La poliamida es el término general para todos los polímeros que contienen enlaces de amida. Nylon fue originalmente la marca registrada de DuPont para las poliamidas sintéticas PA6 y PA66 desarrolladas para aplicaciones industriales y de consumo. Aunque el nylon es un subconjunto de poliamidas, los dos términos no son completamente intercambiables. En este artículo, exploraremos la relación entre poliamida y nylon y ofreceremos una comparación detallada de sus propiedades y rendimiento clave.
¿Qué es la poliamida?
La poliamida (PA) es una clase de polímeros de alto peso molecular cuyas unidades de repetición están unidas por enlaces amida (-co-nh-). Las poliamidas pueden ser naturales o sintéticas. Las poliamidas naturales incluyen lana, seda, colágeno y queratina. Las poliamidas sintéticas se pueden clasificar en tres categorías:
Poliamidas alifáticas (PA6, PA66, PA11, PA12):Un buen ajuste para la ingeniería general. Equilibran la fuerza, la dureza, la resistencia al desgaste y el procesamiento fácil a un costo razonable.
Poliamidas aromáticas (aramidas como Kevlar® y Nomex®):Mejor para un rendimiento extremo. Los paraagurides como Kevlar® ofrecen resistencia a la tracción excepcional y resistencia a los cortes, mientras que las meta-aramidas como Nomex® son apreciadas para la resistencia inherente a la llama y la estabilidad térmica. Son caros y no procesables por fusión, por lo que las formas de pieza y las rutas de fabricación son más limitadas.
Poliamidas semiaromáticas (PPA, PA6T, PA6/12T):Dirigido a ingeniería de alta temperatura. Mantienen la rigidez y las dimensiones a temperaturas elevadas y manejan bien muchos fluidos automotrices. Pueden ser procesados por fusión (inyección/extrusión) pero funcionan a temperaturas de masa mayores y necesitan un secado cuidadoso. El costo se encuentra entre las PAS alifáticas y las aramidas.
Han aumentado la cristalinidad, buena resistencia térmica y química, y una tendencia a la absorción de humedad debido a la unión de hidrógeno entre las cadenas moleculares, aunque la extensión de estas propiedades varía mucho por tipo. Sus propiedades mecánicas (resistencia a la tracción, módulo elástico, alargamiento en la ruptura) están estrechamente ligadas a la rigidez y la cristalinidad de la cadena: cuanto más altas son, más rígidos y más fuertes son el material, pero también más frágil; Los valores más bajos dan como resultado materiales más suaves y más duros.
Grados comunes de poliamidas
A continuación se muestra un resumen de los grados de poliamida sintéticos más comunes, sus propiedades clave y aplicaciones típicas.
Calificación
Nombre común
Monómero (s)
Recuento de carbono
Polimerización
Resistencia a la tracción (MPA)
Módulo elástico (GPA)
Temperatura de fusión (° C)
HDT (° C, seco, 1.8 MPa)
Absorción de humedad (%) @50%Rh
Resistencia química
PA6
Nylon 6 (sintético)
Caprolactam (ε-caprolactam)
6
Polimerización de apertura de anillo
60–75
1.6–2.5
220–225
65–75
2.4–3.2 (~ 9–11% saturado)
Buena resistencia al aceite/combustible; sensible a ácidos/bases fuertes
PA66
Nylon 6,6
Hexametileno diamina + ácido adipico
6+6
Polimerización de condensación
70–85
2.5–3.0
255–265
75–85
2.5–3.5 (~ 8–9% saturado)
Similar a PA6, resistencia al solvente ligeramente mejor
PA11
Poliamida a base biológica
Ácido 11-aminoundecanoico
11
Autocondensación
50–65
1.2–1.8
185–190
55–65
1.5–2.0
Excelente resistencia química, pulverización de sal, resistencia al combustible
PA12
Poliamida de cadena larga
Lactama de laurilo
12
Polimerización de apertura de anillo
45–55
1.6–1.8
178-180
50–60
0.5–1.0
Similar a PA11; Excelente resistencia química
PA46
Poliamida de alta temperatura
Tetrametileno diamina + ácido adipico
4+6
Polimerización de condensación
80-100
3.0–3.5
~ 295
160–170
2.0–3.0 (más alto cuando se saturan)
Excelente resistencia al desgaste de alta temperatura.
Kevlar
Para-aramid
p-fenilendiamina + cloruro de tereftaloil
-
Polimerización de condensación
3000-3600
70-130
Sin derretir; descomposición> 500 ° C
Retiene propiedades de hasta ~ 300 ° C; descomposición> 500 ° C
3–7 (Recuperar la humedad @65%HR)
Resistente a la mayoría de los productos químicos; UV sensible
Cómo identificar poliamidas
Puede detectar rápidamente las poliamidas con pruebas prácticas simples: comienza con una prueba de quemaduras (se derriten y luego se queman con una llama azul punta en amarillo, emiten un olor de apio y dejan una cuenta negra dura) o una prueba de aguja caliente (se suavizan limpiamente con el mismo olor). Tenga en cuenta que PA6/PA66 (densidad ≈1.13–1.15 g/cm³) se hunden en agua, mientras que los grados de cadena larga como PA11/PA12 (≈1.01–1.03 g/cm³) pueden flotar en agua o alcohol diluido. Para una ID de laboratorio definitiva, use la espectroscopía FTIR para detectar el estiramiento característico de N - H (~ 3300 cm⁻¹) y C = O estiramiento (~ 1630 cm⁻¹), y emplear DSC para confirmar los puntos de fusión (PA12 ≈178 ° C, PA6 ≈215 ° C, PA66 ≈260 ° C).
¿Qué es el nylon?
El nylon es el subconjunto más famoso de poliamidas sintéticas. En la práctica, cuando las personas dicen "poliamida" en plásticos o textiles, casi siempre se refieren a materiales de tipo nylon.
Comercial más utilizadonylons—SOP como Nylon 6, Nylon 6/6, Nylon 11 y Nylon 12 - son poliamidas alifáticas. Su microestructura semicristalina y su fuerte enlace de hidrógeno les dan una excelente combinación de resistencia, resistencia, resistencia al desgaste y buena resistencia al calor y químicos para la ingeniería general. Versátiles y confiables, se pueden procesar a través de una amplia gama de técnicas de fabricación y aditivos convencionales, lo que los convierte en un elemento básico de larga data en la familia deIngeniería de plásticos.
Cómo identificar nylon
En general, los métodos utilizados para identificar nylon como poliamida, tanto en el campo como en el laboratorio, son esencialmente los mismos. La principal diferencia es que las calificaciones de nylon requieren criterios más precisos para una distinción precisa. En entornos de laboratorio, la calorimetría de escaneo diferencial (DSC) se usa comúnmente para medir los puntos de fusión y identificar las calificaciones específicas. Las pruebas de densidad proporcionan una forma rápida de separar los nylons de cadena larga (PA11/PA12) de Nylons de cadena corta (PA6/PA66). Cuando se necesita una confirmación adicional, se pueden aplicar técnicas como el análisis de difracción de rayos X (XRD) o el análisis de caudal de fusión (MFR) para distinguir la serie 6 de los materiales de la serie 11/12 con mayor precisión.
Propiedades comunes de poliamidas y nylon
La "poliamida" y el "nylon" a menudo se usan indistintamente, aunque el nylon es solo un tipo de poliamida. Esta sección detalla sus propiedades comunes.
Composición y estructura
Las poliamidas se caracterizan por repetir enlaces de amida (-co-nh-) en su columna vertebral, pero se pueden sintetizar a partir de muchos monómeros. Las poliamidas alifáticas se construyen a partir de unidades de cadena recta como ε-caprolactam, hexametilendiamina con ácido adípico o ácido 11-aminoundecanoico, mientras que las aramidas aromáticas incorporan anillos de benceno rígidos en la cadena. La elección del monómero y el método de polimerización determinan la flexibilidad de la cadena, la cristalinidad y la densidad de enlace de hidrógeno, factores que a su vez influyen en la resistencia mecánica, la estabilidad térmica y la resistencia a los aceites, combustibles y muchos productos químicos.
El nylon es el subconjunto de poliamidas alifáticas hechas de un conjunto de monómero estrecho. Las calificaciones comunes de nylon incluyen PA6, hechas de ε-caprolactam, y PA6,6, producido por condensación de hexametilendiamina con ácido adípico. Sus segmentos de cadena uniformes y su fuerte enlace de hidrógeno crean una red semicristalina que ofrece una mezcla equilibrada de resistencia a la tracción, resistencia, resistencia al desgaste y resistencia al calor moderada.
Punto de fusión
Cuatro factores principales deciden un punto de fusión de poliamida (incluido el nylon): estructura química de monómero, grado de cristalinidad, densidad de enlace de hidrógeno y flexibilidad de la cadena. En general, los enlaces de hidrógeno más numerosos y espaciados regularmente y la cristalinidad más alta aumentan la temperatura de fusión; Por el contrario, los segmentos de cadena flexibles que interrumpen la formación de cristales bajan los puntos de fusión. Por ejemplo, las poliamidas de cadena larga y baja cristalinidad, como PA11 y PA12, se funden alrededor de 178-180 ° C, nylons comunes como PA6 y PA6/6 se funden entre aproximadamente 215 ° C y 265 ° C, y las poliamidas aromáticas rígidas como Kevlar no se derriten bajo presión atmosférica, en su lugar, en su lugar se lo corrige por encima de 500 ° C.
Resistencia a la tracción y dureza
En general, los nylons proporcionan una combinación equilibrada de resistencia y dureza, mientras que otras poliamidas ofrecen una gama más amplia de ajuste de rendimiento. En el extremo de alta resistencia, las aramides aromáticas como Kevlar® logran resistencias a la tracción de fibra de hasta aproximadamente 3.6 GPa (~ 3600 MPa) y sobresalen en la absorción de energía bajo impacto balístico. En el otro extremo, las poliamidas alifáticas de cadena larga como PA11 y PA12 intercambian cierta resistencia a la tracción (~ 45–60 MPa) para una ductilidad superior y alta resistencia al impacto. Los nylons comunes (PA6 y PA6,6) se encuentran directamente en el medio, ofreciendo resistencias a la tracción seca de aproximadamente 60-85 MPa y resistencia al impacto equilibrada, lo que los convierte en una opción popular para piezas moldeadas con impacto que soportan carga.
Resistencia al desgaste
La familia de poliamida en su conjunto ofrece una buena resistencia a la abrasión. Las poliamidas aromáticas, como Kevlar®, combinan dureza y módulo de superficie muy alta con una excelente resistencia de desgaste y corte. Los nylons comunes (PA6 y PA6,6) cuentan con dureza media pero un bajo coeficiente de fricción (≈0.2–0.3), dándoles una excelente resistencia a la abrasión en condiciones secas y lubricadas. Las poliamidas alifáticas de cadena larga (PA11 y PA12) tienen segmentos de cadena más suaves y flexibles, lo que resulta en dureza ligeramente más baja y resistencia al desgaste que PA6/PA6,6; Sin embargo, su alta dureza les permite mantener un excelente rendimiento de desgaste en aplicaciones de baja carga y alto impacto.
Resistencia al impacto
La resistencia al impacto de las poliamidas depende en gran medida de la flexibilidad de la cadena, la temperatura de transición del vidrio (TG) y la absorción de humedad. Las calificaciones de cadena larga como PA11 y PA12 ofrecen una excelente dureza incluso a bajas temperaturas gracias a sus columnas flexibles y un bajo TG. Los nylons comunes (PA6 y PA6,6) proporcionan una fuerza de impacto equilibrada, que se mejora aún más por la absorción de humedad moderada a medida que el agua actúa como plastificante, bajando TG. Las poliamidas aromáticas, como Kevlar®, mientras que son extremadamente fuertes en tensión, son más rígidas y menos indulgentes bajo impactos transversales o de alta tasa de tensión cuando se usan en formas a granel o compuestas en lugar de como fibras.
Resistencia química
La resistencia química varía mucho entre las diferentes poliamidas. Los nylons comunes (PA6 y PA6/6) proporcionan buenas barreras contra los hidrocarburos de luz, los aceites y la mayoría de los solventes no polares, pero son propensos a la hidrólisis o degradación cuando se exponen a ácidos fuertes, bases fuertes o agentes oxidantes como ácido nítrico, blanqueo y solventes clorados. Las poliamidas alifáticas de cadena larga (PA11 y PA12) pueden resistir el petróleo, los combustibles, muchos solventes orgánicos y aceites, lo que las convierte en una opción preferida para líneas de combustible, componentes del tanque de combustible, engranajes y piezas corredizas.
Las poliamidas aromáticas (por ejemplo, Kevlar, Nomex) son altamente resistentes a prácticamente todos los solventes y combustibles comunes. Sin embargo, las temperaturas elevadas, la inmersión prolongada o el desgaste dinámico pueden hacer que las microvoides y la red de enlaces de hidrógeno dentro de las poliamidas sean más susceptibles a la entrada química, lo que lleva a la degradación del rendimiento.
Resistencia al agua
A 23 ° C y 50 %de HR, los nylons típicos (PA6 y PA6/6) tienen una tasa de absorción de humedad de aproximadamente 2-3 %, mientras que las poliamidas de cadena larga (PA11 y PA12) absorben solo alrededor del 0,5-1 %, y las poliamidas aromáticas se absorben aún menos. La absorción de humedad plastica ligeramente el material, aumentando la dureza y reduciendo el riesgo de fractura quebradiza. En aplicaciones ópticas o de ocultación, la hidratación también acerca el índice de refracción del nylon más al del agua, mejorando la "invisibilidad", el principio detrás de las líneas de pesca de nylon.
Sin embargo, la absorción de humedad también puede causar hinchazón dimensional, reducción de rigidez y resistencia y, en algunos casos, la hidrólisis, en última instancia, acortando la vida útil del material.
Poliamida y nylon para impresión 3D: materiales y usos clave
La poliamida y el nylon son excelentes materiales de impresión 3D porque ofrecen resistencia mecánica excepcional, estabilidad térmica y resistencia química. Estos polímeros también son compatibles con una amplia gama de procesos de fabricación aditivos, reciclables y admiten un postprocesamiento versátil. Hay algunos de los materiales de nylon y poliamida de impresión 3D más comunes y sus usos.
1. PA12
Una de las poliamidas más comunes en la impresión 3D, PA12 ofrece baja absorción de humedad (~ 0.5–1.0%), precisión de alta dimensión y excelente resistencia a los hidrocarburos alifáticos (combustibles, aceites), muchos alcoholes y álcalis diluidos. Además, tiene una mejor resistencia al impacto y una vida de fatiga en comparación con otros polvos de nylon.
Procesos:MJF, SLS, FDM
Lo mejor para:Funcionalprototipos, alojamientos,ajustado, engranajes, plantillas resistentes a los químicos y pequeñas partes de uso final.
2. PA12 Beads de vidrio (PA12 GB)
PA12 se refuerza con ~ 40 % en peso de cuentas de vidrio para mejorar la rigidez, la estabilidad dimensional y un acabado superficial de textura fina.
Proceso:MJF
Lo mejor para:Accesorios, herramientas, soportes, plantillas y partes marinas.
3. PA12 Fibras de vidrio (PA12 GF)
Similar a PA12 GB pero reforzado con fibras de vidrio picadas (~ 35–40%en peso), PA12 GF ofrece una rigidez y resistencia a la tracción significativamente mayor, pero generalmente ofrece una mayor tendencia de deformación y un comportamiento de fractura más frágil.
Proceso:SLSS
Lo mejor para:Los accesorios de carga, las carcasas de grado de consumo y los engranajes de alta rigidez.
4. PA6
El nylon de grado FDM se considera uno de los materiales FDM comunes más fuertes y resistentes al impacto. Ofrece una excelente resistencia al desgaste y al calor, pero su mayor absorción de humedad (~ 2-3 %) y la contracción lo hacen más propenso a la deformación en comparación con PA12.
Proceso:FDM
Lo mejor para:Engranajes, rodamientos, partes estructurales, prototipos funcionales; También mecanizado fácilmente para el procesamiento posterior.
5. PA11
PA11 es un nylon de base biológica, que ofrece flexibilidad superior, resistencia al impacto y estabilidad ambiental.
Proceso:MJF
Lo mejor para:Conectores, prótesis, líneas de combustible y ajuste a presión.
6. PA11 Retardante de la llama (FR)
PA11 modificado con rellenos de retardantes de llama agregados como trióxido de molibdeno o trihidrato de alúmina para su uso en entornos electrónicos o de alto calor.
Proceso:SLSS
Lo mejor para:Cambios de interruptor, componentes de la bomba y conectores eléctricos.
Conclusión
La poliamida es el término paraguas para todos los polímeros con enlaces de amida, siendo la variante sintética más conocida y ampliamente utilizada. Gracias a su fuerza excepcional, flexibilidad, resistencia química y versatilidad de diseño, estos materiales se han convertido en una opción destacada en el mundo de la impresión 3D. Ya sea que esté trabajando con PA12 para carcasas de precisión, PA11 para piezas biológicas resistentes al impacto o variantes reforzadas con vidrio para aplicaciones estructurales, estos materiales continúan desbloqueando nuevas posibilidades en todas las industrias, desde la electrónica aeroespacial y automotriz hasta la médica y consumo.
Con una profunda experiencia en fabricación aditiva, selección de materiales y control de calidad de grado de producción, Chiggo se compromete a convertir sus ideas en soluciones de alto rendimiento y listas para implementar.Contáctenos¡Y da el siguiente paso para tu proyecto!
Preguntas frecuentes
¿Qué significa "PA" en PA6 o PA12?
"PA" significa poliamida. El número indica el número de átomos de carbono en los monómeros utilizados, por ejemplo, PA6 proviene de caprolactam (6 carbonos), PA12 de lauryl lactam (12 carbonos).
¿Es saludable la poliamida?
Sí, la poliamida generalmente se considera segura y saludable para la mayoría de las personas cuando se usa en ropa y textiles. Se usa ampliamente en ropa activa, ropa interior, calcetería, ropa de baño y ropa exterior debido a su naturaleza liviana, estirable y duradera.
