1) PA reforzada con fibra de vidrio
Cuando se añade un 30% de fibra de vidrio al PA, las propiedades mecánicas, la estabilidad dimensional, la resistencia al calor y la resistencia al envejecimiento del PA mejoran significativamente. La fuerza es 2,5 veces mayor que antes de la mejora. El proceso de moldeo del PA reforzado con fibra de vidrio es básicamente el mismo que el del PA no reforzado, pero la fluidez es peor que antes del refuerzo. La presión y la velocidad de inyección deben aumentarse adecuadamente y la temperatura del cilindro debe aumentarse entre 10 y 40 °C. . Dado que la fibra de vidrio se orientará a lo largo de la dirección del flujo durante el proceso de moldeo por inyección, las propiedades mecánicas y la contracción mejorarán en la dirección de orientación, lo que provocará la deformación y deformación del producto. Por lo tanto, al diseñar el molde, la ubicación y la forma de la puerta deben ser razonables, lo que técnicamente puede aumentar la temperatura del molde. Una vez retirado el producto, se enfriará lentamente en agua caliente. Además, cuanto mayor sea la proporción de fibra de vidrio, mayor será el desgaste de las piezas plastificadas de la máquina de moldeo por inyección. Lo mejor es utilizar tornillos y cilindros bimetálicos.
2) Nylon retardante de llama
Dado que se añaden retardantes de llama al PA, la mayoría de los retardantes de llama son fáciles de descomponer a altas temperaturas y liberan sustancias ácidas, que son corrosivas para los metales. Por lo tanto, las piezas plastificadas (tornillos, zapatas de goma, zapatas de goma, zapatas de goma, bridas, etc.) deben recubrirse con cromo duro. En términos de tecnología, trate de controlar que la temperatura del cilindro no sea demasiado alta y que la velocidad de inyección no sea demasiado rápida para evitar la decoloración del producto y una disminución de las propiedades mecánicas provocadas por la descomposición del material de caucho debido a la temperatura excesiva.
3) Pa transparente
Tiene buena resistencia a la tracción, resistencia al impacto, rigidez, resistencia al desgaste, resistencia química, dureza superficial y otras propiedades. Tiene alta transmitancia de luz y es consistente con. La óptica. El vidrio es similar. La temperatura de procesamiento es 300-365, 438±05℃. Durante el proceso de moldeo, la temperatura del barril debe controlarse estrictamente. Si la temperatura de fusión es demasiado alta, el producto cambiará de color debido a la degradación; si la temperatura es demasiado baja, la transparencia del producto se verá afectada debido a una mala plastificación. La temperatura del molde debe mantenerse lo más baja posible. Si la temperatura del molde es alta, la transparencia del producto se reducirá debido a la cristalización.
4) PA resistente a la intemperie
Agregar aditivos que absorben los rayos ultravioleta, como el negro de humo, al PA mejora en gran medida las propiedades autolubricantes del PA y la resistencia al desgaste del metal, lo que afectará las piezas durante el moldeo, el corte y el desgaste. Por lo tanto, es necesario utilizar una combinación de tornillo, cilindro, cabeza de caucho, anillo de caucho y anillo de caucho con una gran capacidad de alimentación y alta resistencia al desgaste. Los productos de poliamida están omnipresentes en la vida diaria, pero pocas personas conocen su historia. La poliamida fue la primera fibra sintética desarrollada en el mundo.
Carothers nació el 27 de abril de 1896 en Burlington, Iowa, Estados Unidos. Comenzó su educación en las escuelas públicas de Des Moines y se graduó de Northern High School en 1914. El padre de Carruthers enseñó en la Escuela de Negocios de Des Moines y luego se desempeñó como vicepresidente de la escuela. Influenciado por su padre, Carothers ingresó a la universidad para estudiar contabilidad a la edad de 18 años. No estaba interesado en esta especialidad pero le gustaba mucho la química y otras ciencias naturales. Por lo tanto, después de un año se trasladó a una universidad más pequeña para estudiar química. Obtuvo el título de Licenciado en Ciencias en 1920. Obtuvo una maestría en la Universidad de Illinois en 1921 y posteriormente enseñó química analítica y química física en la Universidad de Dakota del Sur. En 1923, regresó a la Universidad de Illinois para estudiar un doctorado en química orgánica. Bajo la dirección de su mentor, el profesor Roger Adams (1889-1971), completó una tesis sobre la hidrogenación catalítica del negro de platino que inicialmente reveló su talento. Permaneció en la escuela inmediatamente después de recibir su doctorado. Del 65438 al 0926 enseñó química orgánica en la Universidad de Harvard. Como Carothers era introvertido, creía que la investigación científica podría dar rienda suelta a su inteligencia, por lo que fue contratado por DuPont en 1928.
Cuando Carothers llegó a DuPont, hubo un intenso debate internacional sobre la teoría de los polímeros propuesta por el químico orgánico alemán Staudinger (1881 ~ 1965). Carothers elogió y apoyó los puntos de vista de Staudinger y estaba decidido a demostrar la exactitud de esta teoría mediante experimentos, por lo que hizo de la exploración de polímeros la principal dirección de investigación del Departamento de Química Orgánica. Inicialmente, Carothers eligió la reacción de dioles y ácidos dicarboxílicos, con la esperanza de utilizar esta conocida reacción para comprender la relación entre la estructura y las propiedades de las moléculas orgánicas. En el experimento de policondensación se obtuvieron moléculas de poliéster con un peso molecular de aproximadamente 5.000. Para aumentar aún más el grado de polimerización, Carothers mejoró el destilador de alto vacío y controló estrictamente la relación de reacción para completar la reacción. El peso molecular del polímero alcanzó entre 10.000 y 20.000 en menos de dos años.
En la década de 1930, Carothers preparaba poliéster mediante la condensación de etilenglicol y ácido sebácico. Durante el experimento, Hill, colega de Carothers, descubrió un fenómeno interesante al retirar el poliéster fundido del reactor: el polímero fundido podía estirar los filamentos como malvaviscos, y los filamentos podían seguir estirándose incluso después de enfriarse. La longitud extendida puede alcanzar varias veces su longitud original. longitud. Después del estirado en frío, la resistencia y elasticidad de la fibra aumentan considerablemente. Este fenómeno sin precedentes los llevó a anticipar que esta propiedad podría tener un gran valor de aplicación, permitiendo hilar fibras a partir de polímeros fundidos. Luego llevaron a cabo una investigación en profundidad sobre una variedad de compuestos de poliéster. Debido a que los poliésteres estudiados en ese momento eran todos polímeros de ácidos grasos y alcoholes grasos, que eran fáciles de hidrolizar y tenían puntos de fusión bajos (
Para sintetizar polímeros con puntos de fusión altos y alto rendimiento, Carothers y Sus colegas se centraron en la polimerización por condensación de diaminas y ácidos dicarboxílicos. Carothers y sus colegas prepararon varias poliamidas a partir de diferentes polimerizaciones de diaminas y ácidos dicarboxílicos, pero las propiedades de este material eran inconsistentes. No eran ideales. sintetizar poliamida (poliamida 510) usando pentametilenodiamina y ácido sebácico. Los resultados experimentales mostraron que la resistencia y elasticidad de esta fibra estirada de poliamida eran mayores que las de la seda. No es fácil de absorber agua y no es fácil de disolver. Entonces Carothers eligió hexametilendiamina y ácido adípico para la policondensación y finalmente sintetizó la poliamida 66 el 28 de febrero de 1935. Este polímero es insoluble en disolventes comunes y tiene un punto de fusión tan alto. como 263°C Dado que su estructura y propiedades son más cercanas a las de la seda natural, la fibra estirada tiene la apariencia y el brillo de la seda, y su resistencia al desgaste y resistencia superan las de cualquier fibra de la época, y el precio de las materias primas es relativamente. barato, DuPont decidió llevar a cabo la producción y el desarrollo de productos.
Para convertir los resultados de laboratorio en productos comerciales, en primer lugar, debemos resolver las fuentes industriales de materias primas, en segundo lugar, desarrollar tecnologías y equipos de producción; transporte, medición y bobinado durante el proceso de hilado. Las materias primas ácido adípico y hexametilendiamina necesarias para la producción de poliamida 66 solo se utilizaron como reactivos en el laboratorio y deben desarrollarse y producirse a un precio razonable. hexametilendiamina DuPont seleccionó el abundante fenol para experimentos de desarrollo, y en 1936, una planta química en Virginia Occidental utilizó una nueva tecnología catalítica para producir en masa ácido adípico a partir de fenol barato. Posteriormente, se inventó un nuevo proceso para producir hexametilendiamina a partir de fenol barato. DuPont fue pionero en una nueva tecnología de hilado por fusión, que calienta y funde la polifenolamina 66, luego la filtra y la aspira en una bomba, y luego la pulveriza en filamentos a través de un componente clave (hiladora). El filamento se estira y se forma después de enfriarlo con aire. Las pruebas piloto se completaron en julio de 1938 y se produjo por primera vez fibra de poliamida. Ese mismo mes, el 27 de octubre se lanzaron oficialmente al mercado cepillos de dientes con cerdas de poliamida 66. Se anunció el nacimiento de la primera fibra sintética del mundo y se le dio nombre. Polifenolamina 66 poliamida, que más tarde se convirtió en el nombre comercial común en inglés de fibra sintética de poliamida, DuPont comenzó 11 años de investigación básica sobre polímeros y gastó 22 millones de dólares estadounidenses, 230 expertos participaron en el trabajo y finalmente se logró la producción industrial. finales de 1939. Desafortunadamente, Carothers, el inventor del nailon, no vio la aplicación práctica de la poliamida. Siempre se sintió frustrado por la idea de que era un fracaso como científico, sumado a la muerte de su gemelo favorito. hermana en 1936, este químico que hizo destacadas contribuciones al campo de la química de polímeros se deprimió aún más. El 29 de abril de 1937 se suicidó bebiendo jugo de limón mezclado con cianuro de potasio en una habitación de hotel en Filadelfia, EE. UU.
Para conmemorar los logros de Carothers, DuPont cambió el nombre del Laboratorio de Poliamida en la planta de Mitte a Laboratorio Carothers en 1946.
La síntesis de poliamida sentó las bases para la industria de las fibras sintéticas, y la aparición de la poliamida dio a los textiles un aspecto completamente nuevo. Las medias de poliamida tejidas con esta fibra son transparentes y más duraderas que las medias de seda. El 24 de octubre de 1939, DuPont causó sensación cuando vendió públicamente medias de poliamida en su sede y fue considerada un artículo raro que podía adquirirse. La caótica situación obligó a los órganos de seguridad pública a desplegar fuerzas policiales para mantener el orden. La gente alguna vez elogió esta fibra con palabras como seda de araña como delgada, alambre de acero como fuerte y seda como hermosa. En mayo de 1940, las telas de fibra de poliamida se vendían en todo Estados Unidos. Desde el estallido de la Segunda Guerra Mundial hasta 1945, la industria de la poliamida recurrió a productos militares como paracaídas, cordones para neumáticos de aviones y uniformes militares. Debido a sus propiedades y su amplia gama de usos, la poliamida se desarrolló muy rápidamente después de la Segunda Guerra Mundial. La poliamida aparece de innumerables formas en una variedad de productos, desde calcetines y ropa hasta alfombras y redes de pesca. La producción se multiplicó por 25 en los primeros diez años y representó más de la mitad de las fibras sintéticas en 1964. Hasta ahora, aunque la producción total de fibra de poliamida no es tan grande como la de fibra de poliéster, sigue siendo una de las tres principales fibras sintéticas.
La invención de la poliamida comenzó a partir de una investigación básica sin un propósito de aplicación claro, pero eventualmente condujo a productos de nailon que cambiaron la vida de las personas y se convirtieron en un ejemplo muy exitoso de investigación científica básica realizada por empresas. Hace que la gente se dé cuenta de que la ciencia es anterior a la tecnología y la tecnología es anterior a la producción; sin investigación científica y logros tecnológicos, es imposible desarrollar nuevos productos. Desde entonces, la investigación científica básica realizada o financiada por empresas ha surgido en todo el mundo, lo que ha permitido que los resultados de la investigación científica básica se transformen en productividad más rápidamente.
La síntesis de poliamida es un hito importante en el desarrollo de la química de los polímeros. Antes de que DuPont realizara este estudio, el intenso debate internacional sobre la teoría de la estructura de la cadena polimérica se debía principalmente a la falta de hechos experimentales claros e incuestionables. En aquel momento, había poca investigación sobre las reacciones de policondensación y los policondensados resultantes eran imperfectos. Carothers adoptó un enfoque que iba mucho más allá de las reglas ordinarias de la síntesis orgánica. Al realizar la policondensación de polímeros, tiene requisitos estrictos sobre la proporción de reactivos, cuya diferencia no debe exceder el 1%. El grado de policondensación es bastante completo, superando el 99,5%, dando como resultado la síntesis de un polímero con un peso molecular aproximado de 20.000. La investigación de Carothers demostró que los polímeros son verdaderamente macromoléculas que pueden obtenerse mediante reacciones orgánicas conocidas. Cada molécula en su reacción de polimerización por condensación contiene dos o más grupos reactivos, que están conectados entre sí mediante enlaces de valencia, en lugar de simplemente unir pequeñas moléculas mediante una fuerza incierta, revelando así la ley de la reacción de policondensación. Carothers dividió los compuestos poliméricos en dos categorías estudiando las reacciones de polimerización: uno son los polímeros de condensación obtenidos por polimerización por condensación y el otro son los polímeros de adición obtenidos por polimerización por adición. El asistente de Carothers, Paul j. Flory (1910 ~ 1986), resumió una serie de reacciones de policondensación como la poliamida. En 1939 propuso el principio básico de que todos los grupos funcionales de la reacción de policondensación tienen la misma actividad y propuso una relación cuantitativa entre la cinética de la reacción de policondensación, el peso molecular y el grado de la reacción de policondensación. Posteriormente, estudió mecánica estadística, modelos de polímeros y conformaciones de soluciones poliméricas, y ganó el Premio Nobel de Química en 1974. La síntesis de la poliamida demostró efectivamente la existencia de los polímeros y reforzó la fe de la gente en la teoría de Staudinger. Entonces la química de los polímeros quedó verdaderamente establecida. El nailon es una resina cristalina resistente, angular, translúcida u opalescente. Como plástico de ingeniería, el nailon tiene un peso molecular que generalmente oscila entre 1,5 y 30.000. El nailon tiene alta resistencia mecánica, alto punto de reblandecimiento, resistencia al calor, bajo coeficiente de fricción, resistencia al desgaste, autolubricación, absorción de impactos y silenciamiento, resistencia al aceite, resistencia a ácidos débiles, resistencia a álcalis y resistencia general a solventes, buen aislamiento eléctrico, autoextinguible. , no tóxico, inodoro, buena resistencia a la intemperie. La desventaja es la alta absorción de agua, que afecta la estabilidad dimensional y las propiedades eléctricas. El refuerzo de fibra puede reducir la absorción de agua de la resina, permitiéndole trabajar en altas temperaturas y humedad. La afinidad entre el nailon y la fibra de vidrio es muy buena.
Entre los nailon, el nailon 66 tiene la mayor dureza y rigidez, pero la peor tenacidad. El punto de fusión del PA66 es de alrededor de 280 °C. Según el fabricante, la combustión espontánea se producirá a 449 ~ 499 °C.
El nailon tiene una buena fluidez de fusión, por lo que el espesor de la pared del producto puede ser tan pequeño como 1 mm. Debido a que el nailon tiene muchas propiedades, se usa ampliamente en automóviles, equipos eléctricos, piezas mecánicas y equipos de transporte. textiles, maquinaria para la fabricación de papel, etc.
Con el desarrollo de la miniaturización de los automóviles, los equipos eléctricos y electrónicos de alto rendimiento y los equipos mecánicos livianos, la demanda de nailon aumentará. En particular, el nailon, como material estructural, impone altos requisitos en cuanto a su resistencia, resistencia al calor y resistencia al frío. Las deficiencias inherentes del nailon también son factores importantes que limitan su aplicación. Especialmente PA6 y PA66 tienen una fuerte ventaja de precio en comparación con PA46, PAl2 y otras variedades, aunque algunas de sus propiedades no pueden cumplir con los requisitos de desarrollo de industrias relacionadas. Por lo tanto, es necesario apuntar a un determinado campo de aplicación y mejorar ciertas propiedades mediante modificaciones para ampliar su campo de aplicación. Principalmente modificado en los siguientes aspectos.
① Mejora la absorción de agua del nailon y la estabilidad dimensional del producto.
② Mejorar el retardo de llama del nailon para cumplir con los requisitos de la electrónica, la energía eléctrica, las comunicaciones y otras industrias.
③ Mejorar la resistencia mecánica del nailon para alcanzar la resistencia de los materiales metálicos y sustituir el metal.
④ Mejora la resistencia a bajas temperaturas del nailon y mejora su capacidad para resistir la tensión ambiental.
⑤ Mejorar la resistencia al desgaste del nailon para adaptarse a ocasiones con altos requisitos de resistencia al desgaste.
⑥ Mejorar las propiedades antiestáticas del nailon para cumplir con los requisitos de la minería y sus aplicaciones mecánicas.
⑦ Mejora la resistencia al calor del nailon para adaptarse a zonas con condiciones de alta temperatura como motores de automóviles.
⑧Reducir el coste del nailon y mejorar la competitividad del producto.
En resumen, a través de las mejoras anteriores, se ha logrado el alto rendimiento y funcionalidad de los materiales compuestos de nailon, promoviendo así el desarrollo de productos en industrias relacionadas hacia un alto rendimiento y alta calidad.
Los últimos avances en productos de poliamida modificada
Como se mencionó anteriormente, la PA reforzada con fibra de vidrio se investigó en la década de 1950, pero no se industrializó hasta la década de 1970. Desde que DuPont de los Estados Unidos desarrolló el PA66 súper resistente en 1976, importantes empresas de varios países han desarrollado nuevos productos de PA modificados. Estados Unidos, Europa occidental, Japón, Países Bajos, Italia y otros países han desarrollado vigorosamente PA reforzado, ignífugo. PA retardante y PA relleno, y se ha lanzado al mercado una gran cantidad de PA66 Sex PA.
En la década de 1980, el exitoso desarrollo de la tecnología de compatibilizadores impulsó el desarrollo de aleaciones de PA/PE, PA/PP, PA/ABS, PA/PC y PA/PBT que se desarrollaron sucesivamente en todo el mundo. , PA/PET, PA/PPO, PA/PPS, PA/I, CP (polímero de cristal líquido), PA/PA y otras miles de aleaciones.
En la década de 1990, siguieron aumentando nuevas variedades de nailon modificado. Durante este período, el nailon modificado avanzó hacia la comercialización, formó una nueva industria y se desarrolló rápidamente. A finales de la década de 1990, la producción mundial de aleaciones de nailon alcanzó 65438+65438+ millones de toneladas/año.
En términos de desarrollo de productos, las direcciones principales son nailon PPO/PA6, PPS/PA66 de alto rendimiento, nailon endurecido, nanonylon y nailon retardante de llama sin halógenos; piezas de automóviles y componentes eléctricos El desarrollo ha logrado grandes avances. Por ejemplo, se ha comercializado nailon modificado de alta fluidez para colectores de admisión de automóviles. La plastificación de esta compleja estructura es de gran importancia no sólo en la aplicación, sino también para extender la vida útil de las piezas y promover el desarrollo de la tecnología de procesamiento de plásticos de ingeniería.
La tendencia de desarrollo del nailon modificado
Como la variedad más grande e importante de plásticos de ingeniería, el nailon tiene una gran vitalidad, principalmente porque ha logrado un alto rendimiento después de la modificación. En segundo lugar, las industrias de la automoción, los electrodomésticos, las comunicaciones, la electrónica, la maquinaria y otras industrias tienen una demanda cada vez mayor de productos de alto rendimiento. El rápido desarrollo de industrias relacionadas ha promovido el proceso de producción de plásticos de ingeniería de alto rendimiento. Las tendencias de desarrollo futuras del nailon modificado son las siguientes.
① La demanda del mercado de nailon de alta resistencia y alta rigidez continúa aumentando. Los nuevos materiales de refuerzo, como el refuerzo de bigotes inorgánicos y el PA reforzado con fibra de carbono, se convertirán en variedades importantes y se utilizarán principalmente en piezas de motores de automóviles. Piezas mecánicas y piezas de equipos de aviación.
②La aleación de nailon se convertirá en la corriente principal en el desarrollo de plásticos de ingeniería modificados. La aleación de nailon es una forma importante de lograr un alto rendimiento del nailon y también es el principal medio para fabricar materiales de nailon especiales y mejorar el rendimiento del nailon. Al mezclar otros polímeros, se mejora la absorción de agua del nailon y se mejoran la estabilidad dimensional, la fragilidad a baja temperatura, la resistencia al calor y la resistencia al desgaste del producto. Por lo tanto, es adecuado para diferentes requisitos de modelos de vehículos.
③La tecnología de fabricación y la aplicación del nanonylon se desarrollarán rápidamente. La ventaja del nanonylon es que sus propiedades térmicas, mecánicas, retardantes de llama y de barrera son todas más altas que las del nailon puro, y su costo de fabricación es equivalente al del nailon común. Por tanto es muy competitivo.
④La cantidad de nailon ignífugo utilizado en electrónica, aparatos eléctricos y aparatos eléctricos aumenta día a día, y el nailon ignífugo verde está recibiendo cada vez más atención por parte del mercado.
⑤ El nailon antiestático, conductor y el nailon magnético serán los materiales elegidos para equipos electrónicos, maquinaria de minería y maquinaria textil.
⑥La investigación y aplicación de coadyuvantes de procesamiento promoverán la funcionalización y el proceso de alto rendimiento del nailon modificado.
⑦La aplicación de tecnologías integrales y el refinamiento de productos son la fuerza impulsora para el desarrollo de su industria.