一種汽車塑料用高強度改性尼龍材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及汽車用塑料領(lǐng)域，公開了一種汽車塑料用高強度改性尼龍材料，包括以下重量份的原料制得：尼龍樹脂100?120份、碳化硅微粉4?6份、聚氨酯?石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料16?20份、偶聯(lián)劑0.5?1.5份、聚乙烯蠟1?3份、抗氧劑0.5?1.5份、納米竹纖維2?4份、硫酸鈣晶須1?2份。本發(fā)明制得的改性尼龍材料具有出色的物理性能、耐高溫性，同時尼龍材料的密度并沒有明顯提高，實現(xiàn)了輕質(zhì)化。
【專利說明】
一種汽車塑料用高強度改性尼龍材料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及汽車用塑料領(lǐng)域，尤其涉及一種汽車塑料用高強度改性尼龍材料。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活水平的不斷提高，汽車逐漸走進了千家萬戶，汽車產(chǎn)業(yè)也得到了長足的發(fā)展。于此同時，人們對汽車各項零部件的要求也越來越高。其中，在保持汽車安全性能的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)汽車的輕量化生產(chǎn)是一個重要的方向。因此在汽車零部件中，有許多都由金屬材料替換為塑料材質(zhì)，但是隋傲與金屬相比，雖然質(zhì)量輕，但是其強度仍無法與金屬相比。
[0003]如申請?zhí)枮?01310587907.8的中國專利公開了一種汽車塑料件用輕質(zhì)聚烯烴改性尼龍材料，該材料包含以下重量份的原料:PA1212 100, SEBS 14-18、超低密度聚乙烯10-12、硬脂酸鈣4-5、硬脂酸1-2、聚乙烯蠟6-8、氫氧化鎂6-9、氯磺化聚乙烯8-12、鄰苯二甲酸二辛酯3-5、歐白芷精油1-2、助劑12-15。上述發(fā)明結(jié)合了PA1212、SEBS、超低密度聚乙烯、氯磺化聚乙烯等原料的優(yōu)點，具有良好的加工性能和機械性能，制備的材料質(zhì)輕柔韌，堅固結(jié)實，耐熱老化，耐溫，有自潤滑性，電絕緣性能良好，安全可靠，能夠廣泛的用于制作各類汽車用塑料件，且加入的歐白芷精油使材料具有怡人的芳香氣味。
[0004]但是，上述材料的分散性較差，且物理性能仍有待提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種汽車塑料用高強度改性尼龍材料。本發(fā)明制得的改性尼龍材料具有出色的物理性能、耐高溫性，同時尼龍材料的密度并沒有明顯提高，實現(xiàn)了輕質(zhì)化。
[0006]本發(fā)明的具體技術(shù)方案為:一種汽車塑料用高強度改性尼龍材料，包括以下重量份的原料制得:
尼龍樹脂100-120份、碳化硅4-6份、聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料16-20份、偶聯(lián)劑
0.5-1.5份、聚乙烯蠟1-3份、抗氧劑0.5-1.5份、納米竹纖維2-4份、硫酸鈣晶須1-2份。
[0007]本發(fā)明制得的聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料不僅能夠有效提高尼龍材料的耐熱性、耐磨性和抗拉等物理性能，而且還具有出色的降噪、隔熱效果，同時能夠降低尼龍材料的密度，。聚乙烯蠟起到潤滑作用。納米竹纖維能夠增強尼龍材料的韌性，同時也還能提高尼龍材料的抗靜電性。硫酸鈣晶須能夠增強材料的耐摩擦性能，且同時能與其他成分產(chǎn)生交聯(lián)，提尚材料初性。
[0008]作為優(yōu)選，所述尼龍樹脂選自尼龍66、尼龍6、尼龍1010中的至少一種。
[0009]作為優(yōu)選，所述碳化硅微粉的粒徑為0.5-3微米。
[0010]碳化硅微粉也能夠提高尼龍材料的物理性能以及在高溫下的尺寸穩(wěn)定性。
[0011]作為優(yōu)選，所述聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料的制備方法如下:將質(zhì)量濃度為16-18%的氧化石墨烯水溶液加熱至40-600C，對氧化石墨烯進行攪拌，在攪拌同時，將氧化石墨烯水溶液3.5-4.5倍體積的、質(zhì)量濃度為8-10wt%的水溶性聚酰胺酸溶液在0.5_lh內(nèi)勻速滴加到氧化石墨烯水溶液中，制得溶膠;將溶膠靜置6_12h后，用去離子水洗去溶膠中未反應(yīng)物質(zhì);然后在氮氣氛圍下，以6-8°C/min的升溫速率將溶膠升溫至400-500°C，并保持1-2h，然后以8-10°C/min的升溫速率繼續(xù)升溫至500-600°C，并保持2-4h，對產(chǎn)物先后進行清洗、干燥以及粉碎后，制得粒徑為0.5-1微米的石墨烯基氣凝膠微粒;將石墨烯基氣凝膠微粒、聚醚多元醇、異氰酸酯、催化劑、酚氧樹脂、萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽和水按質(zhì)量比90-110:90-110:110-130:0.2-0.3:1-3:0.5-1.5: 2-4混合，升溫至40_50°C并攪拌，冷卻至常溫熟化20-40min后，粉碎后制得聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料;其中所述萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽的磺化度為60-100%，相對分子質(zhì)量在5000-10000，所述酚氧樹脂的相對分子質(zhì)量在20000-40000。
[0012]本發(fā)明中的聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料具有密度小，質(zhì)輕、強度好、耐高溫、降噪隔熱的優(yōu)點。在制備過程中，水溶性聚酰胺酸溶液滴加到氧化石墨烯水溶液后發(fā)生交聯(lián)，生成具有復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的溶膠，溶膠在第一次高溫處理過程中，水分迅速蒸發(fā)，水溶性聚酰胺酸發(fā)生熱亞酰胺化轉(zhuǎn)化為聚酰亞胺，氧化石墨烯與聚酰亞胺繼續(xù)交聯(lián)，同時氧化石墨烯也被還原為石墨烯，生成大量孔洞。在第二次高溫處理過程中，溶膠部分發(fā)生炭化，形成氣凝膠，并且物理性能得到提高。制得石墨烯基氣凝膠微粒后，將其與聚醚多元醇、異氰酸酯、催化劑、酚氧樹脂、萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽和水一同進行發(fā)泡，生成聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料，其中萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽能夠提高石墨烯基氣凝膠微粒在制備過程中的分散性，從而使其與聚氨酯充分混合反應(yīng)，同時萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽也能提尚材料的耐尚溫性。酸氧樹脂一方面起到粘合劑的作用，另一方面能夠提尚材料的尺寸穩(wěn)定性。
[0013]作為優(yōu)選，所述聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料的粒徑為1-3微米。
[0014]作為優(yōu)選，所述抗氧劑選自二縮三乙二醇雙[β-(3_叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]、1，3，5_三甲基-2，4，6-三(3,5- 二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯中的至少一種以及碘化鉀、溴化鉀中的至少一種。
[0015]兩種類型的抗氧劑進行復(fù)配，效果更佳。
[0016]作為優(yōu)選，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸丁酯中的至少一種。
[0017]作為優(yōu)選，所述納米竹纖維由以下方法制得:將竹絲浸沒于濃度為30-40%的氫氧化鈉溶液中，將溶液加熱煮沸并保持3-5h，然后取出竹絲，對其進行碾壓開纖，選取得到納米竹纖維。
[0018]上述方法制得的納米竹纖維，活性較高，與尼龍材料配方中其他成分的兼容性好，容易發(fā)生交聯(lián)。
[0019]作為優(yōu)選，所述汽車塑料用高強度改性尼龍材料的制備方法如下:
步驟1:按配比將碳化硅微粉、聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料、納米竹纖維、偶聯(lián)劑混合均勻，得到混合料。
[0020]步驟I過程中，先使用偶聯(lián)劑對碳化硅微粉、聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料、納米竹纖維進行表面處理，能夠提高與在尼龍樹脂基體中的分散性。
[0021]步驟2:將尼龍樹脂、混合料、聚乙烯蠟、抗氧劑、硫酸鈣晶須混合熔融，然后通過雙螺桿擠出機在250-270°C的條件下進行造粒，制得汽車塑料用高強度改性尼龍材料。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明制得的改性尼龍材料具有出色的物理性能、耐高溫性，同時尼龍材料的密度并沒有明顯提高，實現(xiàn)了輕質(zhì)化。同時還能使尼龍材料具有出色的降噪、隔熱效果和抗靜電能力。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
[0024]實施例1
一種汽車塑料用高強度改性尼龍材料，包括以下重量份的原料制得:
尼龍66 110份、粒徑為1.5微米的碳化硅微粉5份、聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料18份、鈦酸丁酯I份、聚乙烯蠟2份、二縮三乙二醇雙[β-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]0.5份、碘化鉀0.5份、納米竹纖維3份、硫酸鈣晶須1.5份。
[0025]其制備方法如下:
原料預(yù)制備:
聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料的制備:將質(zhì)量濃度為17%的氧化石墨烯水溶液加熱至500C，對氧化石墨烯進行攪拌，在攪拌同時，將氧化石墨烯水溶液4倍體積的、質(zhì)量濃度為9wt%的水溶性聚酰胺酸溶液在45min內(nèi)勻速滴加到氧化石墨烯水溶液中，制得溶膠;將溶膠靜置9h后，用去離子水洗去溶膠中未反應(yīng)物質(zhì);然后在氮氣氛圍下，以7°C/min的升溫速率將溶膠升溫至450°C，并保持1.5h，然后以9°C/min的升溫速率繼續(xù)升溫至550°C，并保持3h，對產(chǎn)物先后進行清洗、干燥以及粉碎后，制得粒徑為0.5-1微米的石墨烯基氣凝膠微粒;將石墨烯基氣凝膠微粒、聚醚多元醇、異氰酸酯、二月桂酸二丁基錫、酚氧樹脂、萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽和水按質(zhì)量比1000:100:120:0.25:2:1:3混合，升溫至45°C并攪拌，冷卻至常溫熟化30min后，粉碎后制得粒徑為2微米的聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料;其中所述萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽的磺化度為60-100%，相對分子質(zhì)量在5000-10000，所述酚氧樹脂的相對分子質(zhì)量在20000-40000。
[0026]納米竹纖維的制備:將竹絲浸沒于濃度為35%的氫氧化鈉溶液中，將溶液加熱煮沸并保持4h，然后取出竹絲，對其進行碾壓開纖，選取得到納米竹纖維。
[0027]步驟1:按配比將碳化硅微粉、聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料、納米竹纖維、偶聯(lián)劑混合均勻，得到混合料。
[0028]步驟2:將尼龍樹脂、混合料、聚乙烯蠟、抗氧劑、硫酸鈣晶須混合熔融，然后通過雙螺桿擠出機在260°C的條件下進行造粒，制得汽車塑料用高強度改性尼龍材料。
[0029]實施例2
一種汽車塑料用高強度改性尼龍材料，包括以下重量份的原料制得:
尼龍6 100份、粒徑為0.5微米的碳化硅微粉4份、聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料16份、KH-560 0.5份、聚乙烯蠟1份、1，3，5_三甲基-2，4，6_三(3，5_ 二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯0.2份、溴化鉀0.3份、納米竹纖維2份、硫酸鈣晶須I份。
[0030]其制備方法如下:
原料預(yù)制備:
聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料的制備:將質(zhì)量濃度為16-18%的氧化石墨烯水溶液加熱至400C，對氧化石墨烯進行攪拌，在攪拌同時，將氧化石墨烯水溶液3.5倍體積的、質(zhì)量濃度為8wt%的水溶性聚酰胺酸溶液在0.5h內(nèi)勻速滴加到氧化石墨烯水溶液中，制得溶膠；將溶膠靜置6h后，用去離子水洗去溶膠中未反應(yīng)物質(zhì);然后在氮氣氛圍下，以6°C/min的升溫速率將溶膠升溫至400°C，并保持2h，然后以8°C/min的升溫速率繼續(xù)升溫至500°C，并保持4h，對產(chǎn)物先后進行清洗、干燥以及粉碎后，制得粒徑為0.5-1微米的石墨烯基氣凝膠微粒;將石墨烯基氣凝膠微粒、聚醚多元醇、異氰酸酯、二月桂酸二丁基錫、酚氧樹脂、萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽和水按質(zhì)量比90:90:110:0.2:1:0.5:2混合，升溫至40 °C并攪拌，冷卻至常溫熟化40min后，粉碎后制得粒徑為I微米的聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料;其中所述萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽的磺化度為60-100%，相對分子質(zhì)量在5000-10000，所述酚氧樹脂的相對分子質(zhì)量在20000-40000。
[0031 ]納米竹纖維的制備:將竹絲浸沒于濃度為30%的氫氧化鈉溶液中，將溶液加熱煮沸并保持5h，然后取出竹絲，對其進行碾壓開纖，選取得到納米竹纖維。
[0032]步驟1:按配比將碳化硅微粉、聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料、納米竹纖維、偶聯(lián)劑混合均勻，得到混合料。
[0033]步驟2:將尼龍樹脂、混合料、聚乙烯蠟、抗氧劑、硫酸鈣晶須混合熔融，然后通過雙螺桿擠出機在250°C的條件下進行造粒，制得汽車塑料用高強度改性尼龍材料。
[0034]實施例3
一種汽車塑料用高強度改性尼龍材料，包括以下重量份的原料制得:
尼龍66 60份、尼龍1010 60份、粒徑為3微米的碳化硅微粉6份、聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料20份、鈦酸丁酯1.5份、聚乙烯蠟3份、二縮三乙二醇雙[β-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]0.5份、碘化鉀0.5份、溴化鉀0.5份、納米竹纖維4份、硫酸鈣晶須2份。
[0035]其制備方法如下:
原料預(yù)制備:
聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料的制備:將質(zhì)量濃度為18%的氧化石墨烯水溶液加熱至600C，對氧化石墨烯進行攪拌，在攪拌同時，將氧化石墨烯水溶液4.5倍體積的、質(zhì)量濃度為10wt%的水溶性聚酰胺酸溶液在Ih內(nèi)勻速滴加到氧化石墨烯水溶液中，制得溶膠;將溶膠靜置12h后，用去離子水洗去溶膠中未反應(yīng)物質(zhì);然后在氮氣氛圍下，以8°C/min的升溫速率將溶膠升溫至500°C，并保持Ih，然后以10°C/min的升溫速率繼續(xù)升溫至600°C，并保持2h，對產(chǎn)物先后進行清洗、干燥以及粉碎后，制得粒徑為0.5-1微米的石墨烯基氣凝膠微粒;將石墨烯基氣凝膠微粒、聚醚多元醇、異氰酸酯、二月桂酸二丁基錫、酚氧樹脂、萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽和水按質(zhì)量比110: 110: 130:0.3:3:1.5:4混合，升溫至50 °C并攪拌，冷卻至常溫熟化20min后，粉碎后制得粒徑為3微米的聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料;其中所述萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽的磺化度為60-100%，相對分子質(zhì)量在5000-10000，所述酸氧樹脂的相對分子質(zhì)量在20000-40000。
[0036]納米竹纖維的制備:將竹絲浸沒于濃度為40%的氫氧化鈉溶液中，將溶液加熱煮沸并保持3h，然后取出竹絲，對其進行碾壓開纖，選取得到納米竹纖維。
[0037]步驟1:按配比將碳化硅微粉、聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料、納米竹纖維、偶聯(lián)劑混合均勻，得到混合料。
[0038]步驟2:將尼龍樹脂、混合料、聚乙烯蠟、抗氧劑、硫酸鈣晶須混合熔融，然后通過雙螺桿擠出機在270°C的條件下進行造粒，制得汽車塑料用高強度改性尼龍材料。
[0039]本發(fā)明制得的改性尼龍材料，其密度在1.06-1.llg/cm3之間，拉伸強度在130-155MPa之間，沖擊強度為60-80KJ/m2。
[0040]本發(fā)明中所用原料、設(shè)備，若無特別說明，均為本領(lǐng)域的常用原料、設(shè)備;本發(fā)明中所用方法，若無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0041]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變換，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種汽車塑料用高強度改性尼龍材料，其特征在于:包括以下重量份的原料制得:尼龍樹脂100-120份、碳化硅微粉4-6份、聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料16-20份、偶聯(lián)劑0.5-1.5份、聚乙烯蠟1-3份、抗氧劑0.5-1.5份、納米竹纖維2-4份、硫酸鈣晶須1-2份。2.如權(quán)利要求1所述的一種汽車塑料用高強度改性尼龍材料，其特征在于，所述尼龍樹脂選自尼龍66、尼龍6、尼龍1010中的至少一種。3.如權(quán)利要求1所述的一種汽車塑料用高強度改性尼龍材料，其特征在于，所述碳化硅微粉的粒徑為0.5-3微米。4.如權(quán)利要求1-3之一所述的一種汽車塑料用高強度改性尼龍材料，其特征在于，所述聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料的制備方法如下:將質(zhì)量濃度為16-18%的氧化石墨烯水溶液加熱至40-600C，對氧化石墨烯進行攪拌，在攪拌同時，將氧化石墨烯水溶液3.5-4.5倍體積的、質(zhì)量濃度為8_10wt%的水溶性聚酰胺酸溶液在0.5-lh內(nèi)勻速滴加到氧化石墨烯水溶液中，制得溶膠;將溶膠靜置6_12h后，用去離子水洗去溶膠中未反應(yīng)物質(zhì);然后在氮氣氛圍下，以6-8°C/min的升溫速率將溶膠升溫至400-500°C，并保持l_2h，然后以8-10°C/min的升溫速率繼續(xù)升溫至500-60(TC，并保持2-4h，對產(chǎn)物先后進行清洗、干燥以及粉碎后，制得粒徑為0.5-1微米的石墨烯基氣凝膠微粒;將石墨烯基氣凝膠微粒、聚醚多元醇、異氰酸酯、催化劑、酚氧樹脂、萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽和水按質(zhì)量比90-110:90-110:110-130:0.2-0.3:1-3:0.5-1.5:2-4混合，升溫至40-50 V并攪拌，冷卻至常溫熟化20_40min后，粉碎后制得聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料;其中所述萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽的磺化度為60-100%，相對分子質(zhì)量在5000-10000，所述酚氧樹脂的相對分子質(zhì)量在20000-40000。5.如權(quán)利要求4所述的一種汽車塑料用高強度改性尼龍材料，其特征在于，所述聚氨酯-石墨稀復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料的粒徑為1-3微米。6.如權(quán)利要求1-3之一所述的一種汽車塑料用高強度改性尼龍材料，其特征在于，所述抗氧劑選自二縮三乙二醇雙[β-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]、1，3，5_三甲基-2，4，6-三(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯中的至少一種以及碘化鉀、溴化鉀中的至少一種。7.如權(quán)利要求1-3之一所述的一種汽車塑料用高強度改性尼龍材料，其特征在于，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸丁酯中的至少一種。8.如權(quán)利要求1-3之一所述的一種汽車塑料用高強度改性尼龍材料，其特征在于，所述納米竹纖維由以下方法制得:將竹絲浸沒于濃度為30-40%的氫氧化鈉溶液中，將溶液加熱煮沸并保持3_5h，然后取出竹絲，對其進行碾壓開纖，選取得到納米竹纖維。9.如權(quán)利要求1-3之一所述的一種汽車塑料用高強度改性尼龍材料，其特征在于，所述汽車塑料用高強度改性尼龍材料的制備方法如下: 步驟1:按配比將碳化硅微粉、聚氨酯-石墨烯復(fù)合輕質(zhì)泡沫填料、納米竹纖維、偶聯(lián)劑混合均勻，得到混合料； 步驟2:將尼龍樹脂、混合料、聚乙烯蠟、抗氧劑、硫酸鈣晶須混合熔融，然后通過雙螺桿擠出機在250-270°C的條件下進行造粒，制得汽車塑料用高強度改性尼龍材料。
【文檔編號】C08L75/08GK106046766SQ201610441676
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】應(yīng)樂, 張旭峰
【申請人】寧波英格塑料制品有限公司