CN114381115B - 一种高耐候、抗析出、生物基汽车用聚酰胺复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐候、抗析出、生物基汽车用聚酰胺复合材料及其制备方法，该聚酰胺复合材料按重量百分比计包括：聚酰胺50～90％、玻璃纤维0～30％、气相二氧化硅1～15％、光稳定剂0.05～5％、抗氧剂0.1～1.5％、润滑剂0‑1％、其他助剂0～1％组成。本发明采用与聚酰胺材料相容性好的抗氧体系、光照体系复配的老化体系改善聚酰胺材料的耐候性，区别于传统的聚酰胺光稳定体系，在配方中引入气相二氧化硅增加上述体系的光稳定性，达到良好的耐候性。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种高耐候、抗析出、生物基汽车用聚酰胺复合材料及其制备方法，通过复配的助剂体系改善聚酰胺材料的耐候性能且力学性能良好。
背景技术
随着汽车轻量化的发展趋势，塑料在汽车中所占比例越来越大，汽车塑料化已经成为当今汽车制造业的一大发展趋势，汽车市场的需求已经转向重量更轻的运动型车、多功能车和其它轻型车辆，这也促使聚酰胺等工程塑料向更优性能发展。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。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。
生物基PA56材料来源于大自然的绿色作物-玉米淀粉，生产加工过程很大程度上降低了不可再生能源的消耗，同时兼具绿色环保，具有良好的社会经济效益。
气相二氧化硅具有极强的紫外线吸收功能，从而减少光有机稳定剂的用量；气相二氧化硅颗粒间通过表面存在的硅醇基产生氢键作用，形成一个聚集体网络，硅醇基和聚集体网络结构对于有机光稳定剂具有有效的吸附和抑制迁移作用，从而降低有机光稳定剂向制品表面迁移。同时，气相二氧化硅具有优异的润滑作用，可以有效地降低润滑剂的添加使用量，有助于玻纤均匀分布，从而可以减少由于添加助剂过多而带来的析出风险。
由于聚酰胺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，高温黄变限制了聚酰胺材料的应用。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种高耐候、抗析出、生物基汽车用聚酰胺复合材料的制备方法，通过助剂体系的复配，解决了聚酰胺材料在高温和紫外黄变的问题，改善了耐候性能。
本发明的目的是通过以下技术方案实现。
一种高耐候、抗析出、生物基汽车用聚酰胺复合材料，由以下按重量百分比计的原料组成：
聚酰胺树脂：50～90％，
玻璃纤维：0～30％，
气相二氧化硅：1～15％，
光稳定剂944：0.05～5％，
抗氧剂：0.1～1.5％，
润滑剂：0～1％，
其他助剂：0～1％。
所述的聚酰胺为环境友好型生物基PA56材料。
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聚酰胺材料的玻璃纤维。
所述的润滑剂是聚酰胺蜡。
所述的抗氧剂为一种有机铜盐抗氧剂。优选的，所述的抗氧剂为抗氧剂H3386。
所述的气相二氧化硅为比表面积400m2/g、200m2/g的一种或两种的组合物。
上述高耐候、抗析出、生物基汽车用聚酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量百分比称取各组分；
(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，熔融共混在270-290℃挤出造粒，螺杆的转速为400-500rpm，水槽温度30℃～60℃。
气相二氧化硅具有极强的紫外线吸收功能，从而减少光有机稳定剂的用量；气相二氧化硅颗粒间通过表面存在的硅醇基产生氢键作用，形成一个聚集体网络，硅醇基和聚集体网络结构对于有机光稳定剂具有有效的吸附和抑制迁移作用，从而降低有机光稳定剂向制品表面迁移。
本发明的优点是：
1.热氧老化体系选用有机铜盐，相比于受阻酚类老化体系，对高温条件下的聚酰胺分子链的稳定作用更好，相比于无机铜盐，不容易变色。
2.本发明使用的气相二氧化硅能够减少有机光稳定剂的使用，且对有机光稳定剂有吸附和抑制作用，从而降低制品在经历长时间暴晒后光稳定剂迁移至表面析出的风险。
3.采用PA56生物基聚酰胺树脂，绿色环保符合且可持续发展理念，具有良好的经济效益好。
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。
PA66树脂：EPR27，神马公司
PA56树脂：工业级，市售
玻纤：301HP，直径10μm，重庆国际
光稳剂：944，市售
抗氧剂:Bruggolen H3386，德国布吕格曼公司
气相二氧化硅：工业级，市售
润滑剂：聚酰胺蜡，工业级，市售
材料性能测试方法：
1、拉伸强度：通过注塑成型制成170×10×4mm样条，根据国际标准ISO 527进行测试，拉伸速度为5mm/min。
2、弯曲强度：通过注塑成型制成80×10×4mm样条，根据国际标准ISO 178进行测试，试验速度为2mm/min。
3、缺口冲击性能：通过注塑成型制成80×10×4mm样条，根据国际标准ISO 179进行测试。
4、光照老化性：PV1303标准，5P，样条尺寸：150*100*3.2mm,通过光照
老化前后色差(△E)变化进行评判，△E越小表明耐候性越好。
材料的综合力学性能通过测试所得缺口冲击强度、拉伸强度、弯曲强度的数值进行评判。实施例1-4以及对比例1、2、3材料配方见表1，
表1实施例1-4对比例1、2、3材料配方表(重量％)
表2实施例1-4及对比例1、2、3材料性能表
从表2数据得知，在PV1303，5P光照条件下，实施例1，实施例2，实施例3，实施例4的色差＜3.0，从而可以说明耐候体系配方是有效的。对比实施例2和比较例1说明抗氧剂H3386对耐候起到良好的效果。从实施例2和对比例3中可以得出：气相二氧化硅的加入可以抑制光稳定剂的析出，降低制件表面出现“白霜”缺陷的可能，明显优于传统的受阻胺类的光稳定剂，从而获得更加优异的耐光照性能。从实施例1-4与对比例1、2的对比可以发现，随着气相二氧化硅含量的增加，但当其含量较高时，由于其分散效果受到影响，所以力学性能会有了小幅度下降。综上所述，本发明通过在聚酰胺中加入具有紫外吸收能力的气相二氧化硅，与有机光稳定剂进行复配使用时，使聚酰胺复合材料具有更优异的耐光照性能。
Claims (7)
1.一种高耐候、抗析出、生物基汽车用聚酰胺复合材料，其特征在于：由以下按重量百分比计的原料组成：
聚酰胺树脂：50～90%，
玻璃纤维：0～30%，
气相二氧化硅：1～15%，
光稳定剂944： 0.05~5%，
抗氧剂：0.1～1.5%，
润滑剂： 0 ~ 1%，
其他助剂：0 ~ 1%；
所述的抗氧剂为一种有机铜盐抗氧剂。
2.根据权利要求1所述的一种高耐候、抗析出、生物基汽车用聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的聚酰胺为环境友好型生物基PA56材料。
3.根据权利要求1所述的一种高耐候、抗析出、生物基汽车用聚酰胺复合材料，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聚酰胺材料的玻璃纤维。
4.根据权利要求1所述的一种高耐候、抗析出、生物基汽车用聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的润滑剂是聚酰胺蜡。
5.根据权利要求1所述的一种高耐候、抗析出、生物基汽车用聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂 H3386。
6.根据权利要求1所述的一种高耐候、抗析出、生物基汽车用聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的气相二氧化硅为比表面积400 m2/g、200 m2/g的一种或两种的组合物。
7.根据权利要求1-6任意之一所述高耐候、抗析出、生物基汽车用聚酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）按重量百分比称取各组分；
（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，熔融共混在270-290℃挤出造粒，螺杆的转速为400-500rpm，水槽温度30℃～60℃。
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