从汽车部件到琴弦 PA聚酰胺材料魅力四射

日期：2017-11-01 09:11:18 编辑：科思德塑胶来源：科思德塑胶浏览：281

聚酰胺（PA），通常称为尼龙，具有优异的机械性能，既可以制成坚硬、坚韧的材料，也可以制成柔软、柔韧的材料。用作工程塑料时，通常加入填料和纤维，以实现特定的性能。随着材料性能的飞跃，近几年对聚酰胺的需求持续上升。
巴斯夫大动作
聚酰胺市场近年来非常活跃，不时地会发生收购、产能扩张和新业务部门开张等事件。要数近期最瞩目的，莫过于巴斯夫（BASF）打算以16亿欧元收购索尔维（Solvay）的聚酰胺业务。
交易包括索尔维在欧洲、北美和亚洲的上下游聚酰胺业务，以及在拉丁美洲的下游工程塑料业务。双方预计交易可于2018年第三季完成。
巴斯夫指出，此次收购可进一步扩大其工程塑料品牌，并有助在亚洲和北美洲的发展。
在此之前，巴斯夫亦宣布扩大了其工程塑料产能，在其德国Schwarzheide工厂最近增加了每年7万吨Ultramid聚酰胺和Ultradur聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）产能。
产能扩张后，Schwarzheide工厂成为巴斯夫公司全球最大的PA和PBT配混料生产厂。其全球PA和PBT配混料生产能力将达到每年70万吨。
Ultramid Flex F是公司的最新产品之一。它是一种全新的部分生物基共聚聚酰胺，用于单体四分之一的原料来自不同地区种植的菜籽油。以此物料制造薄膜，由于即使在低温和低湿度下其也柔软、透明，所以非常适合软包装。此外，耐撕裂和抗穿刺性能也得到提高。
该新材料二氧化碳和氧气渗透率是常规PA 6的15倍，可用于生产乳酪催熟袋。此外，正由于其具有高柔性和高柔软度，新型Ultramid也可用于生产软真空袋和收缩袋，在深拉伸工艺中该产品还可采用常规拉伸比。
美企业大展拳脚
今年5月，美国塞拉尼斯（Celanese）完成了对屹立（Nilit）尼龙配混料业务的收购工作。
塞拉尼斯工程材料业务部高级副总裁Scott Richardson表示：“尼龙在增长工业领域的应用不断增长，我们已经在着重进行产品、解决方案和客户开发活动。”
中国子公司、屹立（苏州）工程塑料科技有限公司总经理Shay Kastoriano就这一收购活动表示：“我们相信，塞拉尼斯公司将是屹立向前发展的最佳合作伙伴，将增添资源，并为客户带来更多的价值。”
Teknor Apex公司是另一家美国材料供应商，完成收购德国定制配混料制造商Plastic-Technologie-Service（PTS）后，将其尼龙分部重组为工程热塑性塑料（ETP）部。
负责ETP部门的副总裁Michael A. Roberts表示：“将PTS开发的独特技术与我们长期以来一直用于尼龙和其他配混料的技术相结合，Teknor Apex正在为汽车、电气、军事和其他高要求市场领域创造全球高性能材料来源。”
该公司最近推出了新的Creamid系列，将玻纤增强型聚酰胺的可加工性能和物理特性进一步提升，以满足较为严苛的金属替代应用领域。
据介绍，Creamid化合物表现出更高的拉伸强度和更好的流动特性（与对应的标准玻纤填充化合物相比）、更好的尺寸稳定性、更低的吸水率、更强的耐化学性，以及更出色的表面美观度。
相较于标准的玻纤填充聚酰胺，Creamid的加工优势可以显著提高生产效率。与标准的43%玻纤填充聚酰胺相比，40%玻纤填充Creamid化合物在螺旋流试验中的改善幅度达到68%，将峰值注塑压力降低了41%，所需的锁模力则减少了43%。
在金属替代应用领域，Creamid经常用于配方产品中，使其弯曲模量高达21吉帕（GPa），为模塑零件带来了优异的尺寸稳定性。这些级别的产品还能够提供高达260兆帕（MPa）的拉伸强度，是通常只有模铸铝材或锌材才具有的特性，另外还能够显著减轻零件重量。
汽车新应用
因其高强度及轻量化特点，汽车是最常见的聚酰胺应用领域之一。兰蒂奇（Radici）开发了一种新型吹塑级聚酰胺，该材料可以承受长期处于温度高达230℃的热空气中。
具有半芳族成分的新型共聚物属于其RADILON产品系列，与用于延缓热氧化过程的其他添加剂结合使用，可赋予材料非常高的耐热性能。此外，该配混料可确保高熔体强度和良好的吹塑成型能力。
劳士领（Röchling）正在使用该新型配混料开发涡轮增压空气导管，供一家重要汽车制造商使用。其实验室进行的测试已表明许多优点：与聚苯硫醚（PPS）相比，重量减轻15％，能耗降低5-7％，模具成本低，耐冲击性能好。
电子新应用

朗盛推出了应对电子电器行业的高度增强的无卤阻燃PA牌号。
除了汽车之外，电子电器的应用亦是聚酰胺的强项，而无卤阻燃是当中的一大发展方向。对此，朗盛（Lanxess）推出了高度增强的PA牌号，即无卤阻燃Durethan BKV 45 FN04。
这种玻璃纤维含量为45%（重量）的自由流动PA 6通过了UL 94 V测试，达到V-0（0.4mm）的最高类别。该结构材料具有极高的刚度和强度。其拉伸模量为16 GPa（新成型）。其他优点包括其高耐电痕性和耐热老化性能。
朗盛高性能材料（HPM）业务部应用开发专家Alexander Radeck解释说：“该材料设计用于结构部件，替代热固性材料和压铸金属，以及大型接头。”
朗盛还展出了Durethan BKV 60 EF和XF，这是高度增强PA 6牌号，不含阻燃剂，适用于高机械应力零件。尽管其玻璃纤维含量高达60％（重量），但它们与填料含量低得多的标准聚酰胺具有相同的自由流动特性。
另一方面，朗盛正在加强其生产链，特别是PA和己内酰胺（己内酰胺是高性能塑料的前体），在其比利时安特卫普联合企业投资约2,500万欧元。
塑料手机外壳多以聚碳酸酯制造，不过，Ems-Grivory公司发展出一种增强Grilamid TRV无定形聚酰胺的透明牌号，用于制造智能手机或平板电脑的外壳和零件，或许能挑战聚碳酸酯的地位。
Grilamid TRV FE 11078现在可以制造透明度高达90%的增强部件。

消费电子零件采用薄壁设计，造型越来越复杂，因而对所用材料的加工性能和品质提出了更高的要求。半结晶聚酰胺的典型缺点是易于翘曲和形成缩痕。玻璃纤维增强材料和收缩的影响降低了表面品质。

Ems-Grivory公司表示，使用Grilamid TRV可以制造几乎无翘曲的光滑、耐刮擦、没有缩痕、表面品质非常好的零件，即使高度增强时也是如此。目前，Grilamid TRV产品由于其纤维增强材料含量高而导致透明度下降。新开发的牌号，如Grilamid TRV FE 11078则可以制造透明度高达90%，同时拥有增强塑料材料优点如高刚度和高强度的透明增强部件。

可能的应用场合包括直接集成有低分辨率显示器的壳体，高刚度过滤器壳体或集成有螺纹的机器观察镜。

近年，除了轻量化之外，电子科技在汽车应用亦非常成熟，聚酰胺在这方面亦有很大商机。

帝斯曼（DSM）研制出突破性技术，其ForTii Ace JTX8是目前全球唯一具备JEDEC MSL 1级（1级湿度敏感级）的聚酰胺材料，专为汽车电子连接器而设计，适用于任何苛刻设计的连接器，在高温焊接过程中都不会起泡。

帝斯曼互联网汽车市场经理张瑞表示：“汽车工业对于回流连接器的要求正在逐步向JEDEC MSL 1等级靠拢。无论设计厚度如何，ForTii Ace JTX8均能满足要求，这解决了长期困扰业界的问题。”

当零件暴露于高温环境下，零件中的水分迅速转化成蒸汽，进而产生气泡。由于回流焊炉的温度可轻易上升至260℃以上，普通耐高温聚酰胺作为最常用于回流装配连接器的聚合物，常常会出现气泡。而如果未检测到气泡，那么连接器上的气泡常会引发装配问题，并损害零件的机械性能。即便在最终组装之前检测到起泡，也常会导致整块主机板出现刮擦。

除具备JEDEC MSL1性能之外，帝斯曼ForTii Ace JTX8也可在高达200℃环境中应用于汽车电子设备。传统适用于这些工况的解决方案通常是采用碘化物盐作为热稳定剂；但是，这些添加剂可能造成金属触点腐蚀问题。实际应用中，如果不使用碘化物稳定剂，化合物的热稳定性将显著降低，进而影响其在高温应用中的耐热性能。

无处不在：琴弦

在常见的汽车、电子等应用之外，聚酰胺的出现之处可能令你意想不到。赢创（Evonik）和中国单丝制造商NTEC使用高性能塑料VESTAMID共同开发了一种用于乐器弦的新单丝。

两家公司合作开发的由VESTAMID D18（一种PA 612）制成的单丝在环境中稳定，且耐用、易使用。其还具有高透明度和光滑的表面，增强了琴弦的清晰度和音调，音乐家在演奏时更加灵巧。

在加工方面，赢创表示，材料具有高加工稳定性，可确保弦直径、弹性和可伸缩性相同。由VESTAMID D18制成的琴弦具有均衡的机械性能和低吸湿性。因而在潮湿环境中可保持稳定的频率和音调。

单丝直径范围为0.5-0.7mm，最初是针对竖琴弦开发的，但是采用不同的直径和卷绕方式同样可用于其他琴弦和拨弦乐器如小提琴。

走向“绿化”

可持续发展的生物基聚合物和可再生资源，这些都是当今塑料行业的重要问题。部分原因是石油价格持续波动，同时也为了降低能源消耗和减少碳足迹，许多聚合物制造商及整个塑料加工业都在寻找解决方案。

AKRO-PLASTIC的子公司BIO-FED推出了M•VERA ECS产品系列，在其产品种类中新增了可再生资源型聚酰胺配混料。

与M•VERA系列以前的产品不同，ECS产品部分采用生物原料，但不可生物降解。由于在工业应用中要求最终产品具有长使用寿命长，要求材料具有高抗耐性，因此这些产品完善了BIO-FED产品系列。

从技术角度来看，该材料填补PA 6/PA 6.6和PA 12之间的空白，不过目前的工作性能仍然相当于PA 6。

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