正文 6.1 聚酰胺(2 / 3)

6.1.2聚酰胺的性能

PA樹脂為白色或淡黃色的顆粒,密度為1.01~1.16g/cm3。

(1)吸水性

PA是吸水率較大的樹脂,其中酰胺基含量越大,吸水性越強。

吸水性對材料的性能影響較大,並且對加工產生不利影響。

(2)力學性能

PA是典型的硬而韌聚合物,其拉伸強度、壓縮強度、衝擊強度、剛性及耐磨性都比較好,綜合力學性能優於通用塑料。

可以看出,PA的力學性能雖然不如金屬,但比強度卻高於金屬。此外,PA具有優良的耐摩擦性和耐磨耗特性,其中PA1010的耐磨耗性最好,約為銅的8倍。在PA中添加二硫化鉬、石墨等填料,可進一步提高PA的耐磨耗性和降低PA的摩擦因數。PA是一種自潤滑材料,做成的軸承、齒輪等摩擦零件,在PV值不高的條件下,可以在無潤滑的狀態使用。各種PA的摩擦因數沒有顯著的差別(摩擦因數為0.1~0.3),有潤滑時摩擦因數小而穩定。PA的結晶度越高,材料的硬度越大,耐磨性能也越好。PA還具有良好的耐疲勞性,此項物性與鑄鐵和鋁合金等金屬相當,適宜於製作承受循環載荷部件。

PA的力學性能受濕度影響較大。隨著含水率的增加,PA的拉伸強度呈下降趨勢,但當吸水率超過5%以後,材料的拉伸強度保持穩定;而PA的硬度卻是隨含水率的增加而直線下降的。PA的耐衝擊性能很好,隨著含水率的增加,其衝擊強度進一步上升。

(3)熱性能

PA熔融溫度範圍比較窄,有明顯的熔點。氫鍵密度的增加使材料的剛性和結晶能力上升,熔點也相應提高,如Tm,PA46>Tm,PA66> Tm,PA6 > Tm,PA610 > Tm,PA1010。PA的熱變形溫度不高,一般為80℃以下,但用玻璃纖維增強後,其熱變形溫度可達到200℃,主鏈中導入環狀和芳香族結構,將提高力學性能和耐熱性,但使加工性能下降。PA的熱導率很低,約為0.18~0.4W/(m·K),相當於金屬的幾百分之一,比熱容約為1255~2092 J/(kg·K),在塑料中分別居於中高等水平。PA的線膨脹係數比較大,約為金屬的5~7倍,而且會隨溫度的升高而增加。

(4)電性能

由於含有極性的酰胺基團,使PA的電絕緣性明顯低於聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)等材料。在幹燥的情況下,PA具有較好的電絕緣性,但電阻值隨溫度和吸水率的增加有明顯降低,介電常數和介質損耗也明顯增大。脂肪族PA的介電常數為3~4,介質損耗因數為10-2數量級,體積電阻率為1010~1012Ω·m,介電強度為15~20kV/mm。

(5)光學性能

脂肪族PA多為半結晶材料。厚度低於0.5mm時透明,超過2.5mm時不透明,介於兩者之間半透明。透明度隨結晶度的增加而降低,隨酰胺基濃度的減少而增加。

(6)化學性能

由於具有高的內聚能和結晶性,所以PA能耐許多化學藥品,它不受弱堿、弱酸、醇、酯、潤滑油、油脂、汽油及清潔劑等的影響。PA對鹽水、細菌和黴菌都很穩定。

常溫下,PA能溶解於強極性溶劑,如硫酸、甲酸、冰醋酸、苯酚等,特別是強酸對PA有浸蝕作用。PA中酰胺基分布密度越大,耐酸性越差。

不同PA的氧指數約在26%~30%之間,在火源作用下可以燃燒。

(7)耐環境性能

在室內常溫環境下,PA性能穩定,可保持長時間性能不變,但如果暴露到室外大氣環境中,性能會逐漸地明顯下降,特別當溫度超過60℃時,性能下降特別明顯,主要的變化是發暗、變脆、力學性能下降。在100℃的戶外環境下暴露,壽命僅為4~6周。炭黑是PA的有效防老劑。此外,堿金屬的溴鹽、碘鹽、亞磷酸酯類可以作為PA的抗氧劑。

PA的氧氣透過性小,常用於和PE複合製備阻隔材料。