目前主要材料是PA6和PA66,更耐温的PPA,还有PA/sPS共混物、酚醛树脂等。美国初期选用PA66,采用去芯成型(lost core process)工艺制备,该法工艺复杂、成本高、生产效率低,逐渐被其他新工艺替代,目前已转向先注塑两片PA6 AIM部件,然后靠振动焊接法连接。
BASF公司在AIM用PA6材料开发上起先锋作用,高热稳定玻纤增强PA6Ultramid BGWG6用于歧管系统底部和内部部件,暴露的上部外罩选用Ultramid B3G G6,均含30%玻纤,为钛灰色金属外观粒料,符合汽车厂Audi公司发动机风格要求,不需涂漆。
日本UBE公司开发出AIM专用PA6牌号1015GNKF,具有AIM要求的物性和振动焊接要求的二次加工性和焊接强度。日本东丽公司也推出AIM专用注塑级30%玻纤增强PA6牌号,耐热性高,亦能用振动焊接法连接。
汽车机罩下空间有限,有时实施振动焊接法有困难,为适应复杂形状和结构更紧凑的AIM连接要求,而且,激光焊接条件温和,焊接质量好,制品残余应力小。因此,树脂厂花相当大精力开发激光焊接PA料,Bayer公司、BASF公司和Du Pont公司都先后开发出激光焊接PA6和PA66牌号,制备高度一体化、更耐热的AIM。BASF公司激光PA6牌号Ultramid B3G6 LT对波长1064mm的Nd-YAG激光透光率高达72%(2mm厚制品),成型时间短,适于加工厚壁和复杂形状制品。美国Du Pont公司开发出激光焊接PA66牌号,据说激光透过率不如PA6牌号。Bayer公司推出三个激光焊接黑色玻纤增强PA6牌号。
如前所述,半芳香族PA具有更高的耐热性, 35%玻纤增强PPAAmodel A-6135 HSL已被成功用于制备商品名叫SLX的AIM,PPA高温和高湿下拉伸强度比PA66高得多,有更高的刚性、抗拉伸蠕变性和耐化学性,综合性能超过普通PA,是值得注意的动向。
PA纳米复合材料
PA纳米复合材料是1990年日本丰田中央研究所与PA树脂厂UBE公司共同开发成功的,是世界最早的聚合物纳米复合材料,用做汽车定时器罩。近年来,基于环保和成本的要求和考虑,利用纳米材料改进PA阻隔性在汽车燃油系统的开发和应用备受关注。
意大利Fiat汽车公司已决定用PA纳米复合材料作为燃油管阻隔材料,替代原来的PVDF阻隔材料,多层燃油管包括PA12外层、PA6/PA12共聚物粘接层、含2%纳米粘土的PA6/PA66共聚物阻隔层、PA6内层,这种全PA结构燃油管,有便于回收的优点。
燃油管阻隔材料
PA6和有机改性纳米层状硅酸盐(最高含量30%,重量分数)母料加入HDPE后能提高HDPE阻隔性,甲苯对这种HDPE/PA共混物的渗透率与甲苯对纯PA相近,用于制备汽车燃油箱和油管内衬,可替代多层复合结构。
日本UBE公司开发出尼龙/粘土纳米复合材料(NCH) 牌号, 满足越来越严格的对汽车燃油挥发泄漏量限制,有PA6系的1022C2和PA66系的5034C2,氧透过率(23℃,65%RH下,30mm厚)分别为22cc/m2?d和23cc/m2?d,水蒸气透过率(40℃,90%RH下,30mm厚)分别为65g/m2?d和72g/m2?d,均约为一般尼龙牌号一半左右。应用目标为汽车燃油管,纳米复合材料降低汽油、甲醇和有机溶剂渗透率。UBE公司的Ecobesta是PA6/PA66共混物为基础树脂的纳米复合材料,比未填充PA6的对汽油的阻隔性高3倍。