汽车行业探索工程热塑性塑料的性能改进

许多公司在展会上推出了新产品。例如，JM Polymers 为其 FiberX2 回收、可注塑短碳纤维增强聚酰胺 6/6 系列产品线增加了三个等级。来源 |凯蒂奥康斯基 / SPE

塑料工程师协会 (SPE, Bethel, Conn., U.S.) 于 5 月 7 日在美国密歇根州特洛伊举行会议，召开第 14 届汽车工程塑料会议 (AutoEPCON)。为期一天的活动弥合了 SPE 在底特律地区的 TPO 汽车工程聚烯烃会议 (Auto TPO) 与其汽车复合材料会议与展览 (ACCE) 之间的表现差距。

AutoEPCON 2019 年的技术计划在三个平行会议中包含四场主题演讲和 27 场技术讲座。在上午和下午的休息时间，325 名与会者参观了 21 个展品并进行了交流，然后参加了晚间招待会。

有趣的是，今年会议的持续主题是聚酰胺 (PA) 树脂和碳纤维增强热塑性塑料 (CFRTP)。

PA 6/6 短缺

聚酰胺是一个主要关注点，部分原因是 PA 6/6 的全球短缺，PA 6/6 与 PA 6 一起广泛用于汽车行业 - 用于内部、外部、发动机罩和动力系统应用的纯态和增强型。在供应瓶颈明确之前，原始设备制造商和供应商正在争先恐后地寻找其他选择，例如替代聚合物或回收的 PA 6/6，它们不会牺牲性能。因此，看到许多参展商在他们的展示中宣传 PA 6/6 替代品，以及许多演讲者描述原始和回收选项，也就不足为奇了。事实上，IHS Markit（美国德克萨斯州休斯顿）全球工程聚合物总监 Brendan Dooley 在他关于“尼龙和聚碳酸酯：我们如何到达这里以及未来将面临什么”的主题演讲中讨论了导致这种情况的一连串不幸事件情况。

“这一细分市场面临的挑战不止于此，”杜利解释说。 “首先，2015 年中国一家新的己二腈工厂发生灾难性火灾，导致全球生产 PA 6/6 所需单体供应量减少了 18%。那家工厂没有重建。此外，供应受到天气过热、天气过冷、飓风、公用设施故障、火灾和劳工行动造成的中断的影响。今年晚些时候，法国的一家己二腈工厂将关闭进行维护和升级。虽然最终扩张将提高全球己二腈的产能，但在短期内，这将使供应更加紧张。” Dooley 预计 PA 6/6 的供应将在 2020 年开始放缓，并表示到 2022 年它们应该会恢复到与 PA 6 的价格平价。

碳纤维升级

碳纤维是另一个大话题，但原因各不相同。去年，只有几位演讲者提到了——只有少数参展商强调了——CFRTP。然而，今年，它们至少在六个不同的会议上进行了讨论，并在通用汽车公司（美国密歇根州底特律）增材设计和制造总监 Kevin Quinn 的“工程塑料和增材制造”主题演讲中进行了讨论.此外，还有几家公司在展会上推出了新型碳纤维增强PA（CF/PA）材料。

三菱化学先进材料公司在第 14 届 SPE AutoEPCON 上推出了名为 KyronMax ES 4240（上图中的金条）的新型 40 wt% CF/PPA 化合物。来源 |三菱化学先进材料株式会社

其中包括 JM Polymers（美国伊利诺伊州芝加哥），该公司去年推出了 FiberX2 系列可回收、可注射成型的短 CF/PA 6/6。纤维是从航空航天预浸料中回收的，树脂是从体育用品中回收的。最初的产品是两种强化等级的 20 和 40 重量％，但今年该公司又推出了三个新等级。两个采用 10 和 30 重量％的纤维，而第三个采用回收碳纤维和原生玻璃纤维的混合材料。

此处显示的是使用标准 PA 6/6 和短 CF（左对条）和长 CF（中间对）与三菱的新型 KyronMax 2330（右对）进行八周水饱和测试前后的弯曲模量值。来源 |三菱化学先进材料株式会社

三菱化学控股集团 (MCHC) 新成立的运营部门称为三菱化学先进材料公司 (MCAM)，也推出了新的 CF/PA 牌号。该业务合并了 MCHC 之前收购的两家公司：Quadrant AG（瑞士伦茨堡）——生产玻璃毡热塑性复合材料和热塑性塑料形状——和 Piper Plastics Inc.（美国亚利桑那州钱德勒）——一家注塑成型生产商可注射成型的短碳（6 毫米/24 K 丝束）热塑性塑料，称为 KyronMax。可用的基质范围从 PA 6/6 和聚邻苯二甲酰胺 (PPA) 到高温聚醚酰亚胺 (PEI)、聚苯硫醚 (PPS)、聚醚醚酮 (PEEK) 和聚芳醚酮 (PAEK)。据报道，独特的施胶化学、压机改进和出色的加工相结合，帮助这些化合物不仅取代了短玻璃和短玻璃/矿物热塑性塑料和长纤维热塑性塑料 (LFT)，而且还取代了金属。

此处显示的是使用标准 PA 6/6 和短 CF（左对条）和长 CF（中间对）与三菱的新型 KyronMax 2330（右对）进行八周水饱和测试前后的拉伸强度值。来源 |三菱化学先进材料株式会社

“由于更好的流动性和纤维相互作用，使用 KyronMax 成型的零件不仅具有更低的内应力和更少的纤维取向，而且它们的下沉和翘曲更少、熔接线更强，并且在厚截面或薄截面中的尺寸精度更高，”Alex 解释说Wojtysiak，MCAM 热塑性碳复合材料大客户经理。 “综合起来，这些技术帮助我们推出了世界上第一种打破 60,000 psi [414 MPa] 拉伸强度障碍的短碳、可注射成型结构化合物。”在 AutoEPCON 上推出的名为 KyronMax ES 4240 的新牌号是重量百分比为 40% 的短碳 PPA。

MCAM 还推出了其 2300 S 系列产品线，该产品线具有 CF/PA 6/6 的机械性能，具有更低的吸湿性和更高的耐化学性。该基质被描述为聚酰胺，但既不是 PA 6/6 也不是 PPA。

展会上首次亮相的第三款产品是专为汽车发动机罩应用开发的 MCAM，是一种更高温度的 CF/PPA 牌号，其玻璃化转变温度和连续使用温度值均与 PEEK 一样高。

Wojtysiak 表示，Piper 缺乏资源来单独瞄准汽车行业，但现在该团队是三菱的一部分，它专门为这一细分市场制定等级并部署人员。

AutoEPCON 将于 2020 年 4 月 20 日在美国密歇根州特洛伊的底特律特洛伊万豪酒店回归