生物质填料,良好的机械和滑动性能
CNF 纳米复合材料 CNF 增强热塑性塑料

概述和特点
CNF 增强热塑性树脂 CNF 增强热塑性树脂

什么是 CNF 增强热塑性塑料?

CNF 增强热塑性塑料是将旭化成的高耐热性纤维素纳米纤维 (CNF) 与聚酰胺 (PA) 和聚缩醛 (POM) 等各种工程塑料相结合的复合产品,可制成具有出色再加工性的轻质材料*( *优异的返工性:可使用浇口、流道等进行返工或再研磨,机械性能保持良好)

迄今为止,旭化成已开发出两大类 CNF 增强热塑性塑料:将高耐热性 CNF 与各种 PA 结合的 PA/CNF 复合材料,以及将高耐热性 CNF 与 POM 结合的 POM/CNF 复合材料。这些材料是制造滑动部件的理想选择,其中 CNF 复合材料的独特性能允许部件尺寸更小、壁更薄且重量更轻。

*根据 UL 746A 的定义,回收料是指未受污染的产品或模制废料,例如通过切碎、重新码垛和造粒回收供内部使用的浇口或流道。

CNF 增强热塑性塑料齿轮

旭化成的 CNF 的主要特性和技术

旭化成开发的 CNF 是含有棉绒成分的生物质纤维,通过复杂的技术将其微型化至纳米级。

主要特征

■高耐热性 ■生物量纤维 ■出色的重新工作性 ■低特异性重力 ■低摩擦系数和低磨损 ■高弹性 ■低线性膨胀系数 ■高气垒强度

如下图所示,旭化成的 CNF 可作为生物质填料增强树脂,其耐热性高于传统 CNF。这些材料具有低比重 (1.5 g/㎤)。
这些材料的其他优越性能包括高弹性、低线性膨胀系数、低摩擦系数、低磨损和高气体阻隔强度。

旭化成のCNF原料の耐熱性(従来品との比較)
CNF 的耐热性(Asahi Kasei 的 CNF 与传统 CNF)

纳米分散 CNF 的技术

由于 CNF 具有较强的亲水性,因此当它们混合到树脂中时往往会结块。这通常会阻止 CNF 充分发挥其作为增强添加剂的潜力。

旭化成正在开发在各种树脂中纳米分散 CNF 的技术,确保从 CNF 生产到 CNF 复合材料的单一、一致的制造过程。

CNF复合材料

01

PA/CNF复合材料

PA/CNF 复合材料将旭化成的高耐热性 CNF 与各种类型的 PA 结合在一起。与非增强型 PA 或 PA/GF 相比,这些材料的主要特性包括良好的滑动性能、低温和高温下的良好刚性、低比重以及出色的再加工性。 PA/CNF 复合材料非常适合用于制造尺寸更小、壁更薄、重量更轻的滑动部件。

特点1:使用再研磨后具有高耐热性和机械性能保持性
旭化成的耐热 CNF 在使用再研磨后表现出相对较低的热降解、纤维断裂和较高的机械性能保持率。与传统的CNF相比,注塑产品不易着色,成型时外观更佳(见下图)。

耐热性和材料可回收性

CNF 再研磨特性 拉伸模量保持率

特点二:刚性高,尺寸稳定性好
与非增强型聚酰胺和玻璃纤维相比,旭化成的 PA/CNF 复合材料在 23°C 至高温 80°C 的常温范围内表现出高比弯曲弹性、高弯曲模量和低线性膨胀系数( GF)增强聚酰胺。 

高刚度和尺寸稳定性

特点三:良好的滑动性能
旭化成的 PA/CNF 复合材料具有低摩擦系数、低磨损性,并且不太可能磨损摩擦对象(如金属)。
由于 CNF 纳米复合材料比玻璃纤维增 强材料更不易磨损其滑动的金属表面,因此这些材料无需使用特殊的表面处理步骤来处理这些金属表面。

滑动特性

生物质塑料PA610/CNF复合材料
PA610 是一种生物质工程塑料,含有 60% 源自植物的聚合物。将 PA610 与 10% CNF 增强剂混合可产生植物来源含量为 65% 的复合材料。通过使用 PA610 作为基础聚合物,进一步提高了生物质原料比例,同时仍具有 PA/CNF 的优异再加工性、刚性、尺寸稳定性和滑动性能,如上所述。

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02

POM/CNF复合材料

POM/CNF 复合材料将旭化成的高耐热性 CNF 与 POM 相结合。与一般 POM 相比,这些材料的主要特点包括良好的滑动性能、高温下良好的刚性、较小的收缩率、较低的热膨胀系数以及良好的高温蠕变性能。POM/CNF 复合材料非常适合用于制造尺寸较小、壁较薄、重量较轻的滑动部件。

特点 1:对金属或相同材料制成的表面具有出色的滑动性能
POM 具有良好的机械性能,并表现出卓越的摩擦和磨损特性,使其成为制造齿轮和其他滑动部件的热门选择。此外,与玻璃纤维增 强材料相比,CNF 不太可能磨损滑动部件中的金属伙伴表面。因此,POM/CNF 复合材料结合了良好的机械性能和改进的滑动性能。
此外,即使用作相对于相同材料表面的滑动组件(这种情况通常被认为会产生较差的性能),POM/CNF 组件也具有低摩擦和低磨损并且运行安静,如下图所示。因此,选择POM/CNF材料不仅可以缩小产品尺寸,还可以让多种材料被单一材料替代。

CNF增强聚甲醛树脂的特性

优异的滑动性能(对金属和相同材料之间)

特点2:成型加工特性(异形挤出成型)
采用本公司独特的CNF分散技术得到的CNF增强POM树脂,可以实现以往难以进行的POM型材挤出成型。
传统上,POM被认为是一种不适合型材挤出成型的树脂,但我们的CNF增强POM树脂表现出独特的粘度特性和成型收缩抑制能力,使其适合于复杂型材挤出成型。
成型品外观良好、尺寸精度优异、滑动性优良,适合用于导轨等滑动部位。

CNF強化POM樹脂 異形押出品

特殊形状挤压制品(Excel Tokai 株式会社成型)

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