Сайт И.А. Барвинского
 

    Перейти в раздел:    
Начало справочника

      

  

Справочник по литьевым термопластичным материалам

Полифталамиды (PPA)

И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская
Опубликовано: 2003. Обновлено: 21.03.2018

     
     
Название и обозначения

     Зарубежные: Polyphthalamide, High temperature nylon (HTN), PPA, PA6T, PA6T/6I, PA6I/6T, PA6T/66, PA66/6T, PA9T, PA6T/X, PA10T/X, PA4T.
     Отечественные: полифталамид,
полиамид высокотемпературный, жирноароматический (полуароматический) полиамид.

      

Класс, группа материалов

     Полиамиды жирноароматические (полуароматические), термопласты инженерно-технического назначения.

     

Общая характеристика и свойства

     Группа кристаллизующихся материалов. PPA по свойствам занимают промежуточное положение между конструкционными и суперконструкционными полимерами. PPA включают гомополимеры (PA6T, PA9T, PA4T), сополимеры с изофталамидом (PA6T/6I, PA6I/6T), а также сополимеры и смеси с алифатическими полиамидами (PA6T/66, PA66/6T). Максимальная температура длительной эксплуатации: 120 - 210 оС. Температура плавления: 240 - 327 оС. Температура стеклования: 80 - 141 оС. 
     Прочные, жесткие материалы. Сохраняют прочностные свойства во влажной среде (в отличие от PA6, PA66). Стойки к ударным нагрузкам, усталостному разрушению, ползучести. Износостойки. Стеклонаполненные марки имеют хороший баланс жесткости и ударопрочности.  
     Имеют хорошие диэлектрические свойства в широком диапазоне температур.
     Отличаются высокой химической стойкостью. Устойчивы к действию автомобильного топлива, масел, антифриза, воды, горячей воды, водяного пара.
     Характеризуются низкой теплопроводностью. Имеют низкий коэффициент линейного термического расширения. 
 
    
Может подвергаться окраске и металлизации. Специальные марки предназначены для лазерной маркировки.

           

Показатели

PPA PPA + 30% стекловолокна
Физические    
Плотность (23 оС), г/см3 1.10 - 1.40 1.37 - 1.72
Механические    
Прочность при растяжении (23 оС), МПа 63 - 85  138 - 221
Прочность при растяжении (23 оС, влажность 50% ), МПа < 60 - 70 < 140 - 193
Модуль упругости при растяжении (23 оС), МПа 1800 - 3720 8960 - 15680
Модуль упругости при растяжении (23 оС, влажность 50% ), МПа   ... - >13100
Относительное удлинение при растяжении (23 оС), % 2.6 - 50  1.5 - 4
Разрушающее напряжение при изгибе (23 оС), МПа  128 - 141 207 - 317
Разрушающее напряжение при изгибе (23 оС, влажность 50% ), МПа 110 - ... ... - 254
Модуль упругости при изгибе (23 оС), МПа 2400 - 3720  8890 - 12800
Модуль упругости при изгибе (23 оС, влажность 50% ), МПа 2200 - ... 7000 - >11400
Ударная вязкость по Изоду (без надреза, 23 оС), Дж/м 171 - 960 534 - 908
Ударная вязкость по Изоду (с надрезом, 23 оС), Дж/м 16 - 200 53 - 134
Твердость по Роквеллу (23 оС) M65 - M80 M95 - M110
Коэффициент Пуассона (23 оС) 0.35 0.41
Теплофизические    
Температура изгиба под нагрузкой (0.45 МПа), оС 114 297
Температура изгиба под нагрузкой (1.8 МПа), оС  <120 - 145 249 - 301
Коэфф. линейного термического расширения (23 - 55 оС), 1/ оС  0.5 x 10-4 (0.2 - 0.6) x 10-4
Коэфф. линейного термического расширения (160 - 250 оС), 1/ оС   (0.15 - 1.3) x 10-4
Электрические    
Удельное объемное электрическое сопротивление (23 оС), Ом.см 1015 1015 - 1016
Удельное поверхностное электрическое сопротивление (23 оС), Ом   1013 - 1016
Диэлектрическая проницаемость (23 оС, 60 Гц)   4.4
Диэлектрическая проницаемость (23 оС, влажность 50%, 60 Гц )   4.7
Диэлектрическая проницаемость (23 оС, 1 МГц) 4.3 4.2 - 5.4
Диэлектрическая проницаемость (23 оС, влажность 50%, 1 МГц )   4.3 - ...
Тангенс угла диэлектрических потерь (23 оС, 60 Гц)   0.005 - 0.009
Тангенс угла диэлектрических потерь (23 оС, влажность 50%, 60 Гц )   0.017 - 0.022
Тангенс угла диэлектрических потерь (23 оС, 1 МГц) 0.027 0.013
Дугостойкость (23 оС, 3 мм), с   140
Контрольный индекс трекингостойкости, В   550
Другие    
Водопоглощение (23 оС, 24 ч, при погружении), % 0.3 - 0.6 0.1 - 0.3
Водопоглощение (100 оС, 24 ч, при погружении), % 2.0 - 2.6 1.7 - 3.0
     

     Примечания:
    
Механические и прочие характеристики литьевых деталей могут быть значительно хуже показателей, определенных стандартными методами (на стандартных образцах). Они в частности, могут ухудшаться при образовании концентраторов напряжений, спаев, неустойчивом заполнении, проблемах уплотнения, деструкции полимерного материала и пр.
     Для марок, содержащих стеклянное или углеродное волокно, механические свойства очень сильно зависит от разрушения волокна при переработке (особенно интенсивное разрушение происходит при переработке композиций с длинным волокном), ориентации частиц волокна (влияют места впуска, конструкция литьевой детали и пр.).
  
    

Примеры применения

     Термостойкие автомобильные детали (под капотом). Детали топливной системы. Корпусные детали масляных фильтров. Детали системы охлаждения двигателя. Автомобильная электроника. Детали системы зажигания.
    
Тонкостенные корпусные детали мобильных телефонов, планшетов, ноутбуков.
     Теплостойкие детали бытовой техники. Детали пылесосов, газонокосилок. Паровые иглы для утюгов. Вентиляторы для сушильных шкафов.
     Детали электроинструмента.

     Детали технического назначения. Шестерни, сепараторы подшипников. Сальниковые уплотнения. Детали двигателей. 
     Детали антифрикционного назначения. Ролики. Антифрикционные детали оргтехники. 
     Корпусные и рабочие детали насосов, гидравлических систем, термостатирующих устройств, систем охлаждения. Поршни. 

     Детали электротехнического назначения для эксплуатации в жестких условиях (компрессорный зал, машинное отделение). Датчики. Корпуса катушек. Разъемы, переключатели, соединители, переходники, прерыватели цепи.
     Клапаны.
     Светотехника. Рефлекторы.
Корпуса LED-рефлекторов.
     Детали химических аппаратов и оборудования для нефтепереработки.
     Примечания: применяются главным образом в виде стеклонаполненных и минералонаполненных композиций; часто используются как заменители реактопластов и металлов.

   

Переработка

     Температура материального цилиндра: 280 - 300; 310 - 330; 315 - 335; 330 - 345; 330 - 370 оС. 
     Температура формы: 50 - 90 (ненаполненные); 65 - 95 (ненаполненные); 90 - 140; 115 - 140; 135 - 165, 140 - 180 оС.
     Линейная скорость вращения шнека при загрузке: 150 - 300 мм/с 
     Противодавление: 0.3 - 0.7 (по другим данным 4 - 5) МПа. 
     Максимальное время пребывания расплава в материальном цилиндре: 10 мин (рекомендуется - не более 4-5 мин). 

     Скорость впрыска: принципы оптимизации скорости впрыска рассмотрены в статье.
    
Макс. давление при впрыске зависит от вязкости материала, конструкции изделия (толщина, длина затекания) и литниковой системы.
     Макс. скорости сдвига при впрыске: 50000 - 60000 1/с.
    
Температура потери текучести: 170 - 310 оС.
    
Давление выдержки: 40 - 80 МПа. Для использования большего давления выдержки необходимо повышение жесткости литьевой формы.
    
Допустимая влажность: 0.05 - 0.1 %.
     Температура сушки: 80 - 120 оС.
     Время сушки: 2 - 8 ч. Примечание:
время сушки зависит от типа сушилки. Сушка при температуре более 120 оС может вызвать потемнение материала. При сушке сухим воздухом точка росы воздуха: -29  -32 оС.
    Хранение высушенного материала на открытом воздухе не допускается (материал набирает критическое содержание влаги в течение 15-20 мин).
    
Шнек: L/D = 18 - 22. Степень сжатия: 2.5 - 3.5. 
     Сопло: открытое.

     Допускается добавление макс. 20 - 50% вторичного материала (если нет изменения цвета).
    
Для чистки материального цилиндра рекомендуется использовать высоковязкий HDPE или PP (для стеклонаполненных марок – можно предварительно прочистить материальный цилиндр стеклонаполненным ПА66).
    
Толщина вентиляционных каналов: 0.01 - 0.02 мм.

     Примечания: Температура материального цилиндра может значительно отличаться от фактической температуры расплава из-за диссипативного тепловыделения при течении вязкой жидкости и других факторов. Фактическую температуру расплава нельзя определить путем ее измерении при открытой литьевой форме. 
     Оптимальный режим литья конкретного изделия для определенной марки термопластичного материала может быть определен с помощью инженерных расчетов.  

      

Типичные проблемы литья под давлением

     Неустойчивое заполнение: струйное заполнение, следы течения, матовые пятна вблизи впуска и др.
     Подгары и неоднородность цвета (серебристые, серые и прочие разводы) из-за термоокислительной деструкции и механодеструкции в материальном цилиндре литьевой машины и литниковой системе.
     Недолив
     Облой.
     Низкое качество спаев.
     Проблемы уплотнения: утяжины, пузыри.
     Неравномерный блеск, низкий блеск (требуется высокий), высокий блеск (требуется низкий).
     Коробление.
     Несоответствие размеров.
     Растрескивание.
     Растрескивание деталей с металлической арматурой.
     Залипание отливки в форме.
     Загрязнение (налет) на оформляющей поверхности литьевой формы.

     Длительный цикл литья.

    
Проводятся платные консультации по анализу причин брака проблем литья и их устранению (в том числе с использованием инженерных расчетов).

  
  
Технологическая усадка при литье под давлением

     Типичная технологическая усадка для ненаполненных марок: 0.3; 0.8; 0.9%.

     Типичная технологическая усадка для стеклонаполненных марок (30% стекловолокна): 
                                      продольная: 0.2; 0.4; 0.5%.
                                      поперечная: 0.7; 0.8; 0.9%.

      Примечания: Технологическая усадка литьевых термопластичных материалов может выходить за пределы диапазона значений, определенного на стандартных образцах. Она зависит от конструкции изделия и литьевой формы, а также технологического режима литья. Подробнее о колебании усадки.  

   

Торговые марки (изготовители)

     Amodel (Solvay)
     Arlen (Mitsui Chemicals) PA6T
    
ForTii (DSM) PA4T
     Grivory (EMS-Grivory)
    
IINFINO (LOTTE Advanced Materials)
    
KEPAMID PPA (Korea Engineering Plastics)
    
NHU-PPA (Zhejiang NHU Special Materials)
    
RTP 4000 (RTP) композиции
    
VESTAMID HTplus (Evonik) PA6T/X, PA10T/X
     Zytel HTN (DuPont) PA6T/XT

   

Конструирование изделий и литьевых форм

     Проводятся платные консультации.
 
  
 
Литература

      Никифоров В.А., Маркова В.А., Панкратов Е.А. Синтез полиамида-6Т газожидкостной поликонденсацией в реакторе с форсуночной подачей жидкой фазы // Пласт. массы. 1995. № 2. С. 5-8.
      DuPont Zytel HTN. Molding guide. Du Pont de Nemours, 2001. 17 p. 
      Fink J.K. High performance polymers. – Norwich: William Andrew Inc., 2008. P. 391-422.
     
Grivory GV. The proven material for metal replacement. EMS Group, 2017. 35 p.
     
Grivory HT. Enhanced performance at high temperatures. EMS Group, 2017. 39 p.
      Hempy B.E., Lyons J.S. Comparison of measured and empirically predicted creep of reinforced polyphthalamide // Polymer Test. 1999. V
. 18. P.  439–447.
      High-heat nylon challenges PPS // Plast. Tech. 1994. № 7.
      Injection molding Amodel polyphthalamide resin. BP Amoco Polymers, 2000. 25 p.
      Kaisser M. The next generation of polyphthalamide // Kunststoffe Int. 2008. № 8. P. 75-77.
      Kohan M.I., Mestemacher S.A., Pagilagan R.U., Redmond K. Polyamides // Ullmann's encyclopedia of industrial chemistry. Wiley-VCH Verlag, 2002.
      Leaversuch R. Novel high-temperature nylon debuts // Plast. Tech. 2003. April.
     
Lyons JS, Tino E, Berry SF. Creep, stress rupture, and isothermal aging of reinforced polyphthalamide // J. Appl. Polymer Sci. 1995. V. 56. P. 1169–1177.
      Modern plastics handbook / Ed. by C.A. Harper. McGraw-Hill, 2000. P. 1.59-1.60.
      Moyak D.M. The effect of injection molding and material parameters on molded and annealed polyphthalamide // SPE ANTEC Tech. Papers. 1996. V. 42. P. 3505-3510.
      Peters E.N., Arisman R.K. Engineering thermoplastics // Applied polymer science: 21 century / Ed. by C.D. Craver, C.E. Carraher. Elsevier, 2000. P. 177-196.
     
Processing VESTAMID HTplus. Injection molding. Evonik Industries AG, 2012. 15 p.

     
    
           
Rambler's Top100        Copyright (C) Барвинский И.А., Барвинская И.Е., 2000-2018

Перепечатка публикаций сайта допускается только с разрешения авторов