[发明专利]耐化学腐蚀高燃油阻隔的尼龙合金、复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐化学腐蚀高燃油阻隔的尼龙合金材料及基于该尼龙合金的增强复合材料，并涉及尼龙合金及其复合材料的制备方法。

背景技术

尼龙又名聚酰胺树脂（PA），聚合单体分子的碳原子（C）个数不同可以得到不同碳链长度的尼龙树脂。尼龙分子结构中都含有强极性的酰胺基团， 在它的结构中存在牢固的氢键，使得尼龙的熔点较高，具有良好的力学性能、耐磨性和自润滑性。不同碳链长度的尼龙具有不同的特性，通常碳链越长，韧性也越高，但阻隔汽车燃油的渗透性也越差。

短碳链尼龙主要指PA6和PA66,二者具有良好的力学性能、耐磨性、自润滑性和燃油阻隔性能，但对耐氯化钙和氯化锌等卤化金属盐的腐蚀性差，长时间腐蚀后短碳链尼龙会强度会明显下降。氯化钙和氯化锌是融雪剂的主要成分，当用短碳链尼龙制作成汽车部件（如加油管）后，尼龙部件在冬天被融雪剂腐蚀后由于强度下降，从而发生开裂。此外，纯的短碳链尼龙通常情况下在乙二醇水溶液中容易发生水解，特别是在加热的情况下水解速度更快。乙二醇是汽车冷冻液的重要成分，当用短碳链尼龙制作成汽车部件（如散热器水箱端盖）后，尼龙部件长期接触乙二醇溶液后由于水解会发生开裂。短碳链尼龙吸水性大，因而尺寸稳定性较差。纯的短碳链尼龙热变形温度低，耐热性能较差。

长碳链尼龙主要包括尼龙610、尼龙1010、尼龙12、尼龙11、尼龙612、尼龙1212、尼龙1012、尼龙1313和尼龙1414。长碳链尼龙吸水性小，因而尺寸稳定性好。长碳链尼龙较PA6和PA66更耐有机溶剂（如乙二醇溶液），更耐氯化盐的腐蚀。但长碳链尼龙与PA6和PA66相比，燃油阻隔性能差，耐低温冲击性能差。

短碳链尼龙和长碳链尼龙各有各的优点，要想获得优异的综合性能，需要将二者合金化。但二者由于碳链长短不同，分子极性差别较大，制备综合性能优异的尼龙合金存在技术上的难度。

无论尼龙还是尼龙合金，加入玻璃纤维后，在力学性能和耐热性能上都可以得到极大的提高，同时具有更好的尺寸稳定性。尼龙复合材料是复合材料领域重要一员。制备玻纤增强尼龙复合材料，一般都需要提高玻璃纤维和尼龙的界面相容性，但长、短碳链尼龙在极性上又存在差别，所以制备玻纤增强的长/短碳链尼龙合金，难度很大。

目前汽车加油管等燃油系统零部件基本都在使用金属材料或高密度聚乙烯（HDPE）加EVA多层共挤或氟化处理HDPE单层管，汽车轻量化、燃油排放标准提高、生物燃料的使用都要求材料具备更优异的综合性能和经济适应性，多层共挤管综合成本很高，氟化处理对环境污染大，使用新型材料势在必行。加油管等部件要求耐低温冲击（－40C）、抗燃油渗透、耐盐（融雪剂含氯化钙，氯化锌）等性能。尼龙是目前在经济和技术上可行的替代材料，目前少数车型加油管已采用尼龙12（PA12），但都是以牺牲部件抗燃油渗透性能为代价的；也有少数车型采用了尼龙6（PA6）加油管，但在冬天遇到融雪剂时，加油管会被腐蚀开裂。汽车空调冷却系统零部件，如散热器水室端盖等不仅要求耐冷却液（含乙二醇）水解，而且面临盐（融雪剂含氯化钙，氯化锌）腐蚀的挑战，目前所用的增强PA66在耐盐方面较差，已不能满足新的技术需求。

专利CN1422900A中公开了一种短链尼龙与长链尼龙的合金树脂，但只包含一种短链尼龙与一种长链尼龙，是两相尼龙复合体系。该专利申请未给出其它方面性能的测试，但在实验过程中发现，该专利申请的尼龙合金材料在燃油阻隔性、低温冲击性能、卤化金属盐腐蚀性等方面较差。

显然，短碳链尼龙、长碳链尼龙和简单的短碳链/长碳链尼龙合金都已无法满足汽车行业越来越高的技术要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种三相尼龙合金及其增强复合材料，解决上述车用材料所面临的技术难题，满足耐化学腐蚀（盐、乙二醇）、阻隔燃油渗透、耐低温冲击要求的同时，兼具良好的力学性能、耐热性能（长期耐热性能和热变形温度）和尺寸稳定性。

本发明提供了耐化学腐蚀高燃油阻隔的尼龙合金，该尼龙合金含有一种长碳链尼龙和尼龙6及尼龙66、相容剂，抗氧剂、热稳定剂和冠醚。

本发明还提供了基于一种以上尼龙合金的增强复合材料，该复合材料含有一种长碳链尼龙和尼龙6及尼龙66、玻璃纤维、相容剂、抗氧剂、热稳定剂和偶联剂、冠醚。

本发明还提供了一种本发明的尼龙合金的制备方法，该方法包括：将所述一种长碳链尼龙和尼龙6及尼龙66、相容剂、抗氧剂、热稳定剂和冠醚在高速混合机中预混合，经双螺杆挤出机挤出切粒，得到所述尼龙合金。