工程塑料创新不断开拓应用空间

一帘幽梦

　　石油价格高涨已经成为全球最为关注的问题，因此而导致能源、资源价格水涨船高。一段时间以来，涨价已经成为各原料供应商发布密度最高的新闻。尽管如此，各种性能优异的工程塑料代替金属、玻璃等部件的创新应用仍然是公众瞩目的中心。近年来，工程塑料的技术创新一方面在太阳能、激光印刷等创新的应用领域渐受重视，另一方面，在传统的汽车、医疗、电子电气等领域各种新的技术同样层出不穷。

　　应对新能源时代的转变需求

　　近年来，在亚洲、欧洲等地区，太阳能的需求与日俱增。据国际太阳能研究和谘询公司Solarbuzz的统计，全球光伏行业2007年的收入约为170亿美元。塑料业领先供应商早已看好这一市场，并积极开发了多种不同的产品应用於这一产业。

　　杜邦在光伏材料开发、应用、专业制造及全球市场行销方面已有超过20年的经验，并开发了多种用於太阳能模组的杜邦创新材料组合。

　　杜邦开发的用於太阳能光伏元件(PV)的关键材料，包括薄膜、板材、树脂及导电浆料等。例如，杜邦Tedlar PVF薄膜，20年来已经是背材不可或缺的元件。由於Tedlar优异的延展性、耐候性、抗UV、防湿及可靠的寿命周期，使它成为工业界的标准。为了满足业界日益增加的需求，杜邦也针对太阳能模组开发出新一代的Tedlar薄膜产品—Tedlar 2100系列，以提供更大尺寸的稳定性、不易变形、抗撕裂、抗磨损以及高反射系数，改善整体发电效率。杜邦Butacite中间膜具备高韧性，作为热塑性的玻璃夹层，可用来封装太阳能电池，并具有优异的玻璃粘性能及光学特性；夹层玻璃符合国家规定的安全标准；具备高撕裂强度和刚性，因而最适合用於安装在对抗冲击性能及结构性能有严苛要求的玻璃模组设计中。杜邦SentryGlass Plus中间膜所采用的特殊设计能让紫外线穿透太阳能电池，并提高太阳能电池的效率；撕裂强度和刚性分别是传统玻璃夹层的5倍及100倍；在广泛的温度范围内均能提供绝佳的抗冲击性和结构性能。

　　近期杜邦的创新研发还包括专为太阳能电池使用，无铅化、无镉的厚膜技术导电浆料—杜邦Solamet。这套全新的无铅导体浆料系统，不仅对环境更友善，也为太阳能模组提供卓越的电气性能，以及更高的可信赖度。杜邦Rynite PET热塑性树脂适用於要求严苛的应用，例如强度及关键耐度对PV的接线盒来说就是必备条件，可用於制造坚固、耐用及尺寸稳定的模组。这些不同的高性能塑料或工程塑料的组合使得今天的太阳能技术日渐成熟。

　　开发太阳能相关组件的厂家并非只是杜邦一家，霍尼韦尔公司近日开发出一种能够在恶劣环境下保护光伏太阳能电池的新型材料。新产品名为霍尼韦尔PowerShield PV325，能在潮湿等各种环境中保护PV元件，包括元件中将光能转化为电能的主要部件。该产品不仅抗紫外线、防潮、耐老化，还能承受工作电压高达1,000伏的元件所产生的电力负载。霍尼韦尔PowerShield主要为刚性PV元件开发，而刚性PV元件则专用於向公共设施或当地电网供电。这种元件的使用寿命通常为25年，可在公共设施断电期间充当可靠电源，并能弥补高峰期的电力需求和相关成本。霍尼韦尔PowerShield采用五层设计，包括两个基於乙烯-三氟氯乙烯(ECTFE)含氟聚合物薄膜的外保护层、一个聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中间层，以及两个专有粘合材料构成的内粘合层。它为PV元件生产商提供了聚氟乙烯背板材料的替代产品。

　　配合激光印刷电路的诱人魅力

　　在零售业和货物管理行业，无线标签或RFID应答器被认为是未来的技术。为了简化并加快物流处理过程，常常在集装箱、包装箱和板条箱上使用RFID标签来提供内装物、产地和条件的资讯。

　　最近，HARTING Mitronics AG公司成功地大幅提高了RFID应答器的效率和探测范围。其利用激光直接线路成形技术(LDS)制造三维塑料印刷电路(也称为模内互联装置，MID)，开发出新一代的应答器。该产品由朗盛公司的Pocan DP T7140 LDS制造。

　　激光直接线路成形技术是制造MID的特殊创新技术。利用该技术可以灵活、方便地以较低的成本在三维MID上制造印刷电路，不使用化学蚀刻的方法。该工艺采用热塑性塑料，在热塑性塑料中加入有机金属复合物。在注塑後，用激光在三维部件上“烧制”高分辨的电路图。随後，在化学电镀金属浴中，在经活化的区域镀覆铜、镍和/或金电路。

　　朗盛公司开发的Pocan DP T7140 LDS能符合从注塑和激光蚀刻到镀覆及可能的後序焊接等LDS所有加工工艺的要求。其热变形温度为250℃，特别适合高热使用环境。该聚合物还可耐受回流焊接和气相焊接的高温。LDS和MID技术相结合，从而实现在塑料部件上集成三维定向天线。与传统的由塑料薄膜制成的无线标签即智能标签不同，利用该天线，RFID应答器可以在5米的范围内读写，即使在靠近金属和液体时也不受影响。

　　巴斯夫公司不久前向韩国领先的天线制造商EMW Antenna提供新型可激光雕刻聚胺，用於开发全球首批GPS与蓝牙手机的塑料微型天线。Ultramid T 4381 LDS是部分半结晶型、部分芳香族的耐高温聚胺6/6T，通过10%玻璃纤维与25%矿物填料强化，在提供更宽的金属化加工范围的同时又不损害其机械性能。与用於手机微型天线的常规材料陶瓷相比，Ultramid T 4381 LDS的频率范围更宽，电压驻波比(VSWR)比陶瓷微型天线更低，从而提高了天线性能。此外，它还可通过降低不良率、减少制造工艺而降低成本。

　　创新应用推动新材料研发

　　在传统的汽车、电子、医疗、家用电器等普遍关注的领域之外，工程塑料在火车、安全防护、水处理等领域都有创新的应用。

　　铁路列车作为一种强运输能力的输送手段，其乘客环境相对复杂，对火车内饰的墙壁和天花板从阻燃、耐污、烟尘污染等都有较高的要求。针对铁路列车的墙壁和天花板覆盖物，帝斯曼工程塑料公司的Xantar C CE 407 (PC+ABS)材料被用於共挤基材。该产品表面具有一层很薄的聚偏氟乙烯(PVDF)面层，再被热成型。这一材料可以满足DIN 5510-2标准的可燃性、烟尘和毒性等的严格限制，并且不含氯化和溴化添加剂。其耐化学品能力有助於简单地清除墙壁上乘客随意的涂鸦。

　　为了满足一些颇高的要求，例如安全鞋的脚趾护帽，拜耳材料科技公司推出了坚硬、经冲击改性的Makroblend DP 6015(PC+PBT)，它符合关於安全鞋的DIN EN 345标准。其要求之一是，即便在接触化学品之後也要保持机械性能。标准规定了一种跌落测试方法：一个斧状样本在-20℃和60℃的温度下以200焦耳的能量跌落在脚趾护帽上，并测试其变形量。脚趾护帽在浸没於汽油、氢氧化钠稀液和稀硫酸24小时之後要求仍能通过这个测试。针对极热与极潮湿环境，拜耳材料科技开发出了无卤阻燃PC+ABS混和物Bayblend DP 3008 HR(HR指抗水解)。这种阻燃组合产品不含溴，能满足主要环保指令的要求，包括“TCO 05”和“Blue Angel”。旨在类比家用电器实际生命周期的加速老化测试反映出抗水解作用效果极佳。其潜在应用包括翻斗式乾燥器、洗碗机和洗衣机上的前面板、电池外壳、以及用於炎热潮湿气候地区里的显示器和笔记本电脑用部件。

　　在水处理领域，德国Neoperl公司生产出世界上最小的旋塞式充气器“Perlator TT”。这种产品利用了泰科纳公司的Hostaform ACS(聚甲醛)。这里的主要要求是对普通家居清洗剂的高抵抗性以及在结构精细的情况下不易被细菌污染。为了使得这一产品适应向不同国家的出口需求和推动旋塞制造商的生产与物流过程，并开发了专门的颜色编码系统，而这些都依靠Hostaform得以实施。

　　为了使纳米晶格的金属与塑料的混合物能得到商业应用，杜邦公司与Morph技术公司和Integran技术公司两家加拿大企业以及美国Power-Metal技术公司结成联盟。MetaFuse专利技术能在以杜邦的工程塑料制成的部件上涂上一层高强度的纳米金属涂层。这种混合物有与镁或铝一样的韧度，甚至比它们强度更大。此技术直接产生出使用了结晶粗粒的一体化金属封装。初期的开发以汽车业、消费类电子产品和体育用品为目标对象。

　　德国赢创公司开发出有色成型化合物Plexiglas Cool Touch (PMMA)，因为它能够反射红外线，使深色塑料表面的放热降低20%。这种成型化合物的可能用途有车身件和车顶元件、顶棚材料、窗框和甲板。较少的放热降低了空调系统的运行成本。Plexiglas POQ是导光度超出92%的PMMA，可用於平板显示器的背光组件。通过在净室条件下生产和分装这种材料，确保了这种导光性能。

　　节能环保满足行业发展需求

　　作为一种具有节能潜力的先进材料，工程塑料在日益严格的环境和气候诉求中显露出其卓着的优势。气候变化、更加严格的排放标准，以及更高的安全与舒适度要求，使得各种节能、环保产品成为行业绩极研发的一个重要方向。

　　巴斯夫公司的Ultramid Seal-Fit是一种用於电气零件母线二次成型的非增强型透明共聚胺。这种产品专为金属嵌件的二次成型而开发，与金属和PA、PBT等塑料都具有优异的粘合性。金属嵌件首先与这种新型材料进行局部的预成型，接以传统的外壳材料做惯常的重注塑。该产品可用於那些要求苛刻的部件，例如传输与制动控制装置、感应器和插拨联接器。巴斯夫公司通过聚胺6.10材料Ultramid Balance，以回应人们对基於可再生原料的产品的关注。原料中蓖麻酸用量占60%以上。蓖麻酸是一种可再生材料，其起始原料是蓖麻油。该材料在50年前市场就有销售，现在已经被重新纳入这一范畴。

　　法国罗地亚Rhodia聚胺公司的高流动性PA66能实现更短的周期时间，而不会牺牲PA66优良的热学、化学和机械性能。它们还具有高水准的韧性，即使在渐升的长期使用温度之下也可以保持机械性能。阻燃PA66 - Technyl A 60G2 V30为30%玻纤填充料，不含红磷和氯。这种材料通过了UL94-V0和GWIT 850℃标准，专为要求严格的电气应用而开发出来。Technyl SI(SI代表超常冲击)结合了非凡的冲击强度和良好韧度，目标是在特别苛刻的使用环境下优化机械性能，特别是在机械零部件、电动工具和体育用品中。罗地亚的Technyl XT产品系列为挤出和吹塑应用而专门经过改进，而Technyl XCell产品系列包括了针对美国卓细公司的MuCell工艺而专门改进的材料。这些新型PA66和PA6产品具有更佳的可加工性和良好的性能保持力，通过这种方法制成的成品表面品质突出。实际测试显示，通过Technyl XCell可以将产品的密度降低至少一成。

　　针对电子电气行业，沙伯基础创新塑料(SABIC Innovative Plastics)推出了新系列的聚酯(PBT)Valox。Valox ENH是一种既不含氯也不含溴的阻燃级产品，所以符合RoHS(电子电器设备中危险物质的应用指令)和WEEE(废旧电子电器设备指令)。与传统阻燃型产品相比，电气性能得到提高，使得Valox ENH特别适用於插头、继电器或灯座的电器产品。

　　这些创新的产品与应用显现出工程塑料不仅在市场上大当其道，而且适应不断出现的能源、环境与气候要求而能在更广泛的应用领域扩大其市场占有率。同时我们可以看出，通过有选择的材料改性，常常能实现特别要求的组合性能，满足更多市场的特殊需求。