從絲襪到汽車零部件，全面解析尼龍材料
幾種常見的工程塑料
聚酰胺（PA）
聚碳酸酯（PC）
聚甲醛（POM）
聚苯醚（PPO）
聚酰胺：又稱尼龍(Nylon)，英文名稱Polyamide，簡稱PA），是一種人造多聚物，世界上第一種完全人造的纖維和塑料。
1931年：杜邦公司的卡羅澤斯開發尼龍-66，成為最先開工業化的工程塑料，并于1939年杜邦公司組織生產。
1942年：德國人開發了尼龍-6的工業技術，并作為纖維開發應用。
1961年：中國開發PA1010。
1972年：杜邦公司開發芳香族尼龍工業化技術。
尼龍目前是工程塑料中產量最大的品種
最早的尼龍制品1938年尼龍正式上市，最早的尼龍制品是替代鬃毛制作牙刷的刷毛（1938年2月24日開始出售）和婦女穿的尼龍襪（1940年5月15日上市）。如今，尼龍纖維更多的是和其他纖維(棉、麻、毛等)混紡成多種人造纖維。
錦綸：學名聚酰氨纖維，是中國所產聚酰胺類纖維的統稱。1958年4月，第一批中國國產己內酰胺（尼龍6）試驗樣品終于在遼寧省錦西化工廠試制成功。在北京纖維廠一次抽絲成功，從此拉開了中國合成纖維工業的序幕。這種合成纖維后來就被命名為“錦綸”，也就是尼龍。
錦綸的品種：有錦綸6、錦綸66、錦綸1010、錦綸610，其中最主要的是錦綸66和錦綸6。
錦綸的特點：強度高，耐磨性、回彈性好，可以純紡和混紡作各種衣料及針織品。錦綸吸濕性和染色性都比滌綸好，耐堿而不耐酸，長期暴露在日光下其纖維強度會下降。錦綸有熱定型特性，能保持住加熱時形成的彎曲變形。
滌綸——聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET），中國聚酯纖維的商品名稱，俗稱的確良，經紡絲和后處理制成的纖維。
聚酰胺（PA），是主鏈上含有酰胺基團（-CONH-）的高分子化合物的總稱。PA可以由二元酸與二元胺或由同時含有胺基和羧基的ω-氨基酸縮聚而得，也可由內酰胺自聚制得。
脂肪族聚酰胺分子鏈由亞甲基（-CH2-）與酰胺結構（-CONH-）組成。
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聚酰胺的類型 |
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PA(按主鏈組成分) |
脂肪族 |
p型 |
尼龍3，4，6，7，8，9，11，12等 |
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mp型 |
尼龍66、69、610、1010、1212等 |
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芳香族 |
芳綸1313--Nomex(諾梅克斯)、 芳綸1414--Kevlar(凱夫拉)、 芳綸14 |
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半芳香族 |
尼龍MXD6、尼龍6T、尼龍9T、尼龍12T |
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脂環族 |
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含雜環 |
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尼龍作為大用量的工程塑料，廣泛用于機械、汽車、電器、紡織器材、化工設備、航空、冶金等領域。成為各行業中不可缺少的結構材料，其主要特點如下：
1．優良的力學性能：尼龍的機械強度高，韌性好。
2．自潤性、耐摩擦性好：尼龍具有很好的自潤性，摩擦系數小，從而，作為傳動部件其使用壽命長。
3．優良的耐熱性：尼龍46等高結晶性尼龍的熱變形溫度很高，可在150℃下長期使用。玻璃纖維增強PA66熱變形溫度達到250℃以上。
4．優異的電絕緣性能：尼龍的體積電阻很高，耐擊穿電壓高，是優良的電氣、電器絕緣材料。
5．優良的耐氣候性。
6．吸水性：尼龍吸水性大，飽和水可達到3%以上。在一定程度影響制件的尺寸穩定性。
聚酰胺由于它獨特的低比重、高抗拉強度、耐磨、自潤滑性好、沖擊韌性優異、具有剛柔兼備的性能而贏得人們的重視，加之其加工簡便、效率高、比重輕（只有金屬的1/7）、可以加工成各種制品來代替金屬，廣泛用于汽車及交通運輸業。
聚酰胺在汽車工業的消費比例最大，大約每輛汽車消耗尼龍制品達3.6~4千克。其次是電子電氣。
典型的制品有泵葉輪、風扇葉片、閥座、襯套、軸承、各種儀表板、汽車電器儀表、冷熱空氣調節閥等零部件。
聚酰胺纖維可以與棉、麻、羊毛、蠶絲等其他紡織纖維混紡，以提高產品的強度和耐磨性。它還能制成輕、薄并有良好強度的產品，如尼龍塔夫綢，可用作滑雪衫、羽絨服、箱袋及傘的面料。聚酰胺纖維在襪類用途中居于優勢地位。強度為 53～88cN/dtex的聚酰胺纖維可用于制作輪胎簾子線、傳送帶及漁網、繩索、降落傘、帳篷布等工業用品。聚酰胺纖維地毯方面的應用正迅速增加。
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部 位 |
部 件 名 稱 |
材 料 |
性 能 |
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發動機部件 |
汽缸蓋，進氣支管，進氣消器，散熱器，過濾器，同步皮帶，加油器蓋，高壓代碼保護器，電機電刷，沉淀器，冷卻風扇 |
GPA6、PA66、PA6 |
高強度，耐溫，耐環境變化 |
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車身部件 |
車門，前后蓋板、把手、門鎖、安全帶固定鉸鏈，儀表板、擋泥板，遮光板夾具 |
抗沖擊，耐熱穩定，可涂裝性 |
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電氣部件 |
電氣配線，接插件，熔斷器，保險盒，電線包覆，電線夾及固定卡套、接線柱、按鈕、開關 |
PA6、阻燃PA6 |
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驅動控制部件 |
齒輪，車輪蓋板，扣釘，油門，踏板，制動管，輸油管 |
增強PA6、PA66、PA11、PA12、PA46 |
表-2 汽車用PA工程塑料部件
1．尼龍吸濕性強，容易受潮：成型前必須充分干燥。
尼龍含水量對其力學性能有較大的影響， 在熔融狀態下，水分的存在，會引起尼龍的水解而導致分子量下降，使得制品機械性能下降，還會在成型過程中，制品表面出現氣泡、銀絲和斑紋等缺陷。
2．尼龍熔體粘度低、流動性大，噴嘴會產生“流延”現象：尼龍在螺桿式注射機成型時，在螺桿端部必須安裝止逆環。
用螺桿式注射機注射成型時，熔體會在螺桿和料筒壁之間出現逆流，使注料不準，浪費原料，污染噴嘴。
3．尼龍是結晶性高聚物：必須嚴格控制工藝條件。
熔點明顯，而且較高。尼龍需要在較高溫度下成型，熔融狀態的尼龍熱穩定性較差，易分解。
4．尼龍的成型收縮率大：成型工藝應嚴格控制。
對于制造高精密度的制品，模具設計應在試驗的基礎上確定其尺寸。
p型聚酰胺：由ω-氨基酸自縮聚或由內酰胺開環聚合制得（如尼龍6）
mp型：由二元胺與二元羧酸縮聚得所得到的聚酰胺是mp型聚酰胺（如尼龍6,6）
尼龍6與尼龍6,6有什么區別：
尼龍6,6與尼龍6在鏈結構上的相似性，導致兩種材料的性能基本相似；但是鏈結構上的細微差別，也導致性能有所差異。
1、都是線型結構——熱塑性
所有脂肪族聚酰胺分子鏈都是線型結構，分子鏈骨架由-C-N-鏈組成，具有良好的柔順性，因此都是典型的熱塑性聚合物。
2、分子鏈之間有氫鍵——結晶能力強（與聚烯烴類的區別）
分子鏈上有規律地交替排列著較強的極性酰胺鍵，分子鏈規整，極性酰胺鍵可以使分子鏈之間形成氫鍵，導致聚酰胺具有較強的結晶能力。
由于不同品種的PA其單體所含碳原子數不同，使分子鏈之間所能形成的氫鍵比例數及氫鍵沿分子鏈分布的疏密程度不同，影響到不同PA的結晶能力和熔點有明顯的差別。
氫鍵比例數 ∝ PA的結晶能力、熔點
氫鍵比例數越大，PA的結晶能力增強，熔點愈高。
P型PA：單體中含有奇數個碳原子，分子鏈上的酰胺基可以100%形成氫鍵，偶數則只有50%可以形成氫鍵。
mp型PA：兩種單體上都含有偶數碳原子，100%形成氫鍵，只有一種或沒有偶數碳原子，50%形成氫鍵。
力學性能：
具有良好的耐磨耗性，是優良的耐磨材料之一。結晶度愈高，材料硬度愈大，耐磨性愈好。典型的強而韌聚合物，綜合性能優于一般的通用塑料。
熱性能：
具有良好的柔性，玻璃化溫度在室溫左右，氫鍵的形成，使其熔融溫度一般高于聚烯烴，有明顯的熔點。
PA是半結晶聚合物，結晶度一般小于聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等高結晶度聚合度。
電性能：
聚酰胺鏈中極性的酰胺基團，影響其電絕緣性。
室溫干燥的條件下，電絕緣性較好，潮濕的時候，電絕緣性減小。同時，溫度升高，也會使電絕緣性降低
光學性能：
大多數結晶脂肪族PA超過2.5mm厚幾乎不透明，低于0.5mm時為半透明。
加入的添加劑（如炭黑等）作為成核劑，增加PA的結晶度、球晶數量，從而降低光透射，在球晶邊界的光散射是光透射減少和不透的原因。隨著PA中酰胺基濃度減少，PA的透明區增加。
耐化學性能：
由于其高的內聚能和結晶性，使其具有良好的化學穩定性。
1、不溶于普通溶劑（醇、酯、酮類）；
2、耐許多化學藥品，不受弱酸堿、油脂及清潔劑等影響；
3、對鹽水、細菌和霉菌都很穩定；
4、常溫下，溶于強極性的溶劑（硫酸、甲酸等）。
其他性能：
室溫下，PA性能穩定，可長時間保持性能不變。
具有相對優良的耐候性，氣候的變化會使PA發脆，力學性能下降，表面產生變化。
具有自燃性，但火焰傳播速度很慢。
PA具有寬泛的加工范圍和良好的加工性，幾乎所有常用的熱塑件塑料加工方法均可加工PA。其中最主要的是注塑和擠出成形。
另外，PA吸水率高，應該在成形前對樹脂進行干燥。
PA的應用：
1、機械零件：軸承、軸瓦、活塞環、采葉輪等等
2、汽車工業：主要采用玻纖增強PA，用在皮帶輪、吸附罐、刮水器等等
3、電子電器：機罩、集成線路板、旋扭、電器線圈
4、化工設備：耐腐耐油管道、輸油管、過濾器
5、建筑與民用：門、滑輪、安全帽、繩索等等
