從汽車部件到琴弦 PA聚酰胺材料魅力四射

日期：2017-11-01 09:11:18 編輯：科思德塑膠來源：科思德塑膠瀏覽：283

聚酰胺（PA），通常稱為尼龍，具有優異的機械性能，既可以制成堅硬、堅韌的材料，也可以制成柔軟、柔韌的材料。用作工程塑料時，通常加入填料和纖維，以實現特定的性能。隨著材料性能的飛躍，近幾年對聚酰胺的需求持續上升。
巴斯夫大動作
聚酰胺市場近年來非常活躍，不時地會發生收購、產能擴張和新業務部門開張等事件。要數近期最矚目的，莫過于巴斯夫（BASF）打算以16億歐元收購索爾維（Solvay）的聚酰胺業務。
交易包括索爾維在歐洲、北美和亞洲的上下游聚酰胺業務，以及在拉丁美洲的下游工程塑料業務。雙方預計交易可于2018年第三季完成。
巴斯夫指出，此次收購可進一步擴大其工程塑料品牌，并有助在亞洲和北美洲的發展。
在此之前，巴斯夫亦宣布擴大了其工程塑料產能，在其德國Schwarzheide工廠最近增加了每年7萬噸Ultramid聚酰胺和Ultradur聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）產能。
產能擴張后，Schwarzheide工廠成為巴斯夫公司全球最大的PA和PBT配混料生產廠。其全球PA和PBT配混料生產能力將達到每年70萬噸。
Ultramid Flex F是公司的最新產品之一。它是一種全新的部分生物基共聚聚酰胺，用于單體四分之一的原料來自不同地區種植的菜籽油。以此物料制造薄膜，由于即使在低溫和低濕度下其也柔軟、透明，所以非常適合軟包裝。此外，耐撕裂和抗穿刺性能也得到提高。
該新材料二氧化碳和氧氣滲透率是常規PA 6的15倍，可用于生產乳酪催熟袋。此外，正由于其具有高柔性和高柔軟度，新型Ultramid也可用于生產軟真空袋和收縮袋，在深拉伸工藝中該產品還可采用常規拉伸比。
美企業大展拳腳
今年5月，美國塞拉尼斯（Celanese）完成了對屹立（Nilit）尼龍配混料業務的收購工作。
塞拉尼斯工程材料業務部高級副總裁Scott Richardson表示：“尼龍在增長工業領域的應用不斷增長，我們已經在著重進行產品、解決方案和客戶開發活動。”
中國子公司、屹立（蘇州）工程塑料科技有限公司總經理Shay Kastoriano就這一收購活動表示：“我們相信，塞拉尼斯公司將是屹立向前發展的最佳合作伙伴，將增添資源，并為客戶帶來更多的價值。”
Teknor Apex公司是另一家美國材料供應商，完成收購德國定制配混料制造商Plastic-Technologie-Service（PTS）后，將其尼龍分部重組為工程熱塑性塑料（ETP）部。
負責ETP部門的副總裁Michael A. Roberts表示：“將PTS開發的獨特技術與我們長期以來一直用于尼龍和其他配混料的技術相結合，Teknor Apex正在為汽車、電氣、軍事和其他高要求市場領域創造全球高性能材料來源。”
該公司最近推出了新的Creamid系列，將玻纖增強型聚酰胺的可加工性能和物理特性進一步提升，以滿足較為嚴苛的金屬替代應用領域。
據介紹，Creamid化合物表現出更高的拉伸強度和更好的流動特性（與對應的標準玻纖填充化合物相比）、更好的尺寸穩定性、更低的吸水率、更強的耐化學性，以及更出色的表面美觀度。
相較于標準的玻纖填充聚酰胺，Creamid的加工優勢可以顯著提高生產效率。與標準的43%玻纖填充聚酰胺相比，40%玻纖填充Creamid化合物在螺旋流試驗中的改善幅度達到68%，將峰值注塑壓力降低了41%，所需的鎖模力則減少了43%。
在金屬替代應用領域，Creamid經常用于配方產品中，使其彎曲模量高達21吉帕（GPa），為模塑零件帶來了優異的尺寸穩定性。這些級別的產品還能夠提供高達260兆帕（MPa）的拉伸強度，是通常只有模鑄鋁材或鋅材才具有的特性，另外還能夠顯著減輕零件重量。
汽車新應用
因其高強度及輕量化特點，汽車是最常見的聚酰胺應用領域之一。蘭蒂奇（Radici）開發了一種新型吹塑級聚酰胺，該材料可以承受長期處于溫度高達230℃的熱空氣中。
具有半芳族成分的新型共聚物屬于其RADILON產品系列，與用于延緩熱氧化過程的其他添加劑結合使用，可賦予材料非常高的耐熱性能。此外，該配混料可確保高熔體強度和良好的吹塑成型能力。
勞士領（Röchling）正在使用該新型配混料開發渦輪增壓空氣導管，供一家重要汽車制造商使用。其實驗室進行的測試已表明許多優點：與聚苯硫醚（PPS）相比，重量減輕15％，能耗降低5-7％，模具成本低，耐沖擊性能好。
電子新應用

朗盛推出了應對電子電器行業的高度增強的無鹵阻燃PA牌號。
除了汽車之外，電子電器的應用亦是聚酰胺的強項，而無鹵阻燃是當中的一大發展方向。對此，朗盛（Lanxess）推出了高度增強的PA牌號，即無鹵阻燃Durethan BKV 45 FN04。
這種玻璃纖維含量為45%（重量）的自由流動PA 6通過了UL 94 V測試，達到V-0（0.4mm）的最高類別。該結構材料具有極高的剛度和強度。其拉伸模量為16 GPa（新成型）。其他優點包括其高耐電痕性和耐熱老化性能。
朗盛高性能材料（HPM）業務部應用開發專家Alexander Radeck解釋說：“該材料設計用于結構部件，替代熱固性材料和壓鑄金屬，以及大型接頭。”
朗盛還展出了Durethan BKV 60 EF和XF，這是高度增強PA 6牌號，不含阻燃劑，適用于高機械應力零件。盡管其玻璃纖維含量高達60％（重量），但它們與填料含量低得多的標準聚酰胺具有相同的自由流動特性。
另一方面，朗盛正在加強其生產鏈，特別是PA和己內酰胺（己內酰胺是高性能塑料的前體），在其比利時安特衛普聯合企業投資約2,500萬歐元。
塑料手機外殼多以聚碳酸酯制造，不過，Ems-Grivory公司發展出一種增強Grilamid TRV無定形聚酰胺的透明牌號，用于制造智能手機或平板電腦的外殼和零件，或許能挑戰聚碳酸酯的地位。
Grilamid TRV FE 11078現在可以制造透明度高達90%的增強部件。

消費電子零件采用薄壁設計，造型越來越復雜，因而對所用材料的加工性能和品質提出了更高的要求。半結晶聚酰胺的典型缺點是易于翹曲和形成縮痕。玻璃纖維增強材料和收縮的影響降低了表面品質。

Ems-Grivory公司表示，使用Grilamid TRV可以制造幾乎無翹曲的光滑、耐刮擦、沒有縮痕、表面品質非常好的零件，即使高度增強時也是如此。目前，Grilamid TRV產品由于其纖維增強材料含量高而導致透明度下降。新開發的牌號，如Grilamid TRV FE 11078則可以制造透明度高達90%，同時擁有增強塑料材料優點如高剛度和高強度的透明增強部件。

可能的應用場合包括直接集成有低分辨率顯示器的殼體，高剛度過濾器殼體或集成有螺紋的機器觀察鏡。

近年，除了輕量化之外，電子科技在汽車應用亦非常成熟，聚酰胺在這方面亦有很大商機。

帝斯曼（DSM）研制出突破性技術，其ForTii Ace JTX8是目前全球唯一具備JEDEC MSL 1級（1級濕度敏感級）的聚酰胺材料，專為汽車電子連接器而設計，適用于任何苛刻設計的連接器，在高溫焊接過程中都不會起泡。

帝斯曼互聯網汽車市場經理張瑞表示：“汽車工業對于回流連接器的要求正在逐步向JEDEC MSL 1等級靠攏。無論設計厚度如何，ForTii Ace JTX8均能滿足要求，這解決了長期困擾業界的問題。”

當零件暴露于高溫環境下，零件中的水分迅速轉化成蒸汽，進而產生氣泡。由于回流焊爐的溫度可輕易上升至260℃以上，普通耐高溫聚酰胺作為最常用于回流裝配連接器的聚合物，常常會出現氣泡。而如果未檢測到氣泡，那么連接器上的氣泡常會引發裝配問題，并損害零件的機械性能。即便在最終組裝之前檢測到起泡，也常會導致整塊主機板出現刮擦。

除具備JEDEC MSL1性能之外，帝斯曼ForTii Ace JTX8也可在高達200℃環境中應用于汽車電子設備。傳統適用于這些工況的解決方案通常是采用碘化物鹽作為熱穩定劑；但是，這些添加劑可能造成金屬觸點腐蝕問題。實際應用中，如果不使用碘化物穩定劑，化合物的熱穩定性將顯著降低，進而影響其在高溫應用中的耐熱性能。

無處不在：琴弦

在常見的汽車、電子等應用之外，聚酰胺的出現之處可能令你意想不到。贏創（Evonik）和中國單絲制造商NTEC使用高性能塑料VESTAMID共同開發了一種用于樂器弦的新單絲。

兩家公司合作開發的由VESTAMID D18（一種PA 612）制成的單絲在環境中穩定，且耐用、易使用。其還具有高透明度和光滑的表面，增強了琴弦的清晰度和音調，音樂家在演奏時更加靈巧。

在加工方面，贏創表示，材料具有高加工穩定性，可確保弦直徑、彈性和可伸縮性相同。由VESTAMID D18制成的琴弦具有均衡的機械性能和低吸濕性。因而在潮濕環境中可保持穩定的頻率和音調。

單絲直徑范圍為0.5-0.7mm，最初是針對豎琴弦開發的，但是采用不同的直徑和卷繞方式同樣可用于其他琴弦和撥弦樂器如小提琴。

走向“綠化”

可持續發展的生物基聚合物和可再生資源，這些都是當今塑料行業的重要問題。部分原因是石油價格持續波動，同時也為了降低能源消耗和減少碳足跡，許多聚合物制造商及整個塑料加工業都在尋找解決方案。

AKRO-PLASTIC的子公司BIO-FED推出了M•VERA ECS產品系列，在其產品種類中新增了可再生資源型聚酰胺配混料。

與M•VERA系列以前的產品不同，ECS產品部分采用生物原料，但不可生物降解。由于在工業應用中要求最終產品具有長使用壽命長，要求材料具有高抗耐性，因此這些產品完善了BIO-FED產品系列。

從技術角度來看，該材料填補PA 6/PA 6.6和PA 12之間的空白，不過目前的工作性能仍然相當于PA 6。

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