Полиамид – конструкционный синтетический полимер, термопласт, который используют в промышленных целях. Из него создают прочные узлы в машиностроении, детали для автомобилестроения и авиакосмической отрасли. В статье рассмотрим этот материал, поговорим о его особенностях, преимуществах и недостатках.
Определение: что такое полиамид
Полиамиды – это группа синтетических полимеров на основе амидных соединений. Материал маркируется буквенным сочетанием ПА или PA. Далее идут цифры, которые уже указывают более подробно на марку полиамида, его характеристики и назначение. На российском рынке встречаются полиамиды групп 6, 66, 11, 12, 610.
Полиамид – термопластичный материал. Это значит, что при нагреве он становится эластичным, находится в расплавленном состоянии, а при охлаждении – затвердевает. При этом полимер приобретает твердость, прочность и другие характерные материалу качества. Это свойство, термопластичность, позволяет использовать полиамиды вторично. После переработки материалы приобретают новую маркировку: ПА 6-12, ПА 6-21.
Полиамид используется очень широко. Его можно встретить как в добыче полезных ископаемых, так и в легкой текстильной промышленности. Но о сферах применения поговорим далее. Сперва расскажем, какие виды полиамида существуют.
Капролон и полиамид – в чем отличие?
Часто у пользователей возникает вопрос, чем отличается полиамид от капролона. Ответ – ничем. Дело в том, что у полиамида есть несколько названий. В общемировой практике материал называют polyamide, а в России – капролон ПА6 (это относится именно к марке PA6). Встречаются также названия нейлон (преимущественно ПА 66) или анид. Но пользователю нужно понимать, что все эти названия либо указывают на один и тот же материал, либо на производные из одной группы полиамидов.
Виды полиамидов
Несмотря на то, что большинство людей знакомы только с одним-двумя видами полиамида, его марочное разнообразие очень широкое. Среди всей номенклатуры изделий, можно выделить полиамиды:
- твердые и гибкие – например, ПА 66 и ПА 12, соответственно;
- для экструзии, литья и дальнейшей механической обработки (блочный полиамид);
- наполненные разными добавками – маслом, графитом, тальком и проч.
По составу полимеры изготавливают в соответствии с техническими условиями. Среди инженерных полимеров распространены полиамиды по ТУ 2224-036-00203803-2012 и по ТУ 2224-001-78534599-2006.
Рассмотрим распространенные марки:
- ПА-66. Известен как нейлон. Очень прочный и упругий. Свойства: термостойкость, износостойкость, электроизоляционные характеристики. Хорошо деформируется, как при растяжении, так и при сжатии. Часто применяют для изолирования кабелей, а также для текстильной промышленности.
- ПА-6. В России известен как капролон. Конструкционный полимер с очень высокой твердостью и механической прочностью. Его преимущества – высокие антифрикционные свойства и диэлектричность, то есть он имеет низкую силу трения и не проводит электрический ток. Полимер не токсичен и устойчив к разным средам, в том числе к маслам и спиртам. При этом он имеет относительно доступную стоимость.
- ПА-12. Полимер имеет самую низкую плотность среди пластиков и, соответственно, очень малый вес. При этом ПА-12 достаточно прочный и неплохо выдерживает статические нагрузки. Однако от динамических ударов и вибрации может испортиться. Имеет низкую температуру плавления и низкое влагопоглощение. Поэтому с ПА-12 можно работать во влажной среде.
- ПА-610. Очень устойчивый к воздействиям окружающей среды и агрессивным влияниям полимер. Он хорошо переносит контакт с маслами, растворителями, ультрафиолетом, влагой. Чаще всего встречается ПА-610 Л, то есть литьевой полиамид.
- ПА-612. Чаще всего его используют в виде гранул для литья под давлением и для экструзии. По свойствам близок к ПА-610. Имеет химическую стойкость к маслам, бензину, органическим растворителям, спиртам, но не переносит сильных кислот и щелочей. Интересные методы применения: из ПА-612 изготавливают щетину для зубных щеток и кисточек туши для ресниц.
- ПА-11. Натуральный полимер. Основан на химии касторового масла.
- ПА-46. Очень высокая температура плавления и прочность. Материал используют в двигателях, трансмиссии, то есть там, где детали подвергаются постоянному воздействию механических нагрузок в агрессивных средах. Изделия из полиамида ПА-46 часто заменяют металлы.
Внутри каждой марки могут быть дополнительные разновидности. Посмотрим на примере полиамида ПА-6. В зависимости от того, какой наполнитель добавлен в расплав полимера, различают полиамид:
- тальконаполненный – тальк просто увеличивает объем полимера, не ухудшая его свойства;
- маслонаполненный – дополнительная система смазки увеличивает скольжение в 2-3 раза;
- графитонаполненный – высокие антифрикционные свойства и повышенная антистатичность;
- стеклонаполненный – при наполнении стекловолокном повышаются механические и термические эксплуатационные характеристики материала;
- угленаполненный – углеволокно в составе увеличивает теплопроводность, но снижает коэффициент теплового расширения;
- эластифицированный – имеет повышенную ударную вязкость и эластичность.
Также разные марки полиамида могут иметь различное назначение. Например, литьевые марки в маркировке имеют букву Л. Есть экструзионные гранулы, предназначенные для литья. А есть блочный полиамид в форме стержней или листов. Это уже готовые изделия, которые в дальнейшем обрабатываются фрезерованием. Часто применяется фигурная лазерная резка полимеров.
В маркировке можно встретить и другие буквы, которые обычно стоят после цифр марки и указывают на особые свойства пластика. Например, Т может означать повышенную теплостойкость, В – влагостойкость, У – ударопрочность, Г – трудногорючесть и так далее. Иногда после уточняющих букв могут стоять цифры. Это применимо к наполненным полиамидам, тогда цифра – это процент наполнителя.
Например:
ПА6-ЛТА-СВ30. Это стандартный капролон ПА 6. Он подходит для литья. Отличается теплостойкостью, высокой антифрикционностью. Полимер наполнен стекловолокном (СВ). Его в расплаве 30%.
История появления и использования полиамида
Синтез синтетического полимера начался в 1862 году. Тогда ученый Харбордт получил серый порошок, устойчивый к разным кислотам и щелочам. В течении еще нескольких лет разные ученые производили опыты, получая синтетические вещества со схожими качествами на основе м-аминобензой кислоты, раствора м-фенилендиамина и эфиров аминокислот. А в 1930 году химик Карозерс наконец синтезировал полиамидную смолу, из которой получилось добыть прочное волокно.
Сперва полиамидное волокно было использовано при создании корда автомобильных шин. Затем более тонкие нити пошли на изготовление чулок. И эластичные, прочные и теплые чулки сделали полиамидные волокна популярными, такие изделия полностью вытеснили текстиль из натуральных тканей. Название нейлон, или полиамид-66, осталось популярным до сих пор.
Со временем структура полимера совершенствовалась. На сегодняшний день известно множество марок полиамида, который используется в той или иной отрасли деятельности.
Сферы использования полиамида
Синтетический полимер используется практически повсеместно. Рассмотрим отрасли, в которых применяют полиамид:
- Текстильная промышленность. Волокна из полиамида по разному сплетаются, в них добавляют различные натуральные и синтетические волокна, чтобы получились нити нейлона или капрона. Нити значительно превышают натуральные шелковые по прочности. При намокании не сильно снижают свои характеристики. А после растяжения – возвращают свою форму. Среди недостатков – низкая гигроскопичность, электризация ткани и неустойчивость к высоким температурам.
- Пищевая промышленность. Так как полиамид нейтральный и не токсичный, полимер используется при приготовлении, хранении и транспортировке продуктов питания. Самые распространенные способы применения – изготовление контейнеров, труб и даже пленок для упаковки.
- Машиностроение, автомоиле-, судостроение и авиакосмическая отрасль. Из полиамида делают подшипники, зубчатые колеса, ролики, ступичные узлы, а также разного рода уплотнители и прокладки.
- Предметы бытового назначения. Из полиамидных волокон делают синтетические нитки, канаты, ковры, а также мелкие изделия текстильной промышленности. А из блочного полиамида методом механической обработки создают пуговицы, мебельные профили, прочие мелкие бытовые предметы.
- Медицина. В имплантологии широко применяется прочный, но при этом нейтральный полимер. Из него изготавливают хирургические нити, искусственные сосуды, имплантаты и некоторые медицинские инструменты.
Изделия из полиамида можно получать разными способами. В том числе, применяют литье под давлением, экструзию, фрезерную обработку. Также полимер подходит для современной технологии – 3D-печати.
Полиамид имеет очень широкую сферу применения. И большой потенциал развития.