本發(fā)明屬于汽車配件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強度耐高溫轎車用冷卻水管及其制備方法。
背景技術(shù)：
雙馬來酰亞胺樹脂體系是一種典型的高性能熱固性樹脂，具有優(yōu)異的力學(xué)性能、熱性能及電性能等，其在航空、航天電子材料領(lǐng)域具有突出的應(yīng)用潛力。采用無機粒子對雙馬來酰亞胺改性易改善雙馬來酰亞胺樹脂的力學(xué)性能及熱性能，但是往往有機無機雜化材料之間的界面缺陷會導(dǎo)致復(fù)合材料的性能下降過多。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種高強度耐高溫轎車用冷卻水管及其制備方法，具有優(yōu)異耐熱性以及良好的力學(xué)性能。
為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
一種高強度耐高溫轎車用冷卻水管的制備方法，包括以下步驟：
(1)混合雙馬來酰亞胺基二苯甲烷、4-氰基-4-(硫代苯甲酰硫基)戊酸、烯丙基芳烷基酚與四氫苯酐；120～130℃攪拌30～45分鐘，然后加入4-二甲氨基吡啶，攪拌30～45分鐘后加入丙三醇聚縮水甘油酯與N-乙烯基吡咯烷酮；140～150℃攪拌50～65分鐘，然后加入雙(2，3-環(huán)氧基環(huán)戊基)醚，攪拌20～35分鐘；再加入亞磷酸二乙酯、叔丁基過氧化月桂酸酯；160～165℃攪拌3～5分鐘后，得到雙馬化合物；
(2)將二氧化硅、硝酸釷、氧化釔、氧化鎂、氧化硼混合制得混合粉末；再將混合粉末于1500℃熔煉1小時，急冷得到塊體；將塊體粉碎后過325目標準篩，得陶瓷粉；然后將陶瓷粉配加石灰混合后壓球；最后于950℃燒結(jié)半小時后于1200℃燒結(jié)1小時，得到陶瓷本體；
于-20～-10℃下，將陶瓷本體與3-氨丙基三乙氧基硅烷、硼酸三丁酯混合球磨6～9小時；然后將得到的粉體分散入含有聚丙烯酸鈉、異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚的水溶液中，超聲分散6～10分鐘，干燥得到復(fù)合填料；
(3)將丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、復(fù)合填料、尼龍66混合均勻，經(jīng)螺桿熔融加工，制備得到塑料粒子；然后將塑料粒子、聚四氟乙烯、甲基丙烯酸羥乙酯、雙馬化合物混合均勻，得到塑料組合物，再通過擠出機制備初管，最后經(jīng)過蒸汽處理得到高強度耐高溫轎車用冷卻水管。
上述技術(shù)方案中，步驟(2)中，所述復(fù)合填料的粒徑為0.36～0.45微米；二氧化硅、硝酸釷、氧化釔、氧化鎂、氧化硼的質(zhì)量比為10∶(0.1～0.15)∶0.8∶(4.8～5.2)∶6.5；陶瓷本體、3-氨丙基三乙氧基硅烷、硼酸三丁酯、聚丙烯酸鈉、異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚的質(zhì)量比為100∶(60～78)∶(38～45)∶20∶(11～15)。本發(fā)明通過燒結(jié)的工藝制備得到無機粉末，粒徑分布窄，尤其是，在冷凍狀態(tài)下，將無機材料與有機物一起粉碎，可以在粉碎的粉體四壁包覆有機物，然后分散在溶液中，有機物可以良好的包覆在無機粒子四周，有利于熔融階段有機物與無機物的界面反應(yīng)，增加有機無機體系的穩(wěn)定性。
在塑料研究和生產(chǎn)過程中，通常使用無機添加劑，這不僅能降低產(chǎn)品的成本，而且還能改善塑料制品的某些性能；然而，由于無機填料與有機聚合物在化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理形態(tài)上存在著顯著的差異，兩者缺乏親和性，往往會使塑料制品的力學(xué)性能和成型加工性能受到影響。本發(fā)明通過加入特別復(fù)配的改性復(fù)合填料，使無機粒子表面由親水性變成親油性，從而能夠提高復(fù)合塑料材料的綜合性能。
上述技術(shù)方案中，步驟(1)中，雙馬來酰亞胺基二苯甲烷、4-氰基-4-(硫代苯甲酰硫基)戊酸、烯丙基芳烷基酚、四氫苯酐、4-二甲氨基吡啶、丙三醇聚縮水甘油酯、N-乙烯基吡咯烷酮、雙(2，3-環(huán)氧基環(huán)戊基)醚、亞磷酸二乙酯、叔丁基過氧化月桂酸酯的質(zhì)量比為100∶(8～12)∶(32～38)∶(8～12)∶(10～13)∶(21～28)∶(3～5)∶(32～45)∶(16～18)∶(0.05～0.06)。
雙馬樹脂具有優(yōu)異的性能，但是加工性與烯烴不匹配，而且存在爆聚隱患，現(xiàn)有改性方法不利于其與烯烴的復(fù)合，尤其是無法改善其加工性，本發(fā)明得到的化合物結(jié)合了雙馬鏈段與環(huán)氧鏈段，同時連接烯鍵，得到的雙馬化合物與聚乙烯等具有近似的加工性，保證了整體反應(yīng)的一致性，同時利于熱固性熱塑性樹脂的復(fù)合，特別是添加多種反應(yīng)性小分子一方面改善雙馬的力學(xué)性能，另一方面在與烯烴混合時，加熱條件下，增加了多相界面的反應(yīng)效果，為得到優(yōu)異性能的高強度耐高溫轎車用冷卻水管提供良好的材料基礎(chǔ)。
上述技術(shù)方案中，步驟(3)中，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、復(fù)合填料、尼龍66的質(zhì)量比為10∶4∶(8～10)∶2；塑料粒子、聚四氟乙烯、甲基丙烯酸羥乙酯、雙馬化合物的質(zhì)量比為100∶(4～6)∶(8～12)∶(30～38)。本發(fā)明首先制備改性烯烴，保證主材料烯烴的性能均勻性，尤其是填料外壁包覆的有機物在熔融狀態(tài)下可以與烯烴形成較好的反應(yīng)界面；然后與帶有改性高聚物復(fù)合，在小分子促進下，改性劑對于烯烴形成交聯(lián)，極大改善了其耐熱性、強度，而且添加氟聚合物，同時得到良好的耐水性以及阻燃性。
上述技術(shù)方案中，步驟(3)中，螺桿熔融加工的反應(yīng)擠出溫度為190～200℃，螺桿轉(zhuǎn)速控制為120～125轉(zhuǎn)/分，物料在螺桿內(nèi)的停留時間為3～4分鐘；擠出時熔融溫度為210～220℃，時間為5～6分鐘；蒸汽處理的溫度為190～200℃，時間為5～8秒，壓力1～2Bar，短時間蒸汽處理防止水汽對材料老化性能的影響。
由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：
(1)本發(fā)明采用以ABS、聚苯乙烯為主要原料，通過添加合理的材料，熔融復(fù)合得到高強度耐高溫轎車用冷卻水管原材料，解決了現(xiàn)有高強度耐高溫轎車用冷卻水管材料強度低、耐熱差的問題。
(2)本發(fā)明公開的制備方法中，利用改性的雙馬化合物與烯烴復(fù)合，一方面極大改善了體系的耐熱性，另一方面得到力學(xué)性能良好的水管，尤其是通過包覆無機粒子，減少了有機無機相之間的界面缺陷，極大提高了水管的耐老化性能。
(3)本發(fā)明制備的高強度耐高溫轎車用冷卻水管具有優(yōu)秀的加工性，更具有耐水且耐熱的好性能，而且也比現(xiàn)有高強度耐高溫轎車用冷卻水管具有較高的強度，利于工業(yè)化應(yīng)用。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述：
實施例一 一種高強度耐高溫轎車用冷卻水管的制備方法，包括以下步驟：
(1)混合1Kg雙馬來酰亞胺基二苯甲烷、80g4-氰基-4-(硫代苯甲酰硫基)戊酸、320g烯丙基芳烷基酚與80g四氫苯酐；120℃攪拌35分鐘，然后加入100g4-二甲氨基吡啶，攪拌35分鐘后加入210g丙三醇聚縮水甘油酯與30gN-乙烯基吡咯烷酮；150℃攪拌55分鐘，然后加入320g雙(2，3-環(huán)氧基環(huán)戊基)醚，攪拌20分鐘；再加入160g亞磷酸二乙酯、0.5g叔丁基過氧化月桂酸酯；160℃攪拌3分鐘后，得到雙馬化合物；
(2)將1Kg二氧化硅、10g硝酸釷、80g氧化釔、480g氧化鎂、650g氧化硼混合制得混合粉末；再將混合粉末于1500℃熔煉1小時，急冷得到塊體；將塊體粉碎后過325目標準篩，得陶瓷粉；然后將陶瓷粉配加石灰混合后壓球；最后于950℃燒結(jié)半小時后于1200℃燒結(jié)1小時，得到陶瓷本體；于-20℃下，將1Kg陶瓷本體與600g3-氨丙基三乙氧基硅烷、380g硼酸三丁酯混合球磨6小時；然后將得到的粉體分散入含有200g聚丙烯酸鈉、110g異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚的水溶液中，超聲分散10分鐘，干燥得到粒徑為0.36～0.45微米的復(fù)合填料；
(3)將1Kg丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、400g聚苯乙烯、800g復(fù)合填料、200g尼龍66混合均勻，經(jīng)螺桿熔融加工，制備得到塑料粒子；然后將1Kg塑料粒子、40g聚四氟乙烯、80g甲基丙烯酸羥乙酯、300g雙馬化合物混合均勻，得到塑料組合物，再通過擠出機制備初管，最后經(jīng)過蒸汽處理得到高強度耐高溫轎車用冷卻水管。
螺桿熔融加工的反應(yīng)擠出溫度為190～200℃，螺桿轉(zhuǎn)速控制為125轉(zhuǎn)/分，物料在螺桿內(nèi)的停留時間為3分鐘；擠出時熔融溫度為220℃，時間為5分鐘；蒸汽處理的溫度為200℃，時間為5秒，壓力2Bar。
根據(jù)TL52655-B測試，上述高強度耐高溫轎車用冷卻水管玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為187℃，氧指數(shù)為29，硬度67，抗拉強度38N/mm2，斷裂伸長率99％、56％(老化后)，抗燃油氣體，五個循環(huán)，表面無開泡。
實施例二 一種高強度耐高溫轎車用冷卻水管的制備方法，包括以下步驟：
(1)混合1Kg雙馬來酰亞胺基二苯甲烷、120g4-氰基-4-(硫代苯甲酰硫基)戊酸、380g烯丙基芳烷基酚與120g四氫苯酐；120℃攪拌35分鐘，然后加入130g4-二甲氨基吡啶，攪拌35分鐘后加入280g丙三醇聚縮水甘油酯與50gN-乙烯基吡咯烷酮；140℃攪拌55分鐘，然后加入450g雙(2，3-環(huán)氧基環(huán)戊基)醚，攪拌25分鐘；再加入180g亞磷酸二乙酯、0.6g叔丁基過氧化月桂酸酯；160℃攪拌5分鐘后，得到雙馬化合物；
(2)將1Kg二氧化硅、15g硝酸釷、80g氧化釔、520g氧化鎂、650g氧化硼混合制得混合粉末；再將混合粉末于1500℃熔煉1小時，急冷得到塊體；將塊體粉碎后過325目標準篩，得陶瓷粉；然后將陶瓷粉配加石灰混合后壓球；最后于950℃燒結(jié)半小時后于1200℃燒結(jié)1小時，得到陶瓷本體；于-15℃下，將1Kg陶瓷本體與780g3-氨丙基三乙氧基硅烷、450g硼酸三丁酯混合球磨7小時；然后將得到的粉體分散入含有200g聚丙烯酸鈉、150g異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚的水溶液中，超聲分散7分鐘，干燥得到粒徑為0.36～0.45微米的復(fù)合填料；
(3)將1Kg丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、400g聚苯乙烯、1Kg 復(fù)合填料、200g尼龍66混合均勻，經(jīng)螺桿熔融加工，制備得到塑料粒子；然后將1Kg塑料粒子、60g聚四氟乙烯、120g甲基丙烯酸羥乙酯、380g雙馬化合物混合均勻，得到塑料組合物，再通過擠出機制備初管，最后經(jīng)過蒸汽處理得到高強度耐高溫轎車用冷卻水管。
螺桿熔融加工的反應(yīng)擠出溫度為190～200℃，螺桿轉(zhuǎn)速控制為124轉(zhuǎn)/分，物料在螺桿內(nèi)的停留時間為4分鐘；擠出時熔融溫度為214℃，時間為5.4分鐘；蒸汽處理的溫度為190～200℃，時間為6秒，壓力1.4Bar。
根據(jù)TL52655-B測試，上述高強度耐高溫轎車用冷卻水管玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為184℃，氧指數(shù)為29，硬度64，抗拉強度34N/mm2，斷裂伸長率104％、54％(老化后)，抗燃油氣體，五個循環(huán)，表面無開泡。
實施例三 一種高強度耐高溫轎車用冷卻水管的制備方法，包括以下步驟：
(1)混合1Kg雙馬來酰亞胺基二苯甲烷、80g4-氰基-4-(硫代苯甲酰硫基)戊酸、320g烯丙基芳烷基酚與80g四氫苯酐；123℃攪拌35分鐘，然后加入100g4-二甲氨基吡啶，攪拌35分鐘后加入210g丙三醇聚縮水甘油酯與30gN-乙烯基吡咯烷酮；150℃攪拌50分鐘，然后加入320g雙(2，3-環(huán)氧基環(huán)戊基)醚，攪拌20分鐘；再加入160g亞磷酸二乙酯、0.5g叔丁基過氧化月桂酸酯；160℃攪拌3分鐘后，得到雙馬化合物；
(2)將1Kg二氧化硅、15g硝酸釷、80g氧化釔、520g氧化鎂、650g氧化硼混合制得混合粉末；再將混合粉末于1500℃熔煉1小時，急冷得到塊體；將塊體粉碎后過325目標準篩，得陶瓷粉；然后將陶瓷粉配加石灰混合后壓球；最后于950℃燒結(jié)半小時后于1200℃燒結(jié)1小時，得到陶瓷本體；于-20℃下，將1Kg陶瓷本體與780g3-氨丙基三乙氧基硅烷、450g硼酸三丁酯混合球磨8小時；然后將得到的粉體分散入含有200g聚丙烯酸鈉、150g異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚的水溶液中，超聲分散10分鐘，干燥得到粒徑為0.36～0.45微米的復(fù)合填料；
(3)將1Kg丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、400g聚苯乙烯、800g復(fù)合填料、200g尼龍66混合均勻，經(jīng)螺桿熔融加工，制備得到塑料粒子；然后將1Kg塑料粒子、40g聚四氟乙烯、80g甲基丙烯酸羥乙酯、300g雙馬化合物混合均勻，得到塑料組合物，再通過擠出機制備初管，最后經(jīng)過蒸汽處理得到高強度耐高溫轎車用冷卻水管。
螺桿熔融加工的反應(yīng)擠出溫度為190～200℃，螺桿轉(zhuǎn)速控制為125轉(zhuǎn)/分，物料在螺桿內(nèi)的停留時間為3分鐘；擠出時熔融溫度為210～220℃，時間為6分鐘；蒸汽處理的溫度為190℃，時間為8秒，壓力2Bar。
根據(jù)TL52655-B測試，上述高強度耐高溫轎車用冷卻水管玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為189℃，氧指數(shù)為29，硬度69，抗拉強度42N/mm2，斷裂伸長率129％、68％(老化后)，抗燃油氣體，五個循環(huán)，表面無開泡。
實施例四 一種高強度耐高溫轎車用冷卻水管的制備方法，包括以下步驟：
(1)混合1Kg雙馬來酰亞胺基二苯甲烷、80g4-氰基-4-(硫代苯甲酰硫基)戊酸、320g烯丙基芳烷基酚與80g四氫苯酐；1200℃攪拌30分鐘，然后加入100g4-二甲氨基吡啶，攪拌30分鐘后加入210g丙三醇聚縮水甘油酯與30gN-乙烯基吡咯烷酮；150℃攪拌50分鐘，然后加入320g雙(2，3-環(huán)氧基環(huán)戊基)醚，攪拌20分鐘；再加入160g亞磷酸二乙酯、0.5g叔丁基過氧化月桂酸酯；165℃攪拌3分鐘后，得到雙馬化合物；
(2)將1Kg二氧化硅、10g硝酸釷、80g氧化釔、480g氧化鎂、650g氧化硼混合制得混合粉末；再將混合粉末于1500℃熔煉1小時，急冷得到塊體；將塊體粉碎后過325目標準篩，得陶瓷粉；然后將陶瓷粉配加石灰混合后壓球；最后于950℃燒結(jié)半小時后于1200℃燒結(jié)1小時，得到陶瓷本體；于-20℃下，將1Kg陶瓷本體與600g3-氨丙基三乙氧基硅烷、380g硼酸三丁酯混合球磨6小時；然后將得到的粉體分散入含有200g聚丙烯酸鈉、110g異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚的水溶液中，超聲分散10分鐘，干燥得到粒徑為0.36～0.45微米的復(fù)合填料；
(3)將1Kg丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、400g聚苯乙烯、1Kg復(fù)合填料、200g尼龍66混合均勻，經(jīng)螺桿熔融加工，制備得到塑料粒子；然后將1Kg塑料粒子、60g聚四氟乙烯、120g甲基丙烯酸羥乙酯、350g雙馬化合物混合均勻，得到塑料組合物，再通過擠出機制備初管，最后經(jīng)過蒸汽處理得到高強度耐高溫轎車用冷卻水管。
螺桿熔融加工的反應(yīng)擠出溫度為190～200℃，螺桿轉(zhuǎn)速控制為120轉(zhuǎn)/分，物料在螺桿內(nèi)的停留時間為3分鐘；擠出時熔融溫度為210～220℃，時間為6分鐘；蒸汽處理的溫度為190℃，時間為8秒，壓力2Bar。
根據(jù)TL52655-B測試，上述高強度耐高溫轎車用冷卻水管玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為186℃，氧指數(shù)為29，硬度66，抗拉強度34N/mm2，斷裂伸長率109％、66％(老化后)，抗燃油氣體，五個循環(huán)，表面無開泡。
實施例五
(1)混合1Kg雙馬來酰亞胺基二苯甲烷、120g4-氰基-4-(硫代苯甲酰硫基)戊酸、380g烯丙基芳烷基酚與120g四氫苯酐；130℃攪拌30分鐘，然后加入130g4-二甲氨基吡啶，攪拌30分鐘后加入280g丙三醇聚縮水甘油酯與50gN-乙烯基吡咯烷酮；150℃攪拌50分鐘，然后加入400g雙(2，3-環(huán)氧基環(huán)戊基)醚，攪拌35分鐘；再加入180g亞磷酸二乙酯、0.6g叔丁基過氧化月桂酸酯；160℃攪拌3分鐘后，得到雙馬化合物；
(2)將1Kg二氧化硅、10g硝酸釷、80g氧化釔、480g氧化鎂、650g氧化硼混合制得混合粉末；再將混合粉末于1500℃熔煉1小時，急冷得到塊體；將塊體粉碎后過325目標準篩，得陶瓷粉；然后將陶瓷粉配加石灰混合后壓球；最后于950℃燒結(jié)半小時后于1200℃燒結(jié)1小時，得到陶瓷本體；于-20℃下，將1Kg陶瓷本體與600g3-氨丙基三乙氧基硅烷、380g硼酸三丁酯混合球磨9小時；然后將得到的粉體分散入含有200g聚丙烯酸鈉、110g異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚的水溶液中，超聲分散6分鐘，干燥得到粒徑為0.36～0.45微米的復(fù)合填料；
(3)將1Kg丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、400g聚苯乙烯、800g復(fù)合填料、200g尼龍66混合均勻，經(jīng)螺桿熔融加工，制備得到塑料粒子；然后將1Kg塑料粒子、40g聚四氟乙烯、80g甲基丙烯酸羥乙酯、300g雙馬化合物混合均勻，得到塑料組合物，再通過擠出機制備初管，最后經(jīng)過蒸汽處理得到高強度耐高溫轎車用冷卻水管。
螺桿熔融加工的反應(yīng)擠出溫度為190～200℃，螺桿轉(zhuǎn)速控制為120轉(zhuǎn)/分，物料在螺桿內(nèi)的停留時間為4分鐘；擠出時熔融溫度為210～220℃，時間為5分鐘；蒸汽處理的溫度為200℃，時間為5秒，壓力1Bar。
根據(jù)TL52655-B測試，上述高強度耐高溫轎車用冷卻水管玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為183℃，氧指數(shù)為29，硬度65，抗拉強度33N/mm2，斷裂伸長率118％、59％(老化后)，抗燃油氣體，五個循環(huán)，表面無開泡。