Полифталамид
Повторяющаяся единица полифталамида

Полифталамид (он же PPA , [1] высокоэффективный полиамид ) — это подкласс термопластичных синтетических смол в семействе полиамидов ( нейлонов ), определяемый как когда 55% или более молей карбоновой кислоты в повторяющейся единице полимерной цепи состоит из комбинации терефталевой (TPA) и изофталевой (IPA) кислот. [2] Замена алифатических дикислот ароматическими дикислотами в основной цепи полимера повышает температуру плавления, температуру стеклования, химическую стойкость и жесткость. [3] [4]

Смолы на основе ПФА формуются в детали, заменяющие металлы в областях, требующих стойкости к высоким температурам, например, в компонентах автомобильной трансмиссии, корпусах для высокотемпературных электрических разъемов и во многих других областях.

Гранулы PPA, готовые к формованию

Структура

Диамины в PPA являются алифатическими . Гомополимер PA6T плавится при 371 °C, [5], что делает его неподдающимся обработке. Чтобы сделать пригодные для использования полимеры, необходимо понизить температуру плавления, что может быть достигнуто на практике либо с использованием более длинного диамина (с 9-12 атомами углерода), либо путем сополимеризации 6I.

Три сополимера добились коммерческого успеха: PA 6T/66, PA 6T/"DT" и PA6T/6I (с изофталевой кислотой ). [6] [7]

Полифталамид с 6T-сегментомПовторяющаяся единица полифталамида ТПА/гексаметилендиамина (6Т)

Полифталамид с DT-сегментомПовторяющаяся единица полифталамида ТПА/метилпентандиамина (ДТ)

Если более 55% кислотной части PPA состоит из IPA, то сополимер является аморфным. [3] Молярные массы PPA, полученных с помощью методов прямой поликонденсации, находятся в диапазоне от 12 000 до 16 000 г/моль.

Характеристики

По сравнению с алифатическими полиамидами, PPA обладают улучшенными [8] [9] [10] [11]

  • химическая стойкость
  • более высокая прочность и жесткость при повышенных температурах
  • сопротивление ползучести и усталости
  • коробление
  • размерная стабильность
  • чувствительность к влагопоглощению

Температура стеклования PPA увеличивается с увеличением количества TPA. [3] Если более 55% кислотной части PPA состоит из IPA, то сополимер является аморфным. [3] Свойства полукристаллических полимеров v аморфных полимеров подробно описаны в другом месте. Вкратце, кристалличность помогает с химической стойкостью и механическими свойствами выше температуры стеклования (но ниже точки плавления). Аморфные полимеры хороши в короблении и прозрачности.

Подобно алифатическим нейлонам, PPA могут быть (фактически почти всегда) модифицированы армирующими агентами, такими как стекловолокно, упрочнители и/или стабилизаторы.

Были разработаны составы с определенными свойствами. Например, смолы, способные напрямую связываться с эластомерами, образуя композиты пластик-резина, и одобренные для прямого контакта с питьевой водой и продуктами питания. [12]

Смеси полифталамидов

Добавление алифатических полиамидов к PPA (смесь PPA/PA) снижает температуру плавления и температуру стеклования, что потенциально делает эти полифталамидные смеси более легкими в обработке по сравнению с PPA с более высокой температурой плавления/размягчения.

Хотя были проведены обширные исследования смесей PA/полиолефинов, мало что было опубликовано о свойствах смесей PPA/полиолефинов. Это может быть связано с относительно высокими температурами обработки, необходимыми для смол на основе PPA по сравнению с температурной стабильностью полиолефинов. Смеси PPA/PA/полиолефинов демонстрируют хороший баланс пластичности, прочности, жесткости, ударопрочности и термических характеристик, что указывает на то, что эти типы материалов должны иметь коммерческую полезность. [13]

Приложения

Смолы на основе полифталамида отливаются под давлением в детали, которые используются в самых разных областях. Автомобильные применения включают топливные и охлаждающие магистрали, износные кольца насосов, детали катушек двигателей, соединители топливных магистралей, топливные модули коллекторов водонагревателей, отсечные клапаны топлива, корпус термостата, воздушные охладители, насосы охлаждающей жидкости и светодиодные фары. В электронике высокая температура плавления PPA позволяет собирать детали устройств поверхностного монтажа, отлитые из PPA, с использованием процесса бессвинцовой пайки . [12] PPA также используются для разъемов USB-C , [14] светодиодных креплений и защиты кабелей/проводов. [10] Другие области применения смол на основе PPA включают газовые трубы и линии подачи для нефтяной промышленности (из-за их способности выдерживать высокое давление), медицинские применения, такие как трубки для катетеров , в средствах личной гигиены, для щетинок зубных щеток, а также расчесок. PPA также используются в спортивном инвентаре, корпусах клапанов для душевых кабин, втулках и подшипниковых подушках в авиационных двигателях.

Влияние жизненного цикла

PPA, как и любой термопластик, теоретически полностью перерабатываются путем переплавки, а в качестве конденсационного полимера — путем деполимеризации. Коммерческая переработка требует, чтобы стоимость логистики, очистки и обработки была ниже стоимости первичного полимера, что не всегда так. Отходы PPA, которые производят энергию, можно перерабатывать на мусоросжигательных заводах. Лучшие варианты переработки зависят от многих условий, таких как местное законодательство, конструкция пластиковых деталей, доступ к сортировочным установкам и стоимость переработки.

Коммерческие поставщики

  • Arkema под маркой Rilsan HT полимеры на основе декандиамина, предположительно 10T/X. [15]
  • BASF под маркой Ultramid Advanced N (PA9T), Ultramid Advanced T1000 (PA6T/6I), Ultramid Advanced T2000 (PA6T/66), Ultramid T KR (PA6T/6). [16]
  • DuPont под брендом Zytel HTN с 6T/66 и 6T/MPDMT. [10] [17]
  • ДСМ под маркой ForTii [18] с сополимерами ПА 4Т.
  • EMS под брендом Grivory. Марки GV основаны на PA66/6I/6T. Марки HT1 на 6T/6I, марки HT2 на 6T/66 и HT3/HT3-CO на сополимерах 10T [7]
  • Evonik под брендом Vestamid HT 'plus' с полимерами 6T/X и 10T/X. [19]
  • Kuraray под брендом Genestar с 9T сополимером (используются два изомера C9 диамина). [17]
  • Mitsui под брендом Arlen с 6T/66 [20]
  • Solvay под брендом Amodel. Первоначально коммерциализировался Amoco, сегодня этот бренд принадлежит Solvay. Согласно Nevicolor, все текущие марки Amodel основаны на одном полимере, A1000 [21], но есть марки на основе сополимера 66/6T [22] и другие на основе сополимера 66/6T/6I. [23]

Ссылки

  1. ^ Следует проявлять осторожность, чтобы не путать это с «PP&A», что означает полиэстер , полиамид и акрилатные полимеры — все они используются для изготовления волокон. См. doi :10.1016/j.jhazmat.2019.02.067.
  2. ^ Стандарт ASTM D 5336 -15a
  3. ^ abcd Кузен, Тибо; Гали, Жоселин; Дюпюи, Жером (2012). «Молекулярное моделирование термических свойств полифталамидов: сравнение результатов моделирования и эксперимента». Polymer . 53 (15): 3203–10. doi :10.1016/j.polymer.2012.05.051.
  4. ^ Харпер, Чарльз А. (2002). Справочник по пластикам, эластомерам и композитам . McGraw-Hill. С. 51–52. ISBN 978-0-07-138476-6.
  5. ^ Кохан, Мелвин I, изд. (1995). Справочник по нейлоновым пластмассам . Мюнхен: Хансер. п. 71. ИСБН 978-1-56990-189-2.
  6. ^ Glass; Walter; Kozielski, Gary; Martens, Marv. «Высокопроизводительные полиамиды удовлетворяют жестким требованиям к компонентам автомобильного терморегулирования» (PDF) . DuPont . Получено 26 марта 2016 г. .
  7. ^ ab "Grivory HT". www.emsgrivory.com . EMS Chimie . Получено 25 мая 2015 г. .
  8. ^ "Amodel PPA". Solvay . Получено 26 марта 2016 .
  9. ^ "Grivory HT". EMS Grivory . Получено 26 марта 2016 г.
  10. ^ abc "Zytel HTN". DuPont . Получено 26 марта 2016 г. .
  11. ^ "Практическое руководство по высокоэффективным конструкционным пластикам" (PDF) . SmithersRapra . Получено 26 марта 2016 г. .
  12. ^ ab Evonik Industries, http://www.vestamid.com/product/vestamid/en/products-services/pages/default.aspx
  13. ^ Дезио, ГП (1996). «Характеристика и свойства смесей полифталамида/полиамида и смесей полифталамида/полиамида/полиолефина». J Vinyl Addit Technol . 2 (3): 229–234. doi :10.1002/vnl.10131.
  14. ^ Зистлер, Эндрю (11 декабря 2015 г.). «Zytel HTN от DuPont выбран для использования в разъемах USB Type-C 3.1». connectortips.com . EE World . Получено 26 марта 2016 г. .
  15. ^ "Введение в Rilsan HT" (PDF) . Arkema . Получено 26 марта 2016 .
  16. ^ «PPAssion for perfection Портфолио Ultramid® Advanced: мы предоставляем PPA, который вам нужен...»
  17. ^ ab «HPPA Genestar PA9T — Автоматические приложения» (PDF) . Курарай . Проверено 26 марта 2016 г.
  18. ^ "Stanyl ForTii". DSM . Получено 26 марта 2016 .
  19. ^ "Vestamid HT Plus" (PDF) . Evonik . Получено 26 марта 2016 .
  20. ^ Практическое руководство по высокоэффективным конструкционным пластикам . SmithersRapra. 2011. стр. 50. ISBN 9781847355775.
  21. ^ "Amodel design guide" (PDF) . Nevicolor. стр. 13. Архивировано из оригинала (PDF) 25 мая 2015 г. Получено 24 января 2022 г.
  22. ^ "Технический паспорт". IDES . Получено 25 мая 2015 .
  23. ^ "Amodel A1133 datasheet". IDES . Получено 25 мая 2015 .
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Полифталамид&oldid=1242659495"