一种汽车中冷器进出气管

摘要

本发明涉及一种汽车中冷器，具体涉及一种汽车中冷器进出气管，属于高分子材料领域。所述汽车中冷器进出气管包括如下重量份的组分：PA66:50‑60份，无碱玻璃纤维：25‑30份，微晶纤维素：5‑10份，纳米Si3N4:5‑10份，分散剂：5‑10份，增塑剂：5‑10份。本发明对微晶纤维素的份数进行了限定，同时对无碱玻璃纤维和纳米Si3N4进行预处理，使其能更好的与基体树脂发挥复合作用，并选择适宜的分散剂、抗氧剂和增塑剂，使得到的中冷器进出气管耐高温，且强度高。

权利要求

1.一种汽车中冷器进出气管，其特征在于，所述中冷器进出气管包括如下重量份的组分：PA66:50-60份，无碱玻璃纤维：25-30份，微晶纤维素：5-10份，纳米Si3N4:5-10份，分散剂，5-10份，增塑剂：5-10份；所述微晶纤维素的粒径为40-50μm。

2.根据权利要求1所述的汽车中冷器进出气管，其特征在于，所述无碱玻璃纤维长度为

1.5-3.0mm，直径为9-14μm。

3.根据权利要求1所述的汽车中冷器进出气管，其特征在于，所述无碱玻璃纤维经过硅烷偶联剂预处理。

4.根据权利要求3所述的汽车中冷器进出气管，其特征在于，所述硅烷偶联剂为r-氨丙基三甲氧基硅烷。

5.根据权利要求1所述的汽车中冷器进出气管，其特征在于，所述纳米Si3N4的直径为

100nm-120nm。

6.根据权利要求5所述的汽车中冷器进出气管，其特征在于，所述纳米Si3N4先进行高速剪切，搅拌后再进行超声振荡处理。

7.根据权利要求1所述的汽车中冷器进出气管，其特征在于，所述分散剂为丙酮、乙醇中的一种或两种。

说明书

一种汽车中冷器进出气管

技术领域

[0001] 本发明涉及一种汽车中冷器，具体涉及一种汽车中冷器进出气管，属于高分子材料领域。

背景技术

[0002] 随着汽车产品的不断发展，用户对汽车的要求越来越高，而涡轮增压发动机的换气效率比一般发动机的效率更高，因此涡轮增压的发动机比普通发动机拥有更大的动力。当空气进入涡轮增压后其温度会大幅升高，密度也相应变小，而中冷器正是起到冷却空气的作用，高温空气经过中冷器的冷却，再进入发动机中。如果缺少中冷器而让增压后的高温空气直接进入发动机，则会因空气温度过高导致发动机爆震甚至损伤熄火的现象。中冷器通常见于安装了涡轮增压的车上。因为中冷器其实是涡轮增压的配套零件，而它的作用则是为了提高涡轮增压发动机的换气效率。而进出气管作为中冷器的重要组成部分，有着举足轻重的作用。

[0003] 传统的中冷器进出管采用金属材料制成，其硬度高，能保证中冷器进出管的强度，但金属制品在高温下容易被氧化而变质，因此其在现实生活中的应用受到限制。

发明内容

[0004] 本发明针对上述的问题，提供一种耐高温、强度高的汽车中冷器进出气管。

[0005] 本发明的技术目的通过如下技术方案来实现：一种汽车中冷器进出气管，所述汽车中冷器进出气管包括如下重量份的组分：PA66:50-60份，无碱玻璃纤维：25-30份，微晶纤维素：5-10份，纳米Si3N4:5-10份，分散剂：5-10份，增塑剂：5-10份。

[0006] 本发明汽车中冷器进出气管以分子链结构对称、结晶度高的PA66树脂为基体树脂，加入无碱玻璃纤维起骨架结构式的增强作用，在此基础上加入微晶纤维素形成交织结构，并加入纳米Si3N4均匀分散于基体树脂中并吸收冲击能，同时加入了分散剂和增塑剂，能够使本发明中冷器进出气管耐高温的同时具有良好的强度。其中本发明复合材料中PA66的分子量在1.5-1.6万，分子量分布越窄，原材料性能越稳定，粘度在2.3左右最佳，有利于纳米Si3N4在基体树脂中分散，促进PA66对纳米Si3N4的包覆。

[0007] 在上述一种汽车中冷器进出气管中，加入了微晶纤维素。纯的聚酰胺树脂凝固时由于其线性结构形成的凝聚层物理机械性能较好，撕裂强度和拉伸强度均较高。当添加少量微晶纤维素时，微晶纤维素粒子会部分阻隔聚酰胺分子的聚合，相当于破坏了其部分线性结构，导致产品的某些力学性能下降；当继续增加微晶纤维素用量时，微晶纤维素粒子和聚酰胺形成相互交织的结构，此时微晶纤维素粒子会对聚酰胺分子产生一定的物理补强作用，促使产品的力学强度有所上升；但如继续增大用量，由于聚酰胺含量降低，这种交织补强结构被破坏，PA66的机械强度又会发生二次下降。因此，本发明中所用上述份数的微晶纤维素，能使制得的中冷器进出气管的强度提高。作为优选，本发明中微晶纤维素的粒径为40-50μm。

[0008] 在上述的汽车中冷器进出管中，所述无碱玻璃纤维长度为1.5-3.0mm，直径为9-14μm。本发明中，无碱玻璃纤维在PA66中起到骨架结构式的增强作用，当受到负荷时，由于无碱玻璃纤维的轴向传递，应力被迅速扩散，组织裂纹的增长，因此随着无碱玻璃纤维含量的增加，能够使PA66的力学性能增强。同时，无碱玻璃纤维的加入能够使纤维与基体树脂间的界面层上中聚合物大分子链段运动受到的阻碍作用增加，能使材料的玻璃化温度提高，宏观上表现为热变形温度的提高。同时，随着无碱玻璃纤维的含量增加，复合材料的熔体流动速率和断裂伸长率下降，而密度和硬度加大，这也说明材料的抗压性能提高。但无碱玻璃纤维含量过多时，会导致预聚体流动性降低，给织造工艺带来很大麻烦。因此本发明汽车中冷器进出气管选择上述重量份的无碱玻璃纤维，能使PA66的性能增强的同时而不影响其加工制造工艺。

[0009] 另外，本发明选用的无碱玻璃纤维，相较于中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维，其化学稳定性好，力学强度高，水解度低，耐水耐弱碱性能好。本发明将无碱玻璃纤维的长度和直径分别控制在上述范围，可使无碱玻璃纤维在PA66中分散均匀，进一步提高剪切混合效果及融塑化效果。在本发明中如果无碱玻璃纤维直径太大，会降低与PA66的粘接性及相容性；如果无碱玻璃纤维太细，易被螺杆剪切成细微粉末，失去其本身的增强作用。

[0010] 在上述一种汽车中冷器进出气管中，所述无碱玻璃纤维经过硅烷偶联剂预处理，所述硅烷偶联剂为r-氨丙基三甲氧基硅烷。所属预处理步骤包括：将无碱玻璃纤维用1％-2％浓度的硅烷偶联剂溶液浸泡10min，过程中不断进行振荡，然后将无碱玻璃纤维取出，在室温下放置1-2h，再在120℃下加热约4h，冷却后备用。

[0011] 在上述一种汽车中冷器进出气管中，采用硅烷偶联剂对无碱玻璃纤维进行预处理，能使无碱玻璃纤维表面产生与其有化学键合的活性官能团，这些官能团能与基体树脂有很好的物理或化学作用，能提高材料中无碱玻璃纤维与基体树脂的界面粘结强度，从而大大提高复合材料的各种性能。

[0012] 再者，本发明中加入了纳米Si3N4，纳米Si3N4是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料，具有很高的化学稳定性、耐高温性、良好的机械性能以及优异的介电性能。纳米粒子均匀地分散在基体中，当基体受到冲击时，粒子与基体之间产生微裂纹(银纹)；同时粒子之间的基体也产生塑性变形，吸收冲击能，从而达到增韧的效果。随着粒子粒度变细，粒子的比表面积增大，粒子与基体之间接触面积增大。材料受到冲击时，会产生微裂纹和塑性变形，从而吸收更多的冲击能，增韧效果提高。

[0013] 作为优选，所述纳米Si3N4的直径为100nm-120nm。

[0014] 本发明汽车中冷器进出气管中，所述纳米Si3N4先进行高速剪切搅拌40-50min,之后再超声振荡30-40min，能够使纳米Si3N4粒子更好的分散在PA66中，是复合材料的性能进一步提升。

[0015] 在上述一种汽车中冷器进出气管中，所述分散剂为丙酮、乙醇中的一种或两种。在本发明中，加入分散剂，能够使纳米Si3N4在分散剂中具有良好的分散性，且纳米Si3N4粒子在分散剂中的分散粒度较小，能使其与基体树脂的反应性能提高。同时，本发明所用分散剂易挥发，便于后处理。

[0016] 在本发明汽车中冷器进出气管中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或两种。单纯的PA66固化物较脆，抗冲击及抗弯曲性能差，通过加入增塑剂可以使固化物的脆性相应的减小，提高其柔韧性能。增塑剂是用与高聚物相容性好的化合物，通过物理作用使得高聚物玻璃化温度降低，达到改善加工、赋予制品柔韧性的目的。本发明在PA66中加入增塑剂，能提高树脂的流动性，降低流动温度，有利于加工成型，使固化产物冲击强度、柔韧性、耐高温等性能有所增加。

[0017] 本发明汽车中冷器进出气管的制备方法包括如下步骤：按重量份数称取制备进出气管的原料，将称取的原料通过转矩流变仪采用熔融机械共混法制成尼龙复合粒子，再迅速注入已预热的管道模具中，冷却后脱模得本发明中冷器进出气管成品。

[0018] 作为优选，转矩流变仪中双螺杆挤出机的主机转速为40-45Hz，主喂料15-20Hz，温度为310-320℃。

[0019] 作为优选，所述管道模具预热温度为160-180℃，冷却脱模温度为50-60℃。

[0020] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：

[0021] 1、本发明汽车中冷器进出气管采用PA66树脂为基体树脂，加入无碱玻璃纤维起骨架结构式的增强作用，在此基础上加入微晶纤维素形成交织结构，并加入纳米Si3N4均匀分散于基体树脂中并吸收冲击能，同时加入了分散剂和增塑剂，能够使本发明中冷器进出气管耐高温的同时具有良好的强度；

[0022] 2、本发明对微晶纤维素的份数进行了限定，同时对无碱玻璃纤维和纳米Si3N4进行预处理，使其能更好的与基体树脂发挥复合作用，并选择适宜的分散剂、抗氧剂和增塑剂，使得到的中冷器进出气管性能进一步提升；

[0023] 3、本发明汽车中冷器进出气管配伍合理，并采用特定的制备方法，使得到的进出气管耐高温，且强度高。

具体实施方式

[0024] 以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

[0025] 表1：本发明实施例1-5汽车中冷器进出气管的组成成分及其重量份[0026]

[0027]

[0028] 表1中无碱玻璃纤维长度为1.5-3.0mm，直径为9-14μm；纳米Si3N4先进行高速剪切搅拌40-50min,之后再超声振荡30-40min。

[0029] 实施例1

[0030] 按表1实施例1的重量份数称取制备进出气管的原料，将称取的原料通过转矩流变仪采用熔融机械共混法制成尼龙复合粒子，再迅速注入已预热的管道模具中，冷却后脱模得本发明中冷器进出气管成品。其中，转矩流变仪中双螺杆挤出机的主机转速为40Hz，主喂料15Hz，温度为310℃；管道模具预热温度为160℃，冷却脱模温度为50℃。

[0031] 实施例2

[0032] 按表1实施例2的重量份数称取制备进出气管的原料，将称取的原料通过转矩流变仪采用熔融机械共混法制成尼龙复合粒子，再迅速注入已预热的管道模具中，冷却后脱模得本发明中冷器进出气管成品。其中，转矩流变仪中双螺杆挤出机的主机转速为41Hz，主喂料16Hz，温度为312℃；管道模具预热温度为164℃，冷却脱模温度为52℃。

[0033] 实施例3

[0034] 按表1实施例3的重量份数称取制备进出气管的原料，将称取的原料通过转矩流变仪采用熔融机械共混法制成尼龙复合粒子，再迅速注入已预热的管道模具中，冷却后脱模得本发明中冷器进出气管成品。其中，转矩流变仪中双螺杆挤出机的主机转速为42Hz，主喂料17Hz，温度为314℃；管道模具预热温度为168℃，冷却脱模温度为54℃。

[0035] 实施例4

[0036] 按表1实施例4的重量份数称取制备进出气管的原料，将称取的原料通过转矩流变仪采用熔融机械共混法制成尼龙复合粒子，再迅速注入已预热的管道模具中，冷却后脱模得本发明中冷器进出气管成品。其中，转矩流变仪中双螺杆挤出机的主机转速为44Hz，主喂料18Hz，温度为317℃；管道模具预热温度为175℃，冷却脱模温度为57℃。

[0037] 实施例5

[0038] 按表1实施例5的重量份数称取制备进出气管的原料，将称取的原料通过转矩流变仪采用熔融机械共混法制成尼龙复合粒子，再迅速注入已预热的管道模具中，冷却后脱模得本发明中冷器进出气管成品。其中，转矩流变仪中双螺杆挤出机的主机转速为45Hz，主喂料20Hz，温度为320℃；管道模具预热温度为180℃，冷却脱模温度为60℃。

[0039] 对比例1

[0040] 该对比例与实施例1的区别仅在于，该对比例中不含无碱玻璃纤维，其他与实施例1相同，此处不再累述。

[0041] 对比例2

[0042] 该对比例与实施例1的区别仅在于，该对比例中不含有微晶纤维素，其他与实施例1相同，此处不再累述。

[0043] 对比例3

[0044] 该对比例与实施例1的区别仅在于，该对比例中不含有纳米Si3N4，其他与实施例1相同，此处不再累述。

[0045] 对比例4

[0046] 该对比例与实施例1的区别仅在于，该对比例中不含有微晶纤维素和纳米Si3N4，其他与实施例1相同，此处不再累述。

[0047] 对比例5

[0048] 该对比例与实施例1的区别仅在于，该对比例中不含有无碱玻璃纤维、微晶纤维素和纳米Si3N4，其他与实施例1相同，此处不再累述。

[0049] 将实施例1-5及对比例1-5中汽车中冷器进出气管进行性能测试，测试结果如表2所示。

[0050] 表2：实施例1-5及对比例1-5中汽车中冷器进出气管的性能测试结果[0051]

[0052] 综上所述，本发明汽车中冷器进出气管以分子链结构对称、结晶度高的PA66树脂为基体树脂，加入无碱玻璃纤维起骨架结构式的增强作用，在此基础上加入微晶纤维素形成交织结构，并加入纳米Si3N4均匀分散于基体树脂中并吸收冲击能，同时加入了分散剂和增塑剂，能够使本发明中冷器进出气管耐高温的同时具有良好的强度。

[0053] 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

[0054] 尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。