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    尼龙(PA)材料的特性

    来源 : 网络 作者 : 杨廷和 发表时间 : 2018-09-19 浏览 : 46

    一 尼龙简介

      尼龙(Nylon,Polyamide,简称PA)是指由聚酰胺类树脂构成的塑料。此类树脂可由二元胺与二元酸通过缩聚制得,也可由氨基酸脱水后形成的内酰胺通过开环聚合制得,与PS、PE、PP等不同,PA不随受热温度的升高而逐渐软化,而是在一个靠近熔点的窄的温度范围内软化,熔点很明显,熔 点:215-225℃。温度一旦达到就出现流动。

      PA的品种很多,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最为常用.

        尼龙类工程塑料外观上都呈现为角质、韧性、表层光亮、白色(或乳白色)或微黄色、透明或半透明的结晶性树脂,它容易被著成任一种颜色。作为工程塑料的尼龙分子量一般为1.5-3万。它们的密度均稍大于1,密 度:1.14-1.15g/cm3。拉伸强度:> 60.0MPa。伸 长 率:> 30%。弯曲强度: 90.0 MPa 。缺口冲击强度:(kJ/m2) > 5。尼龙的收缩率为1%~2%. 需注意成型后吸湿的尺寸变化。吸水率 100% 相对吸湿饱和时能吸8%.使用温度可-40~105℃之间。熔 点:215~225℃。合適壁厚2~3.5mm. PA的机械性能中如抗拉抗压强度随温度和吸湿量而改变,所以水相对是PA的增塑剂,加入玻纤后,其抗拉抗压强度可提高2倍左右,耐温能力也相应提高,PA本身的耐磨能力非常高,所以可在无润滑下不停操作,如想得到特別的润滑效果,可在PA中加入硫化物。

    二  PA性能的主要优点

      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、新型的自行车塑料轮圈等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度下长期使用.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,做为传动部件其使用寿命长.

      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。

      6. 有自熄性,无毒,无臭,耐候性好,对生物侵蚀呈惰性,有良好的抗菌、抗霉能力。

      7. 有优良的电气性能。电绝缘性好,尼龙的体积电阻很高,耐击穿电压高,在干燥环境下,可作工频绝缘材料,即使在高湿环境下仍具有较好的电绝缘性。

      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,故成型周期短,生产效率高。

    三  PA性能的主要缺点

      1. 易吸水。吸水性大,饱和水可以达到3%以上.一定的程度上影响尺寸稳定性和电性能,特别是薄壁件增厚影响较大;吸水亦会大大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。纤维增强可降低树脂吸水率,使其能在高温、高湿下工作。尼龙与玻璃纤维亲合性十分良好。常用于制作梳子、牙刷、衣钩、扇骨、网袋绳、水果外包装袋等等。无毒性,但不可长期与酸碱接触。 值得注意的是,加入玻纤后,尼龙的抗拉强度可提高2 倍左右,耐温能力也相应得到提高.

      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. 注塑技术要求较严:微量水分的存在都会对成型质量造成很大损害;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。

      4. 会吸收水、醇而溶胀,不耐强酸及氧化剂,不能作耐酸材料使用。

    四 用途

         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.制造各种轴承,齿轮,圆齿轮、凸轮、伞齿轮、输油管,储油器,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.轴承、齿轮、滑轮泵叶轮、叶片、高压密封圈、垫、阀座、衬套、输油管、贮油器、绳索、传动带、砂轮胶粘剂、电池箱、电器线圈、电缆接头各种滚子、滑轮、泵叶轮、风扇叶片、蜗轮、推进器、螺钉、螺母、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。等。还有包装用带、食品用薄膜(熟食用的高温薄膜和清凉饮料用的低温薄膜)的产量也相当大。

    五 成型及后处理

        除透明尼龙外,其它尼龙都属于结晶性塑料,有较高的熔点,熔融温度范围较窄,热稳定性不好。PA较易吸湿,潮湿的尼龙在成型过程中,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处理,可在80~110℃干燥6小时,成型时允许含水量尼龙6和尼龙66为 0.1%,尼龙11为0.15%,尼龙610为0.1%~0.15%,最高不得超过0.2%。注意,PA类塑料在90℃以上干燥易引起变色。

         PA流动性好,易溢料,宜用自锁时喷嘴,并应加热。同时由于溶体冷凝速度快,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。成型收缩范围及收缩率大,方向性明显,易发生缩孔,变形等。

    PA再生料的使用最好不超过三次,以免引起制品变色或机械物理性能的急剧下降,应用量应控制在25%以下,过多会引起工艺条件的波动,再生料与新料混合必须进行干燥。

    开机时应首先开启喷嘴温度,然后再给料筒加温,当喷嘴阻塞时,切忌面对喷孔,以防料筒内的溶体因压力聚集而突然释放,发生危险。在停机时要清空螺杆,防止下次生产时,扭断螺杆。

        使用少量的脱模剂有时对气泡等缺陷有改善和消除的作用。尼龙制品的脱模剂可选用硬脂酸锌和白油等,也可以混合成糊状使用,使用时必须量少而均匀,以免造成制品表面缺陷。

    尼龙制品的后处理是为了防止和消除制品中的残留应力或因吸湿作用所引起的尺寸变化。后处理方法有热处理法和调湿法两种。

       a). 热处理常用方法在矿物油、甘油、液体石蜡等高沸点液体中,热处理温度应高于使用温度10~20℃,处理时间视制品壁厚而异,厚度在3mm以下为10~15 分钟,厚度为3~6mm时间为15~30分钟,经热处理的制品应注意缓慢冷却至室温,以防止骤冷引起制品中应力重新生成。

       b). .调湿处理调湿处理主要是对使用环境湿度较大的制品而进行的,其办法有两种:一沸水调湿法,二醋酸钾水溶液调湿法(醋酸钾与水的比例为1.25:1,沸点 121℃),沸水调湿法简便,只要将制品放置在湿度为65%的环境下,使其达到平衡吸湿量即可,但时间较长,而醋酸钾水溶液调湿法的处理温度为 80~100℃醋酸钾水溶液调湿法,处理时间主要取决制品壁厚,当壁厚为1.5mm时约2小时,3mm为8小时,6mm为16~18小时.

    六 常用商品尼龙介绍

    1.   尼龙6

    学名:聚已內酰胺{ [ NH ( CN2)5 CO ]n} ,英文名polycaprolactam,简称PA6。

    1.1 化学和物理特性

          PA6是半透明或不远明乳白色结晶形聚合物。燃烧成蓝底黄火焰,烧植物味。熔融温度较PA66低,加工性能比其他PA好。制件有较高冲击强率,载荷分散性、柔软性好,热塑性、轻质、韧性好、耐耐环己酮和芳香溶剂和耐久性好,工作温度80~100℃,低温脆化温度-20至-30℃,熔点:215℃。热分解温度:>300℃。 密度:1.13g/cm3。平衡吸水率:3.5%。适于轻载荷条件下使用,具有良好的耐磨性、自润滑性和耐溶剂性。有较好的消振,降噪能力。可作机器仪表、仪器零件、电线电缆的绝缘;用玻纤增强后可制作齿轮、泵叶。但PA6吸水性很大,饱和吸水率高达10%左右,影响性能;又因介电常数较大,不宜用作高频低损耗材料。

         PA6的化学物理特性和PA66很相似,然而,它的熔点较低,而且工艺温度范围很宽。它的抗冲击性和抗溶解性比PA66要好,但吸湿性也更强。弹性比PA66大,疲劳强度钢性,耐热性低于尼龙66,因为塑件的许多品质特性都要受到吸湿性的影响,因此使用PA6设计产品时要充分考虑到这一点。为了提高PA6的机械特性,经常加入各种各样的改性剂。玻璃就是最常见的添加剂,有时为了提高抗冲击性还加入合成橡胶,如EPDM和SBR等。对于没有添加剂的产品,PA6的收缩率在1%~1.5%之间。加入玻璃纤维添加剂可以使收缩率降低到0.3%(但和流程相垂直的方向还要稍高一些)。成型组装的收缩率主要受材料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函数关系。

    1.2 典型应用范围:

           由于有很好的机械强度和刚度被广泛用于结构部件。轻载荷,中等温度(80~100)无润滑或少润滑情况。由于有很好的耐磨损特性,还用于制造轴承。

    2.   尼龙66

        学名:聚亚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简称PA66。

    2.1 化学和物理特性

          PA66在聚酰胺材料中有较高的熔点。它是一种半晶体-晶体材料。PA66在较高温度也能保持较强的强度和刚度。PA66在成型后仍然具有吸湿性,其程度主要取决于材料的组成、壁厚以及环境条件。在产品设计时,一定要考虑吸湿性对几何稳定性的影响。尼龙66提供了各种特性的最佳平衡性,并且是所有尼龙中最强状的。

         同PA6相比,PA66更广泛应用于汽车工业、仪器壳体以及其它需要有抗冲击性和高强度要求的产品。 PA66是PA系列中机械强度最高、应用最广的品种。其结晶度高,故刚性、硬度、耐热性都高,屈服强度较PA6和PA66大,摩擦系数小,耐应力开裂性良好,尤其是抗蠕变性是热塑性塑料中最强的品种之一;吸水率为7%,工作温度100-1200C。适于在中等载荷条件 下使用,可制作盛载化学药物的瓶、管,其他用途类似于PA6。 PA66疲劳强度和钢性较高,耐热性较好,摩擦系数低,耐磨性好,但吸湿性大,尺寸稳定性不够。

        为了提高PA66的机械特性,经常加入各种各样的改性剂。玻璃就是最常见的添加剂,有时为了提高抗冲击性还加入合成橡胶,如EPDM和SBR等。

         PA66的粘性较低,因此流动性很好(但不如PA6)。这个性质可以用来加工很薄的元件。它的粘度对温度变化很敏感。PA66的收缩率在1%~2%之间,加入玻璃纤维添加剂可以将收缩率降低到0.2%~1% 。收缩率在流程方向和与流程方向相垂直方向上的相异是较大的。 PA66对许多溶剂具有抗溶性,但对酸和其它一些氯化剂的抵抗力较弱.

         采用PA6材料, 可以达到半透明效果, 但耐温不理想, 如采用PA66, 则达不到半透明效果,PA66比PA6的耐热性能要好,PA66的刚性好,PA6的韧性好,尼龙66的价格比尼龙6的贵,手感较尼龙6柔软,可做超细纤维,做高档服装面料,现在市场上质量好的羽绒面料都用尼龙66,手感滑腻,轻薄柔软,并有防羽效果。但染色较困难,不易上色,需要高温染色,色牢度也不是很好。

         尼龙66和尼龙6同属聚酰胺纤维,尼龙66是由己二酸己二胺缩聚而成;而尼龙6则是由己内酰胺缩聚而成。从分子结构上看,这两种纤维是非常相似的,所以两者的物理及化学性能也基本近似。所不同的是尼龙66相邻分子间的氢键结合得更加牢固,因此它的熔点高达260℃,比尼龙6要高出40℃左右,耐热性能比较优越。两者的织造和缝纫性能都还不错,但尼龙66的熔点较高,耐热性能较好,弹性模量也更好,更适合制造耐热应变的产品, 如轮胎帘子线和耐热水洗涤织物以及梭织物。不过这都是从细微的方面来区别的,实际上两者在服装用纺织品上的差别是不大的,主要用途差异在工业应用上,特别是在帘子线的用途上,尼龙66更加优秀。

    2.2 典型应用范围

           应用:中等载荷,使用温度<100-120度无润滑或少润滑条件下工作的耐磨受力传动零件。 

    3.   尼龙610

    分子式{ [ NH ( CN2)6 NH CO(CH2)8 CO ]n} 简称PA610

    3.1 特性及应用

        PA610易于成型,性能介于PA6和PA66之间,硬度较高,耐磨性比PA6稍差。最大特点是吸水变化很小,尺寸较稳定,可代替PA6和PA66制作精密尺寸制件。PA610      强度.刚性耐热性低于尼龙66,但吸湿性小,耐磨性好。土黄色

        应用:同尼龙6,宜作要求比较精密的齿轮,工作条件湿度变化大的零件。

    4.   PA12

    聚酰胺12或尼龙12

    4.1 特性及应用

        PA12是从丁二烯线性,半结晶-结晶热塑性材料。它的特性和PA11相似,但晶体结构不同。PA12是很好的电气绝缘体并且和其它聚酰胺一样不会因潮湿影响绝缘性能。它有很好的抗冲击性机化学稳定性。PA12有许多在塑化特性和增强特性方面的改良品种。和PA6及PA66相比,这些材料有较低的熔点和密度,具有非常高的回潮率。PA12对强氧化性酸无抵抗能力。PA12的粘性主要取决于湿度、温度和储藏时间。它的流动性很好。收缩率在0.5%~2%之间,这主要取决于材料{TodayHot}品种、壁厚及其它工艺条件。常用于水量表和其他商业设备,电缆套,机械凸轮,滑动机构及轴承等。

    4.2 典型应用范围:

    水量表和其他商业设备,电缆套,机械凸轮,滑动机构以及轴承等。