2013全球塑料材料创新成果

2013全球塑料材料创新成果2013年，综观全球塑料业的发展，材料创新是最为引人关注的焦点之一。本文以第19届德国杜塞尔多夫国际塑料及橡胶展（K2013）上展出的新型聚合物材料、各种工程塑料、复合材料、定制材料（特种材料和专用料）以及辅助材料、助剂和技术为主线，集中展示德国、意大利、美国、英国、日本、奥地利等国家以及跨国公司材料创新典型事例、关键数据和重要信息。K展被誉为世界塑料行业发展的风向标，每一届展会都荟萃时代发展的顶级技术和最新成果，并预示和影响着全球行业的未来。更韧、更轻的工程塑料工程塑料的应用近年来有相当大的突破，这与其性能上的创新关系极大。各种尼龙复合材料专用料、两种特制的工程级PET材料、摩擦系数超低的聚甲醛和增强型聚碳酸酯在本届K展上，都引起了业界的特别关注。巴斯夫工程塑料公司推出两种用于制造汽车部件、工程机械和家居用品的新型尼龙材料。巴斯夫在玻纤增强型UltramidSBalance尼龙610系列材料中再添两种新型用于汽车和机械行业的管材和管道以及油气管道的柔性挤出级牌号。这2种经改性过的牌号材料，提高了低温冲击强度。S4Z5牌号是半柔性材料，主要用于必须满足苛求温度要求的液体输送管道管线。S4Z4XS牌号是柔性更好的材料，可用于抽真空及通风管线，并且具有更佳的耐环境应力开裂性能。巴斯夫还展示了吹塑级UltramidEndure新牌号，是应用于制造汽车引擎罩内部件、性能特别稳定的尼龙66。名为D5G3BM（含15%玻璃填充）的新牌号具有连续使用温度220ºC和峰值温度240ºC的耐热温度，可用于涡轮增压器和中冷器之间的管道。巴斯夫还推出一种用于家具的Ultramid尼龙专用料。根据报道，UltramidSI牌号（表面性能更好）具有高质量的表面性能。用UltramidSI制造的首批产品之一是巴斯夫与家具制造商Interstuhl合作开发的名为MOVYis3的办公转椅。朗盛公司开发出以Durethan尼龙6为基料的新型复合材料。XTS1和XTS2是连续工作温度提高超过60ºC的两个系列，这是中冷器、冷却液管线等引擎罩内应用领域的一次重大飞跃。XTS2系列尼龙可以承受高达230ºC的连续工作温度。杜邦高性能聚合物事业部推出25%玻纤增强尼龙的无卤阻燃尼龙66，提高了抗热老化性能使其适用于电子电气产品应用领域，如用于断路器、接触器、变压器和发动机等绝缘部件和外壳。阻燃性能达到0.4mm条件下的V-0级，相比前一代牌号厚度下降一半。据介绍，在200ºC条件下经过1000小时，ZytelFR95G25V0NH的拉伸强度可保持80%，而上一代材料仅有50%。杜邦公司还拥有不含卤素的材料ZytelHTNFR55G50NHLW，是一种低翘曲、阻燃等级为94V-0的PPA，其中含有50%玻纤，能够提高新型超薄笔记本所需要的平面度。在汽车电子电气部件应用方面，杜邦公司推出名为CrastinHRHFS的第二代新型耐水解、高流动、熔体稳定的PBT材料，分为含15%和30%玻纤的两种牌号。杜邦公司设计的这种材料能承受长时间的热流道停留时间。在增压空气冷却器等引擎罩内部件方面，杜邦公司的第三代ZytelPlus改性尼龙66可承受10ºC更高的老化箱温度，即比标准的尼龙66高30ºC。在油气管道方面，新型ZytelRSLC4000是以蓖麻油为主要来源的改性尼龙610。同时开发的还有不可再生来源的新型ZytelLC7000改性尼龙612，一种用于替代最近全球短缺的材料尼龙12。据杜邦公司介绍，两个新牌号都有非常好的耐水解和耐化学性能。杜邦还推出了卫生保健用途的新型超低摩擦系数聚甲醛牌号。这种名为DelrinSC699的聚甲醛中含有硅树脂分散材料，最近瑞士Ypsomed公司将它指定为公司旗下用于胰岛素和其它治疗药物的UnoPen一次性注射笔。帝斯曼工程塑料公司推出的是牌号为StanylForTiiT11的新型特殊耐高温尼龙4T，具有无卤、UL94V-0难燃性以及优异的热学和机械性能，满足使用表面组装技术（SMT）的印刷电路板接线端子所要求的严格规定。帝斯曼（DSM）公司的ArniteA-XO7455据称是首个高耐水解、高性能PET工程化合物，适用于制造汽车节流阀及气阀外壳等发动机室部件。另一新材料是首次使用帝斯曼公司EcoPaXX生物基尼龙410挤出的薄膜。德国MFFolien公司生产出30-50微米厚度的流延膜，可潜在用于柔性食品包装、建筑、医用、航空和船运领域。帝斯曼还推出号称是首个耐水解性能高的高性能PET工程复合材料。这种名为ArniteA-XO7455的材料为断裂拉伸强度为200MPa的50%玻纤增强级牌号，在85ºC和85%相对湿度（RH）条件下经过100小时，初始强度能保留90%左右，而普通的PET材料要损失高达一半的拉伸强度。该牌号的PET新料可以替代金属和价格较高的PPA和PPS树脂，应用于汽车引擎罩内的节流阀和气阀外壳、传感器、电子节气门控制和排气再循环罩等。朗盛公司推出名为PocanTP555-001的PET复合材料，可作为低成本的材料替代LED光源外壳、插座和其它部件的尼龙专用料。该材料具有优异的光反射能力，随着时间的变化基本上可保持不变。拜耳公司推出用于超薄笔记本外壳的增强型聚碳酸酯材料，材料有多种材料选择，加工而成的笔记本外壳更轻、更薄，同时还能保持强度和安全性能。荷兰Polyscope公司推出新型耐热性更好的SMA三元聚合物。添加N-苯基马来酰亚胺将玻璃化转变温度（Tg）提高到175ºC或以上。两个首创的XiranIZ材料可用于对ABS等苯乙烯类聚合物进行升级改进。热塑性聚氨酯和热塑性弹性体巴斯夫聚氨酯公司推出首个用于珠粒发泡成型的可发性热塑性聚氨酯材料（E-TPU）。该材料名为Infinergy，以Elastollan热塑性聚氨酯（TPU）为基础，采用了全新的发泡方法。作为一种闭孔颗粒泡沫材料，Infinergy具有堆积密度低，其密度仅有0.110g/cm3。经过标准的珠粒成型设备加工后，材料的成型制品密度达到0.20~0.32g/cm3，介于更轻的发泡聚苯乙烯（EPS）或发泡聚丙烯（EPP）和更重的聚氨酯发泡材料之间。巴斯夫首次在K展展示的材料：新型Infinergy可发性微球泡沫TPU材料，具有优异的回弹性能，是市场上最有弹性的颗粒发泡材料。Infinergy的吸水率低，24小时吸水量按体积计算低于2%。同时，根据密度的不同它还拥有100~150%的高断裂伸长率。另外还集良好的耐摩擦和耐化学性能于一体。它的重要特点之一是优异的回弹性能，据报道这使之成为市场上最好的弹性颗粒发泡材料。试验表明E-TPU的回弹高度可以高达55%，大大高于EPS（低于20%）或EPP（30%）。它在市场上首先被用于阿迪达斯新款跑鞋“EnergyBoost”的鞋底夹层。亨斯迈聚氨酯公司推出一系列新的Irogran聚酯型热塑性聚氨酯，它们主要用于传送带、胶管等与食品接触的产品。亨斯迈公司的另一新材料名为IrogranA95P5003，是主要用于电线电缆的无卤阻燃热塑性聚氨酯。公司另外还展出高透明、紫外稳定的Avalon系列鞋用热塑性聚氨酯新牌号。德国的工程塑料混料企业Geba集团展出一种与拜耳材料科技公司合作开发的天然纤维增强DesmovitDPREconN，可用于替代玻纤增强热塑性聚氨酯。材料分为10%以及20%天然纤维增强两种，比玻纤增强的材料密度低8%，可用于汽车底板保护、变速杆手柄、帐篷支柱和自行车头盔等。普立万GLS热塑性弹性体公司展出最新的医用VersaflexHC热塑性弹性体合金。邵氏A硬度为35的新牌号主要用于注射治疗塞子和隔膜，拥有比硫化橡胶更好的自密封和耐成核性能。另外，它们还不含硫、锌或其它交联剂，满足ISO15759医用输液设备的标准要求，可在高达126ºC的条件下进行蒸汽高压灭菌。这些材料还可以重叠模塑在PE和PP材料上。KraiburgTPE公司展出两类最新的苯乙烯类热塑性弹性体，可用于在消费电子产品用途的硬质工程热塑性塑料上重叠模塑。COPEC材料具有很好的ABS、PC和PC/PBT材料黏结性能，邵氏A硬度介于60~80之间。For-TecE材料（邵氏A硬度为60）可黏合尼龙66和半芳香族聚酰胺。液态硅橡胶新材料展会上有两家公司展出新型液态硅橡胶（LSR）材料，主要用于汽车密封材料、医疗器械和照明。Momentive功能材料公司通过注塑成型双组份部件演示与恩格尔以及Elmet公司合作的新型紫外固化液态硅橡胶工艺。Momentive公司表示，由于液态硅橡胶可以替代耐热性更高的尼龙和PBT与聚丙烯等低价格、低熔融树脂结合在一起，突破性的紫外固化液态硅橡胶拓宽了多组份注塑成型设计。Momentive公司还展出新型SiloprenLSR3696/25自润滑液态硅橡胶，据介绍，这种材料具有19%的超低压缩变形（175ºC条件下经过24小时），没有后硫化。据报道，结合25A的硬度和低模量使之适用于日用品或垫子密封材料，从而满足日益增长的小型化接插件，特别是引擎罩内的材料的需要。Momentive公司的另一种新材料是织物纤维增强的液态硅橡胶，主要用在需要低伸长条件下极高模量的领域，例如消费电子元件、创新产品和手柄等。瓦克化学展出用于汽车发动机冷却装置环路模塑密封件的液态硅橡胶。ElastosilLR3022/60具有优异的密封性能以及直接接触冷却剂长期负荷条件下的低压缩形变（最大50%）（125ºC条件下经过1000小时）。它还拥有低至-45ºC条件下的优异低温弹性。瓦克公司推出的新材料还有固化时“完全透明”的LumisilLR7600LSR。据说可承受高达200ºC的更长暴露时间，使之适用于镜头和其它光学照明元件。热塑性复合材料有五家以上公司展出了新型热塑性复合材料。•巴斯夫展出新型Ultracom三组份热塑性复合材料技术包。主要组分是以完全浸渍Ultramid尼龙或UltradurPBT的机织布和单向带为基础的层压材料。复合材料制造商TenCate公司和玻纤领导者欧文斯康宁公司正在一起对这些复合材料进行改进。第二组分是由重叠模塑材料组成，即专用于与层压材料一起使用的Ultramid和Ultradur复合材料；第三组分是工程技术支持。巴斯夫在展会上推出首个预制产品，并提供首个商业化Ultracom产品服务包。对于高刚性的产品，该服务包包括以尼龙为基础的Ultralaminate（或需要高取向的增强材料，则为Ultratape），与之结合的是含有60%玻纤增强UltramidG12COM作为重叠模塑复合材料。该产品服务包由Ultralaminate和UltramidZG7COM构成，材料经过高能吸收优化，主要应用于承受撞击负荷的领域。Ultratap材料主要用于局部增强，这是座位结构材料等所需要的。它可以重叠模塑相同的UltramideZG7COM材料。•拜耳材料科技（BMS）展出聚碳酸酯连续纤维复合材料的汽车结构部件原型。据拜耳材料科技公司介绍，照明元件可以整合在部件中，它拥有优异的涂装性能。•威格斯公司展出了航空航天和汽车以及医疗、半导体和其它用途的新型VictrexPEEK材料。一种名为PEEKHMF的系列增强型PEEK复合材料，其中含提高强度和刚性的高模量碳纤维。加入碳纤维可以替代飞机系统附属装置、工业机械和半导体以及医疗设备中的金属。•朗盛公司展出Tepex连续纤维增强热塑性复合片材的新应用领域，现在已经发展成超过25个配方材料。•杜邦公司介绍了热塑性复合材料的研发情况。它与法国汽车制造商PSA合作开发车辆门的侧面防护梁，进而替代高强度的钢制结构件。该项目涉及层压干燥玻纤织物和未增强尼龙66薄膜，使用连续带式层压设备在热和压力作用下将它们复合在一起。得到的片材在加热条件下预制成型，然后在注塑成型设备上使用短切增强尼龙66进行重叠模塑，以增加加强筋。同时加入金属紧固嵌件。杜邦还试验了使用尼龙66的碳纤维单向带预浸材料的复合材料层合板。杜邦表示正在开发一系列复合材料并进行了大量测试以表征高速抗冲