A poliamida é o termo geral para todos os polímeros que contêm ligações de amida. Nylon era originalmente a marca registrada da DuPont para as poliamidas sintéticas PA6 e PA66 desenvolvidas para aplicações industriais e de consumidores. Embora o nylon seja um subconjunto de poliamidas, os dois termos não são totalmente intercambiáveis. Neste artigo, exploraremos a relação entre poliamida e nylon e ofereceremos uma comparação detalhada de suas principais propriedades e desempenho.
O que é poliamida?
A poliamida (PA) é uma classe de polímeros de alto peso molecular cujas unidades repetidas são ligadas por ligações amidas (-co-NH-). As poliamidas podem ser naturais ou sintéticas. As poliamidas naturais incluem lã, seda, colágeno e queratina. As poliamidas sintéticas podem ser classificadas em três categorias:
Poliamidas alifáticas (PA6, PA66, PA11, PA12):Uma boa opção para engenharia geral. Eles equilibram força, resistência, resistência ao desgaste e processamento fácil a um custo razoável.
Poliamidas aromáticas (aramides como Kevlar® e Nomex®):Melhor para desempenho extremo. Para-aramídeos como Kevlar® oferecem resistência à tração excepcional e resistência ao corte, enquanto meta-aramídeos como Nomex® são valorizados por resistência à chama inerente e estabilidade térmica. Eles são caros e não são processáveis por fusão, portanto, as formas de parte e as rotas de fabricação são mais limitadas.
Poliamidas semiáticas (PPA, PA6T, PA6/12T):Direcionado a engenharia de alta temperatura. Eles mantêm a rigidez e as dimensões a temperaturas elevadas e lidam bem com muitos fluidos automotivos. Eles podem ser processados por fusão (injeção/extrusão), mas são executados a temperaturas de fusão mais altas e precisam de secagem cuidadosa. O custo fica entre os PAs alifáticos e as aramides.
Eles aumentaram a cristalinidade, a boa resistência térmica e química e uma tendência à absorção de umidade devido à ligação de hidrogênio entre as cadeias moleculares - embora a extensão dessas propriedades varia muito por tipo. Suas propriedades mecânicas (resistência à tração, módulo de elástico, alongamento no intervalo) estão intimamente ligadas à rigidez e cristalinidade da cadeia: quanto mais alto estes são, mais rígidos e mais fortes o material, mas também quanto mais quebradiço; Os valores mais baixos resultam em materiais mais macios e resistentes.
Graus comuns de poliamidas
Abaixo está um resumo dos graus de poliamida sintética mais comuns, suas principais propriedades e aplicações típicas.
Nota
Nome comum
Monômero (s)
Contagem de carbono
Polimerização
Força de tração (MPA)
Módulo elástico (GPA)
Temperatura de fusão (° C)
HDT (° C, seco, 1,8 MPa)
Absorção de umidade (%) a 50%RH
Resistência química
PA6
Nylon 6 (sintético)
Caprolactama (ε-caprolactama)
6
Polimerização de abertura do anel
60–75
1.6–2.5
220–225
65–75
2,4-3,2 (~ 9-11% saturado)
Boa resistência a óleo/combustível; sensível a ácidos/bases fortes
PA66
Nylon 6,6
Hexametileno diamina + ácido adipico
6+6
Polimerização de condensação
70–85
2,5-3,0
255–265
75–85
2,5–3,5 (~ 8–9% saturado)
Semelhante ao PA6, resistência ao solvente um pouco melhor
PA11
Poliamida baseada em biocombustível
Ácido 11-aminoundecanóico
11
Autocondensação
50–65
1.2–1.8
185-190
55–65
1.5–2.0
Excelente resistência química, spray de sal, resistência a combustível
PA12
Poliamida de cadeia longa
Lauryl lactam
12
Polimerização de abertura do anel
45–55
1.6–1.8
178–180
50–60
0,5-1,0
Semelhante ao PA11; Excelente resistência química
PA46
Poliamida de alta temperatura
Tetrametileno diamina + ácido adipico
4+6
Polimerização de condensação
80–100
3.0–3.5
~ 295
160–170
2.0-3,0 (mais alto quando saturado)
Excelente resistência à alta temperatura, óleo e desgaste
Kevlar
Para-aramid
p-fenilenodiamina + cloreto de tereftaloil
-
Polimerização de condensação
3000-3600
70–130
Sem derretimento; decompõe> 500 ° C.
Mantém propriedades até ~ 300 ° C; decompõe> 500 ° C.
3–7 (recuperação de umidade a 65%RH)
Resistente à maioria dos produtos químicos; UV sensível
Como identificar poliamidas
Você pode rastrear rapidamente as poliamidas com testes práticos simples-iniciar com um teste de queimadura (eles derretem e depois queimam com uma chama azul com gorjeta em amarelo, emitem um odor parecido com o aipo e deixam um cordão preto duro) ou um teste de agulha quente (eles amolecem limpo com o mesmo odor). Observe que PA6/PA66 (densidade ≈1.13-1,15 g/cm³) afunda em água, enquanto os graus de cadeia longa como PA11/PA12 (≈1,01-1,03 g/cm³) podem flutuar em água ou álcool diluído. Para um ID de laboratório definitivo, use a espectroscopia de FTIR para detectar o alongamento N -H característico (~ 3300 cm⁻uo) e C = O alongamento (~ 1630 cm⁻uo) e empregue DSC para confirmar pontos de fusão (PA12 ≈178 ° C, PA6 ≈215 ° C, PA66 ≈260 ° C).
O que é nylon?
O nylon é o subconjunto mais famoso de poliamidas sintéticas. Na prática, quando as pessoas dizem "poliamida" em plásticos ou têxteis, quase sempre se referem a materiais do tipo nylon.
Comercial mais amplamente usadonylons- como nylon 6, nylon 6/6, nylon 11 e nylon 12 - são poliamidas alifáticas. Sua microestrutura semi-cristalina e forte ligação de hidrogênio oferecem a eles uma excelente combinação de resistência, resistência, resistência ao desgaste e boa resistência ao calor e química para a engenharia geral. Versátil e confiável, eles podem ser processados por meio de uma ampla gama de técnicas de fabricação e aditiva convencionais, tornando-os um item básico de longa data na família dePlastics de engenharia.
Como identificar nylon
No geral, os métodos usados para identificar nylon e poliamida - tanto no campo quanto no laboratório - são essencialmente os mesmos. A principal diferença é que os graus de nylon exigem critérios mais precisos para distinção precisa. Em ambientes de laboratório, a calorimetria diferencial de varredura (DSC) é comumente usada para medir pontos de fusão e identificar graus específicos. O teste de densidade fornece uma maneira rápida de separar nylons de cadeia longa (PA11/PA12) de nylons de cadeia curta (PA6/PA66). Quando é necessária uma confirmação adicional, técnicas como difração de raios-X (DRX) ou análise de vazão de fusão (MFR) podem ser aplicadas para distinguir 6-Series de materiais de 11/12 da série com maior precisão.
Propriedades comuns de poliamidas e nylon
"Poliamida" e "nylon" são frequentemente usados de forma intercambiável, embora o nylon seja apenas um tipo de poliamida. Esta seção detalha suas propriedades comuns.
Composição e estrutura
As poliamidas são caracterizadas pela repetição de ligações amidas (-co-NH-) na espinha dorsal, mas podem ser sintetizadas a partir de muitos monômeros. As poliamidas alifáticas são construídas a partir de unidades de cadeia reta, como ε-caprolactâmica, hexametilenodiamina com ácido adipico ou ácido 11-aminoundecanóico, enquanto as aramídeos aromáticos incorporam anéis rígidos de benzeno na cadeia. A escolha do monômero e do método de polimerização determinam a flexibilidade da cadeia, a cristalinidade e a densidade de ligação de hidrogênio-fatores que, por sua vez, influenciam a resistência mecânica, a estabilidade térmica e a resistência a óleos, combustíveis e muitos produtos químicos.
O nylon é o subconjunto de poliamidas alifáticas feitas de um conjunto de monômero estreito. Os graus de nylon comuns incluem PA6, fabricado de ε-caprolactama e PA6,6, produzido por condensação da hexametilenodiamina com ácido adipico. Seus segmentos uniformes de cadeia e ligação forte de hidrogênio criam uma rede semicristalina que oferece uma mistura equilibrada de resistência à tração, resistência, resistência ao desgaste e resistência moderada ao calor.
Ponto de fusão
O ponto de fusão de uma poliamida (incluindo o nylon) é decidido por quatro fatores principais: estrutura química de monômero, grau de cristalinidade, densidade de ligação de hidrogênio e flexibilidade da cadeia. Em geral, ligações de hidrogênio mais numerosas e regularmente espaçadas e maior cristalinidade aumentam a temperatura de fusão; Por outro lado, segmentos de cadeia flexíveis que perturbam a formação de cristais diminuem os pontos de fusão. Por exemplo, polamidas de cadeia longa e baixa cristalinidade, como PA11 e PA12, derretem cerca de 178-180 ° C, nylons comuns como PA6 e PA6/6 derretem entre aproximadamente 215 ° C e 265 ° C, e as poliamidas aromáticas rígidas, como Kevlar, não fundem sob pressão atmosférica, em vez de se desfrutarem.
Força e resistência à tração
Em geral, os nylons fornecem uma combinação equilibrada de resistência e resistência, enquanto outras poliamidas oferecem uma ampla gama de ajustes de desempenho. Na extremidade de alta resistência, aramides aromáticas como Kevlar® alcançam forças de tração de fibra até cerca de 3,6 GPa (~ 3600 MPa) e se destacam na absorção de energia sob impacto balístico. No outro extremo, polamidas alifáticas de cadeia longa, como PA11 e PA12, trocam alguma resistência à tração (~ 45-60 MPa) para ductilidade superior e resistência de alto impacto. Nylons comuns (PA6 e PA6,6) ficam diretamente no meio, oferecendo forças de tração seca de aproximadamente 60 a 85 MPa e resistência equilibrada de impacto, tornando-os uma escolha popular para peças moldadas com carga e tolerante a impactos.
Resistência ao desgaste
A família de poliamida como um todo oferece boa resistência à abrasão. Poliamidas aromáticas, como o Kevlar®, combinam dureza e módulo de superfície muito alta com excelente resistência ao desgaste e corte. Nylons comuns (PA6 e PA6,6) apresentam dureza média, mas um baixo coeficiente de atrito (~ 0,2-0,3), dando -lhes excelente resistência à abrasão em condições secas e lubrificadas. As poliamidas alifáticas de cadeia longa (PA11 e PA12) têm segmentos de cadeia mais macios e flexíveis, resultando em dureza ligeiramente menor e resistência ao desgaste que PA6/PA6,6; No entanto, sua alta resistência lhes permite manter um excelente desempenho de desgaste em aplicações de baixo custo e alto impacto.
Resistência ao impacto
A resistência ao impacto das poliamidas depende em grande parte da flexibilidade da cadeia, temperatura de transição vítrea (TG) e captação de umidade. Notas de cadeia longa como PA11 e PA12 oferecem excelente resistência, mesmo em baixas temperaturas, graças aos seus backbones flexíveis e ao baixo TG. Os nylons comuns (PA6 e PA6,6) fornecem força de impacto equilibrada, que é melhorada ainda mais pela absorção moderada de umidade à medida que a água atua como plastificante, diminuindo o TG. As poliamidas aromáticas como o Kevlar®, embora extremamente fortes em tensão, são mais rígidas e menos perdoadoras sob impactos transversais ou de alta tensão quando usados em formas a granel ou compostas, e não como fibras.
Resistência química
A resistência química varia muito entre diferentes poliamidas. Nylons comuns (PA6 e PA6/6) fornecem boas barreiras contra hidrocarbonetos leves, óleos e a maioria dos solventes não polares, mas são propensos a hidrólise ou degradação quando expostos a ácidos fortes, bases fortes ou agentes oxidantes como ácido nítrico, alvejante e solventes clorinados. As poliamidas alifáticas de cadeia longa (PA11 e PA12) podem resistir a petróleo, combustíveis, muitos solventes orgânicos e óleos, tornando-os uma escolha preferida para linhas de combustível, componentes do tanque de combustível, engrenagens e peças deslizantes.
As poliamidas aromáticas (por exemplo, Kevlar, Nomex) são altamente resistentes a praticamente todos os solventes e combustíveis comuns. No entanto, temperaturas elevadas, imersão prolongada ou desgaste dinâmico podem tornar os microvóides e a rede de ligação de hidrogênio nas poliamidas mais suscetíveis à entrada química, levando à degradação do desempenho.
Resistência à água
A 23 ° C e 50 %de RH, nylons típicos (PA6 e PA6/6) têm uma taxa de absorção de umidade de cerca de 2-3 %, enquanto as poliamidas de cadeia longa (PA11 e PA12) absorvem apenas cerca de 0,5-1 %, e as poliamidas aromáticas absorvem ainda menos. A absorção de umidade plasticiza ligeiramente o material, aumentando a tenacidade e reduzindo o risco de fratura quebradiça. Em aplicações ópticas ou de ocultação, a hidratação também aproxima o índice de refração do nylon do da água, aumentando a "invisibilidade" - o princípio por trás das linhas de pesca de nylon.
No entanto, a absorção de umidade também pode causar inchaço dimensional, rigidez e resistência reduzidas e, em alguns casos, hidrólise, diminuindo a vida útil do serviço do material.
Poliamida e nylon para impressão 3D: Materiais e usos -chave
A poliamida e o nylon são excelentes materiais de impressão 3D porque oferecem resistência mecânica excepcional, estabilidade térmica e resistência química. Esses polímeros também são compatíveis com uma ampla gama de processos de fabricação de aditivos, recicláveis e suportam pós-processamento versátil. Aqui estão alguns dos materiais de nylon e poliamida de nylon e poliamida mais comuns.
1. PA12
Uma das poliamidas mais comuns na impressão 3D, o PA12 oferece baixa absorção de umidade (~ 0,5-1,0%), alta precisão dimensional e excelente resistência a hidrocarbonetos alifáticos (combustíveis, óleos), muitos álcoois e alcalos diluídos. Além disso, tem melhor resistência ao impacto e vida de fadiga em comparação com outros pós de nylon.
Processos:MJF, SLS, FDM
Melhor para:Funcionalprotótipos, caixas,Snapfits, engrenagens, gabaritos resistentes a produtos químicos e pequenas peças de uso final.
2. PA12 BOIDS DE VIDRO (PA12 GB)
O PA12 é reforçado com ~ 40 % em peso de vidro de vidro para melhorar a rigidez, a estabilidade dimensional e um acabamento superficial de textura fina.
Processo:MJF
Melhor para:Grãos, ferramentas, colchetes, gabaritos e peças marinhas.
3. Fibras de vidro PA12 (PA12 GF)
Semelhante ao PA12 GB, mas reforçado com fibras de vidro picado (~ 35-40%em peso), o PA12 GF oferece rigidez significativamente maior e resistência à tração, mas normalmente oferece maior tendência de deformação e comportamento de fratura mais quebradiça.
Processo:SLS
Melhor para:Garolés de carga, caixas de nível de consumo e engrenagens de alta rabugento.
4. PA6
O nylon de grau de FDM é considerado um dos materiais FDM comuns mais fortes e resistentes a impactos. Oferece excelente resistência ao desgaste e calor, mas sua absorção de umidade mais alta (~ 2-3 %) e encolhimento o tornam mais propenso a deformação em comparação com o PA12.
Processo:Fdm
Melhor para:Engrenagens, rolamentos, peças estruturais, protótipos funcionais; Também facilmente usinado para pós-processamento.
5. PA11
O PA11 é um nylon biológico, oferecendo flexibilidade superior, resistência ao impacto e estabilidade ambiental.
Processo:MJF
Melhor para:Conectores, próteses, linhas de combustível e snapfits.
6. PA11 retardador de chama (FR)
PA11 modificado com preenchimentos retardistas de chama adicionais como o trióxido de molibdênio ou o trihidrato de alumina para uso em ambientes eletrônicos de alto calor ou.
Processo:SLS
Melhor para:Caixas, componentes da bomba e conectores elétricos.
Conclusão
A poliamida é o termo guarda-chuva para todos os polímeros com vínculos de amida, sendo o nylon a variante sintética mais conhecida e amplamente usada. Graças à sua força excepcional, flexibilidade, resistência química e versatilidade do design, esses materiais se tornaram uma escolha de destaque no mundo da impressão 3D. Esteja você trabalhando com PA12 para caixas de precisão, o PA11 para peças biológicas resistentes a impactos ou variantes reforçadas com vidro para aplicações estruturais, esses materiais continuam a desbloquear novas possibilidades entre os setores-de aeroespacial e automotivo a eletrônicos médicos e de consumo.
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Perguntas frequentes
O que “PA” significa em PA6 ou PA12?
"PA" significa poliamida. O número indica o número de átomos de carbono no (s) monômero (s) utilizado (s) - por exemplo, PA6 vem de caprolactama (6 carbonos), PA12 de Lauryl lactam (12 carbonos).
A poliamida é saudável para usar?
Sim, a poliamida é geralmente considerada segura e saudável para usar para a maioria das pessoas quando usada em roupas e têxteis. É amplamente utilizado em roupas ativas, roupas íntimas, meias, roupas de banho e roupas de saída devido à sua natureza leve, elástica e durável.
