Tipos de nylon: como escolher a nota certa

Encontramos nylon todos os dias-foi usado pela primeira vez como substituto de seda em tecidos e, durante a Segunda Guerra Mundial, apareceu em pára-quedas, cordões de ventos de vida e até revestimentos de colete à prova de balas. Hoje, o nylon é um dos mais popularesPlastics de engenharia, graças à sua alta proporção de força / peso, resistência ao desgaste auto-lubrificante, estabilidade química e térmica e versatilidade do processamento.

O que é nylon?

O nylon é o nome comercial de uma família de polímeros sintéticos conhecidos como poliamidas, desenvolvidos pela primeira vez por DuPont entre 1935 e 1937. Suas cadeias moleculares consistem em repetir os vínculos –NH -CO -(amida) e as ligações de hidrogênio entre essas cadeias criam aumento da cristalinidade. Essa estrutura fornece ao nylon um alto ponto de fusão, excelente resistência química e propriedades superiores de isolamento elétrico. Como termoplástico, o nylon pode ser girado em fibras, lançado em filmes ou moldado por injeção em formas complexas e pode ser modificado com aditivos para obter uma ampla gama de propriedades. Nas próximas seções, exploraremos vários dos graus de nylon mais comuns e como suas propriedades distintas se adequam a aplicativos diferentes.

Tabela de comparação de graus de nylon

Antes de mergulhar nos detalhes, a tabela abaixo oferece uma visão geral concisa das principais características de cada grau de nylon.

Nylon 6 (PA6)

O nylon 6 (PA6) é uma poliamida semi-cristalina produzida pela polimerização de abertura do anel de ε-caprolactâmica. Uma de suas características de destaque é a excelente resistência ao impacto; Pode absorver choques, mesmo em baixas temperaturas sem fraturar. O PA6 também oferece alta resistência à tração, propriedades auto-lubrificantes e excelente resistência à abrasão. Como resultado, o PA6 é a escolha preferida para os componentes de engenharia de uso geral que exigem um equilíbrio de força, resistência ao desgaste e resistência, como engrenagens, buchas de rolamentos e coletores de admissão automotiva. No setor de fibras, é amplamente utilizado em tapetes, têxteis e cordão de pneus. Com um ponto de fusão em torno de 220 ° C e cristalização mais gradual, o PA6 é mais fácil de processar do que os nylons PA6/6 e de cadeia longa, como PA11 e PA12, fornecendo encolhimento mais baixo de moldes e acabamentos mais suaves. Essa facilidade de moldagem faz do PA6 especialmente adequado para peças complexas ou de paredes finas, como assentos de estádio e armações de armas de fogo.

O PA6 tem a maior absorção de umidade entre nylons comuns, portanto, pode não ser ideal para peças de precisão expostas a alterações de umidade. Para aplicações de tolerância rígida, é recomendado selar ou pré-secagem. OBSERVALIDO, PA6 é o generalista da família Nylon, pois atinge um equilíbrio entre custo, processabilidade e desempenho.

Nylon 6/6 (PA6,6 ou PA 66)

O nylon 6/6 (PA66) foi um dos nylons originais e é muito semelhante ao nylon 6 em muitos aspectos, mas possui cadeias poliméricas mais altamente cristalinas. Como resultado, oferece maior resistência à tração e rigidez do que o nylon 6. Também é mais difícil e mais resistente ao desgaste, o que beneficia aplicações de alta carga ou alto atrito. O ponto de fusão de Nylon 6/6 é de cerca de 260 ° C (500 ° F) - mais alto que o nylon 6 - para que possa suportar temperaturas operacionais mais altas antes do amolecimento e é adequado para ambientes térmicos mais exigentes. O trade-off é processabilidade: o nylon 6/6 pode ser mais difícil de moldar ou extrudar, exigindo temperaturas de fusão e mofo mais altas e tendendo a mostrar maior retração de mofo do que o nylon 6.

O nylon 6/6 também é um pouco menos propenso à absorção de umidade que o nylon 6, mas ainda é higroscópico, portanto, a umidade deve ser considerada para peças de tolerância rígida. Geralmente é menos resistente ao impacto que o nylon 6; Em outras palavras, o nylon 6 é mais adequado para resistência à força de impacto ou vibração, enquanto o nylon 6/6 é preferido quando a maior força de escoamento, rigidez e resistência ao calor são mais importantes. Na prática, o nylon 6/6 é frequentemente usado em aplicações semelhantes ao nylon 6 quando o desempenho extra é necessário-por exemplo, peças mecânicas de alta resistência, engrenagens, alojamentos e componentes automotivos de sub-calça que vêem temperaturas elevadas. Também é comum em máquinas industriais, ferramentas e componentes elétricos, onde mantém força em uma ampla faixa de temperatura e fornece boas propriedades dielétricas.

Nylon 4/6 (PA4/6)

Como outro nylon alifático de cadeia curta, o PA4/6 corresponde mais de perto a PA66 no perfil mecânico e térmico. Esse polímero possui uma estrutura altamente cristalina - mais que PA6 ou PA66 - em relação à simetria e ao comprimento curto da diamina. Como resultado, o PA4/6 tem um ponto de fusão mais alto e maior resistência à tração; Entre os nylons alifáticos, está efetivamente próximo ao topo para desempenho mecânico antes de você se mudar para famílias de polímeros mais especializadas. Também cristaliza mais rápido, permitindo ciclos de moldagem mais curtos e resistência potencialmente maior à fadiga. A resistência ao impacto do PA4/6 pode exceder a do PA66 (especialmente em testes entalhados), o que é notável, dado o quão rígido é.

No lado negativo, o PA4/6 absorve mais umidade que o PA66 e é mais caro para produzir (e comprar). Pode -se dizer que o PA4/6 aumenta a fasquia sobre o desempenho de nylon às custas da estabilidade e custo da umidade.

Nylon 11 (PA11)

O nylon 11 é uma poliamida de cadeia longa e baseada em bio produzida por autocondensação do ácido 11-aminoundecanóico (do óleo de mamona). Seus longos segmentos de metileno o tornam muito menos polar do que os nylons de cadeia curta, como PA6 e PA66, por isso absorve muito pouca umidade (~ 0,2-0,3% na umidade ambiente), permanece dimensionalmente estável e mantém propriedades elétricas em ambientes úmidos. Mecanicamente, é difícil e muito dúctil (alongamento geralmente de 200 a 300%), e mantém a resistência ao impacto e da fadiga, mesmo a baixas temperaturas - para que, na prática, se comporte mais como um plástico flexível de engenharia do que rígido.

O lado do flip dessa estrutura de cadeia longa é menor resistência/rigidez de tração e menor resistência ao calor (ponto de fusão ~ 185-190 ° C; HDT modesto), portanto, o PA11 não é ideal para peças estruturais quentes e fortemente carregadas, onde PA66 ou PA4/6 são normalmente especificadas. O PA11 é adequado para serviço de fluido e serviço externo: combustível flexível e linhas de freio pneumáticas, mangueiras/conexões rápidas, jaquetas de cabo, focas e tubos médicos ou industriais. É também um pó básico para a impressão SLS 3D quando são necessárias peças resistentes e resistentes ao impacto. Comparado com o PA12, o PA11 oferece um ponto de fusão um pouco mais alto e um envelhecimento UV/ar quente um pouco mais alto, enquanto o PA12 tende a ser um toque mais suave e mais flexível.

Nylon 12 (PA12)

O PA12 é um nylon bem conhecido de "cadeia longa", frequentemente associada a nomes comerciais como vestíneo ou grilamid. O nylon 12 é quimicamente muito semelhante ao nylon 11 e é frequentemente considerado intercambiável em muitos usos, mas existem diferenças sutis. O nylon 12 é inteiramente petroquímico (normalmente de butadieno), enquanto o nylon 11 é biológico de óleo de mamona renovável, o que pode importar se a sustentabilidade é uma preocupação. O PA11 normalmente possui um ponto de fusão um pouco mais alto, tem um desempenho um pouco melhor em temperaturas elevadas e geralmente mostra melhor resistência aos UV. O PA12, por outro lado, é um pouco mais flexível (alongamento ~ 300-400% vs. ~ 200-300% do PA11) e possui um módulo ligeiramente mais baixo, por isso parece um pouco mais suave. Para absorção de umidade e resistência química, eles são praticamente os mesmos - tanto são excelentes.

Vale a pena notar o custo: o PA12 geralmente está entre os nylons mais caros (com PA11 no par ou um pouco mais alto devido à sua matéria-prima de base biológica). Como tal, o PA12 é usado quando seus benefícios exclusivos são realmente necessários - você não escolheria o PA12 onde o PA6 seria suficiente, porque o PA6 é muito mais barato. Em resumo, o PA12 oferece algumas das melhores estabilidades dimensionais e resistência química na família Nylon e permanece dúctil, mesmo em condições de congelamento, tornando-o ideal para mangueiras, focas, conexões rápidas, jaquetas de cabo e outras peças que não devem falhar em ambientes úmidos, frios ou quimicamente agressivos. No entanto, não é tão forte ou resistente ao calor como PA6 ou PA66, por isso é um especialista e não um substituto universal.

Nylon 6/10 (PA6/10)

O Nylon 6/10 (PA610) foi um dos primeiros nylons de "baixa moção" desenvolvidos para abordar os problemas de umidade do PA66. Com menos grupos de amida por unidade de comprimento, é menos polar e absorve aproximadamente metade (ou menos) da umidade do PA6, oferecendo melhor estabilidade dimensional. Ele também mostra um bom alongamento como outros nylons de cadeia longa e mantém resistência no frio, tornando-o adequado para peças externas ou de baixa temperatura. Comparado com PA6/PA66, o PA610 possui resistência e rigidez de tração ligeiramente mais baixa; No geral, pense no PA610 como um nylon que negocia um pouco de força e rigidez por melhor estabilidade e flexibilidade de umidade.

Seu ponto de fusão (~ 220–225 ° C) e encolhimento moderado tornam as condições de moldagem/extrusão próximas ao PA6. Quimicamente, o PA610 é excelente: resiste à maioria dos óleos e solventes e é notavelmente resistente ao estresse ambiental quebrando na presença de sais como cloreto de zinco (que pode atacar agressivamente PA66). Como parte de seu conteúdo (ácido sebácico) vem de fontes renováveis, às vezes é comercializado como uma opção de nylon mais sustentável. Os usos clássicos incluem cerdas e filamentos (por exemplo, escova de dentes e cerdas de escova industrial-historicamente dupont "tynex" notas), monofilamento (linha de pesca, linha de teatro de ervas daninhas). Nas peças moldadas, o PA610 é usado para isoladores/conectores elétricos, componentes de precisão, elementos com zíper e alguns componentes automotivos do sistema de combustível (embora PA12 e PA11 dominem as linhas de combustível contínuo). Comparado com o PA12, o PA610 é mais barato e um pouco mais forte, para que possa substituir o PA12 em papéis menos exigentes. Em resumo, o PA610 preenche um nicho como um nylon intermediário - adquirindo parte da força de pico do PA66 para obter grande parte da estabilidade de umidade do PA12, geralmente a um custo razoável; É especialmente útil para ambientes ou peças semi-úmidas que devem manter as propriedades no frio.

Nylon 6/12 (PA6/12)

O PA612 (às vezes chamado de “nylon 612”) é muito semelhante ao PA610: ambos têm uma absorção de baixa umidade e estabilidade dimensional muito melhor que o PA6/PA66, permanecem difíceis ao ar livre e a baixas temperaturas e têm um ponto de fusão em torno de 215-218 ° C, portanto, as condições de moldagem/extrusão estão próximas do PA6. Ambos são adequados para conectores de manuseio de fluidos, conectores elétricos de precisão e peças expostas a umidade que devem conter dimensões apertadas.

A absorção de umidade de equilíbrio do PA612 é menor, sua permeação de combustível/vapor é menor e sua desvio de propriedade do estado úmido é menor-mas normalmente custa mais. Como regra geral, escolha PA612 para ambientes úmidos, onde a estabilidade dimensional e elétrica de longo prazo é crítica; Escolha PA610 quando a tenacidade extrema de baixa temperatura ou a resistência ao estresse nos ambientes de cloreto de zinco é mais importante e a sensibilidade ao custo é maior.

Como escolher o grau de nylon certo para o seu projeto

Cada grau de nylon-do nylon 6 e 6,6 ao nylon alifático de cadeia curta 4,6 e ao nylon de cadeia longa 6,10, 6,12, 11 e 12-oferece um equilíbrio distinto de propriedades. O nylon 6 e 6,6 são cavalos de trabalho de uso geral com alta resistência e rigidez, adequados para muitas peças de carga, mas sensíveis à umidade. O nylon 4,6 aumenta a resistência ao calor e mantém alta resistência para usos de alta temperatura e estresse, embora com maior absorção e custo de umidade. Movendo -se para cadeias mais longas, o nylon 6,10 e 6,12 reduzem a absorção de umidade e melhoram a tenacidade ao custo de um pouco de força - excelente para peças que precisam de estabilidade em ambientes úmidos ou frios. Finalmente, o nylon 11 e 12 oferecem entre as melhores resiliência e resiliência química e resistência excepcional, tornando-os escolhas de entrada de fluido, aplicações externas e flexíveis-embora seus pontos de fusão mais baixos e preço mais alto os confinam a nicho, mas papéis críticos.

• Ao selecionar um nylon para o desenvolvimento do produto, considere o meio ambiente, as necessidades mecânicas e quaisquer fatores regulatórios/de sustentabilidade. Por exemplo:
• Alta resistência e calor em um ambiente seco: escolha PA66 ou PA46 (nylon 4,6).
• Impacto e facilidade de moldagem: PA6 pode ser melhor.
• Alta umidade ou submerso em fluidos: um nylon de cadeia longa como PA612, PA11 ou PA12 impedirá o inchaço e manterá propriedades.
• Necessidades equilibradas com alguma estabilidade de umidade, mas ainda decente: considere PA610 ou PA612 como compromissos.
• Mangueira/tubulação flexível que entra em contato com produtos químicos: PA12 ou PA11 (permaneça flexível e resista a rachaduras/absorção).

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