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收藏 l 特种尼龙的分类与应用举例

特种尼龙的概念,与常规尼龙的区分


尼龙材料应用非常广泛,小到尼龙丝袜,大到汽车发动机周边部件等等,已经遍及了我们生活的方方面面。应用领域的不同,对尼龙材料性能的要求也不同,如耐高温、耐磨耐冲击、耐化学试剂、透明性以及回弹性等等。

          PA6-GF30通过mucell发泡发动机罩盖图摄于2019年橡塑展 南京聚隆 展台


常规尼龙,一般是指PA6、PA66两大常见品种。常规尼龙在增强、阻燃等改性后还是会有较大的缺点,比如强亲水性、不耐高温、透明性差等等,限制了更多的应用场合。

           PA6+GF30 汽车换挡器 聚赛龙


所以,为了改善缺点、增加新的特性,一般通过引入新的合成单体,我们就可以得到一系列有不同特性、可满足不同使用场合的特种尼龙,主要分为高温尼龙、长碳链尼龙、透明尼龙、生物基尼龙以及尼龙弹性体等等。


那么,下面就分别说一说特种尼龙的类别、各自的特点以及应用。


特种尼龙的分类及应用举例

1. 耐高温——高温尼龙

首先说高温尼龙,它是指可以长期在150℃以上环境使用的尼龙材料。


高温尼龙的耐高温性能一般是通过引入刚性的芳香族单体得到。例如全芳香族尼龙,最为典型的就是杜邦的凯夫拉,其由对苯二甲酰氯与对苯二胺或对氨基苯甲酸反应制备,简称PPTA,可以在 280℃ 的高温下经 200h仍保持良好强度。


但是全芳香族高温尼龙不好加工,难以实现注射成型,所以脂肪族和芳香族结合的半芳香性高温尼龙更受青睐。目前大部分高温尼龙品种,如PA4T、PA6T、PA9T、PA10T等等,基本都是直链脂肪族二胺和对苯二甲酸聚合而成的半芳香性高温尼龙。


高温尼龙广泛应用于汽车零件,机械零件以及电气/电子零件等。
           图 PA6T线圈骨架,金发
           
图   PA9T  用于汽车调温器,日本可乐丽
           图 PA9T碳纤维板,日本可乐丽


2. 高韧性——长碳链尼龙

其次是长碳链尼龙,它一般是指分子链中亚甲基数目在10个以上的尼龙材料。


长碳链尼龙一方面由于具有更多的亚甲基基团,因此具有高韧性及柔软性。另一方面,分子链上酰胺基团的密度减少使得亲水性大大降低,提高了其尺寸稳定性,其品种有PA11、PA12、PA610、PA1010、PA1212等等。


作为工程塑料中的重要品种,长碳链尼龙具有吸水率低、耐低温性能好、尺寸稳定、韧性好、耐磨减震等优点,广泛应用于汽车、通讯、机械、电子电器、航空航天、体育用品等领域。

           宇部兴产 UBE PA12软管

           
图 PA12眼镜框架


3. 高透明——透明尼龙

常规尼龙通常是半透明外观,透光率在50%-80%之间,而透明尼龙的透光率一般在90%以上。


透明尼龙可由物理法和化学法改性得到。物理法是加入成核剂,使其晶粒尺寸减小到可见光波长范围,得到微晶态透明尼龙。化学法是引入含侧基或环结构的单体,破坏分子链规整性,得到非晶态透明尼龙。


透明尼龙可用于饮料和食品包装,还可制造光学仪器和计算机零件,工业生产用监视窗,X射线仪的窥窗,计量仪表,静电复印机显影剂贮嚣,特种灯具外罩,食具和与食品接触的容器等。


图 透明尼龙在眼镜上的应用,EMS
           
图 透明尼龙在雾化仓上应用,阿科玛

4. 可持续性——生物基尼龙

目前大部分尼龙品种的合成单体都来自石油炼制路线,而生物基尼龙的合成单体是来自生物原料提取路线,比如阿科玛通过蓖麻油提取路线得到氨基十一酸再合成尼龙11。


相较于传统的石油基尼龙,生物基尼龙不仅具有显著的低碳、环保优势,还可以满足不同性能需求的解决方案,比如山东凯赛生物基PA5X系列、阿科玛Rilsan系列在汽车零部件,电子电器和3D打印行业等多方面已成功应用。


图 生物基PA56在断路器外壳的应用,凯赛生物
            图 阿科玛生物基尼龙用作燃料管路


5. 高弹性——尼龙弹性体

尼龙弹性体是指有高回弹、轻质等特性的尼龙品种,但值得一提的是尼龙弹性体的分子链组成并不全是聚酰胺链段,还有聚醚或聚酯链段,最常见的商业化品种是聚醚嵌段酰胺(PEBA)。


PEBA的性能特点主要有拉伸强度高、弹性恢复性好、低温抗冲击强度高、耐低温性优异、优异额抗静电性能等,被应用于登山鞋、滑雪靴、消音齿轮以及医用导管等等。
           
图 PEBAX在手机壳的应用,阿科玛
           图 耐克ZoomX用了发泡尼龙弹性体作中底

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