CN106366465B - 基于石墨烯改性的汽车发动机中空管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于石墨烯改性的汽车发动机中空管及其制备方法，该制备方法包括：1）将水玻璃、石墨烯与钛酸四丁酯置于稀硫酸中进行浸泡、洗涤、烘干以制得改性硅胶；2）将膨胀蛭石、3‑氨丙基三乙氧基硅烷、石墨与盐酸溶液进行接触反应、过滤取滤饼以制得活化改性剂；3）将乙丙橡胶、氟橡胶、聚己内酰胺、羟甲基纤维素、膨润土、微晶蜡、硫磺、硬脂酸盐、氯化锌、钨酸钠、所述改性硅胶与活化改性剂混合、混炼、成型以制得基于石墨烯改性的汽车发动机中空管。通过该方法制得的汽车发动机中空管不仅具有优异的机械强度，同时还具有优异的耐热性和耐油性。

Description

基于石墨烯改性的汽车发动机中空管及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽车发动机中空管，具体地，涉及一种基于石墨烯改性的汽车发动机中空管及其制备方法。
背景技术
汽车发动机中空管是汽车发动机中重要的管道构件，由于汽车发动机的工作强度大、内部的温度高、且中空管需要输送燃油，故而对汽车发动机中空管不仅要求具有优异的机械强度，同时还需要具有优异的耐热性和耐油性，但是现有的汽车发动机中空管往往难以同时达到这三个要求，因此，往往由于汽车发动机中空管导致汽车发动机发生故障。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于石墨烯改性的汽车发动机中空管及其制备方法，通过该方法制得的汽车发动机中空管不仅具有优异的机械强度，同时还具有优异的耐热性和耐油性；另外，该制备方法工序简单、原料易得。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于石墨烯改性的汽车发动机中空管的制备方法，包括：
1）将水玻璃、石墨烯与钛酸四丁酯置于稀硫酸中进行浸泡、洗涤、烘干以制得改性硅胶；
2）将膨胀蛭石、3-氨丙基三乙氧基硅烷、石墨与盐酸溶液进行接触反应、过滤取滤饼以制得活化改性剂；
3）将乙丙橡胶、氟橡胶、聚己内酰胺、羟甲基纤维素、膨润土、微晶蜡、硫磺、硬脂酸盐、氯化锌、钨酸钠、所述改性硅胶与活化改性剂混合、混炼、成型以制得基于石墨烯改性的汽车发动机中空管。
本发明还提供了一种基于石墨烯改性的汽车发动机中空管，该汽车发动机中空管通过上述的方法制备而得。
通过上述技术方案，本发明提供的制备方法通过上述各步骤以及各原料的协同作用，使得制得的汽车发动机中空管不仅具有优异的机械强度，同时还具有优异的耐热性和耐油性；另外，该制备方法工序简单、原料易得使得其便于广泛推广。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种基于石墨烯改性的汽车发动机中空管的制备方法，包括：
1）将水玻璃、石墨烯与钛酸四丁酯置于稀硫酸中进行浸泡、洗涤、烘干以制得改性硅胶；
2）将膨胀蛭石、3-氨丙基三乙氧基硅烷、石墨与盐酸溶液进行接触反应、过滤取滤饼以制得活化改性剂；
3）将乙丙橡胶、氟橡胶、聚己内酰胺、羟甲基纤维素、膨润土、微晶蜡、硫磺、硬脂酸盐、氯化锌、钨酸钠、所述改性硅胶与活化改性剂混合、混炼、成型以制得基于石墨烯改性的汽车发动机中空管。
在本发明的步骤1）中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了便于进一步提高车发动机中空管的机械强度、耐热性和耐油性，优选地，在步骤1）中，相对于100重量份的水玻璃，石墨烯的用量为1-1.8重量份，钛酸四丁酯的用量为2.5-3.2重量份，稀硫酸的用量为300-500重量份。
在本发明的步骤1）中，稀硫酸的浓度可以在宽的范围内选择，但是为了便于进一步提高车发动机中空管的机械强度、耐热性和耐油性，优选地，稀硫酸的浓度为2-3重量%。
在本发明的步骤1）中，浸泡的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了便于进一步提高车发动机中空管的机械强度、耐热性和耐油性，优选地，在步骤1）中，浸泡至少满足以下条件：浸泡温度为40-50℃，浸泡时间为5-7h。
在本发明的步骤1）中，烘干的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了便于进一步提高车发动机中空管的机械强度、耐热性和耐油性，优选地，在步骤1）中，烘干至少满足以下条件：烘干温度为500-550℃，烘干时间为1-2h。
在本发明的步骤2）中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了便于进一步提高车发动机中空管的机械强度、耐热性和耐油性，优选地，在步骤2）中，相对于100重量份的膨胀蛭石，3-氨丙基三乙氧基硅烷的用量为5-10重量份，石墨的用量为3-8重量份，盐酸溶液的用量为150-200重量份。
在本发明的步骤2）中，盐酸溶液的浓度可以在宽的范围内选择，但是为了便于进一步提高车发动机中空管的机械强度、耐热性和耐油性，优选地，盐酸溶液的浓度为20-35重量%。
在本发明的步骤2）中，接触反应的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了便于进一步提高车发动机中空管的机械强度、耐热性和耐油性，优选地，接触反应至少满足以下条件：反应温度为80-90℃，反应时间为8-12h。
在本发明的步骤3）中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了便于进一步提高车发动机中空管的机械强度、耐热性和耐油性，优选地，在步骤3）中，相对于100重量份的乙丙橡胶，氟橡胶的用量为35-48重量份，聚己内酰胺的用量为17-28重量份，羟甲基纤维素的用量为3-6重量份，膨润土的用量为9-16重量份，微晶蜡的用量为22-29重量份，硫磺的用量为10-17重量份，硬脂酸盐的用量为3.5-8重量份，氯化锌的用量为5-9重量份，钨酸钠的用量为5.5-8.5重量份，改性硅胶的用量为33-40重量份，活化改性剂的用量为20-27重量份。
在本发明的步骤3）中，硬脂酸盐的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了便于进一步提高车发动机中空管的机械强度、耐热性和耐油性，优选地，硬脂酸盐选自硬脂酸钾、硬脂酸钠和硬脂酸钙中的一种或多种。
在本发明的步骤3）中，混炼的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了便于进一步提高车发动机中空管的机械强度、耐热性和耐油性，优选地，在步骤3）中，混炼至少满足以下条件：混炼温度为230-260℃，混炼时间为3-5h，混炼压力为3.5-5Mpa。
在本发明的步骤3）中，成型的具体方式以及条件可以在宽的范围内选择，但是为了便于进一步提高车发动机中空管的机械强度、耐热性和耐油性，优选地，在步骤3）中，成型采用挤出成型的方式进行，并且挤出成型的温度为190-210℃。
本发明还提供了一种基于石墨烯改性的汽车发动机中空管，该汽车发动机中空管通过上述的方法制备而得。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
1）将水玻璃、石墨烯、钛酸四丁酯置、浓度为2.5重量%的稀硫酸按照100：1.6：3.0：400的重量比混合，接着于45℃下静置6h、清水洗涤、于530℃下烘干1.5h以制得改性硅胶；
2）将膨胀蛭石、3-氨丙基三乙氧基硅烷、石墨与浓度为25重量%的盐酸溶液按照100：8：6：180的重量比混合，并于85℃接触反应10h、过滤取滤饼以制得活化改性剂；
3）将乙丙橡胶、氟橡胶、聚己内酰胺、羟甲基纤维素、膨润土、微晶蜡、硫磺、硬脂酸盐（硬脂酸钾）、氯化锌、钨酸钠、改性硅胶与活化改性剂按照100：38：22：5：12：25：14：5：7：6.5：35：24的重量比混合、于240℃、4Mpa下混炼4h、挤出成型（挤出成型的温度为200℃）以制得基于石墨烯改性的汽车发动机中空管A1。
实施例2
1）将水玻璃、石墨烯、钛酸四丁酯置、浓度为2重量%的稀硫酸按照100：1：2.5：300的重量比混合，接着于40℃下静置5h、清水洗涤、于500℃下烘干1h以制得改性硅胶；
2）将膨胀蛭石、3-氨丙基三乙氧基硅烷、石墨与浓度为20重量%的盐酸溶液按照100：5：3：150的重量比混合，并于80℃接触反应8h、过滤取滤饼以制得活化改性剂；
3）将乙丙橡胶、氟橡胶、聚己内酰胺、羟甲基纤维素、膨润土、微晶蜡、硫磺、硬脂酸盐（硬脂酸钠）、氯化锌、钨酸钠、改性硅胶与活化改性剂按照100：35：17：3：9：22：10：3.5：5：5.5：33：20的重量比混合、于230℃、3.5Mpa下混炼3h、挤出成型（挤出成型的温度为190℃）以制得基于石墨烯改性的汽车发动机中空管A2。
实施例3
1）将水玻璃、石墨烯、钛酸四丁酯置、浓度为3重量%的稀硫酸按照100：1.8：3.2：500的重量比混合，接着于50℃下静置7h、清水洗涤、于550℃下烘干2h以制得改性硅胶；
2）将膨胀蛭石、3-氨丙基三乙氧基硅烷、石墨与浓度为35重量%的盐酸溶液按照100：10：8：200的重量比混合，并于90℃接触反应12h、过滤取滤饼以制得活化改性剂；
3）将乙丙橡胶、氟橡胶、聚己内酰胺、羟甲基纤维素、膨润土、微晶蜡、硫磺、硬脂酸盐（硬脂酸钙）、氯化锌、钨酸钠、改性硅胶与活化改性剂按照100：48：28：6：16：29：17：8：9：8.5：40：27的重量比混合、于260℃、5Mpa下混炼5h、挤出成型（挤出成型的温度为210℃）以制得基于石墨烯改性的汽车发动机中空管A3。
对比例1
按照实施例1的方法进行制得汽车发动机中空管B1，不同的是，步骤1）中未使用石墨烯。
对比例2
按照实施例1的方法进行制得汽车发动机中空管B2，不同的是，步骤2）中未使用3-氨丙基三乙氧基硅烷。
对比例3
按照实施例1的方法进行制得汽车发动机中空管B3，不同的是，步骤2）中未使用石墨。
对比例4
按照实施例1的方法进行制得汽车发动机中空管B4，不同的是，步骤3）中未使用改性硅胶。
对比例5
按照实施例1的方法进行制得汽车发动机中空管B5，不同的是，步骤3）中未使用活化改性剂。
对比例6
按照实施例1的方法进行制得汽车发动机中空管B6，不同的是，步骤3）中未使用硫磺。
检测例1
检测上述汽车发动机中空管的拉伸强度、扯裂伸长率、撕裂强度、置于250℃下24h后的热空气压缩变形率、浸泡95#汽油中24h后的压缩变形率，具体结果见表1。
表1
拉伸强度/MPa 扯裂伸长率/% 撕裂强度/KN·m<sup>-1</sup> 热空气压缩变形率/% 浸泡95#汽油中的压缩变形率/%
A1 25.8 158 52.0 3.5 1.3
A2 25.7 165 51.9 4.6 1.8
A3 26.0 157 51.6 2.4 1.2
B1 13.5 99 33.7 23.7 25.9
B2 14.1 102 30.8 22.9 25.8
B3 13.0 104 29.9 24.5 26.0
B4 13.1 111 31.2 20.4 27.2
B5 13.4 122 32.8 24.7 26.4
B6 12.8 130 34.1 22.9 25.5
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (7)

1.一种基于石墨烯改性的汽车发动机中空管的制备方法，其特征在于，包括：
1）将水玻璃、石墨烯与钛酸四丁酯置于稀硫酸中进行浸泡、洗涤、烘干以制得改性硅胶；
2）将膨胀蛭石、3-氨丙基三乙氧基硅烷、石墨与盐酸溶液进行接触反应、过滤取滤饼以制得活化改性剂；
3）将乙丙橡胶、氟橡胶、聚己内酰胺、羟甲基纤维素、膨润土、微晶蜡、硫磺、硬脂酸盐、氯化锌、钨酸钠、所述改性硅胶与活化改性剂混合、混炼、成型以制得所述基于石墨烯改性的汽车发动机中空管；
其中，在步骤1）中，相对于100重量份的所述水玻璃，所述石墨烯的用量为1-1.8重量份，所述钛酸四丁酯的用量为2.5-3.2重量份，所述稀硫酸的用量为300-500重量份；在步骤1）中，所述浸泡至少满足以下条件：浸泡温度为40-50℃，浸泡时间为5-7h；在步骤1）中，所述烘干至少满足以下条件：烘干温度为500-550℃，烘干时间为1-2h；在步骤2）中，相对于100重量份的所述膨胀蛭石，所述3-氨丙基三乙氧基硅烷的用量为5-10重量份，所述石墨的用量为3-8重量份，所述盐酸溶液的用量为150-200重量份；所述接触反应至少满足以下条件：反应温度为80-90℃，反应时间为8-12h；在步骤3）中，相对于100重量份的所述乙丙橡胶，所述氟橡胶的用量为35-48重量份，所述聚己内酰胺的用量为17-28重量份，所述羟甲基纤维素的用量为3-6重量份，所述膨润土的用量为9-16重量份，所述微晶蜡的用量为22-29重量份，所述硫磺的用量为10-17重量份，所述硬脂酸盐的用量为3.5-8重量份，所述氯化锌的用量为5-9重量份，所述钨酸钠的用量为5.5-8.5重量份，所述改性硅胶的用量为33-40重量份，所述活化改性剂的用量为20-27重量份。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述稀硫酸的浓度为2-3重量%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述盐酸溶液的浓度为20-35重量%。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述硬脂酸盐选自硬脂酸钾、硬脂酸钠和硬脂酸钙中的一种或多种。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤3）中，所述混炼至少满足以下条件：混炼温度为230-260℃，混炼时间为3-5h，混炼压力为3.5-5Mpa。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤3）中，所述成型采用挤出成型的方式进行，并且挤出成型的温度为190-210℃。
7.一种基于石墨烯改性的汽车发动机中空管，其特征在于，所述汽车发动机中空管通过权利要求1-6中任意一项所述的方法制备而得。
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