CN109749432A

CN109749432A - 一种高耐候、高外观表现、高性能用于汽车的玻纤增强尼龙材料及其制备方法

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Publication number: CN109749432A
Application number: CN201811591111.9A
Authority: CN
Inventors: 张海生; 蔡青; 陈永东; 周文
Original assignee: Zhejiang Pret New Materials Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Pret New Materials Co Ltd
Priority date: 2018-12-25
Filing date: 2018-12-25
Publication date: 2019-05-14

Abstract

本发明公开了一种高耐候、高外观表现、高性能用于汽车的玻纤增强尼龙材料及其制备方法，材料组成配方由重量百分比的如下的组份组成：尼龙46.5～100％；玻璃纤维：0～50％，润滑剂0‑1％；炭黑：0‑1％；抗氧剂H3386：0‑0.5％，Uvasorb HA19:0‑0.5％，光稳定剂234：0‑0.5％，Bruggolen H10:0‑0.5％，Chiguard N‑442：0‑0.5％。本发明采用与尼龙材料相容性好的抗氧体系、光照体系复配的老化体系改善尼龙材料的耐候性，区别于传统的尼龙光稳定体系，在配方中引入Bruggolen H10解决尼龙高温和光照条件下黄变的问题，引入聚酰胺类的助剂Chiguard N‑442，通过其与尼龙分子链之间的化学反应可以增加上述体系的光稳定性，达到良好的耐候效果，使尼龙材料可以应用在后视镜支架、行李支架等汽车对尼龙材料要求较高的零件。

Description

一种高耐候、高外观表现、高性能用于汽车的玻纤增强尼龙材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及到通过复配的助剂体系改善尼龙材料的耐候性能，实现了尼龙材料在汽车对耐候性能要求高的后视镜支架、行李支架等零件的应用，并且赋予尼龙材料良好的力学性能和外观性能。

背景技术

随着汽车工业的发展，我国汽车保有量大幅上升，对资源的需求急剧增加，同时造成的空气污染也日益严重。受益于节能环保政策的推出，未来节能环保、新能源汽车及相关零部件行业将是新的投资增长点，也是未来汽车工业的发展方向。

实验表明，汽车重量下降10％，油耗下降6～8％，排放量下降4％，同时汽车轻量化将有助于提高汽车的比功率，提升汽车的安全性能，汽车轻量化是减少排放、降低油耗提升安全性能的重要措施。以塑代钢是汽车轻量化很重要的一个环节，尼龙材料作为目前用量最大的工程塑料，具有优异的机械性能、自润滑性、耐热性等性能，尼龙材料根据不同的分子结构，可以分为PA6，PA66，PA610， PA1010，PA11，PA12，PA46，PA612，PA6T等，其中PA6、PA66占90％以上，尼龙材料使用之前一般要经过增强、填充、共混等改性，以满足汽车零部件对材料的使用要求。

由于尼龙材料在高温或紫外辐照的条件下容易发生黄变，而汽车的内外室的零件都有耐候要求，高温黄变限制了尼龙材料在汽车作为外观件的应用，如何提升尼龙材料的耐候性能，对于尼龙材料在汽车上，尤其是在汽车后视镜和行李支架的应用具有重要的意义。

发明内容

本发明提供了一种高耐候、高外观表现、高性能用于汽车的玻纤增强尼龙材料的制备方法，通过几种体系的复配，解决了尼龙材料在高温和紫外黄变的问题，可以满足玻纤增强尼龙材料在后视镜支架、行李支架等汽车零部件的使用要求。

本发明为解决所提出的技术问题，采用的技术方案为：

一种高耐候、高外观表现、高性能用于汽车的玻纤增强尼龙材料，其包括以下按重量百分比计的原料：

所述尼龙可以是PA6、PA66、PA6和PA66的共聚物、PA610、PA612、PPA中的一种。

所述的玻璃纤维是一种直径10μm，短切长度3mm的表面涂覆硅烷基浸润剂应用在尼龙材料的玻璃纤维。

所述的润滑剂是硅酮粉和聚酰胺蜡的1：1的混合物。

所述的Bruggolen H3386是一种有机铜盐抗氧剂。

所述的Uvasorb HA19是一种受阻胺类的抗氧剂，与尼龙相容性好，不易析出。

所述的Bruggolen H10是一种高效的磷酸盐稳定剂和协效剂的混合物，可以起到抑制尼龙高温黄变的作用。

所述的Chiguard N-442是一种酰胺类的助剂，可以和尼龙有很好的相容性，区别于传统的光稳定剂的是高相容性、持久有效的添加可以赋予尼龙极大地稳定作用。

所述的复合材料中还可包括润滑剂、抗氧剂等功能性助剂。

本发明提供一种耐高温黄变尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配方比例称取干燥后的尼龙原料、各种助剂通过高速搅拌机混合均匀，玻璃纤维称好后备用；

(2)将上述混合原料通过双螺杆挤出机的主喂料口加入，将玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到所述的复合材料。

与现有技术相比，本发明的优势在于：热氧老化体系选用有机铜盐，相比于受阻酚类老化体系，对高温条件下的尼龙分子链的稳定作用更好，相比于无机铜盐，不容易变色。Uvasorb HA19与尼龙的相容性好，不容易析出，可以更好的发挥作用。相比于传统的热氧老化配方，配方体系中引入了Bruggolen H10和 Chiguard N-442，前者可以有效抑制尼龙材料在高温和紫外条件下的黄变问题， N442其独特的分子结构与尼龙材料高相容性、持久有效的添加可以赋予尼龙极大地稳定作用，保证了尼龙材料可以满足后视镜支架、行李支架等耐候的要求。增加了尼龙材料的应用领域。

具体实施方式

为了使本方法要解决的技术问题、技术方案及有益效果表述的更加清楚，下面将结合具体的实施例，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用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的具体实施例选用下列物料：

尼龙：PA6-MF800，江苏瑞美福实业有限公司；

尼龙：PA66-EPR27中国神马集团；

抗氧剂；Bruggolen H3386，德国布吕格曼公司；

抗氧剂：Bruggolen H10，德国布吕格曼公司；

光稳定剂：Uvasorb HA19，意大利3V公司；

光稳定剂：944，市售；

光稳定剂234，市售；

光稳定剂：Chiguard N-442，奇钛公司

玻璃纤维：301HP，直径10μm，重庆国际复合材料有限公司；

润滑剂：硅酮粉，工业级，市售；

产品性能测试方法：

密度：按ISO 1183方法，样条尺寸：10*10*4mm。

拉伸性能：按ISO527-2方法，样条尺寸：170*10*4mm，试验速度5mm/min。

弯曲性能：按ISO178-1方法，样条尺寸：80*10*4mm，试验速度2mm/min。

缺口冲击性能：按ISO 180方法，样条尺寸：80*10*4mm。

光照老化性能：SAE J2527方法，样条尺寸：150*100*3.2mm,2500KJ/m2,通过光照老化前后色差(dE)变化进行评判，dE越小表明耐候性越好。

实施例1：

称取PA6-MF800 6.7kg，于100℃下烘干4h，备用。

称取Bruggolen H3386 30g；Bruggolen H10 30g；Uvasorb HA19 50g；光稳定剂234 50g；Chiguard N-442 30g；润滑剂：50g；炭黑：60g，在高速搅拌机中混合均匀，得到助剂混合物；

称取玻璃纤维301HP 3.0kg，备用。

将干燥后的PA6-MF800与助剂混合物通过高速搅拌机混合均匀，然后通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(螺杆直径为35mm，长径比为L/D＝44)中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)为210℃、220℃、225℃、225℃、 225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃，双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。

将上述材料在鼓风烘箱中于110℃干燥4h后在260℃的温度下注塑成标样条和色板。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH)放置 24h进行状态调节后测试力学性能和光照老化性能，以上测试结果见表1。

实施例2：

称取PA6-MF800 5.2kg，于100℃下烘干4h，备用。

称取Bruggolen H3386 30g；Bruggolen H10 30g；Uvasorb HA19 50g；光稳定剂234 50g；Chiguard N-442 30g；润滑剂：50g；炭黑60g在高速搅拌机中混合均匀，得到助剂混合物；

称取玻璃纤维301HP 4.5kg，备用。

将上述材料在鼓风烘箱中于110℃干燥4h后在260℃的温度下注塑成标准的样条和色板。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH), 放置24h进行状态调节后测试力学性能和光照老化性能，以上测试结果见表1。

实施例3：

称取PA6-MF800 4.7kg，于100℃下烘干4h，备用。

称取Bruggolen H3386 30g；Bruggolen H10 30g；Uvasorb HA19 50g；光稳定剂234 50g；Chiguard N-442 30g；润滑剂：50g；炭黑：60g在高速搅拌机中混合均匀，得到助剂混合物；

称取玻璃纤维301HP 5.0kg，备用。

将上述材料在鼓风烘箱中于110℃干燥4h后在275℃的温度下注塑成标准样条和色板。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),放置24h进行状态调节后测试力学性能和光照老化性能，以上测试结果见表1。

实施例4：

称取PA66-EPR27 6.7kg，于100℃下烘干4h，备用。

称取玻璃纤维301HP 3.0kg，备用。

将干燥后的PA66-EPR27与助剂混合物通过高速搅拌机混合均匀，然后通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(螺杆直径为35mm，长径比为L/D＝44)中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)为220℃、255℃、265℃、265℃、 265℃、265℃、265℃、265℃、265℃、265℃、265℃，双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。

将上述材料在鼓风干燥箱中于110℃干燥4h后在275℃的温度下注塑成标准样条和色板。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH), 放置24h进行状态调节后测试力学性能和光照老化性能，以上测试结果见表1。

比较例1：

称取PA6-MF800 6.73kg，于100℃下烘干4h，备用。

称取Bruggolen H3386 30g；Bruggolen H10 30g；Uvasorb HA19 50g；光稳定剂234 50g；润滑剂：50g；炭黑60g，在高速搅拌机中混合均匀，得到助剂混合物；

称取玻璃纤维301HP 3.0kg，备用。

将上述材料在鼓风干燥箱中于110℃干燥4h后在275℃的温度下注塑成标准的样条和色板。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH), 放置24h进行状态调节后测试力学性能和光照老化性能，以上测试结果见表1。

比较例2：

称取PA6-MF800 6.73kg，于100℃下烘干4h，备用。

称取Bruggolen H3386 30g；Uvasorb HA19 50g；光稳定剂234 50g；Chiguard N-442 30g；润滑剂：50g；炭黑60g，在高速搅拌机中混合均匀，得到助剂混合物；

称取玻璃纤维301HP 3.0kg，备用。

比较例3：

称取PA6-MF800 6.7kg，于100℃下烘干4h，备用。

称取Bruggolen H3386 30g；Bruggolen H10 30g；光稳定剂：944 50g；光稳定剂234 50g；Chiguard N-442 30g；润滑剂：50g；炭黑60g，在高速搅拌机中混合均匀，得到助剂混合物；

称取玻璃纤维301HP 3.0kg，备用。

将干燥后的PA6-MF800与助剂混合物通过高速搅拌机混合均匀，然后通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(螺杆直径为35mm，长径比为L/D＝44)中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)为210℃、220℃、225℃、225℃、 225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃，双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥剂干燥后切粒得到产品。

将上述材料在鼓风干燥箱中于110℃干燥4h后在275℃的温度下注塑成标准色板样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),放置24h进行状态调节后测试力学性能和光照老化性能，以上测试结果见表1。

比较例4：

称取PA66-EPR27 6.7kg，于100℃下烘干4h，备用。

称取Bruggolen H3386 30g；Bruggolen H10 30g；光稳定剂：944 50g；光稳定剂234 50g；Chiguard N-442 30g；润滑剂：50g；炭黑：60g在高速搅拌机中混合均匀，得到助剂混合物；

称取玻璃纤维301HP 3.0kg，备用。

将干燥后的PA66-EPR27与助剂混合物通过高速搅拌机混合均匀，然后通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(螺杆直径为35mm，长径比为L/D＝44)中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)为220℃、255℃、265℃、265℃、265℃、265℃、265℃、265℃、265℃、265℃、265℃，双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。

将上述材料在鼓风干燥箱中于110℃干燥4h后在275℃的温度下注塑成标准样条和色板。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH), 放置24h进行状态调节后测试力学性能和光照老化性能，以上测试结果见表1。表1：性能测试结果。

从表1数据可以看出在SAE J 2527标准下经过2500KJ/m²,实施例1,实施例 2,实施例3,实施例4的色差dE变化均小于3.0，满足主机厂对外室光照的要求，这说明实施例1,实施例2,实施例3,实施例4的老化配方体系是有效的。对比实施例1和比较例1、比较例2说明Bruggolen H10和Chiguard N-442对耐候起到良好的效果，对比实施例1和比较例3，实施例4和比较例4可以看出Uvasorb HA19对于光照性能和耐析出性能都明显优于传统的受阻胺类的光稳定剂，通过上述体系完全可以满足汽车内外饰对于尼龙材料耐候性的要求。

Claims

1.一种高耐候、高外观表现、高性能用于汽车的玻纤增强尼龙材料，其特征在于：包括以下按重量百分比计的原料：

2.根据权利要求1所述的一种高耐候、高外观表现、高性能用于汽车的玻纤增强尼龙材料，其特征在于：所述尼龙为PA6、PA66、PA6和PA66的共聚物、PA610、PA612、PPA中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种高耐候、高外观表现、高性能用于汽车的玻纤增强尼龙材料，其特征在于：所述的玻璃纤维是一种直径10μm，短切长度3mm的表面涂覆硅烷基浸润剂应用在尼龙材料的玻璃纤维。

4.根据权利要求1所述的一种高耐候、高外观表现、高性能用于汽车的玻纤增强尼龙材料，其特征在于：所述的润滑剂是硅酮粉和聚酰胺蜡的1：1的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种高耐候、高外观表现、高性能用于汽车的玻纤增强尼龙材料，其特征在于：所述的Bruggolen H3386是一种有机铜盐抗氧剂。

6.根据权利要求1所述的一种高耐候、高外观表现、高性能用于汽车的玻纤增强尼龙材料，其特征在于：所述的Uvasorb HA19是一种受阻胺类的抗氧剂。

7.根据权利要求1所述的一种高耐候、高外观表现、高性能用于汽车的玻纤增强尼龙材料，其特征在于：所述的Bruggolen H10是一种高效的磷酸盐稳定剂和协效剂的混合物。

8.根据权利要求1所述的一种高耐候、高外观表现、高性能用于汽车的玻纤增强尼龙材料，其特征在于：所述的Chiguard N-442是一种酰胺类的助剂。

9.根据权利要求1-8任意之一所述一种高耐候、高外观表现、高性能用于汽车的玻纤增强尼龙材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：