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常用改性尼龍材料的性能與應(yīng)用
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發(fā)表時(shí)間:2022-12-30 14:16:00
常用聚酰胺材料的性能與應(yīng)用
聚酰胺(PA)具有品種多、產(chǎn)量大、應(yīng)用廣泛的特點(diǎn),是五大工程塑料之一。但是,也由于聚酰胺品種繁多,在應(yīng)用領(lǐng)域方面有些產(chǎn)品具有相似性,有些又有相當(dāng)大的差別,需要仔細(xì)區(qū)分。
聚酰胺(Polyamide)俗稱尼龍,是分子主鏈上含有重復(fù)酰胺基團(tuán)—[NHCO]—的熱塑性樹脂總稱。
尼龍中的主要品種是PA6和PA66,占絕對(duì)主導(dǎo)地位;其次是PA11、PA12、PA610、PA612,另外還有PA1010、PA46、PA7、PA9、PA13。新品種有尼龍6I、尼龍9T、特殊尼龍 MXD6(阻隔性樹脂)等;改性品種包括:增強(qiáng)尼龍、單體澆鑄尼龍(MC尼龍)、反應(yīng)注射成型(RIM)尼龍、芳香族尼龍、透明尼龍、高抗沖(超韌)尼龍、電鍍尼龍、導(dǎo)電尼龍、阻燃尼龍、尼龍與其他聚合物共混物和合金等。
性能指標(biāo)
尼龍為韌性角狀半透明或乳白色結(jié)晶性樹脂,作為工程塑料的尼龍分子量一般為1.5-3萬(wàn)。尼龍具有很高的機(jī)械強(qiáng)度,軟化點(diǎn)高,耐熱,摩擦系數(shù)低,耐磨損,具有自潤(rùn)滑性、吸震性和消音性,耐油,耐弱酸,耐堿和一般溶劑;電絕緣性好,有自熄性,無(wú)毒,無(wú)臭,耐候性好等。尼龍與玻璃纖維親合性十分良好,因而容易增強(qiáng)。但是尼龍染色性差,不易著色。尼龍的吸水性大,影響尺寸穩(wěn)定性和電性能,纖維增強(qiáng)可降低樹脂吸水率,使其能在高溫、高濕下工作。其中尼龍66的硬度、剛性最高,但韌性最差。尼龍的燃燒性為UL94V2級(jí),氧指數(shù)為24-28。尼龍的分解溫度﹥299℃,在449℃-499℃會(huì)發(fā)生自燃。尼龍的熔體流動(dòng)性好,故制品壁厚可小到1mm。表1給出了聚酰胺主要品種的技術(shù)性能指標(biāo)。
性能特點(diǎn)與用途
PA6
物性 乳白色或微黃色透明到不透明角質(zhì)狀結(jié)晶性聚合物;可自由著色,韌性、耐磨性、自潤(rùn)滑性好、剛性小、耐低溫,耐細(xì)菌、能慢燃,離火慢熄,有滴落、起泡現(xiàn)象。最高使用溫度可達(dá)180℃,加抗沖改性劑后會(huì)降至160℃;用15%-50%玻纖增強(qiáng),可提高至199℃,無(wú)機(jī)填充PA能提高其熱變形溫度。
加工 成型加工性極好:可注塑、吹塑、澆塑、噴涂、粉末成型、機(jī)加工、焊接、粘接。
PA6是吸水率最高的PA,尺寸穩(wěn)定性差,并影響電性能(擊穿電壓)。
應(yīng)用 軸承、齒輪、凸輪、滾子、滑輪、輥軸、螺釘、螺帽、墊片、高壓油管、儲(chǔ)油容器等。
PA66
物性 半透明或不透明的乳白色結(jié)晶聚合物,受紫外光照射會(huì)發(fā)紫白色或藍(lán)白色光,機(jī)械強(qiáng)度較高,耐應(yīng)力開裂性好,是耐磨性最好的PA,自潤(rùn)滑性優(yōu)良,僅次于聚四氟乙烯和聚甲醛,耐熱性也較好,屬自熄性材料,化學(xué)穩(wěn)定性好,尤其耐油性極佳,但易溶于苯酚,甲酸等極性溶劑,加碳黑可提高耐候性;吸水性大,因而尺寸穩(wěn)定性差。
加工 成型加工性好,可用于注塑、擠出、吹塑、噴涂、澆鑄成型、機(jī)械加工、焊接、粘接。
應(yīng)用 與尼龍6基本相同,還可作把手、殼體、支撐架等。
PA610
物性 半透明、乳白色結(jié)晶型熱塑性聚合物,性能介于PA6和PA66之間,但相對(duì)密度小,具有較好的機(jī)械強(qiáng)度和韌性;吸水性小,因而尺寸穩(wěn)定性好;耐強(qiáng)堿,比PA6和PA66更耐弱酸,耐有機(jī)溶劑,但也溶于酚類和甲酸中;屬自熄性材料。作為重要的工程塑料,尼龍610(PA610)可用于制作各種結(jié)構(gòu)件,但在高溫(≧150℃)、鹵水、油類和強(qiáng)的外力沖擊下時(shí),結(jié)構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生形變甚至斷裂,所以必須改性。改性方法有接枝、共聚、共混、原位聚合、填充和交聯(lián)等,但單一改性不能達(dá)到滿意的效果。采用玻纖(GF)增強(qiáng)和輻照來(lái)改性PA610,能提高PA610的力學(xué)強(qiáng)度,耐溫等級(jí),耐油和耐水性能。
應(yīng)用 機(jī)械制造(汽車用齒輪、襯墊、軸承、滑輪等)、精密部件、輸油管、儲(chǔ)油容器、傳動(dòng)帶、儀表殼體、紡織機(jī)械部件等。
PA612
物性 除具有一般PA特點(diǎn)外,還具有相對(duì)寬度小、吸水性低、尺寸穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn),有較高的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。
應(yīng)用 精密機(jī)械部件、電線電纜絕緣層、槍托、彈藥箱工具架、線圈等。
PA11
物性 白色、半透明結(jié)晶型聚合物,相對(duì)密度小,熔點(diǎn)低,吸水性低,尺寸穩(wěn)定性好,柔性好,耐曲折,低溫沖擊性好,成型溫度范圍寬,成纖亦好,染色性差,可添加石墨、二硫化鉬、玻璃纖維增強(qiáng)改性。
加工 用一般熱塑性塑料成型工藝,可燒結(jié)成型、流延成膜、金屬表面靜電粉末涂覆和火焰噴涂,發(fā)泡。
應(yīng)用 輸送汽油的硬管和軟管、電纜護(hù)套、食品包裝膜、發(fā)泡建材、靜電噴涂等。
PA12
物性 尼龍12與尼龍11性能相似,相對(duì)密度小,僅1.02,是尼龍系列中最小的;吸水率低,尺寸穩(wěn)定性好;耐低溫性優(yōu)良,可達(dá)-70℃;熔點(diǎn)低,成型加工容易,成型溫度范圍較寬;柔軟性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐油性、耐磨性均較好,且屬自熄性材料。長(zhǎng)期使用溫度為80℃(經(jīng)熱處理后可達(dá)90℃),在油中可于100℃下長(zhǎng)期工作,惰性氣體中可長(zhǎng)期工作溫度為110℃。
加工 可采用注塑、擠出等方法加工成單絲、薄膜、板、棒、型材,粉末可采用流動(dòng)床浸漬法、靜電涂裝法、旋轉(zhuǎn)成型等方法加工,尤其適宜在金屬表面涂覆和噴涂。
應(yīng)用 軸承、齒輪、精密部件、油管、軟管、電線電纜護(hù)套等。
PA1010
物性 白色或微黃色半透明顆粒。質(zhì)輕且堅(jiān)硬,具有吸水性小,尺寸穩(wěn)定性好,無(wú)毒,電絕緣性能優(yōu)異等特點(diǎn)。在-40℃下仍保持一定韌性。增強(qiáng)后具有高強(qiáng)度、耐磨等優(yōu)點(diǎn),并提高了原樹脂的熱穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性,是一種極優(yōu)良的工程塑料。
應(yīng)用 廣泛應(yīng)用于航天航空、造船、汽車、紡織、儀表、電氣、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。增強(qiáng)后可用作泵的葉輪、自動(dòng)打字機(jī)的凸輪、各種高負(fù)荷的機(jī)械零件、工具把手、電器開關(guān)、設(shè)備建筑結(jié)構(gòu)件、汽車、船舶的加油孔蓋軸承、齒輪等。
其他
為了得到優(yōu)異的綜合性能,尼龍也經(jīng)常進(jìn)行改性后再使用,最典型的改性方法為增強(qiáng)和增韌。
增強(qiáng)尼龍
用增強(qiáng)材料來(lái)提高尼龍性能。增強(qiáng)材料有玻璃纖維,石棉纖維,碳纖維,鈦金屬等,其中以玻璃纖維為主,提高尼龍的耐熱性、尺寸穩(wěn)定性、剛性、機(jī)械性能(拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度)等,特別是機(jī)械性能提高,使之成為性能優(yōu)良的工程塑料。
增韌尼龍
增韌尼龍又名高抗沖尼龍,以尼龍66、尼龍6為基體,通過(guò)與接枝韌性聚合物共混的方法而制得。雖然強(qiáng)度、剛性、耐熱性比母體尼龍有所下降,但沖擊強(qiáng)度可提高10倍以上,并具有優(yōu)異的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性。
附:常用聚酰胺品名
PA 聚酰胺(尼龍)
PA-1010 聚癸二酸癸二胺(尼龍1010)
PA-11 聚十一酰胺(尼龍11)
PA-12 聚十二酰胺(尼龍12)
PA-6 聚己內(nèi)酰胺(尼龍6)
PA-610 聚癸二酰乙二胺(尼龍610)
PA-612 聚十二烷二酰乙二胺(尼龍612)
PA-66 聚己二酸己二胺(尼龍66)
PA-8 聚辛酰胺(尼龍8)
PA-9 聚9-氨基壬酸(尼龍9)
聚酰胺(PA)具有品種多、產(chǎn)量大、應(yīng)用廣泛的特點(diǎn),是五大工程塑料之一。但是,也由于聚酰胺品種繁多,在應(yīng)用領(lǐng)域方面有些產(chǎn)品具有相似性,有些又有相當(dāng)大的差別,需要仔細(xì)區(qū)分。
聚酰胺(Polyamide)俗稱尼龍,是分子主鏈上含有重復(fù)酰胺基團(tuán)—[NHCO]—的熱塑性樹脂總稱。
尼龍中的主要品種是PA6和PA66,占絕對(duì)主導(dǎo)地位;其次是PA11、PA12、PA610、PA612,另外還有PA1010、PA46、PA7、PA9、PA13。新品種有尼龍6I、尼龍9T、特殊尼龍 MXD6(阻隔性樹脂)等;改性品種包括:增強(qiáng)尼龍、單體澆鑄尼龍(MC尼龍)、反應(yīng)注射成型(RIM)尼龍、芳香族尼龍、透明尼龍、高抗沖(超韌)尼龍、電鍍尼龍、導(dǎo)電尼龍、阻燃尼龍、尼龍與其他聚合物共混物和合金等。
性能指標(biāo)
尼龍為韌性角狀半透明或乳白色結(jié)晶性樹脂,作為工程塑料的尼龍分子量一般為1.5-3萬(wàn)。尼龍具有很高的機(jī)械強(qiáng)度,軟化點(diǎn)高,耐熱,摩擦系數(shù)低,耐磨損,具有自潤(rùn)滑性、吸震性和消音性,耐油,耐弱酸,耐堿和一般溶劑;電絕緣性好,有自熄性,無(wú)毒,無(wú)臭,耐候性好等。尼龍與玻璃纖維親合性十分良好,因而容易增強(qiáng)。但是尼龍染色性差,不易著色。尼龍的吸水性大,影響尺寸穩(wěn)定性和電性能,纖維增強(qiáng)可降低樹脂吸水率,使其能在高溫、高濕下工作。其中尼龍66的硬度、剛性最高,但韌性最差。尼龍的燃燒性為UL94V2級(jí),氧指數(shù)為24-28。尼龍的分解溫度﹥299℃,在449℃-499℃會(huì)發(fā)生自燃。尼龍的熔體流動(dòng)性好,故制品壁厚可小到1mm。表1給出了聚酰胺主要品種的技術(shù)性能指標(biāo)。
性能特點(diǎn)與用途
PA6
物性 乳白色或微黃色透明到不透明角質(zhì)狀結(jié)晶性聚合物;可自由著色,韌性、耐磨性、自潤(rùn)滑性好、剛性小、耐低溫,耐細(xì)菌、能慢燃,離火慢熄,有滴落、起泡現(xiàn)象。最高使用溫度可達(dá)180℃,加抗沖改性劑后會(huì)降至160℃;用15%-50%玻纖增強(qiáng),可提高至199℃,無(wú)機(jī)填充PA能提高其熱變形溫度。
加工 成型加工性極好:可注塑、吹塑、澆塑、噴涂、粉末成型、機(jī)加工、焊接、粘接。
PA6是吸水率最高的PA,尺寸穩(wěn)定性差,并影響電性能(擊穿電壓)。
應(yīng)用 軸承、齒輪、凸輪、滾子、滑輪、輥軸、螺釘、螺帽、墊片、高壓油管、儲(chǔ)油容器等。
PA66
物性 半透明或不透明的乳白色結(jié)晶聚合物,受紫外光照射會(huì)發(fā)紫白色或藍(lán)白色光,機(jī)械強(qiáng)度較高,耐應(yīng)力開裂性好,是耐磨性最好的PA,自潤(rùn)滑性優(yōu)良,僅次于聚四氟乙烯和聚甲醛,耐熱性也較好,屬自熄性材料,化學(xué)穩(wěn)定性好,尤其耐油性極佳,但易溶于苯酚,甲酸等極性溶劑,加碳黑可提高耐候性;吸水性大,因而尺寸穩(wěn)定性差。
加工 成型加工性好,可用于注塑、擠出、吹塑、噴涂、澆鑄成型、機(jī)械加工、焊接、粘接。
應(yīng)用 與尼龍6基本相同,還可作把手、殼體、支撐架等。
PA610
物性 半透明、乳白色結(jié)晶型熱塑性聚合物,性能介于PA6和PA66之間,但相對(duì)密度小,具有較好的機(jī)械強(qiáng)度和韌性;吸水性小,因而尺寸穩(wěn)定性好;耐強(qiáng)堿,比PA6和PA66更耐弱酸,耐有機(jī)溶劑,但也溶于酚類和甲酸中;屬自熄性材料。作為重要的工程塑料,尼龍610(PA610)可用于制作各種結(jié)構(gòu)件,但在高溫(≧150℃)、鹵水、油類和強(qiáng)的外力沖擊下時(shí),結(jié)構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生形變甚至斷裂,所以必須改性。改性方法有接枝、共聚、共混、原位聚合、填充和交聯(lián)等,但單一改性不能達(dá)到滿意的效果。采用玻纖(GF)增強(qiáng)和輻照來(lái)改性PA610,能提高PA610的力學(xué)強(qiáng)度,耐溫等級(jí),耐油和耐水性能。
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PA612
物性 除具有一般PA特點(diǎn)外,還具有相對(duì)寬度小、吸水性低、尺寸穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn),有較高的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。
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加工 用一般熱塑性塑料成型工藝,可燒結(jié)成型、流延成膜、金屬表面靜電粉末涂覆和火焰噴涂,發(fā)泡。
應(yīng)用 輸送汽油的硬管和軟管、電纜護(hù)套、食品包裝膜、發(fā)泡建材、靜電噴涂等。
PA12
物性 尼龍12與尼龍11性能相似,相對(duì)密度小,僅1.02,是尼龍系列中最小的;吸水率低,尺寸穩(wěn)定性好;耐低溫性優(yōu)良,可達(dá)-70℃;熔點(diǎn)低,成型加工容易,成型溫度范圍較寬;柔軟性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐油性、耐磨性均較好,且屬自熄性材料。長(zhǎng)期使用溫度為80℃(經(jīng)熱處理后可達(dá)90℃),在油中可于100℃下長(zhǎng)期工作,惰性氣體中可長(zhǎng)期工作溫度為110℃。
加工 可采用注塑、擠出等方法加工成單絲、薄膜、板、棒、型材,粉末可采用流動(dòng)床浸漬法、靜電涂裝法、旋轉(zhuǎn)成型等方法加工,尤其適宜在金屬表面涂覆和噴涂。
應(yīng)用 軸承、齒輪、精密部件、油管、軟管、電線電纜護(hù)套等。
PA1010
物性 白色或微黃色半透明顆粒。質(zhì)輕且堅(jiān)硬,具有吸水性小,尺寸穩(wěn)定性好,無(wú)毒,電絕緣性能優(yōu)異等特點(diǎn)。在-40℃下仍保持一定韌性。增強(qiáng)后具有高強(qiáng)度、耐磨等優(yōu)點(diǎn),并提高了原樹脂的熱穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性,是一種極優(yōu)良的工程塑料。
應(yīng)用 廣泛應(yīng)用于航天航空、造船、汽車、紡織、儀表、電氣、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。增強(qiáng)后可用作泵的葉輪、自動(dòng)打字機(jī)的凸輪、各種高負(fù)荷的機(jī)械零件、工具把手、電器開關(guān)、設(shè)備建筑結(jié)構(gòu)件、汽車、船舶的加油孔蓋軸承、齒輪等。
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增強(qiáng)尼龍
用增強(qiáng)材料來(lái)提高尼龍性能。增強(qiáng)材料有玻璃纖維,石棉纖維,碳纖維,鈦金屬等,其中以玻璃纖維為主,提高尼龍的耐熱性、尺寸穩(wěn)定性、剛性、機(jī)械性能(拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度)等,特別是機(jī)械性能提高,使之成為性能優(yōu)良的工程塑料。
增韌尼龍
增韌尼龍又名高抗沖尼龍,以尼龍66、尼龍6為基體,通過(guò)與接枝韌性聚合物共混的方法而制得。雖然強(qiáng)度、剛性、耐熱性比母體尼龍有所下降,但沖擊強(qiáng)度可提高10倍以上,并具有優(yōu)異的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性。
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PA 聚酰胺(尼龍)
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PA-610 聚癸二酰乙二胺(尼龍610)
PA-612 聚十二烷二酰乙二胺(尼龍612)
PA-66 聚己二酸己二胺(尼龍66)
PA-8 聚辛酰胺(尼龍8)
PA-9 聚9-氨基壬酸(尼龍9)
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