长碳链尼龙是什么材料,有什么作用?

材料每日新鲜报 2022-11-09
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长碳链尼龙是尼龙分子主链重复单元中带有酰胺基,两个酰胺基之间的亚甲基长度大于10的尼龙,我们称之为长碳链尼龙,包括尼龙11、尼龙12等。

长碳链尼龙的特性

(1) 吸水率低

尼龙吸水主要是由于尼龙分子中极性酰胺基团与水具有很强的亲合力。长碳链尼龙分子中的酰胺基浓度比普通尼龙小,因此其吸水率低,如PA12及PA1012的吸水率仅为 0.25%左右, 而PA6的吸水率为 3-4%。

(2) 尺寸稳定性好

由于长碳链尼龙的吸水率低,因此在潮湿的环境下也能保持较高的韧性和硬度,其力学性能不会发生太大的改变。用长碳链尼龙制作的部件, 尺寸稳定性好,精度高,可用于精确度要求高 、环境潮湿的场合 。

(3) 韧性和柔软性好

长碳链尼龙分子具有可自由伸展和旋转的 亚甲基长链,因此其 韧性和柔软性好, 回弹率高,即使在很低的温度下也具有较高的冲击韧性和柔软性,可制作 柔软制品和耐寒部件。

(4) 耐磨损性能优异

长碳链尼龙的磨耗系数小,磨耗量低,例如在相同条件下尼龙11、尼龙12、尼龙6、尼龙66的磨耗量分别为9.9mg、8.2mg 、35.0mg、27.0mg。它与光滑的金属表面摩擦时不会产生严重的磨损和出现明显的磨屑,所以长碳链尼龙特别适合制作 耐磨部件。

(5) 电性能优异

长碳链尼龙的长碳链结构赋予了它优异的电气性能。由于长碳链尼龙的吸水率低,在潮湿的环境中仍具有优异的介电性能,这是PA6和PA66等短碳链尼龙所不具有的特性。

长链尼龙具有较高的行业应用价值

长链尼龙通常指长链段中亚甲基长度在10个以上的尼龙,因长碳链尼龙中大分子链的亚甲基较长,酰胺基密度低,兼有尼龙6、尼龙66和聚烯烃的性质,从而长链尼龙具有吸水率低、制品尺寸稳定性好、密度小、熔点低、耐低温、耐油、耐化学品、自润滑性好、柔性好、抗冲击等优异性能。目前,长链尼龙产品主要包括PA11、PA12、PA610、PA612、PA56、PA1010、PA1012和PA1212等。

长链尼龙PA11具有耐化学腐蚀、耐各种汽车燃料油、抗裂强度高、低温性能好等特点,被广泛用作汽车燃料管、压力管、螺旋管等,在汽车供油系统和制动系统中广泛取代金属管。长链尼龙PA12具有耐磨、耐电、柔韧性好等优点,广泛用于汽车仪表板、油门踏板、操纵杆套、导管等部件,特别适合制作汽车的刹车软管、油管等。

长链尼龙PA1010是中国最早自主研发的一种聚酰胺工程塑料,在中国工业化生产中有着及其重要的作用。长链尼龙PA1010与其它的聚酰胺工程塑料一样具有高强度、很好的弹性,高韧性及耐磨性等优异性能,而且具有较低的吸水性和很好的尺寸稳定性。

长链尼龙PA1212 为郑州大学尼龙研究团队开发,由石油轻蜡发酵得到的十二碳二元酸合成。吸水率在尼龙中最低,尺寸稳定性好,耐油、耐碱且无毒,低温下具有极好的韧性,可用于挤出、注塑、吹塑或制成粉末喷涂,可一定程度代替长链尼龙PA11、PA12。长链尼龙PA1212在汽车工业中应用也十分广泛,可以用于制造各种汽车用的刹车管、输油管、其它各种软管、离合器、刮雨器、邮箱、汽化器喷嘴和联动拐把、汽油过滤网、仪表盘、保险杠等。长链尼龙PA1212电性能较好,且耐磨性及尺寸稳定性远优于其它尼龙材料,特别适合于制作小型电气零部件,如电子电器的外壳、链接杆、电线分路盘、电动机凸轮、电感器支架等,而且用其制作的零部件在运转时噪音小,能消音,在录音机、照相机、音响、钟表等家电产品制造中也得到应用。

1 汽车工业

长碳链尼龙是制造汽车油管的理想材料,发达国家60%-70%的长碳链尼龙用于生产汽车软管,如 刹车管、输油管、离合器软管等,欧洲的汽车软管70%使用的是PA12,美国也50%的汽车软管是用PA12制成。长碳链尼龙还能用作 消音齿轮、轴承、止推垫、抗震件、刮水器等。

用PA11制作的输油管路 质量轻、耐腐蚀、不易疲劳开裂、密封性好、内壁光滑、阻力小、易安装和维修等。国产尼龙1212已经达到了尼龙11和12的技术要求,正逐步替代使用。

2 、电子、电器工业

用PA11、PA12制的电器零件运转时 噪音低、能消音,广泛用于录音机和钟表齿轮、电器配线和小型精密机械件等 。

尼龙11、12 和1212 都不受白蚁危害,不受电弧渗透及电解腐蚀的影响,用作 电线电缆防护套可提高电缆的可靠性并延长使用寿命。用作 海底光缆、 电缆的保护材料,可减少 信号在传输过程中的损失。

PA12包覆线在海底浸渍3年无变化, 是迄今验证过的 最高级军用电缆护套用材料。

尼龙11、12的电阻率随温度变化大,而持性变化小,可用于制造 电热毯、电器地毯的感温元件。

3、在薄膜片材方面的应用

PA12与聚乙烯挤出的复合膜,可用来保护和包装食品,具有保香 、耐蒸汽消毒的优点。

PA11的成膜性好,用于肠衣具有 无毒 、强度高 、耐磨 、透气率低的优点。

PA12片材可代替铅板用于纸张印刷,提高书的刊印精度,可连续印刷100万印以上,效能是铅板的50倍。

PA1012的流延膜、与聚丙烯的复合膜,可直接用于包装膜的柔版印刷,具有优良的拒油拒水特点,是良好的食品包装膜材料。

PA1212的阻隔性好,可用作医药和冷冻食品的包装材料。

4、其他应用

长碳链尼龙因具有极好的柔韧性而在纺织上应用较广,世界上尼龙11产量的17 %用于制造纤维。聚苯胺/ 尼龙11共混导电纤维,因尼龙11基体的强度较好使导电大分子伸展充分,提高了共混物的导电性。

PA11、PA12也可用作高级涂料和粘合剂,PA11、PA12 制的粉末涂料平均粒径 32 ~ 56μm,与金属粘合性强,固化时间短。我国军用直9直升机尾翼就是采用长碳链尼龙粉末涂料涂覆。PA11、PA12制的粘合剂,可广泛用于纤维、皮革、木材、纸张等的粘接。

PA1212 基长碳链尼龙热熔胶,是目前最为高档的热熔胶,可赋予高档西服挺括、美观、舒适、手感好等特点。

PA11、PA12 、PA1012和PA1212还可用于医疗器材、体育用品、食品工业,如制作速冻食品的容器、各种包装材料、牛奶等液体食品的传输管道等 。

PA11具有优异的介电、热电、压电和介电性能,是仅次于聚偏氟乙烯(PVDF)的压电高聚物。纯PVDF成纤性较差,不利于成型,采用共混熔法纺丝制备的PA11/ PVDF纤维,是理想的压电材料。

国内长碳链尼龙生产仍亟待突破

长碳链尼龙的生产长期被跨国供应商所垄断,国产化率不足三成。法国阿科玛、德国德固赛、瑞士EMS公司和日本宇部兴产公司(UBE)等,这四家企业全部为覆盖了从原料到单体、聚合物和复合材料整个供应链的纵向一体化生产商。在PA11方面,国外的主要生产商有德国德固赛、赫司特、美国杜邦、法国阿托菲纳、瑞士EMS等;PA12方面,国外的主要生产商有法国阿科玛、美国杜邦、德国德固赛、瑞士EMS、日本东丽、日本宇部兴产(UBE)等。法国阿科玛在中国收购的苏州公司生产可再生料PA1010。

国内长碳链尼龙生产厂家不多,据了解,主要有山东广垠新材料、山东东辰、上海盈诺工程塑料等。国内生产厂家目前多为按订单生产,基本处于满产满销,产品主要用作生产汽车部件,电子电器、单丝及工业丝等领域。目前市场上流通较多的为PA1212、PA610/612等以及部分改性尼龙树脂,而PA1010近些年则逐渐减少。PA1212在结构上与PA11和PA12近似,但其生产成本比PA11和PA12低,国内虽有一些企业对PA12的生产进行研究,但由于原料和工艺问题没有很好地解决,产品一直未实现工业化生产。

长链尼龙作为重要的工程塑料,是国民经济、科技发展及军事国防的重要基础保障。“十四五”期间在“碳中和”及“以塑代钢”的大背景下,大力发展化工新材料势在必行,尼龙材料也已被列入多项国家级政策规划中。预期尼龙产品及相关全产业链在国家政策的支持下将进一步发展,国产替代进程有望得到巨大推进。

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