AMILAN™ 尼龙树脂 AMILAN™ 尼龙树脂是一种含有酰胺基团 (-CONH-) 的热塑性工程塑料,具有优异的强度、韧性、耐热性和抗摩擦耐磨性。机械性能 尼龙树脂注塑成型前 注塑成型尼龙前 尼龙是一种吸收水分的结晶聚合物,因此在尝试成型尼龙时请注意以下几点。 表 1.1 显示了尼龙的熔融和成型温度。如图 1.1 所示,尼龙的熔融粘度与温度高度相关,因此请严格控制成型温度。 尼龙是一种结晶聚合物,凝固时会表现出很大的体积收缩。相对较厚(6 毫米或更大)的成型品可能容易产生烧痕和缩痕。因此,请务必补偿冷却时凝固导致的任何体积收缩。 尼龙吸收大量水分。在使用长时间暴露在自然环境中的颗粒之前,干燥至含水量不超过 0.15 至 0.2%。 表 1.1:尼龙熔点和成型温度 类型 熔点 (°C) 成型温度 (°C) 尼龙 6 225 245~280 元 尼龙 66 265 270~295 元 尼龙 610 225 245~280 元 处理尼龙颗粒 I.. 尼龙颗粒的包装和储存 东丽尼龙树脂按照严格的质量控制标准生产,并包装在密封的防潮袋中。因此,从袋子中取出的颗粒不需要预干燥,只要在打开袋子后立即使用颗粒即可。只要袋子没有损坏,颗粒在储存过程中几乎不会吸收水分。请小心处理颗粒袋,以免损坏袋子,并避免将袋子存放在湿度特别高的地方。 II.. 颗粒吸水率及其效果 打开袋子后,尼龙颗粒会通过暴露在空气中吸收水分。吸水率和平衡吸水率受尼龙类型、添加的增强剂(如玻璃纤维)量、颗粒形状以及空气温度和湿度等因素的影响。图 1.2 显示了每种尼龙类型的相对湿度和大气平衡吸水率。要找到增强尼龙的平衡吸水率,请用使用的增强剂每重量百分比的吸水率来折现相应的平衡吸水率。图 1.3 和 1.4 显示了代表性类型的尼龙颗粒在暴露于大气中的吸水率。根据这些数据,您可以看到尼龙颗粒在炎热和潮湿的环境中表现出快速的吸水率。 如果颗粒的吸水率超过一定阈值,则在成型过程中使用这些颗粒可能会导致外观问题,例如成型品表面出现银条纹和成型品内部出现空洞,以及由于分子量较低而导致性能下降。在注射成型中使用的尼龙颗粒中,水分含量约为 0.15% 至 0.2% 是优选的。请按照以下步骤确保适当的含水量水平。 在冬天,将冷颗粒带入温暖的房间时可能会形成冷凝水。让颗粒在温暖的房间里静置一段时间,然后再引入成型过程。 绝对避免将颗粒暴露在敞开的袋子中。最好在袋子打开后用完所有颗粒。我们建议您将剩余的颗粒存放在可以密封的干净金属容器中。要继续使用打开的袋子中的颗粒,您可以去除袋子中的所有空气并热封袋子开口,然后切开袋子的一角以根据需要去除颗粒并使用包装胶带密封切割的开口,但这种方法不能充分保护颗粒免受潮湿。我们强调,最好尽快用完打开的袋子中的所有颗粒。 避免将颗粒长时间暴露在成型机料斗中的空气中。在将颗粒引入料斗之前,估计每小时使用量,并仅引入所需的量。图 1.3 和 1.4 显示,在高湿度环境中,最好将颗粒暴露在料斗中不超过 30 分钟到一个小时,在低湿度环境中放置不超过 3-4 小时。 III.. 干燥吸收水分的颗粒 A.真空干燥 真空干燥是干燥尼龙的最佳方法。合适的干燥条件是 80-120°C 的温度和 1013 hPa 的真空压力。干燥时间应为 10 至 48 小时,具体取决于颗粒的含水量。高温干燥后立即从干燥器中取出颗粒并将颗粒转移到容器中可能会导致氧化或变色。相反,在转移沉淀之前,在真空下将温度降低到 70°C 以下。 图 1.5 显示了尼龙真空干燥曲线的示例。 B.热风吹干 热风干燥机、料斗干燥机或配备除湿机的其中任何一种都可用于热风吹干。通过热风吹干实现的干燥程度取决于颗粒形状、初始和最终含水量、干燥温度以及干燥器进气的温度和相对湿度。图 1.6 显示了在 80°C 下对尼龙颗粒使用热风干燥器后干燥器进气状态与颗粒平衡吸水率之间的关系。 如您所见,达到的干燥程度取决于干燥机进气的绝对湿度(含水量)。普通的热风干燥机和料斗干燥机直接从大气中吸入空气。因此,达到的干燥程度受大气中相对湿度的控制,这很容易导致季节性变化。干燥水分含量已经很低的颗粒可能会导致较高的水分含量,并且在炎热潮湿的环境中可能难以实现充分干燥。 为了获得更好的干燥效果,请使用更高的干燥温度和更长的干燥时间。但是,请注意,干燥温度的升高程度受到使用高温进行热风吹干时氧化或变色风险的限制。图 1.7 显示了在不同干燥温度和持续时间下热风吹干时尼龙颗粒的颜色变化。使用普通热风吹风机,干燥温度应不高于 80-90°C,以防止氧化或变色。 图 1.8 显示了尼龙颗粒的热风吹干曲线。如您所见,当干燥温度足够低以减轻氧化或变色的风险时,过多的水分吸收会阻止在短时间内充分干燥。 图 1.9 和 1.10 显示了配备除湿机的干燥机实现的干燥曲线。除湿机去除进气中的水分。然后,干燥空气被加热并以热空气的形式在加热器内循环,不断将颗粒暴露在炎热干燥的空气中。此方法是首选方法,因为它消除了上述季节性等风险。但是,与往常一样,请注意避免氧化或变色。此外,除湿机去除水分的能力有限,因此请保持警惕,使预干燥的尼龙颗粒尽可能干燥。 回收 为了回收浇口、流道和其他材料,要回收的材料必须在干燥条件下储存或在注塑成型前适当干燥。回收材料的特性会随着材料的热历史而变化。此外,对于增强材料,增强剂在成型过程中受到剪切力可能会损坏。通常,回收会导致机械强度降低,而电气、滑动、烧结和耐化学性性能保持不变。图 1.11 和 1.12 显示了回收的非增强尼龙 6 和尼龙 66 的性能变化。同样,图 1.13 至 1.22 显示了回收玻璃纤维增强尼龙 6 和尼龙 66 的情况。有关使用的详细条件,请参阅以下内容。 机筒温度(尼龙 6):260°C 料筒温度(尼龙 66):290°C 模具温度:80°C 回收方法:成型品在粉碎机中粉碎。回收材料与原始材料按预定比例混合,形成均匀的混合物。然后将混合物提供给注塑成型。 回收频率:1-5次 除了拉伸击穿伸长率外,非增强产品还保持了近 100% 的性能。测试样品表明,当回收材料含量不超过 20% 时,玻璃纤维增强产品至少保留了 90% 的性能(冲击强度除外)。但是,在使用回收材料之前,请对回收材料实施严格的控制,并在充分考虑产品所需特性的基础上确定适当的回收材料含量水平。此外,在破碎过程中,刀片中的细小颗粒可能会污染回收材料,因此在紧凑的电子元件应用中要特别小心。否则,细颗粒污染物可能会破坏成型过程的稳定性;在这种情况下,请务必去除污染物。 美国保险商实验室标准 746D 规定,UL 认证的材料可能包含高达 25% 重量的加工中回收材料。回收材料含量超过 25% 的产品应在 UL 进行确认测试后进行认证。 注塑设备 注塑机类型和结构 图 2.1 说明了三种代表性的注塑机类型。 柱塞型 (a) 使用注射柱塞压缩和转移材料,使用加热缸和鱼雷加热并熔化材料,然后注入模具型腔。 预塑化型 (b) 配有用于预塑的单独加热和熔化装置。 直列式螺杆型 (c) 使用螺杆压缩和熔化材料,是常用的。 不同类型的注塑机具有以下结构特征。 一种加压机构,用于测量每个成型周期的恒定材料量 一种加压机构,用于通过加热筒推进和注射材料。 用于加热和熔化材料的加热机构。 用于打开、关闭和保持模具的机构。 一种控制注射成型周期的机制。 在选择注塑机时,请考虑以下三点。 I.. 选择注塑机 成型机必须满足以下所有 3 个公式。 公式 1:注射能力:V≧(n×W+R)/(ρ/100) 公式 2:塑化能力:T≧(n×W+R)×1/1000×α 公式 3:锁模压力:C>n×a×P×10.2 而: V:成型机的注射能力(cm3/丸) T: 成型机的塑化能力 (kg/h) C: 成型机的锁模压力 (吨) n: 成型品数量 (数量) W: 成型品的重量 (g/个) R: 浇口和流道的重量 (g) ρ: 熔化时材料的密度 (kg/m3) i: 每单位时间的成型周期数 (shots/hr) a: 成型产品的投影面积 (cm2) P: 注射压力 (MPa) 一般来说,注塑机的塑化能力表示为在注塑机的最大产能下对聚苯乙烯进行塑化的能力。公式 2 包括一个修正系数 α 以考虑尼龙的成型。预计 2 至 2.5 的系数可以解释聚苯乙烯和尼龙之间的比热、熔化热和成型温度的差异。使用 β 作为塑化时间占总成型周期时间的比例,您可以预测: α = 2.5/β 二、模具尺寸的核算 考虑拉杆之间的空间、模具安装孔的位置、最大模具开口尺寸、最小模具厚度、最大模具尺寸、挤出机杠杆孔位置、喷嘴孔尺寸以及半径和定位环尺寸等因素。 III.. 成型品的核算 要选择合适的成型机,请考虑拉杆之间的空间、模具安装孔的位置、最大模具开口尺寸、最小模具厚度以及生产周期时间是否短等因素。当使用含有玻璃纤维等填料的材料时,还应考虑圆柱体和螺杆的材料。 喷嘴 虽然尼龙等级之间存在差异,但一般来说,尼龙的粘度相对较低,因此很容易从喷嘴泄漏。喷嘴泄漏会导致测量体积不均匀和制动故障。为避免喷嘴泄漏,请使用密闭的喷嘴,如图 2.2 所示。如图 2.3 所示的反向锥形喷嘴在与尼龙一起使用时也可以产生良好的结果。 螺钉和螺钉头 I.. 螺丝 在线螺杆注塑机中的尼龙用螺杆需要以下特点。 建议使用短压缩类型形状。如图 2.4 所示,螺钉分为以下部分:供应段、压缩段和测量段。特别是,为了有效,压缩部分应紧接在测量部分之前,并且能够压缩四分之一圈到半圈。 建议使用长螺钉 (L/D ≥ 20)。 3-4 的压缩比就足够了。 考虑到潜在的磨损,请选择耐腐蚀和耐磨的材料,例如,经过特殊衬里处理的材料,尤其是在处理玻璃纤维增强尼龙时。 Figure 2.4: Screw for nylon applications 图 2.4 尼龙用螺丝 II.. 螺丝头 在在线螺杆注塑机中,螺杆还起到柱塞的作用,因此螺杆头的选择很重要。 与其他树脂相比,尼龙的粘度相对较低。在注射过程中,可能会发生熔融聚合物的回流,因此需要一个带有回流止回阀的螺钉头,如图 2.5 或 2.6 所示。 图 2.7 所示的螺钉头适用于高粘度热解树脂(如聚氯乙烯)的注塑成型。 成型条件 以下描述说明了使用尼龙成型产品的可行性(流动性和填充特性)以及根据产品图纸工作时最合适的成型条件。 聚合物流动性 聚合物流动性受型腔形状(成型品厚度和形状复杂性、流动阻力)、等级、成型机性能(最大注射压力、注射速率、模具夹紧压力)、成型条件(聚合物温度、注射压力)和浇口横截面表面积的影响。 图 7.1 显示了带状(5 mm 宽,1-3 mm 深)螺旋流测试的结果。在解释结果时,请考虑上述因素。 流动比是用从浇口流入型腔的聚合物所能达到的最大可能距离除以产品厚度得出的值。注射压力表示柱塞净压力。产品厚度越大,流比就越小。 将流速比应用于一般成型品时,请根据上述因素使用 0.55 至 0.75 的修正系数。 < 练习 1 > 估计 200 mmφ 圆盘的最小可成型厚度。假设材料为 CM1017 并使用从中心填充的直接浇口。 < 答案 > 根据图 7.1,1/t = 162(假设材料为 CM1017,注射压力为 70 MPa,聚合物温度为 245°C)。使用校正系数 0.7,162 × 0.7 = 113。因为浇口从中心填充,所以 1 = 200/2 = 100 毫米。因此,100/113 ≈ 0.9 毫米。因此,最小可能的厚度为 0.9 毫米。 熔融粘度 熔融粘度可用于比较聚合物的流动性。为了计算熔融粘度,使用 Koka 流量测试仪(恒定负载孔板式流量测试仪)以恒定负载以恒定喷嘴排出不同温度水平的熔融聚合物。根据排出的熔融聚合物的量计算熔体粘度。 公式 21:μ=πR4P/8LQ 而: μ: 熔体粘度 (Pa?S) R: 喷嘴半径 (5×10-5)(m) P: 压力 (2)(MPa) L: 喷嘴长度 (1×10-4)(m) Q: 放电速度(m3/s) 图 7.2 显示了每种尼龙等级的熔融粘度。从图表中,请参阅各等级的成型条件设置。一般来说,100-300Pa?S 对于注塑成型应用来说是合理的。尼龙的流动性远高于其他热塑性树脂,这尤其支持了这一点。 疲劳耐久性 材料在较长时间内承受波动载荷会疲劳和失效。图 47 显示了悬臂弯曲疲劳测试下的应力寿命曲线。使用的条件是样品厚度为 6 mm,重复速度为 35 Hz(平面交替弯曲),温度为 23±1°C,湿度为 60%RH ±5%。 如您所见,在重复 107 次后,CM1017(尼龙 6)的交替方向弯曲疲劳极限为 19 MPa。 表 9 显示了尼龙 66 的拉伸-压缩疲劳测试结果 当存在缺口时,应力会集中,这会消耗疲劳强度。此外,更高的聚合度会导致更高的疲劳强度。 较高的重复速度或较大的应力波动会导致磁滞在内部产生大量热量。在这种情况下,需要采取释放热量的步骤。 磨损性能 尼龙具有出色的耐磨性能,使其适用于多种应用。 尼龙是一种出色的自润滑剂,在正常条件下无需涂抹润滑剂。但是,建议在需要高负载或高速旋转的应用中使用润滑剂。水和其他液体将在工作表面上起到润滑剂的作用。但请记住,水性润滑剂通常具有较高的摩擦系数。 不同等级的尼龙具有非常相似的摩擦系数。 图 41 显示了摩擦系数随负载和润滑条件的变化。 表 8 显示了将尼龙 66 用作轴承与各种不同材料和润滑剂时摩擦量与摩擦系数之间的关系。 表 8:尼龙 66 轴承的摩擦量和摩擦系数 与金属不同,金属的磨损速度会随着时间的推移而相对恒定,而尼龙的磨损最初会以快速的速度进行。图 42 显示了一个比较尼龙轴承与烧结青铜轴承磨损行为的示例。 尼龙的摩擦系数和磨损状态也因表面结晶度而异。注塑成型后的热处理将提高结晶度,从而降低摩擦系数和减少磨损。图 43 显示了热处理对尼龙摩擦性能的影响。 在尼龙中添加二氧化钼或石墨可改善尼龙的摩擦性能。这些物质不仅充当固体润滑剂,而且据信它们还充当成核剂并导致紧密形成的细小晶体的形成。图 44 显示了在尼龙 66 中添加二氧化钼的效果。 图 45 和 46 显示了向尼龙中添加二氧化钼或石墨的效果。如您所见,少量的二氧化钼会产生显着的效果。 特征 ■尼龙 6 和尼龙 66 在机械性能方面具有极好的性能平衡。 在标准湿度条件下具有卓越的韧性。 具有优异的耐化学性和耐油性。 具有卓越的耐磨性和耐磨性。 几乎所有等级的自熄和阻燃性能都符合 UL 标准 94V0。 具有优异的长期耐热性(最高长期连续使用温度:约 80~150°C) 玻璃纤维增强的牌号在弹性模量和强度方面特别突出。 具有低汽油渗透性和卓越的气体阻隔性能。 ■尼龙 611 具有出色的柔韧性和低温抗冲击性。 具有相对较低的吸收性和优异的尺寸稳定性。 具有优异的弯曲疲劳特性。 ■共聚物尼龙 可提供具有透明度、柔韧性和粘合性等特殊功能的产品。 可提供具有特殊特性的产品,包括在酒精中的溶解度。