CN104059357A - 一种车用玻璃升降器导轨材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车用玻璃升降器导轨材料及其制备方法和应用，包括：尼龙树脂100份；支化尼龙2~20份；玻璃纤维20~60份；二硫化钼0.5~5份；有机硅润滑剂0.5~5份；浮纤改善剂0.5~2份；其他助剂0.1~2份。其制备方法是将尼龙树脂、支化尼龙、二硫化钼、有机硅润滑剂、浮纤改善剂及其他助剂高速混合机中混合1-2分钟得到预混料，预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，玻璃纤维侧喂，造粒制得。本发明通过在增强尼龙体系中引入二硫化钼和有机硅润滑剂，在不影响力学性能基础上大大提高了材料的润滑效果；同时使用支化尼龙和浮纤改善剂能明显改善材料的外观，特别是高玻纤含量的外观改善情况更加明显。本发明的增强尼龙材料刚性高、润滑性及外观良好，适用于制备车用升降器导轨。

Description

一种车用玻璃升降器导轨材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种车用玻璃升降器导轨材料及其制备方法和应用。
背景技术
车窗玻璃升降器导轨一直是用钢材来制备，因钢材有很好的刚性及耐磨性。但随着汽车行业轻量化及节能化的要求以来，越来越多的金属件被塑料件取代。
聚酰胺尼龙6和尼龙66具有很好的机械性能优异、摩擦系数低、耐磨损且具有自润滑性而被广泛用于各种耐磨器件，如齿轮、凸轮及轴承等，但针对需要高刚性、润滑性及外观等要求较高的车窗玻璃升降器导轨制件时，其强度和耐磨性能还不能满足使用要求。玻璃纤维增强尼龙可提高材料的刚性，但玻纤增强尼龙的摩擦系数也会大幅度增大。
US 5416154公开了一种通过加入石墨、聚四氟乙烯和硅油到增强半芳香尼龙材料改善材料的耐磨性，制备出具有良好的自润滑性能的尼龙滑动轴承；CN 1043776公开了一种自润滑轴承材料，通过在尼龙中加入高纯石墨、二硫化钼、二硫化钨及碳纤维制备良好机械性能、耐磨性及润滑性材料。这些技术虽然在一定程度上改善了尼龙材料的润滑性，但也存在一些问题：石墨和二硫化钼为深色物质，加入尼龙中会影响产品的外观，同时石墨和二硫化钼的加入会在一定程度上降低材料的强度和韧性。聚四氟乙烯价格较贵且与尼龙的相容性差，也会导致材料的力学性能的降低和成本的提高。
因此，开发一种刚性高、润滑性及外观良好的增强尼龙材料具有较好的应用前景。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的首要目的在于提供一种刚性高、润滑性及外观良好的车用玻璃升降器导轨材料。
本发明的另一目的在于提供一种上述车用玻璃升降器导轨材料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现：
一种车用玻璃升降器导轨材料，按重量份数计，包括以下组分：
尼龙树脂 100份；
支化尼龙 2~20份；
玻璃纤维 20~60份；
二硫化钼 0.5~5份；
有机硅润滑剂 0.5~5份；
浮纤改善剂 0.5~2份；
其他助剂 0.1~2份。
所述尼龙树脂为PA6、PA66或二者混合物，其特性粘度2.0~3.0dL/g、相对密度1.12~1.14 g/cm3、熔点220~270℃。
所述支化尼龙为星型结构，特性粘度0.2~1dL/g、相对密度1.11~1.13 g/cm3、熔点210~230℃。
所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，其直径为5~24 um，长度为3~9mm，玻璃纤维含量优选40-60重量份。
所述二硫化钼的目数为10000-25000，纯度99.9%以上。
所述有机硅润滑剂为硅酮母粒，其分子量大于1000，硅含量50%以上，常温下呈固态。
所述浮纤改善剂为苯胺黑复合物，以PA6树脂为基体，苯胺黑的含量为30~50%，所述浮纤改善剂可以降低尼龙材料的结晶温度及改善流动性。
所述其他助剂为抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、脱模剂或成核剂的一种或几种的混合物。
所述的抗氧剂可以提高材料在加工和使用过程中的耐热老化性能，通常可选自酚类、亚磷酸酯类、硫代酯类的复合物中的一种或几种复配。
所述的光稳定剂可以提高材料在使用过程中的耐光老化性能，可为受阻胺类、苯并三唑类、苯并噁嗪酮类复合物中的一种或几种复配。
所述的润滑剂为低分子酯类硬脂酸、金属皂（Cast、Znst）、硬脂酸复合酯或酰胺类（芥酸酰胺）中的一种或几种复配。
所述的成核剂为长链线性饱和羧酸钠盐，因其与传统成核剂(如滑石粉)相比，不仅能提高材料的结晶度还能生成一些小球晶体，使得尼龙树脂力学性能最优化。
本发明所述的车用玻璃升降器导轨材料的制备方法，包括以下步骤：
将尼龙树脂、支化尼龙、二硫化钼、有机硅润滑剂、浮纤改善剂及其他助剂高速混合机中混合1-2分钟得到预混料，预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，玻璃纤维侧喂，造粒制得成品。
本发明所述的材料在适用于制备车窗玻璃升降器导轨。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明通过在增强尼龙体系中引入二硫化钼和有机硅润滑剂，可降低玻璃升降器导轨与滑块制件的摩擦，在不影响力学性能的基础上大大提高了材料的润滑效果；同时使用支化尼龙和浮纤改善剂能明显改善材料的外观，特别是高玻纤含量体系的外观改善情况更加明显。本发明制备得到的增强尼龙材料刚性高、润滑性及外观良好，适用于制备车用升降器导轨材料。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
本发明的实施例采用以下原料：
聚酰胺-1，金发科技股份有限公司，特性粘度2.4dL/g，牌号PA6-1；
聚酰胺-3，金发科技股份有限公司，特性粘度2.4dL/g，牌号PA66-1；
支化尼龙，株洲时代新材有限公司，特性粘度0.8 dL/g，牌号为XC030；
玻纤，ECS303W-3，重庆国际复合材料有限公司，直径为13um；
玻纤，ECS 301T-3，泰山玻璃纤维有限公司，直径26um，扁平比1:4；
二硫化钼，RACO1，日本日高公司，纯度99.9%以上，18000目；
有机硅润滑剂，MB50-002母粒，道康宁公司，LDPE为载体，有机硅含量>50% ;
苯胺黑，N54/1033，高莱公司，PA6为基体，苯胺黑为填充物，含量各占50%；
脱模剂，OP蜡，克莱恩公司；
抗氧剂，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯，瑞士汽巴公司，1010；
材料性能测试方法：
（1）拉伸强度：按ISO527测试；玻纤增强速度为10mm/min；
（2）熔体流动速率（MFR）：按ISO1133测试，条件为275℃，2.16Kg；
（3）摩擦系数及体积磨损率：在MM-200型摩擦磨损试验机上进行的，测试条件：负荷200N，速度0.42m/s，干摩擦，大气环境(23℃)；
（4）光泽度测试：按照ISO 2813测试，测试角度为60度。
实施例1~10和对比例1~14
把干燥后的尼龙树脂、支化尼龙树脂、二硫化钼、玻纤(侧喂)、有机硅润滑剂、苯胺黑及助剂按照表1~2中记载的比例加入双螺杆挤出机中（螺杆直径为35mm, 长径比L/D=36）。其中双螺杆挤出机各螺筒温度(由加料口到机头)分别是：140℃、250℃、260℃、260℃、260℃、270℃，螺杆转速为300转/分钟，喂料量50kg/h。将上述的得到的产品在120℃的烘箱里面干燥3-4小时后注塑标准样条，注塑温度为250℃。注塑好的标准样条在25℃，50%的相对湿度下放置24小时后再测试性能。性能测试结果见表1-2。
表1车用玻璃升降器导轨材料的组分及性能测试结果（表中组份含量为重量份）
组份 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5 对比例6 对比例7 对比例8 对比例9 对比例10 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
PA6-1 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
XC030 10 10 10 10 10 10 20 2 5
ECS303W-3 30 30 30 30 50 50 50 30 50 50 50 50 30 40
RACO1 1 2 1 1 0.5 5
MB50-002 2 2 2 5 2 2 0.5 5
N54/1033 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
OP蜡 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
1010 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
拉伸强度(MPa) 175 173 168 171 208 212 202 176 215 212 206 204 172 189
熔融指数(g/10min) 12.4 14.3 13.6 21.4 14.6 15.3 18.3 14.5 8.6 13.5 14.8 15.2 16.5 18.5
体积磨损率x10-15m3/(N.m) 14.5 10.4 8.5 8.8 7.4 7.1 5.4 14.7 11.6 11.7 6.3 6.5 8.2 4.1
摩擦系数 0.28 0.21 0.18 0.19 0.16 0.16 0.13 0.28 0.23 0.24 0.15 0.15 0.16 0.13
光泽度(G.U) 74.3 82.4 81.2 84.5 75.6 78.8 77.5 80.5 62.4 73.3 77.3 76.2 82.4 76.5
由表1对比例的结果可知，在玻纤增强尼龙体系中加入二硫化钼或有机硅润滑剂后材料的体积磨损率及摩擦系数会急剧下降，材料的体积磨损率及摩擦系数会随着有机硅润滑剂的加入量增加而下降。另外，加入支化尼龙或浮纤改善剂后材料的流动性明显提高，光泽度提高。由实施例的结果可知，在体系中同时加入二硫化钼、有机硅润滑剂、支化尼龙和浮纤改善剂后，材料的刚性、润滑性及外观均能达到车窗玻璃升降器导轨材料的要求。
表2车用玻璃升降器导轨材料的组分及性能测试结果（表中组份含量为重量份）
组份 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10 对比例11 对比例12 对比例13 对比例14
PA6-1 50
PA66-1 100 100 100 50 100 100 100 100 100 100
XC030 10 20 10 10 10 10 10 10
ECS303W-3 30 30 30 50 50 30 50 50 30
ECS 301T-3 30 30
RACO1 2 2 2 2 2 2
MB50-002 2 2 2 2 2 2
N54/1033 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
OP蜡 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
1010 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
拉伸强度(MPa) 176 174 179 176 221 224 180 228 225 178
熔融指数(g/10min) 19.5 23.4 18.6 19.2 15.8 15.3 15.8 12.3 15.6 18.9
体积磨损率x10-15m3/(N.m) 8.6 9.2 8.8 8.7 6.5 6.3 14.8 12.1 11.9 15.1
摩擦系数 0.17 0.18 0.17 0.18 0.15 0.15 0.26 0.22 0.23 0.27
光泽度(G.U) 79.4 81.4 78.8 80.5 71.4 71.2 74.6 64.5 70.2 78.5
由表2结果可知，PA66体系的强度更高，材料的耐磨性比PA6体系更好。
本发明的发明制备得到的车用玻璃升降器导轨材料不仅强度高、润滑性好，而且具有良好的外观，适用于车窗玻璃升降器导轨材料的要求。

Claims (11)

1.一种车用玻璃升降器导轨材料，其特征在于：按重量份数计，包括以下组分：
尼龙树脂 100份；
支化尼龙 2~20份；
玻璃纤维 20~60份；
二硫化钼 0.5~5份；
有机硅润滑剂 0.5~5份；
浮纤改善剂 0.5~2份；
其他助剂 0.1~2份。
2.根据权利要求1所述的车用玻璃升降器导轨材料，其特征在于：所述尼龙树脂选自PA6、 PA66中的一种或两种，其特性粘度2.0~3.0dL/g、相对密度1.12~1.14 g/cm3、熔点220~270℃。
3.根据权利要求1所述的车用玻璃升降器导轨材料，其特征在于：所述支化尼龙为星型结构，特性粘度0.2~1dL/g、相对密度1.11~1.13 g/cm3、熔点210~230℃。
4.根据权利要求1所述的车用玻璃升降器导轨材料，其特征在于：所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，其直径为5~24 um，长度为3~9mm。
5.根据权利要求1所述的车用玻璃升降器导轨材料，其特征在于：所述二硫化钼的目数为10000-25000，纯度99.9%以上。
6.根据权利要求1所述的车用玻璃升降器导轨材料，其特征在于：所述有机硅润滑剂为硅酮母粒，其分子量大于1000，硅含量50%以上，常温下呈固态。
7.根据权利要求1所述的车用玻璃升降器导轨材料，其特征在于：所述浮纤改善剂为苯胺黑复合物，以PA6树脂为基体，苯胺黑的含量为30~50%。
8.根据权利要求1所述的车用玻璃升降器导轨材料，其特征在于：所述其他助剂为抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、脱模剂或成核剂的一种或几种的混合物。
9.根据权利要求8所述的车用玻璃升降器导轨材料，其特征在于：所述成核剂为长链线性饱和羧酸钠盐。
10.权利要求1~9任一项所述的车用玻璃升降器导轨材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
将尼龙树脂、支化尼龙、二硫化钼、有机硅润滑剂、浮纤改善剂及其他助剂高速混合机中混合1-2分钟得到预混料，预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，玻璃纤维侧喂，造粒制得成品。
11.权利要求1~9任一项所述的车用玻璃升降器导轨材料在汽车中的应用。
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