尼龍 PA (齒輪材料) 性能 比較
東莞鴻燊工程塑膠
在過去幾十年中,聚酰胺 (PA)樹脂――傳統上是PA6和PA66(PA6/66)材料――廣泛用于齒輪制造。問題在于,PA6/66材料無法承受較高的環境溫度或扭矩/RPM產生的高溫。與PA6/66相比,PA46的結晶度和玻璃轉化溫度(Tg)可提供更高的硬度和強度,因而PA46成為在這些應用中的理想材料。在成型后的退火處理進一步改善了這些工程性能。
通過退火處理改善高溫性能并減少吸水量
退火處理可以改善PA46的材料性能。退火是在高于材料的Tg溫度時對材料進行高溫處理,但溫度要低于其熔點。退火結果是不可逆的,因為退火時出現固態縮合使得分子量增加。
聚酰胺的吸水量由材料的極性(親水趨向)和結晶度決定。PA46為高極性材料;另外,PA46的高結晶度也降低了吸水量,因為吸水過程只在材料的非晶相狀態下發生。然而,盡管具有上述兩個優點,PA46仍顯示出較高的吸水程度 (表1)。
表 1. 在不同%的相對濕度下(RH), PA46, PA66和PA6 的吸水量
材料 |
50%RH |
75%RH |
RH |
PA6 |
3.5 |
5.5 |
11 |
PA66 |
3 |
5 |
9 |
PA46 |
4 |
7 |
13 |
退火后的PA46 |
2 |
3.5 |
6.5 |
PPA |
2.5 |
4.2 |
6 |
PA46材料的吸水量更高,原因在于其非晶相狀態下有相對較低的密度。冷卻導致結晶和相對較高自由體積的非晶相鏈構象,易于吸水。PA46經退火處理后,可建立一種緊湊的非晶相狀態,從而大幅降低材料的吸水量。
PA46材料經退火處理后吸水量降低,從而減少了由于吸水引起的相關尺寸和機械變化(見表2)。
表 2. 退火處理前后,在相對濕度下暴露在水中,尺寸變化百分比
未退火處理 |
退火處理* |
|
PA46直徑變化 % |
2.8 |
1.2 |
PA46厚度變化 % ** |
4.2 |
2.1 |
PA6直徑變化 % |
1.2 |
NA |
PA6厚度變化 % |
2.0 |
NA |
說明:*,230℃ 下經24 小時退火,** 鋼轂增加了徑向膨脹
重要的是,在退火處理后,高溫下工作的部件,其尺寸變化遵循線性熱膨脹(CLTE)系數而不是吸水量,因此變化是可以預計的。
退火和機械性能變化
除了降低吸水量以外,退火也增強了PA46在高于Tg溫度時的機械性能。圖3的動態機械分析(DMA)曲線比較了未填充型PA46(DAM及退火處理)與PA66和POM三種材料。
|
經退火處理的PA46在高于 Tg的溫度時,模量增加高達50%。拉伸強度也同樣增加(圖4,在2%張力時的應力)。
另外, PA46在退火處理后,在140℃時呈現出更好的抗疲勞性(圖5)。
|
初步研究表明,退火也可以改善PA46的磨損和摩擦性能(W&F)。根據扭矩減震器應用的ASTM D-3702標準,對經聚四氟乙烯改良的PA46材料,研究了在未潤滑時的應用情況。(表3)
參數 |
PA46* |
經退火處理的PA46*(4小時,240度) |
磨損率 |
5.3 |
2.5 |
摩擦系數# |
0.22 |
0.15 |
* 經聚四氟乙烯改良 (PTFE),# 與鋼相互摩擦
注意,經退火處理后,磨損率降低了一半以上,而摩擦系數也有較大降低。
結論
在高溫下對強度要求較高的應用中,PA46材料均有好的表現。退火處理進一步降低了PA46的吸水量,增加材料強度,從而幫助設計者有更多選擇來設計更小型、更易于加工的機械部件。廣泛的研究得出的可靠結果詳細說明了PA46退火處理參數及效果,為高標準應用下的部件設計制造提供支持。
東莞鴻燊塑膠長期大量供應國外進口荷蘭DSM帝斯曼原包熱破一次水口回料,具體型號有:PA46TW271F6.PA46TW241F6.PA46TW341.PA46TW441.等··可以直接下機注塑,降低成本代替原料。