基本信息
中文名:聚邻苯二甲酰胺
外文名:Polyphthalamide
别名:耐高温尼龙
结构式:(-NH-CO-C6H4-)n.
原料:对苯二甲酸或邻苯二甲酸
类型:半芳香族聚酰胺
状态:既有半结晶态的,也有非结晶态的
玻璃化温度:约124℃,也有说法为255℃左右
熔点:半结晶态PPA的熔点约为约310℃
应用:汽车、电器方面
优点:硬度大,强度高,耐化学性好,成本较低
PPA首先由阿莫科公司发明,并以Amodel系列产品推入市场,后被苏威收购。目前国外半芳香族聚酰胺产业发展多年,主要由化工巨头垄断,其产品质量稳定,品牌知名度高,主要生产企业有美国杜邦、荷兰帝斯曼、瑞士艾曼斯、比利时索尔维、德国巴斯夫、日本三井化学和可乐丽等。中国目前该领域还在起步阶段,厂家主要包括广东金发科技、浙江新和成、广东江门德众泰、河南君恒以及青岛三力化工等。
半芳香族聚酰胺(PPA)结合了脂肪族和全芳香族聚酰胺的优点,是一种半结晶性热塑性高分子材料。与脂肪族聚酰胺(PA)相比,PPA的吸水性较低;与全芳香族PA相比,PPA的加工更为简便。目前,大多数工业化的高温尼龙都是PPA,它们在高温下保持高刚性和高强度,吸水后尺寸稳定,翘曲性低,耐化学性好,表面质量佳,摩擦磨损系数低,能在150℃下长期使用。
三种聚酰胺优缺点对比
基本性能
物理性能
硬度与强度:PPA具有硬度大、强度高的特点,其弯曲模量和抗拉强度均优于普通尼龙,能够抵抗长时间的拉伸蠕变。
尺寸稳定性:在高温高湿状态下,PPA仍能保持优异的尺寸稳定性,不易变形或翘曲。
韧性:未经增强的冲击改性级PPA具有极好的均衡机械性和高温性能,超常的韧性,且这些性能受湿度的影响极小。
热性能
耐高温:PPA是一种耐高温尼龙,可以耐200℃的持续高温,同时保持良好的物理和机械性能。
热变形温度高:半结晶态的PPA树脂具有较高的热变形温度,适合用于高温工作环境。
耐化学性能
耐油性:PPA对汽油、柴油、机油、矿物油、变压器油等各种油类均有极佳的抗性,即使在150℃高温下亦如此。
耐腐蚀性:PPA具有优良的耐化学腐蚀性,能够抵抗多种化学物质的侵蚀。
关于PPA的耐化学性补充说明如下:
PPA虽在某些条件下(如短时间暴露)表现出一定的耐药性,但其耐化学性有限。长时间暴露可能导致尺寸明显变化及性质值不可逆改变,因此使用前建议咨询。相比之下,在常规条件下,PPA的耐化学性优良,重量和尺寸变化轻微且可逆。但需注意,极端条件或特定化学物质可能使PPA在短时间内发生溶解或腐蚀。
电性能
绝缘性:PPA具有良好的绝缘性能,适用于电气元件的制造。
耐电弧性:PPA具有较高的耐电弧性能,能够在电气环境中保持稳定。
加工性能
注塑加工性好:半结晶态的PPA树脂主要用于注塑加工,具有较短的注塑循环时间和低成本的加工工艺。
可塑性强:PPA可以通过外嵌成型技术、注塑成型等多种加工方式制成各种形状和尺寸的产品。
其他性能
表面光泽性:PPA具有优越的表面光泽性,有助于降低表面划痕和刮痕,适用于对外观要求较高的产品。
环保性:PPA材料符合环保要求,可回收再利用,有利于环境保护。
加工工艺
1. 主要加工方法:尽管有其他熔融工艺可用,但绝大多数PPA树脂主要通过传统注塑法加工。
2. 原料预干燥:
PPA原料需预干燥至低于0.1%的湿度水平。
干燥后的原料装入热密封的金属容器内,确保加工前无需再干燥。
可接受的加工工艺湿度水平为0.15%或更低。
3. 干燥条件:
使用干燥剂贮斗式干燥器。
干燥温度为175℃。
干燥至露点湿度达-25℃甚至更低。
干燥时间根据吸收的水量而定,一般在4至16小时之间。
4. 注塑条件:
熔融温度范围在280℃至330℃之间。
物料在机筒内的停留时间不超过10分钟,以保证最佳机械性能。
5. 模具温度:
模具温度至少为135℃,以获得完全结晶和尺寸稳定性最佳的产品。模具温度宜控制在135℃—160℃之间。
对于部分厚壁部件,可在较低的模温下注塑,因其冷却速度慢。
模温对成品部件的表面外观优化至关重要。
6. 特殊模具温度要求:
用于真空镀金属或电镀金属的矿物填料级PPA树脂,模具表面温度要求约为175.5℃。
关于聚邻苯二甲酰胺(PPA)在特定流道系统及外嵌成型技术中应用的关键信息:
1. PPA热损耗特性:
聚邻苯二甲酰胺(PPA)在流道系统中短时间停留时热损耗低。
2. 注射成型材料:
使用的材料为含有33%玻璃纤维的半结晶PPA。
3. 成型技术:
采用外嵌成型技术,将玻璃纤维增强的半结晶PPA注射到镀锡铜的冲孔窄片带上。
4. 窄片带处理:
镀锡铜冲孔窄片带通过机械铺开。
由换位销精确安置在模具中。
5. 注射成型过程:
PPA熔体被注射到模具中,形成封装。
封装过程涉及窄片带的精确定位和注射成型。
6. 自动化移动:
使用一步进电机将封装后的窄片带移动,移动距离为模具型腔的12倍。
7. 产品形态:
带有注射成微型壳体的封装窄片带被再次卷成筒形。
进入下一道工序进行进一步加工。
8. 塑件规格:
没有金属嵌件时,成型塑件净重为0.28g。
塑件壁厚范围为0.15~2.7mm。
成型塑件测骨尺寸为8mm×1mm×6mm。
聚邻苯二甲酰胺(PPA)的上游产业主要包括对苯二甲酸或间苯二甲酸和胺类的生产,这些原料经过聚合反应生成PPA树脂。中游产业涉及PPA树脂的加工和制造,如注塑成型等工艺。下游产业则包括PPA在汽车零件、家电、电子电器等领域的应用。
运用领域
汽车工业
运用场景:PPA在汽车工业中主要用于制造汽车前灯反光器、轴承座、皮带轮、传感器壳体、燃料管线元件等关键部件。
作用:PPA具有出色的耐热性、耐化学性和机械强度,能够承受高温、高压及高湿度等极端环境下的应用,确保汽车部件的稳定性和安全性。
电子电器
运用场景:PPA在电子电器行业中主要用于制造开关设备、连接件、电刷座、马达托架等。
作用:PPA具有优良的电性能、高的HDT值(热变形温度)和弯曲模量,以及良好的尺寸稳定性和抗蠕变性,适合用于制造需要承受高温和高电流的电子电器部件。
工业设备及仪器
运用场景:PPA还广泛用于工业设备和仪器的制造,如输送管道、天然气管道等。
作用:PPA具有优异的机械性能和热稳定性,能够承受高压和高温环境,确保工业设备和仪器的正常运行。
其他领域
体育用品:PPA具有超常的韧性和耐磨性,这些性能受湿度的影响极小,因此也常用于制造体育用品,如风扇叶轮和齿轮等。
军用品:PPA具有极好的均衡机械性能和高温性能,也适用于制造军用品。
发展趋势
高温尼龙因其卓越性能,在电子电器、汽车制造、LED等领域的应用日益增多。2020年,电子电器和交通运输行业对高温尼龙的需求分别占其总消费量的58%和30%。PA46、PA4T、PA6T、PA9T、PA10T等现代化改造后的高温尼龙种类,不仅被用于这些领域,还作为金属的理想替代品,出现在平板电脑、手机、遥控器等产品中。2021年全球耐高温尼龙需求量达16万吨,预计未来需求将持续增长。
聚邻苯二甲酰胺(PPA)是一种半结晶性热塑性芳香族聚酰胺,具有高模量、高硬度、低吸水率和尺寸稳定性等优点,广泛应用于电子电气和汽车等领域。全球需求稳定增长,预计未来几年将继续扩大。根据Credence Research的数据,2017年全球PPA需求量为15.26万吨,预计到2026年将达到25.38万吨,年复合增长率约为5.82%。此外,PPA材料在高温下的稳定性使其在高温环境下的应用前景广阔。