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汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)周邊為何鐘情高溫尼龍│工程塑料創(chuàng)新應(yīng)用系列(二)
發(fā)布日期:[2017/11/10] 共閱[1310]次
上個(gè)世紀(jì)末因電子、電機(jī)零件、汽車(chē)零件的塑料化,對(duì)尼龍的性能以及在耐高溫方面提出了更高的要求。1990年帝斯曼(DSM)首次將高耐溫尼龍(PA46)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,填補(bǔ)了在通用工程塑料(如聚酰胺6、聚酰胺66、聚酯)以及超高性能材料(如LCP、聚砜和PEEK)之間的空白,拉開(kāi)了高溫尼龍研發(fā)應(yīng)用的序幕。
高流動(dòng)玻纖增強(qiáng)高溫尼龍PPA是倍受人們關(guān)注的新品種之一,也是發(fā)展最快、性?xún)r(jià)比最高的新材料之一。以高溫尼龍PPA為基體的玻纖增強(qiáng)高溫尼龍復(fù)合材料,易于制造高精度耐高溫高強(qiáng)度產(chǎn)品。特別對(duì)于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)周邊產(chǎn)品,需要應(yīng)對(duì)日趨苛刻的老化要求,高溫尼龍已經(jīng)逐漸成為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)周邊材料的不二之選。高溫尼龍有何獨(dú)特之處?
優(yōu)越的機(jī)械強(qiáng)度
高溫尼龍與傳統(tǒng)脂肪族尼龍(PA6/PA66)相比優(yōu)勢(shì)比較明顯,主要體現(xiàn)在產(chǎn)品的基本力學(xué)性能以及它的耐熱性能,從基本的機(jī)械強(qiáng)度相比,高溫尼龍?jiān)谕炔@w含量的前提下,比傳統(tǒng)脂肪族尼龍要高20%,可為汽車(chē)提供更多輕量化解決方案。例如PPA 30%GF 拉伸可以做到230MPa,而傳統(tǒng)脂肪族尼龍的拉伸強(qiáng)度在190MPa。
超高的熱老化性能
對(duì)于熱變形溫度1.82MPa的前提下,高溫尼龍30%玻纖增強(qiáng)可以達(dá)到280℃,而傳統(tǒng)脂肪族PA66 30%GF大概在255℃。雖然脂肪族尼龍通過(guò)改性可以提高材料的熱老化性能,但是當(dāng)產(chǎn)品的要求提高到200℃的時(shí)候,傳統(tǒng)脂肪族尼龍已經(jīng)很難滿(mǎn)足產(chǎn)品的要求,特別是發(fā)動(dòng)機(jī)周邊產(chǎn)品長(zhǎng)期處在一個(gè)高溫高濕的環(huán)境下,并且還要承受機(jī)械油類(lèi)的腐蝕,而高溫尼龍其特殊的苯環(huán)結(jié)構(gòu)給予了它自身的耐高溫特點(diǎn)。
優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性
傳統(tǒng)脂肪族尼龍由于酰胺基團(tuán)的比例高,因此脂肪族尼龍的吸水率比較高,飽和吸水率可以達(dá)到5%,導(dǎo)致產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性非常低,對(duì)于一些高精度產(chǎn)品是非常不適合的,而高溫尼龍中酰胺基團(tuán)的比例降低,吸水率也是普通脂肪族尼龍的二分之一,尺寸穩(wěn)定性更優(yōu)越。
優(yōu)異的耐化學(xué)性
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由于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)周邊產(chǎn)品經(jīng)常要與化學(xué)試劑接觸,因此對(duì)材料的耐化學(xué)性提出更高的要求,特別是汽油、冷凍液等化學(xué)品的腐蝕性對(duì)脂肪族聚酰胺具有明顯的腐蝕效果,而高溫尼龍?zhí)厥獾幕瘜W(xué)結(jié)構(gòu)彌補(bǔ)了這一缺點(diǎn),因此高溫尼龍的出現(xiàn)使得發(fā)動(dòng)機(jī)的使用環(huán)境又上升了一個(gè)檔次。
汽車(chē)工業(yè)應(yīng)用
由于PPA能提供超過(guò)270℃的熱變形溫度,因此它是一個(gè)適用于汽車(chē)、機(jī)械、電子/電氣工業(yè)中耐熱制件的理想工程塑料。同時(shí),對(duì)于在短期高溫下必須保持結(jié)構(gòu)完整性的制件,PPA也是理想的選擇。
以汽車(chē)工業(yè)應(yīng)用為例,由于汽車(chē)工業(yè)要求提高安全、舒適和電機(jī)管理,要求更長(zhǎng)的保用期和使用壽命以及要求解決發(fā)動(dòng)機(jī)區(qū)域溫度過(guò)高問(wèn)題,耐熱塑料正在很快地替代傳統(tǒng)的工程塑料。
特別是對(duì)應(yīng)于在汽車(chē)行業(yè)CO2排放量的削減、耗油量的改進(jìn)等環(huán)境問(wèn)題的解決方法就是提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒溫度,使燃油充分燃燒,這樣勢(shì)必會(huì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)溫度,提高所有塑料材料的耐熱要求。
同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)附近的燃料系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等金屬部件的塑料化,已經(jīng)被為實(shí)現(xiàn)回收利用的熱固性樹(shù)脂所取代,對(duì)材料的要求就更為嚴(yán)格。以前的通用工程塑料的耐熱性、耐久性、耐藥品性已達(dá)不到要求。
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此外,高溫尼龍系列還保持眾所周知的塑料優(yōu)點(diǎn),即易加工、修整,易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能集成零部件的自由設(shè)計(jì),并且能減低重量和降低噪音及耐腐蝕。
由于高溫尼龍能承受高強(qiáng)度、高負(fù)載、耐高溫等惡劣環(huán)境下工作,因此非常適合于發(fā)動(dòng)機(jī)區(qū)域(如發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、開(kāi)關(guān)和連接器)以及傳動(dòng)系統(tǒng)(如軸承保持架)、空氣系統(tǒng)(如排氣控制系統(tǒng))和進(jìn)氣裝置等部位的應(yīng)用。
總之,高溫尼龍的優(yōu)異特性能夠給用戶(hù)帶許多益處,而且從PA6、PA66或PET/PBT材料上轉(zhuǎn)換為PPA時(shí),基本上不需要修改模具等,因此在各種要求耐高溫的應(yīng)用場(chǎng)合中都有廣闊的前景。
中國(guó)高溫尼龍產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展現(xiàn)狀
據(jù)國(guó)外市場(chǎng)報(bào)告統(tǒng)計(jì),在2012年,中國(guó)對(duì)于尼龍混合物的需求達(dá)到89.45萬(wàn)噸,并且預(yù)計(jì)在之后的五年里將以7.5%的速度增長(zhǎng)。這就要求2017年市場(chǎng)將有130萬(wàn)噸的尼龍混合物供給。2014年,高溫尼龍?jiān)趪?guó)內(nèi)的需求量約有7萬(wàn)噸,在全球的需求量約為20萬(wàn)噸,并一直保持穩(wěn)步增長(zhǎng)的趨勢(shì)。
市場(chǎng)的需求可以促進(jìn)一個(gè)行業(yè)的發(fā)展,有需求才會(huì)有生產(chǎn)的動(dòng)力,引發(fā)激烈的競(jìng)爭(zhēng)從而促進(jìn)行業(yè)的進(jìn)步。目前國(guó)內(nèi)做高溫尼龍的企業(yè)主要是金發(fā)科技股份有限公司和高分子研究所,他們研發(fā)生產(chǎn)的高溫尼龍是PA10T,廣泛用于電子、照明、防腐、水暖、核電及車(chē)輛等行業(yè)。
金發(fā)科技的耐高溫尼龍產(chǎn)品除用于滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)客戶(hù)需求之外,還實(shí)現(xiàn)了批量出口。為了滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求,金發(fā)科技正在新增建設(shè)年產(chǎn) 3000 噸的 PA10T 項(xiàng)目,預(yù)計(jì) 2017 年下半年投產(chǎn),屆時(shí)耐高溫尼龍總年產(chǎn)能將達(dá)到8000 噸。
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此外,深圳華力興新材料股份有限公司生產(chǎn)的PPA系列也填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)高溫尼龍復(fù)合材料的空白。中國(guó)的高溫尼龍市場(chǎng)非常廣闊,在未來(lái)也有很可觀(guān)的發(fā)展前景,但國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率不是很高,主要原因還是技術(shù)壁壘和品牌樹(shù)立。作為本土企業(yè),在以后的發(fā)展中要致力于開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的新性能以及向其它領(lǐng)域方向發(fā)展。
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