尼龙改性,来自高分子世界的神奇魔法棒!

聚酰胺(PA),俗称尼龙,通用五大工程塑料之一。美国杰出的科学家卡罗瑟斯(Carothers)研制,杜邦公司进行产业化,也是世界第一种合成纤维。

1、 尼龙基本理化性能

尼龙(Nylon),英文Polyamide(PA),密度:1.15 g/cm3, 分子主链含有重复酰胺基团—[NHCO]—的热塑性树脂总称,常见:脂肪族PA,脂肪 – 芳香族PA和芳香族PA。其中,脂肪族PA品种多,产量大,应用广泛。

尼龙常见牌号:聚癸二酸癸二胺(PA1010) ;聚十一酰胺(PA11);聚十二酰胺(PA12);聚己内酰胺(PA6);聚癸二酰己二胺(PA610);聚十二烷二酰己二胺(PA612);聚己二酰己二胺(PA66);聚辛酰胺(PA8);聚9-氨基壬酸(PA9)。其中,代表性:PA6、PA66。

2、 尼龙性能优缺点

尼龙(聚酰胺)为韧性角质状半透明或乳白色结晶性树脂,产品形态为圆柱状颗粒,塑料制品中分子量为:1.5- 2万。由于主链存在极性基团氨基,易形成氢键相互吸引,尼龙易结晶且可制成强度很高的纤维。尼龙所具有的共同特点:耐燃,抗张强度高(达104MPa),耐磨,电绝缘性好,耐热,熔融态树脂的流动性高,大都无毒。

优点:机械强度高,很高的表面硬度、拉伸强度、抗冲击能力、耐疲劳、耐折迭、耐磨性、能自润滑、耐热耐寒、耐应力开裂。同时,PA易印刷,易染色,电性能优良。缺点:尺寸精度差,热膨胀和吸水性对它的尺寸影响很大、耐酸性差,不能用酸性染料染色,也不能接触过多的酸性物质、耐光性差,耐污染性差。

3 、尼龙改性发展趋势以及应用实例

1)、尼龙的改性方向

尼龙改性:(1)、降低尼龙吸水性,拓宽尼龙在潮湿环境使用,确保制备尺寸稳定性;(2)、阻燃改性,尼龙制品能够进入电子、高铁、通讯等行业;(3)、增强尼龙机械性能,能够替代金属,实现产品的轻量化;(4)、提高尼龙抗高、低温性能,提高耐候性,制品受环境变化尺寸变化不大,能够应用于高温环境;(5)、提高尼龙耐磨性以及抗静电性;(6)、降低尼龙成本,形成优势竞争,能够进入更为广阔的产品领域。

2)、尼龙的改性实例

(1)、增强改性:碳纤维改性(现有方式玻璃纤维改性)

玻璃纤维作为传统成熟的改性填料进入尼龙体系,生产工艺比较成熟。通过共混改性,实现尼龙力学性能、尺寸稳定性、耐热性、耐老化性能有明显提高。但是,玻璃纤维生产、加工过程中,对环境污染较大,因此,未来的发展中应该以碳纤维为主导。

改性中易出现的技术问题为产品在成型过程中易出现浮纤现象。生产工艺中可以通过修改模具,改善模具排气,保持高压低速,提高注射压力,降低注射速度,提高螺杆转速和背压等方法,以解决产品浮纤。

(2)、阻燃改性:阻燃剂进入PA体系

改性中,阻燃剂进入聚酰胺体系中,解决阻燃剂与聚酰胺的均一性是技术关键。同时,由于阻燃剂易分解,能释放出酸性物质,对于进行实验的注塑设备需要进行镀硬铬处理。

阻燃剂进入聚酰胺体系,导致体系黏度变化,注塑过程易出现制品形变。可以通过提高模具精度、改动模温等解决制品变形问题。

(3)、耐候改性:增强增韧耐候产品

聚酰胺改性体系中加入抗氧化剂、紫外线吸收剂,形成能够长期至于室外不发生形变、不发生颜色改变的聚酰胺产品。

(4)、透明PA

聚酰胺产品具有透光率高,与光学玻璃相近,同时,产品具有良好的拉伸强度、耐冲击强度、刚性、耐磨性、耐化学性、表面硬度等性能。

3)、尼龙改性趋势

(1)、汽车领域需要的高强度高刚性尼龙的改性研究:填料改性:新型增强材料与聚酰胺进行复合改性包括:碳纤维等;材料合金:尼龙合金化,尼龙通过与其他高聚物进行共混,提高强度、降低吸收性、提高制品的尺寸稳定性,以及低温脆性、耐热性和耐磨性。

(2)、电子、电气设备等需要的阻燃尼龙的改性研究:无卤、绿色的阻燃尼龙越来越受到市场青睐。抗静电、导电尼龙以及磁性尼龙将成为电子设备、矿山机械、纺织机械的首选材料。

(3)、纳米尼龙的制造技术与应用将得到迅速发展: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,而制造成本与普通尼龙相当。因而,具有很大的竞争力。

(4)、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。综合技术的应用,产品的精细化是推动其产业发展的动力。

4 、尼龙改性应用领域

1)、汽车领域:聚酰胺材料在发动机周边的应用,如:散热风扇,发动机罩盖、

水冷却系统、内外结构制件等。

汽车塑料部件的质量已成为衡量各汽车生产商技术水平高低的标志之一。工程塑料被广泛应用于生产汽车零部件,并逐渐取代金属。“以塑代钢”已成为汽车工业未来的发展趋势。

2)、改性尼龙在工业/日用消费品市场的应用:体育器材、运动用品、生活日用品既要适应环境的使用状况要求,又要根据具体的比赛项目做具体要求,需要在强度、韧性、受力、耐磨等方面综合考虑。

电动工具外壳、割草机外壳、齿轮、小家电配件如:直发器、电吹风设备、面包机外罩、吸尘器配件、运动器材如:钓鱼竿配件、溜冰鞋配件、脚踏车把手及零附件、日用品结构件如:锅铲、办公椅椅脚、儿童脚踏车支架、医疗用轮椅的轮圈、嬰儿车及儿童玩具用轮圈、工业用品结构件如:水阀分流器、高压水泵、电阀。

3)、改性尼龙在电子电气市场的应用:产品需要满足电绝缘、耐高温、阻燃防火等要求,同时必须兼备尺寸稳定、耐磨损的性能,以使产品更安全、美观和耐用。

电子连接器:接线端子、PCI插槽、AGP插槽、ISA 插槽、IDE插槽、DIMM插槽;线圈骨架bobbin、电气开关:开关部件及接线盒、开关;电机配件:马达内框、马达转子以及马达固定探刷。

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