一种汽车零件用聚酰胺复合材料及其制备方法与流程

文档序号:11211558

本发明涉及聚酰胺材料领域,特别是涉及一种汽车零件用聚酰胺复合材料及其制备方法。



背景技术:

聚酰胺(PA)是由二元酸与二元胺或由氨基酸经缩聚而得,是分子链上含有重复酰胺基团的树脂总称。聚酰胺根据其结构可以分为三类:脂肪族聚酰胺、脂肪-芳香族聚酰胺以及芳香族聚酰胺。其中脂肪族聚酰胺的品种多,产量大,应用广泛,这类聚酰胺命名主要是由合成单体具体的碳原子数确定的。聚酰胺的合成方法主要可以分为三种:熔融缩聚、界面缩聚以及固相聚合。

聚酰胺具有良好的机械性能、耐热、耐磨损、耐化学性、阻燃性以及自润滑性,并且易于加工、摩擦系数较低,被广泛应用于电气电子零件、汽车、家具、建材以及薄膜等领域。但是聚酰胺也存在着诸多缺点,例如吸水性较大,在低温和干燥状态下易脆化、抗冲击性能较差、尺寸稳定性能差以及耐热性不够等,这些问题使得聚酰胺的使用受到了较大的限制,因此有需要针对性的对聚酰胺进行改性克服这些缺点。通常对聚酰胺改性有两种方法,一种是通过化学方法改性,如共聚、接枝、交联等;另一种是物理改性,是指在整个改性过程中不发生化学变化或者只发生极小程度的化学反应的一类改性方法。

中国专利CN201110025165.0公开了一种聚酰胺材料改性方法,各组份及其质量百分比为:聚酰胺60%-80%,聚苯醚5%-25%,芳纶纤维5%-25%,将各组份在高速混料机中充分混合,混合速度3000-5000r/min,经2-3min的高速搅拌后,放入双螺杆挤出机中熔融造粒,挤出温度250-270℃,螺杆转速160-200r/min,将干燥粒料用注塑机注塑成型。改性后的聚酰胺材料具有良好的综合力学性能,但是该材料的耐热性能仍有待提高。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种汽车零件用聚酰胺复合材料及其制备方法,该聚酰胺复合材料具有良好的耐磨性能,抗冲击性能优良,热稳定性好,十分适合作为汽车零件使用。

为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

一种汽车零件用聚酰胺复合材料,以重量份计,包括以下组分:

脂肪族聚酰胺100份,POE(聚烯烃弹性体)21-37份,偏高岭土34-42份,硅橡胶5-17份,填料7-9份,纳米材料16-23份,聚乙二醇-4000 3-5份,偶联剂2-5份,相容剂1-2份;

所述纳米材料为纳米硼酸锌、纳米硫化锌和纳米二硫化钼的混合物。

优选的,所述脂肪族聚酰胺为聚酰胺6和聚酰胺46质量比为5:2的混合物。

优选的,所述填料为云母粉或蒙脱土。

优选的,所述偶联剂为硅烷偶联剂。

优选的,所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂。

优选的,所述纳米材料为纳米硼酸锌、纳米硫化锌和纳米二硫化钼质量比为2:1:3的混合物

一种汽车零件用聚酰胺复合材料的制备方法,包括以下步骤:

(1)将偏高岭土与纳米材料放入研磨罐中,向其中放入二氧化锆研磨球,以转/min的速度进行旋转研磨1-2h,之后将混合粉末分散于聚乙二醇-4000的水溶液中,调节pH为4-5,超声波分散,之后向其中滴加偶联剂,50-60℃条件下,搅拌4-6h,之后进行离心分离,将下层沉淀烘干,制得改性粉末;

(2)将脂肪族聚酰胺,POE,硅橡胶,在高速混料机中混合,混合速度为4500转/min,混合5min后向其中加入相容剂,继续搅拌10-20min,之后向其中加入填料和上一步骤制得的改性粉末,继续混合3min后,将混合物放入双螺杆挤出机中挤出造粒,即得所述汽车零件用聚酰胺复合材料。

优选的,所述步骤(1)中研磨球与投料质量比为1:2。

优选的,所述步骤(2)中挤出温度为260℃,螺杆转速为180转/min。

本发明具有以下有益效果,采用将聚酰胺6和聚酰胺46混合使用,由于聚酰胺46具有良好的热稳定性,使得复合材料可以在高温条件下仍维持良好的性能。硅橡胶在较高的温度下仍能保持良好的物理性能,可以对复合材料提供高温保护。偏高岭土,是以高岭土为原料,在适当温度下经脱水形成的无水硅酸铝,可以较快的将温度传导出去,从而是的复合材料在高温中尽快散热,从而提高复合材料在高温中的稳定性。纳米硼酸锌、纳米硫化锌和纳米二硫化钼同样可以有效的降低材料的摩擦系数,还可以降低材料摩擦副磨损量。这三种纳米材料在摩擦过程中可以形成耐磨保护层,与磨屑、偏高岭土以及POE可以形成结构复杂的高硬度耐磨保护层,从而提高复合材料的耐磨性能。

具体实施方式

为了更好的理解本发明,下面通过实施例对本发明进一步说明,实施例只用于解释本发明,不会对本发明构成任何的限定。

实施例1

一种汽车零件用聚酰胺复合材料,以重量份计,包括以下组分:

脂肪族聚酰胺100份,POE(聚烯烃弹性体)21份,偏高岭土34份,硅橡胶5份,填料7份,纳米材料16份,聚乙二醇-4000 3份,硅烷偶联剂2份,马来酸酐接枝相容剂1份;

纳米材料为纳米硼酸锌、纳米硫化锌和纳米二硫化钼质量比为2:1:3的混合物;脂肪族聚酰胺为聚酰胺6和聚酰胺46质量比为5:2的混合物;填料为云母粉或蒙脱土。

一种汽车零件用聚酰胺复合材料的制备方法,包括以下步骤:

(1)将偏高岭土与纳米材料放入研磨罐中,向其中放入二氧化锆研磨球,研磨球与投料质量比为1:2,以转/min的速度进行旋转研磨2h,之后将混合粉末分散于聚乙二醇-4000的水溶液中,调节pH为4,超声波分散,之后向其中滴加偶联剂,55℃条件下,搅拌5h,之后进行离心分离,将下层沉淀烘干,制得改性粉末;

(2)将脂肪族聚酰胺,POE,硅橡胶,在高速混料机中混合,混合速度为4500转/min,混合5min后向其中加入相容剂,继续搅拌15min,之后向其中加入填料和上一步骤制得的改性粉末,继续混合3min后,将混合物放入双螺杆挤出机中挤出造粒,挤出温度为260℃,螺杆转速为180转/min即得所述汽车零件用聚酰胺复合材料。

制备出的汽车零件用聚酰胺复合材料在高温下仍能保持良好的稳定性,并具有优异的耐磨和抗冲击性能。

实施例2

一种汽车零件用聚酰胺复合材料,以重量份计,包括以下组分:

脂肪族聚酰胺100份,POE(聚烯烃弹性体)37份,偏高岭土42份,硅橡胶17份,填料9份,纳米材料23份,聚乙二醇-4000 5份,硅烷偶联剂5份,马来酸酐接枝相容剂2份;

纳米材料为纳米硼酸锌、纳米硫化锌和纳米二硫化钼质量比为2:1:3的混合物;脂肪族聚酰胺为聚酰胺6和聚酰胺46质量比为5:2的混合物;填料为云母粉或蒙脱土。

其制备方法与实施例1相同。

制备出的汽车零件用聚酰胺复合材料在高温下仍能保持良好的稳定性,并具有优异的耐磨和抗冲击性能。

实施例3

一种汽车零件用聚酰胺复合材料,以重量份计,包括以下组分:

脂肪族聚酰胺100份,POE(聚烯烃弹性体)21份,偏高岭土42份,硅橡胶5份,填料9份,纳米材料16份,聚乙二醇-4000 5份,硅烷偶联剂2份,马来酸酐接枝相容剂2份;

纳米材料为纳米硼酸锌、纳米硫化锌和纳米二硫化钼质量比为2:1:3的混合物;脂肪族聚酰胺为聚酰胺6和聚酰胺46质量比为5:2的混合物;填料为云母粉或蒙脱土。

其制备方法与实施例1相同。

制备出的汽车零件用聚酰胺复合材料在高温下仍能保持良好的稳定性,并具有优异的耐磨和抗冲击性能。

实施例4

一种汽车零件用聚酰胺复合材料,以重量份计,包括以下组分:

脂肪族聚酰胺100份,POE(聚烯烃弹性体)37份,偏高岭土34份,硅橡胶17份,填料7份,纳米材料23份,聚乙二醇-4000 3份,硅烷偶联剂5份,马来酸酐接枝相容剂1份;

纳米材料为纳米硼酸锌、纳米硫化锌和纳米二硫化钼质量比为2:1:3的混合物;脂肪族聚酰胺为聚酰胺6和聚酰胺46质量比为5:2的混合物;填料为云母粉或蒙脱土。

其制备方法与实施例1相同。

制备出的汽车零件用聚酰胺复合材料在高温下仍能保持良好的稳定性,并具有优异的耐磨和抗冲击性能。

实施例5

一种汽车零件用聚酰胺复合材料,以重量份计,包括以下组分:

脂肪族聚酰胺100份,POE(聚烯烃弹性体)32份,偏高岭土38份,硅橡胶12份,填料8份,纳米材料21份,聚乙二醇-4000 4份,硅烷偶联剂4份,马来酸酐接枝相容剂1份;

纳米材料为纳米硼酸锌、纳米硫化锌和纳米二硫化钼质量比为2:1:3的混合物;脂肪族聚酰胺为聚酰胺6和聚酰胺46质量比为5:2的混合物;填料为云母粉或蒙脱土。

其制备方法与实施例1相同。

制备出的汽车零件用聚酰胺复合材料在高温下仍能保持良好的稳定性,并具有优异的耐磨和抗冲击性能。

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