汽车领域推进工程热塑性材料性能革新

多家公司发布新品。例如JM Polymers为其FiberX2系列再添三个牌号，系回收注塑级短碳纤维增强聚酰胺6/6。来源 | Katie Okonski/SPE

美国塑料工程师学会（SPE，康涅狄格州贝塞尔）于5月7日在密歇根州特洛伊举办第14届汽车工程塑料大会（AutoEPCON）。此单日活动连接SPE底特律区TPO汽车工程聚烯烃大会（Auto TPO）与汽车复合材料会议展览（ACCE）的性能鸿沟。

2019 AutoEPCON技术议程含四场主题演讲及三个并行分会场共27场技术报告。早午休息间隙，325名与会者参观21家展商并交流，晚间举行招待会。

有趣的是，本届会议持续主题为聚酰胺（PA）树脂与碳纤维增强热塑性（CFRTP）。

PA 6/6短缺潮

聚酰胺成焦点，部分缘于全球PA 6/6短缺。PA 6/6与PA 6广泛用于汽车——纯树脂或增强，用于内饰、外饰、发动机舱、动力总成。供应瓶颈未消前，OEM与供应商四处寻找替代方案，如替代聚合物或回收PA 6/6，且不牺牲性能。故展商纷纷展示PA 6/6替代方案，演讲者多论述原生与回收选项。主题演讲“尼龙与聚碳酸酯：如何走到今天及未来展望”中，IHS Markit（美国德克萨斯休斯顿）全球工程聚合物总监Brendan Dooley剖析导致此局的连串不幸事件。

“这细分领域挑战重重，”Dooley解释，“首因2015年中国新建己二腈工厂灾难性大火，全球18%生产PA 6/6所需单体产能毁灭，该厂未重建。此外，极端酷热、严寒、飓风、公用设施故障、火灾、劳工行动持续冲击供应。今年晚些时候法国一己二腈厂将停工维护升级。扩产虽长远提升全球产能，短期内供应更紧。”Dooley预测PA 6/6供应2020年起缓和，2022年回归与PA 6价格平价。

碳纤维升级潮

碳纤维成另一热点，缘由不同。去年仅寥寥演讲者提及、展商突出CFRTP。今年却在至少六个分会场讨论，且现身于通用汽车Kevin Quinn（增材设计制造总监）主题演讲“工程塑料与增材制造”。多家公司发布新碳纤维增强PA（CF/PA）材料。

三菱化学先进材料公司在AutoEPCON发布新40 wt-% CF/PPA化合物KyronMax ES 4240（图中金条）。来源 | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

其中JM Polymers（美国伊利诺伊芝加哥）去年推出FiberX2系列，回收注塑级短CF/PA 6/6。纤维回收自航空预浸料，树脂回收自运动用品。初始两牌号增强20%与40 wt-%，今年新增三牌号：10%与30 wt-%纤维，另一为回收碳纤维与原生玻纤混合。

图示标准PA 6/6短CF（左组）、长CF（中组）与三菱新KyronMax 2330（右组）经8周水饱和测试前后挠曲模量对比。来源 | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

新成立的三菱化学控股集团（MCHC）运营单元——三菱化学先进材料公司（MCAM）也发布新CF/PA牌号。该业务整合MCHC收购的两公司：Quadrant AG（瑞士伦茨堡）——生产玻璃纤维毡热塑性复合材料与热塑性型材；Piper Plastics Inc.（美国亚利桑那钱德勒）——注塑商转型配方商，生产注塑级短碳纤维（6mm/24K丝束）热塑性材料KyronMax。基体涵盖PA 6/6、聚邻苯二甲酰胺（PPA）至高温聚醚酰亚胺（PEI）、聚苯硫醚（PPS）、聚醚醚酮（PEEK）、聚芳醚酮（PAEK）。据报，独特浆料化学、压机改良与优异加工使这些化合物不仅替代短玻、短玻/矿物热塑性、长纤维热塑性（LFT），甚至替代金属。

图示标准PA 6/6短CF（左组）、长CF（中组）与三菱KyronMax 2330（右组）经8周水饱和测试前后拉伸强度对比。来源 | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

“得益于更好流动与纤维相互作用，KyronMax注塑件内应力更低、纤维取向更少、缩痕变形更少、熔接线更强、厚薄壁段尺寸精度更高，”MCAM热塑性碳复合材料重点客户经理Alex Wojtysiak解释，“综合这些技术让我们推出全球首个打破60,000 psi[414 MPa]拉伸强度壁垒的短碳纤维注塑结构级化合物。”AutoEPCON发布的新牌号KyronMax ES 4240即40 wt-%短碳纤维PPA。

MCAM还发布2300 S系列，提供CF/PA 6/6力学性能但吸湿更低、耐化学性更优。基体描述为聚酰胺但非PA 6/6也非PPA。

专为汽车发动机舱应用开发的第三款新品：更高温CF/PPA牌号，玻璃化转变温度与连续使用温度均达PEEK级别。

Wojtysiak称Piper独自缺乏资源切入汽车业，现并入三菱后，专门为该细分市场配方开发牌号并派人覆盖。

AutoEPCON将于2020年4月20日回归密歇根特洛伊底特律万豪酒店。