中文名:聚酰胺PA 外文名:PA
聚酰胺(PA,俗稱尼龍)是美國DuPont公司先開發(fā)用于纖維的樹脂,于1939年實現(xiàn)工業(yè)化。20世紀(jì)50年代開始開發(fā)和生產(chǎn)注塑制品,以取代金屬滿足下游工業(yè)制品輕量化、降低成本的要求。
改性PA產(chǎn)品的發(fā)展
玻璃纖維增強PA在20世紀(jì)50年代就有研究,但形成產(chǎn)業(yè)化是20世紀(jì)70年代,自1976年美國杜邦公司開發(fā)出超韌PA66后,各國大公司紛紛開發(fā)新的改性PA產(chǎn)品,美國、西歐、日本、荷蘭、意大利等大力開發(fā)增強PA、阻燃PA、填充PA,大量的改性PA投放市場。
20世紀(jì)80年代,相容劑技術(shù)開發(fā)成功,推動了PA合金的發(fā)展,世界各國相繼開發(fā)出PA/PE、PA/PP、PA/ABS、PA/PC、PA/PBT、PA/PET、PA/PPO、PA/PPS、PA/I.CP(液晶高分子)、PA/PA等上千種合金,廣泛用于汽車、機車、電子、電氣械、紡織、體育用品、辦公用品、家電部件等行業(yè)。
20世紀(jì)90年代,改性尼龍新品種不斷增加,這個時期改性尼龍走向商品化,形成了新的產(chǎn)業(yè),并得到了迅速發(fā)展,20世紀(jì)90年代末,世界尼龍合金產(chǎn)量達110萬噸/年。
在產(chǎn)品開發(fā)方面,主要以高性能尼龍PPO/PA6,PPS/PA66、增韌尼龍、納米尼龍、無鹵阻燃尼龍為主導(dǎo)方向;在應(yīng)用方面,汽車部件、電器部件開發(fā)取得了重大進展,如汽車進氣歧管用高流動改性尼龍已經(jīng)商品化,這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部件的塑料化,除在應(yīng)用方面具有重大意義外,更重要的是延長了部件的壽命,促進了工程塑料加工技術(shù)的發(fā)展。
理化性質(zhì)編輯
聚酰胺-6、聚酰胺-66和聚酰胺-610的鏈節(jié)結(jié)構(gòu)分別為[NH(CH2)5CO]、[NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO]和[NH(CH2)6NHCO(CH2)8CO]。聚酰胺-6和聚酰胺-66主要用于紡制合成纖維,稱為錦綸-6和錦綸-66。尼龍-610則是一種力學(xué)性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料。
聚酰胺主鏈上含有許多重復(fù)的酰胺基,用作塑料時稱尼龍,用作合成纖維時我們稱為錦綸。
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。尼龍具有很高的機械強度,軟化點高,耐熱,磨擦系數(shù)低,耐磨損,自潤滑性,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,無毒,無臭,耐候性好,染色性差。缺點是吸水性大,影響尺寸穩(wěn)定性和電性能,纖維增強可降低樹脂吸水率,使其能在高溫、高濕下工作。尼龍與玻璃纖維親合性十分良好。
尼龍中尼龍66的硬度、剛性,但韌性差。各種尼龍按韌性大小排序為:PA66:299℃,在449~499℃時會發(fā)生自燃。
尼龍的熔體流動性好,故制品壁厚可小到1mm。
PA具有良好的綜合性能,包括力學(xué)性能、耐熱性、耐磨損性、耐化學(xué)藥品性和自潤滑性,且摩擦系數(shù)低,有一定的阻燃性,易于加工,適于用玻璃纖維和其它填料填充增強改性,提高性能和擴大應(yīng)用范圍。PA的品種繁多,有PA6、PA66、PAll、PAl2、PA46、PA610、PA612、PAl010等,以及近幾年開發(fā)的半芳香族尼龍PA6T和特種尼龍等很多新品種。 尼龍-6塑料制品可采用金屬鈉、氫氧化鈉等為主催化劑,N-乙?;簝?nèi)酰胺為助催化劑,使δ-己內(nèi)酰胺直接在模型中通過負(fù)離子開環(huán)聚合而制得,稱為澆注尼龍。用這種方法便于制造大型塑料制件。
制備方法編輯
聚酰胺可由二元胺和二元酸制取,也可以用ω-氨基酸或環(huán)內(nèi)酰胺來合成。根據(jù)二元胺和二元酸或氨基酸中含有碳原子數(shù)的不同,可制得多種不同的聚酰胺,目前聚酰胺品種多達幾十種,其中以聚酰胺-6、聚酰胺-66和聚酰胺-610的應(yīng)用廣泛。
基本分類編輯
尼龍中的主要品種是尼龍6和尼龍66,占主導(dǎo)地位,其次是尼龍11,尼龍12,尼龍610,尼龍 612,另外還有尼龍 1010,尼龍46,尼龍7,尼龍9,尼龍13,新品種有尼龍6I,尼龍9T和特殊尼龍 MXD6(阻隔性樹脂)等,尼龍的改性品種數(shù)量繁多,如增強尼龍,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,滿足不同特殊要求,廣泛用作金屬,木材等傳統(tǒng)材料代用品,作為各種結(jié) 構(gòu)材料。
發(fā)展前景編輯
尼龍發(fā)展的趨勢
尼龍作為工程塑料中大重要的品種,具有很強的生命力,主要在于它改性后實現(xiàn)高性能化,其次是汽車、電器、通訊、電子、機械等產(chǎn)業(yè)自身對產(chǎn)品高性能的要求越來越強烈,相關(guān)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,促進了工程塑料高性能化的進程,改性尼龍未來發(fā)展趨勢如下。
①高強度高剛性尼龍的市場需求量越來越大,新的增強材料如無機晶須增強、碳纖維增強PA將成為重要的品種,主要是用于汽車發(fā)動機部件,機械部件以及航空設(shè)備部件。
②尼龍合金化將成為改性工程塑料發(fā)展的主流。尼龍合金化是實現(xiàn)尼龍高性能的重要途徑,也是制造尼龍專用料、提高尼龍性能的主要手段。通過摻混其他高聚物,來改善尼龍的吸水性,提高制品的尺寸穩(wěn)定性,以及低溫脆性、耐熱性和耐磨性。從而,適用車種不同要求的用途。
③納米尼龍的制造技術(shù)與應(yīng)用將得到迅速發(fā)展。納米尼龍的優(yōu)點在于其熱性能、力學(xué)性能、阻燃性、阻隔性比純尼龍高,而制造成本與背通尼龍相當(dāng)。因而,具有很大的競爭力。
④用于電子、電氣、電器的阻燃尼龍與日俱增,綠色化阻燃尼龍越來越受到市場的重視。
⑤抗靜電、導(dǎo)電尼龍以及磁性尼龍將成為電子設(shè)備、礦山機械、紡織機械的材料。
⑥加工助劑的研究與應(yīng)用,將推動改性尼龍的功能化、高性能化的進程。
⑦綜合技術(shù)的應(yīng)用,產(chǎn)品的精細(xì)化是推動其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動力。
由于尼龍具有很多的特性,因此,在汽車、電氣設(shè)備、機械部構(gòu):、交通器材、紡織、造紙機械等方面得到廣泛應(yīng)用。
隨著汽車的小型化、電子電氣設(shè)備的高性能化、機械設(shè)備輕量化的進程加快,對尼龍的需求將更高更大。特別是尼龍作為結(jié)構(gòu)性材料,對其強度、耐熱性、耐寒性等方面提出了很高的要求。尼龍的固有缺點也是限制其應(yīng)用的重要因素,特別是對于PA6、PA66兩大品種來說,與PA46、PAl2等品種比具有很強的價格優(yōu)勢,雖某些性能不能滿足相關(guān)行業(yè)發(fā)展的要求。因此,必須針對某一應(yīng)用領(lǐng)域,通過改性,提高其某些性能,來擴大其應(yīng)用領(lǐng)域。主要在以下幾方面進行改性: [1]
①改善尼龍的吸水性,提高制品的尺寸穩(wěn)定性。
②提高尼龍的阻燃性,以適應(yīng)電子、電氣、通訊等行業(yè)的要求。
③提高尼龍的機械強度,以達到金屬材料的強度,取代金屬
④提高尼龍的抗低溫性能,增強其對耐環(huán)境應(yīng)變的能力。
⑤提高尼龍的耐磨性,以適應(yīng)耐磨要求高的場合。
⑥提高尼龍的抗靜電性,以適應(yīng)礦山及其機械應(yīng)用的要求。
⑦提高尼龍的耐熱性,以適應(yīng)如汽車發(fā)動機等耐高溫條件的領(lǐng)域。
⑧降低尼龍的成本,提高產(chǎn)品競爭力。
總之,通過上述改進,實現(xiàn)尼龍復(fù)合材料的高性能化與功能化,進而促進相關(guān)行業(yè)產(chǎn)品向高性能、高質(zhì)量方向發(fā)展
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