[發(fā)明專利]耐化學(xué)腐蝕高燃油阻隔的尼龍合金、復(fù)合材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710510065.4
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107365495A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李旭華;俞冰;習(xí)志亮;李欣欣;夏浙安;粟山
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州隆芝耀新材料有限公司
• 主分類號: C08L77/06
• 分類號: C08L77/06;C08L77/02;C08L25/14;C08K7/14;C08K5/159
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及耐化學(xué)腐蝕高燃油阻隔的尼龍合金材料及基于該尼龍合金的增強(qiáng)復(fù)合材料，并涉及尼龍合金及其復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

尼龍又名聚酰胺樹脂（PA），聚合單體分子的碳原子（C）個數(shù)不同可以得到不同碳鏈長度的尼龍樹脂。尼龍分子結(jié)構(gòu)中都含有強(qiáng)極性的酰胺基團(tuán)， 在它的結(jié)構(gòu)中存在牢固的氫鍵，使得尼龍的熔點較高，具有良好的力學(xué)性能、耐磨性和自潤滑性。不同碳鏈長度的尼龍具有不同的特性，通常碳鏈越長，韌性也越高，但阻隔汽車燃油的滲透性也越差。

短碳鏈尼龍主要指PA6和PA66,二者具有良好的力學(xué)性能、耐磨性、自潤滑性和燃油阻隔性能，但對耐氯化鈣和氯化鋅等鹵化金屬鹽的腐蝕性差，長時間腐蝕后短碳鏈尼龍會強(qiáng)度會明顯下降。氯化鈣和氯化鋅是融雪劑的主要成分，當(dāng)用短碳鏈尼龍制作成汽車部件（如加油管）后，尼龍部件在冬天被融雪劑腐蝕后由于強(qiáng)度下降，從而發(fā)生開裂。此外，純的短碳鏈尼龍通常情況下在乙二醇水溶液中容易發(fā)生水解，特別是在加熱的情況下水解速度更快。乙二醇是汽車?yán)鋬鲆旱闹匾煞郑?dāng)用短碳鏈尼龍制作成汽車部件（如散熱器水箱端蓋）后，尼龍部件長期接觸乙二醇溶液后由于水解會發(fā)生開裂。短碳鏈尼龍吸水性大，因而尺寸穩(wěn)定性較差。純的短碳鏈尼龍熱變形溫度低，耐熱性能較差。

長碳鏈尼龍主要包括尼龍610、尼龍1010、尼龍12、尼龍11、尼龍612、尼龍1212、尼龍1012、尼龍1313和尼龍1414。長碳鏈尼龍吸水性小，因而尺寸穩(wěn)定性好。長碳鏈尼龍較PA6和PA66更耐有機(jī)溶劑（如乙二醇溶液），更耐氯化鹽的腐蝕。但長碳鏈尼龍與PA6和PA66相比，燃油阻隔性能差，耐低溫沖擊性能差。

短碳鏈尼龍和長碳鏈尼龍各有各的優(yōu)點，要想獲得優(yōu)異的綜合性能，需要將二者合金化。但二者由于碳鏈長短不同，分子極性差別較大，制備綜合性能優(yōu)異的尼龍合金存在技術(shù)上的難度。

無論尼龍還是尼龍合金，加入玻璃纖維后，在力學(xué)性能和耐熱性能上都可以得到極大的提高，同時具有更好的尺寸穩(wěn)定性。尼龍復(fù)合材料是復(fù)合材料領(lǐng)域重要一員。制備玻纖增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料，一般都需要提高玻璃纖維和尼龍的界面相容性，但長、短碳鏈尼龍在極性上又存在差別，所以制備玻纖增強(qiáng)的長/短碳鏈尼龍合金，難度很大。

目前汽車加油管等燃油系統(tǒng)零部件基本都在使用金屬材料或高密度聚乙烯（HDPE）加EVA多層共擠或氟化處理HDPE單層管，汽車輕量化、燃油排放標(biāo)準(zhǔn)提高、生物燃料的使用都要求材料具備更優(yōu)異的綜合性能和經(jīng)濟(jì)適應(yīng)性，多層共擠管綜合成本很高，氟化處理對環(huán)境污染大，使用新型材料勢在必行。加油管等部件要求耐低溫沖擊（－40C）、抗燃油滲透、耐鹽（融雪劑含氯化鈣，氯化鋅）等性能。尼龍是目前在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上可行的替代材料，目前少數(shù)車型加油管已采用尼龍12（PA12），但都是以犧牲部件抗燃油滲透性能為代價的；也有少數(shù)車型采用了尼龍6（PA6）加油管，但在冬天遇到融雪劑時，加油管會被腐蝕開裂。汽車空調(diào)冷卻系統(tǒng)零部件，如散熱器水室端蓋等不僅要求耐冷卻液（含乙二醇）水解，而且面臨鹽（融雪劑含氯化鈣，氯化鋅）腐蝕的挑戰(zhàn)，目前所用的增強(qiáng)PA66在耐鹽方面較差，已不能滿足新的技術(shù)需求。

專利CN1422900A中公開了一種短鏈尼龍與長鏈尼龍的合金樹脂，但只包含一種短鏈尼龍與一種長鏈尼龍，是兩相尼龍復(fù)合體系。該專利申請未給出其它方面性能的測試，但在實驗過程中發(fā)現(xiàn)，該專利申請的尼龍合金材料在燃油阻隔性、低溫沖擊性能、鹵化金屬鹽腐蝕性等方面較差。

顯然，短碳鏈尼龍、長碳鏈尼龍和簡單的短碳鏈/長碳鏈尼龍合金都已無法滿足汽車行業(yè)越來越高的技術(shù)要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種三相尼龍合金及其增強(qiáng)復(fù)合材料，解決上述車用材料所面臨的技術(shù)難題，滿足耐化學(xué)腐蝕（鹽、乙二醇）、阻隔燃油滲透、耐低溫沖擊要求的同時，兼具良好的力學(xué)性能、耐熱性能（長期耐熱性能和熱變形溫度）和尺寸穩(wěn)定性。

本發(fā)明提供了耐化學(xué)腐蝕高燃油阻隔的尼龍合金，該尼龍合金含有一種長碳鏈尼龍和尼龍6及尼龍66、相容劑，抗氧劑、熱穩(wěn)定劑和冠醚。

本發(fā)明還提供了基于一種以上尼龍合金的增強(qiáng)復(fù)合材料，該復(fù)合材料含有一種長碳鏈尼龍和尼龍6及尼龍66、玻璃纖維、相容劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑和偶聯(lián)劑、冠醚。

本發(fā)明還提供了一種本發(fā)明的尼龍合金的制備方法，該方法包括：將所述一種長碳鏈尼龍和尼龍6及尼龍66、相容劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑和冠醚在高速混合機(jī)中預(yù)混合，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出切粒，得到所述尼龍合金。