尼龙(PA)作为最常用的一种工程塑料，具有比通用塑料更高的力学性能和耐热性能，同时具有优良的耐磨性、抗疲劳性、耐腐蚀性、电绝缘性和易加工性等特性，广泛应用于汽车、机械等工程领域。
在汽车各类零部件中，相对于聚丙烯(PP)，PA更多应用于对性能要求更高的部件上，如发动机周边部件、各种管路等，因此需要对PA进行改性，以提升PA的力学性能、耐热性能，并使PA获得更多的功能特性，从而使其更好地满足汽车各类结构件、功能件的应用要求。
PA的改性大多为物理改性，包括纤维增强改性、无机粒子填充改性、共混改性、发泡改性等，对于耐高温PA，共聚改性也是常用的一种改性方法。
一、汽车用通用PA的改性技术研究
1.纤维增强改性
纤维增强改性是最常用的一种改性技术，其主要目的是提升PA的力学性能，所用增强纤维主要为玻璃纤维(GF)和碳纤维(CF)。纤维增强PA的力学性能与纤维的类型、长度、含量及纤维和PA的界面结合状态密切相关，同时也深受制备工艺的影响。与短纤维相比，连续纤维和纤维编织物对PA力学性能的提升幅度更大，但其制备工艺更为复杂，PA树脂对连续纤维和纤维编织物的充分浸渍是成功制备这类纤维增强改性PA复合材料的关键因素。
与短纤维相比，连续纤维增强的热塑性复合材料具有更高的综合力学性能，已成为汽车制造、轨道交通和航空航天等领域的研究热点和开发重点。
与单根纤维相比，纤维编织物可在二维或三维尺度上对热塑性复合材料进行多方向上的增强，且相对热固性复合材料，纤维编织物增强热塑性复合材料具有较短的成型周期，因而其制造成本也相对较低，另外还可多次回收利用，故在汽车等领域得到越来越多的应用。
除CF和GF外，玄武岩纤维(BF)也可用于增强PA，有研究人员以天然环保的BF作为增强材料，制备了PA6/BF复合材料，为了解决BF与树脂基体之间界面结合较差的问题。
2.无机粒子填充改性
无机粒子来源广泛，价格低廉，且能提升塑料的某些性能，大多用于塑料的填充改性。但大多数无机粒子与塑料中的树脂基体相容性较差，一般需要对其进行表面改性，或添加增容剂，以改善界面相容性。将经过表面处理的无机粒子添加到PA中，或将增容剂加入到无机粒子填充PA体系，可使PA的力学性能得到明显提升，从而能够用于汽车制造等领域。另外，还可将无机粒子添加到纤维增强PA体系中，以发挥无机粒子与纤维的协同改性作用。
将二氧化硅添加到PA6中，以改善PA6的力学性能，这种二氧化硅的改性方式有助于提升在汽车零部件领域应用的PA制品性能。
利用滑石粉改性汽车用PA6材料，以降低材料成本并提升材料性能。可明显改善PA6复合材料的加工性能并能显著提升拉伸性能，同时保持了纯PA6的弯曲性能与热性能。
将石墨烯纳米片加入到PA610中，可用于增强汽车用PA610材料的力学性能和热性能。
3.发泡改性
轻量化是目前汽车发展的主要方向之一。利用发泡技术制备PA基微孔发泡材料，不仅可以获得较好的轻量化效果，微泡孔的存在也能使PA材料获得诸如隔音、隔热等特性，提升了PA材料在汽车中的应用潜力。
4.共混改性
有研究人员制备了一种新能源汽车高压连接器用无卤阻燃增强PA66/PA6合金，采用的复配阻燃体系为二乙基次膦酸铝和亚磷酸铝，增强体系为GF。发现PA6对合金阻燃性能的影响很小，随着合金中PA6含量增加，合金材料的强度和模量下降，缺口冲击强度有所上升。经85℃/相对湿度85%老化1000h后，合金的吸水率随PA6含量增加而上升，且高温条件下电绝缘性能随合金中PA6含量增加而逐渐下降。
此外将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)高胶粉与PA6共混，制备了汽车用PA6/ABS带色合金材料。另外，通过添加钛白粉降低了材料经热氧老化后的颜色变化率。所制备的PA6/ABS灰色合金材料已成功应用于汽车儿童座椅配件上。
5.耐热改性
有研究合成了4种马来酸酐类共聚型耐热剂，分别是含有刚性结构的聚(N-苯基马来酰亚胺-alt-苯乙烯)(PNS)、含羧基的PNS(PCS)、含氟基的PNS(PFS)及含可交联结构的聚[N-(4-羧基苯基)马来酰亚胺-alt-三烯丙基异氰酸酯](PCT)，研究了这4种耐热剂对PA6耐热性能的影响。结果表明，PCT改性PA6的耐热性能最好，其次为PFS(10%)改性PA6(182.3℃)，再次为PCS(10%)改性PA6(164.8℃)，最后为PNS(15%)改性PA6(138.5℃)。
二、汽车用耐高温PA的改性技术研究
与常规PA(PA66和PA6等)相比，耐高温PA能够承受更高的温度，具有更好的耐热性能，更适合用于制造对耐热性能要求更高的汽车零部件。但耐高温PA的熔点较高，成型加工性较差，一般需要与其它单体共聚，以获得良好的加工性能。
通过高温高压溶液缩聚的方法，在聚合釜内进行PA6T与PA66混合成盐，而后通过直接缩聚制得PA6T/66共聚物。具有耐热性优异和可加工性良好的特点，可用于汽车连接器。
通过高温溶液聚合法制备一种半生物基耐高温共聚PA——聚对苯二甲酸-戊二胺/己二酸-戊二胺(PA5T/56)，这种半生物基耐高温共聚PA具有比PA6T/66更好的热分解稳定性和成炭性，力学性能则与PA6T/66相当，可以应用于汽车的高耐热、高强度部件领域。
通过先溶液聚合后固相缩聚的方法将己二胺、共聚二胺和草酸二丁酯进行聚合反应，制得的一种高耐热PA62共聚物材料。该类材料在汽车发动机周边等对耐热性能要求较高的领域具有广泛的应用前景。
鉴于聚己二酰间苯二甲胺(PAMXD6)优异的阻隔性能、力学性能、耐热性及低吸水性能，采用GF增强改性PAMXD6，同时加入抗氧剂1098和润滑剂TAF101，制备一种GF增强PAMXD6复合材料，其具有强度高、尺寸稳定性优良、表面性能优异(无浮纤)等特点。
三、改性PA在汽车中的应用研究
3.1管路类零部件
管路类零部件在汽车中占据非常重要的地位，其类型繁多，包括输油管、冷却液管、制动管路等。汽车管路类零部件除要求相应的材料具有较好的力学性能外，还应具有优良的耐水解性、耐候性、耐高温性等特性。
PA是汽车管路类零部件常用的一种材料，但碳链较短的PA(如PA6和PA66)酰胺键密度较大，易吸水，容易影响材料的强度和耐水解性。
控制PA的吸水率就成为提升车用PA管性能的一个重要因素。另外，PP的耐热性相对较差，其会对PA的耐高温性产生不利影响。特种工程塑料的耐热性较好，且一些品种也具有较低的吸水率，如聚苯硫醚(PPS)，将PPS与PA结合，可以获得耐热性和抗水解性优良的复合管，从而应用于汽车冷却液管道中。
相对短碳链PA(PA6，PA66)，长碳链PA(PA12，PA612，PA11，PA1010，PA1012)的酰胺键密度较低，具有较低的吸水率，已成为管路类零部件最常用的PA材料。长碳链PA管的加工方法多为挤出成型，成型工艺对长碳链PA管的性能有着非常重要的影响。
PA可制作成水管，应用于新能源汽车的水冷系统上，PA还可用于制作汽车空调软管的阻隔材料。
3.2其它汽车零部件
除管路类零部件外，PA材料在汽车发动机周边部件中的应用也越来越广泛，包括增压空气冷却器、进气歧管、进气口隔热罩、涡轮管道谐振器、热侧涡轮风管等部件。
GF增强PA具有优异的性能，可应用于多种汽车部件中，如通过无机矿物填充和GF增强的复合改性技术，再添加增韧剂、抗氧剂、润滑剂等组分，经过精心的配方设计，由此制得的改性PA6可应用于汽车发动机罩盖；GF增强PA6在新宝马3系至7系汽车转向柱模块中已得到应用，可将质量减轻20%；GF增强PA66具有良好的力学性能和低的吸水性，可应用于制作汽车连接器。
另外，各种功能化改性PA材料在汽车部件中的应用越来越广泛，如利用高导热PA材料制作的散热器可应用于汽车后雾灯，其相比于传统铝制散热器，不仅质量降低减轻了30%，还能满足LED后雾灯的散热及力学性能要求，生产成本也得到降低，实现汽车雾灯散热器的“以塑代铝”。
通过搭配适当黏度的PA及不同种类的聚烯烃基接枝弹性体，可获得耐低温高流动性PA66材料，其可应用于制造汽车扎带。PA还可应用于新能源汽车动力总成悬置系统，与金属材料悬置系统相比，质量减轻约37%～50%，成本降低约10%～28%，且减震效果相对较优。
结语
对PA进行改性可以大幅提升其各项性能，拓宽PA在汽车领域的应用范围，为此，研究者们开发了多种改性技术，包括纤维增强、无机粒子填充、发泡改性、共聚改性等。
在这些改性技术中，都有一些关键因素对最终的改性效果产生非常重要的影响，如增强和填充改性中纤维和无机粒子与PA的界面设计、发泡改性中泡孔形态和尺寸的控制、共聚改性中单体种类、比例的选择及合成工艺的设计等，这需要研究者进行深入的研究，以掌握各种关键因素的影响规律，从而进一步提升各类PA材料的改性技术，使改性PA更好地应用于汽车领域。
参考资料：薛长鸣《汽车用尼龙材料改性技术及其应用研究进展》，工程塑料应用，2023.6.10
