Основные свойства полиамида и применение в различных областях

Термостойкие полимеры, в состав которых входят высокомолекулярные синтетические соединения амидной группы (CO-NH или CO-NH2) получили название полиамиды. Амидная связь в составе макромолекул этих полимеров повторяется от двух до десяти раз.

Все полиамиды являются жесткими материалами. Они обладают повышенной прочностью, обусловленной кристаллизацией. Их плотность варьирует в пределах от 1,01 до 1,235 г/см³. Поверхность полиамидных материалов — гладкая, устойчивая к выцветанию и изменению формы.

Они превосходно окрашиваются любыми красителями, устойчивы к воздействию многих химических реагентов.

Сферы применения полиамида

Полимеры используются в различных сферах.

В легкой и текстильной промышленности для изготовления:

• синтетических (капрон, нейлон) и смесовых тканей;
• ковров и паласов;
• искусственного меха и различных видов пряжи;
• носков и чулок.

В резинотехническом производстве:

• для создания кордовых нитей и тканей;
• канатов и фильтров;
• транспортерных лент и рыболовных сетей.

В строительстве:

• для изготовления различной арматуры и труб;
• в качестве антисептических покрытий для бетонных, керамических и деревянных поверхностей;
• для защиты изделий из металла от ржавчины.

В машиностроении, авиа и судостроении для изготовления деталей амортизационных механизмов, роликов и втулок, различных аппаратов и т. д.

Они входят в состав клеев и лаков.

Их используют в пищевой промышленности для изготовления отдельных деталей оборудования, соприкасающихся с продуктами.

В медицинской промышленности из них создают искусственные вены и артерии, делают различные виды протезов. Полиамидными нитями хирурги накладывают швы во время операции.

Историческая справка

Выше мы писали о дате синтезирования ПА. Но впервые соединение, в состав которого входила основа смолы «Стирол», было изготовлено в тридцатых годах девятнадцатого столетия учеными Остромысленским и Штаудингером. При помощи легкой полимеризации styrax последний химик наладил производство волокна в Германии в 1911 г. Но в мире большой популярностью этот материал не пользовался из-за высокой стоимости нефтегазовых ресурсов. Картина изменилась во время Второй Мировой войны. Тогда требовалось оружие с напалмом, которое невозможно долго тушить водой. Для этого начали использовать стирольный каучук в качестве смазки. Впоследствии США применила это свойство для ведения выжигательной войны во Вьетнаме.

Немного истории

Впервые полиамиды были синтезированы в Америке еще в 1862 году из нефтяных продуктов. Это был поли-ц-бензамид. А спустя тридцать лет американскими учеными была синтезирована еще одна разновидность — поли-е-капрамид.

Но производство синтетических изделий из полиамида было организовано только в конце 30-х годов прошлого столетия. Это были волокна, из которых создавались нейлоновые и капроновые ткани. В нашей стране производить полиамидные волокна начали после Великой Отечественной войны, в 1948 году.

Основные характеристики

Полимерная ткань обладает следующими свойствами:

• • Пластичностью, при которой легко сгибается и при этом восстанавливает свою первоначальную форму, то есть не поддается деформации.
• • Прочностью. Легко воспринимает большие физические нагрузки.
• • Термостойкостью. Не меняет свои качества при воздействии высоких и низких температур.
• • Невосприимчивостью к химикатам (щелочам, кислоте). В том числе она не окисляется под воздействием кислорода и воды, как металл.
• • Долгой эксплуатацией, во время которой изделия не меняют своих физических свойств.
• • Способностью уменьшать коэффициент трения.
• • Невосприимчивостью к проводимости электрического заряда.
• • Способностью выдерживать постоянные нагрузки.
• • Не меняет своих качеств при температурных перепадах.
• • Выдерживает паровое влияние при 140 градуса.
• • При сильном морозе не подвержен ломанию, то есть сохраняет свою эластичность.
• • На него не имеет влияния действие спирта, растворителя, масла и бензина.
• • Растворяется в концентрированной муравьиной, серной и трифторуксусной кислотах. А также на него действуют фенол, крезол, хлор и трифторэтанол.

Для изменения базовых свойств применяют различные добавки, такие как: минеральные наполнители и оптоволокно. Для обработки подходят все методы: фрезерование, сверление, точение, сваривание и шлифование. Хорошо поддается окрашиванию. Минусом является плохая проницаемость воздуха, что негативно сказывается на изготовлении одежды для маленьких детей. Также невозможна эксплуатация изделий при температуре ниже 40 градусов, это может привести к ломкости и крошению. Людям, страдающими аллергией категорически запрещено использовать трикотаж из этого волокна.

Марки, выпускаемые промышленностью

На современном этапе химической промышленностью производится несколько разновидностей полиамидов. Самая большая группа представлена алифатическими полиамидами. Они делятся на следующие группы: Кристаллизующиеся гомополимеры:

• полиамид 6 (РА 6) , известный, как капролон;
• полиамид 66 (РА6.6) или полигексаметиленадинамид;
• полиамид 610 (РА 6.10) название которого полигексаметиленсебацинамид;
• полиамид 612 (РА 6.12);
• полиамид 11 (РА11) — полиундеканамид;
• полиамид 12 (РА12) — полидодеканамид;
• полиамид 46 (РПА46) и полиамид 69 (РА69).

Кристаллизующиеся сополимеры:

• полиамид 6/66 (РА6.66) или РА 6/66;
• полиамид 6/66/10 (РА 6/66/10);
• термопластичный эластомер полиамидный (полиэфирблокамид) — ТРА (ТРЕ-А) или РЕВА.

Аморфные

• полиамид МАСМ 12 (РА МАСМ12);
• полиамид РАСМ (РА РАСМ 12).

Вторая, не менее распространенная группа — ароматические и полуароматические полиамиды (РАА). Они подразделяются на:

Кристаллизующиеся:

• полифталамиды (синтезированные из изофталевой и терефталевой кислот), с маркировкой: PA 6T; PA 6I/6Tи PA 6T/6I; PA 66/6Tи PA 6T/66; PA 9T HTN;
• полиамид MXD6 (PA MXD6).

Аморфные

• полиамид 6-3Т (PA 63T; PA NDT/INDT).

Еще одна группа полиамидов — стеклонаполненные. Они относятся к композитным материалам (полиамидам модифицированным), в смолу которых добавлены стеклянные шарики или структурированные нити. Распространенные марки стеклонаполненных полиамидов: РА 6 СВ-30; РА6 12-КС; РА 6 210-КС; РА 6 211-ДС, где

• СВ — стекловолокно, 30 — его процентное содержание;
• КС — длина гранулы менее 5 мм;
• ДС — длина гранулы от 5 мм до 7,5 мм.

В качестве модификаторов используют также:

• тальк (деформационные марки);
• дисульфат молибдена (повышает износостойкость и уменьшает трение);
• графит.

Торговые организации предлагают полиамиды под различными коммерческими названиями: нейлон, Ультрамид, Ультралон, Zutel, Duerthan, Сустамид, Акулон, Эрталон, Текамид, Текаст и т. п. Но все они представляют перечисленные выше марки. Например, Текамид 66 (Tecamid 66) — это Полиамид 66.

Изделия

Мы большое внимание уделили товарам народного потребления, выпущенных легкой промышленностью. Акцент хочется поставить на те вещи, которые используются для технических целей. Материал полиамид успешно применяется в производстве:

• • Подшипников скольжения.
• • Различных прокладок, обладающих уникальными эксплуатационными свойствами.
• • Ступичных узлов для автомобилей и станков машиностроения, а также для корпусных элементов и кронштейнов.
• • Запасных частей для агрегатов разной сложности, которые предназначены для снижения восприимчивости ударов, вибрации, звуков.
• • Уплотнителей, увеличивающих герметичность в устройствах с повышенным давлением.

А также этот материал применяется для выпуска деталей:

• • складской гидравлической тележки (колеса и ролики);
• • для труб и профилей разного диаметра (круглые, квадратные, прямоугольные, декоративные, наружные и внутренние заглушки);
• • мебельной фурнитуры (пластиковые отбойники, направляющие, опоры);
• • подшипники.

Свойства марок материала полиамида

Свойства полиамидов различных марок сходны между собой. Это материалы, обладающие повышенной прочностью и износостойкостью. Синтетические фильтрованные полиамидные ткани можно обрабатывать горячим паром (t=140°). При этом полностью сохраняется их эластичность. Детали, арматура и трубы, в производстве которых использованы полиамиды, выдерживают высокие ударные нагрузки.

Конструкционный термопласт Полиамид 6 представляет собой продукт анионной полимеризации капролактама ГОСТ 7850-74Е, обладает устойчивостью к воздействию углеводородных продуктов, ГСМ и механическим повреждениям. Благодаря этому, он широко востребован в нефтеперерабатывающей промышленности, производстве автомобилей и ручного инструмента. Его недостатком является высокое поглощение влаги, что служит ограничением для использования в изготовлении деталей, работающих во влажных средах. Плюсом является то, что он не теряет первоначальных свойств после высыхания.

Полиамид 66 (Tecamid 66) от Полиамида 6 (РА 6) отличает большая плотность. Это жесткий материал с повышенной твердостью, прочностью и хорошей упругостью. Он не растворяется щелочами и прочими растворителями, техническими маслами, пищевыми жирами, горюче-смазочными материалами, устойчив к воздействию рентгеновского и гамма излучения.

Полиамид 12 обладает высокой степенью скольжения и износостойкости. Он может эксплуатироваться в условиях сверхвысоких температур и повышенной влажности. Используется в производстве амортизационных деталей, роликов и втулок, буферных планок и канатных блоков, червячных колес, шнеков и т. п.

Полиамид 11 от всех других видов отличается самым низким процентом водопоглощения (0,9%), он практически не стареет. Его можно эксплуатировать при отрицательных температурах. Особое свойство сохранять форму во влажной среде, сделало его незаменимым материалом в машиностроительной, авиа и судостроительной промышленности. Кроме того, он обладает физиологической инертностью и может быть использован в оборудовании для предприятий общественного питания. Низкая гигроскопичность делает Полиамид востребованным в электротехнике и энергетике в качестве изоляционного материала. Полиамид 11 относится к самым дорогим полимерам.

Теамид 46 — полиамид с полукристаллическим строением, имеет самую высокую температуру плавления (295°С). Используется для изготовления деталей, работающих в условиях повышенных температур. Его недостатком является повышенное водопоглощение.

Наполнение полиамида стекловолокнистыми модификаторами улучшает их свойства: они становятся жестче, повышается прочность и теплостойкость, а коэффициент линейного расширения уменьшается, снижая усадку. Полиамиды становятся устойчивыми к растрескиванию от мороза или повышенных температур. Используются стеклонаполненные полиамиды в приборостроении, производстве музыкальных инструментов (из них делают корпуса), при изготовлении несущих деталей трансформаторов и т. д.

Видео: «Механическая обработка полиамида 6 (капролона)»

Особенности состава

Имеет полиамид следующее свойство: матовая шероховатая или глянцевая гладкая поверхность. У каждой фактуры есть положительное и отрицательное.

Плюсы

Современный полиамид материал обладает многим положительным:

• высочайшей прочностью – нить может выдерживать груз до 1,5кг. при толщине чуть больше человеческого волоска;
• невесомостью – одежда из материала получается очень легкой;
• хорошее поддержание формы изделия — плотность полиамида позволяет вещам не мяться и выглядеть ухоженно после сложенного состояния;
• полиамидная огнестойкая ткань не воспламеняется в пожарах, может только расплавится при повышенных градусах;
• отлично пропускает воздушный поток, позволяя охлаждать тело в жаркую погоду;
• полотно нежное к телу, к нему приятно прикасаться;
• можно окрасить в любой оттенок;
• полиамид это один из материалов, который хорошо растягивается, позволяя натянуть вещь на разный тип фигуры;
• производители часто говорят, что материал за которым не требуется специального ухода – это полиамид. Достаточно постирать его в стиральной машине с порошком, подходящим к окраске полотна и ничего не сядет;
• хорошее отражение световых лучей;
• не портиться от термических окислителей;
• полиамидная окрашенная нить не выцветет на солнечных лучах, от грибка и морской соли. Также она не протирается во время носки даже на изгибах;
• ткань водоотталкивающая и быстросохнущая, поэтому часто добавляется для верхней зимней и демисезонной одежды.

Минусы

Несмотря на множество плюсов, есть отрицательные свойства:

• не удерживает тепло – из-за хорошей пропускной способности ветром быстро выдувается тепло. Для зимней одежды — это отрицательное свойство, а для летней – положительное;
• при высокой температуре от 40С становится твердым и может заламываться;
• волокна не впитывают влагу, из-за чего сильно электризуются. Причем статическое электричество со временем накапливается и может «искрить» при одевании;
• если вы захотите перешить одежду или домашний текстиль самостоятельно, то при раскройке полотно будет крошиться;
• моментально впитывает жирные и потные пятна, которые затруднительно выводятся;
• может вызывать аллергию у людей с чувствительной кожей.

Плюсов у материала намного больше, чем минусов. Поэтому материя очень популярна и используется для всех сезонов года в разнообразных видах.

Технология производства

Производство полиамидов осуществляется двумя способами:

• полимеризацией капролактама (для поли-е-капрамидов), которая осуществляется преобразованием циклической связи N-C в линейный полимер;
• цепной реакцией поликонденсации гексаметилендиамина и адипиновой кислоты (для поли-ц-бензамидов), в результате которой формируются цепи полиамида.

Оба процесса могут выполняться в непрерывном (самый распространенный) и периодическом режимах.

Непрерывный технологический процесс полимеризации капролактама состоит из следующих этапов:

1. Подготовительный. На этом этапе получают соль АГ из адипшювой кислотой и гексаметилендиамина. Для этого адипшювую кислоту растворяют в метаноле в специальном аппарате, оснащенном мешалкой и обогревом. Одновременно происходит расплавление порошка капролактама в плавителе, оснащенном шнековым питателем;
2. На втором этапе происходит полимеризация. Это осуществляется следующим образом: подготовленный раствор вводят в колонну полимеризации. Используются колонны одного из трех типов: Г-образного, вертикального или U-образного. Туда же поступает расплавленный капролактам. Возникает реакция нейтрализации и раствор закипает. Образующиеся пары поступают в теплообменники;
3. На следующем этапе полимер из колонны в расплавленном виде выдавливается в специальную фильеру, а затем поступает на охлаждение. Для этого предусмотрены ванны с проточной водой или поливочные барабаны;
4. В охлажденном виде посредством валков или направляющих жгуты и ленты полимера поступают к измельчающему станку;
5. На следующем этапе полученная полиамидная крошка промывается горячей водой и фильтруется от низкосортных примесей;
6. Завершается технологический процесс высушиванием полиамидной крошки специальных сушилках вакуумного типа.

Непрерывный технологический процесс поликонденсации (получение поли-ц-бензамидов) включает этапы, аналогичные полимеризации капролактама. Разница заключается в методах обработки сырья.

• процесс получения солей АГ такой же, как и при полимеризации, но после выделения они кристаллизуются и в реактор подаются в виде порошка, а не раствора;
• цепная реакция поликонденсации происходит в реакторе-автоклаве. Это цилиндрический аппарат горизонтального типа с мешалкой;
• поликонденсация осуществляется в среде чистого азота при t=220°С и Р=1,76МПа. Продолжительность процесса от одного до двух часов. Затем давление на один час снижают до атмосферного, после чего вновь проводят реакцию при Р=1,76МПа. Полный цикл получения полиамида этого вида проходит в течение 8-ми часов;
• после его окончания расплавленный полиамид фильтруется, охлаждается и измельчается на гранулы, которые просушиваются горячим воздухом в пневматических сушилках.

Виды полиамидной ткани

Различные вопросы поступают насчет видов полиамидной ткани. Многие удивляются, что это за полотно, которое имеет разных 7 видов? Сейчас расскажем про каждый вид отдельно.

Нейлон

Это первоначальный и до сих пор востребованный вид материи. Из него производят нижнее белье, колготки и добавляют в текстильно-трикотажную продукцию (носочки, кофточки, свитера). Он красив, лёгок и не долго высыхает даже в непроветриваемом помещении. Но мокром состоянии, он может растягиваться, к тому же у людей с нежной кожей вызывает аллергические реакции.

Ухаживать за нейлоном не сложно, можно использовать стиральную машину с холодной или теплой водой, горячая испортит полотно. Ткань не мнется, поэтому гладить не нужно. Но если вещь сушилась в скомканном состоянии, то по ней можно пройтись теплым утюгом. Часто нейлоновое волокно добавляют к хлопку и атласу, чтобы облегчить, удешевить и придать упругости тканям.

Джордан

Применяется в любых вещах для взрослых людей и в верхних для детей. Ткань очень мягкая, гладкая, имеет приятный перелив, отталкивает жидкости и проводит через воздушные потоки. Из тканевого полотна шьют разнообразную верхнюю одежду от межсезонных ветровок до зимних комбинезонов.

Эластан

Применяется для добавления в другие материи. Он позволяет растягиваться тканям до 8 раз с возвращением к исходному виду, и стать не восприимчивыми к выгоранию на солнце, порче от жирных и потных пятен, морских вод, косметических средств.

Велсофт

Ещё один вид полиамидной ткани с высокой прочностью, ворсистостью. Также она не склонная к вышаркиванию, дышит и очень теплая. Имеет вид объемного ворсистого материала, на котором не образуются катышки. После стирки формы изделия не теряются, размер не уменьшается и цвет не вымывается. Может быть одноцветной или с разнообразными изображениями. Материя очень мягкая, поэтому востребована для домашнего текстиля (одеяла, полотенца, покрывала) и повседневной взрослой и детской одежды.

Полиамидная фильтрованная ткань

Очень плотная и сложно рвется по сравнению с натуральными тканями. Она не портится от химических реагентов и складирует твердые жидко образные и газообразные частицы, не позволяя им попасть на кожу.

Таслан

Применяется для шитья одежды для взрослых людей. Он весит больше нейлона, но прочнее и обладает отличной воздухопроницаемостью из-за пористой структуры.

Капрон, тактель

Очень известные виды полиамида из которых изготавливают чулочно-носочную продукцию. Очень прочены и лёгки.

Анид

Анидом называют вид капрона с лучшими сохранением тепла и окрашивающимися свойствами.

Преимущества и недостатки

Полиамидные ткани имеют следующие положительные качества:

• Устойчивость к огню, влаге и солнечным лучам.
• Не линяет.
• Большинство хорошо пропускает воздух.
• Не требует особого ухода.
• Быстро сохнет.
• Прочность и эластичность.
• Ткани легкие, приятны к коже, не деформируются.

Но также существуют и некоторые недостатки:

• Высокая электризация.
• Не вбирает грязь, но хорошо впитывает пот и жирные пятна.
• Воздействие высоких температур при глажке делает ткань ломкой.
• Способность вызвать аллергическую реакцию.

Раньше для многих людей вопрос «Полиамид — что за ткань?» — оставался без ответа. Но с получением новых образцов синтетики и усовершенствованием уже существующих сейчас практически каждому известно, зачем полиамид используется в одежде и что это за материал. Его применение довольно широко, и он является востребованным на производстве.

Где купить полиамид: выберите надежного производителя и поставщика

Когда возникает производственная необходимость в приобретении партии полиамида, встает вопрос, где купить сырье и как не ошибиться в выборе поставщика. Купить полиамид в UCG —значит быть на уверенным в качестве материала.

LG Chem: история качества

Поставляем полимеры от компании, проверенной временем. LG Chem. — это нефтехимический концерн, существующий более 60 лет. Предприятие одним из первых начало синтезировать полимеры в промышленных масштабах и сегодня является одним из лидирующих на рынке.

В числе производимого сырья — полиамид: цена

материала зависит от его марки и объема необходимого материала. Корейское инновации и традиционное качество идут рука об руку и завоевывают все большее доверие клиентов во всем мире.