專利名稱：柴油機塑料蓋體材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種制作柴油機塑料蓋體的材料。
柴油機既要在高溫的環境下工作，又要在寒冷干燥的環境條件下工作，并且在高頻振動狀態下，還要與較高溫度的機油接觸，因此工作環境較為惡劣。目前，柴油機的殼體、前蓋、后蓋等蓋體全部是由鐵、鋁等金屬材料鑄造，再進行機械加工而成。這種加工方法存在著工藝復雜、加工困難、廢品率高、生產成本高等缺點。
尼龍作為現有五大工程塑料中，是開發最早、產量最大的一個品種，其優異的性能早已被世人所公認，“比蜘蛛絲還細，比鋼鐵還強”。尤其在經過玻璃纖維、碳纖維增強改性后，其機械強度更是成倍提高，成為極其堅韌的材料，在替代鐵、鋁等金屬的應用中顯示了相當廣闊的前景。但作為柴油機蓋體用塑料材料，不僅要求有較高的機械強度，而且還要求耐沖擊、耐油、耐腐蝕、耐高溫、耐低溫、耐磨、尺寸穩定性好等等。中國發明專利公報1995年9月6日所公開的專利申請號94111396，公告號CN1107939A，名稱為《單缸柴油機油箱、齒輪室蓋、后蓋、上蓋》，其制作油箱及蓋體的材料就是在尼龍中經過玻璃纖維增強改性后成為玻纖增強尼龍。使尼龍經過玻璃纖維增強改性后，大幅度提高材料的拉伸強度、彎曲強度、沖擊強度、表面硬度的機械性能，以及材料熱變形溫度、長期使用溫度的熱性能也顯著改善。但因尼龍分子是極性較大的結晶性高分子，分子之間存在著很強的作用力，這使得尼龍分子之間的相對運動的阻力大增，尤其是在干燥或低溫狀態下的尼龍制品，尼龍分子間沒有水份潤滑或在低溫情況下，尼龍分子顯得更加僵硬，因此尼龍在受到較大沖擊時的破壞多呈脆性破壞，尤其是經玻璃纖維增強改性后的尼龍，脆性破壞更加明顯，因此材料缺乏足夠的柔韌性，這對于柴油機的使用狀況是極為不利的。加上柴油機是在長期的、高頻率振動狀態下工作，所以極有可能在蓋體內部產生細小裂紋，并隨后發展為較大的、帶破壞性的裂痕，而使其質量和使用效果受到影響。同時，玻璃纖維增強改性后的尼龍材料，在成型大面積的制品時，由于尼龍在熔融狀態下冷卻時，往往受急冷等因素作用下使尼龍的結晶度下降，這樣隨著時間的推移，尼龍將發生后期結晶，因而會產生內應力及成型后的收縮變形，導致了制品尺寸變化、產生內應力等缺陷，造成制品的翹曲變形。再加上在玻璃纖維的作用，極易發生玻璃纖維取向，也導致了制品的翹曲變形，因此不但會影響制品的成品率，而且也影響制品的質量和正常使用。
本發明的目的是提供一種柴油機塑料蓋體材料，用其材料加工制作出的柴油機蓋體既有較高強度，而且又有足夠柔韌性，能承受較大的沖擊，并可減少柴油機蓋體的翹曲變形，制品的成品率高，成本低。
為實現上述目的，本發明的技術方案是一種柴油機塑料蓋體材料，其成份及重量百分比為尼龍50％～70％，玻璃纖維20％～35％，改性聚烯烴3％～12％，成核劑1％～3％，無機填料0％～12％共混改性制成玻纖增強、增韌的尼龍工程材料。
其中改性聚烯烴采用聚丙烯、聚乙烯、聚烯烴彈性體、三元乙丙膠。
其中成核劑采用800目以上的滑石粉、高熔點尼龍或納米級的二氧化硅、硫酸鈣、鈦酸鉀。
其中無機填料采用滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇、云母粉。
一種柴油機塑料蓋體材料，其成份及重量百分比為尼龍50％～70％，玻璃纖維20％～35％，成核劑1％～3％，無機填料5％～12％共混改性制成玻纖增強、增韌尼龍工程材料。
其中成核劑采用800目以上的滑石粉、高熔點尼龍或納米級的二氧化硅、硫酸鈣、鈦酸鉀。
其中無機填料采用滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇、云母粉。
本發明采用上述技術方案后的優點在于通過在尼龍和玻璃纖維中加入改性聚烯烴，在尼龍分子中引入了柔順的改性聚烯烴類大分子后，改性聚烯烴分子鏈上的活性基團與尼龍分子上活性基團親和，形成相對牢固的化學鍵聯接和分子間聯接，從而一方面在尼龍分子間形成柔順的過渡聯接點，使得尼龍分子間的相對移動變得較為容易，因而增加了尼龍受沖擊時的緩沖變形，即提高了沖擊韌性。另一方面，改性聚烯烴分子的插入增大了尼龍分子間的距離，削弱了尼龍分子間的相互作用力，也使得尼龍分子變得柔順，改善了尼龍的沖擊韌性。并且帶有反應活性基團的改性聚烯烴分子的加入，破壞了尼龍原來的結晶結構，甚至形成聚烯烴-尼龍共聚物，這也使得尼龍分子整體的柔順性增加，因為在抗沖擊尼龍吸收的沖擊能量中，有近75％是由分子間的相對位移導致制品塑性變形直接消耗掉的，有利于吸收更多的沖擊能量。
由于尼龍在冷卻前期的高溫階段，晶核的生成速度對結晶速度的影響很大，因此在尼龍中增加了成核劑后，使晶核的生成速度加快，高溫下的結晶速度加快，減少尼龍的后期結晶，使其產生均勻完善的晶體結構，從而減少因其成型后再結晶造成的尺寸變化及內應力缺陷，也就改善了制品尤其是大面積制品的翹曲變形，提高制品的成品率。同時由于結晶度提高后，晶相結構完整、分布均勻、且數量多，而晶相結構密度大、較致密，且要破壞它需要的能量也較高，所以結晶度的提高對尼龍的表面硬度、剛性、耐熱性也非常有利。
在玻璃纖維增強尼龍中加入了的無機填料后，由于無機填料粒子的微觀結構大多呈片狀、球狀、短棒狀等，一方面削弱了尼龍分子間的相互作用力，使得尼龍分子變得柔順，改善了尼龍的沖擊韌性。另一方面改善了尼龍材料的成型性，填料的加入，擾亂了玻璃纖維的取向性，也使得玻璃纖維的取向作用減少，因而在注塑成型時的取向作用較不明顯，從而可以減少由于取向作用產生的翹曲變形。加上，無機填料的加入使尼龍中的無機物總含量增加，既降低了成本，又提高了制品的剛性。所以采用本發明的組合物配方所制成的柴油機蓋體，具有耐高溫、耐低溫、耐沖擊，在高頻率振動狀態下，制品不會開裂及變形，滿足柴油機蓋體的使用要求，成品率高，而采用的改性聚烯烴、成核劑、無機填料都為價格低廉、且易得到的原料，所以制作成本低，較為實用。
下面結合實施例對本發明予以更詳細的說明。
實施例1將成份及重量百比52±2％的尼龍，30±2％的玻璃纖維，7±2％的改性聚丙烯，3％目數在2500目的滑石粉，8±2％的碳酸鈣共混改性制成玻纖增強、增韌尼龍工程材料，再將此材料用注塑機在成型模中注塑成制品。
實施例2將成份及重量百分比68±2％的尼龍，22±2％的玻璃纖維，3％的改性聚烯烴彈性體，1％的納米級二氧化硅，6％的硫酸鋇共混改性制成玻纖增強、增韌尼龍工程材料，再將此材料用注塑機在成型模中注塑成制品。
實施例3將成份及重量百分比60±2％的尼龍，28±2％的玻璃纖維，2％的三元乙丙膠，2％的納米級鈦酸鉀，8％的云母粉共混改性制成玻纖增強、增韌尼龍工程材料，再將此材料用注塑機在成型模中注塑成制品。
實施例4將成份及重量百分比65±2％的尼龍，玻璃纖維25±2％，8％的改性聚乙烯，2％目數2500目的滑石粉，共混改性制成玻纖增強、增韌尼龍工程材料，再將此材料用注塑機在成型模中注塑成制品。
實施例5將成份及重量百分比52±2％的尼龍，33±2％的玻璃纖維，3％高熔點尼龍，12％的滑石粉共混制成玻纖增強、增韌尼龍工程材料，再將此材料用注塑機在成型模中注塑成制品。
實施例6將成份及重量百分比70±2％的尼龍，22±2的％玻璃纖維，1％的納米級二氧化硅，7％的云母粉共混改性制成玻纖增強、增韌尼龍工程材料，再將此材料用注塑機在成型模中注塑成制品。
實施例7將成份及重量百分比60±2％的尼龍，25±2％的玻璃纖維，2％的目數為2500目的滑石粉，8％的硫酸鋇共混改性制成玻纖增強、增韌尼龍工程材料，再將此材料用注塑機在成型模中注塑成制品。
用此方法改性的尼龍材料成型出的柴油機蓋體，加工很少，其制品的主要尺寸精度高，完全滿足設計使用要求。并且通過試驗，制品的耐沖擊性能遠遠優于現用的鑄鋁件，其冷凍跌落試驗全部合格，采用高強度、耐沖擊、變形小的玻纖增強、增韌尼龍工程材料，單件重量減輕了三分之二，有效地降低在搬運、運輸、后期裝配過程中產生的廢品損耗，通過裝機帶載試驗，連續加載運行300小時無故障，實測噪聲降低2分貝，是目前最適合代替傳統材料的柴油機塑料材料。
權利要求
1.一種柴油機塑料蓋體材料，其成份及重量百分比為尼龍50％～70％，玻璃纖維20％～35％，改性聚烯烴3％～12％，成核劑1％～3％，無機填料0％～12％共混改性制成玻纖增強、增韌的尼龍工程材料。
2.根據權利要求1所述的柴油機塑料蓋體材料，其特征在于所述的改性聚烯烴采用聚丙烯、聚乙烯、聚烯烴彈性體、三元乙丙膠；成核劑采用800目以上的滑石粉、高熔點尼龍或納米級的二氧化硅、硫酸鈣、鈦酸鉀；無機填料采用滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇、云母粉。
3.一種柴油機塑料蓋體材料，其成份及重量百分比為尼龍50％～70％，玻璃纖維20％～35％，成核劑1％～3％，無機填料5％～12％共混改性制成玻纖增強、增韌尼龍工程材料。
4.根據權利要求3所述的柴油機塑料蓋體材料，其特征在于所述的成核劑采用800目以上的滑石粉、高熔點尼龍或納米級的二氧化硅、硫酸鈣、鈦酸鉀；無機填料采用滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇、云母粉。
全文摘要
本發明涉及一種柴油機塑料蓋體材料,其成分及重量百分比為尼龍50%～70%,玻璃纖維20%～35%,改性聚烯烴3%～12%,成核劑1%～3%,無機填料0%～12%共混改性制成玻纖增強、增韌的尼龍工程材料。用此方法改性的尼龍材料加工制作出的柴油機蓋體既有較高強度,而且又有足夠柔韌性,能承受較大的沖擊,并可減少柴油機蓋體的翹曲變形,制品的成品率高,成本低。
文檔編號B29C45/00GK1289671SQ0011901
公開日2001年4月4日 申請日期2000年10月9日 優先權日2000年10月9日
發明者屠金法 申請人:屠金法