CN111378275A - 一种车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金及其制备方法 - Google Patents

一种车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金及其制备方法，属于高分子合金领域。在尼龙/聚烯烃合金的基础上，加入氧化石墨烯尼龙树脂进一步提高力学性能。具体采用原位聚合方法将己内酰胺和氧化石墨烯进行原位聚合，制得氧化石墨烯尼龙6(PA6)母粒，然后采用熔融共混挤出的方法，先制备尼龙6/聚烯烃合金，再将该合金与母粒、玻璃纤维按比例进行共混，制备出高性能的氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金，如玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚丙烯(PP)合金。本发明所涉及到的合金具有更优的力学性能和其他性能，能更好地应用于汽车领域，并且其生产工艺仅需对现在工艺进行简单改造，适合工业生产。

Description

一种车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金及其 制备方法
技术领域
本发明属于高分子合金技术领域，尤其涉及一种车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金及其制备方法。
背景技术
随着汽车高速化和轻量化水平的不断提高，汽车制造业已成为尼龙工程塑料的一大消费市场，尼龙6凭借其优良的性能，占35％的消费量。尼龙工程塑料可用于汽车的所有部位。如可替代黄铜和其他金属用于制造转向节衬套、发电机部位的燃料滤网、燃料过滤器缸等，电器部位的电器配线、接线柱等。尼龙6/聚烯烃，特别是尼龙6/聚丙烯(PP)合金具有优良的综合性能，随着汽车工业的发展、我国新轿车生产线的引进、车用塑料国产化的发展，对尼龙工程塑料，特别是尼龙合金的需求量将越来越大。
近年来尼龙合金的研制十分活跃，利用PP对尼龙6进行改性以改善尼龙6的干态、低温下冲击强度低、易吸湿的缺陷，制得具有高韧性、低吸水率、易加工的尼龙6/PP合金。但由于尼龙6为极性聚合物，而PP是非极性聚合物、两者是不相容的，为使其合金化，目前的技术是选择合适的相容剂(例如马来酸酐接枝PP)增加两者的相容性。
除尼龙6/聚烯烃合金外，玻纤增强尼龙也是目前市场较为常见的改性尼龙品种，纤维增强高分子复合材料是以有机聚合物为基体，纤维作为增强体组合而成的复合性能优异的材料。
纳米改性材料是纳米材料发展应用的另一个重要方面，形成的纳米改性材料既具有高分子材料的韧性和易加工性，又具有纳米材料的刚性和特殊性能。
在汽车材料领域，不同部件材料的要求不同，公开专利文件“石墨烯/碳纤维增强尼龙复合耐磨材料及制备方法和应用”(公开号：CN107189428A)提供了包括尼龙树脂、碳纤维、石墨烯/尼龙6母粒的复合材料，强度高、导热性、自润性、耐磨性好，可用于汽车的润滑轴承、关节轴承，纺织、食品、包装机械的传动齿轮或机器人关节轴承。“一种汽车塑料用阻燃耐高温改性尼龙材料”(公开号：CN106009656A)提供了包含尼龙树脂、聚氨酯-石墨烯复合轻质泡沫填料、纳米竹纤维等材料的改性尼龙塑料，具有出色的阻燃性、耐高温性以及物理性能，同时密度无明显升高，还能使尼龙材料具有出色的降噪、隔热效果和抗静电能力。
如发动机及其周边组件的车用材料需要良好的加工性如易染色，成型收缩率低，制品表面光滑等，另外还需要低成本、良好的力学性能、耐热、耐酸、寿命长、可靠性好；如何寻找一种耐高温、耐酸碱、吸水率低、且质轻的车用尼龙聚烯烃合金材料尚未得到答案。
发明内容
在汽车材料相关领域，车用材料需要良好的加工性，低成本、良好的力学性能、耐热、耐酸、寿命长、可靠性好。
为解决现有技术中已有车用尼龙聚烯烃合金材料存在的问题，本发明提供一种车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金，以己内酰胺、氧化石墨烯、尼龙6、玻璃纤维、聚烯烃为原料，先采用原位共聚法制备氧化石墨烯母粒，再共混制备具有高性能的玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金。本发明的技术方案如下：
作为本发明的第一个目的，在于提供一种车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金，按质量百分比，包括如下组分：5-30％玻璃纤维；10-50％纯尼龙6，0.2-2％氧化石墨烯，10-40％聚烯烃，0.2-1.0％抗氧剂。其中，氧化石墨烯以氧化石墨烯尼龙6母粒形式加入，氧化石墨烯尼龙6母粒通过原位共聚法制备而得。
进一步的，所述氧化石墨烯尼龙6母粒中氧化石墨烯的含量为0.5-5％。
进一步的，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、Irganox B900、抗氧剂3114、抗氧剂1098、抗氧剂245中的一种或几种。
进一步的，所述聚烯烃是由乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等α-烯烃以及环烯烃单独聚合或共聚合而成的聚合物，以及改性聚烯烃，所述改性聚烯烃包括但不限于马来酸酐接枝聚丙烯，三元乙丙橡胶，苯乙烯/马来酸酐嵌段共聚物等。
石墨烯是继碳纳米管后，碳材料家族又一纳米级的功能性材料，它具有机械强度高，稳定性好，原料来源丰富等优点，这为利用石墨烯对尼龙/聚烯烃合金的进一步改性提供了可能性。
以氧化石墨烯这种纳米材料改性尼龙合金，突破了改性尼龙所局限的传统材料。改性方式也不再是传统的物理共混，而是与己内酰胺原位聚合，很好的解决了物理共混所伴有的分散不好的问题，氧化石墨烯表面的官能团与尼龙酰胺键的强极性作用，使得两者界面结合大大增强，接枝的尼龙分子链也使两者的相容性得到改善。
氧化石墨烯上大量的羧基官能团虽然有利于尼龙的接枝，但是由于羧基是尼龙的封端剂，在聚合过程中会限制尼龙链的增长，导致最后随着氧化石墨烯含量的增加，尼龙的分子量会逐渐降低，这样最后反而会影响尼龙的性能。
作为本发明的第二个目的，在于还提供了上述车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金的制备方法，主要包括以下步骤：
(1)将表面含有羧基的氧化石墨烯与己内酰胺混合，得到均匀的氧化石墨烯-己内酰胺混合体系；
(2)进行一次快速通氮气抽真空操作，然后升温进行尼龙链与氧化石墨烯的接枝聚合，得到氧化石墨烯尼龙6粗品；
(3)将步骤(2)得到的氧化石墨烯尼龙6粗品经过水冷取出，粉碎后在沸水中进行萃取，而后干燥、造粒，得到氧化石墨烯尼龙6母粒；
(4)将步骤(3)所得的氧化石墨烯尼龙6母粒与纯尼龙6、玻璃纤维、聚烯烃进行熔融共混，挤出造粒，得到终产物车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金。
进一步的，步骤(1)中，将己内酰胺和去离子水加入高温高压反应釜中，通入氮气和抽真空循环操作三次，排除釜内空气，升温至90℃，搅拌；在90℃和持续搅拌条件下，分批次加入适量的氧化石墨烯粉末，间隔时间30min，最后一次加入氧化石墨烯粉末后保温1h，制得氧化石墨烯-己内酰胺混合体系。
进一步的，步骤(1)中，所述氧化石墨烯与己内酰胺的质量比为1:30至1:200,更优选的，所述氧化石墨烯与己内酰胺质量比为1:50至1:100。
进一步的，步骤(2)中，聚合反应的具体反应条件为：升温至150-190℃搅拌0.5-2h，升温至200-230℃搅拌1-2h，排水、抽真空，升温至250-280℃，反应2-3h，通入氮气至常压，开釜。
在步骤(2)中，水作为开环剂引发己内酰胺开环，然后开环的己内酰胺之间发生聚合反应得到尼龙链，并且在尼龙链聚合过程中，尼龙链上的氨基可与氧化石墨烯表面的羧基发生反应，使得尼龙6接枝在氧化石墨烯表面。
进一步的，步骤(3)中沸水萃取的萃取时间为12-36h，换水重复2-5次；所述干燥过程在80℃烘箱中减压干燥24h，之后在210-240℃下通过双螺杆挤出机造粒。
进一步的，步骤(3)制得的氧化以石墨烯尼龙6母粒中，氧化石墨烯质量百分数为0.5-5％，尼龙6的质量百分数为95-99.5％；更进一步的，所述氧化石墨烯母粒中氧化石墨烯的质量百分数为1-2％。
进一步的，步骤(4)中，按照等量递加稀释法将氧化石墨烯尼龙6母粒、纯尼龙6、聚烯烃、玻璃纤维、抗氧剂进行混合，之后进行熔融共混，挤出造粒，得到终产物车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金。
所述等量递加稀释法，具体操作为：将尼龙6、聚烯烃、玻璃纤维、抗氧剂混合，取氧化石墨烯尼龙6母粒，首先加入与氧化石墨烯尼龙6等质量的尼龙6、聚烯烃合金、玻璃纤维、抗氧剂混合物，混合均匀，再加入与以上混合物等质量的尼龙6、聚烯烃合金、玻璃纤维、抗氧剂混合物，混匀，如此倍量增加至全部混匀。
氧化石墨烯尼龙6母粒与其他原料的混合过程采用等量递加稀释法，可以使得氧化石墨烯尼龙6母粒与其他原料充分混合，较少团聚现象发生。
进一步的，步骤(4)中，各物料质量百分比为：5-30％玻璃纤维；10-50％纯尼龙6，0.2-2％氧化石墨烯，10-40％聚烯烃，0.2-1.0％抗氧剂。
更优选的，步骤(4)中以氧化石墨烯尼龙6母粒形式加入的氧化石墨烯的质量百分比为1-2％。
进一步的，步骤(4)中所述聚烯烃是由乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等α-烯烃以及环烯烃单独聚合或共聚合而成的聚合物，以及改性聚烯烃，所述改性聚烯烃包括但不限于马来酸酐接枝聚丙烯，三元乙丙橡胶，苯乙烯/马来酸酐嵌段共聚物等。
进一步的，步骤(4)中所述挤出机温度设置：一区为160-240℃，二区-六区为200-250℃，七区-十二区为210-280℃，机头温度为220-280℃，螺杆转速为100-400rpm。
本发明研究中发现，氧化石墨烯上的羧基会与尼龙链端羟基反应，造成尼龙链封端而分子量减小，因此需要控制氧化石墨烯的量，不宜过多。羧基的量与尼龙的量有最佳比例，但是氧化石墨烯的羧基含量并不固定，经过试验，尼龙6母粒中的氧化石墨烯的质量分数为1％左右时，步骤(4)反应所得产物最佳。
由于尼龙6聚合过程中会产生水，水对尼龙6的进一步反应有阻聚作用，所以在完成步骤(1)反应后，将体系内水分排出、泄压至常压、抽真空，之后的反应一直保持负压状态，将反应产生的水充分排出体系，促进尼龙6分子链的生长。然后，还进行了萃取处理，除去了未反应的单体和降低分子量的低聚物。通过以上制备方法制备的母料复合材料在相同石墨烯含量时分子量分布更窄、分子量更高，粘均分子量根据石墨烯含量的不同保持在6000-19000之间。
在步骤(4)反应过程中，氧化石墨烯尼龙6母粒中的游离羧基可与纯尼龙6和聚烯烃发生接枝聚合，熔融状态下，玻璃纤维材料中的无机小分子可均匀分布在聚合材料骨架结构之中。以上聚合反应使得氧化石墨烯尼龙6母粒、纯尼龙6、聚烯烃、玻璃纤维之间不是单纯的物理性混合，所得到的聚合物的理化性能也优越于单一材料理化性能的叠加。
本发明提供的车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金，可用于汽车发动机及其冷却风扇，散热器，油盘，挡泥板，车门，阻流板，保险杠，发电机部位的燃料滤网，燃料过滤器缸等。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明提供了一种可用于车用发动机等组件的基于玻纤增强的石墨烯尼龙6/聚烯烃的合金材料，由于发动机工作环境要求材料长时间耐高温高压，常用的材料为铝合金，玻纤增强尼龙材料也有用于发动机的技术公开，然而，其机械性能和耐热性能并不理想，本发明提供的合金材料既具备了尼龙/聚烯烃合金的耐高温性、耐候性、耐酸碱性、韧性、质轻、不吸水性，还具备良好的加工性；
(2)在合金制备中同时引入玻纤和石墨烯增强其机械性能，所得材料适合车用、尤其是发动机及其周边组件材料的应用。
(3)本发明提供的合金中增加的石墨烯提升了材料的导热性能，使产品具有较好的散热性。
(4)本发明中氧化石墨烯尼龙6母粒制备过程中使用分批次加入氧化石墨烯粉末，减少了物料转移过程中的损耗，节省了成本；同时使用多段梯度升温：低温融化混合，中温水解开环，稳定体系生成低聚物，高温聚合、延长尼龙链。并且精确控制反应中的压力，水解开环时保持较高的压力，促进水解开环反应和低聚物的生成。同时，本发明使用的工艺方法不需要对原有工业化生产尼龙6的设备进行大规模的改进，十分适合工业化生产。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本实施例中使用的试剂在市场上均可购得，其中氧化石墨烯水溶液，固含量1-2％，购自东营欧铂新材料有限公司；羧基质量分数为5-15％。
己内酰胺购自国药集团化学试剂有限公司，规格：分析纯(或者标示的含量等参数请提供)；
玻璃纤维购自泰山玻璃纤维有限公司，为E-玻璃纤维；
PP-g-MAH购自佳易容相容剂江苏有限公司，规格：接枝率：0.9～1.1MA％；
三元乙丙橡胶购自埃克森美孚化工厂家，规格：Vistalon系列；
苯乙烯/马来酸酐嵌段共聚物购自深圳汇鑫塑胶化工有限公司，规格：乙烯/丙烯＝1:1。
纯尼龙6为自制，制备方法为：将92质量份己内酰胺与8份去离子水加入反应釜中，在真空环境下开始反应。在80℃时开启搅拌，搅拌速率为100rpm，10min后升温至250℃，搅拌速率200rpm，保温3h。再抽真空至-0.05MPa，保持真空度反应2h，开釜，即得本发明所用纯尼龙6。
实施例1
(1)将300g己内酰胺和12g去离子水混合倒入2L高温高压反应釜中，用氮气置换釜内空气重复三次至置换完全，设置加热温度90℃，搅拌速率100rpm，温度到达90℃时，分三次加入氧化石墨烯粉末，每间隔30min加入4g，共12g，保温1h。
(2)进行一次快速通氮气抽真空操作，升温至150-190℃搅拌0.5-2h，升温至200-230℃搅拌1-2h，排水、抽真空，升温至250-280℃，反应2-3h，通入氮气至常压，开釜。
(3)将步骤(2)产物经过水冷取出，粉碎后在沸水萃取24h，换水重复3次，然后在真空烘箱中80℃真空加热处理24h，得产物氧化石墨烯尼龙6母粒245g，含氧化石墨烯的质量分数为5％。
(4)将100g纯尼龙6、10g玻璃纤维、20g聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)、0.5g抗氧剂1098混匀，取其中70g与70g氧化石墨烯尼龙6母粒混合均匀，之后添加剩余原料混合均匀，在高速搅拌机中混合均匀，在双螺杆挤出机中设置各段温度210-230℃以200rpm挤出，冷却，干燥，切粒。
实施例2
(1)将300g己内酰胺和12g去离子水混合加入2L高温高压反应釜中，用氮气置换釜内空气重复三次至置换完全，设置加热温度90℃，搅拌速率100rpm，温度到达90℃时，分四次加入氧化石墨烯粉末，每间隔30min加入0.5g，共2g，保温1h。
(2)进行一次快速通氮气抽真空操作，升温至150-190℃搅拌0.5-2h，升温至200-230℃搅拌1-2h，排水、抽真空，升温至250-280℃，反应2-3h，通入氮气至常压，开釜。
(3)将步骤(2)产物经过水冷取出，粉碎后在沸水萃取24h，换水重复3次，然后在真空烘箱中80℃真空加热处理24h，得产物氧化石墨烯尼龙6母粒240g，含氧化石墨烯的质量分数为0.8％。
(4)将50g纯尼龙6、10g玻璃纤维、50g聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)、1.5g抗氧剂1098混匀，将取其中50g与50g步骤(3)产物混匀，之后加入余量其他原料混匀，与在高速搅拌机中混合均匀，在双螺杆挤出机中设置各段温度210-230℃以200rpm挤出，冷却，干燥，切粒。
实施例3
(1)将300g己内酰胺和12g去离子水混合倒入2L高温高压反应釜中，用氮气置换釜内空气重复三次至置换完全，设置加热温度90℃，搅拌速率100rpm，温度到达90℃时，分三次加入氧化石墨烯粉末，每间隔30min加入3g，共9g，保温1h。进行一次快速通氮气抽真空操作，升温至150-190℃搅拌0.5-2h，升温至200-230℃搅拌1-2h，排水、抽真空，升温至250-280℃，反应2-3h，通入氮气至常压，开釜。
(2)将步骤(1)产物经过水冷取出，粉碎后在沸水萃取24h，换水重复3次，然后在真空烘箱中80℃真空加热处理24h，得产物氧化石墨烯尼龙6母粒252g，含氧化石墨烯的质量分数为3.5％。
(3)将60g纯尼龙6、15g玻璃纤维、60g三元乙丙橡胶、1.5g抗氧剂1098，混匀，取其中50g与50g步骤(2)产物混合，之后加入余量原料并混匀，在高速搅拌机中混合均匀，在双螺杆挤出机中设置各段温度210-230℃以200rpm挤出，冷却，干燥，切粒。
实施例4
(1)将9kg己内酰胺和800g水混合倒入20L高温高压反应釜中，用氮气置换釜内空气重复三次至置换完全，设置加热温度90℃，搅拌速率30rpm，温度到达90℃时，分五次加入氧化石墨烯粉末，每间隔30min加入10g，共50g，保温1h。进行一次快速通氮气抽真空操作，升温至150-190℃搅拌0.5-2h，升温至200-230℃搅拌1-2h，排水、抽真空，升温至250-280℃，反应2-3h，通入氮气至常压，开釜。
(2)将步骤(1)产物经过水冷取出，粉碎后在沸水萃取24h，换水重复3次，然后在真空烘箱中80℃真空加热处理24h，得产物氧化石墨烯尼龙6母粒7900g，含氧化石墨烯的质量分数为0.6％。
(3)将1000g尼龙6、300g玻璃纤维、800g PP-g-MAH、30g抗氧剂1098混匀，取其中1000g与1000g步骤(2)产物混合，之后加入余量原料，在高速搅拌机中混合均匀，在双螺杆挤出机温度：一区为210℃，二区-六区为240℃，七区-十二区为260℃，机头温度为260℃以转速100-200rpm挤出，冷却，干燥，切粒。
实施例5
1)将10kg己内酰胺和1kg水混合倒入20L高温高压反应釜中，用氮气置换釜内空气重复三次至置换完全，设置加热温度90℃，搅拌速率30rpm，温度到达90℃时，分五次加入氧化石墨烯粉末，每间隔30min加入20g，共100g，保温1h。进行一次快速通氮气抽真空操作，升温至150-190℃搅拌0.5-2h，升温至200-230℃搅拌1-2h，排水、抽真空，升温至250-280℃，反应2-3h，通入氮气至常压，开釜。
(2)将步骤(1)产物经过水冷取出，粉碎后在沸水萃取24h，换水重复3次，然后在真空烘箱中80℃真空加热处理24h，得产物氧化石墨烯尼龙6母粒8450g，含氧化石墨烯的质量分数为1％。
(3)将1000g尼龙6、400g玻璃纤维、700g苯乙烯/马来酸酐嵌段共聚物、30g抗氧剂1098混匀，取其中1000g与1000g步骤(2)产物混匀，之后加入余量原料，在高速搅拌机中混合均匀，在双螺杆挤出机温度：一区为220℃，二区-六区为240℃，七区-十二区为260℃，机头温度为260℃以转速100-200rpm挤出，冷却，干燥，切粒。
实施例6
(1)将10kg己内酰胺和1kg水混合倒入20L高温高压反应釜中，用氮气置换釜内空气重复三次至置换完全，设置加热温度90℃，搅拌速率30rpm，温度到达90℃时，分四次加入氧化石墨烯粉末，每间隔30min加入24g，共96g，保温1h。进行一次快速通氮气抽真空操作，升温至150-190℃搅拌0.5-2h，升温至200-230℃搅拌1-2h，排水、抽真空，升温至250-280℃，反应2-3h，通入氮气至常压，开釜。
(2)将步骤(1)产物经过水冷取出，粉碎后在沸水萃取24h，换水重复3次，然后在真空烘箱中80℃真空加热处理24h，得产物氧化石墨烯尼龙6母粒8500g，含氧化石墨烯的质量分数为1.1％。
(3)将320g尼龙6、900g玻璃纤维、1200g苯乙烯/马来酸酐嵌段共聚物、30g抗氧剂1098混匀，取其中550g与550g步骤(2)产物混合，之后加入1100g的(尼龙6、玻璃纤维、苯乙烯/马来酸酐嵌段共聚物、抗氧剂)混合物，混匀，再加入余量原料，在高速搅拌机中混合均匀，在双螺杆挤出机温度：一区为220℃，二区-六区为240℃，七区-十二区为260℃，机头温度为260℃以转速100-200rpm挤出，冷却，干燥，切粒。
综上所述，按本发明的制备方法所得到的一种车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金。
对比例1：
1000g纯尼龙6、300g玻璃纤维、800g PP-g-MAH、30g抗氧剂1098在高速搅拌机中混合均匀，在双螺杆挤出机温度：一区为210℃，二区-六区为240℃，七区-十二区为260℃，机头温度为260℃以转速100-200rpm挤出，冷却，干燥，切粒。
表1力学性能对比表
Figure BDA0002476115620000101
Figure BDA0002476115620000111
实施例1中，石墨烯含量较大，玻纤和聚烯烃含量较少，因此冲击强度变低。
实施例6中，尽管玻纤和聚烯烃的含量较大，但由于尼龙较少，导致其相容性不好，因此性能反而降低。
表2其他性能对比表
Figure BDA0002476115620000112
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
1)在尼龙/聚烯烃合金的性能各取所长的基础上，再利用玻纤和石墨烯尼龙对其进行增强，保证其具有车用性能的同时，还具有良好的力学性能。
2)力学性能方面，本申请的合金拉伸强度比对比文件高可达到10％，是很大的突破。
车用材料需要良好的加工性，低成本、良好的力学性能、耐热、耐酸、寿命长、可靠性好。本发明通过原位增强和共混改性制备的高性能合金材料，用于制造汽车结构部件和动力部件，可以在满足强度等方面性能要求的同时，还可改善其染色、成型收缩、表面光洁等加工性能，以利于制造大型的汽车部件，也可降低成本。尼龙组分提供优良的机械强度，聚烯烃提供良好的加工性、不吸水、质轻、耐酸碱性。
由于氧化石墨烯尼龙具有良好的耐热性和高强度，玻璃纤维具有增强的作用，聚烯烃耐汽油和溶剂，聚丙烯密度小，因此，本发明所得的车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金综合了以上原材料的优点，具有耐高温、耐酸碱、不吸水、且质轻的特性，适用于车用发动机及其周边组件。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金，其特征在于，按质量百分比，包括如下成分：5-30％玻璃纤维；10-50％纯尼龙6，0.2-2％氧化石墨烯，10-40％聚烯烃，0.2-1.0％抗氧剂，其中，氧化石墨烯以氧化石墨烯尼龙6母粒形式加入，氧化石墨烯尼龙6母粒通过原位共聚法制备而得。
2.根据权利要求1所述一种车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金，其特征在于，所述氧化石墨烯尼龙6母粒中氧化石墨烯的含量为0.5-5％。
3.根据权利要求2所述一种车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金，其特征在于，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、Irganox B900、抗氧剂3114、抗氧剂1098、抗氧剂245中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金，其特征在于，所述聚烯烃选自由乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯这些α-烯烃以及环烯烃单独聚合或共聚合而成的聚合物，或改性聚烯烃，所述改性聚烯烃包括但不限于马来酸酐接枝聚丙烯，三元乙丙橡胶，苯乙烯/马来酸酐嵌段共聚物。
5.一种车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
(1)将表面含有羧基的氧化石墨烯与己内酰胺混合，得到均匀的氧化石墨烯-己内酰胺混合体系；
(2)进行一次快速通氮气抽真空操作，然后升温进行尼龙链与氧化石墨烯的接枝聚合，得到氧化石墨烯尼龙6粗品；
(3)将步骤(2)得到的氧化石墨烯尼龙6粗品经过水冷取出，粉碎后在沸水中进行萃取，而后干燥、造粒，得到氧化石墨烯尼龙6母粒；
(4)将步骤(3)所得的氧化石墨烯尼龙6母粒与纯尼龙6、玻璃纤维、聚烯烃、抗氧化剂进行熔融共混，挤出造粒，得到终产物车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金。
6.按照权利要求5所述的车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，将己内酰胺和去离子水加入高温高压反应釜中，通入氮气和抽真空循环操作三次，排除釜内空气，升温至90℃，搅拌；在90℃和持续搅拌条件下，分批次加入适量的氧化石墨烯粉末，间隔时间30min，最后一次加入氧化石墨烯粉末后保温1h，制得氧化石墨烯-己内酰胺混合体系。
7.按照权利要求5所述的车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的聚合具体工艺方法为：升温至150-190℃搅拌0.5-2h，升温至200-230℃搅拌1-2h，排水、抽真空，升温至250-280℃，反应2-3h，通入氮气至常压，开釜。
8.按照权利要求5所述的车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金的制备方法其特征在于，步骤(3)中，所述的萃取时间为12-36h，换水重复2-5次；所述干燥过程在80℃烘箱中干燥24h，在210-240℃下通过双螺杆挤出机造粒；所述的石墨烯尼龙6母粒中，氧化石墨烯质量百分数为0.5-5％，尼龙6的质量百分数为95-99.5％。
9.按照权利要求5所述的车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述挤出机温度设置：一区为160-240℃，二区-六区为200-250℃，七区-十二区为210-280℃，转速为100-400rpm。
10.权利要求1～4任一项所述的车用高性能玻纤增强氧化石墨烯尼龙6/聚烯烃合金在汽车发动机及其冷却风扇、散热器、油盘、挡泥板、车门、阻流板、保险杠、发电机部位的燃料滤网、燃料过滤器缸的应用。
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