一文说清尼龙家族

一文说清尼龙家族

(来源:中国化工信息周刊)

关键词 | 尼龙种类与分类共 3717 字 | 建议阅读时间 9 分钟

尼龙(聚酰胺)是一类分子主链上具有重复酰胺基团的热塑性树脂的总称,是五大工程塑料中产量和消费量最高的品种。英文名称Polyamide(简称PA)。尼龙(PA)由于高强度、高韧性、耐磨及耐冲击性等特点,在工程塑料、合成纤维、塑料薄膜、涂料和粘合剂等领域应用广泛,是五大工程塑料中产量和消费量最高的品种。

自第一位成员--尼龙66(PA66)诞生以来,已经过了80多年的发展,目前开发出的品种有几十个,如PA6、PA11、PA12、PA46、PA610、PA612、MXD6、PA6T、PA9T、PA1212、PPTA等,成为了人们生产生活中非常重要的合成材料品种之一。

尼龙的种类和品种如此之多,为了从整体上对各种尼龙有一个基本的认识,以下内容将详细的介绍尼龙的种类和分类方法。

01

按化学结构分类(主流分类方式)

1.脂肪族尼龙

常见品种:PA6(尼龙6)、PA66(尼龙66)、PA46(尼龙46)、PA56(尼龙56)、PA610(尼龙610)、PA612(尼龙612)、PA1010(尼龙1010)、PA11(尼龙11)、PA12(尼龙12)等。

特点:品种多、产量大,兼具纤维和塑料用途,耐磨性、耐热性优异(如PA66熔点250-260℃) 。

备注:PA6与PA66占主导地位,占尼龙总产量80%以上;PA6由单一单体己内酰胺聚合,PA66由己二胺和己二酸共聚。

2. 半芳香族尼龙(脂肪-芳香族)

常见品种:PA4T、PA6T、PA9T、PA10T、MXD6(阻隔性树脂)等 。

特点:耐高温性能突出(长期使用温度>150℃),用于高温电子元件、汽车引擎部件。

3. 芳香族尼龙(全芳香族)

常见品种:PA1313(商品名Nomex)、PA1414(商品名Kevlar)。

特点:高强度、高耐热性,主要用于航天领域的特种纤维。

02

按应用特性分类(特种尼龙)

1. 高温尼龙

代表品种:PA46、PA4T、PA6T、PA9T、PA10T、PPA(聚邻苯二甲酰胺)

应用:汽车发动机零件、电子连接器。

2. 长碳链尼龙

代表品种:PA11、PA12、PA610、PA1010、PA1012、PA1212等(分子中亚甲基数≥10)。

特点:低吸水率、耐低温、尺寸稳定,用于汽车油管、精密机械零件。

3. 透明尼龙

代表品种:PA TMDT、PA CM12、PA6/66共聚物等。

特点:透光率>90%,用于食品包装、光学仪器、医疗窥窗

4. 尼龙弹性体

代表品种:聚醚嵌段酰胺(PEBA)。

特点:高弹性、高回弹性,用于运动鞋材、消音齿轮、医用导管。

5. 生物基尼龙

代表品种:生物基PA5X系列、再生尼龙11(源自蓖麻油)。

特点:低碳环保,性能可定制化。

03

其他分类补充

按单体碳原子数命名:如PA510(癸二酸+五亚甲基二胺) 、PA1,6(二腈酸催化合成) 。

改性尼龙:增强尼龙(玻纤填充)、阻燃尼龙、导电尼龙、增韧尼龙等,通过共混或添加剂提升性能。

工业型号分类:如Nylon 11 Carbon Fiber(碳纤维增强)、Nylon 12 Glass-filled(玻纤填充)等

以上是尼龙的各种分类。

其中,高温尼龙、透明尼龙和生物基尼龙,是重要的特种尼龙,这三种尼龙具体包括哪些类型,下面分别做介绍:

04

高温尼龙

高温尼龙通常指长期使用温度超过150℃(甚至更高)的尼龙材料,它们比标准尼龙(如PA6、PA66)具有显著提升的耐热性、强度保持率和尺寸稳定性。主要种类包括:

1. 脂肪族高温尼龙

以PA46(聚己二酰丁二胺)为代表,由丁二胺和己二酸缩聚而成。具有高结晶度(约70%)、快速结晶速度和熔点高(295℃)的特点。未增强时热变形温度(HDT)为160℃,玻纤增强后可高达290℃,长期使用温度达163℃。其分子链对称性高,耐热性和机械性能优异,但吸水率较高,尺寸稳定性较差。

代表品牌:帝斯曼的Stanyl®。

2. 半芳香族尼龙

由芳香族二酸(如对苯二甲酸)与脂肪族二胺共聚形成,兼具耐热性和加工性。

代表品种:

●PPA(聚邻苯二甲酰胺 / 半芳香族尼龙)

PPA是一个大类,指分子链中含有芳香环(通常来自对苯二甲酸或间苯二甲酸)的尼龙。严格来说,以下PA4T、 PA6T、 PA9T、PA10T、 MXD6等都属于PPA范畴。它们共同的特点是高熔点、高玻璃化转变温度、低吸水性、优异的尺寸稳定性和耐热性。

主要PPA子类有以下几种:

●PA6T(聚对苯二甲酰己二胺)

特点:由己二胺和对苯二甲酸缩聚而成。熔点高达370℃(理论值),但纯PA6T难以熔融加工。实际应用的都是共聚物,如PA6T/66、 PA6T/6I等,通过引入其他单体(如己二酸、间苯二甲酸)降低熔点和改善加工性,同时保持优异的耐热性(HDT可达290℃以上)、高刚性、高强度、极低的吸水性、优异的耐化学品性(尤其耐水解、耐乙二醇)和尺寸稳定性。

代表品牌:杜邦的Zytel® HTN, 索尔维的Amodel® , 巴斯夫的 Ultramid® Advanced T,金发的增强型号等。

●PA9T(聚对苯二甲酰壬二胺)

特点:由壬二胺(通常来源于蓖麻油)和对苯二甲酸缩聚而成。熔点约306℃。突出的优势是其极低的吸水性(接近PPS),因此吸水后尺寸和性能变化极小。具有优异的耐热性、耐化学性(尤其耐燃油、冷却液)、耐磨性和尺寸稳定性。加工窗口较宽。

代表品牌:可乐丽公司的Genestar® 。

●PA10T(聚对苯二甲酰癸二胺)

特点:由癸二胺(通常来源于蓖麻油)和对苯二甲酸缩聚而成。性能介于PA6T和PA9T之间。耐热性优异,吸水性低于PA6T但高于PA9T。具有良好的综合性能,特别是韧性优于PA6T共聚物。部分型号具有无卤阻燃特性。

代表品牌:国内金发科技、新和成等公司有生产和开发。

●PA4T(聚对苯二甲酰丁二胺)

特点: 由丁二胺和对苯二甲酸缩聚而成。熔点非常高(理论值>430℃),同样需要共聚改性(如PA4T/6I, PA4T/66)来获得可加工性。是目前商业化PPA中耐热性最高的之一(HDT可达290℃以上)。密度低,强度、刚性、尺寸稳定性、耐化学品性(尤其耐水解)都极佳。但成本较高。

代表品牌:帝斯曼的ForTii® (主要基于PA4T)。

3. 其他半芳香族尼龙

●PA MXD6(聚己二酰间苯二甲胺)

特点:由间苯二甲胺和己二酸缩聚而成。虽然熔点不如PPA高(约243℃),但其玻璃化转变温度高达85-100℃,使其在高温下的刚性和尺寸稳定性远优于PA6和PA66。具有极佳的气体阻隔性(尤其阻氧性好)、高刚性、良好的耐热性和尺寸稳定性。吸水性低于PA6/66。

代表品牌:三菱化学的Reny® ,索尔维的Ixef® 。

●PHA(聚对羟基苯甲酸酯-酰胺)-更特殊的超高温尼龙

特点:由对氨基苯甲酸或对羟基苯甲酸聚合形成的一种液晶聚合物,但分子结构中也含有酰胺键,有时也被归类为超高性能尼龙。其耐热性远超以上所有种类,HDT可达300℃以上,熔点超过400℃。具有极高的强度、刚性、尺寸稳定性、阻燃性和耐化学性。但加工困难且成本极高。

代表品牌:索尔维的Ixef® (部分牌号),杜邦的Zytel® LCP (虽常归为LCP,但结构有类似性)。

4. 全芳香族尼龙

完全由芳香族单体合成,如杜邦的PPTA(商品名Kevlar®),耐热性极强(280℃下200小时保持强度),但加工困难,难以注塑成型,多用于高性能纤维。

5. 脂环族尼龙

如PA6C(聚环己二酰己二胺),可与其他聚酰胺共聚,用于纤维制备,耐热性优异。

工业化主要品种

成熟品种:PA46、PA6T、PA9T、PA10T是已大规模工业化的核心品种。

新兴品种:2000年后涌现PA4T、PA12T、PA5T等,进一步扩展应用场景

05

透明尼龙

透明尼龙是一类通过破坏分子链规整性(降低结晶度)来实现高透光率(通常>90%)的特种聚酰胺材料。根据分子链中单体的化学结构差异,可将其分为以下三类:

1.脂肪族透明尼龙

由脂肪族二元酸与脂肪族二元胺共聚而成,通过引入脂环或侧基破坏结晶度,实现透明性。

特点:柔韧性好、耐低温性优、生物相容性高,但耐热性相对较低。

代表聚合物及厂商产品:

PA PACM12(赢创TROGAMID® CX系列):由环状脂肪二胺PACM与十二烷二酸合成,透光率92%,耐刮擦性优于PC。

PA6/12(艾曼斯Grilon® C系列):低结晶度,用于家居容器和电子烟部件。

PA11/12(阿科玛Rilsan® Clear系列):生物基含量高达65%,密度低(1.01 g/cm³),适用于轻量化镜架。

2. 半芳香族透明尼龙

由脂肪族二元胺与芳香族二元酸(或反之)共聚而成,是目前工业化最成熟、应用最广的类别。

特点:芳香环提升耐热性(长期使用温度>150℃)和尺寸稳定性,同时降低吸水率。

代表聚合物及厂商产品:

PA TMDT(赢创TROGAMID® T系列):最早的商业化透明尼龙(1960年),含芳香环,耐高温但已停产。

PA MACM12(艾曼斯Grilamid® TR90):无定型结构,超轻“塑胶钛”镜框材料,耐350℃短时高温。

PA6I/6T(杜邦Zytel® 330NC):高阻隔性,用于食品包装。

3. 芳香族透明尼龙

由芳香族二元酸与芳香族二元胺共聚而成,主链含高比例刚性芳环。

特点:结晶度高,耐热性(>280℃)和耐溶剂性最优,但熔融温度高、加工困难,尚未实现工业化量产。

代表聚合物:

实验室合成品,如以2-氨基-6-(4-氨基苯)-6-甲基庚烷和间苯二甲酸二苯酯为单体的全芳香尼龙。

06

生物基尼龙

生物基尼龙(生物基聚酰胺)是以可再生生物质资源(如蓖麻油、葡萄糖、淀粉等)替代石油原料合成的聚酰胺材料,兼具低碳环保与高性能特性。

1. 核心技术与工艺路线

生物基尼龙的制备依赖两类主流技术:

●糖路线

原料:葡萄糖、纤维素、淀粉等糖类物质。

工艺:通过微生物发酵转化为尼龙单体,例如:

戊二胺(PA56核心单体):由赖氨酸脱羧酶催化赖氨酸制得;

己内酰胺(PA6单体):从甘蔗/葡萄糖发酵制赖氨酸,再经化学转化生成。

代表产品:PA56(伊品生物)、PA510(凯赛生物)等。

●植物油路线

原料:蓖麻油、油酸等天然油脂。

工艺:化学裂解或酯交换生成单体,例如:

ω-十一氨基酸(PA11单体):蓖麻油裂解制十一烯酸,再合成单体;

癸二酸(PA610/1010单体):蓖麻油加碱裂解制得。

代表产品:PA11(阿科玛)、PA1010(金发科技)等。

来源:先进功能材料

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