工程塑料中有哪些尼龍材料?
分類:技術(shù)文檔 來源: 發(fā)布時間:2023-06-30
聚酰胺俗稱尼龍(Nylon),包括脂肪族尼龍和芳香族尼龍(芳香族尼龍又包括了半芳香族尼龍和全芳香族尼龍)。
其中脂肪族尼龍品種多,產(chǎn)量大,應(yīng)用廣泛,其命名由合成單體具體的碳原子數(shù)而定,比如PA66、PA12等。
芳香族尼龍大部分是高溫尼龍,用量沒有脂肪族尼龍那么大,但憑借其優(yōu)異的性能,有價值的應(yīng)用開發(fā)也越來越多,比如PA9T、PA6T等。
第一部分:脂肪族尼龍
脂肪族尼龍的分類
1、根據(jù)二元胺和二元酸的碳原子數(shù),由兩種單體合成的尼龍有:PA46、PA66、PA610、PA612、PA1010等;
2、根據(jù)單體所含的碳原子數(shù)命名有:PA6、PA11、PA12等。
脂肪族尼龍的特性
尼龍有優(yōu)良的韌性、自潤滑性、耐磨性、耐化學(xué)性、氣體透過性、及耐油性、無毒和容易著色等優(yōu)點,所以尼龍在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。
尼龍沖擊強度高(高過ABS,POM但比PC低) 。熱變形溫度低, 吸濕性大, 尺寸穩(wěn)定性差。
最常用的PA66在尼龍材料中結(jié)構(gòu)較強,PA6具有最佳的加工性能。
脂肪族尼龍的工藝特性
流變特性
尼龍大多數(shù)為結(jié)晶性樹脂,當(dāng)溫度超過其熔點后,其熔體粘度較小,熔體流動性極好,應(yīng)防止溢邊的發(fā)生。同時由于熔體冷凝速度快,應(yīng)防止物料阻塞噴嘴、流道、澆口等引起制品不足現(xiàn)象。
模具溢邊值0.03,而且熔體粘度對溫度和剪切力變化都比較敏感,但對溫度更加敏感,降低熔體粘度先從料筒溫度入手。
吸水性與干燥
尼龍的吸水性較大,潮濕的尼龍在成型過程中,表現(xiàn)為粘度急劇下降并混有氣泡制品表面出現(xiàn)銀絲,所得制品機械強度下降,所以加工前材料必需干燥。
結(jié)晶性
除透明尼龍外,尼龍大都為結(jié)晶高聚物,結(jié)晶度高,制品拉伸強度、耐磨性、硬度、潤滑性等項性能有所提高,熱膨脹系數(shù)和吸水性趨于下降,但對透明度以及抗沖擊性能有所不利。
模具溫度對結(jié)晶影響較大,模溫高結(jié)晶度高,模溫低結(jié)晶度低。
收縮率
與其他結(jié)晶塑料相似,尼龍樹脂存在收縮率較大的問題,一般尼龍的收縮同結(jié)晶關(guān)系最大,當(dāng)制品結(jié)晶度大時制品收縮也會加大 ,在成型過程中降低模具溫度/加大注射壓力/降低料溫都會減小收縮,但制品內(nèi)應(yīng)力加大易變形。
比如非玻纖增強的PA6和PA66收縮率在1.5-2%,加入玻璃纖維后可以使收縮率降低到0.3%~0.8%。
第二部分:芳香族尼龍
前面我們有提到過,芳香族尼龍又包括了半芳香族尼龍和全芳香族尼龍。
全芳族尼龍,例如聚對苯二甲酰對苯二胺(PPTA)和聚間苯二甲酰間苯二胺(PMIA)等,由于分子鏈中的芳基使其具有良好的力學(xué)性能、絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性和超高的熱性能。
目前全芳香尼龍主要應(yīng)用于航天、原子能工業(yè)和電子電氣等行業(yè)。但全芳香尼龍超高的熔點使其無法熔融擠出和注射成型,只能采用特殊的方法進行成型加工,限制了它在日常工程塑料方面的應(yīng)用,也難以回收再利用。
半芳香族尼龍,分子鏈中既含芳基也含有亞甲基,使其兼具脂肪族聚酰胺和全芳香尼龍的特點,既具備優(yōu)良的力學(xué)性能、熱性能還能進行常規(guī)的熔融擠出和注塑成型,適合在耐高溫領(lǐng)域廣泛使用。
隨著近年來汽車工業(yè)和電子電氣工業(yè)的迅速發(fā)展和環(huán)保產(chǎn)業(yè)的需求,其市場需求不斷增大,應(yīng)用開發(fā)也有了很多的進展,半芳香族尼龍主要包括PA9T、PA6T、PA10T等等,下面我們分別來做一下了解。
耐高溫尼龍之PA6T
PA6T是半芳香族尼龍中的典型代表,是由己二胺和對苯二甲酸縮聚而成。純的 PA6T熔點高達 370℃,在這個溫度下尼龍已經(jīng)發(fā)生了降解,無法進行熱塑成型,所以市面流通的 PA6T均是經(jīng)過與其他單體共聚后降低了熔點的共聚物或復(fù)合物。
PA6T在脂肪鏈的基礎(chǔ)上引入了大量苯環(huán),與傳統(tǒng)的PA6、PA66相比,PA6T擁有更高的Tg,較低的吸水率,尺寸穩(wěn)定性以及耐熱性好等特點。
由于PA6T需要引入其他單體進行共聚以降低熔融加工溫度,不同的單體配比成為PA6T改性的關(guān)鍵,因此可以說,PA6T的耐高溫改性具有很大的發(fā)展空間。
應(yīng)用范圍:
由于其優(yōu)異的耐焊接性、低吸水率、優(yōu)良流動性等等,在汽車零件,機械零件以及電氣/電子零件如手機、無人機等上均有廣泛的應(yīng)用。
耐高溫尼龍之PA9T
PA9T是由日本 KURARAY(可樂麗株式會社)公司獨自開發(fā)的,是以壬二胺和對苯二甲酸縮聚而成,商品名為Genestar。
雖然同為半芳香性尼龍,PA9T在加工前并不需要像PA6T一樣要通過共聚改性降低熔點,純的PA9T熔點在306 ℃。PA9T高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(125℃)和高的結(jié)晶性,賦予了其在高溫環(huán)境下良好的韌性。
同時它還擁有其它PA材料無法比擬的耐化學(xué)品性能,僅次于PPS,而其吸水率只有0.17%,是所有PA當(dāng)中最低的。PA9T的綜合性能無疑是傳統(tǒng)耐熱尼龍中比較好的一種,而隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大,其成本將會接近普通PA的成本,因此PA9T是一個有很大發(fā)展?jié)摿Φ钠贩N。
應(yīng)用領(lǐng)域:
主要應(yīng)用于電氣電子工業(yè)、汽車工業(yè)及纖維工業(yè)三個領(lǐng)域。
耐高溫尼龍之PA10T
PA10T是以對苯二甲酸和癸二胺為單體,經(jīng)縮聚聚合而成,具有優(yōu)異的耐熱性能,其熔點在316℃,耐化學(xué)腐蝕性能,吸水率低,尺寸穩(wěn)定性好,玻纖增強改性后耐無鉛焊錫溫度超過280℃,綜合性能優(yōu)異。
與其他短鏈高溫尼龍如PA46、PA4T、PA6T、PA6I、等相比,PA10T具有較長的二胺柔性長鏈,使得大分子具有一定的柔順性,從而具有較高的結(jié)晶速率和結(jié)晶度,適用于快速成型,制作一些小型的電子元器件,比如LED反射支架、連接器等。
又由于其分子主鏈中的苯環(huán)結(jié)構(gòu)所帶來的剛性和耐腐蝕性等優(yōu)異性能,PA10T的改性產(chǎn)品也可以應(yīng)用到一些化學(xué)試劑,或耐熱的環(huán)境中,比如水處理、納米注塑NMT、發(fā)動機周邊等。
應(yīng)用范圍:
LED反射支架、連接器、水處理、納米注塑NMT、發(fā)動機周邊等。
耐高溫尼龍之PA4T
PA4T是21世紀(jì)以來第一個合成的高溫尼龍,由掌握著全球唯一丁二胺工業(yè)化方案的帝斯曼推出。與PA6T相似,其熔點也很高(430℃),一般也是與其他尼龍共聚,比如尼龍66或尼龍6。
這種21世紀(jì)的第1個新聚合體,具有卓越的空間穩(wěn)定性、無鉛焊接兼容性、高熔點,在溫度上升的情況下具有很高的硬度和機械強度,且相比DSM公司原有的PA46產(chǎn)品,甚至是PA9T,它顯示出了超低的吸水率。
應(yīng)用范圍:
PA4T可以應(yīng)用在電子電氣、汽車工業(yè)中。在電子電氣領(lǐng)域,PA4T可用于生產(chǎn)體積小、質(zhì)量輕、使用壽命長的電子元器件,例如電路板、記憶卡接插件、內(nèi)存模塊連接器、CPU插座、電流轉(zhuǎn)向器、耐高溫線軸等產(chǎn)品,應(yīng)用在智能手機、平板電腦、PC電腦、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域。在汽車工業(yè)中,PA4T可用于生產(chǎn)電氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、引擎蓋等耐高溫汽車零部件。此外,PA4T在航空航天領(lǐng)域也有需求。
耐高溫尼龍之PA5T
PA5T熔點會低于PA6T,此前限制其發(fā)展的主要原因在于戊二胺的產(chǎn)業(yè)化尚在研究階段,但在2018年下半年有國內(nèi)的公司已經(jīng)順利投產(chǎn)5萬噸生物基戊二胺,這說明距離PA5T產(chǎn)業(yè)化又近了一步。
耐高溫尼龍之PA12T
PA12T是十二碳二元胺和對苯二甲酸均聚的產(chǎn)品,國內(nèi)的河南君恒已經(jīng)建成1000噸/年的PA12T生產(chǎn)示范裝置,并正在建設(shè)1萬噸/年長鏈二元酸生產(chǎn)線。
工程塑料可作工程材料和代替金屬制造機器零部件等的塑料。工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能,剛性大,蠕變小,機械強度高,耐熱性好,電絕緣性好,可在較苛刻的化學(xué)、物理環(huán)境中長期使用,所以對著色劑的性能要求也很高,金屬氧化物混相顏料以其高性能而聞名,因而其特別適用于對耐光性、耐候性、耐溫性等要求高的工程塑料制品,戶外使用可長達幾十年不褪色。
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