改性尼龙在汽车中的应用
广西煤炭科学研究所 兰黄鲜
随着世界石油资源日益枯竭及环境问题的日益严峻，减轻车身质量、节能降耗及降低成本已成为汽车工业发展
的主要目标之一，也是汽车行业可持续发展的重要途径。塑料因具有质轻、耐腐蚀、设计自由度大等特点在汽车中
的应用比例逐年增加，以塑代钢可减轻汽车自重、节约能源、提高燃料经济性，同时又可降低成本。尼龙因具有力
学强度高、韧性好、电性能良好、优异的耐摩擦磨耗特性、耐化学药品性、润滑性、易于成型加工、无毒、易着色、
品种多、易回收循环利用及价格相对便宜等优点，在汽车工业中得到广泛应用。但是，尼龙吸水性强、低温韧性差、
干态和低温冲击强度低、容易燃烧等缺陷也限制了它的应用范围，因此有必要对其进行改性，以满足不同领域、不
同用途的需要。一般尼龙改性方法有共聚、共混、填充、增强、阻燃、分子复合等，通过改性的通用型品种可向高
性能化和高功能化改性新品种方向发展。
一、增强、填充改性
尼龙玻璃纤维（GF）具有较高的强度和杨氏模量，膨胀系数大，吸水率接近于零，耐热和耐化学药品性能优良。
用尼龙玻璃纤维改性的尼龙刚性、吸水性热变形温度和尺寸稳定性有显著提高。
上海理工大学机械工程学院的高云鹏等以玻璃纤维增强尼龙66（PA66/GF）用于制备发动机传动轮，结果表明，
传动轮的成型性较好，其表观质量和力学性能优良。浙江省玻璃纤维研究重点实验室的张志坚等研究了不同单纤维
直径的尼龙玻璃纤维增强尼龙66复合材料的力学性能，通过扫描电子显微镜研究了PA66/GF复合材料的微观形貌结
构。结果表明，玻璃纤维直径减小，其与PA66的界面结合程度变好，PA66/GF复合材料的力学性能逐渐提高，采用
直径为11μm的玻璃纤维制得的PA66/GF复合材料具有更高的性价比，已广泛应用于汽车行业。Automold公司用
Ticona公司的Celstran LFRT（PA66/GF）制造汽车前端，其前后门用LFRT替代金属板可减轻质量。重庆大学机械
工程学院的赵建华等对玻璃纤维增强尼龙66进气歧管的熔模型芯法成型工艺进行充填流动过程数值进行模拟，模拟
结果发现，当注射温度为290℃、充填时间为3.9s、模具温度为80℃时为最佳工艺温度。德国宝马汽车公司在其新
车上选用40%的长纤维增强尼龙LGF-PA替代金属作为电机导流管的扇叶片和电机过滤器罩，这些器件工作环境温度
变化范围广，短玻纤增强塑料及纯树脂材料难以胜任。法国罗地亚工程塑料公司开发用来注塑汽车部件的新系列
LGF-PA产品Technyl Force，具有极好的冲击强度和弯曲强度，耐冲击性能可与压铸铝和镁相媲美。武汉工程大学
材料科学与工程学院刘仿军等从原料的选择、结构设计等方面对汽车动力转向油罐用塑料托套进行了研究，并测试
了塑料托套的阻隔性能和密封性，最后将其与金属托套在工时和成本上进行了对比。结果表明，采用15%玻璃纤维
增强的尼龙6制造的塑料托套具有较好的阻隔性能和密封性，完全满足使用要求，其与金属托套相比，具有更少的
工时和较低的成本。日本本田汽车发动机研究所设计与开发50%的LGF-PA66制品取代铝浇铸部件，用于卡车同轴汽
缸离合器辅助件，此制品表面光滑度达A级，并能保持中心尺寸精确，保证弹性衬套沿中心轴平稳转动。美国LNP
工程塑料公司研制出LGF-PA66代替模铸金属的电缆制动器组件，该组件位于汽车转向箱内，不仅降低成本，而且有
金属的强度和塑料的柔韧性。中国石油辽阳石化分公司研究院的崔欣等采用双螺杆挤出加工工艺，对增强增韧尼龙
66材料综合性能进行了研究，比较了尼龙品种、增韧剂、玻璃纤维及助剂对内饰件材料的改性效果；研究结果发现
玻纤质量分数为30%左右其拉伸强度和弯曲强度达到最佳值，此配方已经成功应用在出口汽车座椅滑块制品上。福
特公司和Mard IV公司采用杜邦公司牌号为Zytel的33% GF增强PA66生产进气歧管。Plastics公司的Ultramid PA
（35% GF增强PA66），使进气歧管减重2.7kg。这种材料还可用于制造发动机水箱盖和风扇等部件。用GF增强的PA12
可用于制造发动机罩和散热器等部件。我国富康汽车已采用PA66+GF制造空气进气歧管，随着成型技术日趋完善，
进气歧管在各种车型中必将得到广泛应用。
二、其他增韧改性
山东东辰工程塑料有限公司的刘建伟等在尼龙1212树脂中添加15％增塑剂BM及适量的光热稳定剂和混滑剂，
增塑改性后，研制出尼龙1212汽车管材专用料，经厂家试用，材料的成型性良好，且成型后管材的力学性能达到进
口尼龙11汽车管材的指标。郑州经济管理干部学院环境工程系的赵军峰等在尼龙11中加入弹性体制成共混物，结
果发现，共混物的拉伸强度下降得很小，而同时却可以大幅提高材料的冲击强度。中北大学高分子与生物工程研究
所的胡国胜等利用PA1010、PA6、蒙脱土等对PA11进行改性，制备了一系列性能优异、价格相对较低的改性PA11
材料。其改性材料在可广泛应用于汽车、电子电气等领域。石家庄学院化工学院的梁惠霞等分别研究了马来酸酐接
枝（乙烯/辛烯）共聚（POE）、铜盐抗氧剂和受阻酚类抗氧剂1010、1098及其与亚磷酸酯类抗氧剂626复配体系对
增韧改性尼龙（PA6）材料抗热氧老化性能的影响，研究了不同抗氧剂体系和热老化时间对材料拉伸强度、简支梁缺
口冲击强度的影响。结果表明在增韧PA6材料中添加合适的抗氧剂可以满足材料在160℃条件下热氧老化24h后力
学性能保持率在90%以上的要求，该材料可以应用于汽车燃油管路系统。
三、结束语
尼龙良好的综合性能决定了它在汽车工业中具有广阔应用前景。我国尼龙的消费量虽然增长迅速，但目前生产
技术水平与国外先进水平差距较大，应用领域也还很窄，国产汽车尼龙专用料牌号少，且材料标准混乱，不能满足
高力学性能、耐热性及动、静载荷承受能力，同时还具备电性能的安全性和耐燃性的苛刻要求。面对国内汽车市场
大好形势，我国应建立一些生产汽车专用塑料大型骨干尼龙生产企业，着手开发填充、增强、增韧、阻燃和合金等
品种，使产品牌号向功能化、专用化、标准化、高品质化方向发展，以推动尼龙在汽车工业或其他附加值更高的领
域得以应用。尼龙的应用要向高功能化、专用化方向发展，除了充分利用国内一些科研单位在塑料改性及塑料合金
方面的技术成果的外，还应进一步与国外公司接触，引进技术、人才、合资建厂，加快尼龙原料生产装置的步伐，
在应用领域同国外的各种专用牌号尼龙竞争，力争占领更多市场。