Estudo sobre propriedades, tecnologia de produção e modificação de PA6

Em 2021, a capacidade de produção de PA6 da China é de 5,715 milhões de toneladas, e espera -se que atinja 6,145 milhões de toneladas em 2022, com uma taxa de crescimento de 7,5%. O PA6 da China tem um alto grau de localização. Globalmente, cerca de 55% das fatias de PA6 são usadas para fibras e cerca de 45% são usadas para plásticos e filmes de engenharia para automóveis, eletrônicos, ferrovias etc. O consumo total de PA6 na China em 2021 é de 4,127 milhões de toneladas, cerca de 20% dos quais é usado para plásticos de engenharia.

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PA NYLON BLACK GRANULAR MATERIAL

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De 2021 a 2022, o preço do PA6 também passou por várias montanhas -russas e baixas.

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Nylon 6 (PA6), também conhecido como poliamida 6, nylon 6, sua resistência e cristalização mecânica é boa e tem as características da resistência à corrosão, resistência ao desgaste. Foi amplamente utilizado na indústria automobilística, transporte ferroviário, embalagem de filmes, aparelhos eletrônicos e têxteis. Embora seu desempenho abrangente seja excelente, ele também possui uma série de deficiências. Por exemplo, o PA6 não possui resistência ao ácido e álcalis fortes, e a resistência ao impacto não é alta em baixa temperatura e estado seco. A existência de base hidrofílica causará uma taxa de absorção de água mais alta, e o módulo elástico, resistência à fluência, força de impacto e assim por diante será bastante reduzida após a absorção de água, afetando assim a estabilidade dimensional dos produtos e as propriedades elétricas dos produtos. Portanto, é necessário estudar a modificação do PA6.

图片 4PA6 usado em automóveis

图片 5PA6 usado em têxtil

 

  • PA6 Performance

A matéria-prima do PA possui uma fonte ampla, que é a base de sua produção industrial em larga escala. Devido ao arranjo regular da estrutura molecular, a AF pode formar muitas ligações de hidrogênio entre macromoléculas, por isso possui alta cristalinidade. Ao mesmo tempo, também possui características excelentes em propriedades mecânicas, propriedades químicas, propriedades térmicas e outros aspectos, incluindo:

(1) alta resistência à tração e resistência à flexão;

(2) boa resistência ao impacto;

(3) alta resistência ao calor;

(4) Possui as características de resistência ao desgaste e auto-lubrificação, que é incomparável para materiais metálicos.

(5) boa resistência ao inchaço e resistência à corrosão a solventes e medicamentos químicos;

(6) bom processamento de fluxo, moldagem por injeção disponível, extrusão, moldagem por sopro e outros métodos para processamento de produtos;

(7) excelente desempenho de barreira;

(8) Com alta atividade química, os grupos polares podem reagir com monômeros e polímeros contendo grupos polares para formar novos compostos poliméricos.

Para fornecer propriedades mecânicas mais fortes do PA6, uma variedade de modificadores é frequentemente adicionada, entre as quais o aditivo mais comum é a fibra de vidro. Elastômero ou borracha sintética, como POE, SBR ou EPDM, geralmente é adicionada para dar a PA6 mais forte resistência ao impacto. Se não houver aditivos no produto PA6, a matéria -prima plástica possui uma taxa de encolhimento de 1%a 1,5%, e a adição de fibra de vidro fornece um produto com uma taxa de encolhimento de 0,3%. Entre eles, a absorção e a cristalinidade do material são os principais fatores que determinam a taxa de encolhimento da montagem de moldagem, e os parâmetros do processo, como o projeto de peças plásticas e a espessura da parede, também têm uma relação funcional com a taxa de encolhimento real.

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Fibra de vidro 

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Elastômero Poe

O tratamento de secagem do PA6 para moldagem por injeção é fácil de absorver a água; portanto, deve estar grande importância para o tratamento de secagem antes do processamento real. Se o material fornecido for envolvido em material à prova d'água, o recipiente deverá ser mantido em estado fechado. Quando a umidade é superior a 0,2%, o ar quente deve ser selecionado para secagem contínua em nada inferior a 80 ℃ por 16h; Se o material for exposto ao ar por pelo menos 8h, deve ser seco a vácuo a 105 ℃ por mais de 8h.

 

  • O processo de produção de PA6

1. Duas polimerização em estágio

A polimerização em dois estágios é dividida principalmente em dois estágios: polimerização frontal e polimerização nas costas. Geralmente, é adequado para a produção de produtos de alta viscosidade, como seda de tecido de cordão industrial. A polimerização de dois estágios inclui principalmente três métodos: polimerização de pressão pré-e pós-normal, pré-pressurização e polimerização pós-decompressão e polimerização de pressão pré-alta e polimerização de pressão pós-normal. Entre eles, o método de polimerização de descompressão envolve grande investimento e alto custo, seguido de polimerização de pressão pré-alta e polimerização de pressão pós-normal. A polimerização de pressão pré-e pós-normal tem baixo custo e não requer muito investimento.

2. Método de polimerização contínua atmosférica

A polimerização contínua sob pressão atmosférica é aplicável à produção de seda civil PA6, entre as quais o processo de produção da Noy Company na Itália é a mais representativa. O método é caracterizado por polimerização contínua em larga escala a 260 ℃ por 20h. As fatias foram obtidas no estágio de contracorrente de água quente. Depois que os oligômeros foram secos por gás nitrogênio, os monômeros foram recuperados por extração e o processo contínuo de evaporação e concentração foi introduzido ao mesmo tempo. Esse método tem excelente desempenho contínuo da produção, pode obter produtos de alta qualidade, alto rendimento e não ocupa uma área muito grande em aplicação prática, é um processo típico de produção de seda civil.

3. Polimerização de hidrólise intermitente

O método de polimerização de hidrólise em lote usa chaleira de polimerização resistente à pressão. Este método é adequado para a produção de fatias de grau plástico de engenharia de várias variadas e pequenos lote. Alimentação única, após a reação (descarga única) com corte de pressão de nitrogênio, extração, após secagem para preparar o PA6. O processo de polimerização em lote pode ser dividido em três estágios: o primeiro estágio é a policondensação do anel de água; O segundo estágio é a polimerização a vácuo; O terceiro estágio é a reação de equilíbrio.

A polimerização em lote é adequada para a produção de muitas variedades de pequenos produtos em lote, pode produzir diferentes produtos de viscosidade e copolimerização, mas o consumo de matéria -prima é maior que a polimerização contínua, o ciclo de produção é mais longo, a repetibilidade da qualidade do produto é baixa.

4. Twin para o parafuso de extrusão contínua do processo de polimerização contínua

O processo de polimerização contínua de extrusão de parafuso duplo é uma nova tecnologia desenvolvida nos últimos anos. Adota a polimerização catalítica aniônica e a caprolactama é ativada por desidratação e, em seguida, entra continuamente a extrusora de parafuso duplo. Na extrusão de parafuso duplo, o material de reação se move ao longo da direção axial com a rotação do parafuso, e sua massa molecular relativa continua aumentando. O material molecular baixo é extraído pelo sistema de vácuo da extrusora de parafuso duplo, e o polímero é resfriado e cortado, seco e embalado.

O processo possui as características do fluxo de produção curto e do processo de produção simples, e o monômero não reagido com baixo peso molecular relativo pode ser diretamente reciclado após ser extraído do sistema de reação, e o conteúdo de monômero do produto é muito baixo, sem extração. A água da fatia é baixa, o tempo de secagem é curto, pode reduzir bastante o consumo de energia. Ao mesmo tempo, o peso molecular relativo do produto pode ser controlado pelo tempo de permanência do material na extrusora de parafuso duplo.

 

  • Estudo sobre modificação do PA6

1. Modificação aprimorada

Devido à existência de ligações de hidrogênio nas moléculas de PA6, sua flexibilidade e força serão inevitavelmente afetadas. Com o aumento da densidade da ligação de hidrogênio, a resistência mecânica do PA6 será aumentada correspondentemente. Quanto mais átomos de carbono existem, mais tempo a cadeia flexível, mais resiliente é. As propriedades mecânicas dos compósitos PA6 podem ser aprimoradas adicionando fibra de vidro. O bigode de ZnO tetragonal tem uma arrumação muito alta. Com base nisso, os resultados do estudo sobre o efeito de aprimoramento do bigode de ZnO no PA de fundição mostram que o composto tem a maior resistência à tração quando o teor de bigodes é 5%e o aumento do conteúdo do bigode reduzirá a resistência ao calor e a absorção de água do material. A cinza volante foi tratada com agente de acoplamento de silano e depois preenchida no produto PA6 fundido para modificação. O produto final teve melhor estabilidade térmica, taxa de encolhimento e absorção de água.

2. Modificação retardante do flame

O índice de oxigênio do PA6 é 26,4, que é material inflamável. As leis e regulamentos nacionais exigem claramente a retardância da chama dos materiais de polímero, por isso é necessário atribuir grande importância à modificação de retardância da chama do PA6 quando é usada em produtos relacionados à eletricidade. O retardamento da chama do hipofosfato de alumínio é relativamente bom nos materiais preparados, misturando vários sais de hipofosfato de metal com PA6. Quando o conteúdo do hipofosfato de alumínio é de 18%, a perda de queimação do material pode atingir 25 e o UL94 pode atingir o grau V-0.

O ácido cianúrico de melamina (MCA) modificado com fósforo vermelho pode ser usado como retardador de chama do PA6. O fósforo vermelho pode dificultar a formação de uma grande rede de ligação de hidrogênio plana entre melamina e ácido cianúrico, refinando a MCA, e a MCA pode formar carbono sob a ação do fósforo vermelho. Portanto, a MCA modificada pode desempenhar um papel retardador de chama na fase de condensação e na fase gasosa, que é propícia à melhoria da propriedade retardante da chama do PA6. O índice limitador de oxigênio (LOI) do compósito foi melhorado adicionando o ácido sulfônico da guanidina à matriz PA6 pelo método de mistura de fusão. O teste de combustão vertical mostrou que o rendimento de gotículas fundidas foi significativamente reduzido em comparação com o de PA6 puro quando a adição de ácido sulfônico da guanidina foi de 3%e o grau de UL94 foi aumentado para V-0 quando a adição de ácido sulfônico em guanidina não foi inferior a 5%.

图片 8Fósforo vermelho

 

3. Toughening Modification

A AF endurecida e modificada pode ser obtida adicionando a resina dúctil ou elastômero à resina PA e depois misturando e extrusão.Quando o agente de endurecimento é SBS polarizado, o sistema de mistura de endurecimento do SBS polarizado e PA6 é obtido pelo método de mistura de fusão mecânica. Quando a quantidade de SBS polarizada é aumentada, a força de impacto de entalhe do sistema e a flexibilidade do material também serão aprimoradas. Comparado com os compósitos PA6 e EPDM, o EPDM enxertado com anidrido maleico possui melhor compatibilidade de borracha e plástico e maior tenacidade. Quando a dose de EPDM enxertada com anidrido maleico foi de 15%, o material combinado tinha 9 vezes mais força de impacto que o material PA6.

图片 9 Agente de endurecimento SBS

Fonte da foto: guerente e plástico Guofeng

4.Filando modificação

O preenchimento econômico é adicionado à resina PA e o material composto composto modificado pode ser obtido após a mistura e a extrusão. Usando o carboneto de silício como preenchimento de condutividade térmica, agente de acoplamento KH560 e resina epóxi E51 para tratar a superfície do enchimento, pelo processo de mistura de extrusão de parafuso duplo, o material compósito de condutividade térmica tem um excelente desempenho. Quando a quantidade de enchimento de preenchimento de condutividade térmica, a extensão da cadeia PA6 e a mudança do tratamento da superfície, a cristalização, resistência ao calor, propriedades de condutividade mecânica e térmica do compósito também mudarão.

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Carboneto de silício

O produto composto obtido do PA6 e o ​​orgânico Montmorilonita tratado por moldagem por injeção de mistura por fusão tem excelente atrito e desgaste, resistência ao calor e propriedades mecânicas. O enchimento é em pó de alumínio, o substrato é PA6 e PA66 copolimerizado e o material composto pode ser preparado por mistura de fusão. Quando o conteúdo do pó de alumínio aumenta, a resistência à tração do compósito aumenta primeiro e depois diminui, e o módulo de flexão aumenta gradualmente, enquanto a força do impacto diminui. Depois de preencher as microesferas de cinzas volantes no PA6, a dureza, o impacto e a resistência à tração do material podem ser bastante aprimorados, e o produto pode ser dotado de melhor estabilidade.

5.PA liga

A liga PA6 pertence a um sistema de vários componentes, a maioria composta por pelo menos dois tipos de polímeros, entre os quais combina polímero, copolímero de enxerto e copolímero de bloco são amplamente utilizados. PA6 e polipropileno enxerto de anidrido maleico (pp-g-mah) após misturar o material composto, a taxa de absorção de água é muito menor que o PA6 e tem força de impacto muito maior que o PA6.

图片 11 Baixo odor odor anidrido maleico polipropileno enxertado 

O polietileno de baixa densidade enxertado (LDPE), anidrido maleico (MAH) e peróxido de diisopropil benzeno do iniciador (DCP) podem ser preparados misturando polietileno de baixa densidade (LDPE), anidrido maleico (MAH) e diisopropilo (DCPE) em suprimento. Em seguida, a mistura de LDPE-G-Mah e PA6 pode ser preparada pelo método de mistura de fusão combinado com uma pequena quantidade de PA6. Quando a dose de anidrido maleico foi de 1,0, as misturas com a melhor resistência à tração poderiam ser obtidas. Quando a dose de anidrido maleico foi mantido em 1,0 parte, a mudança da dosagem do DCP não teria muito efeito nas propriedades da mistura. Quando a dose de DCP foi de 0,6, a resistência à tração ideal da mistura pode ser obtida.

Exemplos anteriores da tecnologia de agregação de PA6 incluem o Inventa da Suíça, o NOY da Itália e Kart Fischer e Zimmer da Alemanha. Com base no aprendizado ativamente da tecnologia e da experiência avançadas estrangeiras, nosso país se baseia, se baseia e introduz uma grande quantidade de equipamentos modernos (como tubos VK e outras tecnologias principais), melhora substancialmente a tecnologia de produção e os processos de PA6 e se aproxima da direção do desenvolvimento internacional (no entanto, os principais aditivos como o TiO2 e a semente ainda precisam ser introduzidos).

A capacidade de polimerização do PA6 na China manteve uma rápida tendência de expansão, com a capacidade de produção excedendo em muito a do PA66. No estágio atual, a pesquisa de modificação do PA6 é principalmente sobre fortalecimento, endurecimento, retardador de chama, preenchimento e amolagem (introduzindo fortes grupos eletronegativos na cadeia molecular PA6, protegendo sua combinação com corantes ácidos, de modo a alcançar anti-falha). Embora esse tipo de modificação seja basicamente realizado misturando materiais especiais, os métodos de modificação de extrusão e reação também são adequados. Com o desenvolvimento adicional da tecnologia moderna, os nano -materiais podem ser introduzidos para modificar o PA6 para obter materiais PA6 modificados com alta dureza, alta resistência, alta tenacidade, resistência a alta temperatura e eletroplicação, de modo a atender efetivamente às necessidades de vários campos.

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Horário de postagem: mar-16-2023