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高温尼龙有哪些种类?应用在哪里?主要有谁在做高温尼龙?

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什么是耐高温尼龙?


耐高温尼龙是指可以长期在150℃以上环境使用的尼龙材料,熔点一般在290℃~320℃,一般玻纤改性加热变形温度大于290℃。其机械性能在很宽的温度范围和高湿度环境下都能够保持优良。由于其优异的耐高温性能,也广泛应用于汽车零件,机械零件以及电气/电子零件等。


耐高温尼龙之PA6T


PA6T是半芳香族尼龙中的典型代表,是由己二胺和对苯二甲酸缩聚而成。纯的 PA6T熔点高达 370℃,在这个温度下尼龙已经发生了降解,无法进行热塑成型,所以市面流通的 PA6T均是经过与其他单体共聚后降低了熔点的共聚物或复合物。


PA6T在脂肪链的基础上引入了大量苯环,与传统的PA6、PA66相比,PA6T拥有更高的Tg,较低的吸水率,尺寸稳定性以及耐热性好等特点。


由于PA6T需要引入其他单体进行共聚以降低熔融加工温度,不同的单体配比成为PA6T改性的关键,因此可以说,PA6T的耐高温改性具有很大的发展空间。


应用范围:由于其优异的耐焊接性、低吸水率、优良流动性等等,在汽车零件,机械零件以及电气/电子零件如手机、无人机等上均有广泛的应用。

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耐高温尼龙之PA46


PA46是由丁二胺和己二酸缩聚而成的脂肪族聚酰胺,比起PA6和 PA66,PA46的每个给定长度的链上的酰胺数目更多,链结构更加对称,这使得它的结晶度可以高达70%,并赋予其非常快的结晶速度。


PA46的熔点为295℃,未增强的PA46的HDT(热变形温度)有160℃,而经过玻纤的增强后,其HDT可高达290℃ ,长期使用温度也有163℃。PA46独特的结构赋予了其它材料无法达到的独特性能。


作为 PA46 产权的完全拥有者,DSM公司正逐渐将其优异的性能经过不断地改性而付诸产业化。在保证其耐高温性能的同时,各种特殊应用如超耐磨、超高刚性、超高流动性等都已经不断被开发。而在耐高温方面,DSM在2008年 China-plas 上推出了其全新高性能STANYL Diablo,它具有长期的耐热稳定性,可以在230℃高温下正常工作超过3000 h,而机械性能则下降不超过15%。


应用范围:PA46 已用于全球2亿多辆汽车的执行器中,如电子节气门控制(ETC)执行器、废气再循环系统(EGR)、涡轮、通用执行器(GPA)执行器和可变进气系统等等。

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耐高温尼龙之PA9T


PA9T是由日本 KURARAY(可乐丽株式会社)公司独自开发的,是以壬二胺和对苯二甲酸缩聚而成,商品名为Genestar。

虽然同为半芳香性尼龙,PA9T在加工前并不需要像PA6T一样要通过共聚改性降低熔点,纯的PA9T熔点在306 ℃。PA9T高的玻璃化转变温度(125℃)和高的结晶性,赋予了其在高温环境下良好的韧性。同时它还拥有其它PA材料无法比拟的耐化学品性能,仅次于PPS,而其吸水率只有0.17%,是所有PA当中最低的。PA9T的综合性能无疑是传统耐热尼龙中比较好的一种,而随着生产规模的不断扩大,其成本将会接近普通PA的成本,因此PA9T是一个有很大发展潜力的品种。


应用领域:主要应用于电气电子工业、汽车工业及纤维工业三个领域。

耐高温尼龙之PA10T


PA10T是以对苯二甲酸和癸二胺为单体,经缩聚聚合而成,具有优异的耐热性能,其熔点在316℃,耐化学腐蚀性能,吸水率低,尺寸稳定性好,玻纤增强改性后耐无铅焊锡温度超过280℃,综合性能优异。


与其他短链高温尼龙如PA46、PA4T、PA6T、PA6I、等相比,PA10T具有较长的二胺柔性长链,使得大分子具有一定的柔顺性,从而具有较高的结晶速率和结晶度,适用于快速成型,制作一些小型的电子元器件,比如LED反射支架、连接器等。


又由于其分子主链中的苯环结构所带来的刚性和耐腐蚀性等优异性能,PA10T的改性产品也可以应用到一些化学试剂和/或耐热的环境中,比如水处理、纳米注塑NMT、发动机周边等。


应用范围:LED反射支架、连接器、水处理、纳米注塑NMT、发动机周边等。

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耐高温尼龙之PA4T


PA4T是21世纪以来第一个合成的高温尼龙,由掌握着全球唯一丁二胺工业化方案的帝斯曼推出。与PA6T相似,其熔点也很高(430℃),一般也是与其他尼龙共聚,比如尼龙66或尼龙6。


这种21世纪的第1个新聚合体,具有卓越的空间稳定性、无铅焊接兼容性、高熔点,在温度上升的情况下具有很高的硬度和机械强度,且相比DSM公司原有的PA46产品,甚至是PA9T,它显示出了超低的吸水率。


应用范围:PA4T可以应用在电子电气、汽车工业中。在电子电气领域,PA4T可用于生产体积小、质量轻、使用寿命长的电子元器件,例如电路板、记忆卡接插件、内存模块连接器、CPU插座、电流转向器、耐高温线轴等产品,应用在智能手机、平板电脑、PC电脑、可穿戴设备等领域。在汽车工业中,PA4T可用于生产电气系统、燃油系统、冷却系统、引擎盖等耐高温汽车零部件。此外,PA4T在航空航天领域也有需求。

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耐高温尼龙之PA5T


PA5T熔点会低于PA6T,此前限制其发展的主要原因在于戊二胺的产业化尚在研究阶段,但在2018年下半年有国内的公司已经顺利投产5万吨生物基戊二胺,这说明距离PA5T产业化又近了一步。


耐高温尼龙之PA12T


PA12T是十二碳二元胺和对苯二甲酸均聚的产品,国内的河南君恒已经建成1000吨/年的PA12T生产示范装置,并正在建设1万吨/年长链二元酸生产线。


耐高温尼龙之其它PPA工程塑料


全芳香尼龙PPA是20世纪60年代首先由美国杜邦公司开发成功,较为常见的有两种:


一是聚间苯二甲酰间苯二胺,商品名为Nomex,又叫芳纶1313,有很优异的耐热性、突出的强度、刚度、高熔点、高黏度主要用于H级电绝缘材料和制备高性能纤维(HT-1纤维);


二是Kevlar(凯夫拉),全名叫聚对苯二甲酰对苯二胺,又叫芳纶1414,软化点550℃~580℃,软化点500℃,长期使用温度>180℃,其高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀的特性主要被用于制备纤维,比如应用于防弹衣上,还有在手机保护套上的应用。


尼龙作为当今重要的工程塑料,正在被不断地通过物理和化学改性使其高性能化,使得尼龙在激烈的市场竞争中处于领先地位。很多领域对材料的耐高温方面以及耐高温材料的功能化方面都提出了新的要求,为了适应这些新要求,人们在开发新品耐高温尼龙方面做了大最的努力,尤其是对半芳香尼龙的共聚改性以及新型的半芳香尼龙的合成,是目前高温尼龙的研究热点。国内的产业化方面与国外还有一定的差距,拥有自主知识产权是关键所在。


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