CN113493606A - 一种用于汽车管路的生物基尼龙组合物及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于汽车管路的生物基尼龙组合物及制备方法，一种用于汽车管路的生物基尼龙组合物，生物基尼龙组合物按重量份计包括：生物基尼龙树脂55‑95份，增塑剂5‑20份，增韧剂1‑25份，色母0‑5份，抗氧剂0.1‑3份，润滑剂0‑2份，光稳定剂0‑3份，扩链剂0‑2份。本发明原料来源生物基尼龙，成本较低；由于添加了增韧剂，产品耐低温性能好；由于添加了增塑剂可以将产品柔韧性大幅度提高；由于添加了抗氧剂和光稳定剂，耐候性好；由于添加了扩链剂，提高了产品粘度，提高了挤管生产稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物基尼龙组合物，具体是一种用于汽车管路的生物基尼龙组合物及制备方法。
背景技术
目前，汽车管路用尼龙料主要使用国外进口的尼龙11、尼龙12生产，价格昂贵。国内企业有使用尼龙1012改性用作尼龙管料的方案(CN 105838066 A)，但成本偏高，耐低温性能有限；会通新材料(上海)有限公司提出以戊二胺为原料的长链尼龙为基料进行改性可用作尼龙燃油管方案(CN 111073275 A)，产品模量高，达不到某些低模量管路应用要求(如拉伸模量300-450M尼龙)。
进口的尼龙11、尼龙12成本相对较高，为了降低成本，扩大原料来源，提高低温韧性，本发明提出一种用于汽车管路的生物基尼龙组合物及制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于汽车管路的生物基尼龙组合物及制备方法，本发明原料来源生物基尼龙，成本较低；由于添加了增韧剂，产品耐低温性能好；由于添加了增塑剂可以将产品柔韧性大幅度提高；由于添加了抗氧剂和光稳定剂，耐候性好；由于添加了扩链剂，提高了产品粘度，提高了挤管生产稳定性。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于汽车管路的生物基尼龙组合物，所述生物基尼龙组合物按重量份计包括：
进一步的，所述所述生物基尼龙组合物按重量份计还包括：
进一步的，所述生物基尼龙树脂为尼龙510、尼龙513、尼龙515中的至少一种。
进一步的，所述生物基尼龙中还包括尼龙612、尼龙1012、尼龙610中的至少一种。
进一步的，所述增韧剂为马来酸酐接枝乙烯-辛烯、马来酸酐接枝乙烯-丁烯共聚弹性体POE-g-MAH、马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS-g-MAH、尼龙弹性体T尼龙E和马来酸酐接枝三元乙丙橡胶EPDM-g-MAH中的一种或两种及以上混合物。
进一步的，所述抗氧剂为N，N'-双-(3-(35-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯中的一种或两种及以上混合物。
进一步的，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钡、PETS、TAF或石蜡。
进一步的，所述光稳定剂为聚(1―羟乙基―2,2,6,6―四甲基―4―羟基哌啶)丁二酸酯、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶或者2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)酚中的一种或两种。
进一步的，所述扩链剂为乙烯与马来酸酐共聚比为1:1的交替共聚物、含有环氧官能团的丙烯酸与苯乙烯共聚物、带有反应基团的尼龙6中的一种或两种及以上混合物。
一种生物基尼龙组合物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S1:混料，将生物基尼龙树脂、增韧剂、色母加入高混机中，混合5-10分钟获得物料A；将抗氧剂、润滑剂、光稳定剂、扩链剂加入高混机中，混合5-10分钟获得物料B；
S2:挤出造粒，双螺旋挤出机各区温度设定为：一区温度180-220℃，二区温度200-250℃，三区温度200-250℃，四区温度200-250℃，五区温度200-250℃，六区温度200-250℃，七区温度200-250℃，八区温度200-250℃，九区温度200-250℃，十区温度200-250℃；机头温度200-250℃；挤出机主机转速200-800r/min；
S3:将混合好的物料A加入双螺旋挤出机主料斗中，通过主喂料失重秤向双螺杆挤出机中喂料；将混合好的物料B加入双螺旋挤出机副料斗中，通过副喂料失重喂料秤向双螺杆挤出机中喂料；用液体失重称向双螺杆挤出机中加入增塑剂，进行造粒。
本发明的有益效果：
1、本发明组合物中的尼龙513等原料戊二胺和十三碳二元酸，戊二胺可由秸秆等原料发酵生产，产量大，成本低；十三碳二元酸可通过国内的生物发酵法生产；所生产出的软管的相应性能能够取代进口的尼龙11与尼龙12尼龙软管在汽车领域的应用，降低了生产成本，有利于满足市场需求；
2、本发明组合物通过添加耐低温抗冲改性剂，产品低温性能好，柔韧性好，低温无缺口冲击性能在-30℃时为不断；-30℃低温缺口冲击性能为4-14kJ/m2；挤出成型8*1mm的单层管路，低温冲击等均符合GB16897的要求；
3、本发明组合物耐热氧老化与光老化性能好，使用抗氧剂1098，抗氧剂245，抗氧剂168，光稳定剂234，光稳定剂770，光稳定剂622，耐老化性能达到了GB16897的要求；
4、本发明组合物通过添加扩链剂，提高产品粘度，提高了挤管生产稳定性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
生物基尼龙组合物的制备方法包括以下步骤：
S1:混料，将71.9千克尼龙510和12千克增韧剂SEBS-g-MAH加入高混机中，混合5分钟获得物料A；将0.5千克抗氧剂1098，0.2千克抗氧剂168，0.2千克德国巴斯夫770，0.2千克德国巴斯夫622，2千克润滑剂硬脂酸钙加入高混机中，混合5分钟获得物料B；
S2:挤出造粒，双螺旋挤出机各区温度设定为：一区温度180℃，二区至十区的温度均为250℃；机头温度250℃；挤出机主机转速200r/min。
S3:将混合好的物料A加入双螺旋挤出机主料斗中，通过主喂料失重秤向双螺杆挤出机中喂料；将混合好的物料B加入双螺旋挤出机副料斗中，通过副喂料失重喂料秤向双螺杆挤出机中喂料；用液体失重称向双螺杆挤出机中加入13千克增塑剂N-丁基苯磺酰胺，进行造粒，烘干注塑样条，测试力学性能。
对比例1
与实施例1的区别在于：尼龙510为40千克。
对比例2
与实施例1的区别在于：原料中不包含12千克增韧剂SEBS-g-MAH。
对比例3
与实施例1的区别在于：原料中不包含13千克增塑剂N-丁基苯磺酰胺。
实施例2
S1:混料，将74千克PA513,8千克增韧剂EPDM-g-MAH，2千克PE黑色母加入高混机中，混合6分钟获得物料A；将0.5千克抗氧剂245，0.2千克抗氧剂168，0.2千克德国巴斯夫234，0.1千克德国巴斯夫622，1千克润滑剂硬脂酸锌加入高混机中，混合6分钟获得物料B；
S2:挤出造粒，双螺旋挤出机各区温度设定为：一区温度180℃，二区至十区的温度均为240℃；机头温度240℃；挤出机主机转速300r/min。
S3:将混合好的物料A加入双螺旋挤出机主料斗中，通过主喂料失重秤向双螺杆挤出机中喂料；将混合好的物料B加入双螺旋挤出机副料斗中，通过副喂料失重喂料秤向双螺杆挤出机中喂料；用液体失重称向双螺杆挤出机中加入14千克N-丁基苯磺酰胺，进行造粒，烘干注塑样条,测试力学性能。
实施例3
S1:混料，将68千克PA515,10千克增韧剂POE-g-MAH，5千克PA黑色母加入高混机中，混合7分钟获得物料A；将1.5千克抗氧剂1098，1.5千克抗氧剂168，1.5千克德国巴斯夫770，1.5千克德国巴斯夫622，1千克润滑剂硬脂酸钡加入高混机中，混合7分钟获得物料B；
S2:挤出造粒，双螺旋挤出机各区温度设定为：一区温度200℃，二区至十区的温度均为200℃；机头温度200℃；挤出机主机转速400r/min。
S3:将混合好的物料A加入双螺旋挤出机主料斗中，通过主喂料失重秤向双螺杆挤出机中喂料；将混合好的物料B加入双螺旋挤出机副料斗中，通过副喂料失重喂料秤向双螺杆挤出机中喂料；用液体失重称向双螺杆挤出机中加入10千克N-丁基苯磺酰胺，进行造粒，烘干注塑样条,测试力学性能。
实施例4
S1:混料，将61.1千克PA513,7千克PA1012,25千克增韧剂EPDM-g-MAH加入高混机中，混合8分钟获得物料A；将0.5千克抗氧剂245，0.2千克抗氧剂168，0.2千克德国巴斯夫234，0.5千克德国巴斯夫622，0.5千克润滑剂PETS加入高混机中，混合8分钟获得物料B；
S2:挤出造粒，双螺旋挤出机各区温度设定为：一区温度210℃，二区至十区的温度均为230℃；机头温度230℃；挤出机主机转速500r/min。
S3:将混合好的物料A加入双螺旋挤出机主料斗中，通过主喂料失重秤向双螺杆挤出机中喂料；将混合好的物料B加入双螺旋挤出机副料斗中，通过副喂料失重喂料秤向双螺杆挤出机中喂料；用液体失重称向双螺杆挤出机中加入5千克N-丁基苯磺酰胺，进行造粒，烘干注塑样条,测试力学性能。
实施例5
S1:混料，将50千克PA510,将8千克PA513,15.2千克PA610,14千克增韧剂POE-g-MAH加入高混机中，混合9分钟获得物料A；将1千克抗氧剂1098，1千克PP黑色母，0.3千克扩链剂凡特鲁斯扩链剂E60-P，0.5千克润滑剂TAF加入高混机中，混合9分钟获得物料B；
S2:挤出造粒，双螺旋挤出机各区温度设定为：一区温度220℃，二区至十区的温度均为240℃；机头温度240℃；挤出机主机转速600r/min。
S3:将混合好的物料A加入双螺旋挤出机主料斗中，通过主喂料失重秤向双螺杆挤出机中喂料；将混合好的物料B加入双螺旋挤出机副料斗中，通过副喂料失重喂料秤向双螺杆挤出机中喂料；用液体失重称向双螺杆挤出机中加入10千克N-丁基苯磺酰胺，进行造粒，烘干注塑样条,测试力学性能。
实施例6
S1:混料，将55.3千克PA513,19千克PA612,2千克增韧剂SEBS-g-MAH加入高混机中，混合10分钟获得物料A；将0.5千克抗氧剂1098，0.2千克抗氧剂168，1千克PE黑色母，2千克扩链剂BASF
ADR-4400，1千克润滑剂石蜡加入高混机中，混合10分钟获得物料B；
S2:挤出造粒，双螺旋挤出机各区温度设定为：一区温度220℃，二区至十区的温度均为250℃；机头温度250℃；挤出机主机转速700r/min。
S3:将混合好的物料A加入双螺旋挤出机主料斗中，通过主喂料失重秤向双螺杆挤出机中喂料；将混合好的物料B加入双螺旋挤出机副料斗中，通过副喂料失重喂料秤向双螺杆挤出机中喂料；用液体失重称向双螺杆挤出机中加入19千克N-丁基苯磺酰胺，进行造粒，烘干注塑样条,测试力学性能。
实施例7
S1:混料，95千克尼龙515，1千克增韧剂马来酸酐接枝乙烯-辛烯加入高混机中，混合10分钟获得物料A；0.1千克抗氧剂1098组成物料B；
S2:挤出造粒，双螺旋挤出机各区温度设定为：一区温度200℃，二区至十区的温度均为230℃；机头温度230℃；挤出机主机转速800r/min。
S3:将混合好的物料A加入双螺旋挤出机主料斗中，通过主喂料失重秤向双螺杆挤出机中喂料；将混合好的物料B加入双螺旋挤出机副料斗中，通过副喂料失重喂料秤向双螺杆挤出机中喂料；用液体失重称向双螺杆挤出机中加入4.9千克N-丁基苯磺酰胺，进行造粒，烘干注塑样条,测试力学性能。
对实施例1-7所制得的材料以及现有技术中尼龙12和尼龙11软管料的力学性能进行检测，检测后获得以下表格：
从以上表格中可以看出，本发明通过对生物基尼龙树脂进行增韧增塑改性后的生物基尼龙组合物，采用尼龙组合物制得的软管，其拉伸强度、断裂伸长率、23℃缺口冲击强度KJ/m2、-30℃缺口冲击强度KJ/m2、拉伸模量MPa和8*1mm管-30℃低温冲击各项指标的与尼龙11与尼龙12尼龙软管的指标要求相近，其中实施例2和实施例4其各项指标较尼龙11与尼龙12尼龙软管更好，可以替代进口尼龙11与尼龙12尼龙软管在汽车领域的应用。
对实施例1与对比例1-3所制得软管的力学性能进行检测对比，检测后获得以下表格：
| 性能 | 实施例1 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 |
| 拉伸强度Mpa | 42 | 32 | 41 | 46 |
| 断裂伸长率％ | 282 | 292 | 262 | 152 |
| 23℃缺口冲击强度KJ/m2 | 88P | 125P | 70P | 35 |
| -30℃缺口冲击强度KJ/m2 | 12 | 15 | 2 | 16 |
| 拉伸模量MPa | 411 | 223 | 545 | 1385 |
| 8*1mm管-30℃低温冲击 | 不断 | 不断 | 断裂 | 不断 |
从上表可以看出，对比例1中采用相对较少的生物基尼龙树脂后获得的生物基尼龙组合物制成的软管相对较软，不符合GB16897的要求；对比例2中缺少增韧剂，获得的生物基尼龙组合物制成的8*1mm管-30℃低温冲击时产生断裂；对比文件3中缺少增塑剂，获得的生物基尼龙组合物制成的软管相对较硬，不符合GB16897的要求。
从上述实验结果可以看出，对比文件中采用相对较少的生物基尼龙树脂、缺少增塑剂、增韧剂后，所获得的管体均不符合要求，本发明所公开方法所制得的产品表现出的产品特性能能够取代进口的尼龙11与尼龙12尼龙软管在汽车领域的应用，降低了生产成本，有利于满足市场需求。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。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，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (10)
1.一种用于汽车管路的生物基尼龙组合物，其特征在于，所述生物基尼龙组合物按重量份计包括：
2.根据权利要求1所述的生物基尼龙组合物，其特征在于，所述所述生物基尼龙组合物按重量份计还包括：
3.根据权利要求1或2所述的生物基尼龙组合物，其特征在于，所述生物基尼龙树脂为尼龙510、尼龙513、尼龙515中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的生物基尼龙组合物，其特征在于，所述生物基尼龙中还包括尼龙612、尼龙1012、尼龙610中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的生物基尼龙组合物，其特征在于，所述增塑剂为N-丁基苯磺酰胺。
6.根据权利要求1所述的生物基尼龙组合物，其特征在于，所述增韧剂为马来酸酐接枝乙烯-辛烯、马来酸酐接枝乙烯-丁烯共聚弹性体POE-g-MAH、马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS-g-MAH、尼龙弹性体T尼龙E和马来酸酐接枝三元乙丙橡胶EPDM-g-MAH中的一种或两种及以上混合物。
7.根据权利要求1所述的生物基尼龙组合物，其特征在于，所述抗氧剂为N，N'-双-(3-(35-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯中的一种或两种及以上混合物。
8.根据权利要求2所述的生物基尼龙组合物，其特征在于，所述光稳定剂为聚(1―羟乙基―2,2,6,6―四甲基―4―羟基哌啶)丁二酸酯、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶或者2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)酚中的一种或两种。
9.根据权利要求2所述的生物基尼龙组合物，其特征在于，所述扩链剂为乙烯与马来酸酐共聚比为1:1的交替共聚物、含有环氧官能团的丙烯酸与苯乙烯共聚物、带有反应基团的尼龙6中的一种或两种及以上混合物。
10.基于权利要求2所述的生物基尼龙组合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1:混料，将生物基尼龙树脂、增韧剂、色母加入高混机中，混合5-10分钟获得物料A；将抗氧剂、润滑剂、光稳定剂、扩链剂加入高混机中，混合5-10分钟获得物料B；
S2:挤出造粒，双螺旋挤出机各区温度设定为：一区温度180-220℃，二区温度200-250℃，三区温度200-250℃，四区温度200-250℃，五区温度200-250℃，六区温度200-250℃，七区温度200-250℃，八区温度200-250℃，九区温度200-250℃，十区温度200-250℃；机头温度200-250℃；挤出机主机转速200-800r/min；
S3:将混合好的物料A加入双螺旋挤出机主料斗中，通过主喂料失重秤向双螺杆挤出机中喂料；将混合好的物料B加入双螺旋挤出机副料斗中，通过副喂料失重喂料秤向双螺杆挤出机中喂料；用液体失重称向双螺杆挤出机中加入增塑剂，进行造粒。
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