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尼龙制品可以达到什么标准?

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   尼龙树脂是半结晶聚合物,大多数呈现白色半透明外观,比如PA6是微黄半透明外观,PA66是白色半透明外观,PA610是奶白色半透明外观等,透光率在50%-...

  

透明尼龙的性能、种类、应用、制备工艺、制造商及主要牌号参数

  尼龙树脂是半结晶聚合物,大多数呈现白色半透明外观,比如PA6是微黄半透明外观,PA66是白色半透明外观,PA610是奶白色半透明外观等,透光率在50%-80%之间。

  由于汽车工业和电子工业的快速发展,尼龙的透明性不好限制了它在某些方面的使用,比如汽车油杯、熔断器盖、排气管连接器、计量仪表等器件。

  1960年,诺贝尔炸药公司(Dynamit Nobel)率先研制出了透明尼龙TMDT,其透光率可达到90%。1988年,赢创收购了诺贝尔火药公司化学品部,从而获得了透明尼龙的技术,后面发展为 Trogamid T系列。随后日本、美国等也相继进行开发。发展到今天,透明尼龙的品种已多种多样。

  透明聚酰胺(尼龙),是一种微结晶或无定型结构的热塑性尼龙,透光率达到90%以上,属自熄性材料,氧指数26.8;其透明度优于聚碳酸酯(PC),接近于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。 具有更佳的耐磨性、耐化学性、柔韧性和低密度,并且在耐环境应力开裂方面明显优于PC和PMMA。

  透明尼龙因其出色的透明性,高的热稳定性,良好的耐腐蚀性和优异的机械性能,被广泛应用于家居用品、精密光学、电子设备、体育用品、医疗保健和汽车工业中,产品种类非常丰富。 随着可穿戴设备和电子纺织品的兴起,人们对于轻质、透明、低成本可弯折材料的需求越来越强烈。部分尼龙材料被视为潜在的下一代柔性透明电子设备的基础材料。

  (1)半芳香族透明尼龙是由芳香族二元酸与脂肪族二元胺或由脂肪族二元酸与芳香族二元胺共聚制得的透明尼龙。这是目前拥有工业化产品最多的一种透明尼龙,如杜邦公司的Zytel系列产品和Selar系列产品、EMS公司的 Grilamide系列产品、道化学公司的Isonamide 系列产品等。

  (2)芳香族透明尼龙是由芳香族二元酸与芳香族二元胺共聚得到透明尼龙,如采用2-氨基-6-(4-氨基苯)-6-甲基庚烷和间苯二甲酸二苯酯合成的透明尼龙。芳香族透明尼龙的主链中刚性芳环比例较高,聚合物结晶性好,耐热性和耐溶剂性也是所有聚酰胺中最好的。

  (3)脂肪族透明尼龙是由脂肪族二元酸与脂肪族二元胺共聚得到的透明尼龙。目前研制的产品有:PA66/6共聚物、EMS公司的PA6/12共聚物,日本以已内酰胺、十八烷基酰胺和乙酸为原料合成了透明尼龙,已用于汽车车罩以及电子元器件;EMS公司制得的Grilamid W5673、TR55FC Grey9629透明尼龙12,耐高低温,韧性和挠曲性好,可用做冬季体育用品。

  1)在共聚中引入含侧链或环状结构的单体,通过破坏分子链的规整性,降低氢键分率和结晶度,得到透明无定型产品。

  1)加入成核剂,形成微晶,使晶体尺寸减小至可见光波长以下,得到含小球晶的透明尼龙。

  2)将聚合物尽快地从熔融状态淬火到Tg以下,以阻止其结晶,使无规排列的高分子熔体冻结在无定形态。

  主要的透明尼龙供应商的方法是引入含侧基或环结构的单体,破坏分子链规整性,得到非晶态或微晶态透明尼龙。常见的透明尼龙种类有PA MACM12、PA 12/MACMI、PA 6I/X 等等。

  由于环状结构或侧链结构的单体选择较多,因此几乎每个牌号的透明尼龙组成都不尽相同,这里举两个品种进行说明。

  聚对苯二甲酰三甲基已二胺,简称尼龙TMDT(TMD为2,2,4和2,4,4-三甲基己二胺的混合物,T为对苯二甲酸),其芳香族环状结构进一步阻止了高分子链之间的分子键结合,形成无定形态聚合物,具有高透光性。

  尼龙TMDT是最先由德国诺贝尔炸药(Dynamit Nobel)公司开发并首先工业化的透明尼龙,商品名为“Trogamid T”,其耐热性、力学性能、机械强度和刚性与PC和聚砜相当。1988年被赢创收购,开发出TROGAMID T系列透明尼龙产品。

  1991年,赢创(Evonik)以脂肪族单体取代TROGAMID T中的芳香族成分,实现了高分子的半结晶状态,因为其晶体的大小只能达到纳米级别,并不会影响到可见光传播,所以保持了材料的高透光性,生产出具有更好抗紫外线性能的透明聚酰胺。商品名为:TROGAMID® CX,由正十二烷二元酸和一种名为4,4-二氨基二环己基甲烷(PACM) 的环状脂肪二胺聚合而成,英文缩写为:PA PACM12。

  在常见的透明材料中,按透明度从大到小排列,顺序依次为:PMMA、透明尼龙、玻璃、PC。透明尼龙的透明度仅次于 PMMA,2mm厚度的透明尼龙,对可见光的透光率超过90%,可满足最苛刻的应用需求。

  透明尼龙耐稀酸、碱、脂肪烃、芳香烃、酯类、醚类、油和脂肪,在耐环境应力开裂方面优于 PC和PMMA。针对传统透明尼龙对醇的耐受性差,各透明尼龙生产厂商针对该问题进行了改进,推出了更耐醇的新品种。Evonik推出了微结晶的透明尼龙TROGAMID®CX;Arkema推出了含有高长碳链脂肪结构含量的Rilsan®Clear G83O,都大幅提高了材料对醇的耐受性,满足更广泛的应用需求。

  透明尼龙的密度为0.99~1.10g/cm3,低于PC的1.20g/cm3和PMMA的1.19 g/cm3。低密度意味着更舒适的客户体验,比如可生产总重更轻的运动眼镜和太阳镜。有些牌号的密度甚至小于1.0 g/cm3,可在水面上漂浮。

  透明尼龙经常被用作外壳,要求材料有极高的耐磨性和耐刮擦性。在100转的测试条件下,TROGAMID®CX的摩擦系数为18mg,比标准规格的PC和PMMA低,更加耐磨。TROGAMID®CX的耐刮擦性和PMMA相近,优于 PC 材料。

  PC和PMMA弯曲模量较大,属于偏硬的材料,而透明尼龙柔韧性好、形状记忆能力强,可生产更加灵活的产品。而且,取向可显著增加透明尼龙的压痕硬度和能量吸收率。

  透明尼龙已经渗透到家居生活的方方面面,其透明性、耐热性以及形状保持性能使其在水龙头、滤水器、流量计和各种家用容器中得到了广泛的应用。

  2020年,艾曼斯(EMS)公司基于其产品Grilamid TR HT 170 提出了“透明厨房”的理念。Grilamid TR HT 170 是一款经过改进的 Grilamid TR 55 产品,用于热水蒸汽应用的专门设计,为家庭和医疗,如婴儿瓶子、炊具盖和蒸汽炊具外壳,Grilamid TR HT 170 也是一款全能型产品。

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  阿科玛的旗舰产品生物基Rilsan® PA11 和 Rilsan® Clear Rnew®透明聚酰胺系列耐受严苛的应用环境,适用于厨房用具如炊具、厨具、收纳品等,可安全用于洗碗机和微波炉,带来优异的耐高温、耐洗涤剂、抗紫外线、抗辐射和抗疲劳性能。

  透明尼龙 作为一种理想的透明材料,可以满足当今市场对高档眼镜架和镜片材料的诸多要求:重量轻、不易破碎、抗划痕、抗化学腐蚀、抗应力开裂。 另外,对于眼镜制造商来说,材料的加工容易度也非常重要,必须适用于注塑工艺,容易钻头和打磨。

  赢创公司的TROGAMID® 透明聚酰胺产品系列已在光学行业积累了诸多成功应用案例。产品组合包括用于镜片和镜架的创新高性能塑料、防紫外线材料、用于高对比度视觉的极膜等。全球领先的意大利眼镜设计、生产和销售商霞飞诺首次在太阳镜用高级镜片的生产中采用赢创TROGAMID® myCX eCO可持续透明聚酰胺。TROGAMID® myCX eCO专为光学行业优化的高纯度微晶高性能聚酰胺,并于2020年3月正式上市。TROGAMID® myCX eCO制成的高级镜片、滑雪护目镜具有较高的耐久性和安全性,而且材料轻盈,佩戴起来非常舒适。”TROGAMID® myCX eCO的透明度超过90%,此外还具有优异的机械性能、抗应力开裂性和断裂强度。

  艾曼斯公司Grilamid TR 等级的树脂是一种无定形热塑性塑料,其成分以一种独特方式组合了半结晶聚酰胺12 和无定形热塑性塑料的卓越性能。Grilamid TR 90(塑胶钛)是一种具有记忆性的高分子材料,是目前国际最流行的超轻镜框材料,具有超韧性,耐撞耐磨,摩擦系数低等特点,能有效防止在运动中,因镜架断裂、摩擦对眼睛及脸部造成的伤害。因其特异的分子结构,抗化学性佳,在高温的环境下不易变形,短时间内可耐350度高温,不易熔化和燃烧。EMS 聚酰胺使得太阳镜和运动眼镜完美结合了功能性、无限的个性化设计可能性、颜色多样性以及紫外线防护。EMS-GRIVORY 也因此凭借 Grilamid TR 90 成为透明聚酰胺市场的全球领导者。

  阿科玛公司 Rilsan® Clear 为光学眼镜带来优异的性能:透明,轻质,卓越的柔韧性,带来舒适和耐久性,耐环境应力开裂,耐化学性好,优异的耐疲劳性,为设计带来更多的自由度。

  医疗器械作为直接与人体接触的工具,其安全性与有效性一直备受关注。而材料的选择,更是医疗器械质量的关键因素之一。应力开裂是指材料在受到应力的情况下抵抗化学品的能力。使用PC、PCTG及PPSU等材料制成的医疗器械往往会出现开裂问题,尤其是在接触化学品后。

  艾曼斯Grilamid TR透明尼龙对常见的化学品都有很好的耐受性,可以很好地解决客户遇到的医疗器械应力开裂问题。Grilamid TR HT 200是Grilamid TR蒸汽灭菌家族成员,玻璃化转变温度200°C,可在134°C下蒸汽灭菌,500次蒸汽循环后具有出色的透明度,高耐化学性和耐应力开裂性,高热变形性能,永久透明,低吸湿性,优异的耐刮擦性,对 LSR 的粘附力。符合欧盟、美国FDA及中国C-FDA的食品接触法规要求,可用于抽吸泵罐、麻醉面罩、强制 RES吹气阀、消毒机、厨房应用,是聚砜的替代品。Grilamid TR透明尼龙以其独特的性能在医疗器械领域得到了广泛的应用。

  阿科玛公司的Rilsan Clear G-170MED透明度高(91%)、密度(1.05g/cm’)低,灵活耐用,便于搬运组装,同时满足了患者舒适度的需求,被广泛用于呼吸面罩、助听器和医疗管材中。

  赢创公司TROGAMID® Care 系列包括用于医疗应用的所有等级。TROGAMID® Care是基于微晶型透明聚酰胺,该系列所有产品都不含BPA。该材料具有优异的耐化学和抗应力开裂性,是所有涉及药物配方、油脂或腐蚀性消毒剂等应用的首选材料,包括透析器部件、外壳、外罩、助听器、液体和药物输送设备的三通阀和连接头。此外,这一材料还具有出色的回弹性,可用于口腔隐形正畸领域。

  电子设备透明尼龙材料因其绝缘性好、热变形温度高、自熄阻燃性、耐蠕变性、耐腐蚀、高耐久性,透明度高等,适用于电子电气领域,如:高压开关外壳、继电器外壳、电池密封件、接线端子、微电子产品封装等产品。

  汽车领域透明尼龙耐候性好、抗紫外光、耐磨擦,使产品可以长久保持光洁。可通过注塑成型和表面层压成型,在汽车内饰、仪表盘、控制台等部件表面形成装饰和保护层。

  机械领域因其高透明度、耐化学性等,可广泛用于机械领域,制备各种注塑部件,如:燃料和压缩空气过滤器、流量计、液位指示器、阀门零件、计量设备和导轨等。

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  世界知名的透明尼龙厂商主要有:艾曼斯(EMS)公司、朗盛(LANXESS)公司、宇部(UBE)株式会社、杜邦(DuPont)公司、赢创(Evonik)公司、阿科玛(Arkema)公司、巴斯夫(BASF)公司、东洋纺(Toboyo)株式会社、菲利普(Philips)公司等。以下简要的介绍其中三家制造商。

  EMS 集团在全球范围内活跃于高性能聚合物和特种化学品两大业务领域,高性能聚合物业务领域由 EMS-GRIVORY 和 EMS-EFTEC 负责。EMS-GRIVORY 是顶级的高性能聚酰胺专业制造商和供应商,提供应用范围极广的聚酰胺材料。

  EMS透明聚酰胺产品主要包括Grilamid TR系列和Grilon C系列。EMS 聚酰胺使得太阳镜和运动眼镜完美结合了功能性、无限的个性化设计可能性、颜色多样性以及紫外线防护。由于EMS 聚酰胺卓越的耐化学性和耐应力开裂性,以及优异的光学和机械性能,EMS-GRIVORY 凭借 Grilamid TR 90 成为透明聚酰胺市场的全球领导者。

  1988年,赢创收购了Dynamit Nobel AG 的化学品部门,获得了透明的无定形聚酰胺 TROGAMID® T的制造技术。Dynamit Nobel 早在1968年就在市场上推出了第一种由对苯二甲酸二甲酯和三甲基己二胺组成的聚合物。1991年,脂肪族单体取代芳香族成分,生产出具有更好抗紫外线-十二烷二酸单体的系统筛选产生了一种可结晶、永久透明的聚酰胺,其名称为 TROGAMID® CX。目前,赢创的透明尼龙除了TROGAMID T系列和TROGAMID CX系列,还有一款含有生物基来源的TROGAMID eCO系列。

  TROGAMID®T5000是一种透明度为90%的半结晶聚酰胺,堪称光学产品制造商的理想材料。与其他透明聚酰胺相比,TROGAMID®T5000具有更高的模量和刚度。此外,该材料特别适用于制造细镜架和半框眼镜架,可以显著降低镜架重量而不影响性能,从而大大提高佩戴舒适度。

  阿科玛是第一家提供高性能生物基透明尼龙的材料生产商。其中Rilsan® Clear G850 Rnew 含有45%生物基原料,Rilsan® Clear G820 Rnew 则含有65%生物基原料。他们是环保生态设计的理想材料选择。

  Rilsan® Clear 为光学眼镜带来优异的性能:透明,轻质,卓越的柔韧性,带来舒适和耐久性,耐环境应力开裂,耐化学性好,优异的耐疲劳性,为设计带来更多的自由度。

  以下是艾曼斯(EMS)、赢创(Evonik)、阿科玛(Arkema)三家公司的透明尼龙的主要牌号的物性参数表(部分数据),数据来自公司官网,供参考。


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