CN108102363A

CN108102363A - 一种汽车发动机罩盖耐高温低翘曲尼龙复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN108102363A
Application number: CN201711453162.0A
Authority: CN
Inventors: 陆建华
Original assignee: NINGBO EAGLE NEW MATERIAL Co Ltd
Current assignee: NINGBO EAGLE NEW MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2018-06-01

Abstract

一种汽车发动机罩盖耐高温低翘曲尼龙复合材料，按质量份数计，包括以下组分：尼龙66 40～80份、玻璃纤维10～30份、矿物填料10～30份、TP0 5～9份、润滑剂0.5～2份、防老剂0.1～0.8份、热稳定剂0.2～1.7份、染色剂0.7～2.5份。通过采用上述技术方案，尼龙66相较于其他普通的尼龙具有较高强的热稳定性，其次，热稳定剂的加入能够进一步增强尼龙66的热稳定性能。另外，TPO是TPE的一种，其具有良好的弹性，能够有效地提增强尼龙66的自我复原能力，从而也就降低了尼龙材料发生翘曲的概率。

Description

一种汽车发动机罩盖耐高温低翘曲尼龙复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及改性尼龙材料领域，特别涉及一种汽车发动机罩盖耐高温低翘曲尼龙复合材料及其制备方法。

背景技术

近几十年来，汽车工业迅速发展，汽车研究的主要方向是轻量、节能降耗、减少排放以及改进安全性能，采用塑料制成的功能件在汽车中的应用愈来愈广泛。

其中，汽车发动机罩盖作为汽车上最大的塑料件，对其表观尺寸稳定性有较高的要求，而且作为发动机周边部件，又要具有良好的热稳定性和抗冲击性能。而尼龙由于强度高、耐热、耐油、耐化学药品、自润滑、自熄、抗震、防噪音、易加工、可回收利用、来源充足等优异的综合性能，在汽车发动机罩盖上的应用也得到很大发展。

而目前，汽车发动机罩盖的尼龙66多为玻璃纤维增强的改性尼龙，其具有足够高的机械力学性能和耐热性能，可以用作发动机汽缸罩盖的材料。但由于玻璃纤维增强后，其产品表面容易出现玻纤外露，严重影响其制品的外观，并且由于玻纤分布取向不均对收缩率影响较大，制品容易发生翘曲，在使用过程中难以保证良好的密封性。再者，由于压缩过程中容易造成永久变形，而导致密封性无法保证，因而容易造成机油泄漏。为此，专利CN101205362A制备了一种耐翘曲变形的复合增强尼龙，该专利中采用了PP-G-MAH为相容剂，但是，发动机罩盖是汽车的关键部位，其发动机周边的工况使用环境比较恶劣，对材料的物理机械性能，长期耐热性能，耐油性，尺寸稳定性等也需要有较高的要求。而PP-G-MAH作为相容剂被引入，会影响尼龙66复合材料的热变形温度，同时容易降低尼龙66复合材料的长期耐热性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车发动机罩盖耐高温低翘曲尼龙复合材料及其制备方法，其不仅能够长时间在高温环境下进行工作，同时也不容易发生翘曲的问题。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种汽车发动机罩盖耐高温低翘曲尼龙复合材料，按质量份数计，包括以下组分：尼龙66 40～80份、玻璃纤维10～30份、矿物填料10～30份、TPO 5～9份、润滑剂0.5～2份、防老剂0.1～0.8份、热稳定剂0.2～1.7份、染色剂0.7～2.5份。

通过采用上述技术方案，尼龙66相较于其他普通的尼龙具有较高强的热稳定性，其次，热稳定剂的加入能够进一步增强尼龙66的热稳定性能。另外，TPO是TPE的一种，其具有良好的弹性，能够有效地提增强尼龙66的自我复原能力，从而也就降低了尼龙材料发生翘曲的概率。

优选为，还包括以下组分：十二烷基苯磺酸钠0.8～1.6份和贝壳粉5～11份。

通过采用上述技术方案，十二烷基苯磺酸钠是一种良好的阴离子表面活性剂，其能够有效地提高各成份之间的充分混合效果。而贝壳粉的主要成份为碳酸钙和氢氧化钙，其在尼龙中不仅起到了填充物的作用，同时，由于十二烷基苯磺酸钠中带有脂肪酸根离子，在双螺杆挤出机中混合挤出的过程中，脂肪酸根离子能够与贝壳粉中的Ca²⁺、CaHCO₃ ⁺、CaOH⁺等离子反应生成脂肪酸钙沉淀物，包覆在贝壳粉粒子表面，同时，这种脂肪酸钙的粘结性也较强，这样相邻之间的贝壳粉粒子之间就会有效地粘合在一起，从而位于尼龙表面的贝壳粉能够形成一道膜，而这道膜能够对尼龙材料起到定型作用，进一步降低了尼龙材料发生翘曲的概率。

优选为，矿物填料为滑石粉、硅藻土、硫酸钡和空心玻璃微珠的混合物，其质量比为1∶2：1∶3。

通过采用上述技术方案，这个矿物填料地添加能够进一步增强尼龙材料的刚性，从而进一步降低尼龙材料发生翘曲的概率。

优选为，润滑剂为TAF。

通过采用上述技术方案，TAF润滑剂不仅能够增强各原料之间的润滑性能，使得在生产的过程中各原料之间能够充分地混合，同时，其还具有与玻纤、无机填料表面部分极性基团相结合的极性基团结构。在玻纤增强或无机填料填充尼龙66等复合体系中，TAF润滑剂在玻纤、无机填料和基体树脂之间形成了类似锚固结点，改善了玻纤、无机填料和基体树脂的粘结状态，进而改善了玻纤、无机填料在基体树脂中的分散性。

优选为，防老剂为对苯二酚、硫代双酚和三酚的混合物，其质量比为1∶2∶3。

通过采用上述技术方案，上述几种防老剂均带有苯环，其不仅能够提高尼龙的防老性能，同时部分防老剂在双螺杆挤出机中混合挤出时，其上的苯环就会架接到尼龙上，从而有利于提高尼龙的强度。

优选为，贝壳粉还经过含有碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶和胰蛋白酶的酶液处理。

通过采用上述技术方案，由于贝壳粉中的碳酸钙、氢氧化钙等无机物表面还包覆有蛋白质，因而经过酶液处理后的贝壳粉，其碳酸钙和氢氧化钙等无机物就会直接裸露出来了，这样有利于提高与十二烷基苯磺酸钠的反应效率。同时，经过上述酶液处理后的贝壳粉中会出现一种甲壳素，其不仅具有较强的粘性，能够提高尼龙66和玻璃纤维之间的粘合度，同时，甲壳素还是良好的抑菌剂，其能够有效地提高尼龙材料的抑菌性能，从而有利于减少发动机罩盖出现霉菌而被生物腐蚀的概率。

优选为，所述热稳定剂为碘化锂。

通过采用上述技术方案，碘化锂相较于其他碘化盐，不仅因为自身的物理性能而提高了尼龙的稳定性能。同时，碘化锂中的锂离子还能够与尼龙中的羰基之间存在配合作用，产生了类似网络的结构，阻碍了尼龙的分子链及相应自由基的运动，因而使聚合物分子链在受热分解时比完全自由的分子链需克服更大的能垒，从而具有更高的热分解温度。

优选为，玻璃纤维为无碱短玻璃纤维和磨碎玻纤的混合物，其质量比为1∶1。

通过采用上述技术方案，添加无碱短玻璃纤维和磨碎玻纤，在玻璃纤维的二次加工时，玻璃纤维的长度比较小，这样一方面能均匀的分散到之后生产的尼龙材料的各个角落，从而解决材料翘曲问题，另一方面，也提高了玻璃纤维的表面积，这样尼龙与玻璃纤维的接触面就会增加，从而有利于进一步提高尼龙和玻璃纤维之间的粘结强度。

一种汽车发动机罩盖耐高温低翘曲尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将预先干燥完成的尼龙66、玻璃纤维、矿物填料和其他助剂按配方中各组分的质量份数称取；

S2、将尼龙和其他助剂先投入到高速搅拌机中高速搅拌均匀后得尼龙共混物料；

S3、将所得尼龙共混物料通过计量称喂入双螺杆挤出机中，将玻璃纤维和矿物填料分别通过双螺杆挤出机的两个侧喂料口加入；

S4、待尼龙共混物料和玻璃纤维及矿物填料一起混合挤出后经冷却、风干、造粒即可得到尼龙复合材料。

通过采用上述技术方案，先将尼龙66和其他助剂进行混合，这样有利于保证助剂能够均匀地分散在尼龙66中，减少了玻璃纤维和矿物填料对其他助剂的分散造成干扰。

优选为，两个侧喂料口均位于靠近双螺杆挤出机的挤出口处。

通过采用上述技术方案，这样玻璃纤维和无机填料会在靠近双螺杆挤出机的挤出口处与尼龙66进行混合，从而有利于减少玻璃纤维被碾压损坏的概率。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、首先尼龙66本身就具有良好地耐热性能，其次在尼龙66中加入了TPO，其有利于提升尼龙材料整体的弹性，这样当发动机罩盖局部发生弯曲时也会迅速地回弹复原；

2、另外，其他助剂中还包括十二烷基苯磺酸钠和贝壳粉，一方面有助于其他助剂在尼龙66中均匀分散，同时，十二烷基苯磺酸钠会与贝壳粉中的碳酸钙发生反应生成脂肪酸钙并附着在尼龙材料的表面，从而有利于提高尼龙材料整体的强度，这样也就有利于降低了发动机罩盖被挤压而发生翘曲的概率；

3、润滑剂选用的是TAF，其不仅能够起到润滑的作用，同时也能够增强玻璃纤维及无机填料与尼龙之间的粘结作用。

附图说明

图1是一种汽车发动机罩盖的制备流程图。

具体实施方式

以下结合附图1对本发明作进一步详细说明。

实施例一、

一种汽车发动机罩盖耐低温低翘曲尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、称取预先干燥完成的40Kg尼龙66、10Kg玻璃纤维、10Kg矿物填料、5Kg TPO、0.5Kg润滑剂、0.1Kg防老剂、0.2Kg热稳定剂和0.7Kg染色剂；

S2、将尼龙和TPO、润滑剂、防老剂、热稳定剂和染色剂先投入到高速搅拌机中高速搅拌均匀后得尼龙共混物料，搅拌的转速为1000rpm；

S3、将所得尼龙共混物料通过计量称喂入双螺杆挤出机中，将玻璃纤维和矿物填料分别通过双螺杆挤出机的两个侧喂料口加入，双螺杆挤出机的温度控制在150～200℃，双螺杆的转速控制在100～150rpm；

此处，玻璃纤维采用的是无碱短玻璃纤维和磨碎玻纤的混合物，质量比为1∶1。另外，矿物填料为滑石粉、硅藻土、硫酸钡和空心玻璃微珠的混合物，其质量比为1∶2∶1∶3。而润滑剂为TAF。防老剂为对苯二酚、硫代双酚和三酚的混合物，其质量比为1∶2∶3。而热稳定剂为碘化钾。玻璃纤维为无碱短玻璃纤维和磨碎玻纤的混合物，其质量比为1∶1。而染色剂可以根据实际情况来进行选择。

并且，为了保证玻璃纤维和无机填料与尼龙均匀混合的前提下，又能够顺利地被挤出，因而，两侧喂料口位于靠近双螺杆挤出机的挤出口处。

实施例二至实施例八与实施例一的区别仅在于如下配方：

组分	实施例二	实施例三	实施例四	实施例五
					尼龙66/Kg	80	60	40	60
玻璃纤维/Kg	30	20	20	30
					矿物填料/Kg	30	20	10	30
TPO/Kg	9	7	7	5
					润滑剂/Kg	2	1.2	1.2	1.2
防老剂/Kg	0.8	0.5	0.5	0.8
					热稳定剂/Kg	1.7	1.0	1.7	0.2
染色剂/Kg	2.5	1.6	2.5	0.7

实施例六、

步骤一：

S1、称取预先干燥完成的40Kg尼龙66、10Kg玻璃纤维、10Kg矿物填料、5Kg TPO、0.5Kg润滑剂、0.1Kg防老剂、0.2Kg热稳定剂、0.7Kg染色剂、0.8Kg十二烷基苯磺酸钠和5Kg贝壳粉；

S2、将尼龙和TPO、润滑剂、防老剂、热稳定剂、染色剂、十二烷基苯磺酸钠和贝壳粉先投入到高速搅拌机中高速搅拌均匀后得尼龙共混物料，搅拌的转速为1000rpm；

贝壳粉的制备方法：先配制pH为8.0的亚硫酸钠缓冲溶液，用少量曲拉通作为表面活性剂，分别使用碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶和胰蛋白酶等酶的组合酶作催化，将贝壳浸泡于其中，控制恒温摇床温度为50℃，转速300r/min的条件下水解2小时。之后，将贝壳研磨成平均粒度为10μm的贝壳粉。

实施例七和实施例八与实施例六的区别仅在于如下配方，

组分	实施例七	实施例八
			尼龙66/Kg	80	60
玻璃纤维/Kg	30	20
			矿物填料/Kg	30	20
TPO/Kg	9	7
			润滑剂/Kg	2	1.2
防老剂/Kg	0.8	0.5
			热稳定剂/Kg	1.7	1.0
十二烷基苯磺酸钠/Kg	1.6	1.2
			贝壳粉/Kg	11	8

将实施例一至实施例八所得到的尼龙复合材料，熔融后注入到模具中制得发动机罩盖。

测试方法：

1、在常温情况下对发动机罩盖进行局部挤压，撤去压力后观察发动机罩盖是否发生翘曲；

2、将发动机罩盖分别放于100℃、120℃、140℃、160℃、180℃、190℃环境下2h，之后取出进行局部挤压，撤去压力后是否发生翘曲。

从上表的测试结果可以看出，本发明的汽车发动机罩盖的尼龙复合材料具有较强的热稳定性和低翘曲的性能，因而适合在众多车辆上进行使用。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1.一种汽车发动机罩盖耐高温低翘曲尼龙复合材料，按质量份数计，包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的一种汽车发动机罩盖耐高温低翘曲尼龙复合材料，按质量份数计，还包括以下组分：十二烷基苯磺酸钠0.8～1.6份和贝壳粉5～11份。

3.根据权利要求1或2所述的一种汽车发动机罩盖耐高温低翘曲尼龙复合材料，其特征在于：矿物填料为滑石粉、硅藻土、硫酸钡和空心玻璃微珠的混合物，其质量比为1∶2∶1∶3。

4.根据权利要求1或2所述的一种汽车发动机罩盖耐高温低翘曲尼龙复合材料，其特征在于：润滑剂为TAF。

5.根据权利要求1或2所述的一种汽车发动机罩盖耐高温低翘曲尼龙复合材料，其特征在于：防老剂为对苯二酚、硫代双酚和三酚的混合物，其质量比为1∶2∶3。

6.所述权利要求1或2所述的一种汽车发动机罩盖耐高温低翘曲尼龙复合材料，其特征在于：贝壳粉还经过含有碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶和胰蛋白酶的酶液处理。

7.根据权利要求1或2所述的一种汽车发动机罩盖耐高温低翘曲尼龙复合材料，其特征在于：所述热稳定剂为碘化锂。

8.根据权利要求1或2所述的一种汽车发动机罩盖耐高温低翘曲尼龙复合材料，其特征在于：玻璃纤维为无碱短玻璃纤维和磨碎玻纤的混合物，其质量比为1∶1。

9.如权利要求书1至8所述的一种汽车发动机罩盖耐高温低翘曲尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种汽车发动机罩盖耐高温低翘曲尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：两个侧喂料口均位于靠近双螺杆挤出机的挤出口处。