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英文化学名 polyamide polymer
聚酰胺(PA,俗称尼龙)是美国DuPont公司先开发用于纤维的树脂,于1939年实现工业化。20世纪50年始开发和生产注塑制品,以取代金属满足下游工业制品轻量化、降低成本的要求。聚酰胺主链上含有许多重复的酰胺基,用作塑料时称尼龙,用作合成纤维时我们称为锦纶,聚酰胺可由二元胺和二元酸制取,也可以用ω-或环内酰胺来合成。根据二元胺和二元酸或中含有碳原子数的不同,可制得多种不同的聚酰胺,目前聚酰胺品种多达几十种,其中以聚酰胺-6、聚酰胺-66和聚酰胺-610的应用广泛。
聚酰胺-6、聚酰胺-66和聚酰胺-610的链节结构分别为[NH(CH2)5CO]、[NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO]和[NH(CH2)6NHCO(CH2)8CO]。聚酰胺-6和聚酰胺-66主要用于纺制合成纤维,称为锦纶-6和锦纶-66。尼龙-610则是一种力学性能优良的热塑性工程塑料。
PA具有良好的综合性能,包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性,且摩擦系数低,有一定的阻燃性,易于加工,适于用玻璃纤维和其它填料填充增强改性,提高性能和扩大应用范围。PA的品种繁多,有PA6、PA66、PAll、PAl2、PA46、PA610、PA612、PAl010等,以及近几年开发的半芳香族尼龙PA6T和特种尼龙等很多新品种。尼龙-6塑料制品可采用金属钠、氢氧化钠等为主催化剂,N-乙酰基己内酰胺为助催化剂,使δ-己内酰胺直接在模型中通过负离子开环聚合而制得,称为浇注尼龙。用这种方法便于制造大型塑料制件。
由于聚酰胺具有无毒、质轻、优良的机械强度、耐磨性及较好的耐腐蚀性,因此广泛应用于代替铜等金属在机械、化工、仪表、汽车等工业中制造轴承、齿轮、泵叶及其他零件。聚酰胺熔融纺成丝后有很高的强度,主要做合成纤维并可作为医用缝线。
锦纶在民用上可以混纺或纯纺成各种医疗及针织品。锦纶长丝多用于针织及丝绸工业,如织单、弹力等各种耐磨解释的锦纶袜,锦纶纱巾,蚊帐,锦纶花边,弹力锦纶外衣,各种锦纶绸或交织的丝绸品。锦纶短纤维大都用来与羊毛或其它化学纤维的毛型产品混纺,制成各种耐磨经穿的衣料。
在工业上锦纶大量用来制造帘子线、工业用布、缆绳、传送带、帐篷、渔网等。在*上主要用作降落伞及其他*织物。
聚酰胺分子链上的重复结构单无是酰胺基的一类聚合物。
聚酰胺树脂,是性能优良用途广泛的化工原料,按其性质可分为两大类:非反应性或中性聚酰胺及反应性聚酰胺。中性聚酰胺主要用于生产油墨、热合性粘结剂和涂料,反应性聚酰胺用于环氧树脂熟化剂,和用于热固性表面涂料、粘结剂、内衬材料及罐封、模铸树脂。中性二聚酸聚酰胺树脂在聚乙烯等基质上粘附性好,特别适合于在聚乙烯面包装膜、金属箔复合层压膜等塑料膜上印刷;中性聚酰胺树脂配制的油墨有光泽性,粘结性能好,醇稀释性优良,胶凝性低,快干,气味小。二聚酸基的热合性树脂,广泛用于制鞋、制罐、包装及书籍装订;用于罐头包装的边缝密封;用于冷冻苹果、桔子及其它果汁的新型结构容器的粘结。热合性聚酰胺粘结剂,因具有耐干洗、耐强力洗涤剂、漂白剂及洗衣房与家庭的高温洗涤条件,对织物粘联强度大使用方便而用于强物粘联;因具有必要的粘结力及优良的抗湿性而用于热缩性电缆套。中性聚胺树脂的其它用途包括制备触变型涂料、民用水基胶、织物抗静电剂、透明蜡烛及洗涤剂。反应性聚酰胺树脂进一步反应而用作环氧树脂的固化剂,产生广泛交联成为热固性树脂。用作固化剂时,具有配副随意性大、无毒性、能常温下固化以及柔软不脆等优点,可使环氧树脂具有较好的粘结性、挠曲性、韧性、抗化学品性、抗湿性及表面光洁性。二聚酸基酸胺树脂一环氧树脂的用途是粘结剂、表面涂料及罐封、模铸树脂。该粘结剂润湿性能好、粘结强度大、内增塑性好,比以胺熟化的环氧树脂能耐更大的冲击力。这种粘结剂可作金属的边缝粘结剂以及塑料、汽车车身的焊接剂及堵缝材料,还可作金属---金属粘联的结构粘结剂。二聚酸基聚酰胺熟化的环氧树脂,具有柔性、抗化学品、抗盐蚀、抗撞击及高光泽等优异性能,广泛用作表面涂料。
聚酰胺纤维之各种性能再详述如下﹕
1﹑耐磨性﹕聚酰胺纤维之耐磨性是所有纺织纤维中的﹐同条件下﹐其耐磨性为棉花之10倍﹐羊毛之20倍﹐嫘萦(rayon)之50倍﹐如在毛纺或棉纺中掺入15%之聚酰胺纤维﹐则其耐磨度比纯羊毛料或棉料提高3倍。
2﹑断裂强度﹕衣料用途聚酰胺纤维长纤其断裂强度为5.0~6.4g/d﹐产业用之高强力丝则为7~9.5 g/d甚至更高﹐其湿润状态之断裂强度约为干燥状态之85%~90%。
3﹑断裂伸度﹕聚酰胺纤维之断裂伸度依品种之不同而有所差异﹐强力丝之伸度较低在10~25%间﹐一般衣料用丝25~40%﹐其湿润状态之断裂伸度约较干燥状态高3~5%。
4﹑弹性回复率﹕聚酰胺纤维之回弹性﹐长纤之伸度10%时﹐其弹性回复率为99%﹐而聚酯在相同状况下为67%﹐嫘萦则仅32%。
5﹑耐疲劳性﹕由于聚酰胺纤维之弹性回复率好﹐因此其耐疲功性也佳﹐其耐疲劳性与聚酯丝接近而**其它化学纤维及天然纤维﹐在相同之试验条件下聚酯酰胺纤维之耐疲劳性比棉纤维高7~8倍﹐比嫘萦高几拾倍。
6﹑吸湿性﹕聚酰胺纤维之吸湿性比天然纤维和嫘萦低﹐但在合成纤维仅次于聚氯乙烯醇(PVA,维纶)而**其它合成纤维﹐nylon 66在温度20摄氏度﹐相对湿度65%时之含水率为3.4~3.8﹐nylon 6则为3.4~5.0﹐故聚酰胺六之吸湿性略**聚酰胺六六。
7﹑染色性﹕聚酰胺纤维之染色性较天然纤维及嫘萦困难﹐但仍较其它合成纤维易染色﹐一般以酸性染料染色。
8﹑光学性质﹕聚酰胺纤维具双折射(birefringence)﹐双折射随延伸比变化很大﹐其在充分延伸后﹐尼龙六六纤维之纵向折射率为1.528﹐横向折射率为1.519﹐尼龙六纤维之纵向折射率为1.580﹐横向折射率为1.530﹐聚酰胺纤维表面光泽度较高﹐通常于聚合添加二氧化钛消光。
9﹑耐旋光性﹕聚酰胺纤维之耐旋光性能较差﹐于聚合时添加耐光剂制成纤维后可改善耐旋光性能。
10﹑耐热性﹕聚酰胺纤维之耐热性不佳﹐在150摄氏度时历经5小时即变黄﹐170度开始软化﹐到215度开始熔化﹐nylon 66耐热性要较nylon 6好﹐其安全温度分别为130及90度﹐热定型温度不能**过150度﹐在120度以下﹐但聚酰胺纤维耐低温性佳﹐即使在零下70度之低温使用﹐其弹性回复率变化不大。
11﹑耐化学品性﹕聚酰胺纤维耐碱性佳﹐但耐酸性则较差﹐在一般室温调件下﹐其可耐7%之盐酸﹐20%之硫酸﹐10%之硝酸﹐50%之烧碱浸泡﹐结果都不受腐蚀﹐因此聚酰胺纤维适用于防腐蚀工作服﹐另外其可用做渔网﹐不怕海水浸蚀﹐尼龙渔网要比一般渔网寿命长3~4倍。
PA6应用范围
PA6工业生产中泛用于制造轴承、圆齿轮、凸轮、伞齿轮、各种滚子、滑轮、泵叶轮、风扇叶片、蜗轮、 推进器、螺钉、螺母、垫片、高压密封圈、耐油密封垫片、耐油容器、外壳、软管、电缆护套、剪切机、滑轮套、牛头刨床滑块、电磁分配阀座、冷陈设备、衬垫、轴承保持架、汽车和拖拉机上各种输油管、 活塞、绳索、传动皮带,纺织机械工业设备零雾料,以及日用品和包装薄膜等。
PA6工业中的应用
PA6聚酰胺玻纤增强材料可根据产品的特性要求添加玻纤含量在5-60%的范围,这类材料具有很好的强度、耐热性能、优良的抗冲击性能、良好的尺寸稳定性及低翘曲性等。为了满足在工业品方面的使用要求,增强聚酰胺材料应具备以下要求:
1).优异的强度和耐久性,优良的刚性和耐热性的结合
2).优异的着色性能,完表面外观,能够适用于复杂的结构成型,并帮助设计开发者开发新造型产品
3). 良好的加工性,优异的流动性及热稳定性使材料加工条件更为宽松,使注塑件微型化
4). 较高的热稳定性,能在高达270度的波峰焊锡中不挂锡
PA6日常用品中的应用
PA6玻纤增强材料具有良好的尺寸稳定性及低翘曲性、焊锡性及烤漆性、易喷涂、可过超声波焊接、材料光泽度好,可染成各种鲜艳的颜色,为了满足在工业品方面的使用要求,增强PA6材料应具备以下要求:
1). 强度和耐久性,优良的刚性和耐热性的结合
2). 优化部件设计,优异的着色性能,完表面外观,能够适用于复杂的结构成型,并帮助设计开发者开发新造型产品
3). 良好的加工性,优异的流动性及热稳定性使材料加工条件更为宽松,使注塑件微型化
4). 较高的热稳定性,能在高达270度的波峰焊锡中不挂锡
5). 广泛的温度和频率范围内恒定的电气性,确保装置设备的使用*安全
PA6汽车领域中的应用
内外饰部件
汽车用高性能增强PA6复合材料具有优异的耐气候性、良好的油漆性能和**的表现效果,为了满足在内外饰方面的使用要求,增强PA6材料应具备以下要求:
1). 高耐热,长期使用;
2)优异的刚性和韧性的结合;
3). 能够满足强烈的温度和湿度的不断变化而承受巨大的应变;
4). 出色的尺寸稳定性,具有防翘曲的效果;
5). 具有高表面质量,表面光洁。
汽车用高性能增强PA6复合材料制造发动机周边部件,如进气歧管、发动机罩盖等,可以代替传统金属材料,为了满足在发动机周边部件的使用要求,PA6材料应具备以下优点:
1). 优异的强度和韧性,满足结构部件的机械性能
2).出色的耐热性,可以在高达130℃温度下连续使用
3). 长期的耐疲劳性,热老化后性能保持好
4). 出色的尺寸稳定性,具有防翘曲的效果
5). 表面效果好,无浮纤
6). 耐油性好,耐腐蚀性佳
优点:
1、具高抗张强度;
2、耐韧、耐冲击性特优;
3、自润性、耐磨性佳、耐药品性优;
4、低温特性佳;
5、具自熄性
用途:
电子电器:连接器、卷线轴、计时器、护盖断路器、开关壳座
汽车:散热风扇、门把、油箱盖、进气隔栅、水箱护盖、灯座
工业零件:椅座、自行车输框、溜冰鞋底座、纺织梭、踏板、滑输、圆齿轮、
凸轮、伞齿轮、各种滚子、滑轮、泵叶轮、风扇叶片、蜗轮、推进器、螺钉、螺母、
垫片、高压密封圈、耐油密封垫片、耐油容器、外壳、软管、电缆护套、剪切机,滑轮套、
牛头刨床滑块、、电磁分配阀座、冷陈设备、衬垫、轴承保持架、汽车和拖拉机上各种输油管、
活塞、绳索、传动皮带,纺织机械工业设备零雾料,以及日用品和包装薄膜等。
8.制件重量轻、易染色、易成型。因有较低的熔融粘度,能快速流动。易于充模,充模后凝固点高,能快速定型,故成型*,生产效率高。成型组装的收缩率主要受材料的结晶度和吸湿性影响。实际的收缩率还和塑件设计、壁厚及其它工艺参数成
尼龙特性具有坚韧、柔软性、结合力强,耐磨,耐油,耐水,抗酶菌,但吸水大。
尼龙6弹性好,冲击强度高,吸水较大
尼龙66性能优于尼龙6,强度高,耐磨性好
尼龙610与尼龙66相似,但吸水小,刚度低
尼龙1010半透明,吸水小,耐寒性较好,适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件,以及化工,电器,仪表等零件。