本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种汽车水箱材料及其制备方法。
背景技术：
汽车水箱又称散热器，水冷式内燃机冷却系统中不可缺少的一个组成部分。发动机在工作时机内的温度很高，为保证其能够正常工作，必须对其进行冷却。散热器的作用是利用冷风来冷却被发动机高温零件加热的发动机冷却液，汽车水箱一般是用铜和锡制造，这是由于铜的导热性能优良，能够耐腐蚀，易于钎焊加工。但由于铜的资源问题及价格问题，需对散热器材料进行开发改进。从原有的管片式芯子结构基础上开发出管带式芯子结构，使得在不减少原有性能的情况下，质量减轻近30％，这被认为是散热器发展史上里程碑。这种结构广泛用于中、小功率的汽车上。
汽车水箱要求耐乙二醇腐蚀，而普通玻璃纤维增强尼龙材料在冷却液(乙二醇和水按照1：1体积比复配)和长期高温环境下极易开裂，影响发动机散热器的正常使用，其关键问题点是尼龙加玻璃纤维材料耐乙二醇性能较差(即135℃恒温下，在100％乙二醇溶液中放置48h后，产品表面开裂，物理性能衰减严重等情况)，因此，急需开发性能更优异的汽车水箱材料。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种耐高温和耐腐蚀的汽车水箱材料及其制备方法，旨在解决现有材料耐乙二醇性能较差、高温下易开裂等技术问题。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明一方面提供一种汽车水箱材料。以所述汽车水箱材料的总质量为100％计，所述汽车水箱材料包括如下质量百分含量的成分：
本发明提供的汽车水箱材料，增韧剂可显著增强该材料的可塑性，耐水解剂可显著减缓冷冻液在基体材料中的扩散速度，抗氧剂可优化材料加工工艺，显著提高材料使用寿命，成膜剂可减缓冷冻液对材料内部的浸润作用，而交联剂与耐水解剂通过协效作用，可显著降低冷冻液侵蚀作用，保持高强度机械性能。最终，该汽车水箱材料中各成分在特定含量范围内，相互之间通过协同作用，使本材料具有强度高、耐冷冻液腐蚀、使用寿命长、质量轻等特点，在本领域中，其效果显著优于现有技术。
本发明另一方面提供一种汽车水箱材料的制备方法。所述方法包括如下步骤：
按照上述汽车水箱材料的配方分别称取各成分原料；
将所述成分原料通过平行同向双螺杆挤出机制得所述汽车水箱材料。
本发明提供的汽车水箱材料的制备方法，工艺简单，条件易于控制，效率高。用该方法制成的汽车水箱材料具有耐高温、耐腐蚀以及质量轻等特点，并能增长材料使用寿命。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一方面，本发明实施例提供了一种汽车水箱材料。该汽车水箱材料以总质量为100％计，其包括如下质量百分含量的成分：
上述提供的汽车水箱材料，在各成分在特定含量范围内，相互之间通过协同作用，使本材料具有强度高、耐冷冻液腐蚀、使用寿命长、质量轻等特点，在本领域中，其效果显著优于现有技术。
具体地，本发明实施例的汽车水箱材料中PA66的质量百分含量可为50％、52％、55％、58％、60％、62％、65％、68％或70％。PA66又称聚酰胺66或尼龙66，由己二酸和己二胺缩聚而成，其具有抗冲击性和高强度性。在本发明实施例优选的PA66质量百分含量范围内，可使该汽车水箱材料的强度性能达到最优。
具体地，本发明实施例的汽车水箱材料中增韧剂为POE-g-MAH、POE-g-GMA、SEBS-g-MAH、丙烯酸正丁酯和缩水甘油酯中的一种或多种。增韧剂既可以降低材料的脆性，增加其韧性，又不影响其他主要成分的性能。本发明实施例中增韧剂的质量百分含量可为2％、3％、4％或5％。在本发明实施例优选的增韧剂质量百分含量范围内，可使该汽车水箱材料的可塑性能达到最优。
具体地，本发明实施例的汽车水箱材料中耐水解剂为聚碳化二亚胺、MDI基碳化二亚胺和多碳化二亚胺中的一种或多种。耐水解剂可降低汽车水箱中冷冻液在材料中的扩散速度，进而降低冷冻液的侵蚀作用。本发明实施例中耐水解剂的质量百分含量可为2％、3％、4％或5％。在本发明实施例优选的耐水解剂质量百分含量范围内，可使该汽车水箱材料显著降低冷冻液的扩散速度，提高材料理化性能的稳定性。
具体地，本发明实施例的汽车水箱材料中抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯中的一种或多种。抗氧剂可优化材料的加工工艺，提高材料的使用寿命。本发明实施例中抗氧剂的质量百分含量可为0.2％、0.4％、0.5％、0.6％或0.8％。在本发明实施例优选的抗氧剂质量百分含量范围内，可使该汽车水箱材料的使用寿命达到最佳。
具体地，本发明实施例的汽车水箱材料中成膜剂为聚乙烯基环己烷、二苄叉山梨醇、聚乙烯基-2-甲基环己烷、聚3-甲基-1-丁烯、长链不饱和脂肪酸盐和N,N'-亚乙基双硬脂酸酰胺中的一种或多种。成膜剂可减缓冷冻液对材料内部的浸润作用。本发明实施例中成膜剂的质量百分含量可为1％、2％或3％。在本发明实施例优选的成膜剂质量百分含量范围内，可使该汽车水箱材料的抗冷冻液浸润作用效果达到最优，最终提高材料理化性能的稳定性。
具体地，本发明实施例的汽车水箱材料中交联剂为甲基聚乙烯乙二醇胺和聚氧化丙烯二胺中的一种或多种。交联剂与耐水解剂具有协效作用，可降低冷冻液侵蚀作用，保持材料的高强度机械性能。本发明实施例中交联剂的质量百分含量可为2％、3％、4％或5％。在本发明实施例优选的交联剂质量百分含量范围内，可使该汽车水箱材料的机械性能达到最优。
具体地，本发明实施例的汽车水箱材料中短玻璃纤维为聚硅氧烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的一种或多种。短玻璃纤维取向对复合材料的力学性能是各向异性的，合适的界面改性对于提高复合材料的力学强度非常有效，这也是目前研究的热点。本实施例中短玻璃纤维的质量百分含量可为20％、22％、25％、28％、30％、32％、35％、36％或38％。在本发明实施例优选的短玻璃纤维质量百分含量范围内，不仅可以增强汽车水箱支架的轻便性，有效降低其重量，而且可使本材料的强度性能达到最优。
相应的另一方面，本发明实施例提供了一种汽车水箱材料的制备方法。该方法包括如下步骤：
S01：按照上述汽车水箱材料的配方分别称取各成分原料；
S02：将上述步骤S01中的成分原料通过平行同向双螺杆挤出机制得汽车水箱材料。
上述汽车水箱材料的制备方法，工艺简单，条件易于控制，效率高。用该方法制成汽车水箱材料具有耐高温、耐腐蚀以及质量轻等特点，并能增长材料使用寿命。
具体地，在上述步骤S02中，平行同向双螺杆挤出机的运行参数为：一区温度为100～180℃；二、三、四区温度均为260～280℃；五、六、七、八区温度均为210～240℃；模头温度270～290℃；机头模压为10～13MPa；主机转速3500～4500rpm，喂料转速30～40rpm，侧喂料转速为10～20rpm，双螺杆长径比为25～40。在该优选的工艺参数范围内制得的汽车水箱材料，其性能达到最优。
具体地，上述过程中，短玻璃纤维从侧喂料加入，且汽车水箱材料挤出前，在平行同向双螺杆挤出机中停留时间为1～2min。这样，即可使汽车水箱材料的力学强度达到最优，同时可以提高汽车水箱材料的稳定性。
本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。
实施例1
一种耐乙二醇高温腐蚀的汽车水箱材料，其包括的质量百分含量成分如表1中所示。
上述汽车水箱材料的制备方法如下：
S11：按照上述的汽车水箱材料的配方分别称取各成分原料；
S12：将上述步骤S11中的成分原料通过平行同向双螺杆挤出机制得汽车水箱材料。
上述步骤S12中：先将除短玻璃纤维外的各组分搅拌混合均匀，再将该混合物经长径比为25～40的平行双螺杆挤出机造粒，而短玻璃纤维经侧喂料加入。该平行同向双螺杆挤出机的运行参数为：一区温度为100～180℃；二、三、四区温度均为260～280℃；五、六、七、八区温度均为210～240℃；主机转速为3500～4500rpm，喂料转速为30～40rpm，侧喂料转速为10～20rpm，双螺杆长径比为25～40；材料在挤出机中停留时间为1～2min。
实施例2
一种耐乙二醇高温腐蚀的汽车水箱材料，其包括的质量百分含量成分如表1中所示。
上述汽车水箱材料的制备方法如下：
S21：按照上述的汽车水箱材料的配方分别称取各成分原料；
S22：将上述步骤S21中的成分原料通过平行同向双螺杆挤出机制得汽车水箱材料。
上述步骤S22中：先将除短玻璃纤维外的各组分搅拌混合均匀，再将该混合物经长径比为25～40的平行双螺杆挤出机造粒，而短玻璃纤维经侧喂料加入。该平行同向双螺杆挤出机的运行参数为：一区温度为100～180℃；二、三、四区温度均为260～280℃；五、六、七、八区温度均为210～240℃；主机转速为3500～4500rpm，喂料转速为30～40rpm，侧喂料转速为10～20rpm，双螺杆长径比为25～40；材料在挤出机中停留时间为1～2min。
实施例3
一种耐乙二醇高温腐蚀的汽车水箱材料，其包括的质量百分含量成分如表1中所示。
上述汽车水箱材料的制备方法如下：
S31：按照上述的汽车水箱材料的配方分别称取各成分原料；
S32：将上述步骤S31中的成分原料通过平行同向双螺杆挤出机制得汽车水箱材料。
上述步骤S32中：先将除短玻璃纤维外的各组分搅拌混合均匀，再将该混合物经长径比为25～40的平行双螺杆挤出机造粒，而短玻璃纤维经侧喂料加入。该平行同向双螺杆挤出机的运行参数为：一区温度为100～180℃；二、三、四区温度均为260～280℃；五、六、七、八区温度均为210～240℃；主机转速为3500～4500rpm，喂料转速为30～40rpm，侧喂料转速为10～20rpm，双螺杆长径比为25～40；材料在挤出机中停留时间为1～2min。
实施例4
一种耐乙二醇高温腐蚀的汽车水箱材料，其包括的质量百分含量成分如表1中所示。
上述汽车水箱材料的制备方法如下：
S41：按照上述的汽车水箱材料的配方分别称取各成分原料；
S42：将上述步骤S41中的成分原料通过平行同向双螺杆挤出机制得汽车水箱材料。
上述步骤S42中：先将除短玻璃纤维外的各组分搅拌混合均匀，再将该混合物经长径比为25～40的平行双螺杆挤出机造粒，而短玻璃纤维经侧喂料加入。该平行同向双螺杆挤出机的运行参数为：一区温度为100～180℃；二、三、四区温度均为260～280℃；五、六、七、八区温度均为210～240℃；主机转速为3500～4500rpm，喂料转速为30～40rpm，侧喂料转速为10～20rpm，双螺杆长径比为25～40；材料在挤出机中停留时间为1～2min。
实施例5
一种耐乙二醇高温腐蚀的汽车水箱材料，其包括的质量百分含量成分如表1中所示。
上述汽车水箱材料的制备方法如下：
S51：按照上述的汽车水箱材料的配方分别称取各成分原料；
S52：将上述步骤S51中的成分原料通过平行同向双螺杆挤出机制得汽车水箱材料。
上述步骤S52中：先将除短玻璃纤维外的各组分搅拌混合均匀，再将该混合物经长径比为25～40的平行双螺杆挤出机造粒，而短玻璃纤维经侧喂料加入。该平行同向双螺杆挤出机的运行参数为：一区温度为100～180℃；二、三、四区温度均为260～280℃；五、六、七、八区温度均为210～240℃；主机转速为3500～4500rpm，喂料转速为30～40rpm，侧喂料转速为10～20rpm，双螺杆长径比为25～40；材料在挤出机中停留时间为1～2min。
表1
对上述实施例1-5的汽车水箱材料进行相关性能测试，性能测试方法为：拉伸强度测试按ASTMD638标准进行，试样尺寸为180×12.7×3.2mm，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按ASTMD790标准进行，试样尺寸为128×13×3.2，弯曲速度为3mm/min，跨距为64mm；热变形温度按GB1634测试；耐醇解性能测试：120℃乙二醇或乙二醇水溶液浸泡后，取出样条按相同方法测试拉伸强度和弯曲强度。
其测试结果的数据如下表2所示。由表2中数据可知，本实施例的汽车水箱材料具有高强度、以及优异的耐高温、耐乙二醇腐蚀等性能。
表2
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。