[发明专利]一种汽车进气歧管专用尼龙料及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车进气歧管专用尼龙料，具体涉及一种含短纤维和热致液晶聚酰胺的尼龙复合材料及其制备方法。

背景技术

世界各国政府都把节约能源放在国家发展战略的重要位置，以保持经济的可持续发展。汽车是能源消耗和环境污染的主要途径，汽车轻量化和节能已成为当今汽车工业的重要议题。

选用轻质的工程塑料用于汽车结构体及部件上是实现汽车轻量化、降低能耗、减少环境污染的有效途径，也直接反映了一个国家汽车工业的发展水平。进气歧管是汽车发动机周边重要部件之一，位于汽车发动机室内中央，是一种形状复杂的中空部件。过去进气歧管一般用铝或铸铁制造(铝制进气歧管质量为4.5～7.3kg)，近20年来，随着聚酰胺工程塑料在汽车发动机周边部件的应用研究日趋活跃，进气歧管的塑料化程度不断加快，具有以下优点：1)与铝制歧管相比较，聚酰胺进气歧管质量减少40～60％，可以更加节省能量；2)聚酰胺进气歧管制造主要采用熔芯法和振动焊接法，具有成型工序少、加工不减少、安装成本低、生产效率高的特点，生产成本降低了40～50％；3)聚酰胺进气歧管内表面光滑，对气流阻力小，可提高燃油效率，油耗可降低6％～8％，同时CO₂的排放量大大减少；4)聚酰胺本身具有减震消声和耐磨耗的性能，因此进气歧管可以防噪声、防振动；5)进气歧管可采用熔芯法制备，设计自由度大。

目前，聚酰胺进气歧管普遍采用的材料为尼龙PA6或PA66加25％～35％玻璃纤维(GF)的增强塑料。虽然含量在25％～35％的GF增强尼龙体系能够满足进气歧管的力学性能要求，但玻纤会提高配料粘度和对设备的摩擦力，使得复合体系的加工流动性差、制品的注塑成型难度很大，从而造成进气歧管制品的加工尺寸精度差、表面和内壁粗糙，进而阻碍汽车发动机中气体的流动性和燃油的充分燃烧。因此，改善现有玻璃纤维增强尼龙树脂体系的加工流动性、进一步提高复合体系的力学性能是目前汽车进气歧管专用料需要解决的主要问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有汽车进气歧管尼龙用料的缺点，提供一种表面光滑、热稳定性好、机械性能高、震动噪声小的进气歧管专用尼龙料及其加工方法。

本发明以“热致液晶聚酰胺(TLCP)/玻璃纤维/尼龙(PA)”三元复合材料替代“玻璃纤维/尼龙”二元复合体系，利用液晶聚合物切力变稀的流变特性，将其引入现有歧管用材-玻纤增强尼龙复合体系中，能够在降低复合材料熔体粘度、减少物料对挤出机和注塑机磨损、改善加工流动性的同时，降低短纤维在加工过程中的折断率、有利于物料的再生利用和制件力学性能的提高。

本发明所提供的一种汽车进气歧管专用尼龙料是一种含短纤维和热致液晶聚酰胺的尼龙复合材料，其中，各种组分及其重量百分比如下：

尼龙                   30～70％

短纤维                 5～35％

热致液晶聚酰胺         5～35％

加工助剂               0.1～5％

其中，所述的尼龙为脂肪族聚酰胺，优选聚酰胺6、66、1010、11、12。所述的短纤维为玻璃纤维GF或碳纤维CF。

所述的热致液晶聚酰胺为主链型芳香族液晶共聚酰胺，可由聚乙二醇双4-羧苯醚(PEG_n和/或PEG_m)、邻联甲苯胺(OT)和4’4-二羧基-α，ω-二苯氧基烷烃三类单体经溶液缩聚法制备(Bonahoe H B，Benjamin L E，Fennoy L V，and Greiff D，J.Org.Chem.，1961，26，474；Fukuji Higashi，Kohji Naka jima，Mamoru Watabiki，and Wen Xiong Zhang，Journal of Polymer Science：Part A：Polymer Chemistry，1993，31：2929-2933)，熔融范围为180～300℃。

当以不同的聚乙二醇双4-羧苯醚(PEG_n和PEG_m)和邻联甲苯胺(OT)为反应单体时，制备出的热致液晶聚酰胺分子结构通式如下：

其中x、y、z分别是PEG_n、OT、PEG_m按照归一化处理的摩尔比，且x+z＝y；重复单元数n和m的范围为2～4。