專利名稱：車用進氣歧管用聚酰胺復合材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高分子材料領域，特別是一種車用進氣歧管用聚酰胺復合材料及其制備方法。

背景技術：
聚酰胺統(tǒng)稱尼龍(Nylon)，英文名稱為Polyamide(簡稱PA)，是五大通用工程塑料中產(chǎn)量最大、品種最多、用途最廣、綜合性能優(yōu)良的一類基礎樹脂。聚酰胺是一類半結(jié)晶性高聚物，具有質(zhì)輕、力學強度高和電絕緣性能佳的特點，同時還具有良好的耐磨、耐油、自潤滑和耐腐蝕等性能，是汽車制造業(yè)中較理想的材料。
尼龍的長期使用溫度與材料的熱氧老化密切相關。在熔融加工、使用等過程中，尼龍受熱和氧作用下易產(chǎn)生自由基，發(fā)生連續(xù)的降解反應。氧使尼龍氧化變黃，產(chǎn)生交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和其它氧化副產(chǎn)物，嚴重影響制品質(zhì)量和性能，如制品發(fā)脆，強度下降等。
尼龍的熱氧老化機理為氧攻擊與酰胺基相連氮原子側(cè)的α位亞甲基，引發(fā)并加快熱分解反應的進行，隨后則是通常的自動氧化分解反應，氧化過程中兩個大分子的亞甲基間交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。另外，羧基的存在也加速氧化分解反應的發(fā)生。因此，尼龍的穩(wěn)定化技術成為人們關注的焦點。
目前，國內(nèi)外對尼龍材料的耐熱穩(wěn)定性有一定的研究，常用的熱穩(wěn)定劑有受阻酚、芳香胺、金屬鹽、受阻胺、亞磷酸酯、硫化物等。
汽車制造業(yè)中進氣歧管用材料對于材料的熔合強度要求很高，現(xiàn)有的復合材料無法達到其強度要求。尼龍6(PA6)改性材料的熔點約為220℃，需要較高的溫度才能熱熔合，因此如何降低材料的熔合溫度，提高其熔合強度(進氣歧管材料的重要指標之一)具有重要的意義。


發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有復合材料在長期高溫環(huán)境中易氧化降解和熱熔合性能差的缺陷，本發(fā)明提供了一種高耐熱、易熔合的車用進氣歧管用聚酰胺復合材料。
一種車用進氣歧管用聚酰胺復合材料，由如下重量百分比的原料組成 聚酰胺6 40.0％-70.0％ 低熔點聚酰胺1％-10％ 相容劑 1.0％-5.0％ 熱穩(wěn)定劑0.2％-5.0％ 潤滑劑 0.5％-5.0％ 增強組份20.0％-40.0％。
作為優(yōu)選 所述的聚酰胺6即尼龍6(PA6)的相對粘度為2.2-2.45，可以選用廣東新會美達錦綸股份有限公司生產(chǎn)的型號為M12400的尼龍6或臺灣集勝公司生產(chǎn)的型號為TP4205的尼龍6。
所述的低熔點聚酰胺選自尼龍12、尼龍1010中的一種或兩種的混合物，可選用市售產(chǎn)品。本發(fā)明采用低熔點的聚酰胺材料，是由于此類材料具有很好的低溫性能，同時與PA6材料的相容性很好，因此，低熔點聚酰胺的加入不僅能提高產(chǎn)品的低溫性能和熱熔合性能，而且能改善材料的表面性能。
所述的相容劑選自聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(PP-g-GMA)、聚乙烯接枝馬來酸酐(PE-g-MAH)、聚乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(PE-g-GMA)、氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(SEBS-g-GMA)中的一種或多種的混合物，可選用市售產(chǎn)品。本發(fā)明采用極性的聚烯烴相容劑，其極性基團與尼龍的端羧酸發(fā)生反應，降低端羧基含量，由于端羧基會加快材料的熱降解速度，因此加入相容劑在一定程度上提高了復合材料的熱穩(wěn)定性能；同時相容劑的加入還可以提高尼龍基料與玻纖的界面強度，使得復合材料的力學性能及表面性能得到提高。由于相容劑的熔點相對PA6低很多，因此，還在一定程度上提高了復合材料的熱熔合性能。
所述的熱穩(wěn)定劑選自鹵化銅復合穩(wěn)定劑、含二苯甲酮官能團化合物的穩(wěn)定劑(即二苯甲酮類穩(wěn)定劑)、受阻酚類穩(wěn)定劑、亞磷酸酯類穩(wěn)定劑、受阻胺類穩(wěn)定劑中的一種或幾種復配。采用幾種熱穩(wěn)定劑復配的復合穩(wěn)定劑能夠更好地提高材料的長期高溫穩(wěn)定性，使其在高溫環(huán)境中保持較高的力學性能。
所述的潤滑劑選用具有耐高溫、耐析出特點的潤滑劑即可，可選自平均分子量60萬以上的超高分子量硅酮粉、硬脂酸鹽、聚酯型潤滑劑中的一種或幾種，可直接選用市售產(chǎn)品。
所述的增強組份選用無堿玻璃纖維，優(yōu)選表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理的無堿玻璃纖維。
本發(fā)明還提供了一種車用進氣歧管用聚酰胺復合材料的制備方法，具有操作簡單、適于工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)點。
所述的車用進氣歧管用聚酰胺復合材料的制備方法，包括步驟 將聚酰胺、低熔點聚酰胺、相容劑、潤滑劑、熱穩(wěn)定劑攪拌混合，送入雙螺桿擠出機，然后將增強組份加入雙螺桿擠出機，充分塑化、熔融、復合，再經(jīng)擠出、拉條、冷卻、切粒和烘干，制得聚酰胺復合材料。
所述的雙螺桿擠出機的長徑比至少為36∶1，優(yōu)選為40∶1；可選用至少有兩套帶有精密計量儀器的加料裝置，以及帶有精確的溫度控制和真空排氣設備的常規(guī)雙螺桿擠出機。
所述的雙螺桿擠出機中各段螺桿的溫度為215℃-245℃，進一步優(yōu)選為220℃-235℃。
所述的聚酰胺復合材料具有高耐熱、易熔合的優(yōu)點，特別適合用于制備車用進氣歧管制件。
本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在 (1)本發(fā)明采用了特殊的熱穩(wěn)定劑解決了尼龍材料容易高溫熱氧老化的問題； (2)本發(fā)明采用極性的聚烯烴相容劑，不僅提高了玻纖與PA6基料的界面強度，同時提高了復合材料的長期耐熱性能和熱熔合性能； (3)本發(fā)明采用聚酰胺6與低熔點聚酰胺復合，提高了材料的熱熔合性能，使得尼龍復合材料不僅能滿足進氣歧管的力學性能要求，同時利于進氣歧管制件的熱熔合，使其更為方便的使用。
(4)制備方法簡單，采用現(xiàn)有設備即可，適于工業(yè)化生產(chǎn)。

具體實施例方式 實施例1 原料配比如下 PA6(廣東新會美達錦綸股份有限公司生產(chǎn)，型號M12400，相對粘度2.4) 61.8kg PA1010(上海賽璐璐尼龍，型號11；粘數(shù)為99-116，熔點204℃)4kg PE-g-MAH(寧波能之光新材料科技有限公司，型號(PE)-MC218) 3kg 熱穩(wěn)定劑(組成碘化銅鹽，鹵素化合物和硬脂酸鹽的混合物；德國布呂格曼化工公司，型號H3374) 0.4kg 超高分子量硅酮粉(道康寧公司，型號DC-500/800，平均分子量67萬～70萬)0.8kg 表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理的無堿玻璃纖維(重慶國際復合材料有限公司，型號ECS3014B) 30kg 制備方法如下 先將PA6、PA1010、相容劑PE-g-MAH、潤滑劑超高分子量硅酮粉、穩(wěn)定劑碘化銅復合物H3374攪拌混合均勻，再由精密計量的喂料器送入雙螺桿擠出機，然后將增強組分無堿玻璃纖維從精密計量喂料器加入雙螺桿擠出機，經(jīng)充分塑化、熔融、復合，再經(jīng)擠出、拉條、冷卻、切粒、烘干和包裝，制得聚酰胺復合材料。
其中雙螺桿擠出機的長徑比為40∶1，各段螺桿溫度控制在225±5℃。
實施例2 原料配比如下 PA6(臺灣集勝公司，型號TP4205，相對粘度2.4) 61.5kg PA12(日本宇部，型號3020U，熔點180℃) 4kgSEBS-g-GMA(美國科騰熱塑性彈性體，型號FG1901) 3kg 熱穩(wěn)定劑組成碘化銅鹽，鹵素化合物和硬脂酸鹽的混合物；瑞士汽巴精化有限公司，型號PolyAd HS 03 0.3kg 熱穩(wěn)定劑(亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯；瑞士汽巴精細化工，型號168) 0.2kg 熱穩(wěn)定劑(N，N′-雙-[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；鵠己二胺；瑞士汽巴精細化工，型號1098)0.2kg 潤滑劑(茂金屬處理改性的聚乙烯蠟；科萊恩化工有限公司，型號PEMA4221) 0.8kg 表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理的無堿玻璃纖維(重慶國際復合材料有限公司，型號ECS5301HP)30kg 聚酰胺復合材料的制備方法除了雙螺桿擠出機的長徑比為36∶1，各段螺桿溫度控制在220±5℃之外，其余同實施例1。
實施例3 原料配比如下 PA6(臺灣集勝公司，型號TP4205，相對粘度2.45) 47.8kg PA12(日本宇部型號3020U，熔點180℃) 8kg SEBS-g-GMA(美國科騰熱塑性彈性體，型號FG1901) 2kg 熱穩(wěn)定劑組成碘化銅鹽，鹵素化合物和硬脂酸鹽的混合物； 瑞士汽巴精化有限公司，型號PolyAd HS 02) 0.2kg 熱穩(wěn)定劑(亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯； 瑞士汽巴精細化工，型號168) 0.6kg 熱穩(wěn)定劑(N，N′-雙-[3-(3，5-二-叔丁基-4-羥基苯基)丙?；鵠己二胺；瑞士汽巴精細化工，型號1098)0.6kg 潤滑劑(茂金屬處理改性的聚乙烯蠟；科萊恩化工有限公司，型號PEMA 4221) 0.8kg 表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理的無堿玻璃纖維(重慶國際復合材料有限公司，型號ECS3014B) 40kg 聚酰胺復合材料的制備方法同實施例1。
實施例4 原料配比如下 PA6(廣東新會美達錦綸股份有限公司，型號為M12400，相對粘度2.4) 66.5kg PA1010(上海賽璐璐尼龍，型號11；粘數(shù)為99-116，熔點204℃) 7kg PE-g-MAH(寧波能之光新材料科技有限公司，型號(PE)-MC218) 5kg 熱穩(wěn)定劑(組成碘化銅鹽，鹵素化合物和硬脂酸鹽的混合物；德國布呂格曼化工公司，型號H3374) 0.5kg 超高分子量硅酮粉(道康寧公司，型號DC-500/800，平均分子量67萬～70) 1.0kg 表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理的無堿玻璃纖維(重慶國際復合材料有限公司，型號ECS3014B) 20kg 聚酰胺復合材料的制備方法除了雙螺桿擠出機的長徑比為55∶1，各段螺桿溫度控制在240±5℃之外，其余同實施例1。
對比例1 原料配比如下 PA6(廣東新會美達錦綸股份有限公司生產(chǎn)的型號為M12400，相對粘度2.4) 68.0kg 熱穩(wěn)定劑(亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯；瑞士汽巴精細化工，型號168) 0.6kg 熱穩(wěn)定劑(N，N′-雙-[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；鵠己二胺；瑞士汽巴精細化工，型號1098)0.6kg 潤滑劑(茂金屬處理改性的聚乙烯蠟；科萊恩化學，型號PEMA4221)0.8kg 表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理的無堿玻璃纖維(重慶國際復合材料有限公司，型號ECS3014B) 30kg 聚酰胺復合材料的制備方法同實施例1。
對上述實施例1-4和對比例1制得的復合材料進行性能測試，結(jié)果如表1 表1
結(jié)論從上述測試數(shù)據(jù)可看出，本發(fā)明的聚酰胺復合材料的耐熱老化性能有了大幅度的提高，同時材料的熔點、起始熔化溫度降低，保證材料能在較低的熔合溫度下具有很好的熔化、熔合性能。
權(quán)利要求
1.一種車用進氣歧管用聚酰胺復合材料，由如下重量百分比的原料組成
聚酰胺6 40.0％-70.0％
低熔點聚酰胺1％-10％
相容劑 1.0％-5.0％
熱穩(wěn)定劑0.2％-5.0％
潤滑劑 0.5％-5.0％
增強組份20.0％-40.0％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述的聚酰胺6的相對粘度為2.2-2.45。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述的低熔點聚酰胺的熔點為185℃-210℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的復合材料，其特征在于，所述的低熔點聚酰胺選自尼龍12、尼龍1010中的一種或兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述的相容劑選自聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚乙烯接枝馬來酸酐、聚乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯、氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述的熱穩(wěn)定劑選自鹵化銅復合穩(wěn)定劑、含二苯甲酮官能團化合物的穩(wěn)定劑、受阻酚穩(wěn)定劑、亞磷酸酯穩(wěn)定劑、受阻胺穩(wěn)定劑中的一種或幾種復配。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述的潤滑劑選自硬脂酸鹽、聚酯型潤滑劑、平均分子量60萬以上的超高分子量硅酮粉中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述的增強組份為無堿玻璃纖維。
9.權(quán)利要求1至8任一項所述的復合材料的制備方法，包括步驟
將聚酰胺6、低熔點聚酰胺、相容劑、熱穩(wěn)定劑、潤滑劑攪拌混合均勻，加入雙螺桿擠出機，再將增強組份加入雙螺桿擠出機，充分塑化、熔融、復合后經(jīng)擠出、拉條、冷卻、切粒和烘干，制得聚酰胺復合材料；
其中雙螺桿擠出機的長徑比至少為36∶1，各段螺桿溫度為215℃-245℃。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述的雙螺桿擠出機的長徑比為40∶1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車用進氣歧管用聚酰胺復合材料，由如下重量百分比的原料組成聚酰胺640％-70％，低熔點聚酰胺1％-10％，相容劑1％-5％，復合熱穩(wěn)定劑0.2％-5％，潤滑劑0.5％-5％和增強組份20％-40％。同時公開了其制備方法。該復合材料具有良好的耐熱性能和熱熔合性能，特別適用于制備汽車進氣歧管等制件的制備，且制備方法簡單，采用現(xiàn)有設備即可，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C08L51/06GK101812230SQ201010150580
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者黃志杰, 田際波, 楊豐富 申請人:浙江俊爾新材料有限公司, 上海俊爾新材料有限公司