PA66466T9T10T的性能及應(yīng)用

1、.PA66/46/6T/9T/10T 的性能及應(yīng)用電子、電氣等設(shè)備的小型化、高性能化對材料的要求越來越高。特別是表面貼裝技術(shù)(SMT) 的出現(xiàn)和發(fā)展，促進(jìn)了電子元件小型化、密集化并降低了成本。但采用SMT 技術(shù)對材料的耐回流焊性和尺寸穩(wěn)定性提出了更高的要求，如承受短期約 260的回流焊的峰值溫度。汽車的輕量化、 高性能化促進(jìn)和深化了金屬部件的塑料化，也同時(shí)對塑料提出了更高的要求，如發(fā)動機(jī)周邊部件的耐熱、耐久性等。PA6、PA66 等通用工程塑料，性能優(yōu)異，價(jià)格適中，用途廣泛，在工程塑料中占有重要的地位，但也存在不足，如容易吸濕、耐高溫性能有待提高等。為進(jìn)一步提高耐熱性，滿足汽車、電子電氣等行業(yè)

2、越來越高的要求，耐高溫PA 應(yīng)運(yùn)而生，與PA66 相比，它是一類熔點(diǎn)和使用溫度更高的均聚或共聚樹脂及其增強(qiáng)改性材料。常見的耐高溫PA 主要有 PA46、PA6T、PA9T、PA10T、聚對苯二甲酰對苯二胺(PPTA)等，其中，PA6T、PA9T、PA10T 等半芳香族聚酰胺因其耐熱高、力學(xué)性能優(yōu)異、不易吸濕、加工靈活方便等特點(diǎn)，在電子、電氣+汽車等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，成為爭相研究的熱點(diǎn)。1 耐高溫聚酰胺的結(jié)構(gòu)與性能聚合物的耐熱性與其熔點(diǎn) (Tm) 、玻璃化溫度 (Tg) 密切相關(guān)。表 1 列出了 PA66 及主要耐高溫 PA 的化學(xué)結(jié)構(gòu)、熔點(diǎn)及玻璃化溫度。1.1 耐熱性耐高溫 PA 的主要

3、特點(diǎn)之一就是熔點(diǎn)比通用PA 如 PA66 高，但熔點(diǎn)太高，難以加工，所以一般多在320以下。 PA46玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低，模量開始下降的溫度低，但由于其結(jié)晶度高，因此在高溫下物性下降小。PA6T、PA9T 、PA10T 等半芳香族聚酰胺，玻璃化溫度高，模量降低起始溫度高。PPTA 玻璃化溫度太高，難以用通用塑料加工方法加工。1.2 加工性注射成型要求材料具有較高的流動性及較寬的加工窗口。一般情況下，PA 的熔融成型加工溫度在320左右，分解溫度在 350附近。 PA6T 均聚物熔點(diǎn)在 370左右，熔融溫度超過了分解溫度，難以加工成型，因此需要改性，使成型溫度降到 320以下。與 PA6T 相比，

4、 PA9T、 PA10T 含有較長的碳鏈，因此熔點(diǎn)較低，適合于常規(guī)的塑料加工方法。1.3吸水性PA 因?yàn)樘赜械孽０方Y(jié)構(gòu)而易于吸水，容易引起尺寸變化、力學(xué)性能降低、膨脹、起泡等現(xiàn)象，導(dǎo)致應(yīng)用受到很大的限制。 PA46 的飽和吸水率很高，PA6T 次之， PA9T、PA10T 因?yàn)檩^長的碳鏈，酰胺基的濃度低，吸水率低。PA 的飽和吸水率和酰胺基濃度的關(guān)系如圖1 所示。1.4結(jié)晶性聚合物的結(jié)晶性取決于分子中重復(fù)單元的單一性和分子鏈的柔性。PA46 的結(jié)晶速度很快，結(jié)晶度高，因此產(chǎn)品的耐熱性優(yōu)異。改性的 PA6T 材料也具有很高的結(jié)晶度，PA9T、 PA10T 一般是均聚物，結(jié)晶度高，結(jié)晶速度快，可以

5、快速成型。1.5尺寸穩(wěn)定性半芳香族聚酰胺吸水率低、熔點(diǎn)高、結(jié)晶度高，在吸水、受熱等條件下具有很高的尺寸穩(wěn)定性，特別是相對于PA46，;.其濕熱條件下的尺寸穩(wěn)定性有顯著地提高。1.6 回流焊性在干態(tài)下， PA46、PA6T、 PA9T 等都表現(xiàn)出優(yōu)異的耐焊錫性，如表2 所示。吸濕狀態(tài)下，PA6T 的耐焊錫性溫度最高為260，PA46 不到 250，PA9T 高可以達(dá)到 280，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于聚苯硫醚 (PPS)的 250。一般，回流焊的峰值溫度在 260 左右，時(shí)間約 30 s，因此半芳香族聚酰胺如 PA6T、PA9T 等可以輕松用于 SMT 技術(shù)，是新型焊錫線路板的理想材料。1.7 化學(xué)性能由于耐高

6、溫 PA 的內(nèi)聚能和結(jié)晶度較高，因此具有很好的耐脂肪烴、芳香氯代烴、酯類、酮類、醇類等有機(jī)溶劑和耐車用的各燃料、油類、防凍液等。2 主要的耐高溫PA2.1PA46PA46，學(xué)名聚己二酰丁二胺，是由丁二胺與己胺縮聚而成。PA46 的分子鏈結(jié)構(gòu)完整，結(jié)晶性能機(jī)結(jié)晶度高，因此具有良好剛性、 耐蠕變性、 耐疲勞性和耐磨性， 但玻璃化溫度較低， 吸水性高， 從而尺寸穩(wěn)定性差。 其熔點(diǎn)約為 295，30%玻璃纖維增強(qiáng)： PA46 熱變形溫度為 285，沖擊強(qiáng)度比 PA66 高 1 倍，比聚甲醛高 40%，彎曲強(qiáng)度也大于 PA6 和 PA66。PA46 的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性較好，且具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，成型

7、時(shí)結(jié)晶速度比PA66 快 4-5 倍，比 PA6 快 10 倍，可采用注射成型和擠出成型制成各種零件、管、棒、片材等。PA46 可用于增強(qiáng)橡膠制品、輸送帶、水管等，注射成型制品的潛在市場是汽車發(fā)動機(jī)、車體部件及電氣、電子、儀表、家電應(yīng)用領(lǐng)域中，需要耐熱、高強(qiáng)度、耐沖擊的零部件，還可以作為PA6、 PA66 的成核劑。 PA46 可在 160連續(xù)長期使用，成本較熱致液晶聚合物低，熱變形溫度較PPS 高，成型周期較短，韌性較好，可取代高端的熱致液晶聚合物等。2.2PA6T以 PA6 和 PA66 為主的脂肪族PA 雖然有較好的綜合性能，但玻璃化轉(zhuǎn)化溫度低，吸水率較高，除了PA46 外，耐熱性尚欠不

8、足，不能用于要求耐高溫的應(yīng)用領(lǐng)域，大大限制了其應(yīng)用范圍。全芳香族PA 熔點(diǎn)太高，難于加工成型。如果引入部分芳香環(huán)組分，將會降低熔點(diǎn)，易于加工成型。例如在PA66 分子主鏈中部分導(dǎo)入苯環(huán)，用對苯二甲酸代替己二酸與己二胺合成的PA6T ，具有很好的耐熱性。半芳香族PA 是由脂肪族二胺或二酸與帶芳香環(huán)的二酸或二胺，經(jīng)縮聚制得，是芳香族PA 的一種。由于PA 分子主鏈引入了芳環(huán)結(jié)構(gòu)，因而產(chǎn)品的耐熱性能和力學(xué)性能得到了提高，同時(shí)吸水率也有不同程度的降低，并且有較好的性價(jià)比，是介于通用工程塑料和耐高溫工程塑料如聚醚醚酮(PEEK) 之間的高性能、耐高溫?zé)崴苄詷渲?，填補(bǔ)了兩者之間的需求空白。半芳香族PA 主

9、要有 PA6T 、PA9T、 PA10T 等。與 PA66 相比，半芳香族 PA 最大的特點(diǎn)是耐熱性能優(yōu)良、吸水率低。與全芳香族PA 相比，半芳香PA 具有容易加工的特性。PA6T 是己二胺和對苯二甲酸的縮聚物，具有非常優(yōu)異的熱性能，但熔點(diǎn)和熱分解溫度很接近，在合成時(shí)難于制造穩(wěn)定的高質(zhì)量產(chǎn)品，而且加工成型也十分困難，因此商品化的PA6T 實(shí)際上都是共聚改性的產(chǎn)物。由于共聚單體的引入，熔點(diǎn)降低，便于加工；同時(shí)也使其結(jié)晶度和結(jié)晶能力降低，導(dǎo)致尺寸穩(wěn)定性、 耐藥品性降低。 Zytel HTN( 牌號為 51G35HSL)是杜邦公司開發(fā)的玻纖增強(qiáng)耐高溫PA，是 PA6T 的改性產(chǎn)品，其性能如表3 所示

10、，性能測試采用ASTM 標(biāo)準(zhǔn)。;.與 PPS 相比， Zytel HTN具有更好的沖擊性能，更高的相比漏電起痕指數(shù)，更高的介電強(qiáng)度，低翹曲。與PA46 相比，Zytel HTN具有更低的吸水率，在潮濕狀態(tài)下尺寸更穩(wěn)定，Tg 更高。與PA66 相比， Zytel HTN 在耐溫方面更優(yōu)越，吸水率低，穩(wěn)定性好。2.3PA9T 和 PA10TPA9T 的學(xué)名是聚對苯二甲酰壬二胺， 屬于半芳香族 PA，為長碳鏈結(jié)構(gòu)， 熔點(diǎn)約為 308， 比 PA6T 低。因此易于加工，一般不需要共聚改性，就可以直接使用。PA9T 一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是吸水率低，與PBT 相當(dāng)，低于PA66、 PA46 及 PA6T。 PA9

11、T 較高的玻璃化溫度和高結(jié)晶性使其在高溫下仍保持良好的性能，優(yōu)于 PA66 和 PA46。PA9T 的韌性和耐沖擊性能高于PA6T，耐磨性和摩擦因數(shù)都優(yōu)于PA66等，甚至優(yōu)于POM 和熱致液晶聚合物。PA9T 另一個(gè)極佳性能是耐燃油、醇、酸和二氯化鈣、熱水和其他流體，是PA中最好的品種之一，僅比 PPS 略差。 PA9T 對燃油的阻透性是 PA6 和 PA12 的 10 倍，接近聚四氟乙烯的水平，這些良好的綜合性能使 PA9T 十分適用于汽車機(jī)罩下制品。由于沒有共聚大比例第三單體，結(jié)晶度高，結(jié)晶速度快，可以快速成型 .。PA10T 是對苯二甲酸與癸二胺的均聚物，基本物理化學(xué)性能與PA9T 相當(dāng)

12、，但熔點(diǎn)比PA9T 高，為 316，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為 135，加玻纖后的熱變形溫度高于290，耐焊接溫度270，與 PA9T 相當(dāng)，優(yōu)于PA46、 PA6T，非常適合SMT 工藝。 PA10T 具有低的吸水性 (遠(yuǎn)低于 PA6、PA66、PA46)，尺寸穩(wěn)定性好，耐化學(xué)性好， 優(yōu)異的加工性能。 PA10T 分子鏈上含有苯環(huán)和較長的二胺柔性長鏈，使聚合物分子有適度的易動性，因此具有高的結(jié)晶速率和結(jié)晶度。3 耐高溫 PA 的應(yīng)用3.1 汽車工業(yè)微型化和動力強(qiáng)勁化作為汽車發(fā)展的一個(gè)方向，對汽車的某些部件的耐高溫性能提出了更高的要求。為此汽車廠將材料的選擇轉(zhuǎn)向了耐高溫 PA。汽車的輕量化要求， 大大促

13、進(jìn)了金屬部件的塑料化，耐高溫 PA 是很理想的金屬替代材料，因?yàn)樗哂蟹浅：玫目谷渥?、力學(xué)強(qiáng)度、剛性和高溫下抗疲勞性能，同時(shí)還保持眾所周知的塑料優(yōu)點(diǎn)，即可循環(huán)使用，加工容易，質(zhì)量小、噪音低及耐腐蝕，因此，非常適合應(yīng)用于發(fā)動機(jī)(如發(fā)動機(jī)蓋 )、傳動系統(tǒng) (如軸承保持架 ) 、空氣系統(tǒng) (如排氣控制系統(tǒng) ) 和進(jìn)氣裝置等。另外由于耐高溫 PA 在高溫下仍具有很好的性能，可以被用來做成整體件，最終實(shí)現(xiàn)低成本長壽命。耐高溫 PA 由于其抗蠕變、抗疲勞強(qiáng)度和抗振動、耐高溫等而廣泛應(yīng)用到如油過濾器外殼、傳感器、連接器和開關(guān)。耐高溫PA 如 PA6T、 PA9T 等比 PA66 具有更好的耐化學(xué)和耐高溫性，

14、可以用來替代如PEEK 等材料，用于接觸到燃油/潤滑油等物質(zhì)和高溫的場合。耐高溫PA 可以用于動力轉(zhuǎn)向泵、液壓離合器推動裝置的關(guān)鍵部件如汽缸、活塞和嵌塑成型的推桿，該裝置成本低，可靠性高。Kuraray 公司的耐高溫PA9T 可用于汽車齒輪、軸承、閥門、滑動件及燃料管路等方面。利用PA9T 在燃料阻透性能方面的優(yōu)勢，開發(fā)以PA9T 作內(nèi)層， PA12 作外層的產(chǎn)品，具有其他材料所不具有優(yōu)勢。3.2 電子電氣工業(yè)PA 在電子、電氣工業(yè)有廣泛的應(yīng)用。電子、電氣產(chǎn)品朝小型化、輕量化、薄壁化、高性能化、集成高密度化和低成本的方面發(fā)展，出現(xiàn)了一些新要求及新技術(shù)，如密集型插針要求抗漏電性能很高的塑料。電子產(chǎn)品內(nèi)部溫度的提高對承載材料耐熱性提出更高的要求。同樣， SMT 技術(shù)對塑料的耐熱性要求也很高，PA66 等工程塑料難以滿足，而半芳香族聚酰胺如 PA6T、PA9T 等具有很高的耐回流焊溫度，特別適合電路板的承載材料。在電子、電氣工業(yè)，耐高溫PA 主要用于連接器、接插件、骨架等，在性價(jià)比方面，足以與PPS、聚酰亞胺和熱致液晶聚合物相抗衡。3.3 其他應(yīng)用;.PA6T 可以代替銅