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尼龙的新产品及新应用

时间: 2011-06-26 21:17 来源: 作者: 钱博章    点击:
作为历史最悠久的工程品种,尼龙已历经60多年的发展历史,品种多达十几个,改性品种千余种。随着近年来处于飞速发展期的汽车与电子电气工业对于材料高性能、低成本的要求越来越高,促使众多产商都把相当的注意力投向尼龙新品的开发,从而使这一“老树”不断地开出“新花”。

尼龙概况

聚酰胺(PA,俗称尼龙),是五大工程塑料中消费量最大、品种最多、资格最老的一种。PA具有良好的综合性能,比强度高于金属,具有良好的机械性能、耐热性、耐磨损性、耐化学性、阻燃性及自润滑性,而且容易加工,摩擦系数低,适宜于玻璃纤维及其他材料填充增强改性,广泛应用于汽车、电子电器、包装、机械、运动休闲及日用品等方面。虽然聚酰胺纤维由于聚酯等纤维的竞争而使增长放慢,但作为工程塑料非纤维用途的拓展,聚酰胺工业仍呈现出良好的发展前景。

聚酰胺的品种主要有尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙11、尼龙12五大品种,此外,还有尼龙1010、尼龙4、尼龙8、尼龙9、尼龙810、MC尼龙、聚芳酰胺及各种共聚改性尼龙。其中,尼龙6和尼龙66的用量最大,约占聚酰胺总消费量的90%。

尼龙6的最大消费市场是汽车领域,超过总消费量的1/3。汽车上可使用尼龙6(包括改性产品)制作的部件有空气滤清器、外壳、风扇、车轮罩、导流板、车内装饰件、储水器材盖、线卡、车内各种电气接插件等。包装薄膜也是尼龙6的一大应用领域,尼龙6薄膜阻透性好,氧气透过率低,透明度高,且耐油、耐高温、耐蒸煮,抗刺穿性能强;尼龙66也主要用于汽车工业,广泛用于散热器、引擎等部件的生产;尼龙12和尼龙11因吸水性低、粘结性能好,多用于汽车软管和热熔胶的生产。

尼龙新产品开发

巴斯夫公司新投放市场的一种尼龙新品可作为高温聚合物的一种低成本替代物。这种材料能在标准尼龙66加工条件下进行注射成型,无需高温聚合物所需的昂贵的模具加热设备,主要应用目标是大型表面模塑制品,如引擎盖。与普通尼龙相比,这种新品在相同拉伸强度下的流动性要高40%,而冲击强度和断裂伸长率仅比标准品级低10%。

杜邦公司最新推出的一种具有高度耐水解性能的Zytel新品级被用于冷却系统连接器的生产上。另外,杜邦公司还开发了无卤无红磷的Zytel阻燃新品种。该公司开发的一种新型尼龙612用在油气勘探用软管的耐磨衬里上。据称这种材料比使用尼龙11或12作耐磨层的挤出速度更快,而且可承受更高的温度,成本也更低。

法国罗地亚公司推出新型的耐水解尼龙66。该品种已被德国和英国的管理当局认可应用在饮用水方面。罗地亚公司还开发了两种用于滚塑的Technyl RTM尼龙品级。这种材料主要针对水箱或燃油箱、主体部件、结构面板和输送管、外壳和隔音体开发。

美国微孔发泡塑料加工企业Trexel公司和罗地亚工程塑料公司使用罗地亚与Trexel合作研究的原料配方,再加上Trexel的微孔发泡塑料新工艺MuCell,显著改善了尼龙发泡材料的表面性能。用这种新配方和新工艺生产出的尼龙6和尼龙66配混料Technyl Xcell新牌号,比标准尼龙6牌号的螺旋流动长度长100%以上,大大改进了制品表面质量而其他性能基本保持不变。采用MuCell工艺加工的制品质量要轻10%,同时成型模腔压力和加工温度也有所降低,应用领域包括汽车摇杆套、发动机罩和进气歧管等。

帝斯曼工程塑料公司在荷兰的用于高粘度聚酰胺6薄膜挤压的装置扩产后,将其Akulon 品牌PA6薄膜级产品推向亚洲市场。Akulon PA6薄膜级产品的应用目标是食品包装领域。Akulon XP的可加工特性使生产效率大大提高,在多层共挤压和挤压涂层过程中,与通常的聚酰胺6薄膜级产品相比,Akulon XP可使加工机械生产能力提高一倍。

空中客车A380是世界上最大的、性能最先进的宽体客机,也是最安静的飞机之一。帝斯曼工程塑料公司提供的独特高性能热塑性材料聚酰胺Stanyl,为A380的卓越表现发挥了重要作用。引擎是飞机的“心脏”。空中客车A380使用的引擎是劳斯莱斯特朗900,这一引擎在设计中遵循了把飞机对环境的影响降至最低的理念。而由帝斯曼Stanyl制成的引擎内嵌板是实现这一目标不可或缺的一环。同时Stanyl也是首个被劳斯莱斯公司运用在飞机引擎上的创新型热塑性材料。据介绍,帝斯曼Stanyl在高温下仍能保持其强度,可用于制造更轻巧、更坚硬的零部件,因此可以在高温环境中取代金属和其他材料。另外,Stanyl抗磨损能力极强,用它制成的塑料齿轮和启动器更安静、更耐用,而且比传统材料制成的零部件体积更小。同时,作为可塑性极高的工程塑料材料,Stanyl也为工程设计提供了更多的发挥空间。帝斯曼生产的Stanyl系列产品凭借其卓越性能和有效降低成本性,被广泛运用在汽车和电子产品中,如用于增压空气冷却器、链条张紧器、轴承保护架、电子连接器和零部件、电子发动机层压塑胶片及电刷支架、多种家电产品的外壳和防护装置、割草园艺工具和建筑产品等,堪称功能最为丰富的一种高性能热塑性塑料。该产品行销于世界各地,目前在美国、欧洲、中国和日本进行生产。帝斯曼在中国的Stanyl生产厂位于江苏江阴。2006年4月,帝斯曼对该厂追加了投资,新的生产线使帝斯曼在中国的Stanyl制造能力扩大了一倍。

由帝斯曼工程塑料公司生产的高性能材料Stanyl46聚酰胺(PA46)树脂制成的超精齿轮在欧洲市场推出。该齿轮是名为Joysteer的汽车转向系统的重要组成部分。该汽车转向系统甚至能够让罹患肌无力症的人也可以使用操纵杆驾驶汽车。据介绍,在Joysteer操纵杆的外壳内,由Stanyl46树脂制成的齿轮可以对驾驶人员转动操纵杆手柄的程度进行精确编码,然后将其传递到用于转动汽车转向轴的超强Stanyl齿轮,从而推动汽车前进。Joysteer中由Stanyl46制成的齿轮具有强度高、摩擦系数低及尺寸稳定的特点,可以确保驾驶安全。Stanyl46在Joysteer转向系统中的应用,是帝斯曼致力于汽车安全领域的再次体现。

电子产品的日益小型化对连接器的制造材料提出了越来越高的要求。对此,帝斯曼工程塑料公司在其Stanyl聚酰胺46系列中引入了一个新的等级———Stanyl 46SF5030,从而标志着高流动性Stanyl新产品系列的诞生。Stanyl 46SF5030可被用于生产型号最小的连接器。这种连接器引脚数高,壁厚仅为0.1mm,倾斜度低于0.3mm,要求塑料绝缘材料应具有卓越的流动性能、强度和延展性,以使加工简单易行。由30%玻璃纤维增强的高流动性Stanyl 46SF5030材料具有优异的加工性能、强度、延展性和熔接线强度。经美国安全检测实验室公司评定,新材料具有极佳的阻燃性能,并符合危害物质禁用指令(RoHS)要求,能够承受无铅焊接的高温并保持卓越的机械性能。这种新型材料尤其适合于那些要求极高的薄壁连接器,包括创新型平板电视、液晶显示屏、笔记本电脑、移动电话、mp3播放器等所用SMT连接器,以及FPC、FFC、SIM卡、线到板与板到板连接器等。

GE塑料公司推出导电性Noryl GTX品牌树脂家族,该树脂基于尼龙和聚苯醚(PPE)的混合物,可用于粉末。这类材料含有导电填充物,无需再使用静电底涂料。因而节约了成本和时间,并解决了由静电底涂料带来的环境问题。

日本宇部工业公司推出新一代Terapalex聚酰胺三聚体(PA6、PA66和PA12三组分共聚体),应用目标是用于肉类和食品包装的热成型薄膜。为了减少阻隔薄膜中EVOH层的降解(降解会使这类阻隔薄膜发脆,从而限制了可热成型的深度),宇部开发了这种具有较低熔点(190℃)的薄膜材料。Terapalex新材料具有较大弹性和较低的结晶度,能进行较深度的热成型。试验表明,采用Terapalex三聚体制造的薄膜热成型深度为30mm,而PA6/PA12共聚体为25mm,PA6/PA66共聚体为24mm。

德固赛高性能聚合物业务部开发的VESTAMID LX9020产品,成为获劳氏质量公司品质认证的首个PA12材料。这种材料适合用于制造输送海底油气产品的无粘结挠性管。据介绍,输送海底油气产品的无粘结挠性管道,可通过单根管线铺设来连接深海钻井平台与海底井口(最深可达2000m)。无粘结挠性管采用多层结构,分别由螺旋缠绕金属线、金属带及挤出成型热塑性塑料层组成。塑料保护层对外可以防止管壁内的钢结构层受到海水的侵蚀,对内可有效阻隔管内输送的高腐蚀液体对管壁的损害。此类挠性管道的设计使用寿命超过20年。目前海底管道采用的材料多为聚乙烯、偏聚氟乙烯及PAll。相对而言,无论在高温还是低温环境下,LX9020都能耐受海底管线所必须抵御的化学品的侵袭。此外,它的耐水解性、抗蠕变性等也优于现有材料。值得一提的是,VESTAMID LX9020以干燥粒料交付,开包后无需另外干燥就可直接加工。另外由于材料具有很高的熔融粘度,因此在挤出加工过程中能够保持稳定的加工特性,从而更易于挤出大管径管道及保持管道全径的一致性。

一种专用于汽车刹车管、输油管等的高强高韧耐低温PA1212树脂,在山东东辰工程塑料有限公司实现了工业化生产。该材料填补了国内空白,打破了汽车刹车管、输油管树脂长期被国外产品垄断的局面,并被列为国家重点推广产品。PA1212是一种长碳链尼龙树脂,吸水率在尼龙中最低,尺寸稳定性好,耐油、耐碱性极佳,并且在低温下具有极好的韧性。此外它无毒,具有良好的加工性能,可用于挤出、注塑、吹塑或制成粉末进行喷涂,可完全替代PA11、PA12,已成为汽车刹车管、输油管、穿线管的首选材料。为打破国外垄断,山东东辰与国内科研机构合作,经过反复中试和工业化实验,终于成功生产出PA1212树脂及其改性树脂和制品。据用户测试,该PA1212树脂多项性能指标达到甚至超过国外同类产品水平,其中拉伸强度≥50MPa,断裂伸长率≥250%,缺口冲击强度≥30kJ/m2,常压下热变形温度达140℃,在-40℃低温下仍可保持良好的韧性,完全满足汽车尼龙管要求,并能够替代进口产品。目前国内汽车尼龙管用PA1212市场容量约为2000t/年。作为国内惟一的工业化生产PA1212的企业,山东东辰现拥有1000t/年的产能。(end)

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