本發(fā)明涉及尼龍66復合材料領域，具體涉及一種玻纖增強尼龍66復合材料及其制備方法和在制備汽車發(fā)動機進氣歧管中的應用。

背景技術：
聚酰胺樹脂，英文名稱為polyamide，簡稱PA，俗稱尼龍(Nylon)，為五大工程塑料中產(chǎn)量最大、品種最多、用途最廣的品種。尼龍中的主要品種是尼龍6和尼龍66，占絕對主導地位，尼龍6為聚己內(nèi)酰胺，而尼龍66為聚己二酸己二胺，尼龍66比尼龍6要硬12％。尼龍中尼龍66的硬度、剛性最高，但韌性最差。汽車發(fā)動機進氣歧管用玻纖增強尼龍66材料，是替代金屬理想材料，可以實現(xiàn)汽車輕量化，對材料的要求除了強度、剛性、韌性等基本要求外，最核心的要求是材料必須具備很好的耐醇解性能，由于玻纖增強尼龍66材料屬于無機/有機復合材料，其界面缺陷存在是導致材料發(fā)生分解的最重要因素之一，目前普遍采用的玻纖增強是無堿或低堿的短切或連續(xù)玻纖，其單絲直徑為10～14μm，選用單絲直徑為10～14μm的最大好處在于其玻璃纖維本身的強度和剛性好，所得到的玻纖增強尼龍66材料的強度和剛性較好，相比采用更細單絲直徑而言，對界面處理效果提出更高的要求，界面缺陷更多，導致其強度和剛性等力學性能的下降。公開號為CN101313023A(申請?zhí)枮?00680043995.3)的中國發(fā)明專利申請公開了一種碳纖維增強的聚酰胺樹脂組合物，其包含：(a)至少一種聚酰胺；(b)含有至少一種膠黏劑的碳纖維；和(c)至少一種聚碳化二亞胺，還包括任選的抗沖改性劑。該組合物可以進一步包含其他添加劑例如阻燃劑、潤滑劑、脫模劑、染料和顏料、UV光穩(wěn)定劑、增塑劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑和無機填料。該發(fā)明的組合物具有高剛性和沖擊強度，而不需要玻璃纖維的存在。該組合物雖然力學性能優(yōu)異，但是其耐醇解性能仍不理想。申請公布號為CN103183836A(申請?zhí)枮?01210599119.6)的中國發(fā)明專利申請公開了一種由具有改善的耐水解性的聚酰胺模制品的方法，包括如下步驟：a)提供聚酰胺模制組合物，至少50％的聚酰胺端基為胺基的形式；b)制備聚酰胺模制組合物與基于聚酰胺模制組合物0.1～5重量％的低聚或聚碳二亞胺的混合物，這里基本上沒有累積縮合；c)任選地儲存和/或運輸該混合物；和d)接著處理該混合物以提供模制品，直到這一步才進行累積縮合。該技術方案由聚酰胺模制組合物制備模制品，首先具有穩(wěn)定的抗水解性，其次具有高的聚酰胺分子量，以至于在模制品的機械性能變差和模制失敗之前，能夠容忍更高的水解度，使其具有良好的抗水解性。該組合物雖然具有良好的抗水解性，但是其耐醇解性能仍不理想。

技術實現(xiàn)要素：
為降低玻纖和PA66樹脂的界面缺陷，提高玻纖增強尼龍66材料的耐醇解性能，本發(fā)明提供了一種玻纖增強尼龍66復合材料，本發(fā)明采用較細單絲直徑的無堿玻璃纖維增強PA66，同時結合抗醇解劑等其他技術手段，獲得更好耐醇解性能可用于制備汽車發(fā)動機進氣歧管的玻纖增強尼龍66復合材料。一種玻纖增強尼龍66復合材料，由以下重量百分含量的原料構成；所述的玻璃纖維為單絲直徑范圍在5～9μm的無堿玻璃纖維；所述的抗醇解劑為聚碳化二亞胺。作為優(yōu)選，所述的玻纖增強尼龍66復合材料，由以下重量百分含量的原料構成；所述的玻璃纖維為單絲直徑范圍在5～9μm的無堿玻璃纖維；所述的抗醇解劑為聚碳化二亞胺。本發(fā)明中，采用單絲直徑范圍在5～9μm的無堿玻璃纖維和聚碳化二亞胺結合來提高本發(fā)明玻纖增強尼龍66復合材料的抗醇解性能，并增強偶聯(lián)劑和相容劑對無機/有機復合材料的界面改性效果，減少界面缺陷，在具有良好抗醇解性能的同時保證其良好的力學性能。主抗氧劑、輔抗氧劑的作用是為復合材料提供更好的熱氧老化性能，使得材料在擠出、注塑以及醇解試驗過程提供更好的老化保護。潤滑劑為材料在擠出、注塑過程提供更好潤滑脫模效果，使得玻纖增強尼龍66復合材料最終的汽車發(fā)動機進氣歧管制件微觀上更密實,制件內(nèi)應力更小,制件表面光潔?？勾冀鈩┠転榇冀膺^程中斷裂的PA66分子鏈重新得以連接，提高玻纖增強尼龍66復合材料的抗醇解性能。所述的尼龍66的特性粘度2.3～3.2。所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550、硅烷偶聯(lián)劑KH560中的一種或兩種組合。所述的相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯中的一種或兩種組合。所述的主抗氧劑為抗氧劑1098、抗氧劑DNP中的一種或兩種組合。所述的輔抗氧劑為抗氧劑168、抗氧劑626中的一種或兩種組合。所述的潤滑劑為乙撐雙硬脂酰胺、硅酮中的一種或兩種組合。本發(fā)明還提供了一種玻纖增強尼龍66復合材料的制備方法，采用現(xiàn)有的雙螺桿擠出機即可實現(xiàn)，其制備簡單，易于操作和實施，易于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。一種玻纖增強尼龍66復合材料的制備方法，包括以下步驟：將尼龍66與偶聯(lián)劑、相容劑、主抗氧劑、輔抗氧劑、潤滑劑、抗醇解劑混合均勻后，從雙螺桿擠出機的第一加料器(主喂料)加入雙螺桿擠出機中，玻璃纖維從雙螺桿擠出機的第二加料器(側喂料)加入雙螺桿擠出機擠出造粒，得到玻纖增強尼龍66復合材料。所述的雙螺桿擠出機由進料段到機頭的溫度設定依次為：250～260℃、260～270℃、270～280℃、270～280℃、270～280℃、270～280℃、265～275℃、260～265℃，模頭的溫度為260～265℃，真空口負壓不低于0.04MPa。本發(fā)明玻纖增強尼龍66復合材料具有優(yōu)異的耐醇解性能和良好的力學性能，特別適合用于制備汽車發(fā)動機進氣歧管。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：本發(fā)明玻纖增強尼龍66復合材料，采用單絲直徑范圍在5～9μm的無堿玻璃纖維和聚碳化二亞胺結合來提高本發(fā)明玻纖增強尼龍66復合材料的抗醇解性能，并增強偶聯(lián)劑和相容劑對無機/有機復合材料的界面改性效果，減少界面缺陷，在具有良好抗醇解性能的同時保證其良好的力學性能。主抗氧劑、輔抗氧劑的作用是為復合材料提供更好的熱氧老化性能，使得材料在擠出、注塑以及醇解試驗過程提供更好的老化保護。潤滑劑為材料在擠出、注塑過程提供更好潤滑脫模效果，使得玻纖增強尼龍66復合材料最終的汽車發(fā)動機進氣歧管制件更密實等優(yōu)點。抗醇解劑能為醇解過程中斷裂的PA66分子鏈重新得以連接，提高玻纖增強尼龍66復合材料的抗醇解性能。本發(fā)明玻纖增強尼龍66復合材料具有優(yōu)異的抗醇解性能和良好的力學性能，特別適合用于制備汽車發(fā)動機進氣歧管，有利于市場化推廣利用，具備廣闊的應用前景。本發(fā)明玻纖增強尼龍66復合材料的制備方法，采用現(xiàn)有的雙螺桿擠出機即可實現(xiàn)，能夠有效降低設備成本，并且其制備簡單，易于操作和實施，有利于降低生產(chǎn)成本，該方法易于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。具體實施方式實施例1～5以及對比例1：將干燥好的尼龍66與偶聯(lián)劑、相容劑、主抗氧劑、輔抗氧劑、潤滑劑、抗醇解劑一起投入到高速混合機中高速(500轉/分鐘)混合4min后，從第一加料器(主喂料)加入雙螺桿擠出機中，玻璃纖維從第二加料器(側喂料)加入雙螺桿擠出機擠出造粒，由進料段到機頭的溫度設定依次為：250～260℃、260～270℃、270～280℃、270～280℃、270～280℃、270～280℃、265～275℃、260～265℃，模頭的溫度為260～265℃，真空口負壓不低于0.04MPa，擠出后經(jīng)過水冷、切粒，然后包裝，制得玻纖增強尼龍66復合材料，可用于制備發(fā)動機進氣歧管。實施例1～5以及對比例1的配方如下表1所示。表1、實施例1～5以及對比例1的配方對比例1所用玻纖的單絲直徑是14um，實施例1～5所用玻纖的單絲直徑分別是5um、6um、7um、8um、9um。將上述玻纖增強尼龍66復合材料在鼓風干燥箱中于120℃干燥4小時，按照測試方法地要求，注塑成樣條，分為兩組，一組是未進行醇解試驗，進行初始性能測試，測試結果如下表2所示，另一組是進行醇解試驗，醇解試驗的條件是，將樣條浸泡在乙二醇水溶液(乙二醇：水體積比1：1)，放置于135℃的密閉恒溫箱中，放置時間360h，取出后擦拭表面殘留溶液，再放置室溫下24小時后，測試性能，測試結果如下表3所示。表2、未醇解試驗的初始性能測試結果表3、醇解試驗后的性能測試結果使用單絲直徑細的玻璃纖維制備發(fā)動機進氣歧管用玻纖增強尼龍66材料，在未醇解試驗前，其拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量均稍稍低于對比例1所測得的數(shù)據(jù)，而經(jīng)過醇解試驗后，其拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量均高于對比例1所測得的數(shù)據(jù)，可見其耐醇解性能得到了提高。同時將對比例1和實施例1～5，注塑成直徑為100mm，厚度為3mm圓片，實施例1～5的表面光潔度明顯好于對比例1。并且，隨著所用玻纖單絲直徑的減少，表面光潔度更好，表面“浮纖”現(xiàn)象更不明顯。實施例6～10以及對比例2、3：將干燥好的尼龍66與偶聯(lián)劑、相容劑、主抗氧劑、輔抗氧劑、潤滑劑、抗醇解劑一起投入到高速混合機中高速(1000轉/分鐘)混合4min后，從第一加料器(主喂料)加入雙螺桿擠出機中，玻璃纖維從第二加料器(側喂料)加入雙螺桿擠出機擠出造粒，由進料段到機頭的溫度設定依次為：250～260℃、260～270℃、270～280℃、270～280℃、270～280℃、270～280℃、265～275℃、260～265℃，模頭的溫度為260～265℃，真空口負壓不低于0.4MPa，擠出后經(jīng)過水冷、切粒，然后包裝，制得玻纖增強尼龍66復合材料，可用于制備發(fā)動機進氣歧管。實施例6～10以及對比例2、3的配方如下表4所示。表4、實施例6～10以及對比例2、3的配方對比例2所用玻纖的單絲直徑是10um，對比例3所用玻纖的單絲直徑是7um，但是沒有加入抗醇解劑，實施例1～5所用玻纖的單絲直徑是7um。將上述玻纖增強尼龍66復合材料在鼓風干燥箱中于120℃干燥4小時，按照測試方法地要求，注塑成樣條，分為兩組，一組是未進行醇解試驗，進行初始性能測試，測試結果如下表5所示，另一組是進行醇解試驗，醇解試驗的條件是，將樣條浸泡在乙二醇水溶液(乙二醇：水體積比1：1)，放置于135℃的密閉恒溫箱中，放置時間360h，取出后擦拭表面殘留溶液，再放置室溫下24小時后，測試性能，測試結果如下表6所示。表5、未醇解試驗的初始性能測試結果表6、醇解試驗后的性能測試結果對比例3未加入抗醇解劑，選用所用玻纖的單絲直徑是7um，其力學性能下降較多，經(jīng)醇解試驗后，其力學性能下降相對于對比例2來說，要小一點，可見玻纖的單絲直徑是7um是能夠起到提高抗醇解性的作用，但是也會影響導致一定程度的力學性能下降。使用單絲直徑細的玻璃纖維制備發(fā)動機進氣歧管用玻纖增強尼龍66材料，在未醇解試驗前，其拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量均稍稍低于對比例所測得的數(shù)據(jù)，而經(jīng)過醇解試驗后，其拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量均高于對比例2所測得的數(shù)據(jù)，可見其耐醇解性能得到了提高。同時將對比例2、3和實施例6～10，注塑成直徑為100mm，厚度為3mm圓片，實施例6～10的表面光潔度明顯好于對比例2，與對比例3基本一致。并且，隨著所用玻纖單絲直徑的減少，表面光潔度更好，表面“浮纖”現(xiàn)象更不明顯。