CN104974503A - 隔热型汽车用纳米pa复合材料及其制备方法 - Google Patents

隔热型汽车用纳米pa复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了隔热型汽车用纳米PA复合材料及其制备方法，组分及各组分质量份数如下：聚酰胺 10~20份，聚己内酰胺 5~15份，聚己二胺己二酸 5~10份，氯化石蜡 3~5份，纳米黏土 2~8份，高岭土 1~3份，滑石粉 1~2份，云母 2~4份，硬脂酸盐 2~6份，三乙烯四胺1~3份，纳米蒙脱土 2~6份，异氰酸酯2~5份，碳化硅2~5份，光稳定剂 3~6份，抗氧剂 1~3份。将PA于纳米材料共混挤出成型，纳米材料的加入，使得塑料的阻隔性能大大提高，并且质量轻、比强度高、比模量高，可以替代目前的纯铝板材，隔热效果好，隔热温差高达40℃，同时具有优异的抗冲击性能，是一种密度小的轻质隔热材料。

Description

隔热型汽车用纳米PA复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于汽车内饰材料领域，具体涉及一种隔热型汽车用纳米PA复合材料及其制备方法。
背景技术
在世界范围内,PA主要的消费是在汽车工业中。我国汽车工业中PA的消费也很大,汽车使用的工程塑料中,PA用量最大。PA66 (包括改性的PA66)常制作的部件有加速器踏板、仪表盘、方向盘、空调管、保险杆、挡泥板、发动机罩、散热器和空气过滤器外壳、后视镜架、行李架、车门手柄、雨刷支架、安全带扣搭、车内各种装饰件等。与无机和金属材料相比,塑料及其复合材料在汽车上的应用具有独特的优势。首先,作为最重要的汽车轻质材料,它不仅可以减轻零部件大约40%的重量,而且能使采购成本降低40%左右;其次,塑料成型容易,可以实现各种个性化的设计,且有精度保证;三是塑料制品可以通过弹性变形吸收大量的碰撞能量,对强烈撞击起到较大的缓冲作用,对车辆和乘员起到保护作用。另外,塑料还具有减震吸声的作用,可以提高乘坐的舒适性;四是塑料耐腐蚀性强,局部受损不会腐蚀。五是塑料可以通过改性来获得不同的物理性能和成型加工性能,以适应汽车不同部件的用途要求。塑料表现出的质量轻、耐腐蚀、减震吸声、绝缘性好、导热性低、容易成型、着色性好、加工成本低、可回收循环使用等优势使其能较好地符合现代汽车设计性能的要求,即轻量化、安全、环保、节能、低成本、舒适。另外,塑料的优良加工性也为外观设计更加人性化、多样化和美观性提供了便利条件。因此,近年来,塑料在汽车中的用量持续增长。
塑料的隔热性较差，不能有效隔离外界的高温，容易提升车内温度，向车身传递的热量会影响乘员的舒适感,严重的还可能导致零件功能失效和老化,甚至引起火灾,因此在汽车设计时需要处理好传热问题。通常从传热模式过程中采取的措施是: 增加热阻、合理散热。这些措施在车身隔热中具体体现为,通过增加隔热板板厚,选用低导热系数、表面黑度小材料和多层隔热结构来提高热阻,尽量增加隔热板与车身和排气管的间隙等方法。汽车工程中隔热板材料一般多选用工业纯铝板材。 
发明内容
本发明提供一种隔热型汽车用纳米PA复合材料及其制备方法，可以替代目前的纯铝板材，隔热效果好，隔热温差高达40℃，同时具有优异的抗冲击性能，是一种密度小的轻质隔热材料。
为了实现上述目的，本发明采用的技术手段为：
一种隔热型汽车用纳米PA复合材料，组分及各组分质量份数如下：聚酰胺 10~20份，聚己内酰胺 5~15份，聚己二胺己二酸 5~10份，氯化石蜡 3~5份，纳米黏土 2~8份，高岭土 1~3份，滑石粉 1~2份，云母 2~4份，硬脂酸盐 2~6份，三乙烯四胺1~3份，纳米蒙脱土 2~6份，异氰酸酯2~5份，碳化硅2~5份，光稳定剂 3~6份，抗氧剂 1~3份。
所述碳化硅的粒径为50~100nm。
所述光稳定剂为邻羟基苯甲酸苯酯或者2，4-二羟基二苯甲酮。
所述抗氧剂为二丁基羟基甲苯。
所述的一种隔热型汽车用纳米PA复合材料，组分及各组分质量份数如下：聚酰胺 15份，聚己内酰胺 10份，聚己二胺己二酸 8份，氯化石蜡 4份，纳米黏土 5份，高岭土 2份，滑石粉 1.5份，云母 3份，硬脂酸盐 4份，三乙烯四胺2份，纳米蒙脱土 4份，异氰酸酯3.5份，碳化硅3.5份，光稳定剂 4.5份，抗氧剂 2份。
所述的一种隔热型汽车用纳米PA复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1）将各物料按比例加入到高速混合机中，70~90℃下混合20~40min，高速混合机转速为800~1000rpm；
2）将步骤1）混合好的物料加入混炼型螺杆，使物料混炼塑化均匀，工艺控制如下：1区60~80℃，2区 90~100℃，3区 110~120℃，4区130~140℃，机头温度为150~160℃，螺杆转速为50~70rpm；
3）将混炼塑化后的物料进入压延机辊筒采用蒸汽加热，加热至90~100℃，使物料进一步塑化均匀，然后冷却至室温，出料。
步骤1）中高速混合机转速为900rpm。
步骤2）中工艺控制如下：1区70℃，2区 95℃，3区 115℃，4区125℃，机头温度为155℃，螺杆转速为60rpm。
步骤3）中加热至95℃。
有益效果：
本发明提供一种隔热型汽车用纳米PA复合材料及其制备方法，将PA于纳米材料共混挤出成型，纳米材料的加入，使得塑料的阻隔性能大大提高，并且质量轻、比强度高、比模量高，可以替代目前的纯铝板材，隔热效果好，隔热温差高达40℃，同时具有优异的抗冲击性能，是一种密度小的轻质隔热材料。
具体实施方式
实施例1
一种隔热型汽车用纳米PA复合材料，组分及各组分质量份数如下：聚酰胺 10份，聚己内酰胺 5份，聚己二胺己二酸 5份，氯化石蜡 3份，纳米黏土 2份，高岭土 1份，滑石粉 1份，云母 2份，硬脂酸盐 2份，三乙烯四胺1份，纳米蒙脱土 2份，异氰酸酯2份，碳化硅（粒径为50~100nm）2份，邻羟基苯甲酸苯酯 3份，二丁基羟基甲苯 1份。
制备方法， 包括如下步骤：
1）将各物料按比例加入到高速混合机中，80℃下混合30min，高速混合机转速为900rpm；
2）将步骤1）混合好的物料加入混炼型螺杆，使物料混炼塑化均匀，工艺控制如下：1区70℃，2区 95℃，3区 115℃，4区125℃，机头温度为155℃，螺杆转速为60rpm；
3）将混炼塑化后的物料进入压延机辊筒采用蒸汽加热，加热至95℃，使物料进一步塑化均匀，然后冷却至室温，出料。
实施例2
一种隔热型汽车用纳米PA复合材料，组分及各组分质量份数如下：聚酰胺 20份，聚己内酰胺15份，聚己二胺己二酸 10份，氯化石蜡 5份，纳米黏土8份，高岭土3份，滑石粉 2份，云母4份，硬脂酸盐 6份，三乙烯四胺1~3份，纳米蒙脱土6份，异氰酸酯5份，碳化硅（粒径为50~100nm）5份，2，4-二羟基二苯甲酮6份，二丁基羟基甲苯 3份。
制备方法， 包括如下步骤：
1）将各物料按比例加入到高速混合机中，80℃下混合30min，高速混合机转速为900rpm；
2）将步骤1）混合好的物料加入混炼型螺杆，使物料混炼塑化均匀，工艺控制如下：1区70℃，2区 95℃，3区 115℃，4区125℃，机头温度为155℃，螺杆转速为60rpm；
3）将混炼塑化后的物料进入压延机辊筒采用蒸汽加热，加热至95℃，使物料进一步塑化均匀，然后冷却至室温，出料。
实施例3
一种隔热型汽车用纳米PA复合材料，组分及各组分质量份数如下：聚酰胺 12份，聚己内酰胺 7份，聚己二胺己二酸 6份，氯化石蜡 4份，纳米黏土 3份，高岭土1份，滑石粉1份，云母 2份，硬脂酸盐 3份，三乙烯四胺2份，纳米蒙脱土 3份，异氰酸酯3份，碳化硅（粒径为50~100nm）3份，邻羟基苯甲酸苯酯 4份，二丁基羟基甲苯 2份。
制备方法， 包括如下步骤：
1）将各物料按比例加入到高速混合机中，80℃下混合30min，高速混合机转速为900rpm；
2）将步骤1）混合好的物料加入混炼型螺杆，使物料混炼塑化均匀，工艺控制如下：1区70℃，2区 95℃，3区 115℃，4区125℃，机头温度为155℃，螺杆转速为60rpm；
3）将混炼塑化后的物料进入压延机辊筒采用蒸汽加热，加热至95℃，使物料进一步塑化均匀，然后冷却至室温，出料。
实施例4
一种隔热型汽车用纳米PA复合材料，组分及各组分质量份数如下：聚酰胺 18份，聚己内酰胺 12份，聚己二胺己二酸 8份，氯化石蜡 5份，纳米黏土 6份，高岭土 2份，滑石粉 2份，云母 3份，硬脂酸盐 5份，三乙烯四胺2份，纳米蒙脱土 5份，异氰酸酯4份，碳化硅（粒径为50~100nm）4份，邻羟基苯甲酸苯酯 5份，二丁基羟基甲苯 3份。
制备方法， 包括如下步骤：
1）将各物料按比例加入到高速混合机中，80℃下混合30min，高速混合机转速为900rpm；
2）将步骤1）混合好的物料加入混炼型螺杆，使物料混炼塑化均匀，工艺控制如下：1区70℃，2区 95℃，3区 115℃，4区125℃，机头温度为155℃，螺杆转速为60rpm；
3）将混炼塑化后的物料进入压延机辊筒采用蒸汽加热，加热至95℃，使物料进一步塑化均匀，然后冷却至室温，出料。
实施例5
一种隔热型汽车用纳米PA复合材料，组分及各组分质量份数如下：聚酰胺 15份，聚己内酰胺 10份，聚己二胺己二酸 8份，氯化石蜡 4份，纳米黏土 5份，高岭土 2份，滑石粉 1.5份，云母 3份，硬脂酸盐 4份，三乙烯四胺2份，纳米蒙脱土 4份，异氰酸酯3.5份，碳化硅（粒径为50~100nm）3.5份，邻羟基2，4-二羟基二苯甲酮4.5份，二丁基羟基甲苯2份。
制备方法， 包括如下步骤：
1）将各物料按比例加入到高速混合机中，80℃下混合30min，高速混合机转速为900rpm；
2）将步骤1）混合好的物料加入混炼型螺杆，使物料混炼塑化均匀，工艺控制如下：1区70℃，2区 95℃，3区 115℃，4区125℃，机头温度为155℃，螺杆转速为60rpm；
3）将混炼塑化后的物料进入压延机辊筒采用蒸汽加热，加热至95℃，使物料进一步塑化均匀，然后冷却至室温，出料。
实施例1~5得到的隔热型汽车用纳米PA复合材料的性能测试，结果见表1。
表1：

Claims (9)

1.一种隔热型汽车用纳米PA复合材料，其特征在于组分及各组分质量份数如下：聚酰胺 10~20份，聚己内酰胺 5~15份，聚己二胺己二酸 5~10份，氯化石蜡 3~5份，纳米黏土 2~8份，高岭土 1~3份，滑石粉 1~2份，云母 2~4份，硬脂酸盐 2~6份，三乙烯四胺1~3份，纳米蒙脱土 2~6份，异氰酸酯2~5份，碳化硅2~5份，光稳定剂 3~6份，抗氧剂 1~3份。
2.根据权利要求1所述的一种隔热型汽车用纳米PA复合材料，其特征在于：所述碳化硅的粒径为50~100nm。
3.根据权利要求1所述的一种隔热型汽车用纳米PA复合材料，其特征在于：所述光稳定剂为邻羟基苯甲酸苯酯或者2，4-二羟基二苯甲酮。
4.根据权利要求1所述的一种隔热型汽车用纳米PA复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为二丁基羟基甲苯。
5.根据权利要求1所述的一种隔热型汽车用纳米PA复合材料，其特征在于：组分及各组分质量份数如下：聚酰胺 15份，聚己内酰胺 10份，聚己二胺己二酸 8份，氯化石蜡 4份，纳米黏土 5份，高岭土 2份，滑石粉 1.5份，云母 3份，硬脂酸盐 4份，三乙烯四胺2份，纳米蒙脱土 4份，异氰酸酯3.5份，碳化硅3.5份，光稳定剂 4.5份，抗氧剂 2份。
6.权利要求1所述的一种隔热型汽车用纳米PA复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）将各物料按比例加入到高速混合机中，70~90℃下混合20~40min，高速混合机转速为800~1000rpm；
2）将步骤1）混合好的物料加入混炼型螺杆，使物料混炼塑化均匀，工艺控制如下：1区60~80℃，2区 90~100℃，3区 110~120℃，4区130~140℃，机头温度为150~160℃，螺杆转速为50~70rpm；
3）将混炼塑化后的物料进入压延机辊筒采用蒸汽加热，加热至90~100℃，使物料进一步塑化均匀，然后冷却至室温，出料。
7.根据权利要求6所述的一种隔热型汽车用纳米PA复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1）中高速混合机转速为900rpm。
8.根据权利要求6所述的一种隔热型汽车用纳米PA复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2）中工艺控制如下：1区70℃，2区 95℃，3区 115℃，4区125℃，机头温度为155℃，螺杆转速为60rpm。
9.根据权利要求6所述的一种隔热型汽车用纳米PA复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3）中加热至95℃。
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