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(jià)幅度平均為80.2%，PA6的漲價(jià)幅度為 59.7%，PA66的漲價(jià)幅度為45.1%，明顯低于PC的漲價(jià)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(jià)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(jià)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(gè)新品種。巴斯夫推出的PA66-G50，在190℃熱老化1000小時(shí)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(gè)相鄰的酰胺基團(tuán)成對稱分布，整個(gè)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(jiān)固度之間均衡適宜，制品 翹曲最??；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(shí)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(shí)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(shí)，物料的熱歷程最少需要10min，造成PA的高溫降解比注塑時(shí)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(shí)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。