尼龍PA66與PA6/PA610/PA1010/PA1010/PA11/PA12聚酰胺的結(jié)構(gòu)與性能比較
發(fā)布時(shí)間:2023-11-21 點(diǎn)擊數(shù):0
聚酰胺樹(shù)脂的外觀為白色至淡黃色的顆粒,其制品堅(jiān)硬,表面有光澤。由于分子主鏈中重復(fù)出現(xiàn)的酰胺基團(tuán)是一個(gè)帶極性的基團(tuán),這個(gè)基團(tuán)上的氫能與另一個(gè)酰氨基團(tuán)上的羰基結(jié)合成牢固的氫鍵,使聚酰胺的結(jié)構(gòu)發(fā)生結(jié)晶化,從而使其具有良好的力學(xué)性能、耐油性、耐溶劑性等。聚酰胺的吸水率比較大,酰胺鍵的比例越大,吸水率也越高。不同品種的吸水率為聚酰胺6>聚酰胺66 >聚酰胺610 >聚酰胺1010 >聚酰胺11> 聚酰胺12。
1、力學(xué)性能聚酰胺具有優(yōu)良的力學(xué)性能。其拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、剛性及耐磨性都比較好。但是聚酰胺的力學(xué)性能會(huì)受到溫度以及濕度的影響。它的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度隨溫度與濕度的增加而減小。圖2-3和圖2-4分別為聚酰胺拉伸屈服強(qiáng)度與溫度及吸水率的關(guān)系。
圖2-3 聚酰胺拉伸屈服強(qiáng)度與溫度的關(guān)系
圖2-4 聚酰胺拉伸屈服強(qiáng)度與吸水率的關(guān)系 聚酰胺的沖擊性能很好,而且溫度及吸水率對(duì)聚酰胺的沖擊強(qiáng)度有很大的影響。聚酰胺的沖擊強(qiáng)度是隨溫度與含水率的增加而上升的。聚酰胺的硬度是隨含水率的增加而直線下降的,如圖2-5所示。
聚酰胺具有很好的耐磨耗性能。它是一種自潤(rùn)滑材料,做成的軸承、齒輪等摩擦零件,在PV 值(機(jī)械密封的工作能力值) 不高的條件下,可以在無(wú)潤(rùn)滑的狀態(tài)使用。各種聚酰胺的摩擦因數(shù)沒(méi)有顯著的差別,油潤(rùn)滑時(shí)摩擦因數(shù)小而穩(wěn)定。此外,聚酰胺的結(jié)晶度越高,材料的硬度越大,耐磨性能也越好。耐磨性能還可通過(guò)加入二硫化鉬、石墨等填料來(lái)進(jìn)一步改善。
3、熱性能由于聚酰胺分子鏈之間會(huì)形成氫鍵,因此聚酰胺的熔融溫度比較高,而且熔融溫度范圍比較窄,有明顯的熔點(diǎn)。聚酰胺的熱變形溫度不高,一般為80℃以下,但用玻璃纖維增強(qiáng)后,其熱變形溫度可達(dá)到200℃。
聚酰胺的熱導(dǎo)率很低,約為0.18 ~0.4W/(m·K),相當(dāng)于金屬的幾百分之一。因此在用聚酰胺做齒輪和軸承這一類的機(jī)械零件時(shí),厚度應(yīng)盡量減小。聚酰胺的線膨脹系數(shù)比較大,約為金屬的5~7倍,而且會(huì)隨溫度的升高而增加。
4、耐化學(xué)藥品性聚酰胺具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,由于具有高的內(nèi)聚能和結(jié)晶性,所以聚酰胺不溶于普通溶劑(如醇、酯、酮和烴類),能耐許多化學(xué)藥品,它不受弱堿、弱酸、醇、酯、酮、潤(rùn)滑油、油脂、汽油及清潔劑等的影響,對(duì)鹽水、細(xì)菌和霉菌都很穩(wěn)定。
在常溫下,聚酰胺溶解于強(qiáng)極性溶劑(如酚類、硫酸、甲酸) 以及某些鹽的溶液,如氯化鈣飽和的甲醇溶液、硫氰酸鉀等。
在高溫下,聚酰胺溶解于乙二醇、冰醋酸、氯乙醇、丙二醇和氯化鋅的甲醇溶液。
5、其他性能聚酰胺的耐候性能一般,如果長(zhǎng)時(shí)間暴露在大氣環(huán)境中,會(huì)變脆,力學(xué)性能明顯下降。如果在聚酰胺中加入炭黑和穩(wěn)定劑后,可以明顯地改善它的耐候性。常用的穩(wěn)定劑還有無(wú)機(jī)堿金屬的溴鹽和碘鹽、銅和銅化合物以及亞磷酸酯類。
聚酰胺無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)毒,多數(shù)具有自熄性,即使燃燒也很緩慢,且火焰?zhèn)鞑ニ俣群苈?,離火后會(huì)慢慢熄滅。
幾種主要聚酰胺的性能
性能 | 聚酰胺6 | 聚酰胺66 | 聚酰胺610 | 聚酰胺1010 | 聚酰胺11 | 聚酰胺12 | 澆注聚酰胺 |
密度/(g/cm3) | 1.13~1.45 | 1.08~1.15 | 1.8 | 1.04~1.06 | 1.04 | 1.09 | 1.14 |
吸水率/% | 1.9 | 1.5 | 0.4~0.5 | 0.39 | 0.4~1.0 | 0.6~1.5 | — |
拉伸強(qiáng)度/MPa | 74~78 | 83 | 60 | 52~55 | 47~58 | 45~50 | 77.5~97 |
伸長(zhǎng)率/% | 150 | 60 | 85 | 100~250 | 60~230 | 230~240 | - |
彎曲強(qiáng)度/MPa | 100 | 100~110 | — | 89 | 76 | 86~92 | 160 |
中擊強(qiáng)度(缺口)/(kJ/m2) | 3.1 | 3.9 | 3.5~5.5 | 4~5 | 3.5~4.8 | 10~11.5 | — |
壓縮強(qiáng)度/MPa | 90 | 120 | 90 | 79 | 80~100 | - | 100 |
洛氏硬度/HR | 114 | 118 | 111 | — | 108 | 106 | — |
熔點(diǎn)/℃ | 215 | 250~265 | 210~220 | — | — | - | 220 |
熱變形溫度(1.82MPa)/℃ | 55~58 | 66~68 | 51~56 | — | 55 | 51~55 | — |
脆化溫度/℃ | -70~-30 | -25~-30 | -20 | 60 | -60 | -70 | — |
線膨脹系數(shù)/×10-5K-1 | 7.9~8.7 | 9.0~10 | 9~12 | 10.5 | 11.4~12.4 | 10 | 7.1 |
燃燒性 | 自熄 | 自熄 | 自熄 | 自熄 | 自熄 | 自熄至緩慢燃燒 | 自熄 |
介電常數(shù)60Hz | 4.1 | 4 | 3.9 | 2.5~3.6 | 3.7 | - | 4.4 |
擊穿強(qiáng)度/(kV/mm) | 22 | 15~19 | 28.5 | >20 | 29.5 | 16~19 | 19.1 |
介電損耗/(60Hz) | 0.01 | 0.014 | 0.04 | 0.020~0.026 | 0.06 | 0.04 | — |
圖2-3 聚酰胺拉伸屈服強(qiáng)度與溫度的關(guān)系
圖2-4 聚酰胺拉伸屈服強(qiáng)度與吸水率的關(guān)系
聚酰胺具有很好的耐磨耗性能。它是一種自潤(rùn)滑材料,做成的軸承、齒輪等摩擦零件,在PV 值(機(jī)械密封的工作能力值) 不高的條件下,可以在無(wú)潤(rùn)滑的狀態(tài)使用。各種聚酰胺的摩擦因數(shù)沒(méi)有顯著的差別,油潤(rùn)滑時(shí)摩擦因數(shù)小而穩(wěn)定。此外,聚酰胺的結(jié)晶度越高,材料的硬度越大,耐磨性能也越好。耐磨性能還可通過(guò)加入二硫化鉬、石墨等填料來(lái)進(jìn)一步改善。
圖2.0.聚酰胺硬度與吸水率的關(guān)系
2、電性能由于聚酰胺分子鏈中含有極性的酰胺基團(tuán),會(huì)影響到它的電絕緣性。聚酰胺在低溫和干燥的條件下具有良好的電絕緣性,但在潮濕的條件下,體積電阻率和介電強(qiáng)度均會(huì)降低,介電常數(shù)和介質(zhì)損耗也會(huì)明顯增大。溫度上升,電性能也會(huì)下降。3、熱性能由于聚酰胺分子鏈之間會(huì)形成氫鍵,因此聚酰胺的熔融溫度比較高,而且熔融溫度范圍比較窄,有明顯的熔點(diǎn)。聚酰胺的熱變形溫度不高,一般為80℃以下,但用玻璃纖維增強(qiáng)后,其熱變形溫度可達(dá)到200℃。
聚酰胺的熱導(dǎo)率很低,約為0.18 ~0.4W/(m·K),相當(dāng)于金屬的幾百分之一。因此在用聚酰胺做齒輪和軸承這一類的機(jī)械零件時(shí),厚度應(yīng)盡量減小。聚酰胺的線膨脹系數(shù)比較大,約為金屬的5~7倍,而且會(huì)隨溫度的升高而增加。
4、耐化學(xué)藥品性聚酰胺具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,由于具有高的內(nèi)聚能和結(jié)晶性,所以聚酰胺不溶于普通溶劑(如醇、酯、酮和烴類),能耐許多化學(xué)藥品,它不受弱堿、弱酸、醇、酯、酮、潤(rùn)滑油、油脂、汽油及清潔劑等的影響,對(duì)鹽水、細(xì)菌和霉菌都很穩(wěn)定。
在常溫下,聚酰胺溶解于強(qiáng)極性溶劑(如酚類、硫酸、甲酸) 以及某些鹽的溶液,如氯化鈣飽和的甲醇溶液、硫氰酸鉀等。
在高溫下,聚酰胺溶解于乙二醇、冰醋酸、氯乙醇、丙二醇和氯化鋅的甲醇溶液。
5、其他性能聚酰胺的耐候性能一般,如果長(zhǎng)時(shí)間暴露在大氣環(huán)境中,會(huì)變脆,力學(xué)性能明顯下降。如果在聚酰胺中加入炭黑和穩(wěn)定劑后,可以明顯地改善它的耐候性。常用的穩(wěn)定劑還有無(wú)機(jī)堿金屬的溴鹽和碘鹽、銅和銅化合物以及亞磷酸酯類。
聚酰胺無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)毒,多數(shù)具有自熄性,即使燃燒也很緩慢,且火焰?zhèn)鞑ニ俣群苈?,離火后會(huì)慢慢熄滅。