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      行業動態

      工程塑料中的尼龍家族
      發布時間:2024-01-23瀏覽次數:516

      聚酰胺俗稱尼龍(Nylon),英文名稱Polyamide(簡稱PA),密度為1.14g/cm3,是分子主鏈上含有重復酰胺基團—[NHCO]—的熱塑性樹脂總稱,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,產量大,應用廣泛,其命名由合成單體具體的碳原子數而定,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,但憑借其優異的性能,有價值的應用開發也越來越多,比如PA9T、PA6T等。今天小維就按照脂肪族尼龍和芳香族尼龍兩個部分,和大家探討一下工程塑料中的尼龍家族。

      **部分:脂肪族尼龍

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      脂肪族尼龍的分類

      1、根據二元胺和二元酸的碳原子數,由兩種單體合成的尼龍有:PA46、PA66、PA610、PA612、PA1010等

      2、根據單體所含的碳原子數命名有:PA6、PA11、PA12等

      脂肪族尼龍的特性

      1、尼龍有優良的韌性、自潤滑性、耐磨性、耐化學性、氣體透過性、及耐油性、無毒和容易著色等優點,所以尼龍在工業上得到廣泛應用。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, 尺寸穩定性差。

      2、*常用的PA66 在尼龍材料中結構較強,PA6具有*佳的加工性能。

      脂肪族尼龍的工藝特性

      1.尼龍的流變特性

      尼龍大多數為結晶性樹脂,當溫度超過其熔點后,其熔體粘度較小,熔體流動性極好,應防止溢邊的發生。同時由于熔體冷凝速度快,應防止物料阻塞噴嘴、流道、澆口等引起制品不足現象。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。

      2.尼龍的吸水性與干燥

      尼龍的吸水性較大,潮濕的尼龍在成型過程中,表現為粘度急劇下降并混有氣泡制品表面出現銀絲,所得制品機械強度下降,所以加工前材料必需干燥。

      3.結晶性

      除透明尼龍外,尼龍大都為結晶高聚物,結晶度高,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。

      模具溫度對結晶影響較大,模溫高結晶度高,模溫低結晶度低。

      4.收縮率

      與其他結晶塑料相似,尼龍樹脂存在收縮率較大的問題,一般尼龍的收縮同結晶關系*大,當制品結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,但制品內應力加大易變形.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%。

      5.成型設備

      尼龍成型時,主要注意防止“噴嘴的流涎現象”,因此對尼龍料的加工一般選用自鎖式噴嘴。另外*好選擇塑化容量適當大些的注塑機。

      6.制品與模具

      (1)制品的壁厚

      尼龍的流長比為150-200之間,尼龍的制品壁厚不底于0.8mm一般在1-3.2mm之間選擇,而且制品的收縮與制品的壁厚有關,壁厚越厚收縮越大。

      (2)排氣

      尼龍樹脂的溢邊值為0.03mm左右,所以排氣孔槽應控制在0.025以下。

      (3)模具溫度

      制品壁薄難成型或要求結晶度高的模具加溫控制,要求制品有一定的柔韌性的一般采用冷水控溫。流道和澆口澆口孔徑不要小于0.5*t(這里t為塑件厚度)。用潛入式澆口,澆口的*小直徑應當是0.75mm。

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      脂肪族尼龍的注塑成型工藝

      1.料筒溫度

      因尼龍是結晶型聚合物,所以熔點明顯,尼龍類樹脂在注塑時所選擇的料筒溫度同樹脂本身的性能、設備、制品的形狀因素有關。

      過高的料溫易使膠件出現色變、質脆及銀絲,而過低的料溫使材料很硬可能損傷模具及螺桿。一般尼龍6的熔體溫度*低為220℃,尼龍66為260℃。由于尼龍的熱穩定性較差,所以不宜高溫長時間在料筒中停留,以免引起物料變色發黃,同時由于尼龍的流動性較好,溫度超過其熔點后就流動迅速。

      2.注射壓力

      尼龍溶體的粘度低,流動性好,但是冷凝速度較快,在形狀復雜和壁厚較薄的制品上易出現不足問題,故還是需要較高的注射壓力,尤其是加了玻纖。

      通常壓力過高,制品會出現溢邊問題;壓力過低,制品會產生波紋、氣泡、明顯的熔結痕或制品不足等缺陷,大多數尼龍品種的注射壓力不超過120MPA,一般在60-100MPA范圍內選取是滿足大部分制品的要求,只要制品不出現氣泡、凹痕等缺陷,一般不希望采用較高的保壓壓力,以免造成制品內應力增加。

      3.注射速度

      對尼龍而言,注塑速度以快為益,可以防止因冷卻速度過慢而造成的波紋,充模不足問題??斓淖⑸渌俣葘χ破返男阅苡绊懖⒉煌怀?。

      4.模具溫度

      模具溫度對結晶度及成型收縮率有一定的影響,高模溫結晶度高、耐磨性、硬度、彈性模量增加、吸水性下降、制品的成型收縮率增加,適合厚制品;低模溫結晶度低、韌性好、伸長率較高、收縮率下降,適合透明性好的薄制品。如果壁厚大于3mm,建議使用20~40C的低溫模具。對于玻璃增強材料模具溫度應大于80C。

      脂肪族尼龍的加工注意事項

      1.再生料的使用

      *好不超過三次,以免引起制品變色或機械物理性能的急劇下降,應用量應控制在25%以下,過多會引起工藝條件的波動,再生料與新料混合必須進行干燥。

      2.安全須知

      尼龍類樹脂開機時應首先開啟噴嘴溫度,然后在給料筒加溫,當噴嘴阻塞時,切忌面對噴孔,以防料筒內的熔體因壓力聚集而突然釋放,發生危險。

      3.脫模劑的使用

      使用少量的脫模劑有時對氣泡等缺陷有改善和消除的作用。尼龍制品的脫模劑可選用硬脂酸鋅和白油等,也可以混合成糊狀使用,使用時必須量少而均勻,以免造成制品表面缺陷。

      4.停機時

      要清空螺桿,防止下次生產時,扭斷螺桿。

      脂肪族尼龍的制品后處理

      尼龍制品的后處理,是為了防止和消除制品中的殘留應力或因吸濕作用所引起的尺寸變化。后處理方法有熱處理法和調濕法兩種。

      1.熱處理

      常用方法在礦物油、甘油、液體石蠟等高沸點液體中,熱處理溫度應高于使用溫度10-20℃,處理時間視制品壁厚而異,厚度在3mm以下為10-15分鐘,厚度為3-6mm時間為15-30分鐘,經熱處理的制品應注意緩慢冷卻至室溫,以防止驟冷引起制品中應力重新生成。

      2.調濕處理

      調濕處理主要是對使用環境濕度較大的制品而進行的,其辦法有三種:一沸水調濕法;二.常溫水浸泡法 三.蒸汽法。

      **種方法處理的速度較快,但容易過飽和,第三種方法效率和均勻性比較好,但需要增添蒸汽裝置。


      第二部分:芳香族尼龍

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      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性能、絕緣性、化學穩定性和超高的熱性能。目前全芳香聚酰胺主要應用于航天、原子能工業和電子電氣等行業。但全芳香聚酰胺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用,也難以回收再利用。

      半芳香族聚酰胺,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聚酰胺的特點,既具備優良的力學性能、熱性能還能進行常規的熔融擠出和注塑成型,適合在耐高溫領域廣泛使用。隨著近年來汽車工業和電子電氣工業的迅速發展和環保產業的需求,其市場需求不斷增大,應用開發也有了很多的進展,半芳香族尼龍主要包括了: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發生了降解,無法進行熱塑成型,所以市面流通的 PA6T均是經過與其他單體共聚后降低了熔點的共聚物或復合物。

      PA6T在脂肪鏈的基礎上引入了大量苯環,與傳統的PA6、PA66相比,PA6T擁有更高的Tg,較低的吸水率,尺寸穩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改性的關鍵,因此可以說,PA6T的耐高溫改性具有很大的發展空間。

      應用范圍:

      由于其優異的耐焊接性、低吸水率、優良流動性等等,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用。

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      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高的玻璃化轉變溫度(125℃)和高的結晶性,賦予了其在高溫環境下良好的韌性。同時它還擁有其它PA材料無法比擬的耐化學品性能,僅次于PPS,而其吸水率只有0.17%,是所有PA當中*低的。PA9T的綜合性能無疑是傳統耐熱尼龍中比較好的一種,而隨著生產規模的不斷擴大,其成本將會接近普通PA的成本,因此PA9T是一個有很大發展潛力的品種。

      應用領域:

      主要應用于電氣電子工業、汽車工業及纖維工業三個領域。


      耐高溫尼龍之PA10T

      PA10T是以對苯二甲酸和癸二胺為單體,經縮聚聚合而成,具有優異的耐熱性能,其熔點在316℃,耐化學腐蝕性能,吸水率低,尺寸穩定性好,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,從而具有較高的結晶速率和結晶度,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結構所帶來的剛性和耐腐蝕性等優異性能,PA10T的改性產品也可以應用到一些化學試劑和/或耐熱的環境中,比如水處理、納米注塑NMT、發動機周邊等。

      應用范圍:

      LED反射支架、連接器、水處理、納米注塑NMT、發動機周邊等。

      高溫尼龍之PA4T

      PA4T是21世紀以來**個合成的高溫尼龍,由掌握著全球**丁二胺工業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世紀的第1個新聚合體,具有卓越的空間穩定性、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產品,甚至是PA9T,它顯示出了超低的吸水率。

      應用范圍:

      PA4T可以應用在電子電氣、汽車工業中。在電子電氣領域,PA4T可用于生產體積小、質量輕、使用壽命長的電子元器件,例如電路板、記憶卡接插件、內存模塊連接器、CPU插座、電流轉向器、耐高溫線軸等產品,應用在智能手機、平板電腦、PC電腦、可穿戴設備等領域。在汽車工業中,PA4T可用于生產電氣系統、燃油系統、冷卻系統、引擎蓋等耐高溫汽車零部件。此外,PA4T在航空航天領域也有需求。

      耐高溫尼龍之PA5T

      PA5T熔點會低于PA6T,此前限制其發展的主要原因在于戊二胺的產業化尚在研究階段,但在2018年下半年有國內的公司已經順利投產5萬噸生物基戊二胺,這說明距離PA5T產業化又近了一步。

      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品,國內的河南君恒已經建成1000噸/年的PA12T生產示范裝置,并正在建設1萬噸/年長鏈二元酸生產線。



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