CN115558288B - 一种汽车用轻量化聚酰胺材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车用轻量化聚酰胺材料，其原料按重量份包括：PA66100份、改性玻璃纤维35‑40份、相容剂2‑4份；在改性玻璃纤维制备过程中，将含有无机成核剂的多巴胺水溶液与玻璃纤维混匀，然后加入Tris缓冲液，调节pH，进行反应，固液分离得到改性玻璃纤维。本发明还公开了上述汽车用轻量化聚酰胺材料的制备方法。本发明重量轻，且机械性能好。
Description
技术领域
本发明涉及聚酰胺技术领域，尤其涉及一种汽车用轻量化聚酰胺材料及其制备方法。
背景技术
汽车重量偏重是制约纯电动汽车发展的主要问题之一。现在常采用质量更轻的塑料材料代替金属材料；聚酰胺/玻璃纤维是常用的一种复合材料，其质量较轻，满足电动汽车轻量化的要求。但是，聚酰胺/玻璃纤维复合材料存在玻璃纤维与聚酰胺相容性不高，会降低机械性能，所得汽车零部件容易产生浮纤和缝隙等问题。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种汽车用轻量化聚酰胺材料及其制备方法，本发明重量轻，且机械性能好。
本发明提出了一种汽车用轻量化聚酰胺材料，其原料按重量份包括：PA66100份、改性玻璃纤维35-40份、相容剂2-4份；
在改性玻璃纤维制备过程中，将含有无机成核剂的多巴胺水溶液与玻璃纤维混匀，然后加入Tris缓冲液，调节pH，进行反应，固液分离得到改性玻璃纤维。
优选地，无机成核剂、多巴胺的重量比为0.5-1:1。
优选地，多巴胺水溶液的浓度为3-4g/L。
优选地，无机成核剂为蒙脱土、滑石粉或高岭土。
优选地，无机成核剂的粒径≤500nm。
优选地，反应温度为室温。
优选地，反应时间为4-5h。
优选地，PH＝8-8.5。
优选地，相容剂为聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
不规定多巴胺水溶液的用量，能浸泡玻璃纤维即可。
上述Tris缓冲液可以从市场购得。
上述汽车用轻量化聚酰胺材料的原料还包括：增韧剂、阻燃剂、润滑剂等。
本发明还提出了上述汽车用轻量化聚酰胺材料的制备方法，包括如下步骤：将PA66、相容剂熔融共混得到半成品颗粒，用双螺旋杆机将半成品颗粒、改性玻璃纤维混匀挤出得到汽车用轻量化聚酰胺材料。
有益效果：
本发明将含有无机成核剂的多巴胺水溶液与玻璃纤维混合，并在Tris缓冲液的体积下发生聚合反应，使得玻璃纤维表面包覆聚多巴胺，聚多巴胺与相容剂聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯相互配合，可以促进玻璃纤维在PA66中均匀分散，改善二者的相容性，促进二者界面结合；另外成核剂与聚多巴胺接枝粘附在玻璃纤维的表面，提高纤维的粗糙度，起到钉扎作用，并促使PA66沿着玻璃纤维进行结晶，进一步提高玻璃纤维和PA66的界面结合；从而大幅提高复合材料的机械性能，并且能改善浮纤和缝隙问题；
另外，聚多巴胺中含有多个活性剂基团(如羟基、亚胺基)、相容剂中环氧基团，可与PA66中的亚氨基、羰基形成氢键或者共价键，从而在玻璃纤维表面形成相互穿插的网络，进一步提高二者的界面结合力，从而大幅提高复合材料的机械性能，以满足汽车零部件的要求。且本发明制备的汽车零部件比相同尺寸的金属零部件轻约30％。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，但是应该明确提出这些实施例用于举例说明，但是不解释为限制本发明的范围。
实施例1
一种汽车用轻量化聚酰胺材料，其原料按重量份包括：PA66100份、改性玻璃纤维35份、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯2份；
在改性玻璃纤维制备过程中，向浓度为3g/L的多巴胺水溶液500ml中加入粒径≤500nm的蒙脱土，使得蒙脱土、多巴胺的重量比为1:1，搅拌混匀，
然后加入玻璃纤维，搅拌30min混匀，然后加入Tris缓冲液调节pH＝8，于室温搅拌反应5h，过滤，水洗滤饼，于60℃烘干得到改性玻璃纤维。
本发明还提出了上述汽车用轻量化聚酰胺材料的制备方法，包括如下步骤：将PA66、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯熔融共混得到半成品颗粒，采用连续进纤熔融共混的工艺，用双螺旋杆机将半成品颗粒、改性玻璃纤维混匀挤出得到汽车减震弹簧垫用聚酰胺材料，加工温度设定在260-280℃之间，螺杆转速为80rpm。
实施例2
一种汽车用轻量化聚酰胺材料，其原料按重量份包括：PA66100份、改性玻璃纤维40份、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯4份；
在改性玻璃纤维制备过程中，向浓度为4g/L的多巴胺水溶液500ml中加入粒径≤500nm的高岭土，使得高岭土、多巴胺的重量比为0.5:1，搅拌混匀，
然后加入玻璃纤维，搅拌30min混匀，然后加入Tris缓冲液调节pH＝8.5，于室温搅拌反应4h，过滤，水洗滤饼，于60℃烘干得到改性玻璃纤维。
本发明还提出了上述汽车用轻量化聚酰胺材料的制备方法，包括如下步骤：将PA66、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯熔融共混得到半成品颗粒，采用连续进纤熔融共混的工艺，用双螺旋杆机将半成品颗粒、改性玻璃纤维混匀挤出得到汽车减震弹簧垫用聚酰胺材料，加工温度设定在260-280℃之间，螺杆转速为80rpm。
实施例3
一种汽车用轻量化聚酰胺材料，其原料按重量份包括：PA66100份、改性玻璃纤维37份、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯3份；
在改性玻璃纤维制备过程中，向浓度为3.5g/L的多巴胺水溶液500ml中加入粒径≤500nm的滑石粉，使得滑石粉、多巴胺的重量比为0.8:1，搅拌混匀，
然后加入玻璃纤维，搅拌30min混匀，然后加入Tris缓冲液调节pH＝8.3，于室温搅拌反应4.5h，过滤，水洗滤饼，于60℃烘干得到改性玻璃纤维。
本发明还提出了上述汽车用轻量化聚酰胺材料的制备方法，包括如下步骤：将PA66、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯熔融共混得到半成品颗粒，采用连续进纤熔融共混的工艺，用双螺旋杆机将半成品颗粒、改性玻璃纤维混匀挤出得到汽车减震弹簧垫用聚酰胺材料，加工温度设定在260-280℃之间，螺杆转速为80rpm。
对比例1
将改性玻璃纤维替换成玻璃纤维，其他同实施例3。
对比例2
改性玻璃纤维制备过程中，不添加滑石粉，其他同实施例3。
对比例3
将改性玻璃纤维替换成玻璃纤维，并加入0.5份滑石粉，其他同实施例3。
对比例4
将聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯删除，其他同实施例3。
对实施例1-3、对比例1-4制得的汽车用轻量化聚酰胺材料性能检测，结果如表1所示。
拉伸模量、拉伸应力按照ISO527-1/-2方法检测，弯曲强度、弯曲模量按照ISO178方法检测。
表1检测结果
由表1可以看出，本发明所述汽车用轻量化聚酰胺材料的表面光滑，无浮纤、无裂纹，并且机械性能良好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种汽车用轻量化聚酰胺材料，其特征在于，其原料按重量份包括：PA66 100份、改性玻璃纤维35-40份、相容剂2-4份；
在改性玻璃纤维制备过程中，将含有无机成核剂的多巴胺水溶液与玻璃纤维混匀，然后加入Tris缓冲液，调节pH，进行反应，固液分离得到改性玻璃纤维；
相容剂为聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯；
无机成核剂、多巴胺的重量比为0.5-1:1；
多巴胺水溶液的浓度为3-4g/L；
无机成核剂为蒙脱土、滑石粉或高岭土。
2.根据权利要求1所述汽车用轻量化聚酰胺材料，其特征在于，无机成核剂的粒径≤500nm。
3.根据权利要求1所述汽车用轻量化聚酰胺材料，其特征在于，反应温度为室温。
4.根据权利要求1所述汽车用轻量化聚酰胺材料，其特征在于，反应时间为4-5h。
5.根据权利要求1所述汽车用轻量化聚酰胺材料，其特征在于，pH=8-8.5。
6.一种如权利要求1-5任一项所述汽车用轻量化聚酰胺材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将PA66、相容剂熔融共混得到半成品颗粒，用双螺旋杆机将半成品颗粒、改性玻璃纤维混匀挤出得到汽车用轻量化聚酰胺材料。
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