一种高性能低VOC尼龙6复合材料的研究

费彬，刘凯

(1.合肥杰事杰新材料股份有限公司，安徽合肥 230601；2.安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽合肥 230601)

0 引言

尼龙6(PA6)具有密度小、硬度高、热变形温度高等优点，且易加工、价格低廉，广泛应用于各个领域。汽车中的部分部件对材料的物理性能和VOC性能要求很高，针对这种情况，本文作者制备了一种同时具备良好的物理性能及较低VOC的PA6专用料，目前鲜有相关的文献报道[1-5]。

1 实验部分

1.1 主要原料

主要原料有：PA6，IM，俄罗斯古比雪夫氮公司生产；PA6，B3S，德国巴斯夫生产；PA6，S2700，日本住友生产；滑石粉，1 500目，辽宁艾海滑石有限公司生产；硅灰石，1 500目，江西荣恩矿业生产；云母粉，1 500目，滁州市珠龙广卫绢云母粉厂生产；增韧剂，EPDM S552，韩国SK生产；增韧剂，EPDM 3092M，日本三井生产；增韧剂，EPDM 4770，美国陶氏生产；润滑剂EBS，BEAD，韩国信元生产；润滑剂E525，Tegomer，德国德固赛生产；润滑剂芥酸酰胺，UNISLIP，上海汇普工业化学品。

1.2 主要仪器与设备

主要仪器与设备有：ZSK30型双螺杆挤出机，德国W&P公司生产；HTL900-T-5B型注射成型机，海太塑料机械有限公司生产；XCJ-500型冲击测试机，承德试验机厂生产； BTI-FB010TN.D30型电子万能试验机，德国ZWICK生产；7697A 型顶空仪，美国安捷伦科技公司生产；7890B型气相-质谱仪，美国安捷伦科技公司生产；戴安U3000型高效液相色谱仪，森谱仪器生产。

1.3 试样的制备

先将PA6与不同种类的增韧剂、无机填料及润滑剂按比例进行混合；再用双螺杆挤出机挤出造粒；最后用注射成型机注塑标准样条。将造粒得到的复合材料通过注塑机和模具制成汽车零部件，测试其VOC。

1.4 性能测试

拉伸强度测试按ASTM D638进行，弯曲模量测试按ASTM D790进行，缺口悬臂梁冲击测试按ASTM D256进行,VOC测试按照GB/T 27630-2011执行。

2 结果与讨论

2.1 PA6基料的选择

为了比较PA6基料，无机填料统一选择滑石粉(1 500目)，增韧剂统一选择EPDM S552，润滑剂统一选择EBS，且αPA6∶α无机填料∶α增韧剂∶α润滑剂=72∶20∶8∶0.1。比较不同基料配方的PA6复合材料的物理性能、VOC，结果如表1所示。

表1 使用不同基料的PA6复合材料综合性能比较

从表1可以看出，主基料为IM的PA6复合材料与主基料为B3S、S2700的PA6复合材料相比，其物理性能和VOC性能更优。

2.2 无机填料的选择

在固定PA6基料为IM的前提下，增韧剂统一选择EPDM S552，润滑剂统一选择EBS，且αPA6∶α无机填料∶α增韧剂∶α润滑剂=72∶20∶8∶0.1，比较不同无机填料配方的PA6复合材料的物理性能、VOC，结果如表2所示。

表2 使用不同无机填料的PA6复合材料的综合性能比较

从表2可以看出， 无机填料为滑石粉的PA6复合材料与无机填料为硅灰石、云母粉的PA6复合材料相比，其物理性能和VOC性能更优。

2.3 增韧剂的选择

在固定PA6基料为IM，无机填料为滑石粉的前提下，润滑剂统一选择EBS，且αPA6∶α无机填料∶α增韧剂∶α润滑剂=72∶20∶8∶0.1，比较包含不同增韧剂配方的PA6复合材料的物理性能、VOC，结果如表3所示。

表3 使用不同增韧剂的PA6复合材料的综合性能比较

从表3可以看出，增韧剂为3092M的PA6复合材料与增韧剂为S552、4770的PA6复合材料相比，其物理性能和VOC性能更优。

2.4 润滑剂的选择

在固定PA6基料为IM，无机填料为滑石粉，增韧剂为EPDM 3092M的前提下，且αPA6∶α无机填料∶α增韧剂∶α润滑剂=72∶20∶8∶0.1，比较不同种类润滑剂配方的PA6复合材料的物理性能、VOC，结果如表4所示。

表4 使用不同润滑剂的PA6复合材料的综合性能比较

从表4可以看出，润滑剂为E525的PA6复合材料与润滑剂为EBS、芥酸酰胺的PA6复合材料相比，其物理性能和VOC性能更优。

3 结论

根据综合评价，以PA6 IM为基料、滑石粉为无机填料、EPDM 3092M为增韧剂、E525为润滑剂的尼龙6复合材料，具有高性能、低VOC的优点。