尼龙化学及性能、品级等介绍

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尼龙，或称聚酞胺是可熔融加工的热塑性塑料，其链结构特点为重复排列的酸胺团。作为热塑性工程塑料，它们具有各种性能的综合性，包括高强度（特别是在高温时）、低温韧性、硬度。耐磨损性、低摩擦系数和良好的耐化学药品性。

化学及性能
尼龙有两种普通品级：
1）二元酸HOOC－R一C00H与二胺通过缩聚反应生成的尼龙。
例如：尼龙 6／6即由己二酸(6个碳)和己二胺（6个碳）生成聚己二酸己二酰胺。以同样方式由己二胺和壬二酸、癸二酸或十二烷二酸结合生成的其它商业化尼龙分别为尼龙一6／9、－6／10和-6／12。
2）由单体上带有羧基和氨基两种基团的环状化合物进行加成反应聚合生成的尼龙。
例如：尼龙一6是由环己内酰胺（6个碳）聚合形成聚己内酰胺由加成反应生成的其它商业化尼龙有尼龙一11和一12。
尽管理论上尼龙的品种可以很多，但实际上商业化生产的品种较少。尼龙一6和6／6销售量最大，这主要是由于综合考虑它们的价格、性能和加工性能是最适宜的。
尼龙一6和尼龙一6／6的高分于量同系物（尼龙一6／10．－6／12、11和12）是具有较高价格的特种聚合物。以明显地牺牲硬度和耐热性为代价，这些树脂主要用于要求有很好的耐化学药品性的环境，以及在要求低吸湿性、尺寸稳定性好的场合。
大多数尼龙是半结晶聚合物。结晶度可通过成核反应过程加以控制，即熔融聚合物中加入晶种使粒子在速率、数量、类型和尺寸等方面得到均匀的增长。加晶种的结果是形成尺寸均匀的小的粒子。成核反应使聚酸胺增加了拉伸屈服强度、弯曲模量、抗蠕变性和硬度，但同时伴随着在伸长率和耐冲击性方面的一些损失。成核反应所带来的一个重要益处是降低了加工过程中的准备时间。
所有的尼龙都从它们所接触的环境中吸收水分，逐渐与大气的相对湿度达到平衡。水分吸收特性随着尼龙品种而变化。水分对尼龙有增塑效应，这种效应增加挠曲性和抗冲击性。性能的变化程度对尼龙一6和一6／6来说比较明显，因为它们的吸湿水平与尼龙一11和一12相比是高的。在一些关键性应用中，模制品或挤塑成型的最终产品的湿度调节是必需的，以使零件的韧性达到最佳。吸湿率取决于温度、结晶度、湿度和零件的厚度。在大气中，尼龙吸收水分很慢。较快的湿度调节可通过将样品浸泡在热水中完成，然后在一个湿度恒定的房间熟化。
当暴露于高温时，未经改性的尼龙发生分子量降解反应，这将导致机械性能的损失。降解反应过程与时间和浓度密切相关。实际上，未稳定化的尼龙可经受连续暴露于149T温度下，这是美国保险商协会实验室（UL）应用于所有标准尼龙材料的一般连续温度等级。尽管尼龙6和一6／6的熔点有所不同（ 420和490F），但它们的UL热指数等级是类似的，它们在那些要求在高温下保持性能的应用领域内是可以互换使用的。
加入热稳定剂可使尼龙在高温下长期保持性能。热稳定化增强级的热指数认定值达到284F。
高温对热稳定化尼龙的主要影响是韧性和可塑性的提高，同时伴随着短期和长期的刚性及强度性能的下降。
长期暴露于紫外线光下将导致降解反应。辐射的作用可通过使用紫外线吸收剂和其它化学品得到降低，最有效的体系是含有 2-3％（ Wt）高分散的炭黑。尼龙对烃类、芳香族及脂肪族溶剂、普通的汽车用油料和燃料及致冷剂等具有良好的耐化学药品性。它们不耐强酸、强碱和酚。它们也会被热水逐渐水解（在120F以下温度时不明显）。

品级
商业化的尼龙品级的数目和种类是相当多的，这些品级一般都可满足特定的要求。可通过几种方式进行改性：1）分子的变化，包括分子量和结构的改变；2）添加剂：3）使用填充物；4）尼龙与其他聚合物共混。
产品可分成几类：
均聚物：这一类包括未改性的基础尼龙，其熔体粘度变化很大，可从熔体粘度相当低的用于截面很薄的注塑成型品级到用于吹塑成型的熔融粘度很高的品级。其增塑剂含量也不一样，可从满足FDA要求符合食品级的低增塑剂含量到用于制造柔性管件的增塑剂含量较高的品级。阻燃级在厚度为1／32英寸时定为UL．94 VO。有硬度和抗冲击强度都好的未改性尼龙及硬度和抗冲击性略差，模塑周期较快的经过成核作用的品级。
共聚物：与经过特殊处理的烯烃基树脂制备的共聚物，使干燥的模塑成型尼龙的落体冲击强度能显著增加，缺口敏感性明显降低。这些材料在一40T温度下延展性（刺穿）一般减弱，在这样的温度下均聚物一般出现破碎现象。
共聚物有时归属于抗冲改性级。共聚反应不仅能增加韧性，也可提高挠性。一个例子是尼龙一6热稳定化共聚物大量用在汽车发动机盖下管件的制造。
增强级的强度、硬度和耐蠕变性增加幅度很大，在与几种填充物体系的结合中已实用化，填加物体系有：碎玻璃。矿物质与玻璃的混合物以及矿物质本身。用玻璃增强可得到最大的弯曲强度和模量，但是与其它玻璃增强热塑性塑料一样，它们会因为玻璃纤维的取向而在大的和长的制件中发生变形以及在冷却过程中发生各向异性的收缩。然而，矿物质／玻璃增强级在抗弯曲方面大有改善，并且能更好的判断模收缩的情况。
旋转成型：在过去几年中已用特殊等级的尼龙一6，通过旋转成型制成 1500gal．的容器。这些产品已接配方配制成能经受相当长的成型周期（直到30分钟），这是这种技术的特点。旋转成型零件的性能（包括冲击强度）比均聚物注塑成型的性能为好。
共混物及合金：尼龙一6或一6／6与PPE或ABS等聚合物的共混物和合金最近也已实用化。其最终产品是一种综合了每一组分强度的产品。例如，尼龙／PPE共混物的耐热性和尺寸稳定性（这由PPE起的作用）以及韧性和加工性极为优良（这由尼龙起的作用）。
无定形尼龙：尼龙是半结晶性聚合物，它可通过对其熔融物的迅速淬火，从而抑制结晶结构的发展而制成无定形透明产品。然而，也可通过对化学主链进行化学改性反应以明显降低或消除高分子链的有序的结晶排列的能力而无需对熔融体进行迅速淬火，从而得到无定形产品。
无定形尼龙可通过传统的注塑成型、吹塑和挤塑工艺进行加工，可应用于要求有透明度、耐化学药品性和韧性的应用领域。例如，过滤器转子元件、压力视镜、流量计和开关盒。
加工
尼龙的加工范围较宽，加工容易和内在的各种熔体粘度决定了其可采用几乎所有的普通热塑性塑料加工工艺进行加工，包括注塑成型；挤塑（管件、管材型材、板、单丝、吹膜和铸膜、挤出涂层、导线和电缆外皮）；吹塑；旋转成型和热成型。
尼龙加工时必须是含湿量很低以避免用其熔融物遇水降解所带来的开裂或潜在的脆化。一般来说，加工时它们可直接从容器中拿来使用，然而如果容器是开口的，其中的物料暴露于大气一段时间，那么就有必要干燥了。推荐使用除湿型干燥剂，干燥温度设定为180T。
尼龙在熔融状态下通常有良好的热稳定性，在许多应用领域允许使用回收料。熔融温度和停留时间决定加热过程和控制使用回收料的比例。如果回收料保持干燥或在掺混之前干燥过，则当加入量达到 30％时其性能亦无明显的损失。
有一系列不同的熔体粘度可用于适应不同的成型条件。低粘度品级可流进较长的复杂几何图形的模具，结晶型产品循环周期比较快速。中等粘度产品适用于厚截面制品成型，以使空隙率和陷面痕迹达到最小川尼龙也适用于制备色母料、母炼胶和热旋转成型，要成功的对尼龙挤塑加工要求有一个设计合适的螺杆适用于树脂的很窄的熔点和较低的熔体粘度；和一个挤塑机，应具有足以维持材料熔融温度的加热能力。
尼龙一6、－11和一12的多种供挤塑用的品级已实用化，可在不同挤塑操作中达到最佳加工性能。高熔体粘度的可挤塑型材和吹塑大的容器，而中等粘度产品则用于制备管件、棒、膜和导线外皮。
尼龙一6和一11很容易在传统设备上旋转成型大截面的制品。泡沫成型品级有高压和低压加工两种。

应用
尼龙几乎在每一种工业或市场中都可发现其应用，比较典型的是无润滑齿轮、轴承、抗摩擦零件；快速接插、制动器或装弹簧的机械零件；涂漆的汽车零部件；可承受高温的电器零件；在高温下起使用且耐烃类和溶剂的机械零件；截面薄而要求高强度的机械零件；要求高强度和高刚性的耐高抗冲零件；用于钓鱼线的单丝；调弦器；以及接触食品的薄膜。
汽车应用包括里程计和雨刷齿轮。电线配线用夹和扣锁、连接器、废气滤罐、储液器、油尺、发动机风扇和罩盖、空气净化器外壳、燃料系统元件。车头排气装置及涂漆的外部车体部件。灯组件、镜子壳、轮载以及门、窗硬件。
电器／电子应用包括输纸装置、接插件、终端部件、导线柱、插头和插座盖、建筑导线外皮、架空电线、天线支架和托座以及线圈架。
消费者应用领域包括自行车轮子。滑冰鞋支座、小脚轮、头发刷子和梳子、电动工具外壳和把手、链锯以及单丝除草机钩齿。
包装应用包括传统食品袋及微波炉用食品袋、低透氧性食品包装膜、香肠包装膜和冷冻食品包装材料。

商业信息
尼龙一6和一6／6整（货）车装载牌价范围为 1．80—3．20$/lb，矿物质／玻璃纤维增强品级接近1.80＄／lb，而特殊产品级（抗冲改性、阻燃等）接近3．2$/lb。尼龙一11和一12的价格一般在3.00-4.00$/lb范围内。