Алифатические полиамиды (стр. 3 из 4)
Химические свойства полиамидов определяются в основном наличием амидных групп в макромолекулах. Полярный характер амидной связи обусловливает большую чувствительность полиамидов к различным полярным агентам (к кислотам, щелочам, аминам, воде и другие) под воздействием которых могут протекать деструктивные реакции: гидролиз, ацидолиз, аминолиз и другие. При комнатной температуре полиамиды устойчивы к действию гидролизующих агентов. Так, вода совершенно не гидролизует полиамиды; в концентрированных кислотах, например в серной и муравьиной, полиамиды растворяются без заметной деструкции. При повышении температуры скорость гидролиза резко возрастает.
Полиамиды перерабатываются всеми известными методами переработки пластмасс. Хорошо обрабатываются фрезерованием, точением, сверлением и шлифованием. Легко свариваются высокочастотным методом. Хорошо окрашиваются.
Полиамиды обладают повышенной по сравнению с другими термопластами гигроскопиностью. Некоторые полиамиды могут поглощать из окружающей среды до 10% (масс.) воды. Это вызывает осложнения при переработке и применении полиамидов, поскольку наличие влаги в полимере влияет не только на большинство его свойств, но и на стабильность размеров изделия.
Влияние влаги в ПА 6 на зависимость напряжение — деформация показано на рис. 4.1. По мере увеличения содержания влаги более 1.2% хорошо различимая точка перегиба на кривых размывается.
Рис. 4.1. Кривые напряжение — деформация для ПА 6 различной влажности (цифры у кривых при 20 °С) (отрезок ОР — линейный участок) [1].
На рис. 4.2 показано, то предел текучести ПА 6 при изгибе в интервале температур от -40 до 50 °С уменьшается с повышением влагосодержания.
Рис. 4.2 – Зависимость предела текучести при изгибе от температуры для ПА 6 различной влажности: 1 — 0,2%; 2 — 1,3%; 3 — 3,5%; 4 — 8.3% [1].
Особенно заметно влияние влажности на ударную вязкость полиамидных образцов с надрезом. Как видно на рис. 4.3, эта величина возрастает в пять раз при увеличении содержания влаги в ПА 66 от 1 до 4%.
Рис. 4.3 – Влияние влажности ПА 66 на его ударную вязкость при комнатной температуре [1].
.
Твердость полиамида чрезвычайно чувствительна к изменению влажности, поскольку это свойство характеризует главным образом поверхностные слои полимера, в которых обычно наблюдается наибольшие колебания концентрации влаги.
Литье под давлением является, несомненно, самым распространенным и перспективным способом переработки полиамидов в изделия. По технологическим свойствам промышленные полиамиды, перерабатываемые литьем под давлением, отличаются от других термопластов следующими показателями: низкой вязкостью, высокой температурой расплава; узким температурным интервалом переработки; чувствительностью к влаге; резким переходом из твердого состояния в жидкое.
Объемная усадка расплава довольно высока (16 – 17%) ввиду высоких температур литья, а также из-за того, что при охлаждении образуется кристаллическая структура. Для устранения этого явления требуются очень высокие давления формования.
Для расплавления полиамидов требуется тепла больше, чем для расплавления других распространенных термопластов. Это видно из данных приведенных ниже:
Табл. 4.2 – Влияние условий формования высокотекучего материала на качество готового изделия [1].
| полимер | Общее потребление тепла для перехода твердого полимера в расплавленное состояние, ккал/кг |
| Полистирол общего назначения | 65 |
| Полиэтилен низкой плотности | 140 — 170 |
| Полиэтилен высокой плотности | 170 — 200 |
| Полиацетали | 100 |
| Полиамиды | 150—180 |
| Полиакрилаты | 70 |
| Полипропилен | 140 |
| Поливинилхлорид | 40 — 85 |
| Ацетат целлюлозы | 70 |
| Ацетобутират целлюлозы | 65 |
| Сополимер АБС | 75 — 95 |
| Сополимеры стирола с акрилонитрилом | 65 — 85 |
Превышение температуры расплава полиамида сверх допустимой границы интервала переработки может происходить либо из-за плохого регулирования температуры, либо вследствие выделения дополнительного количества тепла при трении расплава во впускных каналах. Все это ведет к термодеструкции материала и ухудшению его свойств.
4.2 Технологические свойства полиамидов
Технологический процесс получения полиамидных волокон включает в себя три основных этапа: синтез полимера, формование и его текстильную обработку. Перерабатывают полиамид литьем под давлением, экструзией, прессованием, полимеризацией в форме (капролон), пневмо- и вакуум-формованием.
Табл. 4.3 – Основные технологические свойства полиамидов и стеклонаполненных (НС) материалов на их основе [3].
| Свойства | ПА 6 | ПА 66 | ПА 6.10 | ПА 12Л | ПА 12Л-ДМ | Капролон В | П548 (спиртора-створимый) | ПА 6НС | ПА 610НС | ПА66НС |
| Плотность кг/м³ | 1130 | 1140 | 1100 | 1020 | 1020 | 1150 | 1120 | 1350 | 1350 | 1300 |
| Температура пл. °С | 215 | 260 | 220 | 180 | 177-182 | 220-225 | 150 | 207-211 | 230 | 250 |
| Разрушающее напряжение МПа, при : | ||||||||||
| растяжении | 66-80 | 80-100 | 50-58 | 50 | 40-48 | 90-95 | 30 | 120-150 | 120-140 | 160-250 |
| изгибе | 90-100 | 100-120 | 80-90 | 60 | 44-47 | 120-150 | 18 | |||
| сжатии | 85-100 | 100-120 | 70-90 | 60 | 66 | 100-110 | 70 | |||
| Относительное удлинение при разрыве, % | 80-150 | 80-100 | 100-150 | 200-280 | 150-300 | 6-20 | 250 | 2-7 | 2-5 | 2-4 |
| Ударная вязкость кДж/м² | 100-120 | 90-95 | 80-125 | 80-90 | 60-80 | 100-150 | 150 | 30-50 | 35-55 | 20-30 |
| Твердость по Бринеллю, МПа | 150 | 100 | 120 | 75 | 80-87 | 130-150 | 40 | 130-150 | 150-250 | 110-180 |
| Теплостойкость по Мартенсу, °С | 55 | 75 | 60 | 50 | 50 | 75 | 50 | 80 | 100-140 | 110-140 |
| Морозостойкость, °С | -30 | -30 | -60 | -40 | -40 | -60 | -40 | -50 | -50 | |
| Водопоглощение за 24 часа, % | 3,5 | 7-8 | до 4 | До 1,7 | До 1,4 | 2-7 | 8-10 | |||
| Коэффициент трения по стали | 0,14 | 0,15 | 0,15 | 0,28 | 0,18 | 0,13 | 0,27 | 0,3-0,4 | 0,4 | |
| Диэлектрическая проницаемость при 10⁶ Гц | 3,6 | 4 | 4,5 | 3,2 | 3,4 | 3,4-4,7 | 4,6 | 3,8 | 3,0-3,5 | 4,0 |
| Тангенс угла диэлектрических потерь при 10⁶ Гц | 0,03 | 0,02 | 0,04 | 0,02 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,025 | 0,025 | 0,04 |
Табл. 4.4 – Показатели пожароопасности (Тв – температура воспламенения, Тсв – температура самовоспламенения) [3].
| Полиамид | Температура, °С | Теплота сгорания, МДж/кг | |
| Тв | Тсв | ||
| ПА 6 (капрон) | 395 | 424 | 31 |
| ПА 66 (нейлон) | 355 | 435 | 31-32 |
Полиамид: поведение пламени – горит и самозатухает, окраска пламени – голубое, желтоватое по краям, запах – жженого рога или пера.
Табл. 4.5 – Пределы измерений механических свойств полиамидов [3].
| Наименование | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение, % | Модуль упругости, МПа | Твердость, МПа | Ударная вязкость, кДж/м² | ||||
 |  |  | ε | Е*10ˉ³ | Еи*10ˉ³ | НВ | а |  | |
| ПА 6 | 55-77 | - | 90-100 | 100-150 | 1,2-1,5 | - | 100-120 | 90-130 | 5-10 |
| Полиамид 610 | 50-60 | - | 45-70 | 100-150 | - | - | 100-150 | 100-125 | 5-10 |
| Полиамид 612 | 160 | - | - | 26 | - | 2,2-2,3 | 130 | 140 | -3 |
| Полиамиды стеклонаполненные | 69-132 | - | 100-230 | 2-12 | 9,0 | - | 90-100 | 9-44 | 5-10 |
Табл. 4.6 – Температурные характеристики [3].
| Марка | Предел рабочих температур | Теплостойкость по Мартенсу, °С | Температура плавления, °С | |
| верхний | нижний | |||
| ПА 6 | 80-105 | -20 | 75-76 | 217-226 |
| ПА 6 блочный | 60 | -60 | - | 221-223 |
| ПА 6НС | 80-100 | -40 | - | 207-211 |
| ПА 610 | 80-100 | -40 | 55-60 | 215-221 |
| ПА 610 НС | 100-110 | -50 | - | - |
| ПА 66 | 80-100 | -30 | - | 254-262 |
| ПА 66НС | 100-110 | -50 | - | 250 |
| ПА 66/6 | 90-110 | - | - | 212-220 |
| ПА 12 | 70-80 | -60 | - | 178-180 |
| ПА 12НС | 90 | -60 | - | - |
Табл. 4.7 – Влияние влажности на свойства полиамидов [3].