CN111875819A - 用于汽油车辆减排节油的太赫兹母粒的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于汽油车辆减排节油的太赫兹母粒的制备方法及其应用，包括以下重量份数的原料：减排节油的太赫兹粉末3~60份、树脂60~100份。将各原辅料加入双螺杆挤出机中挤出、拉条、冷却、切粒后得到母粒、经太赫兹波电子发生器辐照后打包即制得；太赫兹波电子发生器的处理频率为1x1011、2.3x1011、5.5x1011、1.1x1012、2.3x1012Hz；本发明制得的太赫兹母粒可以发射太赫兹波对油燃料、空气和冷却液等进行活化，使汽油燃烧的更完全和充分，有效提高燃烧效率，从而降低尾气排放，同时提升动力，节省燃油。活化能力长达数十年，期间性能衰减可以忽略；对人身安全，没有化学污染。

Description

用于汽油车辆减排节油的太赫兹母粒的制备方法及其应用
技术领域
本发明属于汽车配件技术领域，具体涉及一种用于汽油车辆减排节油的太赫兹母粒的制备方法及其应用。
背景技术
太赫兹波被专家界定在远红外的远端，这个频段范围刚好包含原子/分子间的振动频率和电子自旋频率范围内，因而可以与原子产生同频共振，高效完成能量传递，提高分子的活性和渗透能力。由于太赫兹波具有反应物质微观粒子的性质的指纹特性，并且光子能量低，远远小于X射线的能量，不会对生物大分子、生物细胞和组织产生有害电离（摘自《我国应加快太赫兹技术生物医学应用的研究》科技日报2014年04月13日）。因此使用过程十分安全作用范围0~20厘米。经试验发现太赫兹材料制作的塑料产品可以激活燃料和空气（氧气和氮气），使得汽油乘用车的尾气：HC平均下降75%、Nox平均下降55%，平均节约燃油3-7%，动力平均提升5%，同时可以减少积碳、延长三元催化器的寿命，同时大幅降低尾气排放，对降低PM2.5的贡献率达65%。
为了节能减排，配合将本专利使用太赫兹粉末加入冷却系统可以达到更好的节能减排提升动力的效果：HC平均下降90%、Nox平均下降70%，平均节约燃油10%，动力平均提升8%，同时降低尾气对PM2.5的贡献90%。
塑料是以树脂为原料，辅以各种添加剂得到的产品。因为太赫兹粉末非常细，使用起来不很方便，因此将太赫兹粉末预先加入树脂，树脂作为载体做成母粒，加工和使用就方便、容易。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于汽油车辆减排节油的太赫兹母粒的制备方法及其应用，本发明为汽车主机厂和后市场提供了系列减排、节能产品的原料。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于汽油车辆减排节油的太赫兹母粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）配料；采用失重计量秤，通过自动化失重计量秤，按照产品配方比例，配置各种原辅材料，确保各种原辅材料比例满足产品配方要求；
（2）熔融挤出成型：物料经失重秤自动化喂料进入双螺杆挤岀机，物料经电加热、双螺杆的挤压、剪切作用将混合物熔融混合，然后将熔融的物料继续挤压、剪切、抽真空、再剪切，使各种添加剂均匀分散在聚合物中，并将聚合物熔体通过挤岀机模头模孔挤出；
（3）冷却：采用冷却循环水槽，利用循环水或空气对从挤出机挤出的聚合物熔体冷却成固态；
（4）风干：风机将聚合物料条上的冷却水吹干；
（5）切粒：采用切粒机对聚合物料条进行切粒，得到塑料母粒；
（6）过筛：采用振动筛清除过长、过短等不符合粒径要求的树脂，得到符合规定尺寸大小的塑料母粒产品；
（7）均化：采用卧式混合机，将颗粒状改性塑料体送入均化仓均化5分钟，保证每仓物料均一性；
（8）太赫兹活化：将均化后的塑料母粒放入太赫兹处理箱进行活化10分钟；
（9）包装；
所述产品配方包括以下重量份数的原料：减排节油的太赫兹粉末3~60份、树脂60~100份；所述减排节油的太赫兹粉末包括以下重量份数的原料：SiOx：20~35、Al2O3：3-15、SiO2：25~45、Fe2O3：15~25、赭石：20~40、钨酸钡：0.5~2，CaCO3：15~25，具体为：本发明的太赫兹粉末采用中国专利ZL201910527706.6、发明名称为“一种用于汽油车辆减排节油的太赫兹材料及其制备方法和应用”公开的具有活化空气和燃料效果的太赫兹材料。
进一步，所述步骤（2）熔融温度控制在80~370℃。
进一步，所述步骤（8）太赫兹活化采用太赫兹处理箱的太赫兹波电子发生器的处理频率为1x1011、2.3x1011、5.5x1011、1.1x1012、2.3x1012Hz。本发明的太赫兹处理箱采用专利申请号为2019105271708、发明名称为“一种多用途太赫兹波电子发生器”中公开的太赫兹波电子发生器（一种小型太赫兹辐照设备）。
进一步，所述树脂采用PP、ABS、PET、PVC、PBT-GF20、PA6-GF30或HDPE。
进一步，所述产品配方还包括增韧剂，所述增韧剂的质量为太赫兹粉末质量的1~10%。
进一步，所述产品配方还包括塑料母粒制备所必须的其他助剂，例如扩散剂、阻燃剂、加固组分、色母等。
本发明包括以下树脂类型的太赫兹母粒，以及这种母粒制作的具有活化燃料和空气作用的汽车部件：
PP聚丙烯母粒，熔点160~175℃，可以制作具有空气活化作用的空气滤清器外壳（PP-T30改性料聚丙烯）、进气软管（PP-T20改性料聚丙烯、TPE+PP苯乙烯嵌段共聚物合成改性料二次注塑）、进气谐振箱（PP聚丙烯、PP-T20/ PP-T40改性料聚丙烯）。
HDPE高密度聚乙烯母粒，熔点130~137℃，可以制作具有燃油活化作用的油箱，也可以制作具有空气活化作用的进气口和进气谐振箱。
ABS聚丙烯母粒，玻璃化温度88~120℃，可以制作具有空气活化作用的空气滤清器外壳。
PET聚对苯二甲酸乙二醇酯母粒（涤纶树脂），熔点212~265℃，这种材料可以制作具有空气活化作用的空气滤芯。
PVC聚氯乙烯母粒，熔点75~105℃，可以制作具有空气活化作用的进气软管（NBR+PVC丁晴橡胶动态硫化技术和增容技术制得合金产品）。
PBT-GF20/30用20/30%玻璃纤维加强的聚对苯二甲酸丁二醇酯母粒，熔点225~275℃，可以制作具有空气活化作用的进气软管。
PA6-GF20/30用20/30%玻璃纤维加强的杜邦尼龙母粒，熔点305~355℃，可以制作具有空气活化作用的进气歧管、具有燃油活化作用的油箱体和邮箱盖等。
太赫兹功能母粒作为注塑原料的性能与石英树脂母粒近似：
太赫兹粉末加工过程超过150℃后需要用太赫兹辐照设备加强后恢复太赫兹性能，为稳妥起见母料生产中都需要辐照加强工艺。
太赫兹粉末属于无机物，与树脂之间会有纳米级的不容层，会明显导致树脂强度降低。在添加了太赫兹粉末之后为了保持树脂的强度，需要向其中加入增韧剂（也称偶联剂、相容剂），它会填充在不容层里，降低两相界面的张力。增韧剂的类型可参照石英与树脂混合来选择，例如硅烷类增韧剂。
选择分散剂、增韧剂的时候需要考虑相应塑料的熔点，尽量接近。
加固组分：常用的有碳纤维、玻璃纤维、碳酸钙、滑石粉、二氧化硅等，太赫兹粉本身也具有一定加固性能，但由于含量较少，仍需要增加更多加固组分。
太赫兹粉末本身不可燃，在600℃以下理化性能稳定，制作汽车零件时不影响树脂本身的阻燃性能，可以与阻燃剂配合使用制作阻燃母料。
太赫兹功能母粒可以按比例和相容的树脂混合使用，有时需要用到相容剂，相容剂的选型主要考虑母粒的基材和树脂的类型就可以了，太赫兹粉并不会改变树脂之间的相容性。
为了更好的节能减排，可以将本专利使用的太赫兹粉末直接加入冷却系统。经测试，少量太赫兹粉（5~25g）加入冷却系统，与空气激活、燃油激活配件配合的相当完美，对于HC和NOx的减除经常表现出很明显的互补作用。
本发明的用于汽油车辆减排节油（空气和燃料活化功能）的太赫兹母粒具有以下优点：1、母粒机械性能与基材树脂非常接近，产品与对应的原产品的机械性能相似；2、相容性与基材树脂相同；3、可以制作大多数（非金属、非橡胶的）进气管线配件和油箱配件；4、部分配件使用能活化空气和燃料功能的母粒生产部分进气配件和油箱配件就可以达到减排、节能、提升动力的效果，但不同的配件效果不一致，而且差别较大，因此需要合理配置太赫兹功能材料；5、具有空气和燃料活化功能的配件，可使车辆HC平均下降90%、Nox平均下降70%，平均节约燃油10%，动力提升8%，可以减少积碳、延长三元催化器寿命，同时可以降低尾气对PM2.5的贡献90%。6、不同系统活化处理对减排的贡献率：进气处理:燃油处理≈6:4；7、不同的部件对减排的贡献排名：（1）进气歧管、（2）空气滤芯、（3）空气滤清器外壳、（4）油箱、（5）进气口等其它零件、（6）部分盲端进气谐振箱和油箱盖；8、材料本身的寿命和抗菌能力可以长达数十年，产品寿命取决于树脂的寿命，期间性能衰减可以忽略；9、对人身安全，没有化学污染。太赫兹粉末本身不可燃，掺入太赫兹粉末的塑料制品燃烧时，太赫兹粉末不会参与燃烧，不会释放有毒成分；10、太赫兹粉末进行空气和燃料活化，可以不用提供任何附加能源、无需任何维护、本身安全（无毒、无挥发、无辐射）；11可以与其它的减排节能手段同时使用。
附图说明
图1含用于汽油车辆减排节油的太赫兹材料的母粒；
图2本发明的母粒制成的塑料制品活化气体原理；
图3本发明的母粒制成的塑料容器活化液体原理；
图4本发明的母粒制成的汽车进气通道系统；
图5本发明的母粒制成的汽车燃料箱系统；
图6双螺杆挤出母料生产线；
1-太赫兹功能母粒 2-树脂基材 3-用于汽油车辆减排节油的太赫兹材料 4-太赫兹功能塑料制品 5-太赫兹波 6-气体 7-液体 8-空气 9-进气口 10-进气谐振箱11-空气滤清器外壳 12-空气滤芯 13-进气软管 14-进气歧管 15-进气缸的空气16-油箱盖 17-加油管 18-油箱 19-主电机 20-原料搅拌桶 21-挤出机料筒 22-侧喂料口 23-冷却水槽 24-风干 25-切粒机 26-振动筛 27-卧式混合机 28-太赫兹辐照设备 29-太赫兹波电子发生器 30-吸料机 31-成品桶。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
本专利试举几例予以说明：PP、HDPE、ABS、PET、PVC、PBT-GF20、PA6-GF30母粒的制作。具有太赫兹活化功能的进气系统（图4）：进气口、进气谐振箱、空气滤清器外壳、空气滤芯、进气软管、进气歧管；具有太赫兹活化功能的燃料箱系统（图5）：油箱、油箱盖等。
本发明是使用的用于汽油车辆减排节油的太赫兹粉末材料（图1中3），可生产各种具有空气和燃料活化功能的塑料制品所需母粒。
如图1所示，用于汽油车辆减排节油的太赫兹母粒，1是用树脂2与太赫兹粉末3、添加剂（主要是增韧剂、加固组分）等材料混合造粒而成。空气和燃料活化功能的母粒可以如常规塑料颗粒一样使用，直接放进注塑机生产塑料产品，也可以与可相容的树脂原料、其它功能母粒、填充剂、色母粒生产出具有空气和燃料活化功能的汽车。与其它可相容的功能母粒配合，还可以生产出同时具有阻燃、抗静电、可导电、透气、可降解、抗紫外、防老化、耐热、耐磨、高硬度、高弹性、高韧性、发泡的产品。
太赫兹粉末材料颗粒度在3000~10000目。为使塑料产品性能更好，在母粒中设计了增韧剂、分散剂。增韧剂配合加固组分可以有效解决塑料硬度和脆性问题，使功能母粒的强韧性可以与树脂原料接近，分散剂可以防止太赫兹粉末不均造成局部机械性能缺陷（太赫兹粉末局部富集会使塑料产品的局部脆性、硬度上升，韧性下降）。本母粒生产塑料产品时，要适当减少碳酸钙、滑石粉等添加剂的用量。
实施例1
本实施例的太赫兹减排节能功能的PP/HDPE/ABS/PET/PVC母粒由下述重量份数的原料制成：原料PP/HDPE/ABS/PET/PVC树脂70重量份、太赫兹太赫兹粉末30重量份、增韧剂1重量份。
本实施例所述的用于汽油车辆减排节油的太赫兹母粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）配料；采用失重计量秤，通过自动化失重计量秤,按照产品配方比例，配置各种原辅材料，确保各种原辅材料比例满足产品配方要求；添加太赫兹粉末时需注意操作员的灰尘防护，可以从侧喂料口加入；
（2）熔融挤出成型：物料经失重秤自动化喂料进入双螺杆挤岀机，物料经电加热、剪切作用将混合物熔融混合主要有物料挤压、熔融、剪切混合、抽真空、再剪切，令各种添加剂均匀分散在聚合物中，并将聚合物熔体通过挤岀机模头模孔挤出；双螺杆挤出机的料筒温度178/138/125/270/112℃，模头温度190/145/140/298/125℃，挤出机螺杆长径比为53~55:1；
（3）冷却：采用冷却循环水槽，利用循环水或空气对从挤出机挤出的聚合物熔体冷却成固态；
（4）风干：风机将聚合物料条上的冷却水吹干；
（5）切粒：采用切粒机对聚合物料条进行切粒，得到塑料母粒；
（6）过筛：采用振动筛清除过长、过短等不符合粒径要求的树脂，得到符合规定尺寸大小的塑料母粒产品；
（7）均化：采用卧式混合机，将颗粒状改性塑料体送入均化仓均化5分钟，保证每仓物料均一性；
（8）太赫兹活化：为了避免加热过程对太赫兹粉末性能的影响，将均化后的塑料母粒放入太赫兹处理箱进行活化10分钟；太赫兹波电子发生器的处理频率为1x1011、2.3x1011、5.5x1011、1.1x1012、2.3x1012Hz。
（9）包装。
实施例2
本实施例的太赫兹减排节能功能的PBT-GF20/PA6-GF20母粒由下述重量份数的原料制成：原料POCAN B3225/Akulon® K222-KGV4-A树脂79份、太赫兹太赫兹粉末1份。
本实施例的母粒生产工艺举例：原料POCAN B3225/Akulon® K222-KGV4-A树脂79份、太赫兹粉末1份一并加入螺杆挤出机中挤出、拉条、冷却、切粒后得到母粒、太赫兹活化、装袋打标后即为PBT-GF20/PA6-GF20太赫兹减排节能专用树脂母粒，双螺杆挤出机的料筒温度288/375℃，模头温度300/395℃，挤出机螺杆长径比为53~55:1。太赫兹加强辐照辐照处理频段为1x1011、2.3x1011、5.5x1011、1.1x1012、2.3x1012Hz。添加太赫兹粉末时需注意操作员的灰尘防护，可以从侧喂料口加入其他步骤同实施例1。
应用例1
本发明的太赫兹PP聚丙烯母粒、太赫兹ABS聚丙烯母粒，这种材料制作的活化空气的空气滤清器外壳（11），平均可以使尾气中HC下降55%、NOx下降40%、油耗下降4.2%。
本发明的用于汽油车辆减排节油的太赫兹空气滤清器外壳包括以下特征：
1、太赫兹PP母粒按比例与纯PP母粒、玻璃纤维、增韧剂、色母做成PP-T30太赫兹聚丙烯改性料空气滤清器外壳，成份：太赫兹PP母粒（含太赫兹粉30%）2份，纯PP母粒65份，玻璃纤维30份，杜邦Bynel™50E803增韧剂3份；
2、太赫兹ABS聚丙烯母粒按比例与纯ABS母粒加工成ABS塑料空气滤清器外壳，成份：太赫兹ABS母粒（含太赫兹粉30%）2份，纯ABS母粒98份；
3、性能与目前常用的PP-T30、ABS的空气滤清器外壳机械性能、环境性能、使用寿命都一样；
4、节能减排效果显著，且有效期很长；
5、太赫兹空气滤清器外壳配合将本专利使用太赫兹粉末加入冷却系统可以达到太赫兹减排很好的效果，性价比最好。
应用例2
本发明的太赫兹PA6-GF30母粒（高密度聚乙烯），这种材料制作的活化空气塑料进气歧管（14），平均可以使尾气尾气中HC下降75%、NOx下降75%、油耗下降5%。
本发明的具有空气活化功能的进气歧管包括以下特征：
1、使用本发明的PA6-GF20母粒其机械性能、耐热性能和寿命都与现有的PA6-GF20制作的进气歧管一样；
2、节能减排效果非常显著，且有效期很长；
3、太赫兹进气歧管配合将本专利使用太赫兹粉末加入冷却系统可以达到太赫兹减排最佳效果，但成本稍高，而且塑料进气歧管对于发动机来讲是关键部件，需要通过更多的安全检测和认证。
应用例3
本发明的太赫兹HDPE高密度聚乙烯母粒，可以制作具有燃油活化作用的油箱（18），平均可以使尾气HC下降35%、NOx下降38%、油耗下降1%。
本发明的用于汽油车辆减排节油的太赫兹油箱包括以下特征：
1、将太赫兹HDPE母粒与纯HDPE树脂（Polyolefins 0845N阻燃级）按比例混合：太赫兹HDPE母粒2份，纯HDPE树脂98份；
2、太赫兹HDPE母粒制作的塑料油箱机械性能、耐热性能和寿命都与现有的HDPE油箱一样；
3、与太赫兹加油管配合效果更好；
4、节能减排效果尚可，且有长效。
太赫兹空气滤芯的减排效果很好，但是有含太赫兹粉末的纤维有从滤芯表面脱落后掉入气缸的风险，进而带来划伤气缸的风险。比较好的解决方案是采用双层滤芯，带来成本的上升。同时太赫兹粉末成本很高，做成空气滤芯这样的消耗品，既浪费也太贵。
本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都属于本发明保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种用于汽油车辆减排节油的太赫兹母粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）配料；采用失重计量秤，通过自动化失重计量秤，按照产品配方比例，配置各种原辅材料，确保各种原辅材料比例满足产品配方要求；
（2）熔融挤出成型：物料经失重秤自动化喂料进入双螺杆挤岀机，物料经电加热、双螺杆的挤压、剪切作用将混合物熔融混合，然后将熔融的物料继续挤压、剪切、抽真空、再剪切，使各种添加剂均匀分散在聚合物中，并将聚合物熔体通过挤岀机模头模孔挤出；
（3）冷却：采用冷却循环水槽，利用循环水或空气对从挤出机挤出的聚合物熔体冷却成固态；
（4）风干：风机将聚合物料条上的冷却水吹干；
（5）切粒：采用切粒机对聚合物料条进行切粒，得到塑料母粒；
（6）过筛：采用振动筛清除过长、过短等不符合粒径要求的树脂，得到符合规定尺寸大小的塑料母粒产品；
（7）均化：采用卧式混合机，将颗粒状改性塑料体送入均化仓均化5分钟，保证每仓物料均一性；
（8）太赫兹活化：将均化后的塑料母粒放入太赫兹处理箱进行活化10分钟；
（9）包装；
所述产品配方包括以下重量份数的原料：减排节油的太赫兹粉末3~60份、树脂60~100份。
2.根据权利要求1所述的用于汽油车辆减排节油的太赫兹母粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）熔融温度控制在80~370℃。
3.根据权利要求1所述的用于汽油车辆减排节油的太赫兹母粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（8）太赫兹活化采用的太赫兹波电子发生器的处理频率为1x1011、2.3x1011、5.5x1011、1.1x1012、2.3x1012Hz。
4.根据权利要求1所述的用于汽油车辆减排节油的太赫兹母粒的制备方法，，其特征在于：所述树脂采用PP、ABS、PET、PVC、PBT-GF20、PA6-GF30或HDPE。
5.根据权利要求1所述的用于汽油车辆减排节油的太赫兹母粒的制备方法，其特征在于：所述产品配方还包括增韧剂，所述增韧剂的质量为太赫兹粉末质量的1~10%。
6.根据权利要求1所述的用于汽油车辆减排节油的太赫兹母粒的制备方法，其特征在于：还包括塑料母粒制备所必须的其他助剂。
7.根据权利要求1所述的用于汽油车辆减排节油的太赫兹母粒的制备方法，所述减排节油的太赫兹粉末包括以下重量份数的原料：SiOx：20~35、Al2O3：3-15、SiO2：25~45、Fe2O3：15~25、赭石：20~40、钨酸钡：0.5~2，CaCO3：15~25。
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