CN105111575A - 一种高分子合金材料及其制备方法以及油箱的成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高分子合金材料及其制备方法以及油箱的成型方法，属于燃料油箱技术领域。它解决了现有的燃料油箱工艺复杂和阻隔性不足的问题。本发明是先将EVOH、PA和PE经挤出造粒改性为高分子合金材料，再将合金材料研磨成粉粒体，一次性投入到旋转模具中，使用滚塑机滚塑成型制成油箱，其中高分子合金材料呈粒子状，其相结构为“海-岛”相态，其中岛相分散在海相中，所述的海相为PE，岛相为EVOH、PA或EVOH和PA的共熔体。本发明利用各组份的熔点差异，熔融流动黏度差异，适当的控制滚塑工艺条件，同样可以制作具有高阻隔功能的燃料油箱，此高分子合金材料在含有金属嵌件与形状复杂的油箱市场有广阔的应用前景。

Description

一种高分子合金材料及其制备方法以及油箱的成型方法

技术领域

本发明属于燃料油箱技术领域，涉及一种燃料油箱用的阻隔性高分子合金材料及其制作方法以及利用该高分子合金材料制作油箱的方法。

背景技术

车用全塑燃料油箱已是汽车轻量化安全化改革重要内容之一，用塑料取代金属制作燃料油箱是必然的发展趋势，燃料油箱作为车用部件的重要安全件与法规件，出于环境保护，材质防腐性能优化要求愈来愈高，特别是盛装汽油、甲醇汽油的高阻隔低渗透性的严格要求和为降低油箱制作成本，促使高分子材料向高阻隔方向发展。乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)具有高阻隔性，以聚乙烯(PE)为主体材料，将EVOH成层状作为阻隔层复合在PE中的燃料油箱，目前大多采用多层挤出吹塑成型的工艺制作燃料油箱，工艺复杂，成本较高，对含有金属嵌件与形状复杂的油箱的制作效果不好。

发明内容

本发明的第一个目的是针对现有的燃料油箱所存在的上述问题，而提出了一种高阻隔性能的燃料油箱用的高分子合金材料。

本发明的第二个目的是针对现有的燃料油箱所存在的上述问题，而提出了一种高阻隔性能的燃料油箱用的高分子合金材料的制备方法。

本发明的第三个目的是针对现有燃料油箱所存在的上述问题，而提出了一种利用高分子合金材料制作油箱的成型方法。

本发明的第一个目的可通过下列技术方案来实现：

一种高分子合金材料，其特征在于，该高分子合金材料呈粒子状，其相结构为“海-岛”相态，其中岛相分散在海相中，所述的海相为PE，岛相为EVOH、PA或EVOH和PA的共熔体。

本发明的第二个目的可通过下列技术方案来实现：

一种高分子合金材料的制备方法，用于制作上述高分子合金材料，其特征在于，它包括如下步骤：

1、称取一定量的PA、EVOH和PE均匀混合；

2、将步骤1得到的混合物料投入挤出机中进行剪切、熔融混炼最终挤出造粒形成粒子状的高分子合金材料。

在上述的一种高分子合金材料的制备方法中，所述PA、EVOH和PE按照(1～10):1：(10～50)的重量份数比进行混合。

在上述的一种高分子合金材料的制备方法中，所述的步骤1中还添加了界面改性剂与防老化助剂。以改善合金相间粘合力和材料加工过程中的稳定性。

本发明的第三个目的可通过下列技术方案来实现：

一种油箱的成型方法，其特征在于，它包括如下步骤：

1、将上述高分子合金材料研磨成粉粒体；

2、将步骤1得到的粉粒体投入滚塑模具中进行滚塑加工，冷却后成型。

在上述的一种油箱的成型方法中，所述的粉粒体为30-80目。

与现有技术相比，本发明是先将EVOH、PA(尼龙)和PE经挤出造粒改性为高分子合金材料，再将合金材料研磨成粉粒体，一次性投入到旋转模具中，使用通用的滚塑机与通用的工艺，在滚塑过程中，由于各组份的熔点差异，熔融流动黏度差异，适当的控制滚塑工艺条件，同样可以制作具有高阻隔功能的燃料油箱，此高分子合金材料在含有金属嵌件与形状复杂的油箱市场有广阔的应用前景。通过本发明制成的油箱壁膜结构材料的力学性能，耐冲击性能，耐低温性，用该材料制作而成的油箱体表面表观性能都有提高，翘曲变形小，硬而挺，具有高阻隔功能，对汽油的阻隔性＜1g/m2.24h,40℃，达到了已颁布的任何国家或地区车用油箱的环保法规规定。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

本实施例以制作高阻隔性的燃料油箱为例，具体步骤如下：

制备的原料有为EVOH,PA和PE，其中EVOH是阻隔性高分子材料中最高的，PA属中等阻隔性高分子材料，但其耐油腐蚀性佳，PE属低阻隔性高分子材料，耐油性较好，但其突出的优点是特别适宜滚塑成型，综合性能好，成本低。

原料先进行干燥处理，之后称取6份的PA，2份的EVOH，70份的MLLDPE、1份的界面改性剂及适量添加剂，将上述原料投入混合机中混合均匀，混合料经高剪切力的双螺杆熔融混炼挤出拉条切粒，成为粒子状的高分子合金材料。高分子合金材料的相结构为“海-岛”相态，其中岛相(分散相)分散在海相(连续相)中，所述的海相为MLLDPE或与其可以相溶部分其他的材料，岛相可以是微小的EVOH、PA或EVOH和PA的共熔体粒子，上述三种岛相可以同时存在于同一海相中，也可以选择其中1-2种存在于同一海相中。

将制成的高分子合金材料投入研磨机中研磨成30目的粉粒体；将得到的粉粒体一次性定量投入滚塑模具中，使用通用的滚塑机进行滚塑加工，冷却后成型制成油箱体。

在滚塑加工的加热阶段，粉粒体受热熔融，粘附在模具内壁上，形成粘流态的膜层，岛相的微小粒子(PA、EVOH和PA/EVOH等的共熔物)因为熔点较PE高，在加热的后期熔融，一旦熔融因其熔流黏度低于PE，在相界面张力作用下向膜层表面迁移，并集聚相连变大，在旋转离心力作用下，不规则的平摊为片状分布甚至连接成膜层状于壁膜的表面，进入滚塑冷却阶段，黏流态的膜层转化为高弹态，片膜状分布的岛相被固定在油箱壁膜中，这种结构对汽油等油品有高阻隔功能，同时材料的力学性能、耐冲击性能、耐低温性能和表观性能(气孔明显减少、翘曲变型小，硬而挺)都有提高。

实现了一次投料滚塑成型具有高阻隔功能的片状分布，甚至层状结构的汽油油箱用高分子合金材料和定型汽油油箱的滚塑工艺，与二次投料滚塑双层油箱相比，简化了工艺，节省了能耗，降低了生产成本，提高了生产效率。巧妙的利用了组分间的物性差异，发挥了各组分特殊功能，作出了较为理想的汽油油箱专用料，并且降低了油箱的总成本。

通过电子放大镜观察油箱壁膜截面，也确有壁膜成层状叠加显示，分层取样测定熔点也有差异，对油箱进行盛装汽油实验，在40℃环境下贮存30天，平均渗透率0.78g/m2﹒24hr﹒40℃，室温贮存6个月，平均渗透率0.6g/m2﹒24hr，达到了已颁布的任何国家或地区车用油箱的环保法规规定(注：最严格的是美国加州要求≤1.5g/m2﹒24hr)。油箱表面平滑硬挺，空箱-55℃低温6m高空跌落无开裂与永久变形，材料的力学性能与纯PE比有所增强，拉伸强度≥22.5Mpa，只是因为是合金的原因，拉伸断裂伸长率有所降低。

实施例2

本实施例以制作高阻隔性的燃料油箱为例，具体步骤如下：

原料先进行干燥处理，之后称取1份的PA，1份的EVOH，10份的MLLDPE、0.5份的界面改性剂及适量添加剂，将上述原料投入混合机中混合均匀，混合料经高剪切力的双螺杆熔融混炼挤出拉条切粒，成为粒子状的高分子合金材料。高分子合金材料的相结构为“海-岛”相态，其中岛相(分散相)分散在海相(连续相)中，所述的海相为MLLDPE或与其可以相溶部分其他的材料，岛相可以是微小的EVOH、PA或EVOH和PA的共熔体粒子，上述三种岛相可以同时存在于同一海相中，也可以选择其中1-2种存在于同一海相中。

将制成的高分子合金材料投入研磨机中研磨成40目的粉粒体；将得到的粉粒体一次性定量投入滚塑模具中，使用通用的滚塑机进行滚塑加工，冷却后成型制成油箱体。

实施例3

本实施例以制作高阻隔性的燃料油箱为例，具体步骤如下：

原料先进行干燥处理，之后称取10份的PA，1份的EVOH，50份的MLLDPE、1份的界面改性剂及适量添加剂，将上述原料投入混合机中混合均匀，混合料经高剪切力的双螺杆熔融混炼挤出拉条切粒，成为粒子状的高分子合金材料。高分子合金材料的相结构为“海-岛”相态，其中岛相(分散相)分散在海相(连续相)中，所述的海相为MLLDPE或与其可以相溶部分其他的材料，岛相可以是微小的EVOH、PA或EVOH和PA的共熔体粒子，上述三种岛相可以同时存在于同一海相中，也可以选择其中1-2种存在于同一海相中。

将制成的高分子合金材料投入研磨机中研磨成60目的粉粒体；将得到的粉粒体一次性定量投入滚塑模具中，使用通用的滚塑机进行滚塑加工，冷却后成型制成油箱体。

实施例4

本实施例以制作高阻隔性的燃料油箱为例，具体步骤如下：

原料先进行干燥处理，之后称取5份的PA，1份的EVOH，45份的MLLDPE、1份的界面改性剂及适量添加剂，将上述原料投入混合机中混合均匀，混合料经高剪切力的双螺杆熔融混炼挤出拉条切粒，成为粒子状的高分子合金材料。高分子合金材料的相结构为“海-岛”相态，其中岛相(分散相)分散在海相(连续相)中，所述的海相为MLLDPE或与其可以相溶部分其他的材料，岛相可以是微小的EVOH、PA或EVOH和PA的共熔体粒子，上述三种岛相可以同时存在于同一海相中，也可以选择其中1-2种存在于同一海相中。

将制成的高分子合金材料投入研磨机中研磨成55目的粉粒体；将得到的粉粒体一次性定量投入滚塑模具中，使用通用的滚塑机进行滚塑加工，冷却后成型制成油箱体。

实施例5

本实施例以制作高阻隔性的燃料油箱为例，具体步骤如下：

原料先进行干燥处理，之后称取1份的PA，1份的EVOH，50份的MLLDPE、1份的界面改性剂及适量添加剂，将上述原料投入混合机中混合均匀，混合料经高剪切力的双螺杆熔融混炼挤出拉条切粒，成为粒子状的高分子合金材料。高分子合金材料的相结构为“海-岛”相态，其中岛相(分散相)分散在海相(连续相)中，所述的海相为MLLDPE或与其可以相溶部分其他的材料，岛相可以是微小的EVOH、PA或EVOH和PA的共熔体粒子，上述三种岛相可以同时存在于同一海相中，也可以选择其中1-2种存在于同一海相中。

将制成的高分子合金材料投入研磨机中研磨成40目的粉粒体；将得到的粉粒体一次性定量投入滚塑模具中，使用通用的滚塑机进行滚塑加工，冷却后成型制成油箱体。

实施例6

本实施例以制作高阻隔性的燃料油箱为例，具体步骤如下：

原料先进行干燥处理，之后称取10份的PA，1份的EVOH，10份的MLLDPE、0.3份的界面改性剂及适量添加剂，将上述原料投入混合机中混合均匀，混合料经高剪切力的双螺杆熔融混炼挤出拉条切粒，成为粒子状的高分子合金材料。高分子合金材料的相结构为“海-岛”相态，其中岛相(分散相)分散在海相(连续相)中，所述的海相为MLLDPE或与其可以相溶部分其他的材料，岛相可以是微小的EVOH、PA或EVOH和PA的共熔体粒子，上述三种岛相可以同时存在于同一海相中，也可以选择其中1-2种存在于同一海相中。

将制成的高分子合金材料投入研磨机中研磨成50目的粉粒体；将得到的粉粒体一次性定量投入滚塑模具中，使用通用的滚塑机进行滚塑加工，冷却后成型制成油箱体。

实施例7

本实施例以制作高阻隔性的燃料油箱为例，具体步骤如下：

原料先进行干燥处理，之后称取3份的PA，1份的EVOH，20份的MLLDPE、0.5份的界面改性剂及适量添加剂，将上述原料投入混合机中混合均匀，混合料经高剪切力的双螺杆熔融混炼挤出拉条切粒，成为粒子状的高分子合金材料。高分子合金材料的相结构为“海-岛”相态，其中岛相(分散相)分散在海相(连续相)中，所述的海相为MLLDPE或与其可以相溶部分其他的材料，岛相可以是微小的EVOH、PA或EVOH和PA的共熔体粒子，上述三种岛相可以同时存在于同一海相中，也可以选择其中1-2种存在于同一海相中。

将制成的高分子合金材料投入研磨机中研磨成70目的粉粒体；将得到的粉粒体一次性定量投入滚塑模具中，使用通用的滚塑机进行滚塑加工，冷却后成型制成油箱体。

应该理解，在本发明的权利要求书、说明书中，所有“包括……”均应理解为开放式的含义，也就是其含义等同于“至少含有……”，而不应理解为封闭式的含义，即其含义不应该理解为“仅包含……”。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种高分子合金材料，其特征在于，该高分子合金材料呈粒子状，其相结构为“海-岛”相态，其中岛相分散在海相中，所述的海相为PE，岛相为EVOH、PA或EVOH和PA的共熔体。

2.一种高分子合金材料的制备方法，用于制作权利要求1的高分子合金材料，其特征在于，它包括如下步骤：

(1)、称取一定量的PA、EVOH和PE均匀混合；

(2)、将步骤(1)得到的混合物料投入挤出机中进行剪切、熔融混炼最终挤出造粒形成粒子状的高分子合金材料。

3.根据权利要求2所述的一种高分子合金材料的制备方法，其特征在于，所述PA、EVOH和PE按照(1～10):1：(10～50)的重量份数比进行混合。

4.根据权利要求2或3所述的一种高分子合金材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中还添加了界面改性剂与防老化助剂。

5.一种油箱的成型方法，其特征在于，它包括如下步骤：

(Ⅰ)、将权利要求1-4任意一项所述的高分子合金材料研磨成粉粒体；

(Ⅱ)、将步骤(Ⅰ)得到的粉粒体投入滚塑模具中进行滚塑加工，冷却后成型。

6.根据权利要求5所述的一种油箱的成型方法，其特征在于，所述的粉粒体为30-80目。