CN116376283A - 一种用于汽车冷却系统的pps排气管及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种用于汽车冷却系统的PPS排气管及其制备工艺，涉及汽车零部件技术领域。本发明制备的用于汽车冷却系统的PPS排气管，是将PPS树脂、端氨基尼龙树脂、草酸二乙酯、填料、润滑剂混炼、挤出、造粒，随后采用蒸汽成型工艺挤出成型得到；其中，填料为十二烷基二甲基苄基氯化铵的氯化铵溶液改性的蒙脱石；润滑剂为硫氰酸亚铜；端氨基尼龙树脂为端氨基含量为40ml/t的尼龙6；本发明制备得到的用于汽车冷却系统的PPS排气管的强度高、耐高温老化性能好。
Description
技术领域
本发明涉及汽车零部件技术领域，具体为一种用于汽车冷却系统的PPS排气管及其制备工艺。
背景技术
汽车产业是产业链长、关联度高、带动性强、各项高新技术汇集于一体的资金技术密集型产业，是我国国民经济的支柱性产业。汽车零部件行业作为汽车行业的基础性产业，其技术创新和发展对汽车业影响巨大。在汽车零部件制造领域，若想要在激烈的市场竞争环境中保持领先地位，就必须保证研发和创新优势，形成行业壁垒，而汽车管路用连接件产品也在众多产品中脱颖而出。
汽车在运行过程中，发动机冷却系统内部会存在过多的空气使冷却液不能有效的循环，而且空气受热膨胀产生过高压力，很容易发生水管爆裂的严重故障，因此可利用高强度耐高温冷却系统用通气管路将气体传输到水壶内进行排放。由于此管路在发动机附近工作，环境温度较高，因此对管路的耐高温性要求较高。
聚苯硫醚(PPS)，俗称“塑料黄金”，凭借优异的物理和化学性能位居六大特种工程塑料之首，PPS具有耐高温、耐腐蚀、耐磨、阻燃、高模量、高尺寸稳定性、电性能优良、成型加工性能好等特点，经过增强改性后的PPS材料具有轻质高强的特点，能够替代金属材料，在减轻汽车零部件重量的同时，还能降低采购成本，因此，被广泛应用在汽车领域的各个零部件上，替代金属部件，尤其是近年来，随着汽车轻量化及新能源汽车的快速发展，PPS在汽车领域的应用占比已接近到40％以上。PPS虽具有众多优异的性能，但存在冲击性能较差、耐高温老化性能的问题。
因此，本发明通过制备一种高冲击性能、高耐高温老化性能的用于汽车冷却系统的PPS排气管，来解决这些问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于汽车冷却系统的PPS排气管，按质量份数计，包括：100份PPS树脂、20～40份端氨基尼龙树脂、8～12份草酸二乙酯、2～4份填料、1～3份润滑剂。
进一步的，所述填料为十二烷基二甲基苄基氯化铵的氯化铵溶液改性的蒙脱石。
进一步的，所述润滑剂为硫氰酸亚铜。
一种用于汽车冷却系统的PPS排气管的制备工艺，包括以下制备步骤：
(1)氩气保护条件下，将100质量份PPS树脂、20～40质量份端氨基尼龙树脂在280～300℃下混合熔融，充分混匀之后，降温至240～260℃，随后加入12～14质量份亚硝酸钠，以60～100r/min搅拌2～4h，随后加入2～4质量份填料，继续搅拌1～3h，随后继续加入8～12份草酸二乙酯和1～3份硫氰酸亚铜，降温至99～101℃时，以40～60滴/min滴加2.5～7.5质量份甲苯，滴加完毕后负压升温至108℃保温3～5h，然后放入双螺杆挤出机中挤出、造粒，得到初混料；双螺杆挤出机温度设定为一区：230～250℃，二区温度为230～250℃，三区温度为230～250℃，四区温度设定为230～260℃，五区温度为230～260℃，六区温度为230～260℃，七区温度为230～260℃，八区温度为240～270℃，九区温度为240～270℃；
(2)采用蒸汽成型工艺将初混料挤出成管，制备得到用于汽车冷却系统的PPS排气管。
进一步的，所述填料的制备方法如下：将1～2质量份十二烷基二甲基苄基氯化铵、1～2质量份氯化铵、3～6质量份10％的盐酸溶液混合均匀，加入1～2质量份蒙脱石，在30～40kHz下超声10～30min，过滤，自然晾干，制备得到填料。
进一步的，所述端氨基尼龙树脂为端氨基含量为40ml/t的尼龙6。
进一步的，所述蒸汽成型工艺的压力为13～15MPa、线速度为10～15m/min。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明制备的用于汽车冷却系统的PPS排气管，是将PPS树脂、端氨基尼龙树脂、草酸二乙酯、填料、润滑剂混炼、挤出、造粒，随后采用蒸汽成型工艺挤出成型得到；其中，填料为十二烷基二甲基苄基氯化铵的氯化铵溶液改性的蒙脱石；润滑剂为硫氰酸亚铜
引入十二烷基二甲基苄基氯化铵的氯化铵溶液对蒙脱石进行改性以扩大蒙脱石的层间距，熔融的PPS树脂、端氨基尼龙树脂快速穿入蒙脱石的层间距，形成三维网络，将PPS树脂和端氨基尼龙树脂稳固地交联在一起，增强了PPS排气管的抗冲击性能；再引入亚硝酸钠对端氨基尼龙树脂进行预处理，在端氨基尼龙树脂中形成大量肼基，草酸二乙酯、部分润滑剂硫氰酸亚铜在蒙脱石吸附作用下快速插入铵化蒙脱石层间，硫氰酸铜与部分氯化铵反应，形成硫氰酸铵，硫氰酸铵和肼基反应，形成含2-甲基氨基硫脲，2-甲基氨基硫脲与草酸二乙酯反应，形成三嗪环，增强了PPS排气管的耐高温老化性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在将以下实施例中制得的用于汽车冷却系统的PPS排气管的各指标测试方法如下：
抗冲击性能：取相同质量实施例和对比例制备的用于汽车冷却系统的PPS排气管，按照ISO180-1A测试悬臂梁无缺口冲击强度。
耐高温老化性能：取相同质量实施例和对比例制备的用于汽车冷却系统的PPS排气管，按照ASTM D648测试热变形温度。
实施例1
(1)将1质量份十二烷基二甲基苄基氯化铵、1质量份氯化铵、3质量份10％的盐酸溶液混合均匀，加入1质量份蒙脱石，在30kHz下超声10min，过滤，自然晾干，制备得到填料；
(2)氩气保护条件下，将100质量份PPS树脂、20质量份端氨基含量为40ml/t的尼龙6在280℃下混合熔融，充分混匀之后，降温至240℃，随后加入12质量份亚硝酸钠，以60r/min搅拌2h，随后加入2质量份填料，继续搅拌1h，随后继续加入8份草酸二乙酯和1份硫氰酸亚铜，降温至99℃时，以40滴/min滴加2.5质量份甲苯，滴加完毕后负压升温至108℃保温3h，然后放入双螺杆挤出机中挤出、造粒，得到初混料；双螺杆挤出机温度设定为一区：230℃，二区温度为230℃，三区温度为230℃，四区温度设定为230℃，五区温度为230℃，六区温度为230℃，七区温度为230℃，八区温度为240℃，九区温度为240℃；
(3)采用压力为13MPa、线速度为10m/min的蒸汽成型工艺将初混料挤出成管，制备得到用于汽车冷却系统的PPS排气管。
实施例2
(1)将1.5质量份十二烷基二甲基苄基氯化铵、1.5质量份氯化铵、4.5质量份10％的盐酸溶液混合均匀，加入1.5质量份蒙脱石，在35kHz下超声20min，过滤，自然晾干，制备得到填料；
(2)氩气保护条件下，将100质量份PPS树脂、30质量份端氨基含量为40ml/t的尼龙6在290℃下混合熔融，充分混匀之后，降温至250℃，随后加入13质量份亚硝酸钠，以80r/min搅拌3h，随后加入3质量份填料，继续搅拌2h，随后继续加入10份草酸二乙酯和2份硫氰酸亚铜，降温至100℃时，以50滴/min滴加5质量份甲苯，滴加完毕后负压升温至108℃保温4h，然后放入双螺杆挤出机中挤出、造粒，得到初混料；双螺杆挤出机温度设定为一区：240℃，二区温度为240℃，三区温度为240℃，四区温度设定为245℃，五区温度为245℃，六区温度为245℃，七区温度为245℃，八区温度为255℃，九区温度为255℃；
(3)采用压力为14MPa、线速度为12.5m/min的蒸汽成型工艺将初混料挤出成管，制备得到用于汽车冷却系统的PPS排气管。
实施例3
(1)将2质量份十二烷基二甲基苄基氯化铵、2质量份氯化铵、6质量份10％的盐酸溶液混合均匀，加入2质量份蒙脱石，在40kHz下超声30min，过滤，自然晾干，制备得到填料；
(2)氩气保护条件下，将100质量份PPS树脂、40质量份端氨基含量为40ml/t的尼龙6在300℃下混合熔融，充分混匀之后，降温至260℃，随后加入14质量份亚硝酸钠，以100r/min搅拌4h，随后加入4质量份填料，继续搅拌3h，随后继续加入12份草酸二乙酯和3份硫氰酸亚铜，降温至101℃时，以60滴/min滴加7.5质量份甲苯，滴加完毕后负压升温至108℃保温5h，然后放入双螺杆挤出机中挤出、造粒，得到初混料；双螺杆挤出机温度设定为一区：250℃，二区温度为250℃，三区温度为250℃，四区温度设定为260℃，五区温度为260℃，六区温度为260℃，七区温度为260℃，八区温度为270℃，九区温度为270℃；
(3)采用压力为15MPa、线速度为15m/min的蒸汽成型工艺将初混料挤出成管，制备得到用于汽车冷却系统的PPS排气管。
对比例1
(1)氩气保护条件下，将100质量份PPS树脂、30质量份端氨基含量为40ml/t的尼龙6在290℃下混合熔融，充分混匀之后，降温至250℃，随后加入13质量份亚硝酸钠，以80r/min搅拌3h，随后继续加入10份草酸二乙酯和2份硫氰酸亚铜，降温至100℃时，以50滴/min滴加5质量份甲苯，滴加完毕后负压升温至108℃保温4h，然后放入双螺杆挤出机中挤出、造粒，得到初混料；双螺杆挤出机温度设定为一区：240℃，二区温度为240℃，三区温度为240℃，四区温度设定为245℃，五区温度为245℃，六区温度为245℃，七区温度为245℃，八区温度为255℃，九区温度为255℃；
(3)采用压力为14MPa、线速度为12.5m/min的蒸汽成型工艺将初混料挤出成管，制备得到用于汽车冷却系统的PPS排气管。
对比例2
(1)将1.5质量份十二烷基二甲基苄基氯化铵、1.5质量份氯化铵、4.5质量份10％的盐酸溶液混合均匀，加入1.5质量份蒙脱石，在35kHz下超声20min，过滤，自然晾干，制备得到填料；
(2)氩气保护条件下，将100质量份PPS树脂在290℃下混合熔融，充分混匀之后，降温至250℃，随后加入13质量份亚硝酸钠，以80r/min搅拌3h，随后加入3质量份填料，继续搅拌2h，随后继续加入10份草酸二乙酯和2份硫氰酸亚铜，降温至100℃时，以50滴/min滴加5质量份甲苯，滴加完毕后负压升温至108℃保温4h，然后放入双螺杆挤出机中挤出、造粒，得到初混料；双螺杆挤出机温度设定为一区：240℃，二区温度为240℃，三区温度为240℃，四区温度设定为245℃，五区温度为245℃，六区温度为245℃，七区温度为245℃，八区温度为255℃，九区温度为255℃；
(3)采用压力为14MPa、线速度为12.5m/min的蒸汽成型工艺将初混料挤出成管，制备得到用于汽车冷却系统的PPS排气管。
对比例3
(1)将1.5质量份十二烷基二甲基苄基氯化铵、1.5质量份氯化铵、4.5质量份10％的盐酸溶液混合均匀，加入1.5质量份蒙脱石，在35kHz下超声20min，过滤，自然晾干，制备得到填料；
(2)氩气保护条件下，将100质量份PPS树脂、30质量份端氨基含量为40ml/t的尼龙6在290℃下混合熔融，充分混匀之后，降温至250℃，随后加入13质量份亚硝酸钠，以80r/min搅拌3h，随后加入3质量份填料，继续搅拌2h，随后继续加入2份硫氰酸亚铜，降温至100℃时，以50滴/min滴加5质量份甲苯，滴加完毕后负压升温至108℃保温4h，然后放入双螺杆挤出机中挤出、造粒，得到初混料；双螺杆挤出机温度设定为一区：240℃，二区温度为240℃，三区温度为240℃，四区温度设定为245℃，五区温度为245℃，六区温度为245℃，七区温度为245℃，八区温度为255℃，九区温度为255℃；
(3)采用压力为14MPa、线速度为12.5m/min的蒸汽成型工艺将初混料挤出成管，制备得到用于汽车冷却系统的PPS排气管。
对比例4
(1)将1.5质量份十二烷基二甲基苄基氯化铵、1.5质量份氯化铵、4.5质量份10％的盐酸溶液混合均匀，加入1.5质量份蒙脱石，在35kHz下超声20min，过滤，自然晾干，制备得到填料；
(2)氩气保护条件下，将100质量份PPS树脂、30质量份端氨基含量为40ml/t的尼龙6在290℃下混合熔融，充分混匀之后，降温至250℃，随后加入13质量份亚硝酸钠，以80r/min搅拌3h，随后加入3质量份填料，继续搅拌2h，随后继续加入10份草酸二乙酯，降温至100℃时，以50滴/min滴加5质量份甲苯，滴加完毕后负压升温至108℃保温4h，然后放入双螺杆挤出机中挤出、造粒，得到初混料；双螺杆挤出机温度设定为一区：240℃，二区温度为240℃，三区温度为240℃，四区温度设定为245℃，五区温度为245℃，六区温度为245℃，七区温度为245℃，八区温度为255℃，九区温度为255℃；
(3)采用压力为14MPa、线速度为12.5m/min的蒸汽成型工艺将初混料挤出成管，制备得到用于汽车冷却系统的PPS排气管。
效果例
下表1给出了采用本发明实施例1至3与对比例1至4制得的用于汽车冷却系统的PPS排气管的抗冲击性能、耐高温老化性能的分析结果。
表1
从表1中可发现实施例1、2、3制得的用于汽车冷却系统的PPS排气管的抗冲击性能、耐高温老化性能较好；从实施例1、2、3和对比例1的实验数据比较可发现，使用填料制备用于汽车冷却系统的PPS排气管，制得的用于汽车冷却系统的PPS排气管的抗冲击性能、耐高温老化性能较好；从实施例1、2、3和对比例2的实验数据可发现，使用端氨基尼龙树脂制备用于汽车冷却系统的PPS排气管，制得的用于汽车冷却系统的PPS排气管的抗冲击性能、耐高温老化性能较好；从实施例1、2、3和对比例3的实验数据可发现，使用草酸二乙酯制备用于汽车冷却系统的PPS排气管，制得的用于汽车冷却系统的PPS排气管的耐高温老化性能较好；从实施例1、2、3和对比例4的实验数据可发现，使用硫氰酸亚铜制备用于汽车冷却系统的PPS排气管，制得的用于汽车冷却系统的PPS排气管的耐高温老化性能较好。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (7)
1.一种用于汽车冷却系统的PPS排气管，其特征在于，按质量份数计，包括：100份PPS树脂、20～40份端氨基尼龙树脂、8～12份草酸二乙酯、2～4份填料、1～3份润滑剂。
2.根据权利要求1所述的一种用于汽车冷却系统的PPS排气管，其特征在于，所述填料为十二烷基二甲基苄基氯化铵的氯化铵溶液改性的蒙脱石。
3.根据权利要求1所述的一种用于汽车冷却系统的PPS排气管，其特征在于，所述润滑剂为硫氰酸亚铜。
4.一种用于汽车冷却系统的PPS排气管的制备工艺，其特征在于，包括以下制备步骤：
(1)氩气保护条件下，将100质量份PPS树脂、20～40质量份端氨基尼龙树脂在280～300℃下混合熔融，充分混匀之后，降温至240～260℃，随后加入12～14质量份亚硝酸钠，以60～100r/min搅拌2～4h，随后加入2～4质量份填料，继续搅拌1～3h，随后继续加入8～12份草酸二乙酯和1～3份硫氰酸亚铜，降温至99～101℃时，以40～60滴/min滴加2.5～7.5质量份甲苯，滴加完毕后负压升温至108℃保温3～5h，然后放入双螺杆挤出机中挤出、造粒，得到初混料；双螺杆挤出机温度设定为一区：230～250℃，二区温度为230～250℃，三区温度为230～250℃，四区温度设定为230～260℃，五区温度为230～260℃，六区温度为230～260℃，七区温度为230～260℃，八区温度为240～270℃，九区温度为240～270℃；
(2)采用蒸汽成型工艺将初混料挤出成管，制备得到用于汽车冷却系统的PPS排气管。
5.根据权利要求4所述的一种用于汽车冷却系统的PPS排气管的制备工艺，其特征在于，所述填料的制备方法如下：将1～2质量份十二烷基二甲基苄基氯化铵、1～2质量份氯化铵、3～6质量份10％的盐酸溶液混合均匀，加入1～2质量份蒙脱石，在30～40kHz下超声10～30min，过滤，自然晾干，制备得到填料。
6.根据权利要求4所述的一种用于汽车冷却系统的PPS排气管的制备工艺，其特征在于，所述端氨基尼龙树脂为端氨基含量为40ml/t的尼龙6。
7.根据权利要求4所述的一种用于汽车冷却系统的PPS排气管的制备工艺，其特征在于，所述蒸汽成型工艺的压力为13～15MPa、线速度为10～15m/min。
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