中國(guó)粉體網(wǎng)訊 尼龍（PA）是硅灰石填充塑料應(yīng)用中用量最大的種類之一，改性硅灰石的填充可有效增強(qiáng)PA6或PA66彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度等力學(xué)性能，降低其吸濕率，并提高材料的尺寸穩(wěn)定性。
硅灰石粉體的SEM圖像
1、PA6、PA66用改性硅灰石要重視技術(shù)細(xì)節(jié)
（1）硅灰石改性PA6
改性硅灰石在PA6中應(yīng)用的測(cè)試數(shù)據(jù)
由于硅灰石具有針狀結(jié)構(gòu)和剛性特點(diǎn)，在PA6中加入適量的改性硅灰石可顯著改善材料的力學(xué)性能，特別是彎曲彈性模量提高非常顯著。張晶等研究表明，在PA6中加入30%的改性硅灰石，材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲彈性模量、懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度分別提高22.3%、34.1%、62.9%、6.7%，但斷裂伸長(zhǎng)率明顯降低。
硅灰石表面改性對(duì)PA66性能的影響
為保證硅灰石在塑料中分散均勻、相容性好，采用表面包覆改性技術(shù)，將硅灰石粒子用偶聯(lián)劑進(jìn)行包覆，偶聯(lián)劑根據(jù)用戶的需要可選用硅烷偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑等。采用表面改性工藝，加入適量的助劑，在一定的溫度、壓力、時(shí)間等條件下，使親水性的無(wú)機(jī)粉體表面轉(zhuǎn)換為親油性表面，無(wú)機(jī)粉體與有機(jī)材料可“親密”地相容、結(jié)合成為牢固的結(jié)合體，從而提高材料的性能。由上表可以看出，對(duì)硅灰石進(jìn)行表面改性，大幅度提高了PA66的彎曲強(qiáng)度、彎曲彈性模量、拉伸彈性模量、熱變形溫度等性能。
（2）硅灰石改性PA66
叢國(guó)龍等研究表明，填充PA66時(shí)，在硅灰石添加量40%以內(nèi)，PA66的力學(xué)性能隨著硅灰石添加量的增加逐漸升高；在8.6μm~23.3μm粒度范圍內(nèi)，PA66的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度等隨著粒度的增大先增加后下降，填充14.79μm的硅灰石時(shí)PA66的力學(xué)性能最佳。
硅灰石添加量對(duì)PA66力學(xué)性能的影響
硅灰石粒度對(duì)PA66力學(xué)性能的影響
不同種類藥劑改性硅灰石對(duì)PA66復(fù)合材料力學(xué)性能影響不同，其中KH-592改性硅灰石填充PA66的力學(xué)性能最佳；不同粒度、不同添加量KH-592改性硅灰石填充PA66時(shí)，對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響趨勢(shì)與未改性硅灰石填充PA66力學(xué)性能的影響相似。
硅灰石改性劑對(duì)PA66力學(xué)性能的影響
不同填量KH592改性硅灰石對(duì)PA66力學(xué)性能的影響
為什么關(guān)注這么多技術(shù)細(xì)節(jié)？改性劑的選擇和改性劑用量、硅灰石粒度等眾多細(xì)節(jié)會(huì)影響改性效果。目前PA6市場(chǎng)需求結(jié)構(gòu)正在重塑，應(yīng)用場(chǎng)景和性能需求也在發(fā)生細(xì)微的改變。
2、一部分高性能PA6、PA66產(chǎn)能和市場(chǎng)需求持續(xù)增長(zhǎng)
近年來(lái)，全球PA6市場(chǎng)發(fā)展格局呈現(xiàn)穩(wěn)中向上的態(tài)勢(shì)，隨著中國(guó)在該領(lǐng)域的話語(yǔ)權(quán)逐步增強(qiáng)，已經(jīng)呈現(xiàn)較明顯的、持續(xù)向中國(guó)傾斜的競(jìng)爭(zhēng)格局。截至2024年末，全球PA6總產(chǎn)能約1099.5萬(wàn)噸，其中中國(guó)PA6產(chǎn)能增長(zhǎng)迅猛，達(dá)到772.6萬(wàn)噸，占全球比重由2020年的62.1%提升至2024年的70.3%。
PA6產(chǎn)業(yè)鏈
2024年我國(guó)PA6切片表觀消費(fèi)量達(dá)到634萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)24%。其中，應(yīng)用于工程塑料領(lǐng)域和紡絲纖維領(lǐng)域的PA6的增速分別約為28%和22%。工程塑料領(lǐng)域，尤其新能源電動(dòng)車、智能家居等細(xì)分領(lǐng)域需求快速增長(zhǎng)，整車整機(jī)輕量化趨勢(shì)推動(dòng)PA6工程塑料在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的滲透率逐步提升，預(yù)計(jì)未來(lái)仍將維持20%左右的增速。業(yè)內(nèi)人士表示，當(dāng)今尼龍改性材料最大的消費(fèi)領(lǐng)域是在汽車和運(yùn)輸設(shè)備方面，占其市場(chǎng)總需求量的40%。結(jié)合上述增速，市場(chǎng)潛力的確令人期待。
紡絲纖維級(jí)PA6方面，隨著城市化、年輕化、個(gè)性化及“悅己”經(jīng)濟(jì)需求帶動(dòng)的戶外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景及多品類、差異化功能性紡織品市場(chǎng)持續(xù)擴(kuò)張。隨著戶外運(yùn)動(dòng)中的登山、滑雪、徒步和防紫外線、防曬服等消費(fèi)品領(lǐng)域；室內(nèi)城市瑜伽、錦綸內(nèi)衣、個(gè)性化生活周邊尼龍（錦綸）材質(zhì)消費(fèi)品等多產(chǎn)品層次、多場(chǎng)景、多年齡段需求的增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2025年尼龍纖維需求增速將維持在15%左右。此外，隨著環(huán)保法規(guī)收緊與食品包裝市場(chǎng)擴(kuò)展，PA6薄膜、超纖等市場(chǎng)需求亦將呈現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)趨勢(shì)。
另外，在工程塑料方面，隨著PA66供應(yīng)水平逐步提升、價(jià)格逐漸回落，部分PA6需求或?qū)⑾騊A66轉(zhuǎn)移，預(yù)計(jì)PA6在此領(lǐng)域的消費(fèi)量或?qū)p少。與PA6相比，PA66的綜合性能更優(yōu)，在較高溫度下能保持較高的強(qiáng)度和剛度，耐磨性能好，化學(xué)穩(wěn)定性好，對(duì)許多溶劑具有抗溶性，尤其耐油性極佳等。
結(jié)語(yǔ)
目前行業(yè)普遍認(rèn)可，礦物填充PA6具有成本低、強(qiáng)度適中、流動(dòng)好、各向異性較玻纖小等優(yōu)勢(shì)，隨著PA6的通用化不斷深入，改性礦物還具有更多大量應(yīng)用的機(jī)會(huì)。
參考來(lái)源：
中國(guó)化工信息中心、聚合順新材料股份有限公司2024年年度報(bào)告
叢國(guó)龍，湖北大冶硅灰石產(chǎn)品表面處理及其應(yīng)用研究，東北大學(xué)
張晶，硅灰石在塑料中的應(yīng)用，大連環(huán)球礦產(chǎn)股份有限公司
(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)
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