PA尼龙简介;
聚酰胺俗称"尼龙",英文简称 PA,目前它为最大的通用工程塑料品种。PA 包括种类很多,具体可命名为 PAxy,其中 x 代表二元胺的碳原子数目,y 代表二元酸的碳原子数目。适用于塑料用的 PA 主要是脂肪族 PA 和少量芳香族 PA。具体品种有 PA6、PA66、PA610、PA1010、PA11、PA12、PA9、PA612、PA46、PA1212、浇铸尼龙(MC5)及芳香尼龙等。其中 PA6 占 47%,PA66 占 45%。PA目前最大的应用为汽车配件,美国占 30.7%,西欧占31.6%,日本占 34.5%。其他用途有包装膜、电子电器、机械零件、日用品等。
1、 酰胺塑料的性能
(1)一般性能 PA 的外观为透明或不透明乳白色或淡黄色的粒料,表观角质、坚硬,制品表面有光泽。 PA 的吸水率比较大, 酰胺基的比例越大,吸水率越高,具体为:PA6>PA66>PA610>PA1010>PA11>PA12>PA1212。PA 属于自熄性塑
料,燃烧时有烧焦的羊毛或指甲味。PA 属中等阻隔性塑料,阻隔性随酰胺基/亚甲基的比例增大而提高,以PA6的阻隔效果最好。PA6的O2透过系数为25~40 ㎝ 3•㎜/㎡•d•Mpa" m* y+ A( i* sCO2 透过系数为 150~200 ㎝ 3•㎜/㎡•d•MpaH2O 透过系数为 150g•㎜/㎡•d•Mpa
(2)力学性能 PA 在室温下的拉伸强度和冲击强度都较高,但冲击强度不如 PC 和 POM 高。随温度和湿度的升高,拉伸强度急剧下降,而冲击强度则明显提高。玻璃纤维增强 PA 的强度受温度和湿度影响较小。
PA 的耐疲劳性较好,仅次于 POM,玻纤增强处理后还可提高 50%左右。
PA 的抗蠕变性较差,不适于制造精密的受力制品,但玻纤增强后可改善。
PA 的耐摩擦性和耐磨损性优良,是一种常用的耐磨性塑料品种。其中,不同品种的摩擦因数相差不大,无油润滑摩擦因数仅为 0.1~0.3。耐磨性以 PA1010最佳。
PA 中加入二硫化钼、石墨、F4 及 PE 等可进一步改进摩擦性和耐磨性。
(3)热学性能 PA 的热变形温度都不高,一般在 50~75℃。用玻璃纤维增强后可提高 4 倍以上,高达 200℃PA 的热导系数很小,仅为 0.16~0.4W/M•K。PA 的线膨胀系数较大,并随结晶度增大而下降。
(4)电学性能 PA 在低温和低湿条件下为极好的绝缘材料,但绝缘性能随温度和湿度的升高而极剧恶化,并以分子中含酰胺基比例大者最敏感,例如PA6 最大而 PA12 最小。
(5)环境性能 PA 耐化学稳定性优良,可耐大部分有机溶剂如醇、芳烃、酯及酮等,尤其是耐油性突出。但 PA 的耐酸、碱、盐性不好,可导致溶胀,危害最大的无机盐为氯化锌。PA 可溶于甲酸及酚类化合物。
PA 的耐光性不好,在阳光下强度很快下降并变脆,因此不可用于户外。
2、 酰胺塑料的成型加工
(1)加工特性
PA有明显的熔点,且熔点高,熔程较窄,因此加工温度较高,PA6为220~300℃,
PA66 为 260~320℃。
PA 的熔体粘度低,流动性好,熔体粘度对温度和剪切速率都较敏感。但其流体特性接近牛顿流体,即对温度的敏感性较大。
PA 的热稳定性较差,热降解倾向严重,应加入二苯胺改善,并严格控制温度。
PA 成型时有结晶产生,成型收缩较大;结晶度高低受加工条件的影响较大。
PA 吸水率比较大,加工前必须干燥,使含水量小于 0.1%。干燥条件为 100~110℃,时间 10~12 小时。
PA 制品成型后需进行调湿处理,以降低吸水对性能的影响,提高尺寸稳定性。
PA 在加工中易产生内应力,应进行退火处理。
(2)加工方法
PA 可用注塑、挤出及吹塑等方法成型。
3、 聚酰胺塑料的改性品种
主要包括增强 PA 和 PA 合金两类。
(1)增强 PA 主要用玻璃纤维为增强材料。玻璃纤维含量大于 30%后的力学性能、硬度、蠕变性、尺寸稳定性和耐热性能都有明显的提高。
(2)PA 合金的种类很多,技术成熟,常见的有以下几种:
① PA/PO。此合金可提高 PA 在干态及低温条件下的冲击强度 1.5-3 倍,降低吸水率 300%。相容剂用 PO 的不饱和酸接枝物。
② PA/ABS。此合金可提高制品的韧性、刚性、硬度及耐电弧性。ABS 的含量在 15%-20%范围内时冲击强度提高幅度最大。
③ PA/苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺。此合金主要提高 PA 的耐热温度,一般可提高到110℃。此外还可提高冲击强度、耐化学药品性能等。
4、 聚酰胺塑料的应用范围
(1)汽车工业 汽车工业为 PA 的第一大市场,主要用于发动机部件、电气配件、车体部件及输油件等。具体产品有:输油管、空调管、喷油嘴、油箱、燃料过滤器、储油槽、罐、齿轮、车轮盖及汽车外饰板等。
(2)机械工业 可广泛制造齿轮、蜗轮、垫片、螺栓、螺母、轴承等。
(3)电子/电器 主要用于民用电器如电饭锅、吸尘器、微波炉等的开关、接线板、电阻器等。
(4)包装材料 PA 的气体阻隔性好,常与 HDPE 共混、共挤和复合,用于熟肉、火腿等食品的冷冻、真空包装。
(5)日用品 PA 为第一代拉链材料,目前仍大量使用。此外,PA 还可用于一次性打火机壳体、碱性干电池衬垫、头盔、办公设备外壳等。
(6)体育用品 主要有滑雪板、球拍线、球拍框、冲浪板、溜冰鞋、钓鱼杆及钓鱼线等。
(7)医疗器械 可用于输血管、止血钳、输液器、手术缝合线、假发等。
5、 其他品种
(1)PA11
PA11 为聚十一酰胺,它是以蓖麻油为原料制备的长链柔软尼龙。PA11 具有优良的力学性能、尺寸稳定性能及耐油性,是高档的工程塑料,主要用于汽车输油管及刹车管等。PA11 柔性好,具有良好的耐应力开裂性和耐动态疲劳性能,无润滑状态对铜的摩擦系数为 0.18,耐磨性好,自熄。耐碱、醇、酮、芳烃及油脂等,但耐酸性较差。
PA11 大量用于汽车工业的输油管、刹车管、压力管及螺纹管的制造,还用于各种交通工具如飞机、轮船、汽车中的电缆护套管;军事装备如枪托、枪把、弹头外壳、训练弹等。
(2)PA12
PA12 除具有与 PA11 类似的特点外,还具有吸水性小、柔软性好、电性能较其他 PA 要好、尺寸稳定性好。
(3)MCPA
MCPA 为单体浇铸尼龙,又称 MC 尼龙或铸型尼龙。MCPA 以己内酰胺或戊内酰胺为单体,采用碱聚合法在模具中边聚合边成型。
MCPA 分子量比 PA6 大一倍,因而其力学性能、尺寸稳定性、耐疲劳性、耐磨性、冲击强度、耐热性、吸水性及电性能等都好于 PA6 约一倍以上。
MCPA 主要用于大型制品,特别是需要量少、结构复杂、开注塑模具成本过高的制品,可选用 MCPA。具体制品如大型齿轮、滑动轴承、辊轴、阀座及导轨等,
可采取先浇铸后机械加工的方法制造。
(4)RIMPA
RIMPA 为反应注塑尼龙,它是在 MCPA 的基础上发展起来的,是在封闭的模具中完成反应并成型的一种液体注塑方法。与 PA6 相比,具有更高的结晶性和刚性,吸水率更低。
(5)透明 PA
普通 PA 为结晶型聚合物,而透明 PA 为无定型聚合物,具体品种有:
① 对苯二甲酰三甲基己二胺
它的透光率可达 90%以上,吸水率为 0.41%,不易擦伤,热稳定性好,抗冲击性突出,尺寸稳定性好,耐化学腐蚀性好。
② PACP9/6、
透光率为 92%,与光学玻璃接近。此外,它的拉伸强度、刚性、耐磨性、耐化学腐蚀性、表面硬度等均较其他工程塑料好。
(6)芳香 PA
芳香 PA 为 20 世纪 60 年代开发的耐高温、耐辐射、耐腐蚀的新型 PA 品种。
目前主要应用品种有:
① 聚间苯二甲酰间苯二胺
英文简称 mPIPA,俗称芳纶 1313。它的熔点为 410℃,分解温度为 450℃,脆化温度为-70℃,可在 200℃连续使用不变形。具有优异的力学和电学性能,其拉伸强度为 80-120Mpa,压缩强度为 320Mpa;绝缘性能受温度和湿度的影响较小,在潮湿条件下的绝缘性比云母还要好;可耐 5×109mGy 的 γ 射线的辐射。
② 聚对苯酰胺,
英文简称 mPTPA,俗称芳纶 1414。为近年来发展最快的高强度、高模量、高耐温纤维,也可制成薄膜或层压材料。MPTPA 的拉伸前段时间高达 200Mpa,软化温度为 280℃,并具有耐疲劳、尺寸稳定性好、线膨胀系数低及耐环境性好等性能。