一分鐘讀懂高溫尼龍PA

發(fā)布時間：2019-08-20 08-20 14:39 作者：康阜新材料

    聚酰胺（PA）俗稱尼龍，由二元酸與二元胺或由氨基酸經(jīng)縮聚而得，是分子鏈上含有重復(fù)酰胺基團(tuán)-NHCO-的樹脂總稱。尼龍是五大通用工程塑料中產(chǎn)量最大、品種最多、用途最廣、綜合性能優(yōu)良的基礎(chǔ)樹脂。

    尼龍作為當(dāng)今重要的工程塑料，正在被不斷地通過物理和化學(xué)改性使其高性能化。目前，很多領(lǐng)域都對材料的耐高溫功能方面提出了新的要求，為了適應(yīng)這些要求，人們在開發(fā)新品高溫尼龍方面做了大量研究。

    二、高溫尼龍的定義

    高溫尼龍（HTPA）是一種耐熱聚酰胺，可長期在150℃環(huán)境上使用的工程塑料。在熱、電、物理及耐化學(xué)性方面都有良好的表現(xiàn)。特別是在高溫下仍具有高鋼性與高強度及極佳的尺寸精度和穩(wěn)定性。

    三、高溫尼龍的特性

    1、耐高溫性能。熱撓曲溫度為280℃（1.8MPa）,連續(xù)使用溫度為180℃。

    2、蠕變性能。HTPA的高結(jié)晶性使得其在高溫下（大于120℃）仍然保持優(yōu)良的剛性，具有鋁一樣的強度、鋼一樣的硬度以及橡膠一樣的柔性、延展性和耐沖擊性。

    3、極佳的尺寸精度及穩(wěn)定性。HTPA的分子結(jié)構(gòu)中分子鏈段含有芳環(huán)，分子結(jié)構(gòu)更規(guī)整，鏈短更不易運動。

    4、耐化學(xué)性。聚酰胺類材料對多數(shù)的化學(xué)品具有良好的抵抗性。與其它聚酰胺類材料一樣，HTPA也不例外，特別是在高溫下的耐油和油脂性非常良好。

    5、吸濕性。HTPA纖維增強產(chǎn)品具有較低的吸濕性，其吸水率僅為等量玻纖增強PA46產(chǎn)品的一半。這種低吸濕性可以為客戶節(jié)省更多的干燥費用，且制品的尺寸穩(wěn)定性更好。

    6、韌性。HTPA優(yōu)異的沖擊韌性使得其成為高要求制作的材料選擇。

    四、傳統(tǒng)高溫尼龍種類與性質(zhì)

    4.1 PA46

    PA46是由丁二胺和己二酸縮聚而成的脂肪族聚酰胺，比起PA6和PA66，PA46的每個給定長度的鏈上的酰胺數(shù)目更多，鏈結(jié)構(gòu)更加對稱，這使得它的結(jié)晶度可以高達(dá)70%，而且賦予了它非常快的結(jié)晶速度。

    PA46的熔點為295℃，未增強的PA46的HDT(熱變形溫度)有160℃，而經(jīng)過玻纖的增強后，其HDT可高達(dá)290℃，長期使用溫度也有163℃。

    PA46獨特的結(jié)構(gòu)賦予了其它材料無法達(dá)到的獨特性能。作為PA46產(chǎn)權(quán)的完全擁有者，DSM公司正逐漸將其優(yōu)異的性能經(jīng)過不斷地改性而付諸產(chǎn)業(yè)化。在保證其耐高溫性能的同時，各種特殊應(yīng)用如超耐磨、超高剛性、超高流動性等都已經(jīng)不斷被開發(fā)。

    而在耐高溫方面，DSM在2008年Chinaplas上推出了其全新高性能STANYLDiablo，它具有長期的耐熱穩(wěn)定性，可以在230℃高溫下正常工作超過3000h，同時機械性能下降則不到15%。

    4.2 PA6T

    PA6T是半芳香族尼龍中的典型代表，是由己二胺和對苯二甲酸縮聚而成。純的PA6T熔點高達(dá)370℃，在這個溫度下尼龍已經(jīng)發(fā)生了降解，無法進(jìn)行熱塑成型，所以市面流通的PA6T均是經(jīng)過與其他單體共聚后降低了熔點的共聚物或復(fù)合物。

    PA6T在脂肪鏈的基礎(chǔ)上引入了大量苯環(huán)，與傳統(tǒng)的PA6、PA66相比，PA6T擁有更高的Tg，低吸水率，尺寸穩(wěn)定性以及高耐熱性等。由于PA6T需要引入其他單體進(jìn)行共聚以降低熔融加工溫度，不同的單體配比成為PA6T改性的關(guān)鍵，因此可以說，PA6T的耐高溫改性具有很大的發(fā)展空間。

    4.3 PA9T

    PA9T是由日本Kuraray公司獨自開發(fā)的，是以壬二胺和對苯二甲酸縮聚而成。雖然同為半芳香性尼龍，PA9T在加工前并不需要象PA6T一樣要通過共聚改性降低熔點，純的PA9T熔點在306℃。PA9T高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(125℃)和高的結(jié)晶性，賦予了其在高溫環(huán)境下良好的韌性。

    同時它還擁有其它PA材料無法比擬的耐化學(xué)品性能，僅次于PPS，而其吸水率只有0.17%，是所有PA當(dāng)中最低的。PA9T的綜合性能無疑是傳統(tǒng)耐熱尼龍中比較好的一種，而隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，其成本將會接近普通PA的成本，因此PA9T是一個有很大發(fā)展?jié)摿Φ钠贩N。

    五、最新高溫尼龍

    5.1 PA66

    盡管與傳統(tǒng)高溫尼龍相比，PA66有相對較低的Tm和Tg，似乎限制了它在高溫領(lǐng)域的運用，但是法國羅地亞公司卻認(rèn)為其仍可作為高端應(yīng)用材料。在2007年的德國K展上，羅地亞公司推出了高溫環(huán)境下PPA替代材料TECHNYL Heat Performance(HP)，這種PA66能夠滿足汽車發(fā)動機罩內(nèi)上升溫度環(huán)境下的性能要求。

    據(jù)稱，該材料還在尼龍66的成本水平維持著尼龍66的加工性能，這項技術(shù)給PA66材料在耐高溫領(lǐng)域帶來了新發(fā)展，但目前只有羅地亞公司掌握該技術(shù)。

    5.2 PA4T

    作為全球領(lǐng)先的高溫尼龍(PA46)生產(chǎn)商，DSM公司擁有全球唯一的丁二胺工業(yè)化方案。丁二胺是PA46合成的關(guān)鍵原料，這樣的技術(shù)優(yōu)勢也使得DSM公司率先研發(fā)出了以此作為原料的PA4T產(chǎn)品。

    這種21世紀(jì)的第1個新聚合體，具有卓越的空間穩(wěn)定性，無鉛焊接兼容性，高熔點,在溫度上升的情況下具有很高的硬度和機械強度，且相比DSM公司原有的PA46產(chǎn)品，甚至是PA9T，它顯示出了超低的吸水率。

    PA4T綜合而又優(yōu)異的性能，將會使它在今后電子電氣和汽車等耐高溫應(yīng)用領(lǐng)域占據(jù)重要的份額。PA4T的發(fā)明也是市場小型化和電子產(chǎn)品集中化對性能材料更高要求的體現(xiàn)。

    5.3 PA10T

    研究結(jié)果顯示，純的PA10T具319.1℃的高熔點，其優(yōu)異的耐熱性使PA10T展現(xiàn)出了潛在的商業(yè)價值。

    國內(nèi)的塑料改性龍頭企業(yè)—金發(fā)科技商業(yè)化了這項技術(shù)，其牌號為Vicnyl的PA10T產(chǎn)品，它具有優(yōu)異的耐熱性，超低的吸水率，更好的尺寸穩(wěn)定性，耐無鉛焊錫溫度高達(dá)280℃，優(yōu)異的耐化學(xué)性能和注塑加工性能。

    而且據(jù)稱，PA10T樹脂有近一半的原材料來自于蓖麻，屬于生物基環(huán)保材料，綜合性能優(yōu)異，顯示出了很強的市場競爭力。PA10T產(chǎn)品的商業(yè)化，填補了我國在高溫尼龍新材料上自主研發(fā)的空白，而金發(fā)公司也成為繼上海杰事杰公司之后，國內(nèi)第2個擁有耐高溫尼龍工業(yè)化技術(shù)的單位。

    5.4 其他PPA材料

    PPA(半芳香族尼龍)是由脂肪族二胺或二酸與帶芳香環(huán)的二酸或二胺經(jīng)縮聚制得的。除了以上所述的PA4T、PA6T、PA9T、PA10T等材料外，還有PAMXD6、PA12T等很多PPA品種。這些尼龍材料因為化學(xué)結(jié)構(gòu)中具備芳環(huán)結(jié)構(gòu)，都不同程度地提高了熱變形溫度。其中杜邦公司用對苯二甲酸二甲酯(DMT)和十二胺(DDMD)合成PA12T，熔點達(dá)296.6℃,具有極強的應(yīng)用價值。

    六、高溫尼龍的應(yīng)用

    由于HTPA能提供超過270℃的熱變形溫度，因此它是一個適用于汽車、機械、電子/電氣工業(yè)中耐熱制件的理想工程塑料。同時，對于在短期高溫下必須保持結(jié)構(gòu)完整性的制件，HTPA也是理想的選擇。常用制品如下表：

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