几种。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述增韧剂与所述内酰胺的质量比为(0.1～20):100；
所述耐磨剂与所述内酰胺的质量比为(0.1～5.0):100；
所述抗氧剂与所述内酰胺的质量比为(0.1～2.0):100；
所述稳定剂与所述内酰胺的质量比为(0.1～2.0):100。
9.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述步骤a)中反应的温度为110℃～150℃；
所述步骤a)中反应的真空度为0.1MPa；
所述步骤a)中反应的时间为5min～20min。
10.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述聚合成型的温度为160℃～180℃；
所述聚合成型的时间为5min～15min。
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