一种用于汽车薄壁注塑件的低翘曲率尼龙塑料及制备方法技术

本发明专利技术属于薄壁塑料制品的技术领域，提供了一种用于汽车薄壁注塑件的低翘曲率尼龙塑料及制备方法。该方法通过在层状碳化硅的片层间原位生成连续单向的碳纤维，并在高熔点尼龙通过双螺杆挤出机时，由侧喂料口加入，并借助超声波震动分散，挤出造粒制得低翘曲率尼龙塑料。与传统方法相比，本发明专利技术的制备的尼龙塑料，碳纤维在尼龙基体中分散性好，材料之间的界面结合能力强，降低了应力开裂的风险，并且导热性能好，传热均匀，有效降低制品的翘曲风险，可广泛用于汽车薄壁注塑件的生产，提升汽车轻量化效果。

Low curvature nylon plastic for automobile thin-wall injection parts and preparation method thereof

The invention belongs to the technical field of thin-walled plastic products, and provides a low warping curvature nylon plastic for automobile thin-walled injection molding parts and a preparation method thereof. In this method, continuous unidirectional carbon fibers were in-situ formed between layered silicon carbide sheets, and low warping curvature nylon plastics were prepared by extrusion and granulation with ultrasonic vibration when high melting point nylon passed through a twin-screw extruder. Compared with the traditional method, the nylon plastic prepared by the present invention has the advantages of good dispersion of carbon fiber in nylon matrix, strong interfacial bonding ability between materials, reducing the risk of stress cracking, good thermal conductivity, uniform heat transfer, effectively reducing the warpage risk of the products, and can be widely used in the production of automobile thin-wall injection molding parts. Enhance the lightweight effect of vehicle.

【技术实现步骤摘要】
一种用于汽车薄壁注塑件的低翘曲率尼龙塑料及制备方法
本专利技术属于薄壁塑料制品的
，提供了一种用于汽车薄壁注塑件的低翘曲率尼龙塑料及制备方法。
技术介绍
有关研究数据表明，汽车轻量化而来的突出优点就是油耗显著降低。汽车车身约占汽车总质量的30%，空载情况下，约70%的油耗用在车身质量上，因此车身的轻量化对减轻汽车自重，提高整车燃料经济性至关重要。同时，轻量化还将在一定程度上带来车辆操控稳定性和一定意义上碰撞安全性的提升。因此汽车轻量化已成为汽车产业发展中的一项关键性研究课题。汽车轻量化技术包括汽车结构的合理设计和轻量化材料的使用两大方面。一方面汽车轻量化与材料密切相关；另一方面是优化汽车结构设计。其中轻量化材料的选择成为关键，因而薄壁注塑的高分子复合材料受到广泛关注。尼龙6以其优良的耐热性、耐药品性、滋润滑性、电性能、加工性能，尤其是良好的综合性能而在电子电器、汽车工业和机械、仪器仪表和家用电器等领域中得到广泛地应用，是汽车薄壁注塑件的极好选择。目前现有技术大多采用长玻璃纤维来增强尼龙材料。现有的长玻纤增强尼龙复合材料仍存在一些不足之处，例如，采用其注塑大型制件时，由于复合材料中组分的取向和结晶较高、注塑时采用不恰当的工艺条件、模具设计时浇口形状和位置不对、制品设计时壁的厚薄不均等因素，复合材料会发生较大的不均匀收缩，使得所得产品容易发生翘曲，导致影响所述产品的使用性能及外观，这也是目前薄壁注塑研究的主要内容。目前国内外在薄壁注塑塑料的制备，尤其是低翘曲塑料方面已取得了一定成效。其中汪理文等人专利技术了一种高强度轻量化薄壁注塑用聚丙烯组合物（中国专利技术专利申请号201610239000.6），按重量分数计，包括聚丙烯树脂100份，α~烯烃低聚物20~30份，成核剂1~10份，相容剂1~5份，马来酸酐接枝POE1~10份，所述α~烯烃低聚物为数均分子量小于10000的低聚物，聚丙烯树脂为具有C6-C8长链分支结构的聚丙烯树脂。使用该专利技术的聚丙烯组合物制得的注塑部件密度小，质量轻，且注塑部件的力学性能优异，能广泛应用于汽车工业，不仅如此，注塑部件的表面质量良好，无流痕、虎皮纹或缩痕等表面问题。另外，谭灼安等人专利技术了一种薄壁注塑用PC/PHA塑料及其制备方法（中国专利技术专利申请号201610561938.X），以重量份计由下列原料组成：80~90份PC树脂、6~16份PHA树脂、2~3份稳定剂以及1~2份酯交换抑制剂；制备的PC/PHA塑料，用于薄壁注塑时具有绿色环保、流动性好，制品不变形等优点。可见，现有技术中的汽车薄壁注塑制品存在填料与基体界面结合力差，易发生应力开裂，并且导热性能差，注塑时传热温度不均匀，易发生翘曲，并且加工要求高，使用性能差。
技术实现思路
针对这种情况，本专利技术提出一种用于汽车薄壁注塑件的低翘曲率尼龙塑料及制备方法，可有效提高碳纤维与尼龙基体的界面结合性，降低了应力开裂风险，并且导热性能好，降低了翘曲的出现。为实现上述目的，本专利技术涉及的具体技术方案如下：一种用于汽车薄壁注塑件的低翘曲率尼龙塑料的制备方法，通过在层状碳化硅的片层间原位生成连续单向的碳纤维，并在高熔点尼龙通过双螺杆挤出机时，由侧喂料口加入，并借助超声波震动分散，挤出造粒制得低翘曲率尼龙塑料，制备的具体步骤如下：（1）将聚丙烯腈短切纤维与分散剂加入水中，超声分散10~20min，然后加入层状碳化硅，继续超声分散30~40min，辊压,使聚丙烯腈短切纤维进入碳化硅的片层之间，然后进行抽滤，烘干得到层间含有聚丙烯腈纤维的层状碳化硅；（2）将步骤（1）制得的层间含有聚丙烯腈纤维的层状碳化硅进行预氧化，然后在氮气氛围中进行高温煅烧，使聚丙烯腈纤维碳化为连续单向的碳纤维，制得层间含有碳纤维的层状碳化硅；（3）将高熔点尼龙通过双螺杆挤出机加热熔融，将步骤（2）制得的层间含有碳纤维的层状碳化硅浸润偶联剂后由侧喂料口加入，同时外加超声波震动分散，挤出造粒，即可制得用于汽车薄壁注塑件的低翘曲率尼龙塑料；优选的，步骤（1）所述聚丙烯腈短切纤维的长度为4~8mm，直径为15~30μm。优选的，步骤（1）所述分散剂为亚甲基双萘磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。优选的，步骤（1）中各原料的重量份为，聚丙烯腈短切纤维10~15重量份、分散剂0.5~1重量份、水54~64.5重量份、层状碳化硅25~30重量份。优选的，步骤（2）所述预氧化的温度为180~220℃，时间为3~5h。优选的，步骤（2）所述高温煅烧的温度为1500~1700℃，时间为5~8h。优选的，步骤（3）所述高熔点尼龙为PA46、PA6T、PA9T、PA66、PA4T、PA10T中的至少一种。优选的，步骤（3）所述偶联剂为铝酸三异丙酯、铝酸三苄酯、铝酸三甲酯中的至少一种。优选的，步骤（3）中各原料的重量份为，高熔点尼龙68~79重量份、层间含有碳纤维的层状碳化硅20~30重量份、偶联剂1~2重量份。通常，碳纤维与尼龙的相容性较差，而且碳纤维易于团聚，在尼龙基体中分散不均，难以形成有效的导热通道，导致碳纤维/尼龙复合材料的导热性能不佳，薄壁件的温度不均而引起翘曲。而层状碳化硅具有多层结构，层间有大量空隙，可吸附碳纤维，并通过层状碳化硅在尼龙中的均匀分布促进碳纤维的均匀分布。在本专利技术中，通过浸润在聚丙烯腈纤维分散液中，在层状碳化硅的片层间引入聚丙烯腈纤维，通过预氧化和煅烧原位生成碳纤维，使生成的碳纤维与碳化硅结合并缠绕于片层间。一方面改善了碳纤维与尼龙的界面相容性，提高复合材料的韧性。另一方面，复合导热通道的形成使得注塑件各部位传热、温度更加均匀，避免翘曲风险。本专利技术还提供一种上述制备方法制备得到的用于汽车薄壁注塑件的低翘曲率尼龙塑料。该方法通过在层状碳化硅的片层间原位生成连续单向的碳纤维，并在高熔点尼龙通过双螺杆挤出机时，由侧喂料口加入，并借助超声波震动分散，挤出造粒制得低翘曲率尼龙塑料。与传统方法相比，本专利技术的制备的尼龙塑料，碳纤维在尼龙基体中分散性好，材料之间的界面结合能力强，降低了应力开裂的风险，并且导热性能好，传热均匀，有效降低制品的翘曲风险，可广泛用于汽车薄壁注塑件的生产，提升汽车轻量化效果。本专利技术提供了一种用于汽车薄壁注塑件的低翘曲率尼龙塑料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1.本专利技术制备的尼龙塑料，可广泛用于汽车薄壁注塑，提升汽车轻量化效果。2.本专利技术的制备方法，通过超声波分散层状碳化硅导热填料，实现碳纤维的均匀分散，显著改善导热填料与尼龙基体的界面结合能力，降低了应力开裂的风险。3.本专利技术的制备方法，通过连续单向碳纤维与层状碳化硅形成的复合导热通道，增强了尼龙材料的导热性能，使得注塑件各部位传热温度均匀，从而有效降低薄壁件的翘曲风险。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本专利技术的范围内。实施例1将12kg平均长度为5mm，平均直径为19μm的聚丙烯腈短切纤维与0.8kg亚甲基双萘磺酸钠加入59.2kg水中，超声分散16min，然后加入28kg层状碳化硅，继续超本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于汽车薄壁注塑件的低翘曲率尼龙塑料的制备方法，其特征在于，通过在层状碳化硅的片层间原位生成连续单向的碳纤维，并在高熔点尼龙通过双螺杆挤出机时，由侧喂料口加入，并借助超声波震动分散，挤出造粒制得低翘曲率尼龙塑料，制备的具体步骤如下：（1）将聚丙烯腈短切纤维与分散剂加入水中，超声分散10~20min，然后加入层状碳化硅，继续超声分散30~40min，辊压,使聚丙烯腈短切纤维进入碳化硅的片层之间，然后进行抽滤，烘干得到层间含有聚丙烯腈纤维的层状碳化硅；（2）将步骤（1）制得的层间含有聚丙烯腈纤维的层状碳化硅进行预氧化，然后在氮气氛围中进行高温煅烧，使聚丙烯腈纤维碳化为连续单向的碳纤维，制得层间含有碳纤维的层状碳化硅；（3）将高熔点尼龙通过双螺杆挤出机加热熔融，将步骤（2）制得的层间含有碳纤维的层状碳化硅浸润偶联剂后由侧喂料口加入，同时外加超声波震动分散，挤出造粒，即可制得用于汽车薄壁注塑件的低翘曲率尼龙塑料。

【技术特征摘要】
1.一种用于汽车薄壁注塑件的低翘曲率尼龙塑料的制备方法，其特征在于，通过在层状碳化硅的片层间原位生成连续单向的碳纤维，并在高熔点尼龙通过双螺杆挤出机时，由侧喂料口加入，并借助超声波震动分散，挤出造粒制得低翘曲率尼龙塑料，制备的具体步骤如下：（1）将聚丙烯腈短切纤维与分散剂加入水中，超声分散10~20min，然后加入层状碳化硅，继续超声分散30~40min，辊压,使聚丙烯腈短切纤维进入碳化硅的片层之间，然后进行抽滤，烘干得到层间含有聚丙烯腈纤维的层状碳化硅；（2）将步骤（1）制得的层间含有聚丙烯腈纤维的层状碳化硅进行预氧化，然后在氮气氛围中进行高温煅烧，使聚丙烯腈纤维碳化为连续单向的碳纤维，制得层间含有碳纤维的层状碳化硅；（3）将高熔点尼龙通过双螺杆挤出机加热熔融，将步骤（2）制得的层间含有碳纤维的层状碳化硅浸润偶联剂后由侧喂料口加入，同时外加超声波震动分散，挤出造粒，即可制得用于汽车薄壁注塑件的低翘曲率尼龙塑料。2.根据权利要求1所述一种用于汽车薄壁注塑件的低翘曲率尼龙塑料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述聚丙烯腈短切纤维的长度为4~8mm，直径为15~30μm。3.根据权利要求1所述一种用于汽车薄壁注塑件的低翘曲率尼龙塑料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述分散剂为亚甲基双萘磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，昝航，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51