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值得重点关注的6类改性尼龙 |
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作者：星贝达（北京）化工材料有限公司 庄严 来源：CPRJ 中国塑料橡胶 |
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随着市场不断扩大，常规增强、增韧、阻燃体系的尼龙产品的竞争已白热化，产品利润很薄。而在一些特殊领域的改性尼龙产品，由于国内市场相对较小，生产商不多，一直是欧美公司产品占大多数，有着较好的发展空间，值得业内关注。
一、高增强尼龙材料
针对汽车、机械以及体育休闲领域，50%以上玻纤增强的PA66或PA6产品已成功应用于汽车刹车、油门踏板用连接杆、冲凉椅子连杆等部件，取代金属，在提供高强度的条件下，兼具耐腐蚀、重量轻、磨损小、成本低等很多优点。例如：巴斯夫公司的PA66+GF50%的产品Ultramid A3WG10、杜邦公司的PA66+GF60%产品Zytel 70G60HSL等。
国内生产企业较少此类产品，主要因为在高玻纤填充情况下，除性能和生产设备需满足要求外，对产品生产的稳定性控制、产品外观与加工性等因素的把握均有一定技术难度。
而连续玻纤增强尼龙产品因纤维长度长，更具有无可比拟的机械性能，在某些应用领域（如交通工具座椅、汽车保险杆缓冲梁、自行车车架等）可取代热固性复合材料，更环保、更经济、也更轻，而且还明显降低噪音和振动。如巴斯夫公司的Ultramid Structure LF 系列产品，罗地亚公司最新基于低粘尼龙树脂Technyl系列开发的Evolite复合材料，使采用浸渍工艺生产尼龙复合材料织物或片材变得更加容易。这方面的应用越来越多，而国内从事的企业更少，此领域的技术难点主要集中在生产设备和工艺的特殊性方面。
二、无卤阻燃尼龙材料
氮系阻燃尼龙材料主要是指MCA阻燃的PA66/6，以非增强型为主，也有少量增强尼龙使用MCA的。此体系在国内推广已有一定的时间，但生产稳定到达阻燃V-0的产品的厂家并不多。一方面与产品应用领域的局限有关，另一方面与高效MCA产品的不足有关，PA66体系中，目前只有巴斯夫的Melapur MC25可满足，而国产的MCA即便是高添加量情况下，阻燃也常常只能做到V-2，而此时加工和使用性能劣化已很严重了。
不过，近期随着阻燃尼龙产品的无卤化推动，溴系阻燃剂的大幅度成本上升，前者已得到改善。而后者则随着国内一些新型MCA产品的推出，技术上解决了此难题，使MCA阻燃PA66/6又成为市场技术开发的焦点。
使用磷氮系阻燃增强尼龙的体系是近期国内外比较热的一个领域，此体系的产品，除了热、力学性能和溴系接近，比重轻外，主要具有两个突出特点：一个是很容易得到高CTI（550V以上）的产品，这对于工业用电气产品至为关键；另一个就是烟密度低，对于密闭环境的阻燃是绝好的选择，可在建筑、高速交通工具、航空等领域得到应用。
目前，使用的磷氮系阻燃剂主要集中在使用科莱恩公司的OP系列产品，如Exolit OP-1312/1314，在阻燃增强尼龙66、6的市场上占相当的份额。而其他一些阻燃剂厂家也有类似应用的磷氮类阻燃剂，如巴斯夫公司的Melapur 200，Presafer公司的EPFR-200A，以及日本和意大利相关公司的产品，已陆续在市场上得到推进。各改性厂可基于不同的阻燃剂进行针对性开发，甚至做多种助剂的复配，实现成本最低的前提下，满足市场的需求。
三、耐磨尼龙材料
尼龙耐磨材料主要是通过添加碳纤维、二硫化钼、石墨、四氟乙烯粉或有机硅粉等物料，来实现降低摩擦系数或磨耗量。一般而言，耐磨尼龙主要应用于机械零部件领域，而近期，在汽车应用领域上，耐磨尼龙也得到了逐步的推广。国外公司如美国RTP和LNP公司均有相关产品销售。
在这个应用领域，国内也已有公司走在前列，如北京首塑新材料科技有限公司开发的Suploy PA66 6207产品，用于汽车差速器齿轮垫片，实现了以塑代钢，产品具有较高的耐磨擦、冲击韧性及尺寸稳定性，较好的流动性。汽车差速器齿轮垫片以及轴承用耐磨垫片，由于价格的问题，耐磨尼龙材料成了这一应用领域选材的首选目标。但由于是用于传动齿轮的垫片，对厚度方向的精度要求比较高，因此，对于尼龙材料在厚度方向的均一性提出了苛刻的要求。而常规的耐磨尼龙制品，由于热收缩等因素，端面很容易产生凹面效应，特别是厚制件（5mm以上）芯部收缩与边缘收缩尺寸差别大更是突出的问题，必须针对性改进后才能使用，这也是技术实现的难点，即在保证耐磨效果的基础上，如何提高制品的尺寸精度，同时成本不至太高。
四、耐温尼龙材料
尼龙的耐温问题一直是从事改性尼龙的技术人员关注的重要问题，但一直进展不大，一般而言，尼龙66改性材料的长期使用温度一般也就170-180℃左右，而尼龙6改性材料的长期使用温度也就150-160℃。如果提高使用温度，尼龙材料的性能在短时间内下降就非常严重。随着电子电气的微型化及汽车机械领域的能量高效化，元器件的工作温度越来越高，这方面的缺陷将会严重影响尼龙材料的应用。尼龙体系主要是在高温下发生由表及 的热氧老化，性能劣化严重，制约尼龙材料的耐高温性能主要是高温耐老化助剂体系的开发。
近期，一些跨国公司在耐温尼龙耐老化体系开发方面取得了明显进展。巴斯夫公司生产的Ultramid Endure系列产品是特殊改性PA66，可在220℃的高温下长期使用（3000小时以上），短时可耐240℃高温，性能稳定，可用于高温使用的涡轮增压（TURBO）和柴油发动机用进气管、节流阀、谐振器等部件。巴斯夫公司对外宣称是通过创新开发的稳定化技术实现，通过在表面不断形成保护密封层（炭黑类的物质），在220℃高温下提供阻隔高温下的氧化的能力。不过，此类产品在高温下的电子电气应用上电性能不一定很好。
帝斯曼公司也将针对耐热Stanyl PA46开发的特殊耐热稳定体系用于PA6中，生产的Akulon Diablo系列耐高温PA6材料，可在210℃下长期使用，短时间可耐230℃高温，可用于汽车的空气、燃油系统。
五、尼龙合金材料
PA/PPO合金
随着汽车电子化程度越来越高，电子产品在汽车内部使用的连接与固定点越来越多，为实现集约化和模块化，各类控制盒使用也越来越多。很多厂商的汽车中央配电控制盒壳体就采用了如沙伯基础创新塑料的PA6/MPPO GTX9400W合金。
此类合金产品兼具尼龙的耐溶剂性和加工流动性好，以及MPPO的尺寸精度高、低热蠕变、低吸水率和电绝缘性好的优点，同时合金化后产品的韧性好，综合力学性能突出，能在复杂结构的高精度电气产品上应用。GTX 9400W典型资料
 PA/ABS合金
PA/ABS合金产品，除了具有尼龙产品的耐溶剂型和低的摩擦性外，由于引入ABS的非晶结构，合金产品的尺寸精度高，冲击强度尤其是低温冲击强度大幅提高，且合金的吸音减震效果明显，可用于交通工具、体育和机械配件领域，如汽车、摩托车仪表盘/板罩、溜冰鞋支架、溜冰护套、草坪平整机等。巴斯夫的Turblend N系列产品是这方面的代表产品，国内锦湖日丽公司也有类似产品。
总体而言，尼龙合金产品的开发难点在于相容剂的开发和选用，尤其是高韧性的获得，前提是两相得到很好的相容。只有采用合适的相容剂，才能得到性价比高的合金产品。
PA/ABS合金产品与其它几款产品的缺口冲击强度对比（来源：巴斯夫）
六、导电尼龙材料
碳纤维增强导电
由于尼龙材料中，导电炭黑的导电阈值比较高，而添加过多的导电炭黑对尼龙产品的性能劣化影响比较明显，因此，碳纤维用于尼龙材料中，作为增强与导电双功能添加物，尽管成本较高，但导电效率高，且无炭黑导电的污染问题，外观光亮，尺寸精度高，还赋予尼龙材料热、力学性能大大提升的趋势，因此被用于很多高端电子类产品的壳体与骨架。典型的一类产品如RTP公司生产的RTP 299 系列产品，是碳纤维15%增强导电PA6产品。
目前国内使用碳纤维做增强和导电的厂家不多，一是碳纤维的成本过高，另一方面，生产安全性要求高。如果在生产过程中，碳纤维微纤飘至电机上，会导致电机短路烧损，安全危害比较大。不过，随着国内生产设备技术的提升，侧给料和输送过程的密闭，以及电机保护做到位，碳纤维增强产品的生产已不是难事。
高韧性导电尼龙/PPO合金
最早推出高韧性导电耐温性尼龙/PPO合金材料的是原美国GE塑料（现沙伯基础创新塑料）的GTX系列97X产品，用于汽车翼子板。此类产品用于汽车翼子板来取代车身钢板，不仅能将翼子板的重量减轻一半，而且在低速冲击的优良表现，符合欧洲推行的汽车设计行人关怀理念。而其耐温和导电特性克服了常规汽车塑料制件的涂装问题，无需前处理，并可与车身一同在生产线上喷涂。
沙伯基础创新塑料的Noryl GTX 97X系列产品已在欧美各大汽车厂商得到广泛应用，奇瑞A3CC双门跑车前翼子板也使用了此系列产品。此产品不仅导电性能突出，而且韧性优异，是尼龙/PPO合金材料中有一定技术难度的产品。国内改性塑料的厂商应重点关注此领域的应用，开发相关产品，满足客户的高端需求。
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(7/12/2011) |
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