PA塑胶原料最全描述(聚酰胺)
第一节 概述
聚酰胺树脂,英文名称为polyamide,简称PA塑胶原料。俗称尼龙( Ny lon),它是大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称。为五大工程塑料中产量最大、品种最多、用途最广的品种。尼龙中的主要品种是尼龙6和尼龙66,占绝对主导地位,尼龙6为聚己内酰胺,而尼龙66为聚己二酸己二胺,尼龙66比尼龙6要硬12%;其次是尼龙11,尼龙12,尼龙610,尼龙612,另外还有尼龙1010、尼龙46、尼龙7、尼龙9、尼龙13,新品种有尼龙6I、尼龙9T和特殊尼龙MXD6(阻隔性树脂)等,尼龙的改性品种数量繁多,如增强尼龙、单体浇铸尼龙(MC尼龙)、反应注射成型(RIM)尼龙、芳香族尼龙、透明尼龙、高抗冲(超韧)尼龙、电镀尼龙、导电尼龙、阻燃尼龙,尼龙与其他聚合物共混物和合金等,满足不同特殊要求,广泛用作金属,木材等传统材料代用品。
第二节 特性与应用
一、特性
尼龙作为大用量的工程塑料,广泛用于机械、汽车、电器、纺织器材、化工设备、航空、冶金等领域成为各行业中不可缺少的结构材料,其主要特点如下:
1、优良的力学性能。尼龙的机械强度高,韧性好。
2、自润性、耐摩擦性好。尼龙具有很好的自润性,摩擦系数小,从而,作为传动部件其使用寿命长。
3、优良的耐热性。如尼龙46等高结晶性尼龙的热变形温度很高,可在150℃下长期使用。PA66经过玻璃纤维增强以后,其热变形温度达到250℃以上。
4、优异的电绝缘性能。尼龙的体积电阻很高,耐击穿电压高,是优良的电气、电器绝缘材料。
5、优良的耐气候性。
6、吸水性。尼龙吸水性大,饱和水可达到3%以上。在一定程度影响制件的尺寸稳定性。
二、应用
随石油化学工业和其他工业的发展,为尼龙工程塑料的发展,提供了丰富、价廉的原料和广阔的市场。尼龙主要用于汽车工业、电气电子工业、交通运输业、机械制造工业、电线电缆通讯业、薄膜及日常用品用于汽车工业的尼龙约占尼龙总消费量的1/3。主要是利用尼龙树脂密度小和优良的综合性能,以适应汽车轻量节能的要求。特别是利用它的机械强度较好、耐磨、耐油、自润滑等特点,制造各种轴承、齿轮滑轮、输油管、储油器、耐油垫片,保护罩、支撑架、车轮罩盖、导流板、风扇、空气过滤器外壳、散热器水室、制动管、发动机罩、车门把手等。
汽车制造方面
用于制造燃料滤网、燃料过滤器、罐、捕集器、储油槽、发动机汽缸盖罩、散热器水缸、平衡旋转轴齿轮。也可用在汽车的电器配件、接线柱等。另外,它还可用作驱动、控制部件等。
汽车用PA工程塑料部件简表:
电器电子工业
可用于制造电饭锅、电动吸尘器、高频电子食品加热器,电器产品的接线柱、开关和电阻器等。
医疗器械仪器
用于医用输血管、取血器、输液器等。PA单丝可做外科手术缝线、假发等;另外,电子打字机的数字旋转盘、接线柱、传动齿轮、印刷机的带式过滤片等。
其它方面
用于制作一次性打火机体、碱性干电池衬垫,摩托车驾驶员的头盔,办公机器外壳,办公用椅的角轮、座和靠背,冰鞋、钓鱼线等,PA薄膜气体阻隔性能优良,而且耐油性、耐低温冲击性、耐穿透性好,可用于肉、火腿肠等冷冻食品的包装。聚酰胺还可棒材和板材,也作齿轮或其它传动装置。
第三节 改性PA
玻璃纤维增强PA在20世纪50年代就有研究,但形成产业化是20世纪70年代,自1976年美国杜邦公司开发出超韧PA66后,各国大公司纷纷开发新的改性PA产品,美国、西欧、日本、荷兰、意大利等大力开发增强PA、阻燃PA、填充PA,大量的改性PA投放市场
PA作为工程塑料中最大最重要的品种,具有很强的生命力,主要在于它改性后实现高性能化,其次是汽车、电器、通讯、电子、机械等产业自身对产品高性能的要求越来越强烈,相关产业的飞速发展,促进了工程塑料高性能化的进程,使其扮演着越来越重要的角色。
1、高强度高刚性尼龙的市场需求量越来越大,新的增强材料如无机晶须增强、碳纤维增强PA成为重要的品种,主要是用于汽车发动机部件,机械部件以及航空设备部件;
2、尼龙合金化将成为改性工程塑料发展的主流。尼龙合金化是实现尼龙高性能的重要途径,也是制造尼龙专用料、提高尼龙性能的主要手段。通过掺混其他高聚物,来改善尼龙的吸水性,提高制品的尺寸稳定性,以及低温脆性、耐热性和耐磨性。从而,适用车种不同要求的用途;
3、纳米尼龙的制造技术与应用得到迅速发展。纳米尼龙的优点在于其热性能、力学性能、阻燃性、阻隔性比纯尼龙高,而制造成本与背通尼龙相当。因而,具有很大的竞争力;
4、用于电子、电气、电器的阻燃尼龙与日俱增,绿色化阻燃尼龙越来越受到市场的重视;
5、抗静电、导电尼龙以及磁性尼龙成为电子设备、矿山机械、纺织机械的首选材料;
6、加工助剂的研究与应用,将推动改性尼龙的功能化、高性能化的进程;
7、综合技术的应用,产品的精细化是推动其产业发展的动力。
第四节 成型加工
一、加工特性
1、尼龙容易受潮。在大气中,PA的平衡吸水率为3.5%、PA66为2.5%、PA610为1.5%,PA1010为0.8%,尼龙含水量对其力学性能有较大的影响。在熔融状态下,水分的存在,会引起尼龙的水解而导致分子量下降,使制品机械性能下降,还会在成型中使制品表面出现气泡、银丝和斑纹等缺陷。所以成型前必须充分干燥。
2、尼龙熔体粘度低、流动性大,喷嘴会产生“流延”现象。浪费原料,污染喷嘴。如果用螺杆式注射机成型,注射时,熔体会在螺杆和料筒壁之间出现逆流,使注料不准,所以,尼龙在螺杆式注射机成型时,在螺杆端部必须安装止逆环。
3、尼龙是结晶性高聚物。熔点明显,而且较高,所以,尼龙需要在较高温度下成型,熔融状态的尼龙热稳定性较差,易分解。因此必须严格控制工艺条件。
4、尼龙的成型收缩率大,对于制造高精密度的制品,模具设计应在试验的基础上确定其尺寸,成型工艺应严格控制。
二、成型工艺
1、注塑工艺:原料的干燥→适宜的工业条件→制品的后处理
纯PA6注塑工艺的参考工艺条件:
而玻璃纤维增强尼龙相应的加工温度要高10~20℃
2、挤出工艺
PA6的挤出工艺参考条件:
聚酰胺树脂,英文名称为polyamide,简称PA塑胶原料。俗称尼龙( Ny lon),它是大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称。为五大工程塑料中产量最大、品种最多、用途最广的品种。尼龙中的主要品种是尼龙6和尼龙66,占绝对主导地位,尼龙6为聚己内酰胺,而尼龙66为聚己二酸己二胺,尼龙66比尼龙6要硬12%;其次是尼龙11,尼龙12,尼龙610,尼龙612,另外还有尼龙1010、尼龙46、尼龙7、尼龙9、尼龙13,新品种有尼龙6I、尼龙9T和特殊尼龙MXD6(阻隔性树脂)等,尼龙的改性品种数量繁多,如增强尼龙、单体浇铸尼龙(MC尼龙)、反应注射成型(RIM)尼龙、芳香族尼龙、透明尼龙、高抗冲(超韧)尼龙、电镀尼龙、导电尼龙、阻燃尼龙,尼龙与其他聚合物共混物和合金等,满足不同特殊要求,广泛用作金属,木材等传统材料代用品。
第二节 特性与应用
一、特性
尼龙作为大用量的工程塑料,广泛用于机械、汽车、电器、纺织器材、化工设备、航空、冶金等领域成为各行业中不可缺少的结构材料,其主要特点如下:
1、优良的力学性能。尼龙的机械强度高,韧性好。
2、自润性、耐摩擦性好。尼龙具有很好的自润性,摩擦系数小,从而,作为传动部件其使用寿命长。
3、优良的耐热性。如尼龙46等高结晶性尼龙的热变形温度很高,可在150℃下长期使用。PA66经过玻璃纤维增强以后,其热变形温度达到250℃以上。
4、优异的电绝缘性能。尼龙的体积电阻很高,耐击穿电压高,是优良的电气、电器绝缘材料。
5、优良的耐气候性。
6、吸水性。尼龙吸水性大,饱和水可达到3%以上。在一定程度影响制件的尺寸稳定性。
二、应用
随石油化学工业和其他工业的发展,为尼龙工程塑料的发展,提供了丰富、价廉的原料和广阔的市场。尼龙主要用于汽车工业、电气电子工业、交通运输业、机械制造工业、电线电缆通讯业、薄膜及日常用品用于汽车工业的尼龙约占尼龙总消费量的1/3。主要是利用尼龙树脂密度小和优良的综合性能,以适应汽车轻量节能的要求。特别是利用它的机械强度较好、耐磨、耐油、自润滑等特点,制造各种轴承、齿轮滑轮、输油管、储油器、耐油垫片,保护罩、支撑架、车轮罩盖、导流板、风扇、空气过滤器外壳、散热器水室、制动管、发动机罩、车门把手等。
汽车制造方面
用于制造燃料滤网、燃料过滤器、罐、捕集器、储油槽、发动机汽缸盖罩、散热器水缸、平衡旋转轴齿轮。也可用在汽车的电器配件、接线柱等。另外,它还可用作驱动、控制部件等。
汽车用PA工程塑料部件简表:
部位 | 部件名称 | 材料及特性 |
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 | GPA6、PA66、PA6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 | PPA6、PE/PA66、 PPO/PA6、PA66等;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PA6、PA66 PA11、PA12、PA46 |
可用于制造电饭锅、电动吸尘器、高频电子食品加热器,电器产品的接线柱、开关和电阻器等。
医疗器械仪器
用于医用输血管、取血器、输液器等。PA单丝可做外科手术缝线、假发等;另外,电子打字机的数字旋转盘、接线柱、传动齿轮、印刷机的带式过滤片等。
其它方面
用于制作一次性打火机体、碱性干电池衬垫,摩托车驾驶员的头盔,办公机器外壳,办公用椅的角轮、座和靠背,冰鞋、钓鱼线等,PA薄膜气体阻隔性能优良,而且耐油性、耐低温冲击性、耐穿透性好,可用于肉、火腿肠等冷冻食品的包装。聚酰胺还可棒材和板材,也作齿轮或其它传动装置。
第三节 改性PA
玻璃纤维增强PA在20世纪50年代就有研究,但形成产业化是20世纪70年代,自1976年美国杜邦公司开发出超韧PA66后,各国大公司纷纷开发新的改性PA产品,美国、西欧、日本、荷兰、意大利等大力开发增强PA、阻燃PA、填充PA,大量的改性PA投放市场
PA作为工程塑料中最大最重要的品种,具有很强的生命力,主要在于它改性后实现高性能化,其次是汽车、电器、通讯、电子、机械等产业自身对产品高性能的要求越来越强烈,相关产业的飞速发展,促进了工程塑料高性能化的进程,使其扮演着越来越重要的角色。
1、高强度高刚性尼龙的市场需求量越来越大,新的增强材料如无机晶须增强、碳纤维增强PA成为重要的品种,主要是用于汽车发动机部件,机械部件以及航空设备部件;
2、尼龙合金化将成为改性工程塑料发展的主流。尼龙合金化是实现尼龙高性能的重要途径,也是制造尼龙专用料、提高尼龙性能的主要手段。通过掺混其他高聚物,来改善尼龙的吸水性,提高制品的尺寸稳定性,以及低温脆性、耐热性和耐磨性。从而,适用车种不同要求的用途;
3、纳米尼龙的制造技术与应用得到迅速发展。纳米尼龙的优点在于其热性能、力学性能、阻燃性、阻隔性比纯尼龙高,而制造成本与背通尼龙相当。因而,具有很大的竞争力;
4、用于电子、电气、电器的阻燃尼龙与日俱增,绿色化阻燃尼龙越来越受到市场的重视;
5、抗静电、导电尼龙以及磁性尼龙成为电子设备、矿山机械、纺织机械的首选材料;
6、加工助剂的研究与应用,将推动改性尼龙的功能化、高性能化的进程;
7、综合技术的应用,产品的精细化是推动其产业发展的动力。
第四节 成型加工
一、加工特性
1、尼龙容易受潮。在大气中,PA的平衡吸水率为3.5%、PA66为2.5%、PA610为1.5%,PA1010为0.8%,尼龙含水量对其力学性能有较大的影响。在熔融状态下,水分的存在,会引起尼龙的水解而导致分子量下降,使制品机械性能下降,还会在成型中使制品表面出现气泡、银丝和斑纹等缺陷。所以成型前必须充分干燥。
2、尼龙熔体粘度低、流动性大,喷嘴会产生“流延”现象。浪费原料,污染喷嘴。如果用螺杆式注射机成型,注射时,熔体会在螺杆和料筒壁之间出现逆流,使注料不准,所以,尼龙在螺杆式注射机成型时,在螺杆端部必须安装止逆环。
3、尼龙是结晶性高聚物。熔点明显,而且较高,所以,尼龙需要在较高温度下成型,熔融状态的尼龙热稳定性较差,易分解。因此必须严格控制工艺条件。
4、尼龙的成型收缩率大,对于制造高精密度的制品,模具设计应在试验的基础上确定其尺寸,成型工艺应严格控制。
二、成型工艺
1、注塑工艺:原料的干燥→适宜的工业条件→制品的后处理
纯PA6注塑工艺的参考工艺条件:
制品厚度/mm | <3 | 3~6 | >6 | |||
浇口直径/mm | 1.0 | 1.0~3.0 | 3.0~4.5 | |||
浇口长度/mm | 最大为1 | 最大为1.5 | 浇口的1/2 | |||
注塑机类型 | 柱塞式 | 螺杆式 | 柱塞式 | 螺杆式 | - | |
料筒温度(℃) | 前部 | 240~260 | 210~220 | 240~260 | 210~220 | 230~260 |
中部 | 230~250 | 210~240 | 220~250 | 210~230 | 240~260 | |
前部 | 230~250 | 210~240 | 220~250 | 210~230 | 240~260 | |
喷嘴 | 220~240 | 210~230 | 210~230 | 210~230 | 210~230 | |
模具温度(℃) | 20~80 | 20~80 | 20~80 | 20~80 | 20~80 | 20~85 |
注射压力MPa | 90~200 | 60~120 | 80~200 | 60~120 | 85~160 | |
成型周期/s | 5~20 | 5~20 | 10~40 | 10~40 | 20~60 | |
注射总周期/s | 20~50 | 20~0 | 25~70 | 25~70 | 40~120 | |
螺杆转速(r/min) | - | 50~120 | - | 50~120 | - |
2、挤出工艺
PA6的挤出工艺参考条件:
工艺条件 | 制品种类 | |||||
片材 | 电线包覆 | 型材 | 管材 | 薄膜 | ||
料筒温度 | 后部 | 238 | 252 | 238 | 238 | 230 |
中部 | 246 | 257 | 246 | 246 | 250 | |
前部 | 246 | 257 | 246 | 240 | 250 | |
模头温度 | 238 | 250 | 238 | 238 | 240 | |
模头压力 | 3.45 | 2.45 | 3.45 | 3.45 | - |