高溫尼龍（HTPA）類別物性及發展趨勢介紹
文章出處：徐州騰飛工程塑料有限公司 發布時間：2018-06-26 17:26:13 點擊數：- 【大 中 小】
隨著我國汽車、電子、機械等產業迅速發展，對改性尼龍的需求量也越來越多，，而其中高溫尼龍（HTPA）作為一種耐熱聚酰胺，可長期在150℃環境上使用的工程塑料，在熱、電、物理及耐化學性方面都有良好的表現，特別是在高溫下仍具有高鋼性與高強度及適宜的尺寸精度和穩定性。
第一、高溫尼龍（HTPA）性能解析：
1、韌性。HTPA優異的沖擊韌性使得其成為高要求制作的材料選擇。
2、優越的機械強度。高溫尼龍與傳統脂肪族尼龍（PA6/PA66）相比優勢比較明顯，主要體現在產品的基本力學性能以及它的耐熱性能，從基本的機械強度相比，高溫尼龍在同等玻纖含量的前提下，比傳統脂肪族尼龍要高20%，可為汽車提供更多輕量化解決方案。例如PPA30%GF 拉伸可以做到230MPa，而傳統脂肪族尼龍的拉伸強度在190MPa。
3、超高的熱老化性能。對于熱變形溫度1.82MPa的前提下，高溫尼龍30%玻纖增強可以達到280℃，而傳統脂肪族PA66 30%GF大概在255℃。雖然脂肪族尼龍通過改性可以提高材料的熱老化性能，但是當產品的要求提高到200℃的時候，傳統脂肪族尼龍已經很難滿足產品的要求，特別是發動機周邊產品長期處在一個高溫高濕的環境下，并且還要承受機械油類的腐蝕，而高溫尼龍其特殊的苯環結構給予了它自身的耐高溫特點。
5、優異的尺寸穩定性。傳統脂肪族尼龍由于酰胺基團的比例高，因此脂肪族尼龍的吸水率比較高，飽和吸水率可以達到5%，導致產品的尺寸穩定性非常低，對于一些高精度產品是非常不適合的，而高溫尼龍中酰胺基團的比例降低，吸水率也是普通脂肪族尼龍的二分之一，尺寸穩定性更優越。
6、優異的耐化學性。由于汽車發動機周邊產品經常要與化學試劑接觸，因此對材料的耐化學性提出更高的要求，特別是汽油、冷凍液等化學品的腐蝕性對脂肪族聚酰胺具有明顯的腐蝕效果，而高溫尼龍特殊的化學結構彌補了這一缺點，因此高溫尼龍的出現使得發動機的使用環境又上升了一個檔次。
7、耐高溫性能。熱撓曲溫度為280℃(1.8MPa),連續使用溫度為180℃。
8、極佳的尺寸精度及穩定性。HTPA的分子結構中分子鏈段含有芳環，分子結構更規整，鏈短更不易運動。
9、吸濕性。HTPA纖維增強產品具有較低的吸濕性，其吸水率僅為等量玻纖增強PA46產品的一半。這種低吸濕性可以為客戶節省更多的干燥費用，且制品的尺寸穩定性更好。
第二、高溫尼龍（HTPA）適用范圍：
高溫尼龍（HTPA）在汽車行業的運用：主要應用于汽車的氣缸罩蓋，恒溫殼體，發動機罩蓋等發動機周邊產品。
用高溫尼龍（HTPA）制成的汽車發動機罩蓋、發動機附近的燃料系統、排氣系統、冷卻系統等金屬部件的塑料化，已經被為實現回收利用的熱固性樹脂所取代，對材料的要求就更為嚴格。以前的通用工程塑料的耐熱性、耐久性、耐藥品性已達不到要求。由于高溫尼龍能承受高強度、高負載、耐高溫等惡劣環境下工作，因此非常適合于發動機區域（如發動機蓋、開關和連接器）以及傳動系統（如軸承保持架）、空氣系統（如排氣控制系統）和進氣裝置等部位的應用。高溫尼龍的優異特性能夠給用戶帶許多益處，而且從PA6、PA66或PET/PBT材料上轉換為PPA時，基本上不需要修改模具等，因此在各種要求耐高溫的應用場合中都有廣闊的前景。
從經濟角度考慮，高溫尼龍系列被證明是很理想的金屬替代材料。它具有非常好的抗蠕變、機械強度、剛性和高溫下抗疲勞，同時還保持眾所周知的塑料優點，即加工容易，有限的后修整要求和自由開發設計復雜和集成功能的零部件，減低重量和降低噪音及耐腐蝕。另一方面，由于高溫尼龍能承受高強度、高負載、耐高溫和在惡劣環境下工作，因此非常適合于發動機區域（如發動機蓋、開關和連接器）以及傳動系統（如軸承保持架）、空氣系統（如排氣控制系統）和進氣裝置等部位的應用。
第三、高溫尼龍（HTPA）在電子電氣工業的應用：
由于在某些條件下，由于電氣設備微型化的趨勢或工作電流的增加，造成其內部元件溫度會上升得相當高。因而要求材料具有較高的長期使用溫度和高溫時較低的蠕變。在用于電動機部件、斷路器的內部元件、繞線元件，接插件、斷路器、繞線、SMD元件、微動開關、電動機部件、計算機及其輔助設備、通訊業、電氣產品及家用電器、消費類電子等，高溫尼龍具有經濟實用的優點，在性價比方面可與PPS、PEI、PES和LCP等材料相抗衡。
集成電路板的持續微型化趨勢，導致更加薄壁的小型表面貼裝元件。這些電子元件對于現代回流焊接工藝中的高峰值溫度很敏感,要求使用具有高熱變形溫度的材料。特別是表面貼裝技術(Surface Mount Technology簡稱SMT)的發展，連接器、開關、繼電器、電容器等各種電器元件同時安裝、連接在線路板上，促進了電子元件小型化、密集化，工程造價比以前的產品降低20～30%。
第四、現有高溫尼龍（HTPA）的主要種類：
1、PA46：PA46是由丁二胺和己二酸縮聚而成的脂肪族聚酰胺，比起PA6和PA66，PA46的每個給定長度的鏈上的酰胺數目更多，鏈結構更加對稱，這使得它的結晶度可以高達70%，而且賦予了它非?？斓慕Y晶速度。PA46的熔點為295℃，未增強的PA46的HDT(熱變形溫度)有160℃，而經過玻纖的增強后，其HDT可高達290℃，長期使用溫度也有163℃。
2、PA6T：PA6T是半芳香族尼龍中的典型代表，是由己二胺和對苯二甲酸縮聚而成。純的PA6T熔點高達370℃，在這個溫度下尼龍已經發生了降解，無法進行熱塑成型，所以市面流通的PA6T均是經過與其他單體共聚后降低了熔點的共聚物或復合物。PA6T在脂肪鏈的基礎上引入了大量苯環，與傳統的PA6、PA66相比，PA6T擁有更高的Tg，低吸水率，尺寸穩定性以及高耐熱性等。由于PA6T需要引入其他單體進行共聚以降低熔融加工溫度，不同的單體配比成為PA6T改性的關鍵，因此可以說，PA6T 的耐高溫改性具有很大的發展空間。
3、PA9T：純的PA9T熔點在306℃。PA9T高的玻璃化轉變溫度(125℃)和高的結晶性，賦予了其在高溫環境下良好的韌性。同時它還擁有其它PA材料無法比擬的耐化學品性能，僅次于PPS，而其吸水率只有0.17%，是所有PA當中是低的。PA9T的綜合性能無疑是傳統耐熱尼龍中比較好的一種，而隨著生產規模的不斷擴大，其成本將會接近普通PA的成本，因此PA9T是一個有很大發展潛力的品種。
4、PA66：盡管與傳統高溫尼龍相比，PA66有相對較低的Tm和Tg，似乎限制了它在高溫領域的運用，這種PA66能夠滿足汽車發動機罩內上升溫度環境下的性能要求。據稱，該材料還在尼龍66的成本水平維持著尼龍66的加工性能，這項技術給PA66材料在耐高溫領域帶來了新發展。
5、PA4T：PA4T綜合而又優異的性能，將會使它在今后電子電氣和汽車等耐高溫應用領域占據重要的份額。PA4T的發明也是市場小型化和電子產品集中化對性能材料更高要求的體現。且具有卓越的空間穩定性，無鉛焊接兼容性，高熔點,在溫度上升的情況下具有很高的硬度和機械強度，顯示出了超低的吸水率。
6、PA10T：研究結果顯示，純的PA10T具319.1℃的高熔點，其優異的耐熱性使PA10T展現出了潛在的商業價值。具有優異的耐熱性，超低的吸水率，更好的尺寸穩定性，耐無鉛焊錫溫度高達280℃，優異的耐化學性能和注塑加工性能。
7、其他PPA材料：PPA(半芳香族尼龍)是由脂肪族二胺或二酸與帶芳香環的二酸或二胺經縮聚制得的。除了以上所述的PA4T、PA6T、PA9T、PA10T 等材料外，還有PAMXD6、PA12T等很多PPA品種。這些尼龍材料因為化學結構中具備芳環結構，都不同程度地提高了熱變形溫度。其中杜邦公司用對苯二甲酸二甲酯(DMT)和十二胺(DDMD)合成PA12T，熔點達296.6℃,具有極強的應用價值。
第五、各類型高溫尼龍（HTPA）的比較：
1、以PA46為首的高溫聚酰胺的市場開發在初期搶占的是性價比比較接近PPS和LCP的市場，經過多年來的發展和完善逐漸形成了自己獨到的使用價值。而在高溫尼龍領域，PA46之后的幾個種類如PA6T,PA9T，PPA等，開發初期也是對PA46市場的瓜分。PA46因吸水率過大，在某些高溫場合穩定性和可靠性受到懷疑，6T，9T，PPA很合時地填補了這個地帶，并很快在市場上獲得可觀的成就，且挾在電子領域快速成功的余威，正在向汽車領域進軍。
2、PA46和PA9T在注塑成型上,工藝較易掌控,加工段溫度控制有比較大的空間,而6T的HDT值和熔點很接近,HDT在305,而熔點在320,成型時溫度比較難以掌控(相對9T和46而言),且PA6T的模溫須設定到120度以上.PA6T其性能介于46和9T之間,屬于一個中庸的產品,基本上6T能用在46和9T的市場.特別是在替代9T這一塊,6T都有不同的規格去對應.譬如PA6T的超低翹曲規格EW630N可以替換9T的GW2458HF,PA6T的普通規格E430NT5和E630N可以替換PA9T的GN2330等等.對于46做的一些連接器等產品,6T也可以相應的替換.
3、歐盟無鉛制程的推行，使PA66、PBT，PPS等材料的耐熱性因不能滿足回流焊的要求而退出SMT產業，這給了高溫尼龍一段黃金發展時期，使得06年至08年間各大高溫尼龍均一直處于供不應求的態勢?，F在正在緊張推進的無鹵限制，使得高溫尼龍市場又在經歷一次動蕩。PA46吸水率太大，容易起泡。PA9T剛性強,脆性大，產能有限.6T因為其注塑工藝方面的要求,在同等要求下市場更容易接受PA9T.
4、在高溫尼龍（HTPA）領域，PA46之后的幾個種類如PA6T，PA9T，PPA等，開發初期也是對PA46市場的瓜分。PA46因吸水率過大，在某些高溫場合穩定性和可靠性受到懷疑，6T，9T，PPA很合時地填補了這個地帶，并很快在市場上獲得可觀的成就，且挾在電子領域快速成功的余威，正在向汽車領域進軍。
5、PA46和PA9T在注塑成型上，工藝較易掌控，加工段溫度控制有比較大的空間，而6T的HDT值和熔點很接近，HDT在305，而熔點在320，成型時溫度比較難以掌控(相對9T和46而言)，且PA6T的模溫須設定到120度以上。PA6T其性能介于46和9T之間，屬于一個中庸的產品，基本上6T能用在46和9T的市場。特別是在替代9T這一塊，6T都有不同的規格去對應。譬如PA6T的超低翹曲規格EW630N可以替換9T的GW2458HF，PA6T的普通規格E430NT5和E630N可以替換PA9T的GN2330等等。對于46做的一些連接器等產品，6T也可以相應的替換。
6、歐盟無鉛制程的推行，使PA66、PBT，PPS等材料的耐熱性因不能滿足回流焊的要求而退出SMT產業，這給了高溫尼龍一段黃金發展時期，使得06年至08年間各大高溫尼龍均一直處于供不應求的態勢?，F在正在緊張推進的無鹵限制，使得高溫尼龍市場又在經歷一次動蕩。PA46吸水率太大，容易起泡。
7、PA9T剛性強，脆性大，產能有限。6T因為其注塑工藝方面的要求，在同等要求下市場更容易接受PA9T，但現在隨著無鹵阻燃技術不斷發展。PA6T，46，9T，PPA，HTN等市場都會保持比較長期的上升趨勢，即使在經濟嚴重下滑時期，市場對高溫尼龍的需求都未能受太大的影響，但隨著營運因素和無鹵化進程的洗牌，以及新的耐溫聚酰胺品種不斷被研發出來，將來這幾種材料的市場份額也將逐步減小。
第六、未來改性尼龍發展趨勢：
(1)高強度高剛性的尼龍市場需求量將越來越大，如晶須、碳纖維增強尼龍將越來越受市場歡迎。
(2)類似于PC/ABS，合金化尼龍將成改性發展主流，如PA66/PA6T、PA6/PA6T合金等。
(3)阻燃且環保的尼龍應用將逐步普及。
(4)尼龍導電和防靜電改性也會是未來尼龍發展的一個重要方向。
(5)納米尼龍的制造與應用將越來越受重視。
第七、高溫尼龍市場需求。
據統計，在2012年，中國對于尼龍混合物的需求達到89.45萬噸，并且預計隨著中國高溫尼龍市場的需求不斷攀升，用量逐年增加，在未來幾年里對高溫尼龍的需求將以15%~25%的速度增長。這就要求2017年市場將有130萬噸的尼龍混合物供給。2014年，高溫尼龍在國內的需求量約有7萬噸，在全球的需求量約為20萬噸，并一直保持穩步增長的趨勢。
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