尼龙也称之为聚酰胺(PA),人类已有相当长的使用历史,如降落伞和长统袜等,且在当今的高科技领域仍具有良好的发展空间。
作为一种热塑性工程塑料,尼龙分子链中重复排布着酰胺基团,因而拥有良好的抗化学品和耐温性能、良好的强度、韧性和刚度,同时还有良好的抗磨性。
当今尼龙材料最大的消费领域是在汽车和运输设备方面,占其市场总需求量的40%。最近,使用塑料制造的汽车底盘明显增多。在这一用途当中,尼龙远远超过其他塑料,这是由于其耐温性和抗化学品性能优异所致。
原来的汽车进气管多数采用金属制造,现已被玻纤增强的尼龙6所替代。这应归功于尼龙6极好的机械性能、可模塑性和易于二次加工性,如振动焊接(这是生产进气管的重要工艺)。
燃油系统是尼龙在汽车领域另一重要应用,尼龙燃料管预计会快速增长。大多数的多层燃油管使用尼龙12作为基础材料,再加入乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH),或氟碳树脂作为衬层。汽车制造商正在生产多层燃油管系统,以适应日趋严格的环保要求。这些系统应尽量避免采用含卤素的聚合物,推荐采用尼龙-粘土杂混(NCH)材料,这种杂混材料可提升对燃油蒸气逸出的阻隔性能。
近年来,纳米技术在许多领域受到关注。材料技术并无例外。随着将材料结构控制至纳米级,新的性能不断被开发出来。事实上,尼龙是纳米技术付诸应用的首批材料。
借助丰田汽车中心研发实验室的基础技术,日本宇部工业公司与丰田汽车公司合作,开发并商业化生产了尼龙-粘土杂混材料(NCH)。这一纳米复合材料技术可使硅酸盐分层次地分布在分子层中,这类方法在以前从未实现过。少量微米尺寸无机填充剂就可大大改进刚度、耐热性以及对气体与汽车燃油的阻隔性。尼龙-粘土杂混材料已在丰田公司首次获得商业化应用。由于其有极好的阻隔性能,将来,NCH有望应用于阻隔薄膜当中。随着对燃料中挥发性组分含量的要求越来越苛刻,NCH的阻隔性能预计将在燃油管用材料中发挥重要作用。
最近另一技术发展是基于尼龙材料生产新的热塑性弹性体(TPE)。热塑性弹性体材料呈柔性,十分适合于模塑加工。这类热塑性树脂在许多应用中可以代替橡胶。聚酰胺弹性体将尼龙的抗磨性和抗化学特性与橡胶的柔韧性组合在一起。这类材料有很好的抗挠曲疲劳性能和抗水解性能,预计将有多种用途,例如用于需有回弹性和耐用性的运动用品,或用于具有柔韧性和抗化学腐蚀性要求的工业管道。
尼龙因有极好的性能平衡性而得到广泛应用。汽车制造商正在极力应对环保问题的挑战,例如通过减重来提高燃油效率。预计,新型尼龙汽车部件将会逐渐增多。进一步的研发领域将围绕纳米复合材料展开,这将为全球塑料加工业提供更多的发展机遇。
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