尼龙工程塑料为什么是五大工程塑料之首?
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工程塑料是一类可当作结构材料和功能性材料,在较宽的温度范围内承受机械压力,在较为苛刻的化学和物理环境下使用的高性能高分子材料。它是一类强度、韧性、耐热性、硬度、以及抗老化性能均衡的高性能材料。五大通用工程塑料是指:PA(聚酰胺)、PC(聚碳酸酯)、PBT/PET(聚对苯二甲酸丁二酯和聚对苯二甲酸乙二酯)、PPO(聚苯醚,也称作PPE)、POM(聚甲醛)。
那么,尼龙工程塑料为何会是五大工程塑料之首呢?今天带着这样的一个问题,小维和大家一起来走近尼龙。
聚酰胺又称作尼龙(Nylon),是指大分子主链重复基团中含有酰胺基团(—NHCO—)的高聚物的总称;尼龙是工程塑料中产量最大、品种最多、用途最广的品种。英文名Polyamide,简称PA,聚酰胺的品种繁多:主要有PA6、PA66、PA11、PA12、PA610、PA612、PA1010、PA46、尼龙6T、尼龙9T、MXD-6等。聚酰胺合成:一般可由氨基酸缩聚,内酰胺开环聚合或者由相应的二元酸与二元胺缩聚而成。
1、机械强度高,韧性好,有较高的抗拉、抗压强度。比拉伸强度高于金属,比压缩强度与金属不相上下,但它的刚性不及金属。抗拉强度接近于屈服强度,比ABS高一倍多。对冲击、应力振动的吸收能力强,冲击强度比一般塑料高了许多,并优于缩醛树脂。
2、耐疲劳性能突出,制件经多次反复屈折仍能保持原有机械强度。常见的自动扶梯扶手、【知道更多‘塑料’、‘工程塑料’、‘改性塑料’等行业知识,海量材料超级物性表、超多选材案例、降本增效方案,欢迎全网搜索《塑库网》进入了解!!!】、新型的自行车塑料轮圈周期性疲劳作用极明显的场合经常应用PA。
3、软化点高,耐热(如尼龙46等,高结晶性尼龙的热变形温度高,可在150度下经常使用.PA66经过玻璃纤维增强以后,其热变形温度达到250度以上)。
4、表面光滑,摩擦系数小,耐磨。作活动机械构件时有自润滑性,噪声低,在摩擦作用不太高时可不加润滑剂使用;如果确实需要用润滑剂以减轻摩擦或帮助散热,则水油、油脂等都可选择。从而,做为传动部件其常规使用的寿命长。
5、耐腐蚀,十分耐碱和大多数盐液,还耐弱酸、机油、汽油,耐芳烃类化合物和一般溶剂,对芳香族化合物呈惰性,但不耐强酸和氧化剂。能抵御汽油、油、脂肪、酒精、弱堿等的侵蚀和有很好的抗老化能力。可作润滑油、燃料等的包装材料。
1. 易吸水。吸水会在某些特定的程度上影响制件尺寸和精度,特别是薄壁件增厚影响较大;吸水亦会大幅度的降低塑料的机械强度。在选材时,应顾及使用环境及与别的元件的配合精度的影响。
2. 耐光性较差。在长期偏高温环境下会与空气中的氧发生氧化作用,开始时颜色变褐,继面破碎开裂。
3. 注塑技术方面的要求较严:微量水分的存在都会对成型质量造成非常大损害;因热膨胀作用使制品尺寸稳定性较难控制;制品中尖角的存在会导致应力集中而降低机械强度;壁厚如果不均匀会导致制件的扭曲、变形;制件后加工时设备精度要求高。
1.尼龙的流变特性:尼龙大多数为结晶性树脂,当温度超过其熔点后,其熔体粘度较小,熔体流动性极好,应防止溢边的发生。同时由于熔体冷凝速度快,应防止物料阻塞喷嘴、流道、浇口等引起制品不足现象。模具溢边值0.03,而且熔体粘度对温度和剪切力变化都比较敏感,但对温度更加敏感,降低熔体粘度先从料筒温度入手。
2.尼龙的吸水性与干燥:尼龙的吸水性较大,潮湿的尼龙在成型的过程中,表现为粘度急剧下降并混有气泡制品表面出现银丝,所得制品机械强度下降,所以加工前材料必需干燥。
3.结晶性:除透明尼龙外,尼龙大都为结晶高聚物,结晶度高,制品拉伸强度、耐磨性、硬度、润滑性等项性能有所提高,热线胀系数和吸水性趋于下降,但对透明度以及抗冲击性能有所不利。模具的温度对结晶影响较大,模温高结晶度高,模温低结晶度低。
4.收缩率:与其他结晶塑料相似,尼龙树脂存在收缩率较大的问题,一般尼龙的收缩同结晶关系最大,当制品结晶度大时制品收缩也会加大 ,在成型的过程中降低模具的温度\加大注射压力\降低料温都会减小收缩,但制品内应力加大易变形.比如非玻纤增强的PA6和PA66收缩率在1.5-2%,加入玻璃纤维后可以使收缩率降低到0.3%~0.8%。
5.成型设备:尼龙成型时,主要注意防止“喷嘴的流涎现象”,因此对尼龙料的加工一般都会采用自锁式喷嘴。另外最优选择塑化容量适当大些的注塑机。
*制品的壁厚:尼龙的流长比为150-200之间,尼龙的制品壁厚不底于0.8mm一般在1-3.2mm之间选择,而且制品的收缩与制品的壁厚有关,壁厚越厚收缩越大。
*排气:尼龙树脂的溢边值为0.03mm左右,【知道更多‘塑料’、‘工程塑料’、‘改性塑料’等行业知识,海量材料超级物性表、超多选材案例、降本增效方案,欢迎全网搜索《塑库网》进入了解!!!】,所以排气孔槽应控制在0.025以下。
*模具温度:制品壁薄难成型或要求结晶度高的模具加温控制,要求制品有一定的柔韧性的一般采用冷水控温。流道和浇口浇口孔径不要小于0.5*t(这里t为塑件厚度)。用潜入式浇口,浇口的最小直径应当是0.75mm。
在水表外壳的应用上,苏州维本工程塑料Wintone ZG6材料,能够在一定程度上帮助解决传统的玻纤增强尼龙材料存在的一些问题:1.玻纤增强尼龙66和尼龙6的机械性能和尺寸受水分的影响比较大、耐水解性不够(特别是耐热水解性不够)、耐压耐蠕变性还需提高等问题。2.玻纤增强芳香族尼龙合金的耐水解性不够的问题,因为芳香族尼龙合金中有70%左右的尼龙66仍旧容易水解。苏州维本工程塑料Wintone ZG6材料在水表外壳上应用的特点是:优异的机械性能并且不受水份影响(兼顾良好的刚性、韧性、耐压性)、良好的抗蠕变性和尺寸稳定性、优异的耐腐的能力(包括耐冷热水解、耐酸碱等各类化学溶液)、低吸湿性(ZG6材料在空气中的吸水率只有PA66的六分之一。)
尼龙-1010,又称聚酰胺-1010,【知道更多‘塑料’、‘工程塑料’、‘改性塑料’等行业知识,海量材料超级物性表、超多选材案例、降本增效方案,欢迎全网搜索《塑库网》进入了解!!!】,即聚葵二酰葵二胺。尼龙-1010是以蓖麻油为基础原料而制得的,是我国特有的品种。其最大的特点是具有高度延展性,可牵伸至原长的3~4倍,而且拉伸强度高,冲击性和低温性优良,-60℃下不脆。
尼龙-610,又称聚酰胺-610,即聚葵二酰己二胺。呈半透明奶白色。其强度介于尼龙-6与尼龙-66之间。比重小,结晶性较低,对水、湿度影响较小,尺寸稳定性高,能自熄。用于精密塑料配件,输油管、容器、绳索、传送带、轴承、衬垫、电气电子中的在允许电压下不导电的材料和仪表壳。
尼龙-612,又称聚酰胺-612,即聚十二烷酰己二胺。尼龙-612是一种韧性较好的尼龙,熔点比PA66低而柔软,其耐热性和PA6差不多,但耐水解性和尺寸稳定性优良,吸水率低。最主要的用途是做牙刷的单丝刚毛。
尼龙-11,又称聚酰胺-11,即聚十一内酰胺。呈白色半透明体。其突出的特点是熔融温度低而加工温度宽,吸水性低,低温性能好,可在-40℃~120℃保持的良好柔韧性。大多数都用在汽车输油管、制动系统软管、光纤电缆包覆、包装薄膜、日用品等。
尼龙-12,又称聚酰胺-12,即聚十二酰胺。它类似尼龙-11,但其密度、熔点和吸水率比尼龙-11低。由于其含有较大量的增韧剂而具有聚酰胺和聚烯烃相结合的性能。其突出的特点是分解温度高,吸水性低,耐低温性能优良。大多数都用在汽车输油管、仪表板、油门踏板、刹车软管,电子电器的消声部件、电缆护套。
尼龙-46,又称聚酰胺-46,即聚己二酰丁二胺。其突出的特点是具有高结晶度,耐高温、高刚性,高强度。大多数都用在汽车发动机及周边部件,如缸盖、油缸底座、油封盖、变速器。
电气工业中用作接触器、插座、线圈骨架、开关等对耐热性、抗疲劳强度要求很高的领域。
尼龙-6T,又称聚酰胺-6T,即聚对苯二甲酰己二胺。其突出的特点是耐高温(熔点为370℃,玻璃化温度为180℃,可在200℃下经常使用),高强度、尺寸稳定,耐焊接性好。大多数都用在汽车部件,油泵盖、空气滤清器,耐热电器部件如电线T,又称聚酰胺-6T。
,即聚对苯二甲酰壬二胺。其突出的特点是:吸水性小,吸水率为0.17%;耐热性好(熔点为308℃,玻璃化温度为126℃),其焊接温度高达290℃。大多数都用在电子、电器、信息设备和汽车部件。
11.透明尼龙(半芳香族尼龙)透明尼龙是无定形聚酰胺,化学名称为:聚对苯二甲酰三甲基己二胺。对可见光的透过率达85%~90%。其以在尼龙成分中加入具有共聚和立体障碍的成分来抑制尼龙的结晶,由此产生非结晶和难结晶的结构,它保持了尼龙原有的强韧性,并得到透明的厚壁制品。透明尼龙的力学性能、电性能、机械强度和刚性与PC和聚砜几乎属于同一水平。
聚对苯二甲酰对苯二胺(Polyphthalamide)属于高刚性聚合物,其分子结构具有高度的对称性和规整性,大分子链之间有很强的氢键。该聚合物具有高强度、高模量、耐高温、低密度、热收缩性小、尺寸稳定性高等特点,能制成高强度、高模量纤维(杜邦DUPONT公司的纤维商品名:Kevlar,是军备防弹服材料)。
13.单体浇铸尼龙(monomer cast Nylon 简称MC尼龙)MC尼龙是尼龙-6的一种,它与一般尼龙比较有以下特性:
A、机械性能更好:MC尼龙的相对分子量比一般尼龙(10000~40000)高一倍,约35000~70000,所以它强度高,韧性好,抗冲击,耐疲劳和较好的抗蠕变性。
B、具有一定的吸音性:MC尼龙有吸音功能,是防机械噪声的较为经济实用的材料,如用它制造齿轮。
C、拥有非常良好的回弹性:MC尼龙制品弯曲不产生永久变形,保持强韧性,对受高冲击负荷的条件是很重要的特性
G、成型加工设施及模具简单。可以直接浇铸或者再经切削加工,非常适合于注塑机不易生产的大型件、多品种和小批量制品的生产。14.反应注塑尼龙(RIM尼龙)
RIM尼龙是尼龙-6和聚醚的嵌段共聚物。聚醚的加入使RIM尼龙的韧性,特别是低温韧性提高了,耐热性优良,改善上油漆时烘烤温度的能力。
IPN(互穿聚合物网状结构)尼龙具有和基本尼龙相似的机械性能,但在冲击强度、耐热性、润滑性和加工性方面都有不同程度的提高。IPN尼龙树脂由尼龙树脂和含有带乙烯基官能团或带烷基官能团的硅树脂的粒料掺混而成的掺混粒料。加工时,硅树脂上两种不同的官能团发生交联反应,形成IPN的超高分子量硅树脂,在基本尼龙树脂里形成三维网状结构。但交联只是部分形成,制成品在存放期间会接着来进行交联,直到完成。
聚酰亚胺(PI)是主链上含有酰亚胺基团的聚合物,它具备极高的耐热和耐辐射性,在高温下具有不燃烧、耐磨、尺寸稳定性高,但是加工性差。