CN1289671A - 柴油机塑料盖体材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柴油机塑料盖体材料,其成分及重量百分比为尼龙50%～70%,玻璃纤维20%～35%,改性聚烯烃3%～12%,成核剂1%～3%,无机填料0%～12%共混改性制成玻纤增强、增韧的尼龙工程材料。用此方法改性的尼龙材料加工制作出的柴油机盖体既有较高强度,而且又有足够柔韧性,能承受较大的冲击,并可减少柴油机盖体的翘曲变形,制品的成品率高,成本低。

Description

柴油机塑料盖体材料

本发明涉及一种制作柴油机塑料盖体的材料。

柴油机既要在高温的环境下工作，又要在寒冷干燥的环境条件下工作，并且在高频振动状态下，还要与较高温度的机油接触，因此工作环境较为恶劣。目前，柴油机的壳体、前盖、后盖等盖体全部是由铁、铝等金属材料铸造，再进行机械加工而成。这种加工方法存在着工艺复杂、加工困难、废品率高、生产成本高等缺点。

尼龙作为现有五大工程塑料中，是开发最早、产量最大的一个品种，其优异的性能早已被世人所公认，“比蜘蛛丝还细，比钢铁还强”。尤其在经过玻璃纤维、碳纤维增强改性后，其机械强度更是成倍提高，成为极其坚韧的材料，在替代铁、铝等金属的应用中显示了相当广阔的前景。但作为柴油机盖体用塑料材料，不仅要求有较高的机械强度，而且还要求耐冲击、耐油、耐腐蚀、耐高温、耐低温、耐磨、尺寸稳定性好等等。中国发明专利公报1995年9月6日所公开的专利申请号94111396，公告号CN1107939A，名称为《单缸柴油机油箱、齿轮室盖、后盖、上盖》，其制作油箱及盖体的材料就是在尼龙中经过玻璃纤维增强改性后成为玻纤增强尼龙。使尼龙经过玻璃纤维增强改性后，大幅度提高材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、表面硬度的机械性能，以及材料热变形温度、长期使用温度的热性能也显著改善。但因尼龙分子是极性较大的结晶性高分子，分子之间存在着很强的作用力，这使得尼龙分子之间的相对运动的阻力大增，尤其是在干燥或低温状态下的尼龙制品，尼龙分子间没有水份润滑或在低温情况下，尼龙分子显得更加僵硬，因此尼龙在受到较大冲击时的破坏多呈脆性破坏，尤其是经玻璃纤维增强改性后的尼龙，脆性破坏更加明显，因此材料缺乏足够的柔韧性，这对于柴油机的使用状况是极为不利的。加上柴油机是在长期的、高频率振动状态下工作，所以极有可能在盖体内部产生细小裂纹，并随后发展为较大的、带破坏性的裂痕，而使其质量和使用效果受到影响。同时，玻璃纤维增强改性后的尼龙材料，在成型大面积的制品时，由于尼龙在熔融状态下冷却时，往往受急冷等因素作用下使尼龙的结晶度下降，这样随着时间的推移，尼龙将发生后期结晶，因而会产生内应力及成型后的收缩变形，导致了制品尺寸变化、产生内应力等缺陷，造成制品的翘曲变形。再加上在玻璃纤维的作用，极易发生玻璃纤维取向，也导致了制品的翘曲变形，因此不但会影响制品的成品率，而且也影响制品的质量和正常使用。

本发明的目的是提供一种柴油机塑料盖体材料，用其材料加工制作出的柴油机盖体既有较高强度，而且又有足够柔韧性，能承受较大的冲击，并可减少柴油机盖体的翘曲变形，制品的成品率高，成本低。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种柴油机塑料盖体材料，其成份及重量百分比为尼龙50％～70％，玻璃纤维20％～35％，改性聚烯烃3％～12％，成核剂1％～3％，无机填料0％～12％共混改性制成玻纤增强、增韧的尼龙工程材料。

其中改性聚烯烃采用聚丙烯、聚乙烯、聚烯烃弹性体、三元乙丙胶。

其中成核剂采用800目以上的滑石粉、高熔点尼龙或纳米级的二氧化硅、硫酸钙、钛酸钾。

其中无机填料采用滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、云母粉。

一种柴油机塑料盖体材料，其成份及重量百分比为尼龙50％～70％，玻璃纤维20％～35％，成核剂1％～3％，无机填料5％～12％共混改性制成玻纤增强、增韧尼龙工程材料。

其中成核剂采用800目以上的滑石粉、高熔点尼龙或纳米级的二氧化硅、硫酸钙、钛酸钾。

其中无机填料采用滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、云母粉。

本发明采用上述技术方案后的优点在于：通过在尼龙和玻璃纤维中加入改性聚烯烃，在尼龙分子中引入了柔顺的改性聚烯烃类大分子后，改性聚烯烃分子链上的活性基团与尼龙分子上活性基团亲和，形成相对牢固的化学键联接和分子间联接，从而一方面在尼龙分子间形成柔顺的过渡联接点，使得尼龙分子间的相对移动变得较为容易，因而增加了尼龙受冲击时的缓冲变形，即提高了冲击韧性。另一方面，改性聚烯烃分子的插入增大了尼龙分子间的距离，削弱了尼龙分子间的相互作用力，也使得尼龙分子变得柔顺，改善了尼龙的冲击韧性。并且带有反应活性基团的改性聚烯烃分子的加入，破坏了尼龙原来的结晶结构，甚至形成聚烯烃-尼龙共聚物，这也使得尼龙分子整体的柔顺性增加，因为在抗冲击尼龙吸收的冲击能量中，有近75％是由分子间的相对位移导致制品塑性变形直接消耗掉的，有利于吸收更多的冲击能量。

由于尼龙在冷却前期的高温阶段，晶核的生成速度对结晶速度的影响很大，因此在尼龙中增加了成核剂后，使晶核的生成速度加快，高温下的结晶速度加快，减少尼龙的后期结晶，使其产生均匀完善的晶体结构，从而减少因其成型后再结晶造成的尺寸变化及内应力缺陷，也就改善了制品尤其是大面积制品的翘曲变形，提高制品的成品率。同时由于结晶度提高后，晶相结构完整、分布均匀、且数量多，而晶相结构密度大、较致密，且要破坏它需要的能量也较高，所以结晶度的提高对尼龙的表面硬度、刚性、耐热性也非常有利。

在玻璃纤维增强尼龙中加入了的无机填料后，由于无机填料粒子的微观结构大多呈片状、球状、短棒状等，一方面削弱了尼龙分子间的相互作用力，使得尼龙分子变得柔顺，改善了尼龙的冲击韧性。另一方面改善了尼龙材料的成型性，填料的加入，扰乱了玻璃纤维的取向性，也使得玻璃纤维的取向作用减少，因而在注塑成型时的取向作用较不明显，从而可以减少由于取向作用产生的翘曲变形。加上，无机填料的加入使尼龙中的无机物总含量增加，既降低了成本，又提高了制品的刚性。所以采用本发明的组合物配方所制成的柴油机盖体，具有耐高温、耐低温、耐冲击，在高频率振动状态下，制品不会开裂及变形，满足柴油机盖体的使用要求，成品率高，而采用的改性聚烯烃、成核剂、无机填料都为价格低廉、且易得到的原料，所以制作成本低，较为实用。

下面结合实施例对本发明予以更详细的说明。

实施例1

将成份及重量百比52±2％的尼龙，30±2％的玻璃纤维，7±2％的改性聚丙烯，3％目数在2500目的滑石粉，8±2％的碳酸钙共混改性制成玻纤增强、增韧尼龙工程材料，再将此材料用注塑机在成型模中注塑成制品。

实施例2

将成份及重量百分比68±2％的尼龙，22±2％的玻璃纤维，3％的改性聚烯烃弹性体，1％的纳米级二氧化硅，6％的硫酸钡共混改性制成玻纤增强、增韧尼龙工程材料，再将此材料用注塑机在成型模中注塑成制品。

实施例3

将成份及重量百分比60±2％的尼龙，28±2％的玻璃纤维，2％的三元乙丙胶，2％的纳米级钛酸钾，8％的云母粉共混改性制成玻纤增强、增韧尼龙工程材料，再将此材料用注塑机在成型模中注塑成制品。

实施例4

将成份及重量百分比65±2％的尼龙，玻璃纤维25±2％，8％的改性聚乙烯，2％目数2500目的滑石粉，共混改性制成玻纤增强、增韧尼龙工程材料，再将此材料用注塑机在成型模中注塑成制品。

实施例5

将成份及重量百分比52±2％的尼龙，33±2％的玻璃纤维，3％高熔点尼龙，12％的滑石粉共混制成玻纤增强、增韧尼龙工程材料，再将此材料用注塑机在成型模中注塑成制品。

实施例6

将成份及重量百分比70±2％的尼龙，22±2的％玻璃纤维，1％的纳米级二氧化硅，7％的云母粉共混改性制成玻纤增强、增韧尼龙工程材料，再将此材料用注塑机在成型模中注塑成制品。

实施例7

将成份及重量百分比60±2％的尼龙，25±2％的玻璃纤维，2％的目数为2500目的滑石粉，8％的硫酸钡共混改性制成玻纤增强、增韧尼龙工程材料，再将此材料用注塑机在成型模中注塑成制品。

用此方法改性的尼龙材料成型出的柴油机盖体，加工很少，其制品的主要尺寸精度高，完全满足设计使用要求。并且通过试验，制品的耐冲击性能远远优于现用的铸铝件，其冷冻跌落试验全部合格，采用高强度、耐冲击、变形小的玻纤增强、增韧尼龙工程材料，单件重量减轻了三分之二，有效地降低在搬运、运输、后期装配过程中产生的废品损耗，通过装机带载试验，连续加载运行300小时无故障，实测噪声降低2分贝，是目前最适合代替传统材料的柴油机塑料材料。

Claims (4)

1、一种柴油机塑料盖体材料，其成份及重量百分比为尼龙50％～70％，玻璃纤维20％～35％，改性聚烯烃3％～12％，成核剂1％～3％，无机填料0％～12％共混改性制成玻纤增强、增韧的尼龙工程材料。

2、根据权利要求1所述的柴油机塑料盖体材料，其特征在于：所述的改性聚烯烃采用聚丙烯、聚乙烯、聚烯烃弹性体、三元乙丙胶；成核剂采用800目以上的滑石粉、高熔点尼龙或纳米级的二氧化硅、硫酸钙、钛酸钾；无机填料采用滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、云母粉。

3、一种柴油机塑料盖体材料，其成份及重量百分比为尼龙50％～70％，玻璃纤维20％～35％，成核剂1％～3％，无机填料5％～12％共混改性制成玻纤增强、增韧尼龙工程材料。

4、根据权利要求3所述的柴油机塑料盖体材料，其特征在于：所述的成核剂采用800目以上的滑石粉、高熔点尼龙或纳米级的二氧化硅、硫酸钙、钛酸钾；无机填料采用滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、云母粉。