尼龍的功能改性

尼龍（PA）具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐化學(xué)、耐油、耐磨、自潤滑、易加工成型等一系列優(yōu)良性能，已成為國內(nèi)外廣泛使用的熱塑性工程塑料之一。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，尼龍的性能要求在不同的條件或環(huán)境下有所不同。例如，電鉆、電機(jī)外殼、泵葉輪、軸承、柴油機(jī)、空調(diào)全塑風(fēng)機(jī)等零件要求尼龍材料具有高強(qiáng)度、高剛度和高尺寸穩(wěn)定性；由于尼龍低溫韌性差，此時(shí)需要進(jìn)行增韌改性；在一些室外應(yīng)用中，尼龍材料需要在長(zhǎng)期的戶外環(huán)境中進(jìn)行耐候性改性等。盡管如此，在尼龍改性（補(bǔ)強(qiáng)、增韌、耐候、導(dǎo)熱等）過程中，技術(shù)人員仍面臨著流動(dòng)性差、玻璃纖維注塑不合格、增韌改性過程中材料光澤度和流動(dòng)性差、切割困難等問題。由于導(dǎo)熱粉用量過大，在導(dǎo)熱改性、百度等方面不夠，目前往往需要進(jìn)一步的功能改性來解決上述問題。玻璃纖維增強(qiáng)尼龍主要采用玻璃纖維、碳纖維、晶須等纖維材料，其中以玻璃纖維增強(qiáng)尼龍最為廣泛。玻璃纖維增強(qiáng)能明顯提高材料的剛性和硬度，顯著提高材料的尺寸穩(wěn)定性和耐熱性。對(duì)于玻璃纖維增強(qiáng)尼龍，玻璃纖維與尼龍樹脂的界面結(jié)合、玻璃纖維在尼龍材料中的長(zhǎng)度、玻璃纖維在材料中的分散性、加工溫度、玻璃纖維直徑和玻璃纖維類型都會(huì)影響材料的最終性能。人們認(rèn)為從事這類材料改性的技術(shù)人員應(yīng)該考慮到這一點(diǎn)。玻璃纖維增強(qiáng)尼龍的改性還應(yīng)注意保護(hù)尼龍在加工過程中的熱氧降解。以玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66為例，雙螺桿擠出機(jī)筒體中的玻璃纖維容易與物料、螺桿和筒體內(nèi)壁擠壓摩擦，產(chǎn)生大量的摩擦熱，常常使擠出機(jī)筒體中物料的實(shí)際溫度遠(yuǎn)高于擠出機(jī)的顯示溫度。這樣的高溫很容易引起尼龍66的熱氧老化降解，降低復(fù)合材料的力學(xué)性能。表1顯示了不同抗氧化體系對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料初始力學(xué)性能的影響?？梢钥闯?，適當(dāng)?shù)目寡趸w系對(duì)初始加工穩(wěn)定性有較好的作用。表1：玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66的初始機(jī)械性能（1這里是專為增強(qiáng)尼龍和玻璃纖維增強(qiáng)尼龍而設(shè)計(jì)的高流量潤滑母粒GL-121）。效果很好。我們直奔那個(gè)數(shù)字吧。更具說服力！在相同的注射條件下，將2%的GL-121添加到右圖中。在軸承、柴油機(jī)等應(yīng)用中，玻璃纖維增強(qiáng)尼龍經(jīng)常面臨長(zhǎng)期熱氧老化的問題。雖然玻璃纖維增強(qiáng)尼龍可以適度提高尼龍的耐熱性，但不能很好地解決這一問題。通過在玻璃纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料中添加適當(dāng)?shù)哪蜔?、氧老化添加劑，可以獲得較好的效果，如下圖所示。無抗氧劑1試樣經(jīng)1000 h熱氧化老化后的拉伸強(qiáng)度保持率為58.0%，抗氧劑改性后3試樣的相應(yīng)性能為88.0%?？梢?，適當(dāng)?shù)目寡趸w系能有效延緩玻璃纖維增強(qiáng)尼龍在熱氧老化過程中的降解，從而起到較好的高溫?zé)嵫趵匣Ｗo(hù)作用。對(duì)于增韌尼龍，PE、POE、EPDM及其接枝物常用作增韌劑。特別是在尼龍的超增韌改性中，增韌劑的用量有時(shí)可高達(dá)20份。由于功能基團(tuán)在尼龍接枝物上的原位反應(yīng)，使材料的韌性得到明顯提高，但同時(shí)也帶來了流動(dòng)性差、表面粗糙等問題，使增韌劑不能擠出20份以上。加入20份增韌劑后，增韌尼龍的缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)到69kJ/m2。此時(shí)，材料的流動(dòng)性大大降低，顆粒粗糙不光滑。通過對(duì)配方的微調(diào)，缺口沖擊強(qiáng)度可進(jìn)一步提高到接近80kJ/m2，表面光澤度明顯提高。當(dāng)然，高流量潤滑母粒GL-121也可用于改善其流動(dòng)性而不影響材料的其他性能。戶外環(huán)境中長(zhǎng)期使用的耐候尼龍材料會(huì)受到外界條件的影響，如日照、溫度變化、風(fēng)吹雨打等，會(huì)出現(xiàn)褪色、變色、開裂、粉化、強(qiáng)度下降等一系列老化現(xiàn)象。在尼龍中加入炭黑可以顯著提高尼龍的耐候性，這也是目前耐候尼龍主要為黑色的原因。但是，即使對(duì)于黑色產(chǎn)品，僅碳黑本身也不能滿足多年的風(fēng)化要求。同時(shí)，在戶外使用時(shí)，也存在著原色或淺色尼龍發(fā)黃的問題。有需要的朋友可以試一下耐候主批LS-161尼龍邊編織。用戶表示效果好。熱傳導(dǎo)尼龍熱傳導(dǎo)塑料已經(jīng)加熱了一段時(shí)間，特別是對(duì)于白色絕緣熱傳導(dǎo)尼龍。主要問題是需要添加的導(dǎo)熱粉量很大，在晶粒提取過程中很難切割材料，導(dǎo)熱粉在尼龍樹脂中分散不均勻，但垂直于流動(dòng)方向的熱系數(shù)較低。小編親自測(cè)量了一個(gè)名牌的導(dǎo)熱系數(shù)。尼龍，它的導(dǎo)熱系數(shù)很低，水很大！如何提高導(dǎo)熱尼龍的流動(dòng)性、導(dǎo)熱粉的分散性和加工工藝是非常重要的。