可國產(chǎn)的生物基尼龍PA10T,自帶環(huán)保目標(biāo)下的流量光環(huán)
半芳香族高溫尼龍由脂肪族二胺(二酸)和芳香族二酸(二胺)經(jīng)縮聚而成,不僅保留了傳統(tǒng)尼龍優(yōu)異的力學(xué)性能、耐摩擦性能和耐有機(jī)溶劑性能,而且隨著苯環(huán)的引入,其耐熱性能大大提高、吸水率明顯降低,在航空航天、汽車、電子電氣、LED和軍工等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前半芳香族尼龍中,PA6T、PA9T、PA10T產(chǎn)品商業(yè)化相對成熟。其中PA10T是目前商業(yè)化中綜合性能好的耐溫尼龍,今天我們就來了解PA10T。
01
PA10T的簡介
聚對苯二甲酰癸二胺(PA10T)是以對苯二甲酸和癸二胺為單體,經(jīng)縮聚聚合而成的半芳香族聚酰胺。我國曹明、章明秋等對PA10T的合成與共聚改性進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究,2009年,金發(fā)科技率先實現(xiàn)PA10T的商業(yè)化生產(chǎn),產(chǎn)品牌號為Vicnyl,填補了我國在高溫尼龍新材料上自主研發(fā)的空白。
圖 | PA10T聚合反應(yīng)機(jī)理
PA10T主鏈上苯環(huán)的存在賦予了 PA10T良好的物理機(jī)械性能和耐熱性,而長鏈亞甲基則會增加材料的韌性并降低其吸水率,從而可通過注塑和擠出加工制成所需產(chǎn)品。PA10T具有優(yōu)異的耐熱性能,其熔點在316℃,耐化學(xué)腐蝕性能,吸水率低,尺寸穩(wěn)定性好,玻纖增強(qiáng)改性后耐無鉛焊錫溫度超過280℃,加工性能良好,成本較低,工藝簡單,綜合性能優(yōu)異。
圖 | PA10T與其他高溫尼龍的比較
此外,PA10T的生產(chǎn)原料來源豐富,對苯二甲酸技術(shù)成熟,市場供應(yīng)充沛,而癸二胺除了能從石油中得到之外,也可來源于自然界的蓖麻油,我國盛產(chǎn)蓖麻,蓖麻油產(chǎn)量豐富。因此,PA10T又是一種生物基材料,具有重要的環(huán)保意義。
圖 | 蓖麻油
02
PA10T的應(yīng)用
PA10綜合性能優(yōu)越,可廣泛應(yīng)用于汽車、電子電器、航空航天、LED、軍工和化工、水暖等領(lǐng)域。
(1)LED反射支架
PA10T具有高反射率、良好的尺寸穩(wěn)定性以及與與引線框架、封裝樹脂(硅樹脂和環(huán)氧樹脂)之間有良好的粘結(jié)性,可用于戶外顯示用LED反射支架。
(2)連接器
PA10T突出的耐熱性、超低吸水率、尺寸穩(wěn)定性、高流動性、適用于薄壁快速成型以及良好的SMT適用性,可用于SMT連接器、USB Type C連接器等電子電氣部件。
(3)消費類電子產(chǎn)品
PA10T 可用作手機(jī)支架天線LDS材料、手機(jī)揚聲器支架,智能手表內(nèi)部支架、LDS天線材料等。
(4)汽車
PA10T可用于引擎罩下耐熱部件,軸承保持架,點火線圈骨架,冷卻液泵,節(jié)溫器,進(jìn)氣歧管等。
由于PA10T的熔點接近于其熱分解溫度(350℃),在熔融加工和注塑成型過程中很容易發(fā)生分解,因此在實際應(yīng)用中所使用的PA10T產(chǎn)品幾乎全部為其改性產(chǎn)品。
共混改性
1.力學(xué)和阻燃性能(玻纖增強(qiáng),阻燃劑阻燃)
葉少勇等采用熔融共混擠出的方法制備了20%(wt)玻纖(GF)增強(qiáng)PA10T復(fù)合材料,并研究了馬來酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明:當(dāng)POE-g-MAH含量為15%(wt)時,綜合力學(xué)性能佳,拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度分別提高25%和20%,POE-g-MAH起到了界面相容劑的作用,提高了玻纖與PA10T基體的相容性。
Guo等采用兩種不同的擠出工藝制備了長玻纖(LGF)和短玻纖(SGF)增強(qiáng)PA10T,發(fā)現(xiàn)LGF的增強(qiáng)效果要好于SGF,而PA10T/SGF的熱穩(wěn)定性要好于PA10T/LGF。
鐘一平等以阻燃劑二乙基次膦酸鋁(Alpi)對30%(wt)玻纖增強(qiáng)PA10T進(jìn)行阻燃改性,當(dāng)Alpi的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%(wt)時,復(fù)合材料的阻燃等級達(dá)UL94-V0級,進(jìn)一步研究了阻燃機(jī)理。
2.熱氧老化性能
宋海碩等以熔融共混法制備了LGF和SGF改性PA10T復(fù)合材料,并系統(tǒng)研究了復(fù)合材料的熱氧老化性能。結(jié)果表明:熱氧老化會導(dǎo)致復(fù)合材料結(jié)晶性能和力學(xué)性能的下降,且老化時間越長,性能下降的越明顯。這是由于熱氧老化導(dǎo)致PA10T分子鏈的分解、基體的碳化,使得玻纖與基體界面脫粘造成的,整個老化過程,分子鏈的分解起主導(dǎo)作用。
宋季嶺等以溴化環(huán)氧樹脂作為阻燃劑,通過熔融共混法制備出阻燃型玻纖增強(qiáng)PA10T復(fù)合材料,研究熱氧老化對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。指出玻纖與樹脂基體之間的界面粘接作用的強(qiáng)弱是影響復(fù)合材料熱氧老化性能的主要因素。
王蒙等以溴化環(huán)氧樹脂/三氧化二銻作為協(xié)效阻燃劑,制備了阻燃型
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