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从丝袜到汽车零部件,***解析锦纶(尼龙)材料

发表时间: 2021-09-17 23:16:28

作者: 上海安凸塑料添加剂有限公司

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几种常见的工程塑料


聚酰胺(PA

聚碳酸酯(PC

聚甲醛(POM

聚苯醚(PPO



工程塑料之——尼龙的发展历程


聚酰胺:又称尼龙(Nylon),英文名Polyamide,简称PA),是世界上***种完全人造的人造多聚物纤维和塑料。

1931年,杜邦的卡罗泽斯开发了尼龙-66,成为***个工业化的工程塑料,并于1939年由杜邦组织生产。

1942年,德国人开发了尼龙-6工业技术作为纤维开发和应用。

1961年:PA1010在中国发展。

1972年:杜邦开发芳香尼龙工业化技术。

尼龙是目前工程塑料中产量***的品种。


***早的尼龙产品于1938年正式上市,***早的尼龙产品是刷毛(1938年2月24日出售)和女性穿的尼龙袜(1940年5月15日上市)。如今,尼龙纤维与其他纤维(棉、麻、毛等)混纺成各种人造纤维。


中国的尼龙——“锦纶

锦纶:学名聚酰氨纤维,是我国聚酰胺纤维的总称。1958年4月,胺(尼龙6)试验样品于1958年4月在辽宁锦西化工厂成功试制。在北京纤维厂成功抽丝,拉开了中国合成纤维产业的序幕。这种合成纤维后来被命名为尼龙,即尼龙。

锦纶的品种:锦纶6.锦纶66.锦纶1010.锦纶610,其中***重要的是锦纶66和锦纶6。

锦纶的特点:强度高,耐磨,回弹性好,可以用纯纺和混纺制成各种衣服和针织品。尼龙的吸湿性和染色性都比涤纶好,耐碱而不耐酸,长期暴露在阳光下纤维强度会下降。尼龙具有热定型特性,能保持加热时形成的弯曲变形。

聚酯-聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),我国聚酯纤维的商品名称,俗称确良,经纺丝及后处理制成的纤维。


聚酰胺的结构


聚酰胺(PA)是主链中含有酰胺基团(-CONH-)的聚合物的总称。PA可由含有胺基和羧基的二元酸和二元胺或ω-氨基酸缩聚而成,也可由内酰胺自聚制成。

脂肪聚酰胺分子链由亚甲基(-CH2-)和酰胺结构(-CONH-)组成。


聚酰胺的类型


聚酰胺(PA)的特性



1.优异的力学性能
:尼龙机械强度高,韧性好。
尼龙作为应用于机械、汽车、电器、纺织设备、化工设备、航空、冶金等领域。成为各行业不可缺少的结构材料,其主要特点如下:

2.自润性、耐摩擦性好:尼龙自润性好,摩擦系数小,作为传动部件使用寿命长。

3.优异的耐热性:尼龙46等高结晶尼龙热变形温度高,可在150℃下长期使用。玻璃纤维增强PA66的热变形温度在250℃以上。

4.优异的电绝缘性能:尼龙体积电阻高,抗击穿电压高,是一种优异的电绝缘材料。

5.良好的耐气候性

6.吸水性:尼龙吸水性大,饱和水可达3%以上。在一定程度上影响零件的尺寸稳定性。


聚酰胺的应用


聚酰胺以其独特的低比重、高抗拉强度、耐磨性、良好的自润滑性、优异的冲击韧性和刚柔性赢得了人们的关注。此外,它的加工简单,效率高,比重轻(只有金属的1/7)。它可以加工成各种产品,而不是金属,广泛应用于汽车和交通运输行业。

聚酰胺在汽车工业中的消费比例***,每辆汽车的尼龙产品约为3.6~4公斤。其次是电子电气。

典型产品包括泵叶轮、风扇叶片、阀座、衬套、轴承、各种仪表板、汽车电器仪表、冷热空气调节阀等部件。


聚酰胺(PA)纤维的应用


聚酰胺纤维可与棉、麻、羊毛、蚕丝等纺织纤维混纺,提高产品的强度和耐磨性。它还可以制成轻薄强度好的产品,如尼龙塔夫丝,可以作为滑雪衫、羽绒服、箱袋和伞的面料。聚酰胺纤维在袜子的使用中起着主导作用。聚酰胺纤维强度为53~88cn/dtex,可用于制作轮胎帘线、传送带、渔网、绳索、降落伞、帐篷布等工业用品。聚酰胺纤维地毯的应用正在迅速增加。


聚酰胺(PA)纤维的应用

 

   

 

 

发动机部件

汽缸盖,进气支管,进气消器,散热器,过滤器,同步皮带,加油器盖,高压代码保护器,电机电刷,沉淀器,冷却风扇

GPA6PA66PA6

高强度,耐温,耐环境变化

车身部件

车门,前后盖板、把手、门锁、安全带固定铰链,仪表板、挡泥板,遮光板夹具

PP/PA6PE/PA66PPO/PA6PA66

抗冲击,耐热稳定,可涂装性

电气部件

电气配线,接插件,熔断器,保险盒,电线包覆,电线夹及固定卡套、接线柱、按钮、开关

PA6、阻燃PA6


驱动控制部件

齿轮,车轮盖板,扣钉,油门,踏板,制动管,输油管

增强PA6PA66PA11PA12PA46


-2 汽车用PA工程塑料部件


聚酰胺(PA)的加工特性


1.尼龙吸湿性强,易受潮:成型前必须充分干燥。

尼龙的含水量对其力学性能有很大影响。在熔融状态下,水的存在会导致尼龙的水解和分子量的下降,从而降低产品的力学性能。在成型过程中,产品表面会出现气泡、银丝、斑纹等缺陷。

2.尼龙熔体粘度低,流动性大,喷嘴会产生流延现象:尼龙在螺杆式注射机成型时,必须在螺杆端安装止逆环。

用螺杆式注射机注射成型时,熔体会在螺杆与料筒壁之间逆流,使注射不准确,浪费原料,污染喷嘴。

3.尼龙是结晶聚合物:工艺条件必须严格控制。

熔点明显,且较高。尼龙需要在高温下成型,熔融状态下尼龙热稳定性差,易于分解。

4.尼龙成型收缩率大:成型工艺应严格控制。

模具设计应在试验的基础上确定制造高精度产品的尺寸。


脂肪族聚酰胺的制备


p型聚酰胺:由ω-氨基酸自缩聚或由内酰胺开环聚合制得(如尼龙6


mp型:由二元胺与二元羧酸缩聚得所得到的聚酰胺是mp型聚酰胺(如尼龙6,6



两种不同聚合的区别

尼龙6与尼龙6,6有什么区别:

尼龙6,6与尼龙6在链结构上的相似性,导致两种材料的性能基本相似;但是链结构上的细微差别,也导致性能有所差异。


脂肪族聚酰胺的结构与性能


1、都是线型结构——热塑性

所有脂肪族聚酰胺分子链都是线型结构,分子链骨架由-C-N-链组成,具有良好的柔顺性,因此都是典型的热塑性聚合物。

2、分子链之间有氢键——结晶能力强(与聚烯烃类的区别)

分子链上有规律地交替排列着较强的极性酰胺键,分子链规整,极性酰胺键可以使分子链之间形成氢键,导致聚酰胺具有较强的结晶能力。


氢键比例数对材料性能的影响:

由于不同品种的PA单体含有不同数量的碳原子,分子链之间形成的氢键比例和氢键沿分子链分布的密度不同,影响不同PA的结晶能力和熔点。

氢键比例数=PA的结晶能力。

氢键比例越大,PA的结晶能力越强,熔点越高。

P型PA:单体含有奇数碳原子,分子链上的酰胺基可以100%形成氢键,偶数只有50%形成氢键。

mp型PA:两个单体都含有偶数碳原子,100%形成氢键,只有一个或没有偶数碳原子,50%形成氢键。


主要表现为脂肪族PA

力学性能

耐磨性好,是优良的耐磨材料之一。晶度越高,材料硬度越大,耐磨性越好。典型的强韧性聚合物比普通塑料具有更好的综合性能。

热性能

柔韧性好,玻璃化温度在室温左右,氢键的形成使其熔化温度普遍高于聚烯烃,熔点明显。

PA是一种半结晶聚合物,其结晶度一般小于聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等高结晶聚合度。

电性能

聚酰胺链中极性酰胺基团影响其电绝缘。

在室温干燥的情况下,电绝缘较好,潮湿时,电绝缘降低。同时,温度升高也会降低电绝缘。

光学性能

大多数结晶脂肪族PA厚度超过2.5mm几乎不透明,低于0.5mm时半透明。

添加的添加剂(如炭黑等。)作为成核剂,增加PA的结晶度和球晶数量,从而减少光透射。球晶边界的光散射是光透射减少和不透明的原因。随着PA中酰胺浓度的降低,PA的透明区域增加。

耐化学性

由于其高能和结晶性使其具有良好的化学稳定性。

一、不溶于普通溶剂(醇、酯、酮);

2.耐许多化学物质,不受弱酸碱、油脂和清洁剂的影响;

3.盐水、细菌和霉菌稳定;

4.常温下溶于强极性溶剂(硫酸、甲酸等)。

其它性能

在室温下,PA性能稳定,可长期保持性能不变。

耐候性相对较好,气候变化会使PA变脆,力学性能下降,表面变化。

自燃,但火焰传播速度很慢。


加工和应用脂肪族聚酰胺

PA加工范围广,加工性能好,几乎所有常用的热塑件塑料加工方法都可以加工PA。其中***重要的是注塑和挤出。

此外,PA吸水率高,树脂应在成型前干燥。

PA应用

1.机械零件:轴承、轴瓦、活塞环、采叶轮等。

2.汽车工业:主要用于皮带轮、吸附罐、刮水器等。

3.电子电器:机罩、集成电路板、旋转和电气线圈。

4.化工设备:耐腐蚀耐油管道、输油管道和过滤器。

5.建筑与民用:门、滑轮、安全帽、绳索等。


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