CN113861674B - 一种耐热聚酰胺材料及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及一种耐热聚酰胺材料及其应用，属于耐热材料技术领域，以重量计，所述材料包括PA66材料30‑50份、PA6材料10‑20份、填料18‑38份、碳纳米管1‑3份、相容剂5‑10份、添加剂5‑10份、润滑剂1‑2份，耐热聚酰胺材料不仅具备较好的导热效果，使得发动机装饰罩盖可以耐受更高的短期极限高温，同时在兼顾装饰罩盖外观要求的同时，更好的耐受长期高温。而且本发明材料的使用方法工艺操作简易，一次注塑即可完成，生产效率高，易于工业化。
Description
技术领域
本发明属于耐热材料技术领域，特别涉及一种耐热聚酰胺材料及其应用。
背景技术
发动机装饰罩盖位于汽车发动机舱内，安装于发动机正上方，具有保护发动机、目视美观作用，发动机装饰罩盖通常采用聚酰胺66材料(以下简称PA66)或聚酰胺6材料(以下简称PA6)成型制备，由于装饰罩盖的功能要求，PA66或PA6通常采用玻纤或者矿粉进行改性，用于提升耐热性能并兼具外观要求。
随着涡轮增加发动机使用的增多，机舱使用温度环境也随之上升，同时随着家庭出行需求的增加，机舱热浸工况出现更加频繁(长时间爬坡后熄火)，无论是短期耐热温度还是长期耐热温度要求都在提升，对于发动机装饰罩盖不同位置也出现了不同要求：上表面需满足外观要求同时满足机舱内长期热氧老化，下表面需满足机舱内长期热氧老化同时满足短期极端高温热对流耐受(热浸工况)。
目前无论是PA6还是PA66基本可以满足罩盖上表面的长期热氧老化要求，但对于下表面要求的短期极端高温热对流耐受均无法达到要求，长时间使用会出现下表面热熔、变形、碳化问题。
现有技术中，中国发明专利申请CN111378120A一种耐热聚酰胺材料，通过在组分中引入苯环提升分子结构耐热性能，但发动机装饰罩盖既要耐热又外观良好，采用苯环制得的耐热聚酰胺加工温度高，流动性差，分散性不好，零件外观易出现浮纤，同时发动机装饰罩盖下表面由于热浸工况出现的异常高温有时间短、温度极高(240℃)的特点，即便采用耐热聚酰胺材料，长时间使用依然会存在性能下降的问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种耐热聚酰胺材料及其应用，以解决目前的材料无法应对发动机装饰罩盖下表面要求的短期极端高温热对流耐受均无法达到要求，长时间使用会出现下表面热熔、变形、碳化问题。
本发明实施例提供了一种耐热聚酰胺材料，以重量计，所述材料包括PA66材料30-50份、PA6材料10-20份、填料18-38份、碳纳米管1-3份、相容剂5-10份、添加剂5-10份、润滑剂1-2份。
可选的，所述PA66材料的熔指＜10g/10min。
可选的，所述PA6材料的熔指＞40g/10min。
可选的，所述填料包括纤维和晶须中的至少一种。
可选的，所述纤维包括长玻纤和麻纤维中的至少一种。
可选的，所述晶须包括氧化铍、氮化铝和碳化硅中的至少一种。
可选的，所述相容剂包括马来酸酐接枝聚丙烯。
可选的，所述添加剂包括聚酰胺蜡。
可选的，所述聚酰胺蜡的酸值和胺值均≤5mgKOH/g。
可选的，所述聚酰胺蜡的粒径为10-20μm。
可选的，所述聚酰胺蜡的活化温度为55-65℃
可选的，所述润滑剂包括硅酮类。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种耐热聚酰胺材料的应用，所述应用包括将所述耐热聚酰胺材料用于制备汽车发动机装饰罩盖；以重量计，所述材料包括PA66材料30-50份、PA6材料10-20份、填料18-38份、碳纳米管1-3份、相容剂5-10份、添加剂5-10份、润滑剂1-2份。
可选的，所述制备汽车发动机装饰罩盖，具体包括：
将所述PA6与所述纤维共混，得到第一待活化粒料；
将所述第一待活化粒料浸渍于所述添加剂进行活化，得到第一活化粒料；
将所述PA66与所述晶须共混，得到第二待活化粒料；
将所述第二待活化粒料浸渍于所述添加剂进行活化，得到第二活化粒料；
将所述第一活化粒料、第二活化粒料、碳纳米管、相容剂和润滑剂进行混合，后进行注塑，得到汽车发动机装饰罩盖。
可选的，所述注塑的外观面模温高于所述注塑的非外观面模温。
可选的，所述注塑的外观面模温为65℃-85℃，所述注塑的非外观面模温为40℃-60℃。
可选的，所述注塑的压力为65bar-125bar，所述注塑的时间为70s-90s，所述注塑的保压时间为10s-20s。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的耐热聚酰胺材料的应用，所述应用包括将所述耐热聚酰胺材料用于制备汽车发动机装饰罩盖，其中，制备汽车发动机装饰罩盖具体包括：将所述PA6与所述纤维共混，得到第一待活化粒料；将所述第一待活化粒料浸渍于所述添加剂进行活化，得到第一活化粒料；将所述PA66与所述晶须共混，得到第二待活化粒料；将所述第二待活化粒料浸渍于所述添加剂进行活化，得到第二活化粒料；将所述第一活化粒料、第二活化粒料、碳纳米管、相容剂和润滑剂进行混合，后进行注塑，得到汽车发动机装饰罩盖，第一活化粒料与第二活化粒料表面的聚酰胺蜡在注塑过程中会形成网状结构，均匀分布在整个零件制品中，其中PA6粒料由于高流动性，会集中零件外观面(上表面-定模)，PA6粒料中的纤维，从上表面渗透至下表面，借助聚酰胺的网状结构，长玻纤或麻纤维可进一步形成树枝，贯穿上下表面；PA66粒料由于低流动性，会集中零件非外观面(下表面-动模)，PA66粒料中的晶须，会粘附在聚酰胺蜡网状结构和纤维的树枝性结构上，不会沉积在零件非外观面上，由下部延长到上部，贯穿上下表面；这种结构可以使下表面受到极端高温时快速传导至上表面，从而降低下表面温度，从而降低受热失效的风险。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例方法的流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种耐热聚酰胺材料，以重量计，所述材料包括PA66材料30-50份、PA6材料10-20份、填料18-38份、碳纳米管1-3份、相容剂5-10份、添加剂5-10份、润滑剂1-2份。
PA66材料的作用是提供零件对长期高温老化的耐受性，控制PA66材料的质量份数为30-50份的原因是提供长期高温老化耐受性，提升零件强度，该份数取值过大的不利影响是零件成型时流动性不好，不易成型，同时外观不好，过小的不利影响是零件长期高温老化耐受性降低，零件强度降低，存在失效风险。
PA6材料的作用是高温老化时可生成碳化层，提升长期高温老化耐受性，同时提高零件成型时的流动性，控制PA6材料的质量份数为10-20份的原因是保证高温老化时可生成碳化层，提升长期高温老化耐受性，同时提高零件成型时的流动性，该份数取值过大的不利影响是零件长期高温老化耐受性降低，零件强度降低，存在失效风险，过小的不利影响是零件成型时流动性不好，不易成型，同时外观不好。
填料包括纤维和晶须，其中，纤维提供树枝结构，晶须提供导热作用，控制填料的质量份数为18-38份的原因是保证树枝结构生成和导热作用发挥作用，该份数取值过大的不利影响是零件成型时流动性不好，不易成型，同时外观不好，过小的不利影响是降低树枝结构的生成效率，导致出现断点，进而使导热降温效果不明显，同时零件强度降低。
碳纳米管的作用是协助网状结构和树枝结构的生长，控制碳纳米管的质量份数为1-3份的原因是协助网状结构和树枝结构的生长，该份数取值过大的不利影响是侵占网状结构和树枝结构的空间，使其作用降低，过小的不利影响是降低网状结构和树枝结构的生成效率，导致出现断点，进而使导热降温效果不明显。
添加剂的作用是提供网状结构，控制添加剂的质量份数为5-10份的原因是使网状结构均匀分布于零件中，贯穿上下表面，该份数取值过大的不利影响是零件长期高温老化耐受性降低，零件强度降低，存在失效风险，过小的不利影响是降低网状结构的生成效率，导致出现断点，进而使导热降温效果不明显，同时零件强度降低。
作为一种可选的实施方式，PA66材料的熔指＜10g/10min，PA6材料的熔指＞40g/10min。
具体而言，纤维选自长玻纤、麻纤维；所述晶须选自氧化铍、氮化铝、碳化硅。
作为一种可选的实施方式，相容剂可以为马来酸酐接枝聚丙烯。
作为一种可选的实施方式，添加剂可以为聚酰胺蜡，所述聚酰胺蜡酸值和胺值均≤5(mgKOH/g)，粒径10-20μm，活化温度55-65℃。
作为一种可选的实施方式，润滑剂可以为硅酮类，具体而言，可以是环氧改性硅酮粉、有机硅-丙烯酸酯共聚物。
根据本发明另一种典型的实施方式，提供了一种耐热聚酰胺材料的应用，所述应用包括将所述耐热聚酰胺材料用于制备汽车发动机装饰罩盖；以重量计，所述材料包括PA66材料30-50份、PA6材料10-20份、填料18-38份、碳纳米管1-3份、相容剂5-10份、添加剂5-10份、润滑剂1-2份。
其中，制备汽车发动机装饰罩盖，具体包括：
S1.将所述PA6与所述纤维共混，得到第一待活化粒料；
S2.将所述第一待活化粒料浸渍于所述添加剂进行活化，得到第一活化粒料；
具体而言，PA6与纤维共混制备成粒料，粒料在活化后的聚酰胺蜡中浸渍2h后待使用
S3.将所述PA66与所述晶须共混，得到第二待活化粒料；
S4.将所述第二待活化粒料浸渍于所述添加剂进行活化，得到第二活化粒料；
具体而言，PA66与晶须共混制备成粒料，粒料在活化后的聚酰胺蜡中浸渍2h后待使用。
S5.将所述第一活化粒料、第二活化粒料、碳纳米管、相容剂和润滑剂进行混合，后进行注塑，得到汽车发动机装饰罩盖。
作为一种可选的实施方式，注塑压力保持在65-125bar之间，注塑时保持外观面(上表面-定模)模温高于非外观面(下表面-动模)，整体注塑时间在70-90s之间，其中保压时间在10-20s之间。
具体而言，外观面(上表面-定模)模温为65-85℃，非外观面(下表面-动模)模温为40-60℃。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的耐热聚酰胺材料及其应用进行详细说明。
实施例
一种耐热聚酰胺材料，以重量计，各实施例的材料的成分如下表所示：
对比例1
采用普通PA66-GF20+TD20材料生产的发动机装饰罩盖。
实验例
将实施例1-12和对比例1提供的材料制得的零件进行测试，测试结果如下表所示。
由上表可得，相比于普通PA66-GF20+MD20材料，本发明的耐热聚酰胺材料在力学性能、导热性能、老化性能、外观性能方面表现优秀，本发明的能够起到明显长期耐热和短期极端热对流耐受效果
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
(1)本发明实施例提供的方法中第一活化粒料与第二活化粒料表面的聚酰胺蜡在注塑过程中会形成网状结构，均匀分布在整个零件制品中，其中PA6粒料由于高流动性，会集中零件外观面(上表面-定模)，PA6粒料中的纤维，从上表面渗透至下表面，借助聚酰胺的网状结构，长玻纤或麻纤维可进一步形成树枝，贯穿上下表面；PA66粒料由于低流动性，会集中零件非外观面(下表面-动模)，PA66粒料中的晶须，会粘附在聚酰胺蜡网状结构和纤维的树枝性结构上，不会沉积在零件非外观面上，由下部延长到上部，贯穿上下表面；这种结构可以使下表面受到极端高温时快速传导至上表面，从而降低下表面温度，从而降低受热失效的风险。
(2)本发明实施例提供的方法通过动模与定模之间的温差，结合PA6的高流动性，使PA6可以均匀覆盖在外观面(上表面-定模)上，当受到长期老化时，PA6会轻微碳化形成碳化层，隔绝下部PA66与热氧接触面积，使PA66长期耐热性提升；
(3)本发明实施例提供的耐热聚酰胺材料不仅具备较好的导热效果，使得发动机装饰罩盖可以耐受更高的短期极限高温，同时在兼顾装饰罩盖外观要求的同时，更好的耐受长期高温。而且本发明材料的制备方法工艺操作简易，一次注塑即可完成，生产效率高，易于工业化。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (3)
1.一种耐热聚酰胺材料的应用，其特征在于，所述应用包括将所述耐热聚酰胺材料用于制备汽车发动机装饰罩盖；以重量计，所述耐热聚酰胺材料包括PA66材料30-50份、PA6材料10-20份、填料18-38份、碳纳米管1-3份、相容剂5-10份、添加剂5-10份、润滑剂1-2份，所述填料包括纤维和晶须，所述纤维包括长玻纤和麻纤维中的至少一种，所述晶须包括氧化铍、氮化铝和碳化硅中的至少一种，所述PA66材料的熔指＜10g/10min，所述PA6材料的熔指＞40g/10min，所述添加剂包括聚酰胺蜡，所述聚酰胺蜡的酸值和胺值均≤5mgKOH/g，所述聚酰胺蜡的粒径为10-20μm，所述聚酰胺蜡的活化温度为55-65℃；
所述制备汽车发动机装饰罩盖，具体包括：
将所述PA6与所述纤维共混，得到第一待活化粒料；
将所述第一待活化粒料浸渍于所述添加剂进行活化，得到第一活化粒料；
将所述PA66与所述晶须共混，得到第二待活化粒料；
将所述第二待活化粒料浸渍于所述添加剂进行活化，得到第二活化粒料；
将所述第一活化粒料、第二活化粒料、碳纳米管、相容剂和润滑剂进行混合，后进行注塑，得到汽车发动机装饰罩盖，所述注塑的外观面模温为65℃-85℃，所述注塑的非外观面模温为40℃-60℃。
2.根据权利要求1所述的耐热聚酰胺材料的应用，其特征在于，所述注塑的压力为65bar-125bar，所述注塑的时间为70s-90s，所述注塑的保压时间为10s-20s。
3.根据权利要求1所述的耐热聚酰胺材料的应用，其特征在于，所述润滑剂包括硅酮类，所述相容剂包括马来酸酐接枝聚丙烯。
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