聚酰胺工程塑料在汽车工业中的应用现状与前景(下)

聚酰胺工程塑料在汽车工业中的应用现状与前景(下)3)开发聚酰胺合金国外每年都开发出多种聚酰胺合金，为汽车工业提供价廉物美的新材料。聚酰胺合金大致可分为以下两类：a)通过掺混弹性体、聚烯烃等，以提高聚酰胺在低温、干态下的抗冲击强度和改善吸水性。Dupont公司的ZytelFN是尼龙/丙烯酸橡胶合金，在-30℃的缺口冲击强度很好，最高使用温度为150~200℃，可用于发动机罩下的导管以及接插件、固定件、密封件等。意大利Resinmec,AlusuisseSPA开发的商品名为ArcomidALZGF15的ABS/PA合金，含15%的增强材料，可用来制作汽车齿轮且可涂刷，与玻纤增强或矿物填充尼龙相比，其制品的尺寸稳定性、表面涂饰性及涂层与表面的粘结性都有所改善。Atochem公司开发的商品名为Orgally的PA/PO合金有三个牌号：LT4060，LT5050和LT6040。它们的使用温度范围为-40—150℃，适用于制造汽车发动机罩下零件，如进气岐管及软管、密封件等。b)通过掺混一定比例的PPO、PET等，来提高耐热性，用来制造汽车外壳材料，在150℃的整车涂装温度下在线涂覆。代表性品种有PA/PPO(GE公司的“GTX\|900”，旭化成的“ザイロンG”等)、尼龙/聚芳酯(日本エニチカ公司的“X\|9”，Dupont公司的“BexloyM”等)、PA/PC(三菱瓦斯公司的“エビロニMB5000”，Detex公司的“DexCarb507”等)。4)不断推出新型聚酰胺基本树脂荷兰DSM公司近年来研究开发的商品名为Stanyl的PA46，是丁二胺与己二酸的聚合物，具有高熔点(220℃)、高结晶度(43%)、高热变形温度(未增强级220℃，30%玻纤增强级285℃)，在高温下长时间仍能保持高模量，适用于汽车发动机罩下长时间处于高温运行的部件。DSM公司在1985年建立起150t/aPA46中试装置，1990年开始进行年产22,000t/a规模的生产。日本三菱瓦斯化学公司近年来致力于开发芳香族尼龙MXD6的应用领域。尼龙MXD6是由间苯二甲胺和己二酸缩聚而成的结晶性热塑性聚合物，具有良好的耐热性和优异的机械性能。三菱瓦斯化学公司的玻纤和填料增强的尼龙MXD6商品名为Reny，在宽广的温度范围内具有高强度和高模量，热变形温度高(玻纤50%，234℃)，线膨胀系数接近金属，成型收缩率小，气密性好，用来制造汽车发动机的汽缸盖、活塞、汽缸体及同步齿轮等部件。MXD6合金系列产品是制造汽车外壳、底盘、大梁等理想的结构材料。在汽车领域，MXD6消耗量年增长率为30%。Dupont公司开发的新型高性能PA12/12比普通尼龙有更高的熔点，在高温下有较好的形状记忆性，其低吸湿性、尺寸稳定性和耐化学性与PA12相似，价格与PA12不相上下，可用于汽车燃料配件和过滤器、燃油导管等。聚酰胺热塑弹性体目前有Atochem、Ems、Huls等数家公司进行生产和应用开发，它通过嵌段共聚的方法使硬链段和软链段在同一分子链内交替组合。一般硬链段用PA6、PA11或PA12，软链段用聚醚或聚酯等。聚酰胺热塑性弹性体性能变化幅度大，具有韧性好、耐寒、耐磨、减少噪音、加工成型好等特点，可以制作耐冲击的汽车部件。4、成型加工工艺的发展成型加工工艺的发展促进了塑料在汽车工业的应用。车用聚酰胺工程塑料的主要加工工艺是注射成型和挤出成型。近年来加工工艺又有了新的发展，其中最引人注目的是熔芯(CoreMelt)注射成型技术。其工艺是用低熔点金属制成型芯(如锡/铋浇铸的模芯)，再把这型芯嵌入模具，然后将聚酰胺熔体注入模具，成型后脱模，再将这个聚酰胺/金属模件放入油浴中加热，使金属熔融流出，从而得到聚酰胺中空制件。熔芯注射成型的优点是内表面平滑性大为改善，噪音降低，重量减轻，成本降低。由于该工艺的出现，熔芯注射成型加工的聚酰胺进气岐管近年来在欧洲汽车上普通使用，美国三大汽车公司也已开始推广，形成聚酰胺在汽车工业中的最大增长点。三、我国汽车用聚酰胺工程塑料应用现状及存在的问题自1956年第一辆解放牌汽车诞生以来，我国汽车工业有了较大的发展。特别是八十年代以来，随着汽车生产线的引进，汽车工业发展较快，车用塑料的研究开发也相应得以发展。但是，由于我国塑料工业基础薄弱，塑料在汽车上的应用与国外相比差距较大，与工业发达国家相比差距更大。聚酰胺工程塑料在汽车上的应用状况还不如其它一些塑料品种。我国目前汽车塑料应用重点是引进车型零部件的国产化，但“七五”期间引进的车型也只相当于发达国家七十年代末八十年代初的技术水平。上海桑塔纳是我国较早引进生产的轿车，零部件国产化率最高，93年达82%。该车型聚酰胺塑料件单车用量为2.896kg，使用部位是散热器水室、电线夹、继电器外壳等，1993年聚酰胺塑料国产化率为60%。已国产化的聚酰胺工程塑料件主要有苏州塑料一厂的PA6GF30(30%玻纤增强PA6，用作节油器盖、隔板，0.687kg)、苏州塑料一厂的玻纤增强PA66GF30(30%玻纤增强PA66，用作散热水室，0.626kg)、上海普利特化学研究所的PA11(真空软管，0.427kg)及其他配套厂的一些电气零件。此外，化工部成都有机硅研究中心开发了高硬度玻纤增强PA66，并建成了中试装置，据称已取代德国BASF公司的FRPA66ASEG6用于制造桑塔纳轿车转向柱开关手柄等制件，还可用于国内引进的其他车型。广州标致车型每辆使用8.8kg聚酰胺工程塑料，主要应用部件有：后排气口罩板(1.4kg)、前座椅滑轨垫块(共0.6kg)、固定夹类(共1kg)、车轮罩盖(共4kg)、车顶把手固定垫(共0.3kg)、门锁锁紧机构(共0.2kg)、靠背头枕导架座(共0.2kg)以及PPO/PA合金制的前阻流板(共2kg)。据厂家介绍，这些零部件均由国内配套厂加工成型，但其原料主要由国外进口。我国“七五”期间引进车型和更新换代车型中聚酰胺工程塑料用量较多的有(只统计单件重量100g以上部件)：广州标致505FAM(8.8kg/辆)、黄河JN\|162L(3.42kg/辆)、沈阳松陵RM80G(2.91kg/辆)、上海桑塔纳(2.896kg/辆)、南京斯太尔(1.5kg/辆)、解放CA\|141(1.052kg/辆)。聚酰胺塑料件用量比国外低得多。河北亚大塑料制品有限公司系中外合资企业，采用从法国Atochem公司进口的PA11为原料，引进澳大利亚技术生产汽车输油管、刹车管，自1990年起正式在全国推广使用，现已覆盖全国大多数车型，年销售量500吨。该公司最近在北京、上海、长春建立了分公司，以拓展业务。近期国内车用尼龙管线上马很多，如江苏泰州电化厂、重庆恒强塑料制品有限公司、浙江临海市小溪刹车管厂等，都引进生产线和进口PA原料，生产PA11或PA12刹车管，该类产品的市场竞争相当激烈。国内围绕PA6、PA66和PA1010三种聚酰胺基本树脂，在汽车工业领域做了一些应用工作。塑料级PA6树脂主要厂家有上海赛璐珞厂和黑龙江尼龙厂；PA66树脂主要厂家有上海塑料制品十八厂和辽阳石油化纤公司；PA1010是我国独创的一种尼龙品级，上海赛璐珞厂和武汉有机化工厂生产。苏州塑料一厂生产玻纤增强PA6和PA66专用料和注塑产品，除提供给上海桑塔纳外，还给北京轻型车配套，做发动机圈、冷却风扇、暖风机壳等。辽阳宏伟塑料合金厂与一汽公司材料所合作，生产车用PA66合金。沙市市第一塑料制品厂用玻纤增强PA6刹车片，用岳化研究院PA/PP合金给标致汽车做线夹。十堰市塑料制品厂用PA1010做线夹。柳州红光工程塑料厂用PA6改性料，给柳州微汽厂配套生产空气过滤器、油壶、线夹。许昌传动轴厂用尼龙粉末涂覆花键轴。南通合成材料实验厂开发生产了PA6和PA66系列改性料，部分产品已用于汽车零部件。上海赛璐珞厂的PA1010在一些汽车上也得到了应用。岳化研究院研制的汽车燃油箱用阻隔尼龙树脂，已通过了小试鉴定。但总的说来，我国汽车用聚酰胺工程塑料的研究开发和应用，还只处在起步阶段。据汽车和塑料行业的一些专家估计，用于汽车工业的国产聚酰胺工程塑料，大约每年只有几百吨。我国1993年汽车产量120万辆，预计2000年我国汽车产量为250—300万辆，届时每年需要聚酰胺工程塑料12kt。可以说，我国聚酰胺工程塑料的开发应用已大大落后于汽车工业的相应要求。具体表现在以下四个方面：(1)原材料(基本树脂)缺乏供应近年来我国PA66的单体AH盐年产量40kt左右，PA6的单体己内酰胺年消耗量有十几万吨之多，但这两种单体主要是用于生产合成纤维，用于生产工程塑料的比例很低。据统计，我国1991年生产聚酰胺塑料5606吨，92年生产5454吨，其中PA6和PA66有相当一部分由纺丝下脚料加工而成，质量等级低。汽车塑料制件对原材料的性能要求高，多采用改性树脂，而且不同制件往往需要不同的改性料。我国聚酰胺工程塑料只有PA1010、PA6、PA66等少数几个基本树脂。研究开发改性料的企业和科研单位很多，研究成果也时有报导，但技术水平低，品种单一，而且一般还处在小试阶段，距工业化生产还有相当的距离。汽车工业(尤其是近年来引进的汽车生产线)所需要的质量高、品种多样化的聚酰胺工程塑料主要依靠进口来满足生产需要。(2)缺乏集中研究开发汽车用聚酰胺工程塑料的科研开发机构和生产基地国内有很多研究单位进行过汽车用聚酰胺工程塑料的零星研究，但研究和应用常常脱节，没有形成一定的力量，难成气候。如声称研究开发出玻纤增强PA6的单位有十几家之多，但现今汽车部件使用的玻纤增强PA6专用料多为国外进口。原因是国产原料性能指标不高，综合性能不佳，质量不够稳定。(3)成型加工工艺技术落后目前生产汽车塑料制件的配套厂多为乡镇企业，模具设计与加工比较落后，工艺控制不够稳定，产品质量波动较大。国外应用成熟的反应注射成型技术和熔芯注射成型技术在国内尚未见应用。(4)模具加工技术落后缺少专用设备及模具制造手段，模具加工周期长，质量差，成本很高，直接影响塑料成品的发展。四、前景展望及对策建议我国政府已明确提出要大力发展汽车工业，使之成为国民经济的支柱产业。我国汽车工业已进入飞速发展时期，国家一方面大力引进国外较先进的汽车生产线，一方面通过税收等政策杠杆来推动引进汽车零部件的国产化进程，这对聚酰胺在汽车上的应用是很大的促进。汽车工业的发展需要相关工业的同步发展，中国汽车工业总公司已将聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、ABS、聚酰胺等列为今后需要重点发展的塑料品种。据中国汽车工业总公司2000年发展规划目标，2000年国产汽车需聚酰胺工程塑料13kt，因此开发高附加价值的汽车用聚酰胺工程塑料很有经济效益和市场潜力。建议如下：1)加强基础树脂的开发生产我国每年通过海关进口的塑料级聚酰胺树脂有10kt左右。由于国内聚酰胺树脂缺口大，许多集体企业和个体户上马百吨级的己内酰胺聚合装置，虽然在目前还是有利可图，但毕竟不是经济规模，而且质量等级低、质量指标不统一，给后加工带来困难。根据我国国情，应上马5000t/a左右规模的聚酰胺聚合装置，专业生产塑料级的PA6和PA66切片，为电子电气工业和汽车工业提供质量可靠的基础树脂。还应考虑在适当时机上其它聚酰胺基础树脂(如PA12，PA6/PA66，PA11)的生产装置，为聚酰胺工程塑料的应用提供坚实的原料基础。2)加强改性尼龙的纵深开发要改变目前品种单一的现状，对现已开发的玻纤增强尼龙、填充尼龙、阻燃尼龙、尼龙合金、抗冲击尼龙等进一步深度研究，使之系列化、定型化。还要加强具