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改性尼龙66聚酰胺的性能

发布日期:2021/6/15 17:01:58 访问次数:111

改性尼龙66聚酰胺的性能
改性尼龙66是巴斯夫聚酰胺的商品名,用于注塑和挤塑成型。该产品系列包括pa6(改性尼龙66B)、改性尼龙66(改性尼龙66A)、PA6/6T(改性尼龙66T)以及基于共聚酰胺的特种产品,如:改性尼龙66/6。改性尼龙66A由已内酰胺水解聚合而成:共聚酰胺改性尼龙66。C是由已二胺、已二胺、已二酸缩聚或水解聚合而成;改性尼龙66T由已内酰胺、已二胺和对苯二甲酸缩聚获得。这些材料来源于石化原料,如苯、环已烷和甲苯等中获得。
 
  改性尼龙66B和A系列及共聚酰胺系列产品均基于聚酰胺6、66与6T研制而成。上述产品具有不同的分子量或粘度,并使用了多种添加剂,同时经过玻璃纤维或矿物强化。有关具体产品信息可参阅改性尼龙66产品范围手册。这些材料具有出色的机械强度、硬度、刚性、热稳定性及耐热润滑油和耐热水性。由其制成的部件具有特别高的尺寸稳定性和蠕变强度。此外,玻璃纤维改性型改性尼龙66T还具卓越的耐热性。
 
  这些改性尼龙66产品包括C3U、A3X2G5、A3X2G7、A3X2G10、B3UG4、和TKR4365G5。它们尤其适用于需要满足防火安全和防漏电性方面高规格的电气部件。此材料的特殊优点在于高刚性、良好的尺寸稳定性、不易翘曲、光滑的表面和出色的流动特性。非改性型产品的特征之一是完美整合了中等强度、刚性和蠕变强度,并具有卓越的耐冲击性和滑动摩擦性。这些优点可归因于半结晶结构及相邻酰胺基之间氢键结合带来的分子之间强内聚力。改性型产品具有高刚性、高蠕变强度、高硬度和尺寸稳定性,并具有出色的耐热性和耐热老化性。
 
  机械性能受温度、时间、水分含量及所制备试验样本的条件的影响。改性尼龙66T的独特之处在于其机械性能在很大程度上与环境温度变化无关。对于改性型产品,对性能具有重大影响的其它因素包括:玻璃纤维含量、方向、平均长度和纤维的长度分布及色粉作用。干燥的非改性型改性尼龙66产品的屈服应力在70-100MPa范围内,而改性型产品的屈服应力则高达250MPa。此外,产品还呈现出高蠕变强度和蠕变倾向,尤其是改性型产品更为出色。
 
  聚酰胺是非常坚韧的材料,适用于高耐破裂性的部件。通常在不同条件下测定的标准试验来表征其抗冲击特性。尽管由于试验设置、试验样本尺寸和切口形状不同,这些数值无法直接相互比较,但可对单个产品类别中的模塑材料进行比较。实际评估抗冲击特性时,进行成品零件的试验是必不可少的。经证实,例如,依照DIN53443第1部分的标准对外壳、片材或试验箱(参见图12)进行落锤试验,对于实际评估是十分有效的。韧性是按50%的部件折断时的断裂能量W50(j)来衡量的。按此标准,高抗冲击的未改性型改性尼龙66即使在23℃干燥状态下,有时甚至在低温条件下,其韧性值均可达到140j以上,即当10kg的重物从1。4m高度(冲击速度=5。3m/s)落到这些部件上时,它们都不会断裂。但是,改性尼龙66受到冲击时的性能受诸多因素影响,其中最主要的就是部件的形状和材料的刚度。如图13所示,改性尼龙66的各级产品具有不同的抗冲击强度与刚性。依据不同的应用、要求、设计和加工,可选择冲击强度与刚性之间达到最佳配合效果的产品,如分子量相对较高的非改性型产品、玻璃纤维改性型产品、矿物填充产品或冲击改性产品。
 
  即使在低温下,水分也可提高改性尼龙66的韧性。对于玻璃纤维改性型产品,成品零件的抗冲击强度随着玻璃纤维含量的上升而下降,而对于标准化试样来说其抗弯曲冲击试验的强度和试验值会上升。这是由于玻璃纤维的取向差异所致。经验证,高分子量的非改性型材料适用于生产抗冲击强度高的厚壁工程零件。即使在干燥状态下,冲击改性的非改性型改性尼龙66产品(如:B3L)也具有良好的抗冲击强度。对于易吸收水分的部件,进行调温或中间贮存的成本较高,或用于生产切口或低温冲击强度要求极高的部件时,此种材料可谓理想之选。除具体的加工条件,模塑件的几何形状(对耐受性有影响)、壁厚与和切口半径也在测定断裂能的过程中起到了重要作用,后两项因素尤为关键。冲击速度和差力也对结果具有重大的影响。长期静负荷下的性能相对较长时期伯材料负荷以恒定的应力或应变为特征。根据IOS899的拉伸蠕变测试,以及根据DIN53441的应力松弛测试可提供关于持续负荷下延伸、机械强度和应力松弛特性的信息。结果用蠕变曲线、蠕变模量曲线、蠕变应力曲线及等时同步应力-应变曲线(图14-15)表示。此处所列标准条件(根据DIN50014-23/50-2)下的曲线图仅为我方研究结果中一部分。更多不同温度和大气条件下的数值和图表,可通过Ultra-lnfopoint索取,或通过“Campus”程序进行查询。由单轴拉伸负荷获得的设计数据也可用于评估多轴负荷下的材料性能。
 
  工程部件经常受到动态作用力产生的负荷,其中尤以交替性负荷或循环负荷较为常见,这种负荷以相同方式周期性地作用于结构部件上。通过长期拉伸和压缩负荷试验(试样形状依照DIN53455,3号标准)测定材料在此类负荷下的性能,按极高的负荷循环速率进行交替负荷。结果以Woehler图中显示,Woehler图是通过绘制每种情况下施加的应力与达到负荷循环速率获得(见图16)。在试验结果的实际应用中,应当考虑:在高负荷交替频率下,由于内部摩擦,工件可能会大量发热。在这种性况下,必须使用在较高工作温度下测量的曲线。
 
  光滑、坚韧和坚硬的表面,晶体结构,高热稳定性,及耐润滑剂、燃料和溶剂性,使改性尼龙66成为承受滑动摩擦部件的理想材料。值得注意的是,改性尼龙66具有出色的干态运动摩擦性能。尽管金属材料在干态摩擦条件下难以运动,但若与改性尼龙66配合使用,即使不使用润滑剂也能运行自如。
 
  摩损和摩擦时的系统性能取决于诸多参数,如:配对材料、相互接触的滑动部件的表面质地和几何形状、中间介质(润滑剂)及压力、速度和温度等外部因素产生的应力。
 
  对于因滑动摩擦导致的磨损水平和滑动摩擦系数大小,量为重要的决定因素是配对材料的表面硬度和韧度、接触压力、横切距离、滑动表面的温度和润滑剂。图10显示了在两种不同表面粗糙的改性尼龙66产品的特定摩擦系统中,所测定的摩擦和麿损值。
 
  改性尼龙66A3R与矿物填充产品的独特优越之外:其具有较低的滑动摩擦系数和摩擦磨损率。经证实,改性尼龙66在耐受该特性的磨损应力方面比铝更为出色,因此在水泵等应用中起着重要作用。例如,风扇和汽车扰流器均会受到此类应力的作用,这种应力由气流或液流中夹杂的粒状固体导致。在这种情况下,改性尼龙66的良好弹性会产生高抗力。
 
  由于其半晶体结构及强大的氢键结合作用,改性尼龙66即使在接近熔化范围的温度下仍能保持原有的形状由于线性膨胀系数低,与其它半结晶热塑塑料相比,改性尼龙66改性尼龙66具有出众的热学性能。在温度变化时,改性型产品尤其具有高尺寸稳定性。但是,玻璃纤维改性型产品的线性膨胀取决于纤维的方向。
 
  除产品自身的热学性能外,由改性尼龙66制成的组件的受热特性还取决于受热的持续时间和方式,以及机械负荷。部件的设计也具有一定影响。因此,不能简单地基于各种标准化测试下的温度值评估改性尼龙66部件的热稳定性,尽管如此,温度值仍具有参考和比较的价值,依照DIN53445进行的扭力摆锤测试中,所测量的剪切模量和阻尼值与温度成一定函数关系,因而具有反映受热性能的价值。通过比较剪切模量曲线(图4和图5),可提供低变形应力和速度下不同热机械效应的信息。根据实际经验,以最佳方式生产的部件的热稳定性,与扭曲测试中开始出现软化时所测量的温度范围完全相符。
 
  对于电气设备,通常规定依照VDE0470§4B(球压痕试验)测试其耐热性。经125℃下的测试,由所有改性尼龙66产品制成的成品件均满足对带电部件的要求。建议在此类应用中使用改性型产品。用于比较抗热老化性能(即各类改性尼龙66产品对长期热作用的反应)的两个特性参数包括:暴露在热环境中5000或20000小时的温度指数(TI)及IEC216规定的寿命半差温度(HIC)。对于改性尼龙66,降至限值(初始值的50%)的抗拉强度和冲击强度是适合的评估标准。
 
  对于某些非改性型改性尼龙66产品,可用图4中的示例方法绘制耐热性图表(即不同温度下初始值变为限定值所用时间图)。改性尼龙66产品范围手册的典型值表中也列入了TI值在热润滑剂、冷却剂和溶剂中的抗热老化性能
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