CN110894356A - 汽车用高强度改性尼龙材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了汽车用高强度改性尼龙材料。包括以下重量份数的原料：尼龙树脂100‑120份、玻璃纤维25‑30份、碳纤维25‑30份、改性蒙脱土10‑15份、二氧化硅2‑5份、丙烯酸甲酯10‑15份、分散剂1‑3份和偶联剂1‑3份。本发明的尼龙材料添加了玻璃纤维和碳纤维增强了尼龙的强度，同时，添加了改性蒙脱土以改善尼龙的韧性，辅助添加了二氧化硅、丙烯酸甲酯、分散剂和硅烷偶联剂，协同作用保证了尼龙材料的机械性能。

Description

汽车用高强度改性尼龙材料
技术领域
本发明涉及一种汽车用高强度改性尼龙材料，属于复合材料技术领域。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，汽车逐渐走进了千家万户，汽车产业也得到了长足的发展。于此同时，人们对汽车各项零部件的要求也越来越高。其中，在保持汽车安全性能的基础上，实现汽车的轻量化生产是一个重要的方向。因此在汽车零部件中，有许多都由金属材料替换为高分子塑料材料。
高分子汽车塑料材料较之传统汽车材料有许多突出的优点，质量轻、机械性能优越、易加工成型，材料可重复利用，还具有卓越的美观装饰作用，然而这些高分子材料也存在一些缺点，比如刚性较差、容易燃烧、不耐高温低温老化等等，因此，为了提高传统高分子材料的性能，拓宽材料使用范围，需要改进原有汽车用塑料配方，对材料进行改性处理，使其能广泛的应用于汽车各个部位。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种汽车用高强度改性尼龙材料。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
汽车用高强度改性尼龙材料，包括以下重量份数的原料：尼龙树脂100-120份、玻璃纤维25-30份、碳纤维25-30份、改性蒙脱土10-15份、二氧化硅2-5份、丙烯酸甲酯10-15份、分散剂1-3份和偶联剂1-3份。
所述的汽车用高强度改性尼龙材料，所述玻璃纤维和碳纤维的重量比为1:1。
所述的汽车用高强度改性尼龙材料，所述改性蒙脱土是通过以下步骤获得的：将10-15%的羧甲基纤维素钠水溶液置于反应容器中，在搅拌的状态下加入蒙脱土，得到均匀的悬浮液，将悬浮液进行过滤、烘干，得到改性后的蒙脱土。
所述的汽车用高强度改性尼龙材料，所述羧甲基纤维素钠水溶液和蒙脱土的重量比为100：30-40。
所述的汽车用高强度改性尼龙材料，所述分散剂为聚乙二醇和硬脂酰胺的混合物，其中聚乙二醇和硬脂酰胺的重量比为3-5:1。
所述的汽车用高强度改性尼龙材料，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
所述的汽车用高强度改性尼龙材料，是通过以下步骤获得的：
（1）将尼龙树脂、改性蒙脱土和分散剂置于搅拌机中充分混合，得到混料A；
（2）将玻璃纤维、碳纤维、二氧化硅、丙烯酸甲酯和偶联剂置于搅拌机中充分混合，得到混料B；
（3）将混料A置于双螺旋挤出机的主喂料仓中，混料B置于侧喂料仓，所述双螺杆挤出机从进料到挤出料各温区的温度设置为：一区：150℃-170℃、二区：170℃-190℃、三区：190℃-210℃、四区：190℃-210℃、五区：190℃-210℃、六区：190℃-210℃、七区：210℃-230℃、九区：210℃-230℃、模头：210℃-250℃。
所述的汽车用高强度改性尼龙材料，所述双螺旋杆挤出机的主机转速为300转/min。
本发明所达到的有益效果：
本发明的尼龙材料添加了玻璃纤维和碳纤维增强了尼龙的强度，同时，添加了改性蒙脱土以改善尼龙的韧性，辅助添加了二氧化硅、丙烯酸甲酯、分散剂和硅烷偶联剂，协同作用保证了尼龙材料的机械性能。
蒙脱土经过羧甲基纤维素钠改性后，改善了蒙脱土与有机物的相容性，能够充分与尼龙复合，改善复合材料的韧性。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
汽车用高强度改性尼龙材料，包括以下重量份数的原料：尼龙树脂100份、玻璃纤维25份、碳纤维25份、改性蒙脱土10份、二氧化硅2份、丙烯酸甲酯15份、分散剂1份和硅烷偶联剂1份。所述分散剂为聚乙二醇和硬脂酰胺的混合物，其中聚乙二醇和硬脂酰胺的重量比为5:1。
所述改性蒙脱土是通过以下步骤获得的：将10-15%的羧甲基纤维素钠水溶液置于反应容器中，在搅拌的状态下加入蒙脱土，得到均匀的悬浮液，将悬浮液进行过滤、烘干，得到改性后的蒙脱土。所述羧甲基纤维素钠水溶液和蒙脱土的重量比为100：30-40。
所述的汽车用高强度改性尼龙材料，是通过以下步骤获得的：
（1）将尼龙树脂、改性蒙脱土和分散剂置于搅拌机中充分混合，得到混料A；
（2）将玻璃纤维、碳纤维、二氧化硅、丙烯酸甲酯和偶联剂置于搅拌机中充分混合，得到混料B；
（3）将混料A置于双螺旋挤出机的主喂料仓中，混料B置于侧喂料仓，所述双螺杆挤出机从进料到挤出料各温区的温度设置为：一区：150℃-170℃、二区：170℃-190℃、三区：190℃-210℃、四区：190℃-210℃、五区：190℃-210℃、六区：190℃-210℃、七区：210℃-230℃、九区：210℃-230℃、模头：210℃-250℃。所述双螺旋杆挤出机的主机转速为300转/min。
实施例2
汽车用高强度改性尼龙材料，包括以下重量份数的原料：尼龙树脂120份、玻璃纤维30份、碳纤维30份、改性蒙脱土15份、二氧化硅5份、丙烯酸甲酯15份、分散剂3份和硅烷偶联剂3份。所述分散剂为聚乙二醇和硬脂酰胺的混合物，其中聚乙二醇和硬脂酰胺的重量比为3:1。
所述改性蒙脱土是通过以下步骤获得的：将10-15%的羧甲基纤维素钠水溶液置于反应容器中，在搅拌的状态下加入蒙脱土，得到均匀的悬浮液，将悬浮液进行过滤、烘干，得到改性后的蒙脱土。所述羧甲基纤维素钠水溶液和蒙脱土的重量比为100：30-40。
所述的汽车用高强度改性尼龙材料，是通过以下步骤获得的：
（1）将尼龙树脂、改性蒙脱土和分散剂置于搅拌机中充分混合，得到混料A；
（2）将玻璃纤维、碳纤维、二氧化硅、丙烯酸甲酯和偶联剂置于搅拌机中充分混合，得到混料B；
（3）将混料A置于双螺旋挤出机的主喂料仓中，混料B置于侧喂料仓，所述双螺杆挤出机从进料到挤出料各温区的温度设置为：一区：150℃-170℃、二区：170℃-190℃、三区：190℃-210℃、四区：190℃-210℃、五区：190℃-210℃、六区：190℃-210℃、七区：210℃-230℃、九区：210℃-230℃、模头：210℃-250℃。所述双螺旋杆挤出机的主机转速为300转/min。
实施例3
汽车用高强度改性尼龙材料，包括以下重量份数的原料：尼龙树脂110份、玻璃纤维28份、碳纤维28份、改性蒙脱土13份、二氧化硅4份、丙烯酸甲酯12份、分散剂2份和硅烷偶联剂2份。所述分散剂为聚乙二醇和硬脂酰胺的混合物，其中聚乙二醇和硬脂酰胺的重量比为4:1。
所述改性蒙脱土是通过以下步骤获得的：将10-15%的羧甲基纤维素钠水溶液置于反应容器中，在搅拌的状态下加入蒙脱土，得到均匀的悬浮液，将悬浮液进行过滤、烘干，得到改性后的蒙脱土。所述羧甲基纤维素钠水溶液和蒙脱土的重量比为100：30-40。
所述的汽车用高强度改性尼龙材料，是通过以下步骤获得的：
（1）将尼龙树脂、改性蒙脱土和分散剂置于搅拌机中充分混合，得到混料A；
（2）将玻璃纤维、碳纤维、二氧化硅、丙烯酸甲酯和偶联剂置于搅拌机中充分混合，得到混料B；
（3）将混料A置于双螺旋挤出机的主喂料仓中，混料B置于侧喂料仓，所述双螺杆挤出机从进料到挤出料各温区的温度设置为：一区：150℃-170℃、二区：170℃-190℃、三区：190℃-210℃、四区：190℃-210℃、五区：190℃-210℃、六区：190℃-210℃、七区：210℃-230℃、九区：210℃-230℃、模头：210℃-250℃。所述双螺旋杆挤出机的主机转速为300转/min。
对比例1
汽车用高强度改性尼龙材料，包括以下重量份数的原料：尼龙树脂100份、玻璃纤维25份、碳纤维25份、二氧化硅2份、丙烯酸甲酯15份、分散剂1份和硅烷偶联剂1份。所述分散剂为聚乙二醇和硬脂酰胺的混合物，其中聚乙二醇和硬脂酰胺的重量比为5:1。其余均与实施例1相同。
对比例2
汽车用高强度改性尼龙材料，包括以下重量份数的原料：尼龙树脂100份、改性蒙脱土10份、二氧化硅2份、丙烯酸甲酯15份、分散剂1份和硅烷偶联剂1份。所述分散剂为聚乙二醇和硬脂酰胺的混合物，其中聚乙二醇和硬脂酰胺的重量比为5:1。其余均与实施例1相同。
各实施例和对比例的复合材料进行力学性能的测试，结果见下表。
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
拉伸强度MPa 224 230 235 210 200
弯曲强度MPa 260 262 265 257 255
断裂伸长率% 200 220 220 190 185
冲击强度MPa 80 81 85 70 80
从以上实施例和对比例可以看出，与对比例1相比，本发明添加了改性蒙脱土，制备得到的尼龙材料（实施例1-3）具有更高的机械性能，尤其是具有良好的拉伸强度和弯曲强度。与对比例2相比，本发明添加了玻璃纤维和碳纤维，制备得到的尼龙材料（实施例1-3）具有更高的机械性能，尤其是具有良好的冲击强度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.汽车用高强度改性尼龙材料，其特征是，包括以下重量份数的原料：尼龙树脂100-120份、玻璃纤维25-30份、碳纤维25-30份、改性蒙脱土10-15份、二氧化硅2-5份、丙烯酸甲酯10-15份、分散剂1-3份和偶联剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的汽车用高强度改性尼龙材料，其特征是，所述玻璃纤维和碳纤维的重量比为1:1。
3.根据权利要求1所述的汽车用高强度改性尼龙材料，其特征是，所述改性蒙脱土是通过以下步骤获得的：将10-15%的羧甲基纤维素钠水溶液置于反应容器中，在搅拌的状态下加入蒙脱土，得到均匀的悬浮液，将悬浮液进行过滤、烘干，得到改性后的蒙脱土。
4.根据权利要求3所述的汽车用高强度改性尼龙材料，其特征是，所述羧甲基纤维素钠水溶液和蒙脱土的重量比为100：30-40。
5.根据权利要求4所述的汽车用高强度改性尼龙材料，其特征是，所述分散剂为聚乙二醇和硬脂酰胺的混合物，其中聚乙二醇和硬脂酰胺的重量比为3-5:1。
6.根据权利要求4所述的汽车用高强度改性尼龙材料，其特征是，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的汽车用高强度改性尼龙材料，其特征是，是通过以下步骤获得的：
（1）将尼龙树脂、改性蒙脱土和分散剂置于搅拌机中充分混合，得到混料A；
（2）将玻璃纤维、碳纤维、二氧化硅、丙烯酸甲酯和偶联剂置于搅拌机中充分混合，得到混料B；
（3）将混料A置于双螺旋挤出机的主喂料仓中，混料B置于侧喂料仓，所述双螺杆挤出机从进料到挤出料各温区的温度设置为：一区：150℃-170℃、二区：170℃-190℃、三区：190℃-210℃、四区：190℃-210℃、五区：190℃-210℃、六区：190℃-210℃、七区：210℃-230℃、九区：210℃-230℃、模头：210℃-250℃。
8.根据权利要求7所述的汽车用高强度改性尼龙材料，其特征是，所述双螺旋杆挤出机的主机转速为300转/min。
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