PA - Poliammidi
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Storia delle poliammidi
Due insegnanti di chimica, uno di New York e uno di Londra, nello stesso periodo, stavano indagando il comportamento delle singole molecole contenenti gruppi di aminoacidi e gruppi carbossilici. Il risultato fu una molecola con nuova molecola chiamata NyLon o poliammide. Quando l'acido adipico e l'esametilendiammina vengono mescolati, avviene una reazione di trasferimento di proton e si osserva la formazione di un l condensato con struttura simile alla seta, quando viene riscaldato a 250 °C, l'acqua viene evapora in forma gassosa e si ottiene il Nylon. Poiché l'esametilendiammina e acido adipico hanno ciascuno sei atomi di carbonio nella loro molecola, la nuova sostanza fu chiamata "poliammide 6.6". Si crede che il suo nome sia un gioco di parole, riferendosi a NY (New York) e Lon (Londra) = NYLON come riconoscimento ai due professori che la scoprirono contemporaneamente. Un'altra leggenda attribuisce il nome all'esclamazioni "Now You Lousy Old Nippons" contro i giapponesi per l'essere un sostituto per la seta che la Cina aveva importato occupata dai giapponesi nella seconda guerra mondiale.
Differenze tra 6 e PA 6.6 PA
PA 6 e PA 6.6 sono molto simili entrambi sono parzialmente cristalline ed hanno la stessa base, però un ordine diverso nelle loro singole molecole. Le diverse disposizioni delle molecole danno maggiori benefici meccanici alla PA 6.6. Le loro proprietà fondamentali, quali resistenza chimica sono simili, hanno buona resistenza all'abrasione e buon impatto, entrambi sono resistenti agli alcali deboli, grassi e oli. PA 6/6 assorbe meno umidità e quindi è più stabile mentre della PA 6, ed ha migliore finitura superficiale. La PA6 ha una temperature di lavorazione più bassa (222°C contro 265°C di PA 6. 6) per cui i costi di produzione sono minori rispetto ai PA 6.6. La PA6 assorbe più acqua,la quale funge da plastificante, pertanto ha un resitenza all'impatto (izod/charpy) maggiore rispetto alla PA66. Caricate con fibre di vtro fibre di vetro, le proprietà meccaniche e la temperatura di funzionamento in continuo aumentano notevolmente. Mexpolimeros offerte poliammidi rinforzate con fibra di vetro e carica minerale fino al 60%. Realizziamo poliammidi ad alto impatto stabilizzate al calore e all'idrolisi.
Classificazione delle poliammidi
Poliammidi sono chimicamente caratterizzate da struttura macromolecolare che contiene il gruppo (-NH-CO-) ammide, il quale è formato facendo reagire un gruppo carbossilico con un gruppo amminico. Sono particolarmente versatili per la loro facilità di sintesi e hanno proprietà meccaniche e termiche eccezionali. L'abbreviazione PA seguita da un numero PAn indica il numero di atomi di carbonio dell'acido, se i numeri sono due, il primo rappresenta il numero di atomi di carbonio della ammina, mentre il secondo numero rappresenta gli atomi di carbonio del acido carbossilico. Sono composti ad alto peso molecolare con struttura lineare. La presenza di gruppi ammidici in grado di formare gruppi idrogeno definisce le proprietà fisiche e chimiche che sono comuni a tutti poliammide. Fornisce eccellenti proprietà meccaniche, fisiche e termiche, le proprietà termiche differiscono tra loro per duttilità e rigidità, forza e resistenza. Da un punto di vista strutturale, sono divise in due tipi categorie principali:
- Lattami o ammino derivato dell'acido (-NH-R-CO-) n AB
- Derivato da diammine e acidi dicarbossilici (NH-R-NH-CO-R'-co) n AABB
Poliammidi derivate da lattami
Poliammidi derivate da polimerizzazione di lattami, attraverso l'apertura dell'anello, o dalla policondensazione di aminoacidi, in cui A è definito come il primo gruppo funzionale (amminico) e il secondo B funzionale (acido carbossilico).
- Poliammide 4 o polipirrolidone (lattame amminobutanoico acido 4)
- Policaprolattame o nylon 6
- Poliammide 11 o poli-wamminoundecanoico
- Poliammide 12 o polilaurolattame o poli-wamminododecanoico
- Poliammide 69 da acido azelaico
Per AABB acido, significa che le poliammidi ottenute per policondensazione di una diammina (AA) con un acido dicarbossilico (BB).
Poliammidi derivate da diammine e acidi dicarbossilici
Per semplici monomeri lineari il primo numero si riferisce al numero di atomi di carbonio del diammina e la seconda per il numero di atomi di carbonio dell'acido bicarbossilico; e n caso di semplici monomeri lineari il primo numero si riferisce al numero di atomi di carbonio del diammina e la seconda per il numero di atomi di carbonio dell'acido bicarbossilico;
- Poliammide 66 o poliesametilenadipamide
- Poliammide 610 o poliesametilensebacammide
- Poliammide 46 o politetrametilenadipammide
- MXD6 poliammide o m-xililenadipammide
per i casi non lineari, con molecole più complesse o meno lineare semplicemente usato al posto dei numeri, abbreviazioni indicano il monomero o comonomero letterale strutturale:
- MXD per m-xililendiammina,
Poliammidi aromatiche
Poliammidi aromatiche, spesso chiamati aramidi, hanno una maggiore resistenza al calore della fiamma solvente e una maggiore stabilità dimensionale rispetto poliammidi alifatiche tutte, ma sono molto più costosi, più difficili da produrre e da lavoro. Poliammidi hanno diversi vantaggi rispetto ad altri tecnopolimeri, ad esempio, sono più resistenti all'idrolisi dei poliesteri però non resistono idrolisi acida. Essi hanno anche una migliore resistenza al solvente liquido organico rispetto ai poliesteri PET e PC.
Proprietà termiche
Poliammidi sono legati alla presenza del gruppo ammidico nella catena che permette la formazione di forti legami idrogeno intercadenado. Le temperature di fusione della PA variano a seconda della loro struttura molecolare, in un intervallo di temperatura molto elevata (178 ° C per PA12 e circa 295 ° C per PA parzialmente aromatica, a valori superiori a 500 ° C per PA completamente aromatico.
Poliammidi alifatiche
- PA 46
- PA 6
- PA 6.6
- PA 11
- PA 12
- PA69
- PA 410
- PA 610
- PA 612
Poliammidi amorfe alifatico
- PA MACM 12
Poliammidi semi-alifatici
PA6 L, PA4 T, L PA4, PA MXD6 poliammidi parzialmente alifatiche, grazie alla presenza di un monomero aromatico, possono lavorare a temperature più elevate, hanno un elevata rigidità, buona stabilità dimensionale e basso ritiro.
Poliammidi semi-aromatico
PA, PA9T, PA MXD6 o m-xililene adipamide, PA6 T e HTN hanno un punto di fusione elevato, basso assorbimento di umidità, quindi migliore stabilità dimensionale, brevi tempi di ciclo, buona resistenza chimica, ottimo aspetto superficiale, eccellenti proprietà meccaniche.
Poliammidi aromatiche PPA
Chiamate anche poliftalammide (PPA), i gradi commerciali di interesse sono due: il primo deriva dalla policondensazione di acido isoftalico e m-fenilendiammina. Esso ha una grande resistenza alla fiamma, è utilizzato per la costruzione di parti resistenti al fuoco. Il secondo deriva dalla policondensazione di p-fenilendiammina e acido tereftalico. La sua caratteristica principale è la grande resistenza alla trazione e agli impatti. E 'utilizzato in una varietà di campi, le poliammidi aromatiche hanno una maggiore resistenza all'ossidazione, ma hanno minor resistenza al fuoco.
Poliammidi aromatiche ramificati amorfo
PA6.3 T è trasparente con ottime caratteristiche fisico-meccaniche, la struttura amorfa riduce anche il restringimento e, di conseguenza la deformazione.
Velocità di cristallizzazione
La velocità di cristallizzazione delle poliammidi è molto importante per il livello di applicazione, anche se generalmente è abbastanza elevata, spesso è necessario ridurla utilizzando agenti nucleanti. Il tasso di cristallizzazione è inversamente proporzionale al peso molecolare secondo la regola di tutti i polimeri semicristallini. Rapido raffreddamento del polimero fuso, che si verificano nella maggior parte delle trasformazioni (stampaggio ed estrusione sono esempi tipici). Questo crea problemi, infatti, nei casi in cui il prodotto stampato non si rilassa sufficientemente, nel caso di poliammidi 6 e 66, il riassorbimento di umidità, riduce il punto di transizione vetrosa, che crea problemi di post-cristallizzazione non trascurabili e deve essere presa in considerazione. In particolare, l'assorbimento di acqua genera anche notevoli cambiamenti delle caratteristiche meccaniche e una parte di espansione che è nella direzione opposta alla cristallizzazione secondaria,
Umidità nelle poliammide
- L'aspetto negativo, in termini di resistenza meccanica, a causa del fatto che le poliammidi con una maggiore concentrazione di gruppi amminici nella catena tendono ad assorbire più acqua. Ciò comporta una diminuzione delle proprietà meccaniche al livello di trazione perché l'acqua, essendo un dipolo altamente efficace, si interpone tra le catene riducendo la temperatura di transizione vetrosa del materiale .
- Le poliammidi come un minore rapporto CH2 / CONH sono quelle che assorbono più acqua e pertanto, le loro caratteristiche meccaniche variano da in condizioni umide e secche.
Molecolare poliammide peso
Le poliammidi generalmente hanno un peso molecolare in una gamma molto ampia come può accadere per i polimeri di poliaddizione o polimerizzazione anionica coordinata. La gamma di pesi molecolari, disponibile come media numerica - medio Mn - varia da un minimo di 15000 fino a 60000. I pesi molecolari inferiori non sono estrudibili allo stato fuso in modo continuo, mentre pesi molecolari superiori a 60.000 hanno limitazioni dovute ai contenuti di umidità che dovrebbero essere inferiroi ai <100 ppm che però sono difficili da mantenere. Per quanto riguarda le caratteristiche meccaniche possiamo dire che l'aumento di peso molecolare porta ad un aumento della resistenza all'impatto del materiale e lo rende adatto per certe applicazioni in cui la resilienza è un fattore importante.
Poliammidi rinforzate
In realtà, è stato dimostrato che le caratteristiche meccaniche e soprattutto la resistenza all'impatto sono influenzati dalla terminazione. La spiegazione di questo comportamento può essere trovato forse nel fatto che i gruppi amminici terminali possono reagire con i gruppi di base di fibra di vetro crescenti. Inoltre, i processi meccano-chimica degradazione e calore possono raddoppiare viti avvengono in estrusori, si muovono anche abbastanza elevata velocità, possono essere compensate dall'aumento della viscosità non-polimero terminato con almeno nella zona prima dell'entrata della fibra di vetro.
PA 6.6
FILLED
ELASTOMER
MODIFIED
REINFORCED
PA 66
MF 30
PA 66
MF40
PA66
IMPACT MODIFIED
PA66 HIGH
IMPACT MODIFIED
PA 66
GF15
PA 66
GF30
PA 66
GF50
PA 66 GB/30
Physical properties
Method
Unit
density
ASTM D1505
g/cm3
1,32
1,48
1,09
1,07
1,23
1,37
1,57
1,36
mould shrinkage
ASTM D955
%
0,6÷1,0
0,5÷0,8
1,3÷1,7
1,4÷1,8
0,5÷0,9
0,3÷0,6
0,2÷0,4
0,7÷1,0
water absorption at saturation
ISO 62
%
5,5
5,5
7
6,7
7
6
4,5
6,3
moisture absorption at equilibrium
ISO 62
%
1,8
1
2,2
2,2
2,2
1,6
1,3
1,9
Mechanical properties
tensile strength at yield
ASTM D638
MPa
70
-
50
40
-
-
-
-
tensile strength at break
ASTM D638
MPa
-
85
-
-
115
170
210
75
tensile elongation at break
ASTM D638
%
> 20
6
40
70
3
3
2,5
6
tensile modulus
ASTM D638
MPa
3500
7500
2350
1800
6000
10000
16500
4800
flexural modulus
ASTM D790
MPa
3000
6000
2100
1500
5000
8500
13000
4200
IZOD impact strength, notched 23 °C
ASTM D256
J/m
100
30
200
900
80
120
160
40
charpy impact strength, notched 23 °C
ISO 179 1eA
KJ/m2
11
4,5
22
88
8,2
12,6
16,5
4,5
Thermal properties
H.D.T. method A (1.82 MPa)
ASTM D648
°C
180
170
70
65
240
250
256
100
Flammability properties
flame rating 1.6 mm
UL 94
Class
HB
HB
HB
HB
HB
HB
HB
HB
flame rating 3.2 mm
UL 94
Class
HB
HB
HB
HB
HB
HB
HB
HB
CTI comparative tracking index
IEC 112
Volt
600
500
600
600
450
450
450
425
PA 6.6 | FILLED | ELASTOMER MODIFIED | REINFORCED | |||||||
PA 66 MF 30 |
PA 66 MF40 |
PA66 IMPACT MODIFIED |
PA66 HIGH IMPACT MODIFIED |
PA 66 GF15 |
PA 66 GF30 |
PA 66 GF50 |
PA 66 GB/30 | |||
Physical properties | Method | Unit | ||||||||
density | ASTM D1505 | g/cm3 | 1,32 | 1,48 | 1,09 | 1,07 | 1,23 | 1,37 | 1,57 | 1,36 |
mould shrinkage | ASTM D955 | % | 0,6÷1,0 | 0,5÷0,8 | 1,3÷1,7 | 1,4÷1,8 | 0,5÷0,9 | 0,3÷0,6 | 0,2÷0,4 | 0,7÷1,0 |
water absorption at saturation | ISO 62 | % | 5,5 | 5,5 | 7 | 6,7 | 7 | 6 | 4,5 | 6,3 |
moisture absorption at equilibrium | ISO 62 | % | 1,8 | 1 | 2,2 | 2,2 | 2,2 | 1,6 | 1,3 | 1,9 |
Mechanical properties | ||||||||||
tensile strength at yield | ASTM D638 | MPa | 70 | - | 50 | 40 | - | - | - | - |
tensile strength at break | ASTM D638 | MPa | - | 85 | - | - | 115 | 170 | 210 | 75 |
tensile elongation at break | ASTM D638 | % | > 20 | 6 | 40 | 70 | 3 | 3 | 2,5 | 6 |
tensile modulus | ASTM D638 | MPa | 3500 | 7500 | 2350 | 1800 | 6000 | 10000 | 16500 | 4800 |
flexural modulus | ASTM D790 | MPa | 3000 | 6000 | 2100 | 1500 | 5000 | 8500 | 13000 | 4200 |
IZOD impact strength, notched 23 °C | ASTM D256 | J/m | 100 | 30 | 200 | 900 | 80 | 120 | 160 | 40 |
charpy impact strength, notched 23 °C | ISO 179 1eA | KJ/m2 | 11 | 4,5 | 22 | 88 | 8,2 | 12,6 | 16,5 | 4,5 |
Thermal properties | ||||||||||
H.D.T. method A (1.82 MPa) | ASTM D648 | °C | 180 | 170 | 70 | 65 | 240 | 250 | 256 | 100 |
Flammability properties | ||||||||||
flame rating 1.6 mm | UL 94 | Class | HB | HB | HB | HB | HB | HB | HB | HB |
flame rating 3.2 mm | UL 94 | Class | HB | HB | HB | HB | HB | HB | HB | HB |
CTI comparative tracking index | IEC 112 | Volt | 600 | 500 | 600 | 600 | 450 | 450 | 450 | 425 |