幾種改性尼龍塑料材料的性能和應用

    從市場需要出發，依據塑料改性的增強、增韌理論，以實際材料的性能數據和應用為依據，介紹了PA46、擠出級增強改性尼龍66（尼龍隔熱條）、石墨潤滑PA6、石墨潤滑PA6和再生PA6、PC的擴鏈等品種。

前言

    在世界范圍內，PA消費量排在五大工程塑料之首，產量占工程塑料總量的90%。有關資料顯示，2005年PA6的需求增幅大約為43%，PA66為 41%。2004年進口再生料超過400萬噸，PA接近200萬噸。在2005年PC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產品，對市場價格幾乎不產生影響，而PA則 不同，PA本身就不透明，在汽車、電器、機械工具等應用領域都要染色，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 占據了PA原料市場的三分之二以上。

    PA的主要應用仍然集中在機械、電器和交通運輸行業，在今后幾年正牌PA樹脂料的用量會有較大幅度的增長，除了鐵路運輸行業所用PA外，一汽和二汽即將建成的PA進氣歧管工生產線也將成為PA的消費熱點。

    國內能夠生產改性尼龍材料的廠家很多，像玻纖增強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，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達的珠江三角洲、長江三角洲情況更是如此。

   從2004年起，PA在應用研發上新品種出現了幾個新品種。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 標準注射條件進行加工；10%玻纖和20%無機礦物功增強PA6可用于大面積制品，如要求良好加工流動性和沖擊強度的發動機罩，流動性比同樣拉伸強度的 PA6高40%，沖擊強度和斷裂伸長率比標準牌號僅小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稱含有低成本無機填料，機械性能僅略低于標準PA66；無磷無鹵阻燃增強PA66，含淺色 阻燃劑，可達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。

    在玻纖增強系列品種中，從玻纖在高聚物中合理取向為主要思路，使用合適的助劑和工藝條件，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Z佳間距為出發點，獲得了增韌效果十分優異而拉伸強度和彎曲強度下降有限的性能效果；

在玻纖礦物共增強的品種系列中，從強度和牢固度適當均衡、翹曲變形小為出發點，研發出了表觀好、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PA材料在反復加工降解的PA高分子端基含有羥基、羧基和酰胺基的特點，使用擴鏈劑和擴鏈增韌劑在擠出加工中進行反應擴鏈，使機械性能提高20-30%，獲得了理想效果。

一 增強改性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成對稱分布，整個分子的對稱性很高，因此具有高的結晶度。具有優異的硬度和磨擦磨耗性，其缺點是韌性較差。

 PA46分子結構屬于脂肪族高聚物，熔點290℃，結晶溫度為265℃，玻璃化溫度80℃，其HDT是尼龍中Z高的。若以玻璃纖維增強，其HDT可從 150℃提高到285℃。增強的PA46連續使用溫度CUT為170℃ 。吸水性高于尼龍66，且玻璃化溫度較低，但在平衡狀態下的尺寸變化卻差不多。成型周期比尼龍66快25%。

   PA46經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為：玻纖含量30-35%、相對密度1.46-1.5g/cm3、熔點290℃、拉伸強度 ＞120MPa、彎曲強度＞180MPa、彎曲模量＞4600MPa、缺口沖擊強度10KJ/m2、熱變性溫度＞250℃。

    由于使用了兩端含有活性基團的加工助劑能和玻璃纖維、尼龍很好的結合，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PA66

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

  本產品可進行注塑加工，也可直接進行型材擠出加工。

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 擠出級增強改性PA66

    玻璃纖維增強PA66或玻纖增強改性PA66材料大多數情況下應用于注塑制品加工。熔體材料在很高壓力下 （120-170MPa范圍內）射入有固定形狀的內表面光潔度很高的模具型腔內，并在模具內保壓冷卻到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械性能指標，比較容易解決。 但是玻璃纖維增強PA66或玻纖增強改性PA66材料使用單螺桿擠出機連續擠出異型材時，物料的熱歷程Z少需要10min，造成PA的高溫降解比注塑時嚴 重得多。特別是玻璃纖維的動態分布狀態和注塑時完全不同。

   開放式塑料異型材的擠出過程中，機頭壓力較低，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Z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。這是造成玻纖外露的根本原因所在。

    基于上述區別，從選擇合適的PA樹脂、調整融體中玻璃纖維長度、加入兩端含有極性基團的加工助劑和改善表面光亮度的無機填料等方面入手，我們研發成功了用 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》標準要求。