汽车用改性尼龙简介,1. 尼龙的结构与性能特点,1.1 尼龙简介 聚酰胺（俗称尼龙）是指分子主链上含有酰氨基团（-NHCO-）的高分子化合物。英文为polyamide，缩写为PA。,聚酰胺的前30年是作为合成纤维材料，尼龙（Nylon）的俗称就是来自与此。尼龙的最早发明商美国杜邦公司曾宣传：尼龙比蜘蛛丝还细、比钢铁还强。 1960年左右，聚酰胺才被开始用做一种“工程塑料”。,1. 尼龙的结构与性能特点,1.2 尼龙分类,PA的分类,脂肪族PA,芳香族PA: Kevlax、PA6T、PA9T、MXD6,透明PA: 共聚或带侧基的尼龙,p型聚酰胺：PA6、PA11、PA12、PA7、PA9等,mp型聚酰胺：PA66、PA610、PA1010、PA46、PA56等,脂环族PA,1. 尼龙的结构与性能特点,1.3 尼龙结构特点,脂肪族聚酰胺是线形高分子材料，由亚甲基链段和极性基团（酰氨基）有规律交替链接而成。,PA6,PA66,5,6,4,1. 尼龙的结构与性能特点,1.3 尼龙结构特点,聚酰胺中的氢键 尼龙分子之间可以形成氢键，使其结构易发生结晶化。,脂肪族聚酰胺是结晶度较高的半结晶性高分子材料。结晶度一般在30。,1. 尼龙的结构与性能特点,1.4 尼龙性能特点,1. 尼龙的结构与性能特点,PA为白色至淡黄色的颗粒； PA的密度为1.101.16g.cm-3。 制品坚硬有光泽；有自熄性； PA的吸水率很大：基本随酰氨基团的密度增大而增大。 吸水率： PA6PA66PA610PA1010PA11PA12,1.4 尼龙性能特点,PA6的吸湿性在PA中最大，在湿润的环境中， PA6的机械性能、电性能和尺寸稳定性的变化也最大。,1. 尼龙的结构与性能特点,1.4 尼龙性能特点,PA具有良好的力学性能：拉伸强度、刚性、抗冲击性都较好。但受到温度和吸水率的影响较大。,温度和吸水率提高： 拉伸强度、刚性下降；冲击强度提高。,PA具有很好的耐磨性，是一种自润滑材料。,强而韧,PA,PS,1. 尼龙的结构与性能特点,1.4 尼龙性能特点,电性能 PA的电绝缘性干燥的条件下良好。 但PA容易吸湿、导致绝缘性下降。,热性能 PA的熔融温度比较高，但热变形温度不高，一般80oC。 PA的导热率相对于金属来比较很低。,耐化学药品性 PA具有良好的化学稳定性和耐溶剂性； PA溶解于强极性或容易与酰氨基团形成氢键的溶剂。,1. 尼龙的结构与性能特点,1.4 尼龙性能特点,加工性能（热塑性塑料） 吸水率大，加工前必须干燥 熔体黏度低、流动性好、易成型加工。一般的塑料成型方法都能采用。 热稳定性差，应避免高温长时间加工。 结晶型聚合物的成型收缩率大； PA6加工性能优于PA66,2. 改性尼龙在汽车中的应用,PA6和PA66综合性能优异，应用领域十分广泛。,2. 改性尼龙在汽车中的应用,改性尼龙在汽车上的应用因人们以车代步的需求和高科技的迅猛发展，相比其他领域更受关注。 轻量化是汽车工业的发展趋势，高分子材料的大量应用不仅可以实现汽车的轻量化和节能降耗，而且还可以改善汽车的装饰性、舒适性、耐用性和安全性。改性尼龙材料可广泛应用在汽车零部件、汽车内饰件、外装件，还用于制造各种结构件和功能件。,2.1汽车内饰件 内饰件是集安全性、功能性、舒适性与装饰性於一身的部件，采用塑料材料（取代金属材料）可减轻重量，降低成本，改进设计的柔韧性和零部件的集成度，提高安全性。,2. 改性尼龙在汽车中的应用,汽车座椅滑块、仪表板、天窗折板等,PA/ABS材料由于其独有的哑光特性和其他极佳的性能优点，可以带来表面柔和的哑光效果，这是其他材料所不具备的。PA/ABS材料独有的哑光性为免喷涂提供了必要条件。,2.2 汽车外装件 要求：涂装性好，耐热、耐寒、耐老化，表面不易擦伤，减轻汽车本身自重。 挡泥板 后视镜及支架 轮毂盖 门把手、引擎盖,2. 改性尼龙在汽车中的应用,2. 改性尼龙在汽车中的应用,引擎盖 引擎盖的外观因素是很重要的，而尼龙恰可以给制品提供一个良好的表面，同时尼龙还可以得到带有颜色的成型件，从而避免了费用昂贵的油漆步骤。 DSM用高流动性的玻纤和矿纤混合增强PA6制造尼龙引擎盖。,2.3 汽车外装件,2.3 汽车功能件 功能件要求刚性、韧性好，耐热、耐寒、耐老化，耐油、耐化学腐蚀，耐汽车振动等。 进气歧管 发动机罩盖 汽车水室 空气滤清器壳体 油门踏板,2. 改性尼龙在汽车中的应用,2. 改性尼龙在汽车中的应用,2.3 汽车功能件 发动机部分 进气歧管=(GFPA6/GFPA66) 采用熔芯法注射成型振动焊接法成型 优点： 减轻重量； 降低油耗； 提高进气效率； 提高发动机功率； 降低噪音； 提高乘坐舒适性； 降低长期生产和使用成本。,2. 改性尼龙在汽车中的应用,2.3 汽车功能件 发动机部分 汽车水室GFPA66 汽车水室的环境为高低温冷却液环境，因此要求材料能够耐乙二醇和其他化学药品的腐蚀。同时要求制件在装配过程中不能发生开裂，对材料的力学性能和尺寸稳定性有较高的要求。 PA66比PA6熔点高，耐热性优良，弹性模量较高，吸水率低，更适合于制作汽车散热器水箱。,2. 改性尼龙在汽车中的应用,2.3 汽车功能件 风扇和护风圈 基本采用玻纤增强尼龙、或玻纤矿粉复合增强尼龙。要求强度高，不翘曲。,2. 改性尼龙在汽车中的应用,2.3 汽车功能件 汽车油箱 钢质油箱 塑料油箱 重量大 重量轻 形状简单 性状复杂 浪费空间 充分利用空间 腐蚀严重 耐腐蚀 回收困难 回收容易 耐温性好 耐温性可用 1973年BASF开发汽车油箱专用HDPEPA合金,3. 汽车用尼龙的改性,改善吸水性，提高尺寸稳定性 提高耐热性 提高阻燃性 提高力学性能 改善低温脆性 降低成本,尼龙分子链中存在酰氨基，与水分子之间能够形成氢键，具有较大的吸水性，影响电性能，产品尺寸稳定性差，干态或低温下冲击强度低、抗蠕变性及耐热性也有待提高，对PA进行改性研究已成为扩大应用领域的重要途径。,3. 汽车用尼龙的改性,PA树脂的改性主要有： 化学改性方法，通过共聚、接枝，交联等化学方法改善性能； 物理改性方法，不同品种PA之间共混、与其他聚合物共混、纤维增强、无机填料填充、分子复合以及加入各种助剂等方法，提高和改进PA的综合性能，,3.1 尼龙增强改性,3. 汽车用尼龙的改性,PA的缺点,力学性能、耐热性不高,玻璃纤维增强改性可大幅度提高PA耐热性,玻纤增强PA被用于制造汽车发动机零部件,玻纤增强改善了尼龙的吸水性和尺寸稳定性、耐热性及耐寒性，冲击强度也比纯尼龙提高几倍。玻璃纤维增强后， 温度和湿度对PA影响大大减小。,3. 汽车用尼龙的改性,玻纤增强体系的性能： 一、玻纤与聚合物之间结合力 提高结合力的关键是表面进行处理，GF表面处理广泛采用硅烷偶联剂。 二、玻纤的长度有关。 在挤出过程中，纤维被剪碎，长度一般为0.20.4mm。玻纤越长具有更强的增强效果、更高的刚性、抗破裂性、抗蠕变性和缺口冲击强度。弱剪切螺杆组合生产的玻纤长度长，但是玻纤过长的话有可能会堵住机头，同时浮纤现象会更严重。,3.1 尼龙增强改性,3. 汽车用尼龙的改性,纤维增强增强PA66用途广泛，特别是GF增强PA66，在汽车制造是其最大的应用领域。 GF增强增韧PA66具有耐磨、耐溶剂、耐油性、耐热、耐寒、易成型、自润滑、高的电绝缘性、尺寸稳定性、抗蠕变性极佳等优点，广泛用于汽车内外装饰和结构部件，如仪表、汽车车身壁板、连接的拉杆、汽车车盖、发动机罩等。,3.1 尼龙增强改性,3. 汽车用尼龙的改性,实在不能解决就用碳纤维和石墨纤维，PA6中可加20，PA66、PAll、PAl2中可加40，但是成本太高。,3.1 尼龙增强改性,尼龙增强改性产生的问题 浮纤选择适当的玻纤、尼龙基料，挤出工艺调整，加流动改性剂、防纤剂 翘曲矿粉复合（玻纤取向）,用短切玻纤也可以获得更好的表面,3.2 尼龙增韧改性,3. 汽车用尼龙的改性,与弹性体共混，可明显提高PA的韧性，当PA与含有极性集团的烯烃弹性体或弹性体的接枝共聚物等组成的共混合金时，可制得超韧性PA材料。 与PA共混的弹性体主要有EPR、EPDM、SEBS、乙烯辛烯共聚物(POE)等。 PA与这些弹性体是热力学不相容的，简单共混性能很差，必须加入相容剂才能得到性能优良的共混材料。常用接枝聚合物作用相容剂。,PA的缺点,低温韧性不够,接枝弹性体改性可大幅度提高PA韧性,3. 汽车用尼龙的改性,由于弹性体的加入，PA与弹性体共混物在干态及低温下的抗冲性能大幅度提高，其室温下缺口冲击强度较PA6提高十几倍甚至二十倍，40冲击强度也提高了数倍。 相容剂常采用EPDM-g-MAH、GMA、SBS或SEBS-g-MAH，较新的相容剂是环氧化的EPDM。 相容剂改性效果：EPDM-g-MAHEPR-g-MAHSEBS-g-MAH ULDPE-g-MAH。 EPDM-g-MAH与PA6的共混物的缺口冲击强度在室温下可达到1130Jm。,3.2 尼龙增韧改性,3. 汽车用尼龙的改性,1975年，Du Pont公司以EPDM为增韧剂，PA66为基体，采用反应挤出技术，开发出超韧性的尼龙Zytel ST系列， 1976年，以EPDM-g-MAH作为增容剂，开发出高抗冲PA6弹性体合金。其冲击强度是纯PA6的3倍。,3.2 尼龙增韧改性,增韧改性尼龙可广泛用于制造机械、汽车、化学与电气装置的零件如齿轮、滚子、滑轮、辊轴、泵体中叶轮、风扇叶片、高压密封围、阀座、垫片、衬套、各种把手、支撑架、电线包层等,3. 汽车用尼龙的改性,尼龙增韧改性的问题,3.2 尼龙增韧改性,流动性变差加流动改性剂； 韧性、流动性不稳定加强挤出过程中的混合效果，可以增加捏合块、挤出机长径比。,3.3 尼龙填充改性,3. 汽车用尼龙的改性,在PA中填充无机矿物增强是常用的简便有效的方法。 常用的填充剂与聚烯烃类似，如碳酸钙、滑石粉、云母、硅灰石、稀土矿物等。 填充量为1030，也可高达4060。,PA的缺点,刚性、尺寸稳定性不够,矿粉填充改性可大幅度提高PA刚性、降低成本,3.3 尼龙填充改性,3. 汽车用尼龙的改性,矿粉填充的增强效果依赖于填充剂和基体之间的界面结合作用大小和相容性。 为了达到增强改性效果，对填充剂都要进行表面改性，常采用偶联剂，如钛酸酯、硅烷、铝钛酸酯等偶联剂。,尼龙填充改性的问题 粉尘污染混合设备的密封性； 矿粉析出选择合适助剂处理矿粉，调整工艺，提高矿粉的分散效果 填充改性的尼龙可广泛用于汽车轮毂盖、接线盒的制造。,3.4 阻燃改性PA,3. 汽车用尼龙的改性,汽车、电子电器、机械仪表、家用电器、办公室和通讯设备等领域对PA阻燃的要求越来越高。阻燃改性是PA改性的重要方法之一。 阻燃改性实质上是填充改性的一种，在PA66中添加助剂改性剂来改善其阻燃性。 如不加阻燃剂，PA66阻燃性属UL94 V-2级，只有加入阻燃剂后才能达到UL94 V-0级。 常用的阻燃剂有卤素阻燃剂、氮素阻燃剂、锑系阻燃剂、芳香族卤系阻燃剂等。,3.5 PA合金 主要:PA/PP、PA/PE、PA/PBT、PA/PET、PA/PS、PA/PPO等。 PA/PP具有低吸水性和优加工性能；PA/PE具有低的吸水性，良好的尺寸稳定性及韧性。PA/PPO具有良好的耐热性和好的刚度；PA/ABS具有较好的韧性和外观。,3. 汽车用尼龙的改性,3. 汽车用尼龙的改性,与ABS共混 ABS作为抗冲改性剂时，改性效果受ABS的含量、流变性能、橡胶相性质(如粒子大小、分散度和交联度)、SAN接枝率、AN的含量和SAN的分子量等因索影响。 PA6ABS合金是典