(運輸包裝-材料速讀)尼龍66、尼龍6的材料說明

  常見問題     |      2022-01-10 17:37:26
中文別名：錦綸66短纖維；尼龍-66；尼龍66樹脂；聚酰胺-66；聚己二酰己二胺；錦綸-66。尼龍66疲勞強度和剛性較高，耐熱性較好，摩擦系數低，耐磨性好，但吸濕性大，尺寸穩定性不夠。

通常應用于中等載荷，使用溫度<100-120度無潤滑或少潤滑條件下工作的耐磨受力傳動零件。尼龍66為聚己二酰己二胺，工業簡稱PA66。常制成圓柱狀粒料，作塑料用的聚酰胺分子量一般為1.5萬～2萬。各種聚酰胺的共同特點是耐燃，抗張強度高（達104千帕），耐磨，電絕緣性好。


熔點（Tm）


熔點即結晶熔解時的溫度，對結晶性高分子尼龍-66，顯示清晰的熔點，根據采用的測試方法，熔點在259~267℃的范圍內波動。通常采用差熱分析（DTA）法測出的尼龍-66的熔點為264℃。實際上，尼龍-66的熔點可以根據結晶的熔融熱（ΔH）和熔融熵（ΔS）計算出來：

尼龍-66的ΔH為4390.3J/mol，ΔS為8.37J/kmol，Tm的理論值為259.3℃[ ]。
如果將體積膨脹系數顯示極大值的溫度當作熔點，則尼龍-66的熔點溫度范圍為246~263℃。接近理論熔解溫度259℃。
玻璃化溫度（Tg）


高分子的比容和比熱容等溫度特性值在某一溫度可出現不規則的變化，這一溫度就是玻璃化轉變溫度，是分子鏈的鏈段克服分子間力開始運動的溫度。在這一溫度附近，模量、振動頻率、介電常數等也開始發生變化。

尼龍-66的玻璃化溫度，與測試方法、試樣中的水分含量、單體濃度、結晶度等因素有關。Wilhoit和Dole等從比熱容的溫度變化分析，認為尼龍-66的玻璃化溫度為47℃[ ]，而Rybnikar則在低溫下測定了尼龍-66的比容，發現在尼龍-66在-65℃也有一個轉變溫度。

物理性能


比重：PA6 1.14克/立方厘米，PA66 1.15克/立方厘米，PA1010 1.05克/立方厘米
成型收縮率：PA6 0.8-2.5% ，PA66 1.5-2.2%
干燥條件：100-110℃/12小時
堅韌、耐磨、耐油、,耐水、抗酶菌、但吸水大
燃燒鑒別方法：火焰上端黃色，下端藍色，燃燒后塑料熔滴落，起泡，離火后特殊的羊毛，指甲燒焦味和帶芹菜味
尼龍6：彈性好，沖擊強度，吸水較大
尼龍66：性能優于尼龍6，強度高，耐磨性好
尼龍610：與尼龍66相似，但吸水小，剛度低
尼龍1010：半透明，吸水小。耐寒性較好。適于制作一般機械零件、減磨耐磨零件、傳動零件以及化工、電器、儀表等零件

特點


1．優良的力學性能。尼龍的機械強度高，韌性好。
2．自潤性、耐摩擦性好。尼龍具有很好的自潤性，摩擦系數小，從而，作為傳動部件其使用壽命長。
3．彈性好，耐疲勞性好，可經得住數萬次的雙撓曲
4．耐腐蝕性能佳，不霉，不怕蛀，有耐堿的能力，但不耐酸和氧化劑
5．染色性能良好
6．相對密度小，僅為1.04-1.14，除聚烯烴纖維外，是纖維中最輕的

注塑參數


項目
數 值
注塑級類型
柱塞式
螺桿式
制品厚度
3以下
3-6
3以下
3-6
螺桿溫度：（后部）
(中部)
(前部)
310-370
290-350
270-320
310-350
270-320
260-320
240-310
240-300
240-300
240-310
240-300
240-300
噴嘴溫度
250-300
250-300
230-280
230-280
模具溫度
20-90
20-90
20-90
20-90
注塑壓力 MPa
80-200
80-200
60-150
60-150
螺桿轉速 r/min
-------
------
50-120
50-120


特性


結晶構造


Bill認為，尼龍-66的晶形有α型和β型二種形態，在常溫下為三斜晶形，在165℃以上為六方晶形。

Bunn等確定了尼龍-66α型的結晶構造，尼龍-66分子中的亞甲基呈鋸齒狀平面排列，酰胺基取反式平面結構，分子鏈被筆直地拉長。相鄰的分子以氫鍵連成平面的片狀。

表01-68 尼龍-66 穩定晶形的晶格常數
晶體 a b c(纖維軸) α β γ
α型結晶（三斜晶系） 4.9×10-4μm 5.4×10-4μm 17.2×10-4μm 48&frac12;° 77° 63&frac12;°
計算密度=1.24g/cm3
圖01-44 尼龍-66的α晶型結構 圖01-45尼龍-66分子中晶片排列模型
線條：鏈狀分子；○：氧原子

尼龍-66的α晶型是一系列晶片沿鏈軸方向一個接一個的壘積，而β晶型則每隔一片相互上下偏移壘積。對未進行熱處理的普通成型品，構成結晶的氫鍵平面片的重疊方式，是這種α晶型和β晶型的任意混合。

球晶

熔融狀態的尼龍-66緩慢冷卻時，在235~245℃急劇生成球晶。球晶不僅包含于結晶部分，也包含于非結晶部分，結晶度為20%~40%。

球晶有在徑向上優先取向的正球晶及在切線方向上優先取向的負球晶[ ]。尼龍-66球晶通常為正球晶，但在250~265℃下加熱熔融結晶時可以生成負球晶[ , ]。球晶生成速度和球晶大小，除顯著地受冷卻溫度的影響之外，還受到熔融溫度、分子量等因素的影響。

結晶度


一般認為，普通結晶形高分子，具有結晶區域和非結晶區域，結晶區域的比例便稱為結晶度。在很大程度上，結晶度可以左右尼龍-66的物理、化學和機械性質。結晶度可以用X-射線、紅外吸收光譜、熔融熱、密度和體積膨脹率等求得，其中以密度法最為簡單方便。

分子量


綜合考慮尼龍-66的可應用性和可加工性，通常將其分子量調整為15000~30000（聚合度約150~300）,若分子量太大，成型加工性能變差。已經開發了一系列方法測定聚酰胺的分子量，如粘度法（溶液粘度法和熔融粘度法）、末端基定量法（中和滴定法、比色法、電位滴定法、電導滴定法）、光散射法、滲透壓法、熔融電導法等，其中溶液粘度法在實驗室條件較為容易進行。

熱分解和水解反應

與其它聚酰胺相比，尼龍-66最容易熱降解和三維結構化。當尼龍-66發生熱分解時，首先表現為主鏈開裂引起分子量、熔體粘度降低；進一步降解時，由三維結構化引起熔體粘度上升而最終變成凝膠，成為不溶不熔物。其機理尚未完全闡明，但相信主要原因是尼龍-66本質造成的，與己二酸殘基容易形成環戊酮衍生物密切相關。

在惰性氣體氛圍中，尼龍-66可以在300℃保持短時間的穩定性，但時間長后（如290℃5小時）就可看出明顯的分解，產生氨和二氧化碳等。在無氧的條件下，其分解產物為氰基(-CN)和乙烯基(-CH=CH2)。

在有氧和水等存在時，尼龍-66在200℃就顯示出明顯的分解傾向。在有氧存在時，加熱還會引起分子鏈之間的交聯.

尼龍-66對室溫水和沸水是穩定的，但在高溫尤其是在熔融狀態下則會發生水解。另外，尼龍-66在堿性水溶液中也很穩定，即使在10%的NaOH溶液中于85℃處理16小時也觀察不到明顯的變化。但在酸性水溶液中容易發生水解。

應用


尼龍66主要用于汽車、機械工業、電子電器、精密儀器等領域。從最終用途看，汽車行業消耗的尼龍66占第一位，電子電器占第二位。大約有88%的尼龍66通過注射成型加工成各種制件，約12%的尼龍66則通過擠出、吹塑等成型加工成相應的制品。

汽車工業


由于尼龍66優良的耐熱性、耐化學藥品性、強度和加工方便等，因而在汽車工業得到了大量應用，目前幾乎已能用于汽車的所有部位，如發動機部位，電器部位和車體部位。發動機部位包括進氣系統和燃油系統，如發動機氣缸蓋罩、節氣門、空氣濾清器機器外殼，車用空氣喇叭、車用空調軟管、冷卻風扇及其外殼、進水管、剎車油罐及灌蓋，等等。車體部位零部件有：汽車擋泥板、后視鏡架、保險杠、儀表盤、行李架、車門手柄、雨刷支架、安全帶扣搭、車內各種裝飾件等等。車內電器方面如電控門窗、連接器、保鮮盒、電纜扎線等。

電子電器工業


PA66可生產電子電器絕緣件、精密電子儀器部件、電工照明器具和電子電器的零部件等，可用于制作電飯鍋、電動吸塵器、高頻電子食品加熱器等。PA66具有優良的耐焊錫性，廣泛用作接線盒、開關和電阻器等的生產。阻燃級PA66可用于彩電導線夾、固定夾和聚焦旋鈕。

機械設備


列車客車的門把手、貨車的制動器接合盤等可用PA66制作。其它如絕緣墊圈、擋板座、船舶上的渦輪、螺旋槳軸、螺旋推進器、滑動軸承等也可以用PA66制作。高抗沖擊性尼龍66還可制作管鉗、塑料模具、無線電控制車身等。未增強級尼龍66通常用于制造低蠕變、無腐蝕的螺母、螺栓、螺釘、噴嘴等；增強級尼龍66用于生產鏈條、傳送帶、扇葉、齒輪、葉輪和腳手架固定腳扣等。

其他行業


利用PA66耐蠕變特性和耐溶劑性，可以制造一系列的日用品，如以非增韌的尼龍66注塑成的氣體打火機和氣霧劑噴嘴、太陽鏡片、梳子、紐扣等。增韌的尼龍66用于制造冰鞋、滑雪板零件、網球拍線套、帆板連接器等耐寒耐磨產品。玻纖增強增韌尼龍66用于自行車輪、刀柄和槍托的生產中。

在家具行業中，也經常采用尼龍66制造的連接件、裝飾品、抽屜滑輪、滑軌等。另外，大量的用品用具也直接以尼龍66來制造，如：齒輪、扇葉、縫紉機凸輪、洗衣機腳，一些以汽油為動力的機械，如割草機。軍事上，刺刀鞘、密件套和火藥帶等。

在建筑業，PA66用于制作自動扶梯欄桿、自動門橫欄、窗框架、門滑輪等等。
在包裝業，PA66可以用于制作膜和多層膜、烘烤食品的容器等。PA66薄膜氧氣透過率小，具有防止內裝物氧化變質的功能，而且耐油性、耐低溫沖擊性優良，可用于肉、火腿、蝦等食品的包裝，市場發展前景看好。

尼龍6


聚酰胺-6，即尼龍6，又叫PA6，聚酰胺6。

尼龍6的化學物理特性和尼龍66很相似，然而，它的熔點較低，而且工藝溫度范圍很寬。它的抗沖擊性和抗溶解性比尼龍66塑料要好,但吸濕性也更強。因為塑件的許多品質特性都要受到吸濕性的影響，因此使用尼龍6設計產品時要充分考慮到這一點。為了提高尼龍6的機械特性，經常加入各種各樣的改性劑。

玻纖就是最常見的添加劑，有時為了提高抗沖擊性還加入合成橡膠，如EPDM和SBR等。對于沒有添加劑的產品，尼龍6塑膠原料的收縮率在1%到1.5%之間。加入玻璃纖維添加劑可以使收縮率降低到0.3%（但和流程相垂直的方向還要稍高一些）。成型組裝的收縮率主要受材料結晶度和吸濕性影響。

實際的收縮率還和塑件設計、壁厚及其它工藝參數成函數關系。尼龍6注塑干燥處理由于尼龍6很容易吸收水分，因此加工前的干燥特別要注意。如果材料是用防水材料包裝供應的，則容器應保持密閉。

如果濕度大于0.2%，建議在80C以上的熱空氣中干燥16小時。如果材料已經在空氣中暴露超過8小時，建議進行105C，8小時以上的真空烘干。尼龍6注塑工藝參數熔料溫度：240-250℃，對于增強品種為250~280C。

注塑參數


料筒恒溫：220℃
模具溫度：60-100℃。模具溫度很顯著地影響結晶度，而結晶度又影響著塑件的機械特性。對于結構部件來說結晶度很重要，因此建議模具溫度為80~90C。對于薄壁的，流程較長的塑件也建議施用較高的模具溫度。增大模具溫度可以提高塑件的強度和剛度，但卻降低了韌性。如果壁厚大于3mm，建議使用20~40C的低溫模具。對于玻璃增強材料模具溫度應大于80C。

注射壓力：100-160MPa（1000-1600bar），如果是加工薄面長流道制品（如電線扎帶），則需要達到180MPa（1800bar）。

保壓壓力：注射壓力的50%；由于材料凝結相對較快，短的保壓時間已足夠。降低保壓壓力可減少制品內應力。

背壓：2-8MPa（20-80bar），需要準確調節，因為背壓太高會造成塑化不均。
注射速度：建議采用相對較快的注射速度；模具有好的通氣性否則制品上已出現焦化現象。高速（對增強型材料要稍微降低）。

螺桿轉速：螺桿轉速高，線速度為1m/s；然而，最好將螺桿轉速設置低一點，只要能在冷卻時間結束前完成塑化過程即可；要求較低的螺桿轉矩。

計量行程：0.5-3.5D

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殘料量：2-6mm卻決于計量行程和螺桿直徑。
預烘干：在90℃溫度下烘干4h，除了直接從裝料容器內喂料；尼龍有吸水性，應該保存在防潮容器內和封閉的料斗內；水含有超過0.25%就會造成成型改變。

回收率：可加入10%回料。
收縮率：0.7%-2.0%；或者加了30%的玻璃纖維，收縮率為0.3%-0.8%；如果提供的溫度超過60℃，制品應該為逐漸冷卻；逐漸冷卻可降低成型后收縮。即制品表現為更好的尺寸穩定性和小的內應力；建議采用蒸汽法；尼龍塑料制品可以通過熔焊液劑來檢查應力。
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澆口系統：點式，潛伏式，片式和直澆口都可以；建議使用盲孔和澆口窩來段冷料點；可使用熱流道；由于熔料可加工溫度范圍窄，熱流道應提供閉環溫度控制。由于尼龍6的凝固時間很短，因此澆口的位置非常重要。澆口孔徑不要小于0.5*t（這里t為塑件厚度）。如果使用熱流道，澆口尺寸應比使用常規流道小一些，因為熱流道能夠幫助阻止材料過早凝固。如果用潛入式澆口，澆口的最小直徑應當是0.75mm。

料筒設備：標準螺桿，特殊幾何尺寸有較高塑化能力；止逆環，直通噴嘴；對加入了玻璃纖維的增強材料，則需要高耐磨的雙金屬料筒
機器停工時間段：無需用其它料清洗；熔料殘留在料桶內時間可達20min，此后熱降解容易發生。尼龍6典型應用范圍由于有很好的機械強度和剛度被廣泛用于結構部件。由于有很好的耐磨損特性，還用于制造軸承。汽車用高性能增強尼龍6復合材料制造發動機周邊部件，如進氣歧管、發動機罩蓋。