Свойства полиамидов различных марок

Термостойкие полимеры, в состав которых входят высокомолекулярные синтетические соединения амидной группы (CO-NH или CO-NH2) получили название полиамиды. Амидная связь в составе макромолекул этих полимеров повторяется от двух до десяти раз.

Все полиамиды являются жесткими материалами. Они обладают повышенной прочностью, обусловленной кристаллизацией. Их плотность варьирует в пределах от 1,01 до 1,235 г/см³. Поверхность полиамидных материалов — гладкая, устойчивая к выцветанию и изменению формы.

Они превосходно окрашиваются любыми красителями, устойчивы к воздействию многих химических реагентов.

Сферы применения полиамида

Полимеры используются в различных сферах.

В легкой и текстильной промышленности для изготовления:

  • синтетических (капрон, нейлон) и смесовых тканей;
  • ковров и паласов;
  • искусственного меха и различных видов пряжи;
  • носков и чулок.

В резинотехническом производстве:

  • для создания кордовых нитей и тканей;
  • канатов и фильтров;
  • транспортерных лент и рыболовных сетей.

В строительстве:

  • для изготовления различной арматуры и труб;
  • в качестве антисептических покрытий для бетонных, керамических и деревянных поверхностей;
  • для защиты изделий из металла от ржавчины.

В машиностроении, авиа и судостроении для изготовления деталей амортизационных механизмов, роликов и втулок, различных аппаратов и т. д.

Они входят в состав клеев и лаков.

Их используют в пищевой промышленности для изготовления отдельных деталей оборудования, соприкасающихся с продуктами.

В медицинской промышленности из них создают искусственные вены и артерии, делают различные виды протезов. Полиамидными нитями хирурги накладывают швы во время операции.

Немного истории

Впервые полиамиды были синтезированы в Америке еще в 1862 году из нефтяных продуктов. Это был поли-ц-бензамид. А спустя тридцать лет американскими учеными была синтезирована еще одна разновидность — поли-е-капрамид.

Но производство синтетических изделий из полиамида было организовано только в конце 30-х годов прошлого столетия. Это были волокна, из которых создавались нейлоновые и капроновые ткани. В нашей стране производить полиамидные волокна начали после Великой Отечественной войны, в 1948 году.

Марки, выпускаемые промышленностью

На современном этапе химической промышленностью производится несколько разновидностей полиамидов. Самая большая группа представлена алифатическими полиамидами. Они делятся на следующие группы:

Кристаллизующиеся гомополимеры:

  • полиамид 6 (РА 6) , известный, как капролон;
  • полиамид 66 (РА6.6) или полигексаметиленадинамид;
  • полиамид 610 (РА 6.10) название которого полигексаметиленсебацинамид;
  • полиамид 612 (РА 6.12);
  • полиамид 11 (РА11) — полиундеканамид;
  • полиамид 12 (РА12) — полидодеканамид;
  • полиамид 46 (РПА46) и полиамид 69 (РА69).

Кристаллизующиеся сополимеры:

  • полиамид 6/66 (РА6.66) или РА 6/66;
  • полиамид 6/66/10 (РА 6/66/10);
  • термопластичный эластомер полиамидный (полиэфирблокамид) — ТРА (ТРЕ-А) или РЕВА.

Аморфные

  • полиамид МАСМ 12 (РА МАСМ12);
  • полиамид РАСМ (РА РАСМ 12).

Вторая, не менее распространенная группа — ароматические и полуароматические полиамиды (РАА). Они подразделяются на:

Кристаллизующиеся:

  • полифталамиды (синтезированные из изофталевой и терефталевой кислот), с маркировкой: PA 6T; PA 6I/6Tи PA 6T/6I; PA 66/6Tи PA 6T/66; PA 9T HTN;
  • полиамид MXD6 (PA MXD6).

Аморфные

  • полиамид 6-3Т (PA 63T; PA NDT/INDT).

Еще одна группа полиамидов — стеклонаполненные. Они относятся к композитным материалам (полиамидам модифицированным), в смолу которых добавлены стеклянные шарики или структурированные нити. Распространенные марки стеклонаполненных полиамидов: РА 6 СВ-30; РА6 12-КС; РА 6 210-КС; РА 6 211-ДС, где

  • СВ — стекловолокно, 30 — его процентное содержание;
  • КС — длина гранулы менее 5 мм;
  • ДС — длина гранулы от 5 мм до 7,5 мм.

В качестве модификаторов используют также:

  • тальк (деформационные марки);
  • дисульфат молибдена (повышает износостойкость и уменьшает трение);
  • графит.

Торговые организации предлагают полиамиды под различными коммерческими названиями: нейлон, Ультрамид, Ультралон, Zutel, Duerthan, Сустамид, Акулон, Эрталон, Текамид, Текаст и т. п. Но все они представляют перечисленные выше марки. Например, Текамид 66 (Tecamid 66) — это Полиамид 66.

Свойства марок материала полиамида

Свойства полиамидов различных марок сходны между собой. Это материалы, обладающие повышенной прочностью и износостойкостью. Синтетические фильтрованные полиамидные ткани можно обрабатывать горячим паром (t=140°). При этом полностью сохраняется их эластичность. Детали, арматура и трубы, в производстве которых использованы полиамиды, выдерживают высокие ударные нагрузки.

Конструкционный термопласт Полиамид 6 представляет собой продукт анионной полимеризации капролактама ГОСТ 7850-74Е, обладает устойчивостью к воздействию углеводородных продуктов, ГСМ и механическим повреждениям. Благодаря этому, он широко востребован в нефтеперерабатывающей промышленности, производстве автомобилей и ручного инструмента. Его недостатком является высокое поглощение влаги, что служит ограничением для использования в изготовлении деталей, работающих во влажных средах. Плюсом является то, что он не теряет первоначальных свойств после высыхания.

Особенности полиамидов различных марок

Полиамид 66 (Tecamid 66) от Полиамида 6 (РА 6) отличает большая плотность. Это жесткий материал с повышенной твердостью, прочностью и хорошей упругостью. Он не растворяется щелочами и прочими растворителями, техническими маслами, пищевыми жирами, горюче-смазочными материалами, устойчив к воздействию рентгеновского и гамма излучения.

Полиамид 12 обладает высокой степенью скольжения и износостойкости. Он может эксплуатироваться в условиях сверхвысоких температур и повышенной влажности. Используется в производстве амортизационных деталей, роликов и втулок, буферных планок и канатных блоков, червячных колес, шнеков и т. п.

Полиамид 11 от всех других видов отличается самым низким процентом водопоглощения (0,9%), он практически не стареет. Его можно эксплуатировать при отрицательных температурах. Особое свойство сохранять форму во влажной среде, сделало его незаменимым материалом в машиностроительной, авиа и судостроительной промышленности. Кроме того, он обладает физиологической инертностью и может быть использован в оборудовании для предприятий общественного питания. Низкая гигроскопичность делает Полиамид востребованным в электротехнике и энергетике в качестве изоляционного материала. Полиамид 11 относится к самым дорогим полимерам.

Теамид 46 — полиамид с полукристаллическим строением, имеет самую высокую температуру плавления (295°С). Используется для изготовления деталей, работающих в условиях повышенных температур. Его недостатком является повышенное водопоглощение.

Наполнение полиамида стекловолокнистыми модификаторами улучшает их свойства: они становятся жестче, повышается прочность и теплостойкость, а коэффициент линейного расширения уменьшается, снижая усадку. Полиамиды становятся устойчивыми к растрескиванию от мороза или повышенных температур. Используются стеклонаполненные полиамиды в приборостроении, производстве музыкальных инструментов (из них делают корпуса), при изготовлении несущих деталей трансформаторов и т. д.

Видео: "Механическая обработка полиамида 6 (капролона)"

Состав

Полиамиды по своему составу делятся на две группы:
  • поли-ц-бензамиды, синтезируемые из гексаметилендиамина и адипиновой кислоты;
  • поли-е-капрамиды, получаемые из капролактама.

В состав обеих групп полиамидов также входят:

  • аминокислоты (аминоэнантовая, аминоундекановая, аминокапроновая);
  • себациновая кислота;
  • соль АГ (адипшювой кислоты и гексаметилсидиамина).

Технология производства

Производство полиамидов осуществляется двумя способами:

  • полимеризацией капролактама (для поли-е-капрамидов), которая осуществляется преобразованием циклической связи N-C в линейный полимер;
  • цепной реакцией поликонденсации гексаметилендиамина и адипиновой кислоты (для поли-ц-бензамидов), в результате которой формируются цепи полиамида.

Оба процесса могут выполняться в непрерывном (самый распространенный) и периодическом режимах.

Непрерывный технологический процесс полимеризации капролактама состоит из следующих этапов:Способы производства полиамида

  1. Подготовительный. На этом этапе получают соль АГ из адипшювой кислотой и гексаметилендиамина. Для этого адипшювую кислоту растворяют в метаноле в специальном аппарате, оснащенном мешалкой и обогревом. Одновременно происходит расплавление порошка капролактама в плавителе, оснащенном шнековым питателем;
  2. На втором этапе происходит полимеризация. Это осуществляется следующим образом: подготовленный раствор вводят в колонну полимеризации. Используются колонны одного из трех типов: Г-образного, вертикального или U-образного. Туда же поступает расплавленный капролактам. Возникает реакция нейтрализации и раствор закипает. Образующиеся пары поступают в теплообменники;
  3. На следующем этапе полимер из колонны в расплавленном виде выдавливается в специальную фильеру, а затем поступает на охлаждение. Для этого предусмотрены ванны с проточной водой или поливочные барабаны;
  4. В охлажденном виде посредством валков или направляющих жгуты и ленты полимера поступают к измельчающему станку;
  5. На следующем этапе полученная полиамидная крошка промывается горячей водой и фильтруется от низкосортных примесей;
  6. Завершается технологический процесс высушиванием полиамидной крошки специальных сушилках вакуумного типа.

Непрерывный технологический процесс поликонденсации (получение поли-ц-бензамидов) включает этапы, аналогичные полимеризации капролактама. Разница заключается в методах обработки сырья.

  • процесс получения солей АГ такой же, как и при полимеризации, но после выделения они кристаллизуются и в реактор подаются в виде порошка, а не раствора;
  • цепная реакция поликонденсации происходит в реакторе-автоклаве. Это цилиндрический аппарат горизонтального типа с мешалкой;
  • поликонденсация осуществляется в среде чистого азота при t=220°С и Р=1,76МПа. Продолжительность процесса от одного до двух часов. Затем давление на один час снижают до атмосферного, после чего вновь проводят реакцию при Р=1,76МПа. Полный цикл получения полиамида этого вида проходит в течение 8-ми часов;
  • после его окончания расплавленный полиамид фильтруется, охлаждается и измельчается на гранулы, которые просушиваются горячим воздухом в пневматических сушилках.

Форма выпуска

Поли-е-карбамиды выпускаются в виде дробленой крошки, а поли-ц-бензамиды — в виде гранул. После дальнейшей обработки (экструзией, каландрированием, под давлением и т. д.) они поставляются в стандартных формах:

  • стержневой, с диаметром стержня от 10 мм до 250 мм;
  • листовой, с толщиной листа от 10 мм до 100 мм;
  • в виде кругов или втулочных заготовок.

Ориентировочная стоимость

Цены на полиамиды зависят от формы выпуска и технических характеристик (размеров, плотности и т.п.), и варьируют от 200 до 400 рублей и выше за килограмм.

Полиамид — один из лучших на сегодняшний день синтетических материалов, обладающий отличными прочностными характеристиками при малом весе.

Он превосходно сохраняет форму в любых условиях работы, что делает его востребованным в различных областях экономики.

Коментарии