CN112831177A - 一种汽车水辅成型管路用尼龙及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车水辅成型管路用尼龙及其制备方法，属于汽车材料技术领域，按照重量份数由以下原料组成：尼龙树脂60‑80份、处理后的玻纤20‑40份、处理后的POE5‑10份、增容剂2‑10份、主抗氧剂0.2‑0.5份、辅助抗氧剂0.2‑0.5份、抗水解剂0.5‑2份、润滑剂0.5‑2份，其中，尼龙树脂采用2.1Pa·s‑2.7Pa·s的低粘度尼龙树脂。本发明采用玻纤作为填料提高水辅管路用尼龙的刚性，加入碱金属POE处理后的产物作为增韧剂提高尼龙韧性，使得汽车水辅管路用尼龙材料满足汽车管路耐水解、高刚性、高韧性的要求。
Description
技术领域
本发明属于汽车材料技术领域，具体涉及一种汽车水辅成型管路用尼龙及其制备方法。
背景技术
尼龙即聚酰胺材料，因其具有良好的力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性，且易于加工，广泛地应用于汽车领域，但也面临着易吸水、不耐水、醇等溶剂、纯尼龙强度不足等问题。
现有汽车冷却水管基本都为铝制或钢制，其弯折和焊接加工需耗费大量的人工，并且采用这种形式加工而成的汽车冷却水管质量可靠性、均一性较差，焊缝易锈蚀，耐振动疲劳的性能较差。采用水辅注塑成型工艺可以避免金属管的种种缺陷。
水辅助注塑工艺是在气体辅助注塑的基础上最新发展起来的一种新型塑料注塑成型技术，其原理是在常规注塑成型的保压阶段利用压力相对低的水液体代替型腔内的树脂进行保压。由于这一新技术使产品设计和制造具有更好的灵活性和自由度，如制品的重量轻、相对成本低、成型周期短等从而使这一技术受到广泛的关注。
水辅注塑成型在注塑时通过高压水流顶压其前端的塑料子弹头穿过流体状的注塑料，在所经过的地方形成空腔，达到成型管路的目的，其能实现更均匀、更薄的管壁厚度，也可以缩短冷却周期，提高生产效率。尼龙因其良好性能可作为水辅成型管路用材料，但因汽车管路常面临水、醇等溶剂的工况，且多为高温，尼龙不耐水解、纯料强度不足的缺点越发突出。
发明内容
为了克服现有技术中存在的尼龙不耐水解、醇解等问题，本发明提供了一种汽车水辅成型管路用尼龙及其制备方法，采用玻纤作为填料提高水辅管路用尼龙的刚性，加入碱金属POE处理后的产物(相比于POE其与尼龙相容性更好)作为增韧剂提高尼龙韧性，使得汽车水辅管路用尼龙材料满足汽车管路耐水解、高刚性、高韧性的要求。
本发明通过如下技术方案实现：
一种汽车水辅成型管路用尼龙，按照重量份数由以下原料组成：尼龙树脂60-80份、处理后的玻纤20-40份、处理后的POE5-10份、增容剂2-10份、主抗氧剂0.2-0.5份、辅助抗氧剂0.2-0.5份、抗水解剂0.5-2份、润滑剂0.5-2份，其中，尼龙树脂采用2.1Pa·s-2.7Pa·s的低粘度尼龙树脂。
优选地，所述处理后的玻纤由下述方法制成：
采用单丝直径为7-13微米，长度为3-5毫米的无碱玻璃纤维，在120℃下烘干1h，之后在高速搅拌的状态下将硅烷偶联剂质量分数2％的无水乙醇溶液滴加到玻纤中，温度60℃，氮气保护状态下200r/min搅拌1h，过滤后120℃烘干2h，即制得处理过的玻纤，其中硅烷偶联剂为KH550或KH570的一种。
优选地，所述处理后的POE由下述方法制成：
按照重量份数将2份马来酸酐、2份第二单体苯乙烯中、0.2份引发剂DCP溶于丙酮中，加入100份POE，待丙酮挥发后将混合物在双螺杆挤出机中进行熔融接枝，各区温度分别为100℃、120℃、150℃、180℃、190℃、195℃、200℃，螺杆转速为50r/min，物料停留时间100s，将挤出产物造粒后在70℃干燥2h即制得处理后的POE。
优选地，所述增容剂采用PP-g-MAH，所述主抗氧剂采用抗氧剂1010，辅助抗氧剂采用抗氧剂168，抗水解剂采用双(2,6-二异丙基苯)碳二亚胺，润滑剂采用硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺中的一种。
本发明还提供了一种汽车水辅成型管路用尼龙的制备方法，具体步骤如下：
按所述重量百分比称取尼龙树脂、增韧剂处理后的POE、增容剂、主抗氧剂、辅助抗氧剂、抗水解剂及润滑剂，混合后将称取的原料加入高速混合机中，以150～250r/min的转速干混3～5分钟，混合好的原料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒，通过侧喂料装置加入处理后的玻纤，挤出机各区温度为240－250℃、260－270℃、270－290℃、270－290℃、250－260℃，螺杆转速为600-800rpm，停留时间为1～2min，挤出造粒后即得汽车水辅成型管路用尼龙。
优选地，所述原料按照以下重量份数称取：尼龙树脂60-80份、处理后的玻纤20-40份、处理后的POE5-10份、增容剂2-10份、主抗氧剂0.2-0.5份、辅助抗氧剂0.2-0.5份、抗水解剂0.5-2份、润滑剂0.5-2份。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明的一种汽车水辅成型管路用尼龙及其制备方法，所用玻纤采用无碱玻纤；为增强尼龙树脂与玻纤之间的相容性，对玻纤进行硅烷偶联剂处理，同时加入增容剂PP-g-MAH进一步提高混合物中各组分的相容性，使得汽车水辅管路用尼龙材料满足汽车管路耐水解、高刚性、高韧性的要求。
具体实施方式
下面将对本发明技术方案的实施例进行详细的描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例1
本实施例提供了一种汽车水辅成型管路用尼龙，按照重量份数由以下原料组成：尼龙树脂60-80份、处理后的玻纤20-40份、处理后的POE5-10份、增容剂2-10份、主抗氧剂0.2-0.5份、辅助抗氧剂0.2-0.5份、抗水解剂0.5-2份、润滑剂0.5-2份，其中，尼龙树脂采用2.1Pa·s-2.7Pa·s的低粘度尼龙树脂，其中，尼龙树脂采用2.1Pa·s-2.7Pa·s的低粘度尼龙树脂。
所述处理后的玻纤由下述方法制成：
采用单丝直径为7-13微米，长度为3-5毫米的无碱玻璃纤维，在120℃下烘干1h，之后在高速搅拌的状态下将硅烷偶联剂质量分数2％的无水乙醇溶液滴加到玻纤中，温度60℃，氮气保护状态下200r/min搅拌1h，过滤后120℃烘干2h，即制得处理过的玻纤，其中硅烷偶联剂为KH550或KH570的一种。
所述处理后的POE由下述方法制成：
按照重量份数将2份马来酸酐、2份第二单体苯乙烯中、0.2份引发剂DCP溶于丙酮中，加入100份POE，待丙酮挥发后将混合物在双螺杆挤出机中进行熔融接枝，各区温度分别为100℃、120℃、150℃、180℃、190℃、195℃、200℃，螺杆转速为50r/min，物料停留时间100s，将挤出产物造粒后在70℃干燥2h即制得处理后的POE。
所述增容剂采用PP-g-MAH，所述主抗氧剂采用抗氧剂1010，辅助抗氧剂采用抗氧剂168，抗水解剂采用双(2,6-二异丙基苯)碳二亚胺，润滑剂采用硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺中的一种。
本实施例制备了9种样品，分别按照表1中的份数添加，其中，以PP基料为基准的，以PP基料为100份，调整其他组分以进行对比；
样品1、2、3控制了处理后的玻纤变量，随着玻纤用量的增加，拉伸及弯曲性能有一定上升，但缺口冲击强度会发生一定的下降，这是由于玻纤的加入增大了材料的刚性，降低了韧性；
样品2、4、5控制了处理后的POE变量，随着POE用量的增加，样品的缺口冲击强度发生升高，弯曲模量有小幅的降低，说明POE的加入增大了材料的韧性；
样品2、6、7控制了抗水解剂的变量，随着抗水解剂用量的增加，样品弯曲及拉伸性能都有小幅上涨，冲击强度有小幅下降，这是由于抗水解剂会增大交联，增大材料刚性；
样品2、8、9控制了增容剂的变量，随着增容剂的增加，样品力学性能都有有小幅上涨，这是由于增容剂可以增大材料间的相容性，减少力学薄弱点，力学性能提升。
实施例2
本实施例提供了一种汽车水辅成型管路用尼龙的制备方法，具体步骤如下：
(1)、将单丝直径为10微米，长度为4毫米的100份无碱玻璃纤维，在120℃下烘干1h；
(2)、在高速搅拌的状态下将20份硅烷偶联剂KH550的2％的无水乙醇溶液滴加到玻纤中，温度60℃，氮气保护状态下200r/min搅拌1h；
(3)、过滤后120℃烘干2h，即制得处理过的玻纤；
(4)、将2份马来酸酐、2份第二单体苯乙烯中、0.2份引发剂DCP溶于丙酮中，加入100份POE；
(5)、待丙酮挥发后将混合物在双螺杆挤出机中进行熔融接枝，各区温度分别为100℃、120℃、150℃、180℃、190℃、195℃、200℃，螺杆转速为50r/min，物料停留时间100s。将挤出产物造粒后在70℃干燥2h即制得处理后的POE。
(6)、将70份尼龙树脂、5份(5)中制得的处理后的POE，5份增容剂PP-g-MAH、0.3份主抗氧剂1010，0.2份辅助抗氧剂168，1份润滑剂硬脂酰胺混合后加入高速混合机中，以250r/min的转速干混3分钟
(7)、混合好的原料置于双螺杆挤出机中，将30份(3)中得到的处理后的玻纤侧喂料装置加入，挤出机各区温度为240℃、260℃、280℃、280℃、260℃，螺杆转速为600rpm，停留时间为2min，挤出造粒后即得汽车水辅成型管路用尼龙。
实施例3
本实施例提供了一种汽车水辅成型管路用尼龙的制备方法，具体步骤如下：
(1)将单丝直径为9微米，长度为3.5毫米的100份无碱玻璃纤维，在120℃下烘干1h；
(2)在高速搅拌的状态下将20份硅烷偶联剂KH570的2％的无水乙醇溶液滴加到玻纤中，温度60℃，氮气保护状态下200r/min搅拌1h；
(3)过滤后120℃烘干2h，即制得处理过的玻纤；
(4)将2份马来酸酐、2份第二单体苯乙烯中、0.2份引发剂DCP溶于丙酮中，加入100份POE；
(5)待丙酮挥发后将混合物在双螺杆挤出机中进行熔融接枝，各区温度分别为100℃、120℃、150℃、180℃、190℃、195℃、200℃，螺杆转速为50r/min，物料停留时间100s。将挤出产物造粒后在70℃干燥2h即制得处理后的POE。
(6)将75份尼龙树脂、10份(5)中制得的处理后的POE，7份增容剂PP-g-MAH、0.5份主抗氧剂1010，0.5份辅助抗氧剂168，0.5份润滑剂油酸酰胺混合后加入高速混合机中，以200r/min的转速干混5分钟
(7)混合好的原料置于双螺杆挤出机中，将25份(3)中得到的处理后的玻纤侧喂料装置加入，挤出机各区温度为245℃、265℃、285℃、280℃、265℃，螺杆转速为700rpm，停留时间为1.5min，挤出造粒后即得汽车水辅成型管路用尼龙。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (6)
1.一种汽车水辅成型管路用尼龙，其特征在于，按照重量份数由以下原料组成：尼龙树脂60-80份、处理后的玻纤20-40份、处理后的POE5-10份、增容剂2-10份、主抗氧剂0.2-0.5份、辅助抗氧剂0.2-0.5份、抗水解剂0.5-2份、润滑剂0.5-2份，其中，尼龙树脂采用2.1Pa·s-2.7Pa·s的低粘度尼龙树脂。
2.如权利要求1所述的一种汽车水辅成型管路用尼龙，其特征在于，所述处理后的玻纤由下述方法制成：
采用单丝直径为7-13微米，长度为3-5毫米的无碱玻璃纤维，在120℃下烘干1h，之后在高速搅拌的状态下将硅烷偶联剂质量分数2％的无水乙醇溶液滴加到玻纤中，温度60℃，氮气保护状态下200r/min搅拌1h，过滤后120℃烘干2h，即制得处理过的玻纤，其中硅烷偶联剂为KH550或KH570的一种。
3.如权利要求1所述的一种汽车水辅成型管路用尼龙，其特征在于，所述处理后的POE由下述方法制成：
按照重量份数将2份马来酸酐、2份第二单体苯乙烯中、0.2份引发剂DCP溶于丙酮中，加入100份POE，待丙酮挥发后将混合物在双螺杆挤出机中进行熔融接枝，各区温度分别为100℃、120℃、150℃、180℃、190℃、195℃、200℃，螺杆转速为50r/min，物料停留时间100s，将挤出产物造粒后在70℃干燥2h即制得处理后的POE。
4.如权利要求1所述的一种汽车水辅成型管路用尼龙，其特征在于，所述增容剂采用PP-g-MAH，所述主抗氧剂采用抗氧剂1010，辅助抗氧剂采用抗氧剂168，抗水解剂采用双(2,6-二异丙基苯)碳二亚胺，润滑剂采用硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺中的一种。
5.如权利要求1所述的一种汽车水辅成型管路用尼龙的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
按所述重量百分比称取尼龙树脂、增韧剂处理后的POE、增容剂、主抗氧剂、辅助抗氧剂、抗水解剂及润滑剂，混合后将称取的原料加入高速混合机中，以150～250r/min的转速干混3～5分钟，混合好的原料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒，通过侧喂料装置加入处理后的玻纤，挤出机各区温度为240－250℃、260－270℃、270－290℃、270－290℃、250－260℃，螺杆转速为600-800rpm，停留时间为1～2min，挤出造粒后即得汽车水辅成型管路用尼龙。
6.如权利要求5所述的一种汽车水辅成型管路用尼龙，其特征在于，所述原料按照以下重量份数称取：尼龙树脂60-80份、处理后的玻纤20-40份、处理后的POE5-10份、增容剂2-10份、主抗氧剂0.2-0.5份、辅助抗氧剂0.2-0.5份、抗水解剂0.5-2份、润滑剂0.5-2份。
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