聚酰胺俗稱(chēng)尼龍（Nylon），英文名稱(chēng)Polyamide（簡(jiǎn)稱(chēng)PA），密度為1.14g/cm3，是分子主鏈上含有重復(fù)酰胺基團(tuán)—[NHCO]—的熱塑性樹(shù)脂總稱(chēng)，包括脂肪族尼龍和芳香族尼龍（芳香族尼龍又包括了半芳香族尼龍和全芳香族尼龍）。
其中脂肪族尼龍品種多，產(chǎn)量大，應(yīng)用廣泛，其命名由合成單體具體的碳原子數(shù)而定，比如PA66、PA12等；芳香族尼龍大部分是高溫尼龍，用量沒(méi)有脂肪族尼龍那么大，但憑借其優(yōu)異的性能，有價(jià)值的應(yīng)用開(kāi)發(fā)也越來(lái)越多，比如PA9T、PA6T等。今天小維就按照脂肪族尼龍和芳香族尼龍兩個(gè)部分，和大家探討一下工程塑料中的尼龍家族。
第一部分：脂肪族尼龍
脂肪族尼龍的分類(lèi)
1、根據(jù)二元胺和二元酸的碳原子數(shù)，由兩種單體合成的尼龍有：PA46、PA66、PA610、PA612、PA1010等
2、根據(jù)單體所含的碳原子數(shù)命名有：PA6、PA11、PA12等
脂肪族尼龍的特性
1、尼龍有優(yōu)良的韌性、自潤(rùn)滑性、耐磨性、耐化學(xué)性、氣體透過(guò)性、及耐油性、無(wú)毒和容易著色等優(yōu)點(diǎn)，所以尼龍?jiān)诠I(yè)上得到廣泛應(yīng)用。尼龍沖擊強(qiáng)度高(高過(guò)ABS，POM但比PC低) 。熱變形溫度低, 吸濕性大, 尺寸穩(wěn)定性差。
2、最常用的PA66 在尼龍材料中結(jié)構(gòu)較強(qiáng)，PA6具有最佳的加工性能。
脂肪族尼龍的工藝特性
1.尼龍的流變特性
尼龍大多數(shù)為結(jié)晶性樹(shù)脂，當(dāng)溫度超過(guò)其熔點(diǎn)后，其熔體粘度較小，熔體流動(dòng)性極好，應(yīng)防止溢邊的發(fā)生。同時(shí)由于熔體冷凝速度快，應(yīng)防止物料阻塞噴嘴、流道、澆口等引起制品不足現(xiàn)象。模具溢邊值0.03，而且熔體粘度對(duì)溫度和剪切力變化都比較敏感，但對(duì)溫度更加敏感，降低熔體粘度先從料筒溫度入手。
2.尼龍的吸水性與干燥
尼龍的吸水性較大，潮濕的尼龍?jiān)诔尚瓦^(guò)程中，表現(xiàn)為粘度急劇下降并混有氣泡制品表面出現(xiàn)銀絲，所得制品機(jī)械強(qiáng)度下降，所以加工前材料必需干燥。
3.結(jié)晶性
除透明尼龍外,尼龍大都為結(jié)晶高聚物,結(jié)晶度高,制品拉伸強(qiáng)度、耐磨性、硬度、潤(rùn)滑性等項(xiàng)性能有所提高，熱膨脹系數(shù)和吸水性趨于下降，但對(duì)透明度以及抗沖擊性能有所不利。
模具溫度對(duì)結(jié)晶影響較大,模溫高結(jié)晶度高,模溫低結(jié)晶度低。
4.收縮率
與其他結(jié)晶塑料相似，尼龍樹(shù)脂存在收縮率較大的問(wèn)題,一般尼龍的收縮同結(jié)晶關(guān)系最大,當(dāng)制品結(jié)晶度大時(shí)制品收縮也會(huì)加大 ,在成型過(guò)程中降低模具溫度加大注射壓力降低料溫都會(huì)減小收縮,但制品內(nèi)應(yīng)力加大易變形.比如非玻纖增強(qiáng)的PA6和PA66收縮率在1.5-2%，加入玻璃纖維后可以使收縮率降低到0.3%～0.8%。
5.成型設(shè)備
尼龍成型時(shí)，主要注意防止“噴嘴的流涎現(xiàn)象”，因此對(duì)尼龍料的加工一般選用自鎖式噴嘴。另外最好選擇塑化容量適當(dāng)大些的注塑機(jī)。
6.制品與模具
（1）制品的壁厚
尼龍的流長(zhǎng)比為150-200之間，尼龍的制品壁厚不底于0.8mm一般在1-3.2mm之間選擇，而且制品的收縮與制品的壁厚有關(guān)，壁厚越厚收縮越大。
（2）排氣
尼龍樹(shù)脂的溢邊值為0.03mm左右，所以排氣孔槽應(yīng)控制在0.025以下。
（3）模具溫度
制品壁薄難成型或要求結(jié)晶度高的模具加溫控制，要求制品有一定的柔韌性的一般采用冷水控溫。流道和澆口澆口孔徑不要小于0.5*t（這里t為塑件厚度）。用潛入式澆口，澆口的最小直徑應(yīng)當(dāng)是0.75mm。
脂肪族尼龍的注塑成型工藝
1.料筒溫度
因尼龍是結(jié)晶型聚合物，所以熔點(diǎn)明顯，尼龍類(lèi)樹(shù)脂在注塑時(shí)所選擇的料筒溫度同樹(shù)脂本身的性能、設(shè)備、制品的形狀因素有關(guān)。
過(guò)高的料溫易使膠件出現(xiàn)色變、質(zhì)脆及銀絲，而過(guò)低的料溫使材料很硬可能損傷模具及螺桿。一般尼龍6的熔體溫度最低為220℃，尼龍66為260℃。由于尼龍的熱穩(wěn)定性較差，所以不宜高溫長(zhǎng)時(shí)間在料筒中停留，以免引起物料變色發(fā)黃，同時(shí)由于尼龍的流動(dòng)性較好，溫度超過(guò)其熔點(diǎn)后就流動(dòng)迅速。
2.注射壓力
尼龍溶體的粘度低，流動(dòng)性好，但是冷凝速度較快，在形狀復(fù)雜和壁厚較薄的制品上易出現(xiàn)不足問(wèn)題，故還是需要較高的注射壓力，尤其是加了玻纖。
通常壓力過(guò)高，制品會(huì)出現(xiàn)溢邊問(wèn)題；壓力過(guò)低，制品會(huì)產(chǎn)生波紋、氣泡、明顯的熔結(jié)痕或制品不足等缺陷，大多數(shù)尼龍品種的注射壓力不超過(guò)120MPA，一般在60-100MPA范圍內(nèi)選取是滿(mǎn)足大部分制品的要求，只要制品不出現(xiàn)氣泡、凹痕等缺陷，一般不希望采用較高的保壓壓力，以免造成制品內(nèi)應(yīng)力增加。
3.注射速度
對(duì)尼龍而言，注塑速度以快為益，可以防止因冷卻速度過(guò)慢而造成的波紋，充模不足問(wèn)題?？斓淖⑸渌俣葘?duì)制品的性能影響并不突出。
4.模具溫度
模具溫度對(duì)結(jié)晶度及成型收縮率有一定的影響，高模溫結(jié)晶度高、耐磨性、硬度、彈性模量增加、吸水性下降、制品的成型收縮率增加，適合厚制品；低模溫結(jié)晶度低、韌性好、伸長(zhǎng)率較高、收縮率下降，適合透明性好的薄制品。如果壁厚大于3mm，建議使用20~40C的低溫模具。對(duì)于玻璃增強(qiáng)材料模具溫度應(yīng)大于80C。
脂肪族尼龍的加工注意事項(xiàng)
1.再生料的使用
最好不超過(guò)三次，以免引起制品變色或機(jī)械物理性能的急劇下降，應(yīng)用量應(yīng)控制在25%以下，過(guò)多會(huì)引起工藝條件的波動(dòng)，再生料與新料混合必須進(jìn)行干燥。
2.安全須知
尼龍類(lèi)樹(shù)脂開(kāi)機(jī)時(shí)應(yīng)首先開(kāi)啟噴嘴溫度，然后在給料筒加溫，當(dāng)噴嘴阻塞時(shí)，切忌面對(duì)噴孔，以防料筒內(nèi)的熔體因壓力聚集而突然釋放，發(fā)生危險(xiǎn)。
3.脫模劑的使用
使用少量的脫模劑有時(shí)對(duì)氣泡等缺陷有改善和消除的作用。尼龍制品的脫模劑可選用硬脂酸鋅和白油等，也可以混合成糊狀使用，使用時(shí)必須量少而均勻，以免造成制品表面缺陷。
4.停機(jī)時(shí)
要清空螺桿，防止下次生產(chǎn)時(shí)，扭斷螺桿。
脂肪族尼龍的制品后處理
尼龍制品的后處理，是為了防止和消除制品中的殘留應(yīng)力或因吸濕作用所引起的尺寸變化。后處理方法有熱處理法和調(diào)濕法兩種。
1.熱處理
常用方法在礦物油、甘油、液體石蠟等高沸點(diǎn)液體中，熱處理溫度應(yīng)高于使用溫度10-20℃，處理時(shí)間視制品壁厚而異，厚度在3mm以下為10-15分鐘，厚度為3-6mm時(shí)間為15-30分鐘，經(jīng)熱處理的制品應(yīng)注意緩慢冷卻至室溫，以防止驟冷引起制品中應(yīng)力重新生成。
2.調(diào)濕處理
調(diào)濕處理主要是對(duì)使用環(huán)境濕度較大的制品而進(jìn)行的，其辦法有三種：一沸水調(diào)濕法；二.常溫水浸泡法 三.蒸汽法。
第一種方法處理的速度較快，但容易過(guò)飽和，第三種方法效率和均勻性比較好，但需要增添蒸汽裝置。
第二部分：芳香族尼龍
前面我們有提到過(guò)，芳香族尼龍又包括了半芳香族尼龍和全芳香族尼龍，全芳族尼龍，例如聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺（PPTA）和聚間苯二甲酰間苯二胺（PMIA）等，由于分子鏈中的芳基使其具有良好的力學(xué)性能、絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性和超高的熱性能。目前全芳香聚酰胺主要應(yīng)用于航天、原子能工業(yè)和電子電氣等行業(yè)。但全芳香聚酰胺超高的熔點(diǎn)使其無(wú)法熔融擠出和注射成型，只能采用特殊的方法進(jìn)行成型加工，限制了它在日常工程塑料方面的應(yīng)用，也難以回收再利用。
半芳香族聚酰胺，分子鏈中既含芳基也含有亞甲基，使其兼具脂肪族聚酰胺和全芳香聚酰胺的特點(diǎn)，既具備優(yōu)良的力學(xué)性能、熱性能還能進(jìn)行常規(guī)的熔融擠出和注塑成型，適合在耐高溫領(lǐng)域廣泛使用。隨著近年來(lái)汽車(chē)工業(yè)和電子電氣工業(yè)的迅速發(fā)展和環(huán)保產(chǎn)業(yè)的需求，其市場(chǎng)需求不斷增大，應(yīng)用開(kāi)發(fā)也有了很多的進(jìn)展，半芳香族尼龍主要包括了：PA9T、PA6T、PA10T等等，下面我們分別來(lái)做一下了解。
耐高溫尼龍之PA6T
PA6T是半芳香族尼龍中的典型代表，是由己二胺和對(duì)苯二甲酸縮聚而成。純的 PA6T熔點(diǎn)高達(dá) 370℃，在這個(gè)溫度下尼龍已經(jīng)發(fā)生了降解，無(wú)法進(jìn)行熱塑成型，所以市面流通的 PA6T均是經(jīng)過(guò)與其他單體共聚后降低了熔點(diǎn)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，較低的吸水率，尺寸穩(wěn)定性以及耐熱性好等特點(diǎn)。
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(shuō),PA6T的耐高溫改性具有很大的發(fā)展空間。
應(yīng)用范圍：
由于其優(yōu)異的耐焊接性、低吸水率、優(yōu)良流動(dòng)性等等，在汽車(chē)零件，機(jī)械零件以及電氣/電子零件如手機(jī)、無(wú)人機(jī)等上均有廣泛的應(yīng)用。
耐高溫尼龍之PA9T
PA9T是由日本 KURARAY(可樂(lè)麗株式會(huì)社）公司獨(dú)自開(kāi)發(fā)的，是以壬二胺和對(duì)苯二甲酸縮聚而成，商品名為Genestar。
雖然同為半芳香性尼龍，PA9T在加工前并不需要像PA6T一樣要通過(guò)共聚改性降低熔點(diǎn)，純的PA9T熔點(diǎn)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(shí)它還擁有其它PA材料無(wú)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(wú)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(kuò)大，其成本將會(huì)接近普通PA的成本，因此PA9T是一個(gè)有很大發(fā)展?jié)摿Φ钠贩N。
應(yīng)用領(lǐng)域：
主要應(yīng)用于電氣電子工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)及纖維工業(yè)三個(gè)領(lǐng)域。
耐高溫尼龍之PA10T
PA10T是以對(duì)苯二甲酸和癸二胺為單體，經(jīng)縮聚聚合而成，具有優(yōu)異的耐熱性能，其熔點(diǎn)在316℃，耐化學(xué)腐蝕性能，吸水率低，尺寸穩(wěn)定性好，玻纖增強(qiáng)改性后耐無(wú)鉛焊錫溫度超過(guò)280℃，綜合性能優(yōu)異。
與其他短鏈高溫尼龍如PA46、PA4T、PA6T、PA6I、等相比，PA10T具有較長(zhǎng)的二胺柔性長(zhǎng)鏈，使得大分子具有一定的柔順性，從而具有較高的結(jié)晶速率和結(jié)晶度，適用于快速成型，制作一些小型的電子元器件，比如LED反射支架、連接器等。
又由于其分子主鏈中的苯環(huán)結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的剛性和耐腐蝕性等優(yōu)異性能，PA10T的改性產(chǎn)品也可以應(yīng)用到一些化學(xué)試劑和/或耐熱的環(huán)境中，比如水處理、納米注塑NMT、發(fā)動(dòng)機(jī)周邊等。
應(yīng)用范圍：
LED反射支架、連接器、水處理、納米注塑NMT、發(fā)動(dòng)機(jī)周邊等。
耐高溫尼龍之PA4T
PA4T是21世紀(jì)以來(lái)第一個(gè)合成的高溫尼龍，由掌握著全球唯一丁二胺工業(yè)化方案的帝斯曼推出。與PA6T相似，其熔點(diǎn)也很高（430℃），一般也是與其他尼龍共聚，比如尼龍66或尼龍6。
這種21世紀(jì)的第1個(gè)新聚合體，具有卓越的空間穩(wěn)定性、無(wú)鉛焊接兼容性、高熔點(diǎn)，在溫度上升的情況下具有很高的硬度和機(jī)械強(qiáng)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。
應(yīng)用范圍：
PA4T可以應(yīng)用在電子電氣、汽車(chē)工業(yè)中。在電子電氣領(lǐng)域，PA4T可用于生產(chǎn)體積小、質(zhì)量輕、使用壽命長(zhǎng)的電子元器件，例如電路板、記憶卡接插件、內(nèi)存模塊連接器、CPU插座、電流轉(zhuǎn)向器、耐高溫線(xiàn)軸等產(chǎn)品，應(yīng)用在智能手機(jī)、平板電腦、PC電腦、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域。在汽車(chē)工業(yè)中，PA4T可用于生產(chǎn)電氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、引擎蓋等耐高溫汽車(chē)零部件。此外，PA4T在航空航天領(lǐng)域也有需求。
耐高溫尼龍之PA5T
PA5T熔點(diǎn)會(huì)低于PA6T，此前限制其發(fā)展的主要原因在于戊二胺的產(chǎn)業(yè)化尚在研究階段，但在2018年下半年有國(guó)內(nèi)的公司已經(jīng)順利投產(chǎn)5萬(wàn)噸生物基戊二胺，這說(shuō)明距離PA5T產(chǎn)業(yè)化又近了一步。
耐高溫尼龍之PA12T
PA12T是十二碳二元胺和對(duì)苯二甲酸均聚的產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)的河南君恒已經(jīng)建成1000噸/年的PA12T生產(chǎn)示范裝置，并正在建設(shè)1萬(wàn)噸/年長(zhǎng)鏈二元酸生產(chǎn)線(xiàn)。
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