一、高增強尼龍材料
針對汽車、機械以及體育休閑領(lǐng)域,50%以上玻纖增強的PA66或PA6產(chǎn)品已成功應(yīng)用于汽車剎車、油門踏板用連接桿、沖涼椅子連桿等部件,取代金屬,在提供高強度的條件下,兼具耐腐蝕、重量輕、磨損小、成本低等很多優(yōu)點。例如:巴斯夫公司的PA66+GF50%的產(chǎn)品UltramidA3WG10、杜邦公司的PA66+GF60%產(chǎn)品Zytel70G60HSL等。
高強度隔熱尼龍支架(來源:巴斯夫)
國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)較少此類產(chǎn)品,主要因為在高玻纖填充情況下,除性能和生產(chǎn)設(shè)備需滿足要求外,對產(chǎn)品生產(chǎn)的穩(wěn)定性控制、產(chǎn)品外觀與加工性等因素的把握均有一定技術(shù)難度。
而連續(xù)玻纖增強尼龍產(chǎn)品因纖維長度長,更具有無可比擬的機械性能,在某些應(yīng)用領(lǐng)域(如交通工具座椅、汽車保險桿緩沖梁、自行車車架等)可取代熱固性復(fù)合材料,更環(huán)保、更經(jīng)濟、也更輕,而且還明顯降低噪音和振動。如巴斯夫公司的UltramidStructureLF系列產(chǎn)品,羅地亞公司最新基于低粘尼龍樹脂Technyl系列開發(fā)的Evolite復(fù)合材料,使采用浸漬工藝生產(chǎn)尼龍復(fù)合材料織物或片材變得更加容易。這方面的應(yīng)用越來越多,而國內(nèi)從事的企業(yè)更少,此領(lǐng)域的技術(shù)難點主要集中在生產(chǎn)設(shè)備和工藝的特殊性方面。
二、無鹵阻燃尼龍材料
氮系阻燃尼龍材料主要是指MCA阻燃的PA66/6,以非增強型為主,也有少量增強尼龍使用MCA的。此體系在國內(nèi)推廣已有一定的時間,但生產(chǎn)穩(wěn)定到達阻燃V-0的產(chǎn)品的廠家并不多。一方面與產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的局限有關(guān),另一方面與高效MCA產(chǎn)品的不足有關(guān),PA66體系中,目前只有巴斯夫的MelapurMC25可滿足,而國產(chǎn)的MCA即便是高添加量情況下,阻燃也常常只能做到V-2,而此時加工和使用性能劣化已很嚴(yán)重了。
不過,近期隨著阻燃尼龍產(chǎn)品的無鹵化推動,溴系阻燃劑的大幅度成本上升,前者已得到改善。而后者則隨著國內(nèi)一些新型MCA產(chǎn)品的推出,技術(shù)上解決了此難題,使MCA阻燃PA66/6又成為市場技術(shù)開發(fā)的焦點。
使用磷氮系阻燃增強尼龍的體系是近期國內(nèi)外比較熱的一個領(lǐng)域,此體系的產(chǎn)品,除了熱、力學(xué)性能和溴系接近,比重輕外,主要具有兩個突出特點:一個是很容易得到高CTI(550V以上)的產(chǎn)品,這對于工業(yè)用電氣產(chǎn)品至為關(guān)鍵;另一個就是煙密度低,對于密閉環(huán)境的阻燃是絕好的選擇,可在建筑、高速交通工具、航空等領(lǐng)域得到應(yīng)用。
目前,使用的磷氮系阻燃劑主要集中在使用科萊恩公司的OP系列產(chǎn)品,如ExolitOP-1312/1314,在阻燃增強尼龍66、6的市場上占相當(dāng)?shù)姆蓊~。而其他一些阻燃劑廠家也有類似應(yīng)用的磷氮類阻燃劑,如巴斯夫公司的Melapur200,Presafer公司的EPFR-200A,以及日本和意大利相關(guān)公司的產(chǎn)品,已陸續(xù)在市場上得到推進。各改性廠可基于不同的阻燃劑進行針對性開發(fā),甚至做多種助劑的復(fù)配,實現(xiàn)成本最低的前提下,滿足市場的需求。
三、耐磨尼龍材料
尼龍耐磨材料主要是通過添加碳纖維、二硫化鉬、石墨、四氟乙烯粉或有機硅粉等物料,來實現(xiàn)降低摩擦系數(shù)或磨耗量。一般而言,耐磨尼龍主要應(yīng)用于機械零部件領(lǐng)域,而近期,在汽車應(yīng)用領(lǐng)域上,耐磨尼龍也得到了逐步的推廣。國外公司如美國RTP和LNP公司均有相關(guān)產(chǎn)品銷售。
汽車用高尺寸精度耐磨尼龍墊片(來源:北京首塑)。
在這個應(yīng)用領(lǐng)域,國內(nèi)也已有公司走在前列,如北京首塑新材料科技有限公司開發(fā)的SuployPA666207產(chǎn)品,用于汽車差速器齒輪墊片,實現(xiàn)了以塑代鋼,產(chǎn)品具有較高的耐磨擦、沖擊韌性及尺寸穩(wěn)定性,較好的流動性。汽車差速器齒輪墊片以及軸承用耐磨墊片,由于價格的問題,耐磨尼龍材料成了這一應(yīng)用領(lǐng)域選材的首選目標(biāo)。但由于是用于傳動齒輪的墊片,對厚度方向的精度要求比較高,因此,對于尼龍材料在厚度方向的均一性提出了苛刻的要求。而常規(guī)的耐磨尼龍制品,由于熱收縮等因素,端面很容易產(chǎn)生凹面效應(yīng),特別是厚制件(5mm以上)芯部收縮與邊緣收縮尺寸差別大更是突出的問題,必須針對性改進后才能使用,這也是技術(shù)實現(xiàn)的難點,即在保證耐磨效果的基礎(chǔ)上,如何提高制品的尺寸精度,同時成本不至太高。
四、耐溫尼龍材料
尼龍的耐溫問題一直是從事改性尼龍的技術(shù)人員關(guān)注的重要問題,但一直進展不大,一般而言,尼龍66改性材料的長期使用溫度一般也就170-180℃左右,而尼龍6改性材料的長期使用溫度也就150-160℃。如果提高使用溫度,尼龍材料的性能在短時間內(nèi)下降就非常嚴(yán)重。隨著電子電氣的微型化及汽車機械領(lǐng)域的能量高效化,元器件的工作溫度越來越高,這方面的缺陷將會嚴(yán)重影響尼龍材料的應(yīng)用。尼龍體系主要是在高溫下發(fā)生由表及的熱氧老化,性能劣化嚴(yán)重,制約尼龍材料的耐高溫性能主要是高溫耐老化助劑體系的開發(fā)。
近期,一些跨國公司在耐溫尼龍耐老化體系開發(fā)方面取得了明顯進展。巴斯夫公司生產(chǎn)的UltramidEndure系列產(chǎn)品是特殊改性PA66,可在220℃的高溫下長期使用(3000小時以上),短時可耐240℃高溫,性能穩(wěn)定,可用于高溫使用的渦輪增壓(TURBO)和柴油發(fā)動機用進氣管、節(jié)流閥、諧振器等部件。巴斯夫公司對外宣稱是通過創(chuàng)新開發(fā)的穩(wěn)定化技術(shù)實現(xiàn),通過在表面不斷形成保護密封層(炭黑類的物質(zhì)),在220℃高溫下提供阻隔高溫下的氧化的能力。不過,此類產(chǎn)品在高溫下的電子電氣應(yīng)用上電性能不一定很好。
帝斯曼公司也將針對耐熱StanylPA46開發(fā)的特殊耐熱穩(wěn)定體系用于PA6中,生產(chǎn)的AkulonDiablo系列耐高溫PA6材料,可在210℃下長期使用,短時間可耐230℃高溫,可用于汽車的空氣、燃油系統(tǒng)。
五、尼龍合金材料
GTX 9400W典型資料
PA/PPO合金
隨著汽車電子化程度越來越高,電子產(chǎn)品在汽車內(nèi)部使用的連接與固定點越來越多,為實現(xiàn)集約化和模塊化,各類控制盒使用也越來越多。很多廠商的汽車中央配電控制盒殼體就采用了如沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料的PA6/MPPOGTX9400W合金。
此類合金產(chǎn)品兼具尼龍的耐溶劑性和加工流動性好,以及MPPO的尺寸精度高、低熱蠕變、低吸水率和電絕緣性好的優(yōu)點,同時合金化后產(chǎn)品的韌性好,綜合力學(xué)性能突出,能在復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高精度電氣產(chǎn)品上應(yīng)用。
PA/ABS合金產(chǎn)品與其它幾款產(chǎn)品的缺口沖擊強度對比(來源:巴斯夫)。
PA/ABS合金
PA/ABS合金產(chǎn)品,除了具有尼龍產(chǎn)品的耐溶劑型和低的摩擦性外,由于引入ABS的非晶結(jié)構(gòu),合金產(chǎn)品的尺寸精度高,沖擊強度尤其是低溫沖擊強度大幅提高,且合金的吸音減震效果明顯,可用于交通工具、體育和機械配件領(lǐng)域,如汽車、摩托車儀表盤/板罩、溜冰鞋支架、溜冰護套、草坪平整機等。巴斯夫的TurblendN系列產(chǎn)品是這方面的代表產(chǎn)品,國內(nèi)錦湖日麗公司也有類似產(chǎn)品。
總體而言,尼龍合金產(chǎn)品的開發(fā)難點在于相容劑的開發(fā)和選用,尤其是高韌性的獲得,前提是兩相得到很好的相容。只有采用合適的相容劑,才能得到性價比高的合金產(chǎn)品。
六、導(dǎo)電尼龍材料
碳纖維增強導(dǎo)電
由于尼龍材料中,導(dǎo)電炭黑的導(dǎo)電閾值比較高,而添加過多的導(dǎo)電炭黑對尼龍產(chǎn)品的性能劣化影響比較明顯,因此,碳纖維用于尼龍材料中,作為增強與導(dǎo)電雙功能添加物,盡管成本較高,但導(dǎo)電效率高,且無炭黑導(dǎo)電的污染問題,外觀光亮,尺寸精度高,還賦予尼龍材料熱、力學(xué)性能大大提升的趨勢,因此被用于很多高端電子類產(chǎn)品的殼體與骨架。典型的一類產(chǎn)品如RTP公司生產(chǎn)的RTP299系列產(chǎn)品,是碳纖維15%增強導(dǎo)電PA6產(chǎn)品。
目前國內(nèi)使用碳纖維做增強和導(dǎo)電的廠家不多,一是碳纖維的成本過高,另一方面,生產(chǎn)安全性要求高。如果在生產(chǎn)過程中,碳纖維微纖飄至電機上,會導(dǎo)致電機短路燒損,安全危害比較大。不過,隨著國內(nèi)生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)的提升,側(cè)給料和輸送過程的密閉,以及電機保護做到位,碳纖維增強產(chǎn)品的生產(chǎn)已不是難事。
高韌性導(dǎo)電尼龍/PPO合金
最早推出高韌性導(dǎo)電耐溫性尼龍/PPO合金材料的是原美國GE塑料(現(xiàn)沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料)的GTX系列97X產(chǎn)品,用于汽車翼子板。此類產(chǎn)品用于汽車翼子板來取代車身鋼板,不僅能將翼子板的重量減輕一半,而且在低速沖擊的優(yōu)良表現(xiàn),符合歐洲推行的汽車設(shè)計行人關(guān)懷理念。而其耐溫和導(dǎo)電特性克服了常規(guī)汽車塑料制件的涂裝問題,無需前處理,并可與車身一同在生產(chǎn)線上噴涂。
沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料的NorylGTX97X系列產(chǎn)品已在歐美各大汽車廠商得到廣泛應(yīng)用,奇瑞A3CC雙門跑車前翼子板也使用了此系列產(chǎn)品。此產(chǎn)品不僅導(dǎo)電性能突出,而且韌性優(yōu)異,是尼龍/PPO合金材料中有一定技術(shù)難度的產(chǎn)品。國內(nèi)改性塑料的廠商應(yīng)重點關(guān)注此領(lǐng)域的應(yīng)用,開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品,滿足客戶的高端需求。