幾種改性尼龍塑料材料的性能和應(yīng)用

    從市場需要出發(fā)，依據(jù)塑料改性的增強(qiáng)、增韌理論，以實(shí)際材料的性能數(shù)據(jù)和應(yīng)用為依據(jù)，介紹了PA46、擠出級增強(qiáng)改性尼龍66（尼龍隔熱條）、石墨潤滑PA6、石墨潤滑PA6和再生PA6、PC的擴(kuò)鏈等品種。

前言

    在世界范圍內(nèi)，PA消費(fèi)量排在五大工程塑料之首，產(chǎn)量占工程塑料總量的90%。有關(guān)資料顯示，2005年P(guān)A6的需求增幅大約為43%，PA66為 41%。2004年進(jìn)口再生料超過400萬噸，PA接近200萬噸。在2005年P(guān)C品牌料的漲價幅度平均為80.2%，PA6的漲價幅度為 59.7%，PA66的漲價幅度為45.1%，明顯低于PC的漲價幅度。主要原因是再生PC不能再用于透明PC產(chǎn)品，對市場價格幾乎不產(chǎn)生影響，而PA則 不同，PA本身就不透明，在汽車、電器、機(jī)械工具等應(yīng)用領(lǐng)域都要染色，這給PA再生料提供了很大的用武之地，在原材料價格不斷攀升的情況下，PA再生料已 占據(jù)了PA原料市場的三分之二以上。

    PA的主要應(yīng)用仍然集中在機(jī)械、電器和交通運(yùn)輸行業(yè)，在今后幾年正牌PA樹脂料的用量會有較大幅度的增長，除了鐵路運(yùn)輸行業(yè)所用PA外，一汽和二汽即將建成的PA進(jìn)氣歧管工生產(chǎn)線也將成為PA的消費(fèi)熱點(diǎn)。

    國內(nèi)能夠生產(chǎn)改性尼龍材料的廠家很多，像玻纖增強(qiáng)PA、溴系阻燃PA、烯烴增韌PA和一般礦物填充PA等主要品種絕大部分廠家都可生產(chǎn)，其主要差別是材料的性能差別而造成的高、中、低檔次而已，特別是再生料市場興旺發(fā)達(dá)的珠江三角洲、長江三角洲情況更是如此。

   從2004年起，PA在應(yīng)用研發(fā)上新品種出現(xiàn)了幾個新品種。巴斯夫推出的PA66-G50，在190℃熱老化1000小時后仍保持原有性能，可按PA66 標(biāo)準(zhǔn)注射條件進(jìn)行加工；10%玻纖和20%無機(jī)礦物功增強(qiáng)PA6可用于大面積制品，如要求良好加工流動性和沖擊強(qiáng)度的發(fā)動機(jī)罩，流動性比同樣拉伸強(qiáng)度的 PA6高40%，沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長率比標(biāo)準(zhǔn)牌號僅小10%；V-0 級PA6 無鹵族阻燃薄壁外殼專用料；無鹵阻燃PA66電路斷路器專用料據(jù)稱含有低成本無機(jī)填料，機(jī)械性能僅略低于標(biāo)準(zhǔn)PA66；無磷無鹵阻燃增強(qiáng)PA66，含淺色 阻燃劑，可達(dá)V-0級。杜邦公司、羅迪亞公司也推出有上述性能的PA塑料材料。

    在玻纖增強(qiáng)系列品種中，從玻纖在高聚物中合理取向?yàn)橹饕悸罚褂煤线m的助劑和工藝條件，解決了大部分制件玻纖外露問題；

在增韌系列品種中，從增韌劑分散顆粒在尼龍樹脂中相互之間的最佳間距為出發(fā)點(diǎn)，獲得了增韌效果十分優(yōu)異而拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度下降有限的性能效果；

在玻纖礦物共增強(qiáng)的品種系列中，從強(qiáng)度和牢固度適當(dāng)均衡、翹曲變形小為出發(fā)點(diǎn)，研發(fā)出了表觀好、收縮率小，加工性能好、材料綜合性能好的材料。這種材料不但可用于注射制品，而且可用于異型材擠出。

    在使用回收料的系列品種中，依據(jù)PA材料在反復(fù)加工降解的PA高分子端基含有羥基、羧基和酰胺基的特點(diǎn)，使用擴(kuò)鏈劑和擴(kuò)鏈增韌劑在擠出加工中進(jìn)行反應(yīng)擴(kuò)鏈，使機(jī)械性能提高20-30%，獲得了理想效果。

一 增強(qiáng)改性PA46塑料材料

PA46的分子式為：

H2N（CH2）4-NH-[-CO（CH2）4-CO-NH-（CH2）4-NH-]n-CO(CH2)4-COOH

   可以看出：在PA46中每個相鄰的酰胺基團(tuán)成對稱分布，整個分子的對稱性很高，因此具有高的結(jié)晶度。具有優(yōu)異的硬度和磨擦磨耗性，其缺點(diǎn)是韌性較差。

 PA46分子結(jié)構(gòu)屬于脂肪族高聚物，熔點(diǎn)290℃，結(jié)晶溫度為265℃，玻璃化溫度80℃，其HDT是尼龍中最高的。若以玻璃纖維增強(qiáng)，其HDT可從 150℃提高到285℃。增強(qiáng)的PA46連續(xù)使用溫度CUT為170℃ 。吸水性高于尼龍66，且玻璃化溫度較低，但在平衡狀態(tài)下的尺寸變化卻差不多。成型周期比尼龍66快25%。

   PA46經(jīng)增韌改性是制作高性能齒輪的理想材料，某公司提出的特種齒輪材料指標(biāo)為：玻纖含量30-35%、相對密度1.46-1.5g/cm3、熔點(diǎn)290℃、拉伸強(qiáng)度 ＞120MPa、彎曲強(qiáng)度＞180MPa、彎曲模量＞4600MPa、缺口沖擊強(qiáng)度10KJ/m2、熱變性溫度＞250℃。

    由于使用了兩端含有活性基團(tuán)的加工助劑能和玻璃纖維、尼龍很好的結(jié)合，有利于玻纖在高聚物中的流動取向，較好的解決了玻纖外露問題。

二 玻纖礦物共增強(qiáng)PA66

    玻纖礦物共增強(qiáng)PA66是我公司2005年推出的玻璃纖維和礦物復(fù)合增強(qiáng)尼龍66新材料。本產(chǎn)品具有獨(dú)特的性能均衡性，在強(qiáng)度和堅固度之間均衡適宜，制品 翹曲最小；制品的表觀效果好，玻纖不外露，對油漆附著力強(qiáng)；具有優(yōu)良的加工流動性，加工周期短和沖擊強(qiáng)度高。可進(jìn)行精密加工。使熱變形溫度、硬度和抗蠕變 性的獲得最佳組合。

  本產(chǎn)品可進(jìn)行注塑加工，也可直接進(jìn)行型材擠出加工。

本材料主要用于壁薄、面積較大、綜合性能較好、表面要求較高的各種電器殼體等零部件。

三 擠出級增強(qiáng)改性PA66

    玻璃纖維增強(qiáng)PA66或玻纖增強(qiáng)改性PA66材料大多數(shù)情況下應(yīng)用于注塑制品加工。熔體材料在很高壓力下 （120-170MPa范圍內(nèi)）射入有固定形狀的內(nèi)表面光潔度很高的模具型腔內(nèi)，并在模具內(nèi)保壓冷卻到50℃以下時取出制件，所得制件表面光滑，即使玻纖 外露也不形成制品缺陷。一般制件的成型周期為20-60秒，選用的加工助劑只考慮材料在混煉造粒時的高溫氧化降解和所要求的機(jī)械性能指標(biāo)，比較容易解決。 但是玻璃纖維增強(qiáng)PA66或玻纖增強(qiáng)改性PA66材料使用單螺桿擠出機(jī)連續(xù)擠出異型材時，物料的熱歷程最少需要10min，造成PA的高溫降解比注塑時嚴(yán) 重得多。特別是玻璃纖維的動態(tài)分布狀態(tài)和注塑時完全不同。

   開放式塑料異型材的擠出過程中，機(jī)頭壓力較低，一般在5-10MPa，口模出口處壓力更低，只有0.2-1.0MPa。這樣的壓力下，物料出口速度很慢 （1-2.5m/min）,而注塑料條的速度最少為120m/min。玻璃纖維在高速注塑下，由于噴嘴處的剪切作用，玻璃纖維按流動方向取向而整齊排列， 極大的減少了玻纖外露的傾向。相反，擠出由于速度很低，玻璃纖維不能有效的取向而成雜亂無序的排列，極易形成接團(tuán)。這是造成玻纖外露的根本原因所在。

    基于上述區(qū)別，從選擇合適的PA樹脂、調(diào)整融體中玻璃纖維長度、加入兩端含有極性基團(tuán)的加工助劑和改善表面光亮度的無機(jī)填料等方面入手，我們研發(fā)成功了用 于建筑PA66擠出異型材。完全符合中華人民共和國GB/T5237.6-2004《鋁合金建筑型材 第6部分 隔熱型材》標(biāo)準(zhǔn)要求。