PA6又名尼龍6,是半透明或不透明乳白色粒子,具有熱塑性、輕質(zhì)、韌性好、耐化學品和耐久性好等特性,一般用于汽車零部件、機械部件、電子電器產(chǎn)品、工程配件等產(chǎn)品。
工業(yè)生產(chǎn)中泛用于制造軸承、圓齒輪、凸輪、傘齒輪、各種滾子、滑輪、泵葉輪、風扇葉片、蝸輪、
推進器、螺釘、螺母、墊片、高壓密封圈、耐油密封墊片、耐油容器、外殼、軟管、電纜護套、剪切機
滑輪套、牛頭刨床滑塊、電磁分配閥座、冷陳設備、襯墊、軸承保持架、汽車和拖拉機上各種輸油管、
活塞、繩索、傳動皮帶,紡織機械工業(yè)設備零霧料,以及日用品和包裝薄膜等。
PA6在工業(yè)中的應用
聚酰胺玻纖增強材料可根據(jù)產(chǎn)品的特性要求添加玻纖含量在5-60%的范圍,這類材料具有很好的強度、耐熱性能、優(yōu)良的抗沖擊性能、良好的尺寸穩(wěn)定性及低翹曲性等。為了滿足在工業(yè)品方面的使用要求,增強聚酰胺材料應具備以下要求:
1).優(yōu)異的強度和耐久性,優(yōu)良的剛性和耐熱性的結(jié)合
2).優(yōu)異的著****能,完美的表面外觀,能夠適用于復雜的結(jié)構成型,并幫助設計開發(fā)新造型產(chǎn)品
3). 良好的加工性,優(yōu)異的流動性及熱穩(wěn)定性使材料加工條件更為寬松,使注塑件微型化
4). 極高的熱穩(wěn)定性,能在高達270度的波峰焊錫中不掛錫;
PA6在日常用品中的應用
亞太國際聚酰胺玻纖增強材料具有良好的尺寸穩(wěn)定性及低翹曲性、焊錫性及烤漆性、易噴涂、可過超聲波焊接、材料光澤度好,可染成各種鮮艷的顏色,為了滿足在工業(yè)品方面的使用要求,增強聚酰胺材料應具備以下要求:
1). 強度和耐久性,優(yōu)良的剛性和耐熱性的結(jié)合
2). 優(yōu)化部件設計,優(yōu)異的著****能,完美的表面外觀,能夠適用于復雜的結(jié)構成型,并幫助設計開發(fā)新造型產(chǎn)品
3). 良好的加工性,優(yōu)異的流動性及熱穩(wěn)定性使材料加工條件更為寬松,使注塑件微型化
4). 極高的熱穩(wěn)定性,能在高達270度的波峰焊錫中不掛錫
5). 廣泛的溫度和頻率范圍內(nèi)恒定的電氣性,確保裝置設備的使用安全。
PA6在汽車領域中的應用
內(nèi)外飾部件
汽車用高性能增強聚酰胺復合材料具有優(yōu)異的耐氣候性、良好的油漆性能和杰出的表現(xiàn)效果,為了滿足在內(nèi)外飾方面的使用要求,增強聚酰胺材料應具備以下要求:
1). 高耐熱,長期使用;
2)優(yōu)異的剛性和韌性的結(jié)合;
3). 能夠滿足強烈的溫度和濕度的不斷變化而承受巨大的應變;
4). 出色的尺寸穩(wěn)定性,具有防翹曲的效果;
5). 具有高表面質(zhì)量,表面光潔。
發(fā)動機周邊部件
汽車用高性能增強聚酰胺復合材料制造發(fā)動機周邊部件,如進氣歧管、發(fā)動機罩蓋等,可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬材料,為了滿足在發(fā)動機周邊部件的使用要求,聚酰胺材料應具備以下優(yōu)點:
1). 優(yōu)異的強度和韌性,滿足結(jié)構部件的機械性能;
2).出色的耐熱性,可以在高達130℃溫度下連續(xù)使用;
3). 長期的耐疲勞性,熱老化后性能保持好;
4). 出色的尺寸穩(wěn)定性,具有防翹曲的效果;
5). 表面效果好,無浮纖;
6). 耐油性好,耐腐蝕性佳。
汽車應用概述
PA6在汽車上應用廣泛,汽車是塑料重要和快速增長的市場,PA6具有良好的綜合性能,密度低,容易成型,設計自由度大,隔熱絕緣,而且在模具和組裝成本上也有明顯的優(yōu)勢。PA6不僅拉伸強度高、沖擊性能優(yōu)而且熱變形溫度高、耐熱、摩擦系數(shù)低,耐磨損、自潤滑、耐油、耐化學性能優(yōu),而且特別是適于用玻纖或其他材料填充增強改性,提升材料性能和檔次,滿足最終部件和客戶需求。目前PA6汽車制品種類繁多,如散熱器箱、前格柵、加熱器箱、散熱器葉片、轉(zhuǎn)向柱罩、尾燈罩、吸附罐、定時齒輪外罩、風扇葉片、各種齒輪、散熱器水室、空氣濾清器外殼、進氣歧管、控制開關、進氣導管、真空連接管、安全氣囊、電氣儀表外殼、刮水器、泵葉輪、軸承、襯套、閥座、車門把手、車輪罩等,總之,涉及汽車發(fā)動機部件、電氣部件、車身部件和安全氣囊等多部位。其中汽車發(fā)動機罩下零部件用量最大,這是由于汽車向小型化、輕量化發(fā)展,發(fā)動機室體積縮小,溫度升高,要求機罩下部件更耐高溫,而PA6通過改性,能充分達到上述要求。有工業(yè)分析家認為PA6部件不僅起保護作用,還有美觀作用。
行業(yè)資訊:
1.離子液體 21世紀最有希望的綠色溶劑和功能材料之一
離子液體(Ionic Liquid)是由有機陽離子和無機或有機陰離子構成的在低溫下呈液態(tài)的有機鹽,主要分為咪唑類離子液體、類離子液體、季銨鹽類離子液體、季鏻鹽類離子液體等。圖1列出了離子液體的常見陰、陽離子結(jié)構。
圖1、離子液體的陰陽離子的常見結(jié)構
離子液體被認為是21世紀最有希望的綠色溶劑和功能材料之一,已被研究開發(fā)在諸多領域的用途。但到目前基本沒有實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化突破的。
離子液體模型
2.離子液體塑料添加劑
離子液體的陰陽離子(A+B-)的結(jié)構有的可設計性。這種可設計性表現(xiàn)在:
1.可以優(yōu)化設計分子結(jié)構包含不同的阻燃元素(磷元素、氮元素、硫元素等),以取得更佳的阻燃效果,從而降低所需要的添加量;2.可針對不同的塑料引進不同的官能團,以取得的相容性,從而對塑料的物理性能影響小。
離子液體還有一個優(yōu)異的性能:對不同的材料都有優(yōu)異的溶解、分散性能。所以當離子液體和傳統(tǒng)阻燃劑復配使用的時候(阻燃劑大多是多組分配方),可以提高傳統(tǒng)阻燃劑的分散性,甚至是表現(xiàn)出出乎意料的協(xié)同性。
離子液體不具有揮發(fā)性,所以在塑料加工和使用過程中不會揮發(fā)到空氣中對人和環(huán)境造成不良影響,也不會影響塑料阻燃性的穩(wěn)定性。
離子液體作為塑料流動劑也是結(jié)構設計上突破性的創(chuàng)新。離子液體作為塑料流動劑是完全不同于傳統(tǒng)的流動劑的作用機理。離子液體流動劑由于其“離子特性”在流動劑和高分子結(jié)構間誘導引入了分子間力,從而在常溫下流動劑被“鎖定在”分子鏈之間,無法自由移動(區(qū)別于一般的增塑劑);當高分子材料加熱融化后,分子間力被打破,離子液體小分子就可以自由的在高分子鏈直接自由的移動(相當于增塑劑),從而降低了塑料熔體的粘度,改善了流動性。
所以,離子液體諾高溫塑料流動劑在改善高溫塑料流動性、提高高溫塑料可加工性的同時,不會對高溫塑料的物理機械性能和耐熱性有明顯的影響。這就是離子液體流動劑的不同之處;改善塑料的流動性很有效,但不會有明顯的副作用:比如不會有增塑副作用,不會降低塑料的使用溫度,對塑料的機械性能影響較小。
3.阻燃劑產(chǎn)品
諾為公司已成功開發(fā)出了阻燃劑和流動劑兩個系列產(chǎn)品?,F(xiàn)列舉代表性的產(chǎn)品。
3.1 PMMA的阻燃劑
圖源:諾為新材料官網(wǎng)
產(chǎn)品規(guī)格、阻燃性能、光學性能見表1-3
表格1、PMMA阻燃劑產(chǎn)品規(guī)格
AR-S11 |
磷含量 |
顏色 |
外觀 |
16.1% |
無色 |
液體 |
表格2、PMMA阻燃劑的阻燃性能
樣品 |
UL 94 (1.6mm) |
FMVSS 302 |
空白PMMA |
HB |
3.81cm/min |
(9%AR-S11) PMMA |
V0 |
SE/NBR |
表3、阻燃PMMA的光學性能
項目 |
空白PMMA |
阻燃PMMA |
透光率 |
92.4 % |
92.3 % |
霧度 |
0.50 % |
0.57 % |
黃度指數(shù) |
1.58 |
1.78 |
諾為PMMA阻燃劑可以用于PMMA擠出板產(chǎn)品,也可以用于澆注板材料,也可以用于薄膜產(chǎn)品的開發(fā),是全球第一例也是唯一的一例PMMA透明阻燃劑。
3.2 PC薄壁產(chǎn)品(0.1-1.4毫米)透明阻燃劑
圖源:諾為新材料官網(wǎng)
PC阻燃劑產(chǎn)品規(guī)格、阻燃性能、阻燃PC的光學性能見表4-6
表4、PC阻燃劑的規(guī)格
DR-S15 |
磷含量 |
硫含量 |
顏色 |
外觀 |
7.80% |
8.10% |
白色 |
固體 |
表5、PC阻燃劑的阻燃性能
樣品名 |
DR-S15添加量 |
阻燃等級(0.5mm) |
PC2805 |
0 |
V2 |
阻燃PC |
3% |
V0 |
表6、薄壁阻燃PC產(chǎn)品的光學性能
PC樣品 |
霧度 |
黃度指數(shù) |
透光率 |
空白 |
0.40 |
0.69 |
88.0% |
諾為 |
0.44 |
1.54 |
87.4% |
諾為PC透明阻燃劑也是全球首例可以實現(xiàn)薄壁阻燃的阻燃劑。傳統(tǒng)PC阻燃劑全氟磺酸鹽在歐洲已被禁用。3M公司也會于2025年之前停產(chǎn)。今后諾為的這款阻燃劑就是唯一的一款可以用于PC薄壁產(chǎn)品的阻燃劑。
3.3尼龍阻燃劑
3.3.1 非增強尼龍阻燃劑
圖源:諾為新材料官網(wǎng)
非增強尼龍PA66阻燃劑的規(guī)格、阻燃性能、阻燃尼龍的物理性能見表7-9
表7、非增強PA66阻燃劑的產(chǎn)品規(guī)格
CR-M5575 |
磷含量 |
硫含量 |
氮含量 |
外觀 |
0.49% |
0.55% |
45.5% |
固體 |
表8、非增強阻燃PA66的阻燃性能
樣品 |
CR-M5575 |
UL 94(0.4mm) |
空白 |
0 |
V2 |
諾為 |
8% |
V0 |
0.4毫米PA66阻燃產(chǎn)品主要用于電子連接器。阻燃穩(wěn)定性和抗沖擊性能是其中非常關鍵的性能指標。國內(nèi)塑料改性公司的產(chǎn)品鮮有達標。目前國際市場上標桿產(chǎn)品是日本東麗的CM3004.用諾為公司阻燃劑產(chǎn)品做的產(chǎn)品,阻燃非常穩(wěn)定,抗沖擊性能優(yōu)于CM3004接近20%。
3.3.2 增強尼龍阻燃劑
30%玻纖增強尼龍PA66阻燃劑的規(guī)格、阻燃性能、阻燃尼龍的物理性能見表10-12
表10、增強阻燃PA66的阻燃等級
表11、增強PA66的GWFI和GWIT
表12、增強阻燃PA66的物理性能
諾為尼龍阻燃劑可以賦予尼龍穩(wěn)定的阻燃效果,的耐析出性能。和國際某公司的耐析出阻燃劑相比,諾為公司的產(chǎn)品在阻燃穩(wěn)定性、機械性能保持都有明顯優(yōu)勢。
諾為阻燃劑系列產(chǎn)品還有TPU、PBT、PET和環(huán)氧樹脂阻燃劑,這里就不一一列舉了。
4流動劑產(chǎn)品
4.1 PC流動劑
AF-25是專門針對聚碳酸酯(PC)透明塑料開發(fā)的流動改善劑。AF-25常溫下為白色晶體,與PC塑料有的相容性。可在擠出、注塑時降低PC塑料的粘度,提高塑料的加工性。另外,在PC塑料回收加工中,可以有效的調(diào)節(jié)塑料的粘度,提高回收塑料的添加量。
圖源:諾為新材料官網(wǎng)
表13、PC流動劑的產(chǎn)品規(guī)格
AF-25 |
數(shù)據(jù) |
外觀 |
白色晶體 |
熱穩(wěn)定溫度 |
>320℃ |
表14、流動改性PC的熔指
表15、流動改性PC的光學性能
單位 |
PC |
PC+0.1% AF-25 |
變化(%) |
|
透光率 (1.6mm) |
% |
88.0 |
87.5 |
-0.6 |
表16、流動改性PC的物理性能
PC |
PC+0.1% AF-25 |
變化(%) |
||
彎曲強度 |
MPa |
92 |
93 |
+0.4 |
彎曲模量 |
MPa |
2367 |
2404 |
+1.6 |
缺口沖擊強度 |
kJ/m2 |
68 |
66 |
-3.8 |
拉伸強度 |
MPa |
63 |
63 |
- |
延伸率 |
% |
64.6 |
62.1 |
-3.8 |
HDT A (1.8MPa) |
℃ |
119 |
119 |
- |
添加0.1% AF-25,可提高PC熔指近30%,顯著改善其流動性能,且不影響其透光性、熱性能和機械性能。避免了傳統(tǒng)調(diào)節(jié)分子量或添加小分子流動劑的弊端,顯示出良好的應用前景。
4.2 PPA流動劑
F-S2500是針對高溫尼龍PPA開發(fā)的流動劑。添加1%即可顯著提高PPA的流動性。同時,流動劑的添加基本不影響PPA的熱性能和機械性能。
圖源:諾為新材料官網(wǎng)
表17、流動改性PPA的配方
PPA |
改性PPA |
|
PPA |
100 |
99 |
F-S2500 |
/ |
1 |
表18、流動改性PPA的熔指
表19、流動改性PPA的熔指
單位 |
PPA |
改性PPA |
變化(%) |
|
彎曲強度 |
MPa |
96 |
95 |
-1% |
彎曲模量 |
MPa |
2947 |
2930 |
-0.6% |
缺口沖擊 強度 |
kJ/m2 |
6.5 |
6.1 |
-6.2% |
拉伸強度 |
MPa |
47 |
44 |
6.4% |
延伸率 |
% |
2.5 |
2.3 |
-8% |
HDT A (1.8 MPa) |
℃ |
99 |
94 |
-5.1% |
添加1%的F-S2500后,熔指提高超過35%。輔以抗氧劑/抑酸劑,加工溫度的適度降低,流動劑的添加改性不會對PPA外觀和顏色造成明顯影響,可做本色加工。
諾為公司的流動劑還可以用于TPU、PPS、PPSU、PAR、PEEK和PEI等材料??梢杂糜诰茏⑺?、復合材料等產(chǎn)品開發(fā)場景。
干燥處理:
由于PA6很容易吸收水分,因此加工前的干燥特別要注意,如果材料是用防水材料包裝供應的,則容
器應保持密閉。如果濕度大于0.2%,建議在80℃以上的熱空氣中干燥16小時。如果材料已經(jīng)在空氣中暴
露超過8小時,建議進行溫度為105℃,8小時以上的真空烘干。
熔融溫度:
230-280℃,對于增強品種為250-280℃。
模具溫度:
80-90℃,模具溫度很顯著地影響結(jié)晶度,而結(jié)晶度又影響著塑件的機械特性。對于結(jié)構部件來說結(jié)晶
度很重要,因此建議模具溫度為80-90℃。對于薄壁的、流程較長的塑件也建議施用較高的模具溫度。增
大模具溫度可以提高塑件的強度和剛度,但卻降低了韌性。如果壁厚大于3mm,建議使用20-40℃的低溫
模具。對于玻璃纖維增強材料模具溫度應大于80℃。
注射壓力:
一般在750-1250bar之間(取決于材料和產(chǎn)品設計)
注射速度:
高速(對增強材料要稍微降低)
流道和澆口:
對于PA6的凝固時間很短,因此澆口的位置非常重要。澆口孔徑不要小于0.5*T(這里T為塑件的厚度)。
如果使用熱流道,澆口尺寸應比使用常規(guī)流道小一些,因為熱流道能夠幫助阻止材料過早凝固。如果用潛入
式澆口,澆口的最小直徑應當是0.75mm。