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星易迪19年“工程塑料” “阻燃尼龍” 研發生產廠家!江蘇省質量信得過企業· 常州大學產學研基地

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淺析工程塑料聚酰胺物理性能與分子結構關系

文章出處:網責任編輯:作者:PA改性工程師-李超人氣:-發表時間:2013-07-08 17:36:00

聚酰胺(PA)是主鏈中含有酰胺基團(—NHCO—)的雜鏈聚合物,分為脂肪族和芳族兩類。脂肪族PAPA6、PA66、PA610,芳族PAPA-6T、PPD-T(聚對苯二甲酰對苯二胺)均為線性結構,屬于典型的熱塑性聚合物。目前塑料工業常用的是脂肪族PA,PA的種類繁多但是合成原理及工藝基本相似。

聚酰胺的合成方法主要有熔融縮聚法和氨基酸自縮聚法。PA-6由己內酰胺開環聚合,通式為—[—NH-(CH2)x-1-CO—]n其中x為氨基酸或內酰胺分子中的碳原子數,尼龍-x。PA66由己二酸和己二胺通過熔融縮聚的方法制備,通式為—[—NH-(CH2)x-NHCO-(CH2)y-2-CO—]n其中x為二元胺中的碳原子數,y為二元酸中的碳原子數。聚酰胺的特殊微觀分子結構決定了其宏觀表現的優異物理性能。

PA具有優異的機械性能和較高的熔點。這主要是因為分子鏈中具有極性酰胺基,一個分子鏈上酰胺基中與氮原子相連的氫與另一個分子鏈上酰胺基中與碳原子相連的氧之間相互吸引形成氫鍵,氫鍵的鍵能較大導致分子間作用力增大,內聚能達到700J/cm3,約為聚乙烯的3倍,聚苯乙烯的2.4倍,同時聚酰胺分子結構較規整,易于結晶,所以使得聚酰胺宏觀表現出較高耐彎曲疲勞強度和高熔點性能。

高抗拉伸強度和抗沖擊強度、韌性好也是PA的優良特性。主要是由于分子鏈中的酰胺基之間嵌有非極性的亞甲基結構,在晶區和非晶區同時存在這種結構單元,構成了結晶與非結晶共存、極性與非極性共存的結構,導致聚酰胺在宏觀上表現良好的韌性和抗拉強度。

耐油性優良是PA的一個重要特性,能耐烴類、油類,如乙酸甲酯、環己酮、苯、四氫呋喃、四氯化碳等溶劑,對礦物油、植物油和油脂呈現惰性。這主要是因為聚酰胺分子結構端基為極性基團與非極性溶劑不相容,但是水和醇類可以使其產生溶脹現象。

PA具有無毒,抗靜電。聚酰胺分子結構中存在非極性基團亞甲基和極性基團酰胺基團,極性基團部分從空氣中吸收水分,可以在材料表面形成薄薄的導電層,起到消除靜電的作用。

耐磨性好,摩擦系數低,優異的自潤滑性。由于分子結構的酰胺基形成氫鍵,增強了分子間的作用力,內能增大,顯示出優良的耐疲勞性。但是由于極性基團的存在,耐疲勞壽命隨著吸水率的增大而降低。常州星易迪塑化科技有限公司采用玻璃纖維增強有效改善耐疲勞性能的同時,提高了沖擊強度、硬度、抗蠕變性、耐熱性以及尺寸穩定性。

1 PA 增強前后性能比較

項目

PA-6

30%增強

PA-66

30%增強

密度/g/cm3

1.13

1.435

1.14

1.578

拉伸強度/MPa

78

124.75

83

157.8

伸長率/%

70

2.7

60

2.8

彎曲模量/MPa

2700

3330

3000

5647

缺口沖擊強度/KJ/m2

3.3

10

3.9

10.5

熱變形溫度/

63

188

60

236.9

PA-66氧指數(OI)為24.3%,氧指數<22屬于易燃材料,氧指數在22---27之間屬可燃材料,氧指數>27屬難燃材料。為取得阻燃效果,需對高分子材料進行改性處理,但是市場上的阻燃材料玲瑯滿目。常州星易迪塑化科技有限公司采用無鹵阻燃材料對尼龍進行改性,制備了無鹵環保阻燃增強材料。主要性能見表2

PA-6無鹵阻燃增強材料性能

項目

測試標準

測試條件

數據

密度/g/cm3

ASTM D-792

23

1.257

收縮率%

ASTM D-955

23,濕度50%,24h

0.8

拉伸強度/MPa

ASTM D-638

10mm/min

73

斷裂伸長率%

ASTM D-638

10mm/min

5.2

彎曲強度/MPa

ASTM D-790

2mm/min

106.34

彎曲模量/MPa

ASTM D-790

2mm/min

2835.40

懸臂梁缺口沖擊強度/KJ/m2

ASTM D256

23

7.85

熱變形溫度/

ASTM D648

1.82MPa

127

燃燒性能

ASTM UL-94

 

V-0

聚酰胺具有優異的力學性能和物力性能,但是隨著科技進步和物質水平的提高對材料的性能也提出了更高的要求,對聚酰胺高分子材料的改性技術越來越受到人們的關注,通過對高分子材料的改性以滿足不同行業領域的需求,從而大大拓展了應有范圍。

此文關鍵字:工程塑料 PA PA6 PA66 聚酰胺