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尼龍(PA)材料的特性

尼龍(PA)材料的特性
一 尼龍簡(jiǎn)介
  尼龍(Nylon,Polyamide,簡(jiǎn)稱PA)是指由聚酰胺類樹脂構(gòu)成的塑料。此類樹脂可由二元胺與二元酸通過縮聚制得,也可由氨基酸脫水后形成的內(nèi)酰胺通過開環(huán)聚合制得,與PS、PE、PP等不同,PA不隨受熱溫度的升高而逐漸軟化,而是在一個(gè)靠近熔點(diǎn)的窄的溫度范圍內(nèi)軟化,熔點(diǎn)很明顯,熔 點(diǎn):215-225℃。溫度一旦達(dá)到就出現(xiàn)流動(dòng)。
  PA的品種很多,主要有PA6、PA66、PA610、PA11、PA12、PA1010、PA612、PA46、PA6T、PA9T、MXD-6芳香醯胺等.以PA6、PA66、PA610、PA11、PA12最為常用.
    尼龍類工程塑料外觀上都呈現(xiàn)為角質(zhì)、韌性、表層光亮、白色(或乳白色)或微黃色、透明或半透明的結(jié)晶性樹脂,它容易被著成任一種顏色。作為工程塑料的尼龍分子量一般為1.5-3萬。它們的密度均稍大于1,密 度:1.14-1.15g/cm3。拉伸強(qiáng)度:> 60.0MPa。伸 長(zhǎng) 率:> 30%。彎曲強(qiáng)度: 90.0 MPa 。缺口沖擊強(qiáng)度:(kJ/m2) > 5。尼龍的收縮率為1%~2%. 需注意成型后吸濕的尺寸變化。吸水率 100% 相對(duì)吸濕飽和時(shí)能吸8%.使用溫度可-40~105℃之間。熔 點(diǎn):215~225℃。合適壁厚2~3.5mm. PA的機(jī)械性能中如抗拉抗壓強(qiáng)度隨溫度和吸濕量而改變,所以水相對(duì)是PA的增塑劑,加入玻纖后,其抗拉抗壓強(qiáng)度可提高2倍左右,耐溫能力也相應(yīng)提高,PA本身的耐磨能力非常高,所以可在無潤(rùn)滑下不停操作,如想得到特別的潤(rùn)滑效果,可在PA中加入硫化物。
二  PA性能的主要優(yōu)點(diǎn)
  1. 機(jī)械強(qiáng)度高,韌性好,有較高的抗拉、抗壓強(qiáng)度。比拉伸強(qiáng)度高于金屬,比壓縮強(qiáng)度與金屬不相上下,但它的剛性不及金屬??估瓘?qiáng)度接近于屈服強(qiáng)度,比ABS高一倍多。對(duì)沖擊、應(yīng)力振動(dòng)的吸收能力強(qiáng),沖擊強(qiáng)度比一般塑料高了許多,并優(yōu)于縮醛樹脂。
  2. 耐疲勞性能突出,制件經(jīng)多次反復(fù)屈折仍能保持原有機(jī)械強(qiáng)度。常見的自動(dòng)扶梯扶手、新型的自行車塑料輪圈等周期性疲勞作用極明顯的場(chǎng)合經(jīng)常應(yīng)用PA。
  3.軟化點(diǎn)高,耐熱(如尼龍46等,高結(jié)晶性尼龍的熱變形溫度高,可在150度下長(zhǎng)期使用.PA66經(jīng)過玻璃纖維增強(qiáng)以后,其熱變形溫度達(dá)到250度以上).
  4. 表面光滑,摩擦系數(shù)小,耐磨。作活動(dòng)機(jī)械構(gòu)件時(shí)有自潤(rùn)滑性,噪聲低,在摩擦作用不太高時(shí)可不加潤(rùn)滑劑使用;如果確實(shí)需要用潤(rùn)滑劑以減輕摩擦或幫助散熱,則水油、油脂等都可選擇。從而,做為傳動(dòng)部件其使用壽命長(zhǎng).
  5. 耐腐蝕,十分耐堿和大多數(shù)鹽液,還耐弱酸、機(jī)油、汽油,耐芳烴類化合物和一般溶劑,,對(duì)芳香族化合物呈惰性,但不耐強(qiáng)酸和氧化劑。能抵御汽油、油、脂肪、酒精、弱堿等的侵蝕和有很好的抗老化能力。可作潤(rùn)滑油、燃料等的包裝材料。
  6. 有自熄性,無毒,無臭,耐候性好,對(duì)生物侵蝕呈惰性,有良好的抗菌、抗霉能力。
  7. 有優(yōu)良的電氣性能。電絕緣性好,尼龍的體積電阻很高,耐擊穿電壓高,在干燥環(huán)境下,可作工頻絕緣材料,即使在高濕環(huán)境下仍具有較好的電絕緣性。
  8. 制件重量輕、易染色、易成型。因有較低的熔融粘度,能快速流動(dòng)。易于充模,充模后凝固點(diǎn)高,能快速定型,故成型周期短,生產(chǎn)效率高。
三  PA性能的主要缺點(diǎn)
  1. 易吸水。吸水性大,飽和水可以達(dá)到3%以上.一定的程度上影響尺寸穩(wěn)定性和電性能,特別是薄壁件增厚影響較大;吸水亦會(huì)大大降低塑料的機(jī)械強(qiáng)度。在選材時(shí),應(yīng)顧及使用環(huán)境及與別的元件的配合精度的影響。纖維增強(qiáng)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。常用于制作梳子、牙刷、衣鉤、扇骨、網(wǎng)袋繩、水果外包裝袋等等。無毒性,但不可長(zhǎng)期與酸堿接觸。 值得注意的是,加入玻纖后,尼龍的抗拉強(qiáng)度可提高2 倍左右,耐溫能力也相應(yīng)得到提高.
  2. 耐光性較差。在長(zhǎng)期偏高溫環(huán)境下會(huì)與空氣中的氧發(fā)生氧化作用,開始時(shí)顏色變褐,繼面破碎開裂。
  3. 注塑技術(shù)要求較嚴(yán):微量水分的存在都會(huì)對(duì)成型質(zhì)量造成很大損害;因熱膨脹作用使制品尺寸穩(wěn)定性較難控制;制品中尖角的存在會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中而降低機(jī)械強(qiáng)度;壁厚如果不均勻會(huì)導(dǎo)致制件的扭曲、變形;制件后加工時(shí)設(shè)備精度要求高。
  4. 會(huì)吸收水、醇而溶脹,不耐強(qiáng)酸及氧化劑,不能作耐酸材料使用。
四 用途
     尼龍主要用于汽車工業(yè),電氣電子工業(yè),交通運(yùn)輸業(yè),機(jī)械制造工業(yè),電線電纜通訊業(yè),薄膜及日常用品.制造各種軸承,齒輪,圓齒輪、凸輪、傘齒輪、輸油管,儲(chǔ)油器,保護(hù)罩,支撐架,車輪罩蓋,導(dǎo)流板,風(fēng)扇,空氣過濾器外殼,散熱器水室,制動(dòng)管,發(fā)動(dòng)機(jī)罩,車門把手.軸承、齒輪、滑輪泵葉輪、葉片、高壓密封圈、墊、閥座、襯套、輸油管、貯油器、繩索、傳動(dòng)帶、砂輪膠粘劑、電池箱、電器線圈、電纜接頭各種滾子、滑輪、泵葉輪、風(fēng)扇葉片、蝸輪、推進(jìn)器、螺釘、螺母、耐油密封墊片、耐油容器、外殼、軟管、電纜護(hù)套、剪切機(jī)、滑輪套、牛頭刨床滑塊、電磁分配閥座、冷陳設(shè)備、襯墊、軸承保持架、汽車和拖拉機(jī)上各種輸油管、活塞、繩索、傳動(dòng)皮帶,紡織機(jī)械工業(yè)設(shè)備零霧料,以及日用品和包裝薄膜等。等。還有包裝用帶、食品用薄膜(熟食用的高溫薄膜和清涼飲料用的低溫薄膜)的產(chǎn)量也相當(dāng)大。
五 成型及后處理
    除透明尼龍外,其它尼龍都屬于結(jié)晶性塑料,有較高的熔點(diǎn),熔融溫度范圍較窄,熱穩(wěn)定性不好。PA較易吸濕,潮濕的尼龍?jiān)诔尚瓦^程中,表現(xiàn)為粘度急劇下降并混有氣泡制品表面出現(xiàn)銀絲,所得制品機(jī)械強(qiáng)度下降,所以加工前材料必需干燥處理,可在80~110℃干燥6小時(shí),成型時(shí)允許含水量尼龍6和尼龍66為 0.1%,尼龍11為0.15%,尼龍610為0.1%~0.15%,最高不得超過0.2%。注意,PA類塑料在90℃以上干燥易引起變色。
     PA流動(dòng)性好,易溢料,宜用自鎖時(shí)噴嘴,并應(yīng)加熱。同時(shí)由于溶體冷凝速度快,應(yīng)防止物料阻塞噴嘴、流道、澆口等引起制品不足現(xiàn)象。模具溢邊值0.03,而且熔體粘度對(duì)溫度和剪切力變化都比較敏感,但對(duì)溫度更加敏感,降低熔體粘度先從料筒溫度入手。成型收縮范圍及收縮率大,方向性明顯,易發(fā)生縮孔,變形等。
PA再生料的使用最好不超過三次,以免引起制品變色或機(jī)械物理性能的急劇下降,應(yīng)用量應(yīng)控制在25%以下,過多會(huì)引起工藝條件的波動(dòng),再生料與新料混合必須進(jìn)行干燥。
開機(jī)時(shí)應(yīng)首先開啟噴嘴溫度,然后再給料筒加溫,當(dāng)噴嘴阻塞時(shí),切忌面對(duì)噴孔,以防料筒內(nèi)的溶體因壓力聚集而突然釋放,發(fā)生危險(xiǎn)。在停機(jī)時(shí)要清空螺桿,防止下次生產(chǎn)時(shí),扭斷螺桿。
    使用少量的脫模劑有時(shí)對(duì)氣泡等缺陷有改善和消除的作用。尼龍制品的脫模劑可選用硬脂酸鋅和白油等,也可以混合成糊狀使用,使用時(shí)必須量少而均勻,以免造成制品表面缺陷。
尼龍制品的后處理是為了防止和消除制品中的殘留應(yīng)力或因吸濕作用所引起的尺寸變化。后處理方法有熱處理法和調(diào)濕法兩種。
   a). 熱處理常用方法在礦物油、甘油、液體石蠟等高沸點(diǎn)液體中,熱處理溫度應(yīng)高于使用溫度10~20℃,處理時(shí)間視制品壁厚而異,厚度在3mm以下為10~15 分鐘,厚度為3~6mm時(shí)間為15~30分鐘,經(jīng)熱處理的制品應(yīng)注意緩慢冷卻至室溫,以防止驟冷引起制品中應(yīng)力重新生成。
   b). .調(diào)濕處理調(diào)濕處理主要是對(duì)使用環(huán)境濕度較大的制品而進(jìn)行的,其辦法有兩種:一沸水調(diào)濕法,二醋酸鉀水溶液調(diào)濕法(醋酸鉀與水的比例為1.25:1,沸點(diǎn) 121℃),沸水調(diào)濕法簡(jiǎn)便,只要將制品放置在濕度為65%的環(huán)境下,使其達(dá)到平衡吸濕量即可,但時(shí)間較長(zhǎng),而醋酸鉀水溶液調(diào)濕法的處理溫度為 80~100℃醋酸鉀水溶液調(diào)濕法,處理時(shí)間主要取決制品壁厚,當(dāng)壁厚為1.5mm時(shí)約2小時(shí),3mm為8小時(shí),6mm為16~18小時(shí).
六 常用商品尼龍介紹
1.   尼龍6
學(xué)名:聚已內(nèi)酰胺{ [ NH ( CN2)5 CO ]n} ,英文名polycaprolactam,簡(jiǎn)稱PA6。
1.1 化學(xué)和物理特性
      PA6是半透明或不遠(yuǎn)明乳白色結(jié)晶形聚合物。燃燒成藍(lán)底黃火焰,燒植物味。熔融溫度較PA66低,加工性能比其他PA好。制件有較高沖擊強(qiáng)率,載荷分散性、柔軟性好,熱塑性、輕質(zhì)、韌性好、耐耐環(huán)己酮和芳香溶劑和耐久性好,工作溫度80~100℃,低溫脆化溫度-20至-30℃,熔點(diǎn):215℃。熱分解溫度:>300℃。 密度:1.13g/cm3。平衡吸水率:3.5%。適于輕載荷條件下使用,具有良好的耐磨性、自潤(rùn)滑性和耐溶劑性。有較好的消振,降噪能力??勺鳈C(jī)器儀表、儀器零件、電線電纜的絕緣;用玻纖增強(qiáng)后可制作齒輪、泵葉。但PA6吸水性很大,飽和吸水率高達(dá)10%左右,影響性能;又因介電常數(shù)較大,不宜用作高頻低損耗材料。
     PA6的化學(xué)物理特性和PA66很相似,然而,它的熔點(diǎn)較低,而且工藝溫度范圍很寬。它的抗沖擊性和抗溶解性比PA66要好,但吸濕性也更強(qiáng)。彈性比PA66大,疲勞強(qiáng)度鋼性,耐熱性低于尼龍66,因?yàn)樗芗脑S多品質(zhì)特性都要受到吸濕性的影響,因此使用PA6設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)要充分考慮到這一點(diǎn)。為了提高PA6的機(jī)械特性,經(jīng)常加入各種各樣的改性劑。玻璃就是最常見的添加劑,有時(shí)為了提高抗沖擊性還加入合成橡膠,如EPDM和SBR等。對(duì)于沒有添加劑的產(chǎn)品,PA6的收縮率在1%~1.5%之間。加入玻璃纖維添加劑可以使收縮率降低到0.3%(但和流程相垂直的方向還要稍高一些)。成型組裝的收縮率主要受材料結(jié)晶度和吸濕性影響。實(shí)際的收縮率還和塑件設(shè)計(jì)、壁厚及其它工藝參數(shù)成函數(shù)關(guān)系。
1.2 典型應(yīng)用范圍:
       由于有很好的機(jī)械強(qiáng)度和剛度被廣泛用于結(jié)構(gòu)部件。輕載荷,中等溫度(80~100)無潤(rùn)滑或少潤(rùn)滑情況。由于有很好的耐磨損特性,還用于制造軸承。
2.   尼龍66
    學(xué)名:聚亞己基己二酸酰胺或聚己二酰己二胺{ [ NH ( CN2)6 NH CO(CH2)4 CO ] n} ,
   英文名: polyhexamethyleneadipamide簡(jiǎn)稱PA66。
2.1 化學(xué)和物理特性
      PA66在聚酰胺材料中有較高的熔點(diǎn)。它是一種半晶體-晶體材料。PA66在較高溫度也能保持較強(qiáng)的強(qiáng)度和剛度。PA66在成型后仍然具有吸濕性,其程度主要取決于材料的組成、壁厚以及環(huán)境條件。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí),一定要考慮吸濕性對(duì)幾何穩(wěn)定性的影響。尼龍66提供了各種特性的最佳平衡性,并且是所有尼龍中最強(qiáng)狀的。
     同PA6相比,PA66更廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、儀器殼體以及其它需要有抗沖擊性和高強(qiáng)度要求的產(chǎn)品。 PA66是PA系列中機(jī)械強(qiáng)度最高、應(yīng)用最廣的品種。其結(jié)晶度高,故剛性、硬度、耐熱性都高,屈服強(qiáng)度較PA6和PA66大,摩擦系數(shù)小,耐應(yīng)力開裂性良好,尤其是抗蠕變性是熱塑性塑料中最強(qiáng)的品種之一;吸水率為7%,工作溫度100-1200C。適于在中等載荷條件 下使用,可制作盛載化學(xué)藥物的瓶、管,其他用途類似于PA6。 PA66疲勞強(qiáng)度和鋼性較高,耐熱性較好,摩擦系數(shù)低,耐磨性好,但吸濕性大,尺寸穩(wěn)定性不夠。
    為了提高PA66的機(jī)械特性,經(jīng)常加入各種各樣的改性劑。玻璃就是最常見的添加劑,有時(shí)為了提高抗沖擊性還加入合成橡膠,如EPDM和SBR等。
     PA66的粘性較低,因此流動(dòng)性很好(但不如PA6)。這個(gè)性質(zhì)可以用來加工很薄的元件。它的粘度對(duì)溫度變化很敏感。PA66的收縮率在1%~2%之間,加入玻璃纖維添加劑可以將收縮率降低到0.2%~1% 。收縮率在流程方向和與流程方向相垂直方向上的相異是較大的。 PA66對(duì)許多溶劑具有抗溶性,但對(duì)酸和其它一些氯化劑的抵抗力較弱.
     采用PA6材料, 可以達(dá)到半透明效果, 但耐溫不理想, 如采用PA66, 則達(dá)不到半透明效果,PA66比PA6的耐熱性能要好,PA66的剛性好,PA6的韌性好,尼龍66的價(jià)格比尼龍6的貴,手感較尼龍6柔軟,可做超細(xì)纖維,做高檔服裝面料,現(xiàn)在市場(chǎng)上質(zhì)量好的羽絨面料都用尼龍66,手感滑膩,輕薄柔軟,并有防羽效果。但染色較困難,不易上色,需要高溫染色,色牢度也不是很好。
     尼龍66和尼龍6同屬聚酰胺纖維,尼龍66是由己二酸己二胺縮聚而成;而尼龍6則是由己內(nèi)酰胺縮聚而成。從分子結(jié)構(gòu)上看,這兩種纖維是非常相似的,所以兩者的物理及化學(xué)性能也基本近似。所不同的是尼龍66相鄰分子間的氫鍵結(jié)合得更加牢固,因此它的熔點(diǎn)高達(dá)260℃,比尼龍6要高出40℃左右,耐熱性能比較優(yōu)越。兩者的織造和縫紉性能都還不錯(cuò),但尼龍66的熔點(diǎn)較高,耐熱性能較好,彈性模量也更好,更適合制造耐熱應(yīng)變的產(chǎn)品, 如輪胎簾子線和耐熱水洗滌織物以及梭織物。不過這都是從細(xì)微的方面來區(qū)別的,實(shí)際上兩者在服裝用紡織品上的差別是不大的,主要用途差異在工業(yè)應(yīng)用上,特別是在簾子線的用途上,尼龍66更加優(yōu)秀。
2.2 典型應(yīng)用范圍
       應(yīng)用:中等載荷,使用溫度<100-120度無潤(rùn)滑或少潤(rùn)滑條件下工作的耐磨受力傳動(dòng)零件。
3.   尼龍610
分子式{ [ NH ( CN2)6 NH CO(CH2)8 CO ]n} 簡(jiǎn)稱PA610
3.1 特性及應(yīng)用
    PA610易于成型,性能介于PA6和PA66之間,硬度較高,耐磨性比PA6稍差。最大特點(diǎn)是吸水變化很小,尺寸較穩(wěn)定,可代替PA6和PA66制作精密尺寸制件。PA610      強(qiáng)度.剛性耐熱性低于尼龍66,但吸濕性小,耐磨性好。土黃色
    應(yīng)用:同尼龍6,宜作要求比較精密的齒輪,工作條件濕度變化大的零件。
4.   PA12
聚酰胺12或尼龍12
4.1 特性及應(yīng)用
    PA12是從丁二烯線性,半結(jié)晶-結(jié)晶熱塑性材料。它的特性和PA11相似,但晶體結(jié)構(gòu)不同。PA12是很好的電氣絕緣體并且和其它聚酰胺一樣不會(huì)因潮濕影響絕緣性能。它有很好的抗沖擊性機(jī)化學(xué)穩(wěn)定性。PA12有許多在塑化特性和增強(qiáng)特性方面的改良品種。和PA6及PA66相比,這些材料有較低的熔點(diǎn)和密度,具有非常高的回潮率。PA12對(duì)強(qiáng)氧化性酸無抵抗能力。PA12的粘性主要取決于濕度、溫度和儲(chǔ)藏時(shí)間。它的流動(dòng)性很好。收縮率在0.5%~2%之間,這主要取決于材料{TodayHot}品種、壁厚及其它工藝條件。常用于水量表和其他商業(yè)設(shè)備,電纜套,機(jī)械凸輪,滑動(dòng)機(jī)構(gòu)及軸承等。
4.2 典型應(yīng)用范圍:
水量表和其他商業(yè)設(shè)備,電纜套,機(jī)械凸輪,滑動(dòng)機(jī)構(gòu)以及軸承等。
 

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