Wir begegnen jeden Tag Nylon-es wurde zuerst als Seidenersatz in Stoffen verwendet, und während des Zweiten Weltkriegs erschien es in Fallschirmen, Lebenswesten und sogar kugelsichere Weste. Heute ist Nylon einer der beliebtestenTechnische Kunststoffedank seines hohen Verhältnisses zu Gewicht, Selbsthungerverschleiß, chemischer und thermischer Stabilität und Verarbeitung der Vielseitigkeit.
Was ist Nylon?
Nylon ist der Handelsname für eine Familie von synthetischen Polymeren, die als Polyamide bekannt sind und zuerst von Dupont zwischen 1935 und 1937 entwickelt wurden. Seine molekularen Ketten bestehen aus einer Wiederholung von –nh -Co -( -Amid) -Bindungen, und Wasserstoffbrücken zwischen diesen Ketten erzeugen eine erhöhte Kristallinität. Diese Struktur verleiht Nylon einen hohen Schmelzpunkt, eine hervorragende chemische Resistenz und überlegene Eigenschaften mit elektrisch-insistierenden Eigenschaften. Als Thermoplastik kann Nylon in Fasern, in Filme gegossene oder in komplexe Formen geprägte Injektionsgegossen gegossen und mit Zusatzstoffen modifiziert werden, um eine breite Palette von Eigenschaften zu erreichen. In den nächsten Abschnitten werden wir einige der häufigsten Nylonklassen untersuchen und wie ihre unterschiedlichen Eigenschaften zu unterschiedlichen Anwendungen passen.
Vergleichstabelle der Nylonklassen
Vor dem Eintauchen in die Details bietet die folgende Tabelle einen kurzen Überblick über die Schlüsselmerkmale der einzelnen Nylonqualität.
Sehr gut; Ähnlich wie PA6/6 (widersteht Brennstoffe/Öle)
Fair -poor (absorbiert die meiste Feuchtigkeit)
Pa11
11-Aminoundecansäure
- [NH– (Ch₂) ₁₀ - Co]N
10
50–60
200–300
~ 0,9
Moderat (flexibel)
~ 0,25 (bis zu ~ 2,5 bei der Sättigung)
~ 188
Exzellent; herausragender Kohlenwasserstoff- und chemischer Widerstand
Ausgezeichnet (minimale Schwellung)
PA12
Laurolactam (oder HMDA + Dodecandiosäure)
- [NH– (Ch₂) ₁₁ - Co]N
11
50–70
200–300
~ 1.4
Mod -hoch (sehr duktil)
~ 0,25 (bis zu ~ 1–2 bei der Sättigung)
~ 178
Exzellent; Sehr beständig gegen Brennstoffe, Lösungsmittel, Wetter
Ausgezeichnet (dimensionststabil am meisten)
PA6/10
Hexamethylendiamin + Sebacinsäure
- [NH– (Ch₂) ₆ - NH - CO- (CH₂) ₈ - CO]N
6, 8
60–70
~ 150
~ 2.1
Hoch (hart in Kälte)
~ 1,5 (niedrig)
220–225
Ausgezeichnete chemische und Salzbeständigkeit
Gut (Niedrigfeuchtigkeitsaufnahme)
PA6/12
Hexamethylendiamin + Dodecandiosäure
- [NH– (Ch₂) ₆ - NH - CO- (CH₂) ₁₀ - CO]N
6, 10
60–65
~ 200
~ 2.2
Mod -hohe (hart)
~ 0,25 (sehr niedrig)
215–218
Exzellent; Sehr beständig gegen Brennstoffe, Öle
Ausgezeichnet (sehr stabil in der Luftfeuchtigkeit)
Notiz Zug- und Dehnungswerte sind für nicht verstärkte Nylons (ungefähre Bereiche). Die Feuchtigkeitsabsorption wird im Gleichgewicht unter ~ 50% relativer Luftfeuchtigkeit (ungefähr) angegeben, wobei die vollständigen Wassersättigungswerte für die meisten Nylons höher sind. „Impact Resistance“ bezieht sich auf eingeköpfte Auswirkungen (Izod/Charpy). Alle Nylons haben eine gute chemische Resistenz gegen Öle, Fett und Kohlenwasserstoffe; Unterschiede werden nur so beachtet, dass sie signifikant sind.
Die Zahlen im Namen eines Nylons erzählen Ihnen von den molekularen Bausteinen. Eine einzelne Zahl (zum Beispiel Nylon 6, 11 oder 12) stammt aus der Ringöffnungspolymerisation eines Lactam- oder Aminosäure-wo diese Zahl den Kohlenstoffatomen im Monomer entspricht. Zwei Zahlen (zum Beispiel Nylon 6/6, 6/12, 4/6 oder 6/10) beziehen sich auf eine Kondensationsreaktion zwischen einem Diamin (erste Zahl = seine Kohlenstoffzahl) und einer diakid (zweite Zahl = seine Kohlenstoffzahl).
Der durchschnittliche –CH₂– Segmentlängen (n) steuert sowohl den Abstand zwischen Amidverbindungen als auch die Anzahl der –nh ··· o = C - Wasserstoffbrückenbindungen, die sich pro Länge der Einheit bilden können. Ein größeres N bedeutet längere Methylensegmente, was die Wasserstoffbindungsdichte senkt und typischerweise die Kristallinität verringert. Beispielsweise hat PA12 (n = 11) den längsten Abstand und die niedrigste Kristallinität, während PA4/6 (n = (4 + 4)/2 = 4) die kürzesten Segmente, die höchste Wasserstoffbindungsdichte und die größte Kristallinität aufweist. Wenn Sie aromatische Ringe, Copolymerblöcke, Füllstoffe oder andere Spezialmodifikatoren einführen, können diese strukturellen Änderungen die Regelmäßigkeit und die Verschiebung der Kristallinität stören. Verweisen Sie daher immer auf bestimmte Datenblätter oder Testdaten, um ihre Auswirkungen zu verstehen.
Nylon 6 (PA6)
PA6 Chemische Zusammensetzungen
Nylon 6 (PA6) ist ein halbkristallines Polyamid, das durch Ringöffnungspolymerisation von ε-Caprolactam hergestellt wird. Eines seiner herausragenden Merkmale ist eine hervorragende Aufprallfestigkeit. Es kann Schocks auch bei niedrigen Temperaturen aufnehmen, ohne zu brechen. PA6 bietet auch eine hohe Zugfestigkeit, selbstlubrizierende Eigenschaften und herausragende Abriebfestigkeit. Infolgedessen ist PA6 die Auswahl für allgemeine Ingenieurkomponenten, die ein Gleichgewicht zwischen Stärke, Verschleißfestigkeit und Zähigkeit erfordern, wie z. Im Fasersektor wird es in Teppichen, Textilien und Reifenkabel häufig verwendet. Mit einem Schmelzpunkt um 220 ° C und einer allmählicheren Kristallisation ist PA6 leichter zu verarbeiten als PA6/6- und langkettige Nylons wie PA11 und PA12, wodurch niedrigere Schimmelpilzschrumpfung und glattere Oberflächen liefern. Diese Leichtigkeit des Formens macht PA6 besonders gut zu komplexen oder dünnwandigen Teilen wie Stadionsitzen und Schusswaffenrahmen.
PA6 hat die höchste Feuchtigkeitsabsorption bei gemeinsamen Nylons, daher ist es möglicherweise nicht ideal für Präzisionsteile, die Feuchtigkeitsänderungen ausgesetzt sind. Für Anwendungen mit enger Toleranz wird die Versiegelung oder Vordiefen empfohlen. Überall ist PA6 der Generalist der Nylonfamilie, da sie ein Gleichgewicht zwischen Kosten, Verarbeitbarkeit und Leistung trifft.
Nylon 6/6 (PA6,6 oder PA 66)
PA66 Chemische Zusammensetzungen
Nylon 6/6 (PA66) war einer der ursprünglichen Nylons und ist Nylon 6 in vielerlei Hinsicht sehr ähnlich, hat jedoch stärker kristalliner Polymerketten. Infolgedessen bietet es eine höhere Zugfestigkeit und Steifheit als Nylon. Der Schmelzpunkt von Nylon 6/6 beträgt etwa 260 ° C (500 ° F) - hocher als Nylon 6 -. Daher kann es höhere Betriebstemperaturen vor der Erweide standhalten und eignet sich für anspruchsvollere thermische Umgebungen. Der Kompromiss ist die Verarbeitbarkeit: Nylon 6/6 kann schwieriger zu formen oder extrudieren, was höhere Schmelz- und Schimmelpilztemperaturen erfordert und eine größere Schimmelpilzschrumpfung als Nylon 6 aufweist.
Nylon 6/6 ist auch etwas weniger anfällig für die Feuchtigkeitsabsorption als Nylon 6, aber es ist immer noch hygroskopisch, daher muss die Luftfeuchtigkeit für Teile mit enger Toleranz in Betracht gezogen werden. Es ist im Allgemeinen weniger wirkungsbeständige als Nylon 6; Mit anderen Worten, Nylon 6 eignet sich besser für die Schlagfestigkeit oder Vibrationsresistenz, während Nylon 6/6 bei höherer Ertragsfestigkeit, Steifheit und Wärmefestigkeit am meisten bevorzugt wird. In der Praxis wird Nylon 6/6 häufig in ähnlichen Anwendungen wie Nylon 6 verwendet, wenn eine zusätzliche Leistung erforderlich ist-zum Beispiel hochfeste mechanische Teile, Zahnräder, Gehäuse und Automobilverletzungskomponenten, die erhöhte Temperaturen sehen. Es ist auch in Industriemaschinen, Werkzeugen und elektrischen Komponenten üblich, wo es die Festigkeit über einen weiten Temperaturbereich beibehält und gute dielektrische Eigenschaften bietet.
Nylon 4/6 (PA4/6)
PA4/6 Chemische Zusammensetzungen
PA4/6 ist als ein weiteres aliphatisches Nylon mit kurzkettigen, der PA4/6 am engsten PA66 im mechanischen und thermischen Profil übereinstimmt. Dieses Polymer hat eine hochkristalline Struktur - mehr als PA6 oder PA66 - aufgrund der Symmetrie und der kurzen Länge der Diamin. Infolgedessen hat PA4/6 einen höheren Schmelzpunkt und eine höhere Zugfestigkeit; Unter den aliphatischen Nylons befindet sich es für die mechanische Leistung effektiv oben, bevor Sie sich in spezialisiertere Polymerfamilien einziehen. Es kristallisiert auch schneller und ermöglicht kürzere Formzyklen und möglicherweise höhere Müdigkeitsresistenz. Die Impact -Zähigkeit von PA4/6 kann die von PA66 (insbesondere in gekerbten Tests) überschreiten, was angesichts der Steifheit bemerkenswert ist.
PA4/6 abnimmt mehr Feuchtigkeit als PA66 und ist teurer zu produzieren (und zu kaufen). Man könnte sagen, PA4/6 erhöht die Bar für die Nylonleistung auf Kosten von Feuchtigkeitsstabilität und Kosten.
Nylon 11 (PA11)
PA11 Chemische Zusammensetzungen
Nylon 11 ist ein biologisches, langketisches Polyamid, das durch Selbstkondensation von 11-Aminoundecansäure (aus Rizinusöl) hergestellt wird. Seine langen Methylensegmente machen es weit weniger polar als kurzkettige Nylons wie PA6 und PA66, so dass es nur sehr wenig Feuchtigkeit (~ 0,2–0,3% bei Ambient-Luftfeuchtigkeit) absorbiert, dimensional stabil bleibt und in feuchten Umgebungen elektrische Eigenschaften aufrechterhält. Mechanisch ist es hart und sehr duktil (Dehnung oft 200–300%) und behält auch bei niedrigen Temperaturen Auswirkungen und Ermüdungsbeständigkeit bei - so verhält es sich in der Praxis eher wie ein flexibler Kunststoff als ein starrer.
Die Flip-Seite dieser langkettigen Struktur ist eine niedrigere Zugfestigkeit/Steifheit und einen niedrigeren Wärmewiderstand (Schmelzpunkt ~ 185–190 ° C; bescheidener HDT), sodass PA11 nicht ideal für heiße, stark beladene Strukturteile ist, wobei PA66 oder PA4/6 typischerweise angegeben ist. PA11 eignet sich gut für Fluidkontakt- und Außenservice: Flexible Kraftstoff- und pneumatische Bremslinien, Schläuche/Schnellkonneekten, Kabeljacken, Dichtungen sowie medizinische oder industrielle Schläuche. Es ist auch ein Grundpulver für den SLS-3D-Druck, wenn zähe, wirkungsbeständige Teile erforderlich sind. Im Vergleich zu PA12 bietet PA11 einen etwas höheren Schmelzpunkt und typischerweise bessere UV/Hot-Air-Altern, während PA12 tendenziell weicher und flexibler ist.
Nylon 12 (PA12)
PA12 Chemische Zusammensetzungen
PA12 ist ein bekanntes „langkettiges“ Nylon, das häufig mit Handelsnamen wie Vestamid oder Grilamid verbunden ist. Nylon 12 ist dem Nylon 11 chemisch sehr ähnlich und wird in vielen Verwendungszwecken häufig als austauschbar angesehen, aber es gibt subtile Unterschiede. Nylon 12 ist vollständig petrochemisch (typischerweise aus Butadien), während Nylon 11 auf einem erneuerbaren Rizinusöl auf Bio basiert, was bei der Nachhaltigkeit von Bedeutung ist. PA11 hat typischerweise einen etwas höheren Schmelzpunkt, leistet bei erhöhten Temperaturen etwas besser und zeigt oft einen besseren UV -Widerstand. PA12 hingegen ist etwas flexibler (Dehnung ~ 300–400% gegenüber PA11 von ~ 200–300%) und hat einen etwas niedrigeren Modul, sodass es sich etwas weicher anfühlt. Für die Feuchtigkeitsabsorption und chemische Resistenz sind sie praktisch gleich - sowohl großartig.
Es ist erwähnenswert, dass die Kosten feststellen: PA12 gehört normalerweise zu den teuersten Nylons (mit PA11 auf NACH oder aufgrund seines biologischen Ausgangsstocks etwas höher). Daher wird PA12 verwendet, wenn seine einzigartigen Vorteile wirklich erforderlich sind - Sie würden sich nicht für PA12 entscheiden, bei dem PA6 ausreichen würde, da PA6 viel billiger ist. Zusammenfassend bietet PA12 einige der besten dimensionalen Stabilität und chemischen Resistenz in der Nylonfamilie und bleibt auch unter Gefrierbedingungen duktil. Damit ist es ideal für Schläuche, Robben, Schnellverbindungen, Kabeljacken und andere Teile, die in nassen, kalten oder chemisch aggressiven Umgebungen nicht versagen dürfen. Es ist jedoch nicht so stark oder hitzebeständig wie PA6 oder PA66, daher ist es eher ein Spezialist als ein universeller Ersatz.
Nylon 6/10 (PA6/10)
PA6/10 Chemische Zusammensetzungen
Nylon 6/10 (PA610) war eines der frühen Nylons mit niedrigem Moisture, die entwickelt wurden, um die Luftfeuchtigkeitsprobleme von PA66 zu lösen. Bei weniger Amidgruppen pro Länge der Einheiten ist es weniger polar und absorbiert ungefähr die Hälfte (oder weniger) der Feuchtigkeit von PA6, was eine bessere dimensionale Stabilität bietet. Es zeigt auch eine gute Dehnung wie andere langkettige Nylons und behält die Erkältung bei, wodurch es für Teile im Freien oder für Teile im Freien geeignet ist. Im Vergleich zu PA6/PA66 weist PA610 eine geringfügige geringere Zugfestigkeit und Steifheit auf; Stellen Sie sich PA610 insgesamt als Nylon vor, das ein wenig Kraft und Steifheit für eine bessere Feuchtigkeitsstabilität und Flexibilität handelt.
Sein Schmelzpunkt (~ 220–225 ° C) und mäßiger Schrumpfung machen die Form-/Extrusionsbedingungen in der Nähe von PA6. Chemisch ist PA610 ausgezeichnet: Es widersteht den meisten Ölen und Lösungsmitteln und ist insbesondere gegen Umweltstressrisse in Gegenwart von Salzen wie Zinkchlorid (die PA66 aggressiv angreifen können). Da ein Teil seines Inhalts (Sebacinsäure) aus erneuerbaren Quellen stammt, wird es manchmal als nachhaltigere Nylonoption vermarktet. Zu den klassischen Verwendungen gehören Borsten und Filamente (z. B. Zahnbürsten und industrielle Pinselborsten-historisch Dupont „Tynex“ -Anklassen), Monofilament (Fischereilinie, Unkraut-Trimmer-Linie). In geformten Teilen wird PA610 für elektrische Isolatoren/Anschlüsse, Präzisionskomponenten, Reißverschlusselemente und einige Kfz-Systeme des Automobilbrennstoffsystems verwendet (obwohl PA12 und PA11 kontinuierliche Kraftstoffleitungen dominieren). Im Vergleich zu PA12 ist PA610 billiger und etwas stärker, sodass es PA12 in weniger anspruchsvollen Rollen ersetzen kann. Kurz gesagt, PA610 füllt eine Nische als mittleres Nylon - wobei einige der Spitzenstärke von PA66 ein Großteil der Feuchtigkeitsstabilität von PA12 erhält, oft zu angemessenen Kosten. Es ist besonders praktisch für halbbezogene Umgebungen oder Teile, die Eigenschaften in der Kälte halten müssen.
Nylon 6/12 (PA6/12)
PA6/12 Chemische Zusammensetzungen
PA612 (manchmal als „612 Nylon“ bezeichnet) ist PA610 sehr ähnlich: Beide haben eine niedrige Feuchtigkeitsaufnahme und eine weitaus bessere dimensionale Stabilität als PA6/PA66, bleiben im Freien und bei niedrigen Temperaturen und haben einen Schmelzpunkt bei 215–218 ° C, so dass die Schimmelpilze/Extrusionsbedingungen nahezu PA6 nahe bei PA6 liegen. Beide eignen sich gut für Flüssigkeitsverbinder, Präzisions-elektrische Steckverbinder und feuchtigkeits exponierte Teile, die enge Abmessungen enthalten müssen.
Die Gleichgewichts-Feuchtigkeitsabsorption von PA612 ist niedriger, seine Kraftstoff-/Wasser-Vapor-Permeation niedriger und die Drift des Nasszustands ist geringer-aber es kostet normalerweise mehr. Wählen Sie als Faustregel PA612 für feuchte Umgebungen aus, in denen langfristige dimensionale und elektrische Stabilität kritisch sind. Wählen Sie PA610, wenn extreme Härte mit niedriger Temperatur oder Widerstand gegen Spannungsrisse in Zinkchloridumgebungen wichtiger ist und die Kostenempfindlichkeit höher ist.
So wählen Sie die richtige Nylonnote für Ihr Projekt aus
Jeder Nylongrad-von Nylon 6 und 6,6 bis zum kurzkettigen aliphatischen Nylon 4,6 und dem langkettigen Nylon 6,10, 6,12, 11 und 12-fördert einen deutlichen Eigenschaftenbilanz. Nylon 6 und 6,6 sind allgemeine Arbeitspferde mit hoher Festigkeit und Steifheit, die für viele tragende Teile geeignet sind, aber feuchtigkeitsgefühlsempfindlich sind. Nylon 4,6 erhöht die Wärmebeständigkeit und behält eine hohe Festigkeit für Hochtemperatur-, Stresszwecken, wenn auch mit höherer Feuchtigkeitsaufnahme und Kosten. Nylon 6,10 und 6,12 reduzieren die Feuchtigkeitsabsorption und verbessern die Zähigkeit auf Kosten für ein wenig Festigkeit. Schließlich bieten die Nylon 11 und 12 die beste Feuchtigkeit und chemische Belastbarkeit und außergewöhnliche Zähigkeit, wodurch sie für Flüssigkeitskontakt-, Außen- und flexible Anwendungen ausgewählt werden-obwohl ihre niedrigeren Schmelzpunkte und höhere Preis sie auf Nischen, aber kritische Rollen einschränken.
Betrachten Sie bei der Auswahl eines Nylons für die Produktentwicklung die Umwelt, die mechanischen Bedürfnisse und alle regulatorischen/Nachhaltigkeitsfaktoren. Zum Beispiel:
Hochfest und Hitze in einer trockenen Umgebung: Wählen Sie PA66 oder PA46 (Nylon 4,6).
Einfluss und Leichtigkeit des Formteils: PA6 ist möglicherweise am besten.
Hohe Luftfeuchtigkeit oder in Flüssigkeiten untergetaucht: Ein langkettiges Nylon wie PA612, PA11 oder PA12 verhindern Schwellungen und behält Eigenschaften auf.
Ausgewogene Bedürfnisse mit einigen Feuchtigkeitsstabilität, aber dennoch anständige Festigkeit: Betrachten Sie PA610 oder PA612 als Kompromisse.
Flexibler Schlauch/Schlauch mit Chemikalien: PA12 oder PA11 (Bleiben Sie flexibel und widerstehen Sie das Riss/Absorption).
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