Leistungsvergleich von glasfaserverstärktem PA612, PA1012 und PA12

Was sind kurzkettige und langkettige Polyamide?

Polyamide mit weniger als 10 Kohlenstoffatomen in ihren Ketten werden im Allgemeinen als kurzkettige Polyamide (oder kurzkettige Nylons) bezeichnet, wie Polyamid 6 (PA6), Polyamid 66 (PA66) und Polyamid 46 (PA46). Polyamide mit 10 oder mehr Kohlenstoffatomen in ihren Ketten werden als langkettige Polyamide (oder langkettige Nylons) bezeichnet, wie Polyamid 610 (PA610), Polyamid 612 (PA612), Polyamid 1012 (PA1012) und Polyamid 12 (PA12). Aufgrund des geringeren Anteils an Amidbindungen in langkettigen Polyamiden weisen diese im Vergleich zu kurzkettigen Polyamiden eine geringere Wasseraufnahme, eine bessere Dimensionsstabilität und eine bessere Verformbarkeit auf.

PA12 Anwendungen und Alternativen

PA12, eine Art langkettiges Polyamid, wird hauptsächlich in Automobilkomponenten, im 3D-Druck, im Maschinenbau und in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Bei Automobilkomponenten wird glasfaserverstärktes PA12 vor allem in Kraftstoffleitungssystemen, Verdampfungssystemen und Schnellkupplungen verwendet. Derzeit befindet sich die Technologie für das Spritzgießen von PA12 und seinen modifizierten Materialien hauptsächlich im Besitz ausländischer Modifikationsunternehmen, wie Arkema in Frankreich, Evonik in Deutschland und Ube Industries in Japan. Obwohl im Inland bereits Forschungen zu PA12-Harzen und deren Modifikationen durchgeführt wurden, gibt es in China noch keine industrielle Produktion von PA12-Harzen. Daher ist der Preis für PA12-Materialien in China immer noch sehr hoch, weshalb die Erforschung und Entwicklung alternativer PA12-Materialien von großer praktischer Bedeutung ist. Darüber hinaus haben langkettige Polyamide aus teilweise oder vollständig biobasierten Materialien, wie PA610, PA612 und PA1012, ökologische Vorteile gegenüber PA12, das aus nicht erneuerbaren fossilen Brennstoffen gewonnen wird.

Fuchen Neues MaterialForschung

Fuchen New Material hat die Eigenschaften von drei Materialien verglichen: GF30-verstärktes PA612, PA1012 und PA12, alle mit einem Glasfasergehalt von 30%. Um die Leistungsfähigkeit dieser Werkstoffe zu vergleichen, wurde auch eine Versuchsproduktion an der Form eines serienmäßig hergestellten Schnellverbinders für Kraftstoffleitungen durchgeführt. Diese Forschungsarbeit bildet die Grundlage für die spätere Entwicklung von Alternativen zu PA12/GF30-Werkstoffen unter Verwendung anderer Arten von verstärkten langkettigen Polyamiden.

Zusammenfassung der wichtigsten Punkte

(1) Die Zugfestigkeit, die Biegefestigkeit und der Biege-Elastizitätsmodul von PA612/GF30-Materialien sind am besten, gefolgt von PA1012/GF30-Materialien, und am schlechtesten sind PA12/GF30-Materialien, wenn es um die Kerbschlagzähigkeit bei Raumtemperatur oder niedriger Temperatur geht.

(2) Die Reihenfolge der Materialdichte, der thermischen Verformungstemperatur und des Schmelzpunktes von hoch nach niedrig ist: PA612/GF30, PA1012/GF30, PA12/GF30 Die Schrumpfungsrate der drei GF-verstärkten langkettigen Polyamide ist die gleiche, und die Wasserabsorptionsrate ist niedrig, was keinen großen Unterschied darstellt, aber das Aussehen der aus PA1012/GF30-Material gespritzten Produkte ist besser als das von PA612/GF30.

(3) Basierend auf der Leistung des Materials und der Spritzgusssituation ist PA1012/GF30 die wirtschaftlichste Alternative zu PA12/GF30.

Vorbereitung des Materials

Die Rohstoffe PA612 und PA1012 wurden 4 Stunden lang bei 100℃ getrocknet, und die entsprechenden Materialien wurden entsprechend dem Verhältnis der Massenanteile von Harzmatrix, GF und Antioxidationsmittel von 69,8% bzw. 30% von 0,2% gewogen. Das Harz und das Antioxidationsmittel wurden zunächst in den Vertikalmischer gegeben und gleichmäßig vermischt und dann in den gleichgerichteten Doppelschneckenextruder gegeben. Dann werden die extrudierten Streifen mit Wasser gekühlt und mit einem Haartrockner getrocknet, und die Pellets werden mit einem Granulator granuliert.die Temperatur des Einzugsbereichs des Extruders beträgt 230~250℃, die Temperatur des Schmelzbereichs 210~230℃, die Temperatur des Kopfbereichs 230~250℃, und die Geschwindigkeit der Wirtsschnecke beträgt 350~380r/h.

Nach dem Trocknen des vorbereiteten Granulats wird mit einer Spritzgießmaschine eine Standardverzahnung hergestellt, wobei die Temperatur 230～260℃, die Dekompression 80mpa und die Zeit 35s beträgt. 4 Stunden lang P12/GF30 bei 100℃ tropfen.

Wichtigste Ergebnisse

(1) Mechanische Eigenschaften

Die Zugfestigkeit, die Biegefestigkeit und der Biege-Elastizitätsmodul von PA612/GF30-Materialien sind die besten, gefolgt von PA1012/GF30-Materialien, und das schlechteste ist PA12/GF30-Materialien. Die Zugfestigkeit, die Biegefestigkeit und der Biege-Elastizitätsmodul von PA612/GF30-Materialien sind 50, 50MPa bzw. 1 200 MPa höher als die von PA12/GF30-Materialien.Die Zugfestigkeit, die Biegefestigkeit und der Biege-Elastizitätsmodul des PA1012/GF30-Materials sind 16, 15 MPa bzw. 400 MPa höher als die des PA12/GF30-Materials, aber sowohl bei der Kerbschlagzähigkeit bei Raumtemperatur als auch bei niedriger Temperatur ist das PA1012/GF30-Material das beste, das PA12/GF30-Material das zweitbeste und das PA612/GF30 das schlechteste.

Vergleich des Biege-Elastizitätsmoduls

Vergleich der Biegefestigkeit

Kerbschlagzähigkeit im Vergleich

Vergleich der Zugfestigkeit

Die molekulare Struktur verschiedener langkettiger Polyamide ist in der nachstehenden Abbildung dargestellt: Mit zunehmendem Gehalt an Amidgruppen nimmt die Symmetrie der Molekülkette zu, die Kristallinität steigt und die Festigkeit nimmt zu; umgekehrt nimmt mit abnehmendem Gehalt an Amidgruppen (Zunahme der Methylgruppe in der Polyamid-Molekülkette) die Festigkeit allmählich ab und die Nachgiebigkeit zu.

a—PA12；b—PA1012；c—PA612

(2) Bei der praktischen Anwendung von technischen Kunststoffen, insbesondere bei den Umgebungsmaterialien von Kfz-Motorenteilen, muss der thermischen Verformungstemperatur der Materialien besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden, wie die folgende Abbildung zeigt, die die thermische Verformungstemperatur von GF-verstärkten verschiedenen langkettigen Polyamiden zeigt.Es ist zu erkennen, dass die höchste thermische Verformungstemperatur von PA612/GF30 185℃ beträgt, gefolgt von PA1012/GF30 mit 175℃, und das schlechteste Material ist PA12/GF30 mit 160℃.Dies kann auf die Tatsache zurückzuführen sein, dass PA612 den höchsten Amidgehalt und die größte Kristallinität hat, was zu der höchsten thermischen Verformungstemperatur führt.Die höhere thermische Verformungstemperatur bedeutet, dass das Material in Autoteilen mit höheren Temperaturanforderungen verwendet werden kann.

Thermische Verformung Temperaturvergleich

(3) Vergleich der tatsächlichen spritzgegossenen Produkte

Am Beispiel eines Schnellkupplungs-Spritzgießprodukts für ein Automobil-Verdampfungssystem wurde die Abformungsqualität von drei GF-verstärkten langkettigen Polyamid-Materialien auf der Spritzgießmaschine verglichen. Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, entsprechen die Abmessungen von PA612/GF30 und PA1012/GF30 den Kundenanforderungen, aber das Aussehen von PA1012/GF30 ist besser als das von PA612/GF30, was darauf zurückzuführen sein könnte, dass der Schmelzpunkt von PA612/GF30 höher ist als der von PA1012/GF30. Darüber hinaus sind Produkte aus PA1012/GF30 0,1 g schwerer als Produkte aus PA12/GF30, während Produkte aus PA612/GF30 0,5 g schwerer sind als Produkte aus PA12/GF30.