生物質填料,良好的機械和滑動性能
CNF 納米複合材料 CNF 增強熱塑性塑料

概述和特點
CNF 增強熱塑性樹脂 CNF 增強熱塑性樹脂

什麼是 CNF 增強熱塑性塑料?

CNF 增強熱塑性塑料是將旭化成的高耐熱性纖維素納米纖維 (CNF) 與聚酰胺 (PA) 和聚縮醛 (POM) 等各種工程塑料相結合的複合產品,可製成具有出色再加工性的輕質材料*( *優異的返工性:可使用澆口、流道等進行返工或再研磨,機械性能保持良好)

迄今為止,旭化成已開發出兩大類 CNF 增強熱塑性塑料:將高耐熱性 CNF 與各種 PA 結合的 PA/CNF 複合材料,以及將高耐熱性 CNF 與 POM 結合的 POM/CNF 複合材料。這些材料是製造滑動部件的理想選擇,其中 CNF 複合材料的獨特性能允許部件尺寸更小、壁更薄且重量更輕。

*根據 UL 746A 的定義,回收料是指未受污染的產品或模製廢料,例如通過切碎、重新碼垛和造粒回收供內部使用的澆口或流道。

CNF 增強熱塑性塑膠齒輪

旭化成的 CNF 的主要特性和技術

旭化成開發的 CNF 是含有棉絨成分的生物質纖維,通過複雜的技術將其微型化至納米級。

主要特徵

■高耐熱性 ■生物量纖維 ■出色的重新工作性 ■低特異性重力 ■低摩擦係數和低磨損 ■高彈性 ■低線性膨脹係數 ■高氣壘強度

如下圖所示,旭化成的 CNF 可作為生物質填料增強樹脂,其耐熱性高於傳統 CNF。這些材料具有低比重 (1.5 g/㎤)。
這些材料的其他優越性能包括高彈性、低線性膨脹係數、低摩擦係數、低磨損和高氣體阻隔強度。

旭化成のCNF原料の耐熱性(従来品との比較)
CNF 的耐熱性(Asahi Kasei 的 CNF 與傳統 CNF)

納米分散 CNF 的技術

由於 CNF 具有極強的親水性,因此當它們混合到樹脂中時往往會結塊。這通常會阻止 CNF 充分發揮其作為增強添加劑的潛力。

旭化成正在開發在各種樹脂中納米分散 CNF 的技術,確保從 CNF 生產到 CNF 複合材料的單一、一致的製造過程。

CNF複合材料

01

PA/CNF複合材料

PA/CNF 複合材料將旭化成的高耐熱性 CNF 與各種類型的 PA 結合在一起。與非增強型 PA 或 PA/GF 相比,這些材料的主要特性包括良好的滑動性能、低溫和高溫下的良好剛性、低比重以及出色的再加工性。 PA/CNF 複合材料非常適合用於製造尺寸更小、壁更薄、重量更輕的滑動部件。

特點1:使用再研磨後具有高耐熱性和機械性能保持性
旭化成的耐熱 CNF 在使用再研磨後表現出相對較低的熱降解、纖維斷裂和較高的機械性能保持率。與傳統的CNF相比,注塑產品不易著色,成型時外觀更佳(見下圖)。

耐熱性和材料可回收性

CNF 再研磨特性 拉伸模量保持率

特點二:剛性高,尺寸穩定性好
與非增強型聚酰胺和玻璃纖維相比,旭化成的 PA/CNF 複合材料在 23°C 至高溫 80°C 的常溫範圍內表現出高比彎曲彈性、高彎曲模量和低線性膨脹係數( GF)增強聚酰胺。 

高剛度和尺寸穩定性

特點三:良好的滑動性能
旭化成的 PA/CNF 複合材料具有低摩擦係數、低磨損性,並且不太可能磨損摩擦對象(如金屬)。
由於 CNF 納米複合材料比玻璃纖維增強材料更不易磨損其滑動的金屬表面,因此這些材料無需使用特殊的表面處理步驟來處理這些金屬表面。

滑動特性

生物質塑料PA610/CNF複合材料
PA610 是一種生物質工程塑料,含有 60% 源自植物的聚合物。將 PA610 與 10% CNF 增強劑混合可產生植物來源含量為 65% 的複合材料。通過使用 PA610 作為基礎聚合物,進一步提高了生物質原料比例,同時仍具有 PA/CNF 的優異再加工性、剛性、尺寸穩定性和滑動性能,如上所述。

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02

POM/CNF複合材料

POM/CNF 複合材料結合了旭化成的高耐熱性 CNF 和 POM。與普通 POM 相比,這些材料的主要特性包括良好的滑動性能、良好的高溫剛性、最小收縮率、低熱膨脹係數以及良好的高溫蠕變性能。 POM/CNF複合材料非常適合用於製造尺寸更小、壁更薄、重量更輕的滑動部件。

特點 1:對金屬或相同材料製成的表面具有出色的滑動性能
POM 具有良好的機械性能,並表現出卓越的摩擦和磨損特性,使其成為製造齒輪和其他滑動部件的熱門選擇。此外,與玻璃纖維增強材料相比,CNF 不太可能磨損滑動部件中的金屬夥伴表面。因此,POM/CNF 複合材料結合了良好的機械性能和改進的滑動性能。
此外,即使用作相對於相同材料表面的滑動組件(這種情況通常被認為會產生較差的性能),POM/CNF 組件也具有低摩擦和低磨損並且運行安靜,如下圖所示。因此,選擇POM/CNF材料不僅可以縮小產品尺寸,還可以讓多種材料被單一材料替代。

CNF增強聚甲醛樹脂的特性

優異的滑動性能(對金屬和相同材料之間)

特點二:剛性高,尺寸穩定性好
在 CNF 納米複合材料中,旭化成的耐熱 CNF(基於棉短絨成分)完全分散在 POM 中,在整個樹脂中形成高強度 CNF 網絡,從而提供卓越的剛性和尺寸穩定性。 POM/CNF 複合材料採用旭化成專有的 CNF 分散技術製成,即使在典型樹脂的剛性會降低的高溫下也能保持其高剛性。

高剛度和尺寸穩定性

特點 3:抗蠕變性
旭化成的 POM/CNF 複合材料具有出色的抗蠕變性,有助於滿足組件小型化和耐用性的需求。

抗蠕變性

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