x
≡ каталог
на главную о компании контакты новости отправить запрос

Полиамиды


1. Гомополимеры Полиамидов (АВ и АА/ВВ полимеры) (ПА 6, 11, 12, 46, 66, 69, 610, 612, ПА 7, 8, 9, 1313, 613)§

Химическое строение

Полиамиды отличаются наличием следующей характерной группы



Макромолекулы АВ полимеров (ПА 6, ПА 11, ПА 12) состоят структурных единиц, представленных в таблице 1. Число в названии полимера обозначает количество атомов С в его структурной единице. АА/ВВ полиамиды (ПА 46, ПА 66, ПА 69, ПА 610, ПА612) характеризуются двумя структурными единицами. Число в их названии характеризует число атомов С в каждой единице. Дополнительные буквы в названии обозначают используемые в полиамиде мономеры.



Рис. 1. Образование водородных связей

Получают и другие полиамиды из структурных единиц, однако они не получили широкое промышленное применение: ПА 4 (производство волокон, сильное поглощение влаги), ПА 1313, ПА 613. Высокая полярность группы CONH приводит к образованию водородных связей между соседними молекулами (смотри рис.1). Они определяют прочность, термостойкость и высокий модуль эластичности полиамидов. Марки полиамидов с ровными алифатическими цепочками между группами CONH проявляют высокую кристалличность.



Табл.1. Структура полиамидов

Переработка

Полиамиды перерабатываются всеми методами для термопластичных материалов. Необходима предварительная сушка. Полукристаллические полиамиды обладают низкой вязкостью расплава (требуются запирающиеся сопла) с четкими температурами плавления и застывания. Поэтому для экструзии и раздувного формования применяют специальные марки полиамидов. при охлаждении полиамиды уменьшаются в объеме на 4-7%. Соответственно степень сжатия достаточно велика (до 3%). Пустоты обычно возникают в толстостенных изделиях, а пленки лучше получать на охлаждаемых валках. В таблице 2 приведены параметры переработки полиамидов.



Рис. 2. Структура и водопогощение алифатических полиамидов

Табл. 2. Параметры переработки полиамидов

ПАЛитье под давлениемЭкструзияЭкструзия с раздувом
Температура расплава, оСТемпература формы, оСУсадкаТемпература расплава, оСТемпература расплава, оСТемпература формы, оС
6230-28080-90 (120)0,5-2,2240-300250-26080
46295-330-----
66260-32080-90 (120)0,5-2,5250-300270-29090
610230-28080-90 (120)0,5-2,8230-290230-25080
11-12210-25040-800,5-1,5230-290200-23070


С увеличением содержания СН2 групп по сравнению с количеством CONH групп водопоглощение ПА снижается (смотри рис.2). На рис.3 приведена зависимость равновесной влажности от относительной влажности.



Рис. 3. Условия хранения и водопоглащение различных полиамидов

С увеличением расстояния между амидными группами (увеличение числа СН2 групп) прочность межмолекулярных связей снижается. Поэтому ПА 11 мягче и плавится при более низкой температуре, чем ПА 6. кристалличность ПА в зависимости от скорости охлаждения может составлять 10% (высокая скорость охлаждения, мелкозернистая структура, высокая прочность) и 50-60% (медленное охлаждение: большие сферолиты, большая прочность и модуль эластичности, устойчивость к истиранию, малое влагопоглощение).

Капролактам и лауринлактам полимеризуются в промышленных масштабах при 250-300оС с образованием расплавленного ПА 6 и ПА 12. Сокатализаторы (акриловые агенты, в частности изоцианаты) облегчают быструю анионную полимеризацию высокомолекулярного ПА 6 и ПА 12 при 100-200оС и отсутствии избыточного давления. Так можно получать толстостенные изделия массой до 1000кг, отливая ПА в простые формы, аналогично литью металла. Полые изделия получают ротационным формованием. Изделия из ПА сваривают разогревая необходимые поверхности, либо склеивают цианоакрилатами. Хотя доступно склеивание крезолами, но его не следует применять из-за его вредности.

Свойства

Свойства различных ПА отличаются незначительно. В сухом состоянии сразу же после переработки, они тверды и в большей или меньшей степени хрупки. После поглощения влаги как из воздуха так и при непосредственном контакте, материал становится жестче и более стойким к абразивному истиранию, а модуль эластичности снижается. Поглощение влаги вызывает изменение объема и размеров, что следует учитывать при проектировании изделий из ПА. Износостойкость полиамидов высока и коэффициент трения достаточно низок, что позволяет ему хорошо работать даже без смазки, при этом материал не чувствителен к загрязнениям и химическому воздействию. Поскольку температура стеклования полиамидов чуть ниже комнатной температуры, они размягчаются при относительно низких температурах. Поэтому они не должны подвергаться длительным нагрузках, хотя их можно использовать при температурах близким к температуре плавления (модуль ползучести сильно зависит от времени).

Армированные и наполненные марки можно нагружать значительно сильнее, даже при температурах ниже температуры стеклования. И электрические и механические свойства резко ухудшаются с повышением температуры и содержания влаги. Электрическое поверхностное сопротивление уменьшается до таких низких значений, что притяжение пыли и электростатическое притяжение можно не рассматривать. При снижении водопоглощения, проницаемость ПА для водяного пара также снижается, однако при этом обычно низкая проницаемость для газов (О2, запахи) немного возрастает.

Некоторые полиамиды подходят для получения упаковочной пленки, обычно как один из слоев многослойной пленки, например, в сочетании с полиолефинами. ПА устойчивы с растворителям, маслам, жирам, топливу, слабым щелочам, кетонам и кипящей воде (можно подвергать стерилизации); ПА не устойчивы к сильным щелочам и кислотам. Природные красители (чай, кофе, фруктовые соки и др.) могут окрасить материал. Для использования ПА при температурах выше 100оС и вне помещений его нужно стабилизировать, например, добавлением 2% сажи. Поверхность армированного ПА менее атмосферостойкая и длительное использование (несколько лет) может привести к эрозии. Немодифицированные ПА продолжают гореть при удалении источника воспламенения. Свойства ненаполненый полиамидов приведены в таблице 3.

Табл. 3. Свойства алифатических ненаполненых гомополиамидов

СвойстваЕд.изм.Алифатические гомополиамиды
ПА 6

сухой
ПА 6*ПА 12

сухой
ПА 12*ПА 66

сухой
ПА 66*
ρг/см31,12-1,14-1.01-1.03-1.13-1.15-
EtМПа2600-

3200
750-

1500
1300-

1600
900-

1200
2700-

3300
1300-

2000
σyМПа70-9030-6045-6035-4075-10050-70
εy%4-520-304-510-154.5-515-25
εtB%20->50>50>50>5010-40>50
σ50МПа------
σBМПа------
εB%------
TpоС220-225220-225175-180175-180255-260255-260
HDTоС55-80-40-50-70-100-
αp10-57-107-1010-1210-127-107-10
αn10-5------
UL94КлассHB-V-2**HB-V-2**HB**HB**V-2**V-2**
εr100-3,5-4,212-203,7-45-63,2-45-11
tanδ 10010-360-1502100-

3500
300-

700
800-

1000
50-

150
1000-

2400
ρeОм*м>1013>1010>1013>1012>1012>1010
σeОм>1012>1010>1013>1012>1010>1012
EBIкВ/мм3025-3027-2928-3225-3525-35
Ww%9-109-101,3-1,71,3-1,78-98-9
WH%2,5-3,42,5-3,40,7-1,10,7-1,12,6-32,6-3


СвойстваЕд.изм.Алифатические гомополиамиды
ПА 610

сухой
ПА 610*ПА 46

сухой
ПА 46*
ρг/см31,06-1,09-1,18-
EtМПа2000-24001300-160033001000
σyМПа60-7045-5010055
εy%415--
εtB%30->50>50--
σ50МПа----
σBМПа----
εB%----
TpоС210-220210-220295-
HDTоС60-1610-
αp10-58-108-100-8-
αn10-5--1-
UL94КлассV-2**V-2**V-2 (0,75)V-2 (0,75)
εr100-3,54--
tanδ 10010-370-1501000-1800--
ρeОм*м>101310101013>106-109
σeОм>1012>1010>1015>1013-1013
EBIкВ/мм-->2515-20
Ww%2,9-3,52,9-3,5--
WH%1,2-1,61,2-1,63,7-


*образцы при 23оС и относительной влажности 50%

**также доступны V-1 и V-0

Применение

Технические изделия, такие как подшипники, шестерни, винты, уплотнители, фитинги, вкладыши, корпуса, детали насосов, катушек, карбюраторов, педали автомобилей, всасывающие трубопроводы для двигателей внутренного сгорания, венитиляторы, товары народного потребления; экструдированные полупродукты: трубы, тубы, листы, кабельное покрытие; лыжные ботинки, обувные подошвы, мембраны, затворы, рукавные и экструдированные пленки, упаковка, раздувные изделия; волокна, леска, препреги. А также шкивы, колеса редуктора, гребные винты массой до 1000кг, большие нефтяные цистерны до 10.000 л.

2. Модификации§

Добавки

ПА стабилизируют для снижения разрушающего воздействия высоких температур, УФ-излучения и кислорода во время переработки. для окрашивания используют неорганические пигменты, устойчивые до 300оС. Использование кадмиевых и органических красителей может привести к разрушению полимера. В ПА также вводят антипирены. Сыпучие литьевые марки ПА с добавленными зародышеобразователями, быстрее кристаллизуются и проявляют лучшие механические свойства, меньшее водопогощение и прочность. Марки с введенными смазками легче извлекаются из форм.

Наполнители

Из-за размягчения ПА при повышенных температурах, в него вводят до 50% сажи либо иных волокон. Армированные ПА проявляют повышенную прочность, модуль эластичности, и термостойкость. Тальк, мел и стекло повышают жесткость, при этом снижается коробление и усадка. Такие ПА получили широкое распространение. Их свойства приведены в таблице 4.

Металлические порошки, такие как алюминий, медь, бронза, сталь, свинец, цинкили никель, повышают термостойкость и придают материалу электропроводность. Магниты получаются при добавлении 80% феррита бария. Износостойкость повышается при добавлении МоS2, ПЭВП и графита.

Табл. 4. Свойства армированных и наполненных ПА при 23оС и относительной влажности 50%

ПАφ

(%)
ρ

(г/см3)
σB

(МПа)
εB

(%)
Et

(МПа)
HDT/A

(оС)
ПА6-1,1364220120080
Короткие стеклянные волокна301,371483,55500-
Стеклянные сферы301,3565203000208
Углеродные волокна201,23100-8000-
Диоксид кремния101,19571401000-
Мел301,355030300060
ПА66-1,146360-300150066-85
Короткие стеклянные волокна301,3715337200204-249
Стеклянные сферы301,35815370074
Углеродные волокна201,231974169002577
Слюда30-396900
ПА610-1,196085-300190060
Короткие стеклянные волокна301,312837800204
Тальк201,256054000
ПА11-1,0458325120058
Короткие стеклянные волокна301,269346200173
Бронзовый порошок9043445500100
ПА12-1,0260270120040-50
Короткие стеклянные волокна301,238365700155
Стеклянные сферы301,2345252500120
ПА46-1,18100403300160
Короткие стеклянные волокна301,411752,510000290

3. Сополимеры и смеси полиамидов§

Смешанные ПА, такие как ПА6/66, растворимы в спиртах. Растворы используют для получения электроизолирующих устойчивых к топливам покрытий, которые хорошо покрывают металл, дерево, картон и стекло; а также используется для тонких пленок. Доступны также готовые растворы для пропитки текстиля. ПА12 используется как клей горячего отверждения. Остаточные мономеры ведут себя как пластификаторы (как и впитываемая влага) в случае с ПА6 и ПА66; 10-20% алифатических гликолей или ароматических сульфонамидов (бензосульфоновая кислота н-бутиламида) отличные пластификаторы для низкокристаллических ПА, таких как ПА11 и ПА12. Двухкомпонентные смеси или привитые сополимеры с АБС,полифениленовым эфиром или эластомерами EVAC, ABR, BR, SBR, акриловыми или другими синтетическими смолами проявляют повышенную прочность (PA-HI). Прививание 17% акрилового эластомера к молекулам ПА6 приводит к получению полимера с высокой ударной вязкостью. Готовые сухие ударопрочные составы для литья под давлением содержат 10-20% ПЭ, который присоединен либо с помощью связующего (иономеры) либо химически (карбоксилирование, прививание к малеиновому ангидриду или акриловой кислоте). Сравнение свойств смотри таблицы 5 и 6.

Табл. 5. Свойства наполненных и модифицированных полиамидов

СвойстваЕд.изм.Наполненные и модифицированные алифатические полиамиды
PA6-GF 30PA66-GF 30PPA-

GF 30
СухойУсловия*СухойУсловия*Сухой
ρг/см31,35-1,37-1,36-1,46
EtМПа9000-

10800
5600-

8200
9100-

10000
6500-

7500
11700
σyМПа-----
εy%-----
εtB%-----
σ50МПа-----
σBМПа170-200100-135175-190115-140220
εB%3-3,54,5-62,5-33,5-52,5
TpоС220-225-255-260-
HDTоС190-215-235-250-285
αp10-52-3-2-3-
αn10-56-8-6-8-
UL94КлассНВ**-НВ**-
εr100-3,8-4,47-1548-
tanδ 10010-3100-1502000-

3000
1401300-

2300
-
ρeОм*м1013101110131011-
σeОм>1013>1011>1013>1011-
EBIкВ/мм35-4025-354035-
Ww%6.0-6.7-5.0-5.5-
WH%1.4-2.0-1.0-1.7-


СвойстваЕд.изм.Наполненные и модифицированные алифатические полиамиды
PA 6 - HIPA 66 - HIPA 12-P
СухойУсловия*СухойУсловия*Сухой
ρг/см31,01-1,13-1,04-1,13-1,0-1,05
EtМПа1100-

2800
450-12001800-3000900-2000220-750
σyМПа25-8020-4550-8040-5515-35
εy%4-515-305-715-3020-45
εtB%>50>5020->50>50>50
σ50МПа-----
σBМПа-----
εB%-----
TpоС220-255-160-175
HDTоС45-70-60-75-40-50
αp10-58,5-15-7-8,5-12-17
αn10-5-----
UL94КлассНВ**-НВ**-НВ**
εr100-3-45-143,5-47-94-24
tanδ 10010-3100-140500-300070-240900-1800900-3500
ρeОм*м>1013>1010>10121010-1012109-1011
σeОм1010-1012108-1010>1013>10131011-1015
EBIкВ/мм30-3525-3030-3530-3520-35
Ww%6,5-9,0-6,5-8,0-0,8-1,5
WH%1,8-2,7-2,2-2,5-0,4-0,7


* Температура 23оС, относительная влажность 50%

**Также доступны V-1 и V-0

Табл. 6. Свойства ароматических ПА и сополимеров

СвойстваЕд.изм.Ароматические полиамиды, сополимеры
PA 6/6TPA 6-3-TPA 6/66

PA 66/6
PA 61
СухойУсловия*Условия*СухойУсловия*
ρг/см31,181,181,121,13-1,141,181,18
EtМПа350030002800-

3000
2200-

3000
33003000
σyМПа11010080-908011090
εy%567-8-56
εtB%10-2010-20>50>50>50>50
σ50МПа------
σBМПа------
εB%------
TpоС295-300295-300-200-245175-180175-180
HDTоС110-12050-60105-
αp10-56-86-85-6-66
αn10-5------
UL94КлассV-2**V-2**V-2**V-2**V-2**V-2**
εr100-44,54-4,23,74,34,6
tanδ 10010-3300400170-210300400480
ρeОм*м10131013>10131013>1013>1013
σeОм10141013>10141012-1013>1015>1015
EBIкВ/мм508025-2528
Ww%6,5-7,56,5-7,56,5-7,59-1066
WH%1,8-2,01,8-2,02,8-33-3,222


* Температура 23оС, относительная влажность 50%

** Доступны до V-0


Если вас заинтересовала информация, предложенная в данной статье, вы можете:
Позвонить:

Еще из раздела Материалы

    ПЭТ Широко используемым полимерным материалом является полиэтилентерефталат (ПЭТ). ПЭТ является термопластичным полиэфиром. Использование ПЭТ очень быстро растет в области производства упаковки, текстильной промышленности, аудио и видеопленках, ...
    подробнее
      1. Полиакрилаты, гомо- и сополимеры Полиакрилонитрил ПАН (PAN) Полиакрилонитрил получают полимеризацией акрилонитрила. Основной областью применения - это производство волокон и применение в качестве сополимера со стиролом (АБС, САН) и бутадиеном ...
      подробнее
        1. Полиформальдегид ПОМ (РОМ) Химическое строение ПОМ (полиоксиметилен, полиформальдегид, полиацеталь, РОМ) это полукристаллический термопластичный материал, полученный гомополимеризацией (РОМ-Н) или сополимеризацией (РОМ-С) формальдегида ПОМ ...
        подробнее

        © 2018 Пластик Текнолоджиз
        Республика Беларусь, 220024, г. Минск, ул. Бабушкина 8А

        Сайт работает на платформе Nestorclub.com