几种改性尼龙塑料材料的性能和应用

    从市场需要出发，依据塑料改性的增强、增韧理论，以实际材料的性能数据和应用为依据，介绍了PA46、挤出级增强改性尼龙66（尼龙隔热条）、石墨润滑PA6、石墨润滑PA6和再生PA6、PC的扩链等品种。

前言

    在世界范围内，PA消费量排在五大工程塑料之首，产量占工程塑料总量的90%。有关资料显示，2005年PA6的需求增幅大约为43%，PA66为 41%。2004年进口再生料超过400万吨，PA接近200万吨。在2005年PC品牌料的涨价幅度平均为80.2%，PA6的涨价幅度为 59.7%，PA66的涨价幅度为45.1%，明显低于PC的涨价幅度。主要原因是再生PC不能再用于透明PC产品，对市场价格几乎不产生影响，而PA则 不同，PA本身就不透明，在汽车、电器、机械工具等应用领域都要染色，这给PA再生料提供了很大的用武之地，在原材料价格不断攀升的情况下，PA再生料已 占据了PA原料市场的三分之二以上。

    PA的主要应用仍然集中在机械、电器和交通运输行业，在今后几年正牌PA树脂料的用量会有较大幅度的增长，除了铁路运输行业所用PA外，一汽和二汽即将建成的PA进气歧管工生产线也将成为PA的消费热点。

    国内能够生产改性尼龙材料的厂家很多，像玻纤增强PA、溴系阻燃PA、烯烃增韧PA和一般矿物填充PA等主要品种绝大部分厂家都可生产，其主要差别是材料的性能差别而造成的高、中、低档次而已，特别是再生料市场兴旺发达的珠江三角洲、长江三角洲情况更是如此。

   从2004年起，PA在应用研发上新品种出现了几个新品种。巴斯夫推出的PA66-G50，在190℃热老化1000小时后仍保持原有性能，可按PA66 标准注射条件进行加工；10%玻纤和20%无机矿物功增强PA6可用于大面积制品，如要求良好加工流动性和冲击强度的发动机罩，流动性比同样拉伸强度的 PA6高40%，冲击强度和断裂伸长率比标准牌号仅小10%；V-0 级PA6 无卤族阻燃薄壁外壳专用料；无卤阻燃PA66电路断路器专用料据称含有低成本无机填料，机械性能仅略低于标准PA66；无磷无卤阻燃增强PA66，含浅色 阻燃剂，可达V-0级。杜邦公司、罗迪亚公司也推出有上述性能的PA塑料材料。

    在玻纤增强系列品种中，从玻纤在高聚物中合理取向为主要思路，使用合适的助剂和工艺条件，解决了大部分制件玻纤外露问题；

在增韧系列品种中，从增韧剂分散颗粒在尼龙树脂中相互之间的最佳间距为出发点，获得了增韧效果十分优异而拉伸强度和弯曲强度下降有限的性能效果；

在玻纤矿物共增强的品种系列中，从强度和牢固度适当均衡、翘曲变形小为出发点，研发出了表观好、收缩率小，加工性能好、材料综合性能好的材料。这种材料不但可用于注射制品，而且可用于异型材挤出。

    在使用回收料的系列品种中，依据PA材料在反复加工降解的PA高分子端基含有羟基、羧基和酰胺基的特点，使用扩链剂和扩链增韧剂在挤出加工中进行反应扩链，使机械性能提高20-30%，获得了理想效果。

一 增强改性PA46塑料材料

PA46的分子式为：

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

   可以看出：在PA46中每个相邻的酰胺基团成对称分布，整个分子的对称性很高，因此具有高的结晶度。具有优异的硬度和磨擦磨耗性，其缺点是韧性较差。

 PA46分子结构属于脂肪族高聚物，熔点290℃，结晶温度为265℃，玻璃化温度80℃，其HDT是尼龙中最高的。若以玻璃纤维增强，其HDT可从 150℃提高到285℃。增强的PA46连续使用温度CUT为170℃ 。吸水性高于尼龙66，且玻璃化温度较低，但在平衡状态下的尺寸变化却差不多。成型周期比尼龙66快25%。

   PA46经增韧改性是制作高性能齿轮的理想材料，某公司提出的特种齿轮材料指标为：玻纤含量30-35%、相对密度1.46-1.5g/cm3、熔点290℃、拉伸强度 ＞120MPa、弯曲强度＞180MPa、弯曲模量＞4600MPa、缺口冲击强度10KJ/m2、热变性温度＞250℃。

    由于使用了两端含有活性基团的加工助剂能和玻璃纤维、尼龙很好的结合，有利于玻纤在高聚物中的流动取向，较好的解决了玻纤外露问题。

二 玻纤矿物共增强PA66

    玻纤矿物共增强PA66是我公司2005年推出的玻璃纤维和矿物复合增强尼龙66新材料。本产品具有独特的性能均衡性，在强度和坚固度之间均衡适宜，制品 翘曲最小；制品的表观效果好，玻纤不外露，对油漆附着力强；具有优良的加工流动性，加工周期短和冲击强度高。可进行精密加工。使热变形温度、硬度和抗蠕变 性的获得最佳组合。

  本产品可进行注塑加工，也可直接进行型材挤出加工。

本材料主要用于壁薄、面积较大、综合性能较好、表面要求较高的各种电器壳体等零部件。

三 挤出级增强改性PA66

    玻璃纤维增强PA66或玻纤增强改性PA66材料大多数情况下应用于注塑制品加工。熔体材料在很高压力下 （120-170MPa范围内）射入有固定形状的内表面光洁度很高的模具型腔内，并在模具内保压冷却到50℃以下时取出制件，所得制件表面光滑，即使玻纤 外露也不形成制品缺陷。一般制件的成型周期为20-60秒，选用的加工助剂只考虑材料在混炼造粒时的高温氧化降解和所要求的机械性能指标，比较容易解决。 但是玻璃纤维增强PA66或玻纤增强改性PA66材料使用单螺杆挤出机连续挤出异型材时，物料的热历程最少需要10min，造成PA的高温降解比注塑时严 重得多。特别是玻璃纤维的动态分布状态和注塑时完全不同。

   开放式塑料异型材的挤出过程中，机头压力较低，一般在5-10MPa，口模出口处压力更低，只有0.2-1.0MPa。这样的压力下，物料出口速度很慢 （1-2.5m/min）,而注塑料条的速度最少为120m/min。玻璃纤维在高速注塑下，由于喷嘴处的剪切作用，玻璃纤维按流动方向取向而整齐排列， 极大的减少了玻纤外露的倾向。相反，挤出由于速度很低，玻璃纤维不能有效的取向而成杂乱无序的排列，极易形成接团。这是造成玻纤外露的根本原因所在。

    基于上述区别，从选择合适的PA树脂、调整融体中玻璃纤维长度、加入两端含有极性基团的加工助剂和改善表面光亮度的无机填料等方面入手，我们研发成功了用 于建筑PA66挤出异型材。完全符合中华人民共和国GB/T5237.6-2004《铝合金建筑型材 第6部分 隔热型材》标准要求。