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【尼龙技术】耐高温尼龙的发展及研究方向

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【尼龙技术】耐高温尼龙的发展及研究方向

发布日期:2018-07-25 作者: 点击:

    尼龙(Nylon)又称聚酰胺,是大分子主链的重复单元中含有酰胺基团的化合物的统称。尼龙材料由于具有高强度,高韧性,耐磨耐冲击性以及耐化学试剂等各项优异性能,因此在工程塑料、合成纤维、塑料薄膜、涂料和粘合剂等领域具有非常广泛的应用,并且在五大工程塑料(尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯)中的用量排名稳居首位。但是尼龙高分子材料中含有极性酰胺基团,具有很强的亲水性,对产品的使用环境和性能产生较大影响,并且常规尼龙具有较强的结晶性,不能满足透明度要求较高的产品需求;常规尼龙在耐高温领域也存在不足并且随着石化资源枯竭、绿色发展的需要,利用可再生资源的生物基尼龙也亟待发展。


    随着航空航天、军工、汽车轻量化和电子电器工业的快速发展,对高分子材料的耐热性和强度都提出了更高的要求,迫切的需要开发高耐热和高强度的高分子材料。在聚酰胺的合成中添加刚性的芳环化合物可以大大提高常规尼龙的耐热性和强度。全芳香族聚酰胺最早由美国杜邦公司在 1972 年实现了工业化生产,商品名为凯夫拉,是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,其具有高强度,高耐热性等优良性能,在280℃的高温下经 200h,强度保持率仍在85%以上,其模量为钢的5 倍。但是其耐疲劳性和耐压性不足,尚不能实现熔融挤出和注射成型。PA9T 由 KURARAY(可乐丽株式会社) 公司首度开发成功并实现工业化。商品名为Genestar,是由碳数 9 的直链脂肪族二胺与对苯二酸聚合而成。Genestar 的吸水率是 PA46 的1/10,是 PA6T 的1/3,也是各种聚酰胺中最低的,大幅扭转了尼龙为吸水性塑胶的观念。


    PA4T作为全球领先的高温尼龙(PA46)生产商,DSM公司拥有全球唯一的丁二胺工业化方案。丁二胺是PA46合成的关键原料,这样的技术优势也使得DSM公司率先研发出了以此作为原料的PA4T产品。这种21世纪的第1个新聚合体,具有卓越的空间稳定性,无铅焊接兼容性,高熔点,在温度上升的情况下具有很高的硬度和机械强度,且相比DSM公司原有的PA46产品,甚至是PA9T,它显示出了超低的吸水率。PA4T综合而又优异的性能,将会使它在今后电子电气和汽车等耐高温应用领域占据重要的份额。PA4T的发明也是市场小型化和电子产品集中化对性能材料更高要求的体现。


    PA10T研究结果显示,纯的PA10T具319.1℃的高熔点,其优异的耐热性使PA10T展现出了潜在的商业价值。国内的塑料改性龙头企业—金发科技商业化了这项技术,其牌号为Vicnyl的PA10T产品,它具有优异的耐热性,超低的吸水率,更好的尺寸稳定性,耐无铅焊锡温度高达280℃,优异的耐化学性能和注塑加工性能。而且据称,PA10T树脂有近一半的原材料来自于蓖麻,属于生物基环保材料,综合性能优异,显示出了很强的市场竞争力。PA10T产品的商业化,填补了我国在高温尼龙新材料上自主研发的空白。


    其他PPA材料PPA(半芳香族尼龙)是由脂肪族二胺或二酸与带芳香环的二酸或二胺经缩聚制得的。除了以上所述的PA4T、PA6T、PA9T、PA10T 等材料外,还有PAMXD6、PA12T等很多PPA品种。这些尼龙材料因为化学结构中具备芳环结构,都不同程度地提高了热变形温度。其中杜邦公司用对苯二甲酸二甲酯(DMT)和十二胺(DDMD)合成PA12T,熔点达296.6℃,具有极强的应用价值。由于HTPA能提供超过270℃的热变形温度,因此它是一个适用于汽车、机械、电子/电气工业中耐热制件的理想工程塑料。同时,对于在短期高温下必须保持结构完整性的制件,HTPA也是理想的选择。高温尼龙的今后研究主要是开发更适宜加工的耐高温尼龙产品,降低生产成本,优化聚合工艺以及通过无机改性,共混等手段进行新产品开发。


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