CN106633856A - 一种用于汽车发动机罩盖的尼龙66复合材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于汽车发动机罩盖的尼龙66复合材料，其组分包括：尼龙66，玻璃纤维，滑石粉，硼酸锌，N，N′双‑(3‑(3，5‑二叔丁基‑4‑羟基)丙酰基)己二胺，γ‑环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)。汽车内、外饰零部件的燃烧测试方法为水平燃烧测试方法，而不是在电子、电气行业作为判定材料阻燃性能等级的垂直燃烧(UL94)测试方法。本发明的尼龙66复合材料水平燃烧速度小于GB8410‑2006(汽车内饰材料的燃烧特性)规定的限度(≦50mm/min)。产品具有优异的机械强度和耐热性能，并且只需要添加很低量的阻燃剂就可以达到要求，特别适合汽车发动机用的罩盖。

Description

一种用于汽车发动机罩盖的尼龙66复合材料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种尼龙66复合材料，具体涉及一种用于汽车发动机罩盖的尼龙66复合材料。
背景技术
空气污染和能源短缺是汽车产业在发展过程中面临的两大问题。为了能够有效应对，各大汽车厂商将汽车零部件的轻量化作为今后发展的主要方向。塑料及其复合材料具有重量轻、性能优异、制造成本低等特点，而且能够成型出钢材不易加工的复杂结构制件，使得车用材料在降低重量、环保、安全性好及制造成本等方面有了更多的发挥空间，所近些年来塑料在汽车上的用量呈迅速上升的趋势，应用也在从内部装饰件向外装件及结构部件扩展且日益深化。
汽车发动机周边工作环境温度高，且易接触冷却液、燃油等化学物质，早期发动机周边零部件大部分采用金属加工。为了通过汽车轻量化达到节能、环保的目标，不仅是内、外装饰件，而且发动机周边的关键零部件(如：进气歧管、气缸罩盖、发动机罩盖等)也逐渐被高性能尼龙材料所取代。尼龙具有很高的机械强度，软化点高，耐热，摩擦系数低，耐磨损，具有自润滑性、吸震性和消音性，耐油，耐弱酸，耐碱和一般溶剂；电绝缘性好，有自熄性，无毒，无臭，耐候性好等特点。
尼龙中PA66的硬度、刚性最高，但韧性在尼龙系列产品中最差。各种尼龙按韧性大小排序为：PA66＜PA66/6＜PA6＜PA610＜PA11＜PA12。尼龙与玻璃纤维亲合性十分良好，因而容易增强，使用玻璃纤维可以改善材料力学性能。尼龙66的燃烧性为UL94V-2级，氧指数为24左右。
目前，更为环保的清洁能源汽车受到广泛关注，由于其不需要依靠燃烧汽油提供动力，因此汽车行驶时发动机或电机周边的温度会低于常规汽车，这也给塑料的应用带来了更多的机会，所以，一种适用于汽车零部件的尼龙66复合材料将成为未来研发的热点。
发明内容
本发明的尼龙66复合材料水平燃烧速度小于GB8410-2006(汽车内饰材料的燃烧特性)规定的限度。产品同时具有优异的机械强度和耐热性能，并且只需要添加很低量的阻燃剂就可以达到要求，特别适合汽车发动机用的罩盖。
一种尼龙66复合材料，其特征在于，该材料各组分按重量份计算，包括：
尼龙66：70份，
玻璃纤维：0-40份，
滑石粉：0-40份，
硼酸锌：5-10份，
N，N′双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酰基)己二胺：0.5份，
γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷：0.5份，
TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)：2份。
为了更适于工业化生产，本材料的组成进一步调整如下：其成分按重量份计算
尼龙66：70份，
玻璃纤维：15-30份，
滑石粉：10-25份，
硼酸锌：5-10份，
N，N′双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酰基)己二胺：0.5份，
γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷：0.5份，
TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)：2份。
其组成进一步优选为：
尼龙66：70份，
玻璃纤维：30份，
滑石粉：10份，
硼酸锌：5-10份，
N，N′双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酰基)己二胺：0.5份，
γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷：0.5份，
TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)：2份。
组成最优选为：
尼龙66：70份，
玻璃纤维：30份，
滑石粉：10份，
硼酸锌：8份，
N，N′双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酰基)己二胺：0.5份，
γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷：0.5份，
TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)：2份。
一种适于上述复合材料的制备方法，步骤包括：
1)称料：按照组成准确称取各种物料备用；
2)用偶联剂对玻璃纤维进行预处理；
3)将玻璃纤维、尼龙66、滑石粉、硼酸锌、N，N′双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酰基)己二胺、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)混合均匀后，放进双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机各区的温度控制在220℃～260℃，主机的转速为400～600RPM，喂料速率为30RPM；经双螺杆挤出机熔融共混，制得复合阻燃玻纤增强尼龙粒料。
一种使用上述复合材料制备汽车发动机用罩盖的方法，步骤包括：
1)称料：按照组成准确称取各种物料备用；
2)用偶联剂对玻璃纤维进行预处理；
3)将玻璃纤维、尼龙66、滑石粉、硼酸锌、N，N′双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酰基)己二胺、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)混合均匀后，放进双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机各区的温度控制在220℃～260℃，主机的转速为400～600RPM，喂料速率为30RPM；经双螺杆挤出机熔融共混，制得复合阻燃玻纤增强尼龙粒料。
4)把制得的粒料放在烘箱里于110℃下烘5小时；
5)把烘好的粒料放进单螺杆挤出机中，在螺杆转速为50RPM、各区温度为250℃的条件下熔融挤出；并通过模具定型，牵引速度为50cm/min，从而得到发动机罩盖。
测试项目及标准
拉伸强度依据国标进行检测(GB/T 1040-2006)
弯曲强度依据国标进行检测(GB/T 9341-2008)
缺口冲击强度(悬臂梁)依据国标进行检测(GB/T 1843-2008)
热变形温度依据国标进行检测(GB/T 1634-2004)
阻燃性能依据国标进行检测(GB/T 8410-2006)
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
实施例1，本实施例的阻燃玻璃纤维增强尼龙组分及重量份配比如下：
尼龙66：70份，
玻璃纤维：30份，
滑石粉：10份，
硼酸锌：8份，
N，N′双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酰基)己二胺：0.5份，
γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷：0.5份，
TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)：2份。
1)称料：按照上述组成准确称取各种物料备用；
2)用偶联剂γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷对玻璃纤维进行预处理，将尼龙66在烘箱中以110℃烘干12小时；
3)将玻璃纤维、尼龙66、滑石粉、硼酸锌、N，N′双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酰基)己二胺、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)混合均匀后，放进双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机各区的温度如下：一区(加料)225℃，二至四区260℃。五区255℃。主机的转速为500RPM，喂料速率为30RPM；经双螺杆挤出机熔融共混，制得复合阻燃玻纤增强尼龙粒料。
实施例2，本实施例的阻燃玻璃纤维增强尼龙的制备方法如实施例1，所不同的是组分及重量份配比如下：
尼龙66：70份，
玻璃纤维：25份，
滑石粉：15份，
硼酸锌：8份，
N，N′双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酰基)己二胺：0.5份，
γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷：0.5份，
TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)：2份。
实施例3，本实施例的阻燃玻璃纤维增强尼龙的制备方法如实施例1，所不同的是组分及重量份配比如下：
尼龙66：70份，
玻璃纤维：15份，
滑石粉：25份，
硼酸锌：8份，
N，N′双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酰基)己二胺：0.5份，
γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷：0.5份，
TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)：2份。
实施例4，本实施例的阻燃玻璃纤维增强尼龙的制备方法如实施例1，所不同的是组分及重量份配比如下：
尼龙66：70份，
玻璃纤维：30份，
滑石粉：10份，
硼酸锌：5份，
N，N′双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酰基)己二胺：0.5份，
γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷：0.5份，
TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)：2份。
实施例5、一种使用复合材料制备汽车发动机用罩盖的方法，步骤包括：
组分及重量份数如下：
尼龙66：70份，
玻璃纤维：30份，
滑石粉：10份，
硼酸锌：8份，
N，N′双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酰基)己二胺：0.5份，
γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷：0.5份，
TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)：2份。
1)称料：按照组成准确称取各种物料备用；
2)用偶联剂γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷对玻璃纤维进行预处理，将尼龙66在烘箱中以110℃烘干12小时；
3)将玻璃纤维、尼龙66、滑石粉、硼酸锌、N，N′双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酰基)己二胺、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)混合均匀后，放进双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机各区的温度如下：一区(加料)225℃，二至四区260℃。五区255℃。主机的转速为500RPM，喂料速率为30RPM；经双螺杆挤出机熔融共混，制得复合阻燃玻纤增强尼龙粒料。
4)把制得的粒料放在烘箱里于110℃下烘5小时；
5)把烘好的粒料放进单螺杆挤出机中，在螺杆转速为50RPM、各区温度为250℃的条件下熔融挤出；并通过模具定型，牵引速度为50cm/min，从而得到发动机罩盖。
对比例1、本实施例的阻燃玻璃纤维增强尼龙的制备方法如实施例1，所不同的是组分及重量份配比如下：
尼龙66：70份，
滑石粉：40份，
硼酸锌：8份，
N，N′双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酰基)己二胺：0.5份，
γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷：0.5份，
TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)：2份。
对比例2、本实施例的阻燃玻璃纤维增强尼龙的制备方法如实施例1，所不同的是组分及重量份配比如下：
尼龙66：70份，
玻璃纤维：40份，
硼酸锌：8份，
N，N′双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酰基)己二胺：0.5份，
γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷：0.5份，
TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)：2份。
对比例3、本实施例的阻燃玻璃纤维增强尼龙的制备方法如实施例1，所不同的是组分及重量份配比如下：
尼龙66：70份，
玻璃纤维：30份，
滑石粉：10份，
N，N′双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酰基)己二胺：0.5份，
γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷：0.5份，
TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)：2份。
对比例4、本实施例的阻燃玻璃纤维增强尼龙的制备方法如实施例1，所不同的是组分及重量份配比如下：
尼龙66：70份，
玻璃纤维：30份，
滑石粉：10份，
硼酸锌：10份，
N，N′双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酰基)己二胺：0.5份，
γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷：0.5份，
TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)：2份。
表1、实施例1-3及对比例1-3的各项指标对比
表2、实施例1、4及对比例4的各项指标对比
序号 实施例4 实施例1 对比例4
拉伸强度(mpa) 158 157 149
弯曲强度(mpa) 169 163 140
耐冲击强度(mpa) 172 164 123
热变性温度，℃ 210 207 203
阻燃性(mm/min) 49.0 45.4 45.1

Claims (10)

1.一种尼龙66复合材料，其特征在于，该材料各组分按重量份计算，包括：
尼龙66：70份，
玻璃纤维：0-40份，
滑石粉：0-40份，
硼酸锌：5-10份，
N，N′双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酰基)己二胺：0.5份，
γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷：0.5份，
TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)：2份。
2.根据权利要求1所述的尼龙66复合材料，其特征在于，该材料各组分按重量份计算为：
尼龙66：70份，
玻璃纤维：15-30份，
滑石粉：10-25份，
硼酸锌：5-10份，
N，N′双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酰基)己二胺：0.5份，
γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷：0.5份，
TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)：2份。
3.根据权利要求2所述的尼龙66复合材料，其特征在于，该材料各组分按重量份计算为：
尼龙66：70份，
玻璃纤维：30份，
滑石粉：10份，
硼酸锌：5-10份，
N，N′双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酰基)己二胺：0.5份，
γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷：0.5份，
TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)：2份。
4.根据权利要求3所述的尼龙66复合材料，，其特征在于，该材料各组分按重量份计算为：
尼龙66：70份，
玻璃纤维：30份，
滑石粉：10份，
硼酸锌：8份，
N，N′双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酰基)己二胺：0.5份，
γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷：0.5份，
TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)：2份。
5.一种制备权利要求1-4所述尼龙66复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)称料：按照组成准确称取各种物料备用；
2)将玻璃纤维、尼龙66、滑石粉、硼酸锌、N，N′双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酰基)己二胺、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、TAF(含极性基团的乙撑双脂肪酸)混合均匀后，放进双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机各区的温度控制在220℃～260℃，主机的转速为400～600RPM，喂料速率为30RPM；经双螺杆挤出机熔融共混，制得复合阻燃玻纤增强尼龙粒料。
6.根据权利要求5所述尼龙66复合材料的制备方法，其特征在于，还包括如下步骤：所述的玻璃纤维是采用偶联剂进行预处理过的。
7.根据权利要求6所述尼龙66复合材料的制备方法，其特征在于，还包括如下步骤：在步骤2前，将尼龙66在烘箱中进行烘干。
8.根据权利要求7所述尼龙66复合材料的制备方法，其特征在于：烘干尼龙66的条件为：110℃烘干12小时。
9.根据权利要求8所述的尼龙66复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2所述双螺杆挤出机各区的温度如下：一区(加料)225℃，二至四区260℃。五区255℃。
10.一种权利要求1-4所述尼龙66复合材料的用途，其特征在于：用于制作汽车发动机罩盖。
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