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1、PA66 46 6T 9T 10T的性能及应用PA66/46/6T/9T/10T的性能及应用电子、电气等设备的小型化、高性能化对材料的要求越来越高。特别是表面贴装技术(SMT)的出现和发展，促进了电子元件小型化、密集化并降低了成本。但采用SMT技术对材料的耐回流焊性和尺寸稳定性提出了更高的要求，如承受短期约260的回流焊的峰值温度。汽车的轻量化、高性能化促进和深化了金属部件的塑料化，也同时对塑料提出了更高的要求，如发动机周边部件的耐热、耐久性等。PA6、PA66等通用工程塑料，性能优异，价格适中，用途广泛，在工程塑料中占有重要的地位，但也存在不足，如容易吸湿、耐高温性能有待提高等。为进一步提高
2、耐热性，满足汽车、电子电气等行业越来越高的要求，耐高温PA应运而生，与PA66相比，它是一类熔点和使用温度更高的均聚或共聚树脂及其增强改性材料。常见的耐高温PA主要有PA46、PA6T、PA9T、PA10T、聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)等，其中，PA6T、PA9T、PA10T等半芳香族聚酰胺因其耐热高、力学性能优异、不易吸湿、加工灵活方便等特点，在电子、电气+汽车等领域具有广阔的应用前景，成为争相研究的热点。1耐高温聚酰胺的结构与性能聚合物的耐热性与其熔点(Tm)、玻璃化温度(Tg)密切相关。表1列出了PA66及主要耐高温PA的化学结构、熔点及玻璃化温度。1.1耐热性耐高温PA的主要特点之
3、一就是熔点比通用PA如PA66高，但熔点太高，难以加工，所以一般多在320以下。PA46玻璃化转变温度低，模量开始下降的温度低，但由于其结晶度高，因此在高温下物性下降小。PA6T、PA9T、PA10T等半芳香族聚酰胺，玻璃化温度高，模量降低起始温度高。PPTA玻璃化温度太高，难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较高的流动性及较宽的加工窗口。一般情况下，PA的熔融成型加工温度在320左右，分解温度在350附近。PA6T均聚物熔点在370左右，熔融温度超过了分解温度，难以加工成型，因此需要改性，使成型温度降到320以下。与PA6T相比，PA9T、PA10T含有较长的碳链，因
4、此熔点较低，适合于常规的塑料加工方法。1.3吸水性PA因为特有的酰胺结构而易于吸水，容易引起尺寸变化、力学性能降低、膨胀、起泡等现象，导致应用受到很大的限制。PA46的饱和吸水率很高，PA6T次之，PA9T、PA10T因为较长的碳链，酰胺基的浓度低，吸水率低。PA的饱和吸水率和酰胺基浓度的关系如图1所示。1.4结晶性聚合物的结晶性取决于分子中重复单元的单一性和分子链的柔性。PA46的结晶速度很快，结晶度高，因此产品的耐热性优异。改性的PA6T材料也具有很高的结晶度，PA9T、PA10T一般是均聚物，结晶度高，结晶速度快，可以快速成型。1.5尺寸稳定性半芳香族聚酰胺吸水率低、熔点高、结晶度高，在
5、吸水、受热等条件下具有很高的尺寸稳定性，特别是相对于PA46，其湿热条件下的尺寸稳定性有显著地提高。1.6回流焊性在干态下，PA46、PA6T、PA9T等都表现出优异的耐焊锡性，如表2所示。吸湿状态下，PA6T的耐焊锡性温度最高为260，PA46不到250，PA9T高可以达到280，远远高于聚苯硫醚(PPS)的250。一般，回流焊的峰值温度在260左右，时间约30 s，因此半芳香族聚酰胺如PA6T、PA9T等可以轻松用于SMT技术，是新型焊锡线路板的理想材料。1.7化学性能由于耐高温PA的内聚能和结晶度较高，因此具有很好的耐脂肪烃、芳香氯代烃、酯类、酮类、醇类等有机溶剂和耐车用的各燃料、油类、
6、防冻液等。2主要的耐高温PA2.1PA46PA46，学名聚己二酰丁二胺，是由丁二胺与己胺缩聚而成。PA46的分子链结构完整，结晶性能机结晶度高，因此具有良好刚性、耐蠕变性、耐疲劳性和耐磨性，但玻璃化温度较低，吸水性高，从而尺寸稳定性差。其熔点约为295，30%玻璃纤维增强：PA46热变形温度为285，冲击强度比PA66高1倍，比聚甲醛高40%，弯曲强度也大于PA6和PA66。PA46的耐磨性和尺寸稳定性较好，且具有良好的化学稳定性，成型时结晶速度比PA66快4-5倍，比PA6快10倍，可采用注射成型和挤出成型制成各种零件、管、棒、片材等。PA46可用于增强橡胶制品、输送带、水管等，注射成型制品
7、的潜在市场是汽车发动机、车体部件及电气、电子、仪表、家电应用领域中，需要耐热、高强度、耐冲击的零部件，还可以作为PA6、PA66的成核剂。PA46可在160连续长期使用，成本较热致液晶聚合物低，热变形温度较PPS高，成型周期较短，韧性较好，可取代高端的热致液晶聚合物等。2.2PA6T以PA6和PA66为主的脂肪族PA虽然有较好的综合性能，但玻璃化转化温度低，吸水率较高，除了PA46外，耐热性尚欠不足，不能用于要求耐高温的应用领域，大大限制了其应用范围。全芳香族PA熔点太高，难于加工成型。如果引入部分芳香环组分，将会降低熔点，易于加工成型。例如在PA66分子主链中部分导入苯环，用对苯二甲酸代替己
8、二酸与己二胺合成的PA6T，具有很好的耐热性。半芳香族PA是由脂肪族二胺或二酸与带芳香环的二酸或二胺，经缩聚制得，是芳香族PA的一种。由于PA分子主链引入了芳环结构，因而产品的耐热性能和力学性能得到了提高，同时吸水率也有不同程度的降低，并且有较好的性价比，是介于通用工程塑料和耐高温工程塑料如聚醚醚酮(PEEK)之间的高性能、耐高温热塑性树脂，填补了两者之间的需求空白。半芳香族PA主要有PA6T、PA9T、PA10T等。与PA66相比，半芳香族PA最大的特点是耐热性能优良、吸水率低。与全芳香族PA相比，半芳香PA具有容易加工的特性。PA6T是己二胺和对苯二甲酸的缩聚物，具有非常优异的热性能，但熔
9、点和热分解温度很接近，在合成时难于制造稳定的高质量产品，而且加工成型也十分困难，因此商品化的PA6T实际上都是共聚改性的产物。由于共聚单体的引入，熔点降低，便于加工；同时也使其结晶度和结晶能力降低，导致尺寸稳定性、耐药品性降低。Zytel HTN(牌号为51G35HSL)是杜邦公司开发的玻纤增强耐高温PA，是PA6T的改性产品，其性能如表3所示，性能测试采用ASTM标准。与PPS相比，Zytel HTN具有更好的冲击性能，更高的相比漏电起痕指数，更高的介电强度，低翘曲。与PA46相比，Zytel HTN具有更低的吸水率，在潮湿状态下尺寸更稳定，Tg更高。与PA66相比，Zytel HTN在耐温
10、方面更优越，吸水率低，稳定性好。2.3PA9T和PA10TPA9T的学名是聚对苯二甲酰壬二胺，属于半芳香族PA，为长碳链结构，熔点约为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一个突出优点是吸水率低，与PBT相当，低于PA66、PA46及PA6T。PA9T较高的玻璃化温度和高结晶性使其在高温下仍保持良好的性能，优于PA66和PA46。PA9T的韧性和耐冲击性能高于PA6T，耐磨性和摩擦因数都优于PA66等，甚至优于POM和热致液晶聚合物。PA9T另一个极佳性能是耐燃油、醇、酸和二氯化钙、热水和其他流体，是PA 中最好的品种之一，仅比PPS略差。PA9T对燃
11、油的阻透性是PA6和PA12的10倍，接近聚四氟乙烯的水平，这些良好的综合性能使PA9T十分适用于汽车机罩下制品。由于没有共聚大比例第三单体，结晶度高，结晶速度快，可以快速成型.。PA10T是对苯二甲酸与癸二胺的均聚物，基本物理化学性能与PA9T相当，但熔点比PA9T高，为316，玻璃化转变温度为135，加玻纤后的热变形温度高于290，耐焊接温度270，与PA9T相当，优于PA46、PA6T，非常适合SMT工艺。PA10T具有低的吸水性(远低于PA6、PA66、PA46)，尺寸稳定性好，耐化学性好，优异的加工性能。PA10T 分子链上含有苯环和较长的二胺柔性长链，使聚合物分子有适度的易动性，因
12、此具有高的结晶速率和结晶度。3耐高温PA的应用3.1汽车工业微型化和动力强劲化作为汽车发展的一个方向，对汽车的某些部件的耐高温性能提出了更高的要求。为此汽车厂将材料的选择转向了耐高温PA。汽车的轻量化要求，大大促进了金属部件的塑料化，耐高温PA是很理想的金属替代材料，因为它具有非常好的抗蠕变、力学强度、刚性和高温下抗疲劳性能，同时还保持众所周知的塑料优点，即可循环使用，加工容易，质量小、噪音低及耐腐蚀，因此，非常适合应用于发动机(如发动机盖)、传动系统(如轴承保持架)、空气系统(如排气控制系统)和进气装置等。另外由于耐高温PA在高温下仍具有很好的性能，可以被用来做成整体件，最终实现低成本长寿命
13、。耐高温PA由于其抗蠕变、抗疲劳强度和抗振动、耐高温等而广泛应用到如油过滤器外壳、传感器、连接器和开关。耐高温PA如PA6T、PA9T等比PA66具有更好的耐化学和耐高温性，可以用来替代如PEEK等材料，用于接触到燃油/润滑油等物质和高温的场合。耐高温PA可以用于动力转向泵、液压离合器推动装置的关键部件如汽缸、活塞和嵌塑成型的推杆，该装置成本低，可靠性高。Kuraray公司的耐高温PA9T可用于汽车齿轮、轴承、阀门、滑动件及燃料管路等方面。利用PA9T在燃料阻透性能方面的优势，开发以PA9T作内层，PA12作外层的产品，具有其他材料所不具有优势。3.2电子电气工业PA在电子、电气工业有广泛的应
14、用。电子、电气产品朝小型化、轻量化、薄壁化、高性能化、集成高密度化和低成本的方面发展，出现了一些新要求及新技术，如密集型插针要求抗漏电性能很高的塑料。电子产品内部温度的提高对承载材料耐热性提出更高的要求。同样，SMT技术对塑料的耐热性要求也很高，PA66等工程塑料难以满足，而半芳香族聚酰胺如PA6T、PA9T等具有很高的耐回流焊温度，特别适合电路板的承载材料。在电子、电气工业，耐高温PA主要用于连接器、接插件、骨架等，在性价比方面，足以与PPS、聚酰亚胺和热致液晶聚合物相抗衡。3.3其他应用PA6T可以代替铜用于热水锅炉连接器，可以解决长期困扰的腐蚀问题，大大增加了锅炉管道的使用寿命。耐高温PA 可以取代PPS用于热水器标准装配件，从而消除了管道配件中产生的裂缝和泄漏，同样，因为耐高温PA配件在热水中能保持力学强度、韧性和抗破裂的要求，因此也适用于饮水机、热水器。塑料具有金属难以媲美的产品设计自由度和成型方便性，因此塑料烤箱比金属框架烤箱更便宜、质量更轻。同样，耐高温PA也可以用于烤箱的控制系统，因为它具有低翘曲性、良好的尺寸稳定性、耐热和耐潮湿环境等。
