Полифталамид
Полифталамид (он же PPA , [1] High Performance Polyamine ) — подмножество термопластичных синтетических смол семейства полиамидов ( нейлонов ), определяемых как когда 55% или более молей карбоновой кислоты повторяющегося звена в полимерной цепи состоят из комбинации терефталевой кислоты (TPA) и изофталевая (IPA) кислота. [2] Замещение алифатических двухосновных кислот ароматическими двухосновными кислотами в основной цепи полимера повышает температуру плавления, температуру стеклования, химическую стойкость и жесткость. [3] [4]
Смолы на основе PPA формуются в деталях для замены металлов в приложениях, требующих высокой термостойкости, таких как компоненты автомобильной трансмиссии, корпуса для высокотемпературных электрических разъемов и во многих других целях.
Структура
[ редактировать ]Диамины в PPA являются алифатическими . Гомополимер ПА6Т плавится при 371 °С. [5] что делает его неразрешимым. Для получения пригодных к использованию полимеров необходимо понизить температуру плавления, чего практически можно добиться, используя либо более длинный диамин (с 9–12 атомами углерода), либо сополимеризацией 6I.
Коммерческий успех нашли три сополимера: ПА 6Т/66, ПА 6Т/ДТ и ПА6Т/6И (с изофталевой кислотой ). [6] [7]
Повторяющаяся единица полифталамида TPA/гексаметилендиамина (6T)
Повторяющаяся единица полифталамида TPA/метилпентандиамина (DT)
Если более 55% кислотной части PPA состоит из IPA, то сополимер является аморфным. [3] Молярная масса PPA, полученных методами прямой поликонденсации, колеблется от 12 000 до 16 000 г/моль.
Характеристики
[ редактировать ]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
- стабильность размеров
- чувствительность к поглощению влаги
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 и аморфных полимеров подробно описаны в других источниках. Короче говоря, кристалличность помогает повысить химическую стойкость и механические свойства выше температуры стеклования (но ниже температуры плавления). Аморфные полимеры хороши короблением и прозрачностью.
Как и алифатические нейлоны, PPA могут быть (фактически почти всегда) модифицированы армирующими агентами, такими как стекловолокно, упрочнители и/или стабилизаторы.
Разработаны рецептуры со специфическими свойствами. Например, смолы, способные напрямую связываться с эластомерами с образованием композитов пластик-резина и одобренные для прямого контакта с питьевой водой и пищевыми продуктами. [12]
Полифталамидные смеси
[ редактировать ]Добавление алифатических полиамидов к PPA (смесь PPA/PA) снижает температуру плавления и температуру стеклования, что потенциально облегчает обработку этих смесей полифталамидов по сравнению с PPA с более высокой температурой плавления/размягчения.
Несмотря на то, что проводились масштабные исследования смесей ПА/полиолефина, о свойствах смесей ППА/полиолефинов было опубликовано мало. Это может быть связано с относительно высокими температурами обработки, необходимыми для смол на основе PPA по сравнению с температурной стабильностью полиолефинов. Смеси ППА/ПА/полиолефинов демонстрируют хороший баланс пластичности, прочности, жесткости, ударных и термических характеристик, что указывает на то, что эти типы материалов должны иметь коммерческое применение. [13]
Приложения
[ редактировать ]Смолы на основе полифталамида отливаются под давлением в детали, которые используются в самых разных областях. В автомобильной промышленности используются линии подачи топлива и охлаждающей жидкости, щелевые кольца насосов, детали бобины двигателя, разъемы топливопроводов, топливные модули коллекторов водонагревателей, отсечные топливные клапаны, корпус термостата, воздухоохладители, насосы охлаждающей жидкости и светодиодные фары. В электронике высокая температура плавления PPA позволяет устройств для поверхностного монтажа, собирать детали отлитые из PPA, с использованием процесса бессвинцовой пайки . [12] PPA также используются для USB-C , разъемов [14] Крепления для светодиодов и защита 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 , средства личной гигиены, для щетинок зубных щеток, а также щеток для волос. PPA также используются в спортивном инвентаре, корпусах клапанов для душа, втулках и подушках подшипников в авиационных двигателях.
Влияние жизненного цикла
[ редактировать ]PPA, как и любой термопласт, теоретически подлежат полной вторичной переработке путем переплавки и в качестве конденсационного полимера путем деполимеризации. Коммерческая переработка требует, чтобы затраты на логистику, очистку и обработку были ниже стоимости первичного полимера, что не всегда так. Отходы PPA, которые производят энергию, могут быть переработаны на мусоросжигательных заводах. Лучшие варианты восстановления зависят от многих условий, таких как местное законодательство, конструкция пластиковых деталей, доступ к сортировочным установкам и стоимость переработки.
Коммерческие поставщики
[ редактировать ]- Аркема под брендом Rilsan HT полимеры на основе декандиамина, предположительно 10Т/Х. [15]
- BASF под торговыми марками 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]
- DSM под брендом ForTii [18] с сополимерами ПА 4Т.
- EMS под брендом Grivory. Марки GV основаны на PA66/6I/6T. Марки НТ1 на 6Т/6И, марки НТ2 на 6Т/66 и НТ3/НТ3-СО на сополимерах 10Т. [7]
- Evonik под брендом Vestamid HT plus с полимерами 6T/X и 10T/X. [19]
- Kuraray под маркой Genestar с сополимером 9Т (использованы два изомера диамина С9). [17]
- Mitsui под маркой Arlen с 6Т/66. [20]
- Solvay под брендом Amodel. Первоначально этот бренд коммерциализировался компанией Amoco, сегодня этот бренд принадлежит Solvay. По данным Nevicolor, все существующие марки Amodel основаны на одном полимере A1000. [21] но есть марки на основе сополимера 66/6Т [22] и другие о сополимере 66/6T/6I. [23]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Следует проявлять осторожность, чтобы не перепутать это слово с «PP&A», что означает полиэфирные , полиамидные и акрилатные полимеры — все они используются для изготовления волокон. Видеть дои : 10.1016/j.jhazmat.2019.02.067 .
- ^ Стандарт ASTM D 5336-15a
- ^ Jump up to: а б с д Кузен Тибо; Гали, Джоселин; Дюпюи, Жером (2012). «Молекулярное моделирование термических свойств полифталамидов: сравнение результатов моделирования и экспериментов». Полимер . 53 (15): 3203–10. doi : 10.1016/j.polymer.2012.05.051 .
- ^ Харпер, Чарльз А. (2002). Справочник по пластмассам, эластомерам и композитам . МакГроу-Хилл. стр. 51–52. ISBN 978-0-07-138476-6 .
- ^ Коэн, Мелвин I, изд. (1995). Справочник по нейлоновым пластмассам . Мюнхен: Хансер. п. 71. ИСБН 978-1-56990-189-2 .
- ^ Стекло; Уолтер; Козельски, Гэри; Мартенс, Марв. «Высокоэффективные полиамиды соответствуют строгим требованиям, предъявляемым к автомобильным компонентам терморегуляции» (PDF) . Дюпон . Проверено 26 марта 2016 г.
- ^ Jump up to: а б «Гриворы ХТ» . www.emsgrivory.com . EMS Чими . Проверено 25 мая 2015 г.
- ^ «Амодель ППА» . Сольвей . Проверено 26 марта 2016 г.
- ^ «Гриворы ХТ» . Служба скорой помощи Гривори . Проверено 26 марта 2016 г.
- ^ Jump up to: а б с «Зител ХТН» . Дюпон . Проверено 26 марта 2016 г.
- ^ «Практическое руководство по высокоэффективным конструкционным пластикам» (PDF) . СмитерсРапра . Проверено 26 марта 2016 г.
- ^ Jump up to: а б Evonik Industries, http://www.vestamid.com/product/vestamid/en/products-services/pages/default.aspx
- ^ Дезио, врач общей практики (1996). «Характеристика и свойства смесей полифталамида/полиамида и смесей полифталамида/полиамида/полиолефина» . J Винил Аддит Технол . 2 (3): 229–234. дои : 10.1002/vnl.10131 .
- ^ Зистлер, Эндрю (11 декабря 2015 г.). «Zytel HTN компании DuPont выбран для использования в разъемах USB Type-C 3.1» . www.connectortips.com . ЭЭ Мир . Проверено 26 марта 2016 г.
- ^ «Введение в Rilsan HT» (PDF) . Аркема . Проверено 26 марта 2016 г.
- ^ «PPASion для совершенства. Портфолио Ultramid® Advanced: мы предоставляем PPA, который вам нужен...»
- ^ Jump up to: а б «HPPA Genestar PA9T — Автоматические приложения» (PDF) . Курарай . Проверено 26 марта 2016 г.
- ^ «Станил ФорТии» . ДСМ . Проверено 26 марта 2016 г.
- ^ «Вестамид ХТ Плюс» (PDF) . Эвоник . Проверено 26 марта 2016 г.
- ^ Практическое руководство по высокоэффективным конструкционным пластикам . СмитерсРапра. 2011. с. 50 . ISBN 9781847355775 .
- ^ «Руководство по проектированию модели» (PDF) . Невиколор. п. 13. Архивировано из оригинала (PDF) 25 мая 2015 года . Проверено 24 января 2022 г.
- ^ «Технический паспорт» . ИДЕИ . Проверено 25 мая 2015 г.
- ^ «Техническое описание модели A1133» . ИДЕИ . Проверено 25 мая 2015 г.