Довголанцюгові поліаміди | PA12 PA612 PA1012 Корисне порівняння

Зміст

Що таке коротколанцюгові та довголанцюгові поліаміди

Поліаміди з менш ніж 10 атомами вуглецю в ланцюгах зазвичай називають коротколанцюговими поліамідами (або коротколанцюговими капронами), такими як поліамід 6 (PA6), поліамід 66 (PA66) і поліамід 46 (PA46). Поліаміди з 10 або більше атомами вуглецю в ланцюгах називаються довголанцюговими поліамідами (або довголанцюговими капронами), такими як поліамід 610 (PA610), поліамід 612 (PA612), поліамід 1012 (PA1012) і поліамід 12 (PA12). Завдяки меншому вмісту амідних зв'язків у довголанцюгових поліамідів, вони мають менше водопоглинання, кращу стабільність розмірів і кращу пластичність порівняно з коротколанцюговими поліамідами.

PA12 Застосування та альтернативи

PA12, тип довголанцюгового поліаміду, в основному використовується в автомобільних компонентах, 3D-друку, машинобудуванні та аерокосмічній галузі. В автомобільних компонентах армований скловолокном (GF) PA12 в основному використовується в системах паливопроводів, автомобільних системах випаровування та швидких з'єднувачах. В даний час технологія лиття під тиском PA12 та його модифікованих матеріалів в основному належить іноземним компаніям, таким як Arkema у Франції, Evonik в Німеччині та Ube Industries в Японії. Незважаючи на те, що вітчизняні дослідження смол PA12 та їх модифікованих матеріалів були проведені, промислового виробництва смол PA12 в Китаї поки що немає. Тому ціна на матеріали PA12 в Китаї все ще дуже висока, отже, дослідження і розробка альтернативних матеріалів PA12 має важливе практичне значення. Крім того, довголанцюгові поліаміди, виготовлені з частково або повністю біологічних матеріалів, такі як PA610, PA612 і PA1012, мають екологічні переваги перед PA12, який отримують з невідновлюваного викопного палива.

Новий матеріал Fuchen"Дослідження

Компанія Fuchen New Material порівняла властивості трьох матеріалів: PA612, армованого GF30, PA1012 та PA12, кожен з яких має вміст скловолокна 30%. Вони також провели пробне виробництво на прес-формі серійного автомобільного швидкороз'ємного з'єднувача паливної магістралі, щоб порівняти характеристики цих матеріалів. Це дослідження є основою для подальшої розробки альтернатив матеріалів PA12/GF30 з використанням інших типів армованих довголанцюгових поліамідів.

Короткий виклад ключових моментів

(1) Міцність на розрив, міцність на вигин і модуль пружності при вигині у матеріалів PA612/GF30 найкращі, за ними йдуть матеріали PA1012/GF30, а найгірші - матеріали PA12/GF30. Однак, будь то ударна в'язкість при кімнатній або низькій температурі, матеріал PA1012/GF30 є найкращим, матеріал PA12/GF30 - другим, а матеріал PA612/GF30 - найгіршим.

(2) Порядок щільності матеріалу, температури термічної деформації та температури плавлення від високої до низької: PA612 / GF30, PA1012 / GF30, PA12 / GF30. Швидкість усадки трьох довголанцюгових поліамідів, армованих GF, однакова, а швидкість водопоглинання низька, що не сильно відрізняється, але зовнішній вигляд виробів, введених з матеріалу PA1012 / GF30, кращий, ніж у PA612 / GF30.

(3) Виходячи з характеристик матеріалу та умов лиття під тиском, матеріал PA1012/GF30 є найбільш економічною альтернативою матеріалу PA12/GF30.

Підготовка матеріалів

Сировину PA612 та PA1012 сушили при 100 ℃ протягом 4 годин, а відповідні матеріали зважували відповідно до співвідношення масових часток смоляної матриці, GF та антиоксиданту 69,8% та 30% 0,2% відповідно. Смолу і антиоксидант спочатку додають у вертикальний змішувач і рівномірно перемішують, а потім подають у двошнековий екструдер з співнаправленими шнеками. Потім екструдовані смужки охолоджують водою і сушать феном, а гранули гранулюють гранулятором. Температура секції подачі екструдера становить 230 ~ 250 ℃, температура плавильної секції - 210 ~ 230 ℃, температура головної секції - 230 ~ 250 ℃, а швидкість головного гвинта - 350 ~ 380 об / год.

Після того, як підготовлені гранули висушені, стандартний шліц готується на машині для лиття під тиском. Температура 230～260℃, декомпресія 80мпа, час 35с. Витримуйте P12/GF30 при 100℃ протягом 4 годин.

Основні результати

(1) Механічні властивості

На малюнку нижче показані характеристики збільшення сили, описані GF. Межа міцності на розрив, межа міцності на вигин і модуль пружності на вигин у матеріалів PA612/GF30 є найкращими, за ними йдуть матеріали PA1012/GF30, а найгіршими є матеріали PA12/GF30. Межа міцності на розрив, межа міцності на вигин і модуль пружності на вигин у матеріалу PA612/GF30 на 50, 50 МПа і 1 200 МПа вищі, ніж у матеріалу PA12/GF30, відповідно.Межа міцності на розрив, межа міцності на вигин і модуль пружності при вигині матеріалу PA1012/GF30 на 16, 15 МПа і 400 МПа вищі, ніж у матеріалу PA12/GF30, відповідно. Однак, незалежно від того, чи йдеться про ударну в'язкість при кімнатній або низькій температурі, матеріал PA1012/GF30 є найкращим, матеріал PA12/GF30 - другим, а PA612/GF30 - найгіршим.

Порівняння модуля пружності при згині

Порівняння міцності на вигин

Порівняння ударної в'язкості насічки

Порівняння міцності на розрив

GF посилює відмінності експлуатаційних характеристик різних довголанцюгових поліамідів, головним чином завдяки різній молекулярній структурі довголанцюгових поліамідів. Молекулярна структура різних довголанцюгових поліамідів показана на малюнку нижче. Зі збільшенням вмісту амідної групи збільшується симетрія молекулярного ланцюга і підвищується кристалічність, міцність також збільшується; навпаки, зі зменшенням вмісту амідної групи (збільшення метильної групи в молекулярному ланцюзі поліаміду) міцність поступово зменшується, а відповідність зростає.

a—PA12；b—PA1012；c—PA612

(2) У практичному застосуванні інженерних пластмас, особливо для оточуючих матеріалів деталей автомобільних двигунів, особливу увагу слід приділяти температурі термічної деформації матеріалів. На малюнку нижче показана температура термічної деформації GF, армованого різними довголанцюговими поліамідами.Видно, що найвища температура термічної деформації матеріалу PA612 / GF30 становить 185 ℃, за ним йде матеріал PA1012 / GF30, який становить 175 ℃, а найгірший - матеріал PA12 / GF30, який становить 160 ℃. Це може бути пов'язано з тим, що PA612 має найвищий вміст аміду та найбільшу кристалічність, що призводить до найвищої температури термічної деформації. вища температура термічної деформації означає, що матеріал може бути використаний в автозапчастинах з більш високими температурними вимогами.

Порівняння температур термодеформації

(3) Порівняння фактичних литих під тиском виробів

На прикладі швидкоз'ємного виробу для лиття під тиском автомобільної системи випаровування було порівняно якість формування трьох довголанцюгових поліамідних матеріалів, армованих GF, на машині для лиття під тиском. Процес лиття під тиском показаний в Таблиці 1. У Таблиці 2 показано фактичне порівняння якості формування різних довголанцюгових поліамідних виробів, армованих GF. Як видно з Таблиці 2, розміри PA612 / GF30 і PA1012 / GF30 відповідають вимогам замовника, але зовнішній вигляд PA1012 / GF30 кращий, ніж у PA612 / GF30. це може бути пов'язано з тим, що температура плавлення матеріалу PA612 / GF30 вища, ніж у PA1012 / GF30. За однакових умов лиття під тиском плинність матеріалу PA1012/GF30 є кращою. Крім того, вироби з PA1012/GF30 на 0,1 г важчі за вироби з PA12/GF30, тоді як вироби з PA612/GF30 на 0,5 г важчі за вироби з PA12/GF30. Судячи з характеристик матеріалу та фактичної ситуації лиття під тиском, PA1012/GF30 є найбільш економічним матеріалом для заміни PA12/GF30.