增强增韧尼龙66汽车专用料的性能研究

新技术与产品开发

增强增韧尼龙66汽车专用料的性能研究　Ξ

崔　欣1,王静江2

(11中国石油辽阳石化分公司研究院,辽宁辽阳111003;21中国石油辽阳石油化纤公司技术中心,辽宁辽阳111003)

摘要:采用双螺杆挤出加工工艺,对增强增韧尼龙66材料综合性能进行了研究;比较了尼龙品种、增韧剂、玻璃纤维及助剂对内饰件材料的改性效果;并分析了生产工艺对材料性能的影响。确定了材料的最佳工艺参数和配方,并成功应用在出口汽车座椅滑块制品上。

关键词:尼龙;玻璃纤维;增韧剂;结构;性能;应用

中图分类号:T Q32316 文献标识码:B 文章编号:1005-5770(2007)04-0062-04

Study of Property of R einforced and Toughened N ylon 66

Special Compound for Auto I ndustry

C UI X in 1,W ANGJing 2jiang 2

(11Research Institute of Liaoyang Petrochemical Branch ,PetroChina ,Liaoyang 111003,China ;21T echnical Center of Liaoyang Petrochemical Fiber C o.,PetroChina ,Liaoyang 111003,China

) Abstract :The overall property of rein forced and toughened nylon 66com pound was studied by means of extru 2sion technology on twin 2screw extruder 1The effect of the variety of nylon and the effects of toughener ,glass fiber and additive on the m odification of the decorative com pounds were com pared ,the effect of processing technology on the property of the com pound was analyzed 1The optimum processing parameter and formulation for the com pound were determined and applied to the production of the slide bar of the saddle of car for export success fully 1

K eyw ords :Nylon ;G lass Fiber ;T oughener ;Structure ;Property ;Application 汽车上零部件要求能耐高低温、耐油、耐化学药

品、耐候和一定的机械性能,达到节能降耗、提高车速、改进外观和舒适性、降低成本等众多目标。普通单牌号尼龙虽具有良好的强度和刚性,但冲击强度各有不同,且熔融范围较窄,熔体强度对温度敏感,以30%玻纤增强尼龙66为例,其熔体质量流动速率(MFR )为10～25g/10min ,波动较大,给注塑制件的工艺调整带来不便。随着国内汽车业的不断发展和成熟,对车用材料提出了更高要求的同时,成本控制也近乎苛刻,通过合金工艺生产的尼龙合金复合材料,可以很好地解决上述问题,满足汽车用材料的要求。以汽车座椅滑块为例,要求材料具有高强度、高刚性,良好的尺寸稳定性,并具备适当的韧性和良好的加工性。本项目组采用共混合金工艺,经过反复试验,取得了良好的效果,材料性能满足使用要求。

1　实验部分

111　主要原材料及设备

尼龙66:中黏EPR27、高黏EPR32,平顶山神马集团;尼龙6:高黏32,岳阳石化;中黏26228,岳阳石化/石家庄化纤;接枝聚丙烯:K T J 21A ,沈阳科通;接枝聚乙烯:K T 25A ,大连工大;接枝POE :K TR 23C ,沈阳科通;接枝POE :长春应化所;接枝POE :9805,上海日之升;接枝EPDM :9802,上海

日之升;接枝EPDM :南京驰鸿;玻璃纤维:988(长),浙江巨石;抗氧剂:1010,瑞士汽巴/吉林大河东;光亮润滑剂:T AF ,苏州国光。

双螺杆挤出机:SH J582Ⅱ,南京信立;注塑机:CWI 2120D ,上海纪威;万能试验机:C MT5204,深圳

新三思;冲击试验机:X JU 2515,承德金建;热变形温度检测仪:XRW 2300,承德金建;熔体质量流动速率仪:SRZ 2400C ,长春智能;尺寸变化测定仪:XC B 2150,承德金建。

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26・塑料工业

CHI NA P LASTICS I NDUSTRY 第35卷第4期2007年4月

Ξ作者简介:崔欣,女,1968年生,大学本科,高级工程师,长期从事化工材料材料的研究,发表论文多篇。

cuixin823@sina 1com

112　工艺流程和条件

原料混合ϖ挤出造粒ϖ注塑打样ϖ检测分析 挤出温度:230～260℃;螺杆转速:200～300r/min ;注塑温度:230～260℃。113　性能测试

悬臂梁冲击强度:按G B/T 1843—1996测试;熔体质量流动速率:按G B/T 3682—1983测试;拉伸性能:按G B/T 1040—1992测试;弯曲性能:按G B/T 9341—2000测试;注射成型收缩率:按G B/T 15585—1995测试;热变形温度:按G B/T 1634—1989测试。

2　结果与讨论

211　尼龙合金基体树脂品种的选定

在尼龙合金汽车专用料(座椅滑块)的研发过程中,实验综合了尼龙6和尼龙66的优点,以尼龙66为主,加入一定量的尼龙6,构成了尼龙合金专用料的基体树脂合金。同时,在综合考虑流动性和强度的基础上,选择了中等黏度的尼龙作为主要原料,即尼龙66采用平顶山神马的EPR27,尼龙6选用岳化或石家庄的中等黏度料。212　增韧剂的选定 尼龙66和尼龙6虽然具备前述优点,但也存在韧性较低、耐寒性差的不足,改善这两种尼龙的韧性是几乎所有尼龙合金改性的关键问题,也是本产品研究开发的关键问题之一。聚合物的增韧理论近年来发展较快[1]。用作尼龙增韧的增韧剂主要是热塑性弹性体或橡胶弹性体的接枝物,即马来酸酐接枝POE (POE 2g 2M AH )、马来酸酐接枝聚乙烯(PE 2g 2M AH )、马来酸酐接枝EPDM (EPDM 2g 2M AH )。 对不同厂家的三种增韧剂进行了对比(实验工艺参数相同,原料为尼龙66,增韧剂用量均为10份),结果见表1。

表1　尼龙增韧剂性能对比

T ab 1Property comparis on of toughener for nylon

检验

接枝EPDM 接枝EPDM 接枝POE 接枝POE 接枝POE 接枝PE 项目日之升9802

南京驰鸿

日之升9805

长春1#

科通K TR 23C

大连

拉伸强度

/MPa

561706114761164611536512371103弯曲强度

/MPa

681777213573106691357017276196弯曲模量

/MPa

2125166223911226219207811196916223713悬臂梁缺口冲击强度/J ・m -113811014015111317915510611810653105断裂伸长率

/%

89166610241139491194912631127熔体质量流动速率/g ・(10min )-1

4196

5112

16128

15133

18127

2116

由表1可以看出,橡胶类弹性体(马来酸酐接枝

EPDM )增韧效果最好,主要是橡胶具有很高的韧性,但也存在流动性差的缺点。另外,由于该类弹性体增韧剂一般都经过硫化交联处理,因此,在用量较大或与玻纤共同使用改性尼龙时,会出现交联杂质累积在螺杆挤出机机头的现象,从而导致加工困难、生产波动较大等问题。而热塑性弹性体(马来酸酐接枝POE 、马来酸酐接枝聚乙烯)中马来酸酐接枝聚乙烯无论是增韧效果还是加工流动性均较差(基体树脂聚乙烯是主要影响因素),不予考虑。马来酸酐接枝POE 增韧效果虽略逊于橡胶类弹性体,但加工流动性

好

,而且不存在橡胶类弹性体的交联问题。因此,为保证达到理想的韧性而又避免产生交联问题,在尼龙合金增韧体系中,选用以马来酸酐接枝POE 为主、马来酸酐接枝EPDM 为辅的复合体系。213　尼龙合金的增强

图1　玻纤用量对尼龙合金的增强效果

Fig 1E ffect of glass fiber content on rein forcement of nylon alloy

尼龙66和尼龙6的强度一般在60～80MPa 之间,经过增韧改性,强度会有所下降。根据尼龙合金汽车料(座椅滑块)的指标要求,拉伸强度需要超过120MPa ,因此,必须对尼龙合金进行增强改性。用

于尼龙增强的主要是玻纤,它的强度是尼龙的几倍。为此,实验研究了玻纤用量对尼龙增强效果的影响,

结果见图1。由图1可知,随着玻

纤用量的增加,尼龙合金拉伸强度也随之增加。考虑到玻纤过高对制品形变和外观的不利影响,实验选择玻纤质量分数为30%左右较宜。214　尼龙合金相容剂的选择 相容剂又称为增容剂,具有与塑料合金体系中各组分反应形成化学结构或具有良好相容性(即可产生物理缠结作用)的化合物。本实验对尼龙合金材料有无相容剂进行

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36・第35卷第4期崔　欣等:增强增韧尼龙66汽车专用料的性能研究