Polyamid ist der allgemeine Begriff für alle Polymere, die Amidverbindungen enthalten. Nylon war ursprünglich die Marke von DuPont für die synthetischen Polyamide PA6 und PA66, die für Industrie- und Verbraucheranwendungen entwickelt wurden. Obwohl Nylon eine Untergruppe von Polyamiden ist, sind die beiden Begriffe nicht vollständig austauschbar. In diesem Artikel werden wir die Beziehung zwischen Polyamid und Nylon untersuchen und einen detaillierten Vergleich ihrer wichtigsten Eigenschaften und ihrer Leistung anbieten.
Was ist Polyamid?
Polyamid (PA) ist eine Klasse hochmolekularer Polymere, deren sich wiederholende Einheiten durch Amid- (-co-nh-) -Bindungen verknüpft sind. Polyamide können entweder natürlich oder synthetisch sein. Zu den natürlichen Polyamiden gehören Wolle, Seide, Kollagen und Keratin. Synthetische Polyamide können in drei Kategorien eingeteilt werden:
Aliphatische Polyamide (PA6, PA66, PA11, PA12):Eine gute Passform für die allgemeine Technik. Sie balancieren Stärke, Zähigkeit, Tragenfestigkeit und einfache Verarbeitung zu angemessenen Kosten.
Aromatische Polyamide (Aramiden wie Kevlar® und Nomex®):Am besten für extreme Leistung. Para-Aramiden wie Kevlar® bieten außergewöhnliche Zugfestigkeit und Schnittwiderstand, während Meta-Aramiden wie Nomex® für die inhärente Flammenwiderstand und die thermische Stabilität geschätzt werden. Sie sind teuer und nicht schmelzverarbeitbar, daher sind Teilformen und Herstellungsrouten begrenzter.
Semi-aromatische Polyamide (PPA, PA6T, PA6/12T):Ziel auf High-Temperatur-Engineering. Sie halten Steifheit und Abmessungen bei erhöhten Temperaturen und verarbeiten viele Automobilflüssigkeiten gut. Sie können schmelzverarbeitet werden (Injektion/Extrusion), aber bei höheren Schmelztemperaturen laufen und benötigen eine sorgfältige Trocknung. Die Kosten liegen zwischen aliphatischen PAs und Aramiden.
Sie haben eine erhöhte Kristallinität, eine gute thermische und chemische Resistenz und eine Tendenz zur Feuchtigkeitsabsorption aufgrund der Wasserstoffbrückenbindung zwischen molekularen Ketten - obwohl das Ausmaß dieser Eigenschaften stark je nach Typ variiert. Ihre mechanischen Eigenschaften (Zugfestigkeit, elastischer Modul, Dehnung bei Bruch) sind eng mit der Kettensteifigkeit und der Kristallinität verbunden: Je höher diese sind, desto steifer und stärker das Material, aber auch desto spröde; Niedrigere Werte führen zu weicheren, härteren Materialien.
Gemeinsame Polyamideklassen
Nachfolgend finden Sie eine Zusammenfassung der häufigsten synthetischen Polyamidnoten, ihrer Schlüsseleigenschaften und typischen Anwendungen.
Grad
Gebräuchlicher Name
Monomer (en)
Kohlenstoffzahl
Polymerisation
Zugfestigkeit (MPA)
Elastizitätsmodul (GPA)
Schmelztemperatur (° C)
HDT (° C, trocken, 1,8 MPa)
Feuchtigkeitsabsorption (%) bei 50%relativer RH
Chemischer Widerstand
PA6
Nylon 6 (synthetisch)
Caprolactam (ε-Caprolactam)
6
Ringeröffnungspolymerisation
60–75
1,6–2,5
220–225
65–75
2,4–3,2 (~ 9–11% gesättigt)
Guter Öl/Kraftstoffwiderstand; empfindlich gegen starke Säuren/Basen
PA66
Nylon 6,6
Hexamethylen -Diamin + Adipinsäure
6+6
Kondensationspolymerisation
70–85
2,5–3,0
255–265
75–85
2,5–3,5 (~ 8–9% gesättigt)
Ähnlich wie PA6, etwas besserer Lösungsmittelwiderstand
Ähnlich wie PA11; hervorragender chemischer Widerstand
PA46
Hochtempolyamid
Tetramethylen -Diamin + Adipinsäure
4+6
Kondensationspolymerisation
80–100
3.0–3.5
~ 295
160–170
2.0–3,0 (höher, wenn sie gesättigt)
Ausgezeichnete Hochtempel-, Öl- und Verschleißfestigkeit
Kevlar
Para-Aramide
P-Phenylendiamin + Terephthaloylchlorid
-
Kondensationspolymerisation
3000-3600
70–130
Kein Schmelzen; zersetzt> 500 ° C.
Behält die Eigenschaften bis zu ~ 300 ° C; zersetzt> 500 ° C.
3–7 (Feuchtigkeit wiedererlangt bei 65%RH)
Resistent gegen die meisten Chemikalien; UV sensibel
Wie man Polyamide identifiziert
Sie können Polyamide mit einfachen praktischen Tests schnell untersuchen-mit einem Verbrennungstest (sie schmelzen dann mit einer blauen Flamme in Gelb, geben Sie einen sellerieähnlichen Geruch ab und hinterlassen eine harte schwarze Perle) oder einen Heißnade-Test (sie weicher sauber mit dem gleichen Geruch). Beachten Sie, dass PA6/PA66 (Dichte ~ 1,13–15 g/cm³) in Wasser sinkt, während langkettige Klassen wie PA11/PA12 (~ 1,01–1,03 g/cm³) in Wasser schweben oder Alkohol verdünnen können. Verwenden Sie für eine definitive Labor -ID die FTIR -Spektroskopie, um die charakteristische NH -Dehnung (~ 3300 cm⁻¹) und C = O -Dehnung (~ 1630 cm⁻¹) zu erkennen, und verwenden Sie DSC, um Schmelzpunkte zu bestätigen (PA12 ~ 178 ° C, PA6 ≈215 ° C, PA66 ≈260 ° C).
Was ist Nylon?
Nylon ist die berühmteste Untergruppe synthetischer Polyamide. In der Praxis, wenn Menschen in Kunststoff oder Textilien „Polyamid“ sagen, beziehen sie sich fast immer auf Materialien vom Typ Nylon.
Am weitesten verbreiteten WerbespotNylons- wie Nylon 6, Nylon 6/6, Nylon 11 und Nylon 12 - sind aliphatische Polyamide. Ihre semikristalline Mikrostruktur und starke Wasserstoffbindung bieten ihnen eine hervorragende Kombination aus Festigkeit, Zähigkeit, Verschleißfestigkeit und guter Wärme und chemischer Resistenz für die allgemeine Ingenieurwesen. Vielseitig und zuverlässig können sie durch eine Vielzahl konventioneller Fertigung und additivTechnische Kunststoffe.
Wie man Nylon identifiziert
Insgesamt sind die Methoden zur Identifizierung von Nylon und Polyamid - sowohl im Feld als auch im Labor - im Wesentlichen gleich. Der Hauptunterschied besteht darin, dass Nylonklassen genauere Kriterien für eine genaue Unterscheidung erfordern. In Laborumgebungen wird üblicherweise die Differential -Scan -Kalorimetrie (DSC) verwendet, um Schmelzpunkte und spezifische Noten zu messen. Dichtetests bietet eine schnelle Möglichkeit, langkettige Nylons (PA11/PA12) von kurzkettigen Nylons (PA6/PA66) zu trennen. Wenn weitere Bestätigungen erforderlich sind, können Techniken wie Röntgenbeugung (XRD) oder Schmelzflussrate (MFR) angewendet werden, um die 6er-Serie von 11/12-Serie-Materialien mit größerer Genauigkeit zu unterscheiden.
Häufige Eigenschaften von Polyamiden und Nylon
"Polyamid" und "Nylon" werden häufig austauschbar verwendet, obwohl Nylon nur eine Art Polyamid ist. In diesem Abschnitt werden ihre gemeinsamen Eigenschaften beschrieben.
Zusammensetzung und Struktur
Polyamide sind durch Wiederholung von Amid- (-co-nh-) -Bindungen in ihrem Rückgrat gekennzeichnet, können jedoch von vielen Monomeren synthetisiert werden. Aliphatische Polyamide werden aus geraden Ketteneinheiten wie ε-Caprolactam, Hexamethylendiamin mit Adipinsäure oder 11-Aminoundecansäure gebaut, während aromatische Aramiden starre Benzolringe in die Kette einbeziehen. Die Wahl des Monomers und der Polymerisationsmethode bestimmen die Kettenflexibilität, die Kristallinität und die Wasserstoffbindungsdichte-Faktoren, die wiederum die mechanische Festigkeit, die thermische Stabilität und die Resistenz gegen Öle, Brennstoffe und viele Chemikalien beeinflussen.
Nylon ist die Untergruppe von aliphatischen Polyamiden aus einem engen Monomer -Set. Gemeinsame Nylonklassen umfassen PA6, hergestellt aus ε-Caprolactam und PA6,6, die durch Kondensat von Hexamethylendiamin mit Adipinsäure hergestellt werden. Ihre gleichmäßigen Kettensegmente und ihre starke Wasserstoffbindung erzeugen ein semikristallines Netzwerk, das eine ausgewogene Mischung aus Zugfestigkeit, Zähigkeit, Verschleißfestigkeit und mittelschwerer Wärmefestigkeit liefert.
Schmelzpunkt
Der Schmelzpunkt eines Polyamids (einschließlich Nylons) wird durch vier Hauptfaktoren festgelegt: chemische Struktur der Monomer, Kristallinitätsgrad, Wasserstoffbindungsdichte und Kettenflexibilität. Im Allgemeinen erhöhen zahlreiche und regelmäßig verteilte Wasserstoffbrückenbindungen und höhere Kristallinität die Schmelztemperatur; Umgekehrt senken flexible Kettensegmente, die die Kristallbildung stören, die Schmelzpunkte. Beispielsweise schmelzen langkettige, niedrige Kristallinitäts-Polyamide wie PA11 und PA12 um 178–180 ° C, häufige Nylons wie PA6 und PA6/6 zwischen ungefähr 215 ° C und 265 ° C und starrer aromatischer Polyamide wie Kevlar, die nicht unter dem atmosphärischen Druck schmelzen, und sich stattdessen über 500 ° C entschlüsseln.
Zugkraft und Zähigkeit
Im Allgemeinen bieten Nylons eine ausgewogene Kombination aus Festigkeit und Zähigkeit, während andere Polyamide ein breiteres Spektrum an Leistungsstimmen bieten. Am hochfesten Ende erreichen aromatische Aramiden wie Kevlar® Faserzugstärken bis zu etwa 3,6 GPa (~ 3600 MPa) und die Energieabsorption unter ballistischer Wirkung hervorragend. Am anderen Ende handeln langkettige aliphatische Polyamide wie PA11 und PA12 eine gewisse Zugfestigkeit (~ 45–60 MPa) gegen überlegene Duktilität und hohe Aufprallwiderstand. Gemeinsame Nylons (PA6 und PA6,6) liegen genau in der Mitte und bieten trockene Zugfestigkeiten von ungefähr 60–85 MPa und ausgewogener Aufprallfestigkeit, was sie zu einer beliebten Wahl für tragende, beeindruckt-tolerante geformte Teile macht.
Resistenz tragen
Die Polyamidfamilie als Ganzes bietet eine gute Abriebfestigkeit. Aromatische Polyamide wie Kevlar® kombinieren sehr hohe Oberflächenhärte und Modul mit hervorragender Verschleiß- und Schnittfestigkeit. Häufige Nylons (PA6 und PA6,6) haben mittlere Härte, jedoch einen geringen Reibungskoeffizienten (~ 0,2–0,3), was ihnen sowohl bei trockenen als auch unter geschmierten Bedingungen eine hervorragende Abriebfestigkeit verleiht. Langkettige aliphatische Polyamide (PA11 und PA12) haben weichere, flexiblere Kettensegmente, was zu einer geringfügigen Härte und Verschleißfestigkeit führt als PA6/PA6,6; Ihre hohe Zähigkeit ermöglicht es ihnen jedoch, eine hervorragende Verschleißleistung in niedrigladigen und wirkungsvollen Anwendungen aufrechtzuerhalten.
Schlagfestigkeit
Die Wirkungswiderstand von Polyamiden hängt weitgehend von der Kettenflexibilität, der Glasübergangstemperatur (TG) und der Feuchtigkeitsaufnahme ab. Langkettige Noten wie PA11 und PA12 bieten auch bei niedrigen Temperaturen eine hervorragende Zähigkeit, dank ihrer flexiblen Rückgröße und des niedrigen TG. Gemeinsame Nylons (PA6 und PA6, 6) bieten eine ausgewogene Aufprallfestigkeit, die durch eine mittelschwere Feuchtigkeitsabsorption weiter verbessert wird, da Wasser als Weichmacher wirkt und TG senkt. Aromatische Polyamide wie Kevlar® sind zwar extrem stark in Spannungen, sind jedoch unter transversalen oder hohen Stämmen, wenn sie in Schüttgut- oder Verbundformen und nicht als Fasern verwendet werden.
Chemischer Widerstand
Der chemische Widerstand variiert stark zwischen verschiedenen Polyamiden. Häufige Nylons (PA6 und PA6/6) liefern gute Barrieren gegen leichte Kohlenwasserstoffe, Öle und die meisten unpolaren Lösungsmittel, aber sie sind anfällig für Hydrolyse oder Abbau, wenn sie starke Säuren, starken Basen oder Oxidationsmittel wie Nizensäure, Bleichmittel und chlorisierten Lösungsmitteln ausgesetzt sind. Langkettige aliphatische Polyamide (PA11 und PA12) können Erdöl, Brennstoffe, viele organische Lösungsmittel und Öle widerstehen, was sie zu einer bevorzugten Wahl für Kraftstoffleitungen, Kraftstofftankkomponenten, Zahnräder und Schiebeteile macht.
Aromatische Polyamide (z. B. Kevlar, Nomex) sind sehr resistent gegen praktisch alle gemeinsamen Lösungsmittel und Kraftstoffe. Erhöhte Temperaturen, ein längeres Eintauchen oder dynamische Verschleiß können jedoch die Mikroprovoide und das Wasserstoffbindungsnetz in Polyamiden anfälliger für chemische Eindringen machen, was zu einer Leistungsverschlechterung führt.
Wasserbeständigkeit
Bei 23 ° C und 50 %RH haben typische Nylons (PA6 und PA6/6) eine Feuchtigkeitsabsorptionsrate von etwa 2-3 %, während langkettige Polyamide (PA11 und PA12) nur etwa 0,5-1 %absorbieren und aromatische Polyamide noch weniger absorbieren. Die Feuchtigkeitsaufnahme plastizisiert das Material leicht, erhöht die Zähigkeit und verringert das Risiko einer spröden Fraktur. In optischen oder Verschleierung Anwendungen bringt die Hydratation auch den Brechungsindex von Nylon näher an das von Wasser und verbessert die „Unsichtbarkeit“ - das Prinzip hinter Nylonfischereilinien.
Die Feuchtigkeitsabsorption kann jedoch auch eine dimensionale Schwellung, eine verringerte Steifheit und Festigkeit und in einigen Fällen zu einer Hydrolyse verursachen, die letztendlich die Lebensdauer des Materials verkürzt.
Polyamid und Nylon für 3D -Druck: Schlüsselmaterialien und Verwendung
Polyamid und Nylon sind ausgezeichnete 3D -Druckmaterialien, da sie außergewöhnliche mechanische Festigkeit, thermische Stabilität und chemische Resistenz bieten. Diese Polymere sind auch mit einer Vielzahl von additiven Herstellungsprozessen kompatibel, recycelbar und unterstützen vielseitige Nachbearbeitung. Hier gehören zu den häufigsten 3D-Druck-Nylon- und Polyamidmaterialien und deren Verwendungen.
1. PA12
PA12, einer der häufigsten Polyamide im 3D -Druck, bietet eine niedrige Feuchtigkeitsabsorption (~ 0,5–1,0%), eine hohe dimensionale Genauigkeit und eine hervorragende Resistenz gegen aliphatische Kohlenwasserstoffe (Brennstoffe, Öle), viele Alkohole und verdünnte Alkalis. Darüber hinaus hat es im Vergleich zu anderen Nylonpulvern eine bessere Wirkung Resistenz und Müdigkeit.
Prozesse:MJF, SLS, FDM
Am besten für:FunktionalPrototypen, Gehäuse,Schnappscheibe, Zahnräder, chemischresistente Jigs und kleine Endverbrauchsteile.
2. PA12 Glasperlen (PA12 GB)
PA12 ist mit ~ 40 Gew .- % Glasperlen verstärkt, um die Starrheit, die dimensionale Stabilität und eine feinstrukturierte Oberflächenfinish zu verbessern.
Verfahren:MJF
Am besten für:Leuchten, Werkzeuge, Klammern, Jigs und Meeresteile.
3. PA12 Glassfasern (PA12 GF)
Ähnlich wie PA12 GB, aber mit gehackten Glasfasern (~ 35–40 Gew .-%) verstärkt, bietet die PA12 GF eine signifikant höhere Steifheit und Zugfestigkeit, bietet jedoch typischerweise eine bessere Verrücktheit und ein spröderes Verhalten von Frakturen.
Verfahren:Sls
Am besten für:Tragende Vorrichtungen, Gehäuse der Verbraucherqualität und Hochsteigergeschäfte.
4. PA6
Das FDM-Qualitätsnylon gilt als eines der stärksten und am stärksten wirkungsbeständigen FDM-Materialien. Es bietet eine hervorragende Verschleiß- und Wärmefestigkeit, aber seine höhere Feuchtigkeitsabsorption (~ 2-3 %) und die Schrumpfung machen es im Vergleich zu PA12 anfälliger für Verzerrungen.
Verfahren:FDM
Am besten für:Zahnräder, Lager, strukturelle Teile, funktionelle Prototypen; Auch leicht zur Nachbearbeitung bearbeitet.
5. PA11
PA11 ist ein biobasierter Nylon, der überlegene Flexibilität, Schlagresistenz und Umweltstabilität bietet.
Verfahren:MJF
Am besten für:Anschlüsse, Prothetik, Kraftstoffleitungen und Schnappscheiben.
6. PA11 Flame Resparedant (FR)
Modifiziertes PA11 mit zugesetzten flammretardanten Füllstoffen wie Molybdän-Trioxid oder Alumina-Trihydrat zur Verwendung in hohen Heiz- oder elektronischen Umgebungen.
Verfahren:Sls
Am besten für:Wechseln Sie die Gehäuse, Pumpenkomponenten und elektrische Anschlüsse.
Abschluss
Polyamid ist der Regenschirm-Begriff für alle Polymere mit Amidverbindungen, wobei Nylon die bekannteste und am häufigsten verwendete synthetische Variante ist. Dank ihrer außergewöhnlichen Stärke, ihrer Flexibilität, ihrer chemischen Resistenz und ihrer Vielseitigkeit sind diese Materialien zu einer herausragenden Wahl in der Welt des 3D -Drucks geworden. Egal, ob Sie mit PA12 für Präzisionsunterkünfte arbeiten, PA11 für uneingeschränkte biobasierte Teile oder mit Glasverstärkten für strukturelle Anwendungen, diese Materialien entsperren weiterhin neue Möglichkeiten in den Branchen-von Luft- und Raumfahrt und Automobile bis hin zu medizinischen und unteren Elektronik.
Mit tiefem Fachwissen in der additiven Fertigung, der Materialauswahl und der Qualitätskontrolle der Produktionsstätte setzt sich Chiggo dafür ein, Ihre Ideen in leistungsstarke und implementierende Lösungen zu machen.Kontaktieren Sie unsUnd machen Sie den nächsten Schritt für Ihr Projekt!
FAQ
Wofür steht „PA“ in PA6 oder PA12?
"PA" steht für Polyamid. Die Zahl zeigt die Anzahl der Kohlenstoffatome im verwendeten Monomer (en) an - z.
Ist Polyamid gesund zu tragen?
Ja, Polyamid wird für die meisten Menschen im Allgemeinen als sicher und gesund angesehen, wenn sie in Kleidung und Textilien verwendet werden. Es wird aufgrund seiner leichten, dehnbaren und langlebigen Natur in Aktivkleidung, Unterwäsche, Strumpfwaren, Badebekleidung und Außenbekleidung verwendet.
