第一问:PA46作为一款尼龙材料,能够给最终用户带来哪些收益?
PA46填补了传统工程塑料(如PA6、PA66、聚酯、PPS)以及超级材料(如LCP、聚砜、PEEK)之间的空白,使用PA46具备以下优势,如:耐高温,具备长期耐热性和高温稳定性;高机械性能使其允许较低的壁厚,从而减轻重量,降低制件成本;高结晶速度使其有较短的成型周期,提升产能;机械性能好,并且高流动性,提高了设计自由度;80℃的水加热模具温度即可,加工更安全经济;不易产生毛刺,无需后处理;收缩率和PA6,PA66等接近,转换无需修改模具。
第二问:PA46作为一款耐高温、高韧性、高强度尼龙,可以用在哪些领域?
PA46在电气领域用于断路器元件、绕线元件、骨架和开关等;在电子工业上的应用有回流焊工艺的薄壁表面贴装连接器、接插件、屏蔽头、开关灯;在E&E工业中可用于电动机的各种部件如端叠片、电刷托架、齿轮和端支架等;在汽车工业中的高负载、耐高温、耐热机油的发动机部件和传动系统,还用于高温传感器和连接器,各种挤出汽车管道等;在机械工业中用于各种高温齿轮、轴承和保持架;另外PA46还可以用于美发梳的梳齿承受较高的耐热并具备良好的韧性。
第二问:PA46作为聚酰胺家族中的一员,尺寸收缩特性怎么样?
所有的工程塑料都表现出一定的成型收缩。非增强的PA46作为半结晶塑料,比典型的无定形材料收缩率要大,为2%。添加玻纤后收缩率降低至0.2-0.9%,具体和玻纤含量有关。
吸水对PA46产品的尺寸起着重要的作用,吸水与湿度和时间有关,是一个可逆过程,直到达到平衡,PA46非增强规格平衡吸水率为3.7%。设计时应考虑到产品使用的湿度环境。与收缩类似,增强级的吸水与非增强是不一样的。
第三问:为什么PA46尼龙熔点这么高?
PA46具备很高的熔点,高达295℃,结晶度高达70%,而且结晶速度很快。这是因为PA46尼龙酰胺基的每一边,仅有4个甲基,这样使得每一给定链长上的酰胺基数目更多,并且化学链的结构高度对称。
第四问:PA46的短期耐热性能表现如何?
一种材料的短期高温性能的体现是它在高温下的刚性和强度水平(例如:在100℃和290℃区域):这个在高温下的刚性/强度水平应被视为设计时要考虑到的重要因素。
热变形温度( HDT)被定义为使测试试样在一定负荷下变形到给定程度时的温度,这与高温下的刚性水平有 关。由于PA46在较高温度下保持优异的刚性, PA46的HDT值(非增强型为170℃, 30%玻纤增强规格为290℃)具备较高的水平。
第五问:PA46的长期耐热性能表现也同样优异吗?
对设计者来说,了解产品长期使用后的后期的性能指标,也就是通常所说的材料暴露于有氧环境下和受热数千个小时之后 的性能水平是至关重要的。
连续使用温度,通常作为汽车行业的一个选材标准,定义为使得给定材料的机械性能在一定时间( 通常为 500、1000、5000、10000 或 20000小时)内下降50%的温度。30%玻纤增强规格PA46的CUT值为170℃。
RTI(长期使用温度指数),常用于电子电气业中,可以在一定程度上被认为是在60000到100000小时之间的具有很长半使用周期的CUT。耐热稳定型PA46的RTI为140℃。
第六问:PA46是否能在宽广温度下维持高刚性呢?
由于高的结晶度,PA46能维持它的高刚性直到接近熔点的温度范围。相对于其它材料,如:PA6、PA66和聚酯,它具更大的安全设计余量。PPA和PPS在室温下具有很高的模量,但在高温(大于 100℃)下,刚性下跌严重。而PA46材料通过添加增强物,在温度大于100℃情况下也具有更高的刚性和强度(弹性、拉伸、弯曲模量)。
另外,PA46即使设计极小的壁厚也能在高温下维持较高的刚性,这可以有效降低制品重量。
第七问:PA46长期承受载荷的能力相比PA66如何?
为得最佳的性能表现及最长的使用周期,承受长期载荷的工程塑料必须具有高的耐蠕变性能(在载荷下低的塑性变形)。
PA46的高结晶性使得其在高温下(大于100℃)仍然保持有优良的刚性,因而在耐蠕变性能方面比其它绝大多数的工程塑料及耐热材料都要杰出。蠕变行为是其中一个限制材料的最大使用温度的因素,PA46的最大使用温度比PA66高出30℃,并且在PPA之上。
第八问:为什么PA46的韧性表现这么出色,即使是玻纤增强规格?
温度上升时,材料的韧性也会提高,这表现在断裂伸长率的提高和拉伸冲击强度的下降。因此,在低温下的韧性对材料的要求更严格。
PA46高的结晶速度导致结晶时形成许多小球粒状晶粒结构,这使得非增强PA46比其它大多数的工程塑料具有更优异的冲击韧性。即使在温度低于0℃下,PA46的缺口冲击强度仍保持在较高的水平。同时这种结构也使其具备优异的耐疲劳性。
即使是玻纤增强规格也显示出杰出的断裂伸长率和良好的Izod冲击强度,这使得PA46成为高要求制件的材料选择,并方便了进一步的装配步骤如镶嵌件、铰链和倒钩设计的使用。
第九问:高温滑动部件为什么经常使用PA46材料?
在大多数条件下,PA46优异的耐磨损性超过其它多数工程塑料。这是因为它具有更高的压力速度P V等级,使得它能承受更高的摩擦速度和压力。经改性的玻纤增强或不增强规格具有更好的耐磨特性。光滑强韧的表面,结合高温下的刚性,使得PA46成为滑动部件的理想材料,类似的滑动部件包括:升降导轨、 链条张紧器、止推垫片。
第十问:PA46的电气和阻燃性能是否适合用于电子电气制品?
PA46具有高的表面和体积电阻,介电强度和相对漏电起痕指数 (CTI)。这些性能的实际值与材料的不同规格、温度和水分相关。总的来说,在高温下PA46保持的这些物性仍能足够满足严格的应用要求。
PA46具有一系列 UL 94 V-0(甚至0.35 mm)阻燃的等级。未经改性及增强的PA46材料,其阻燃性为UL 94V-2;而未经改性的PA46玻纤增强材料,其阻燃性为UL 94 HB。
以上特性,结合非常高的峰值温度和高韧性,使PA46成为需焊接在PCB(印刷电路板)上元件的极佳材料选择。
第十一问:PA46具备普通聚酰胺材料的耐化学性吗?
聚酰胺类材料对多数的化学品具有良好的抵抗性。PA46也不例外。特别是在高温下的耐油和油脂性非常良好。对于汽车工业中引擎罩内的各种应用及其它工业应用如齿轮和轴承来说,PA46为它们的理想材料选择。与其它聚酰胺类材料一样,PA46也会受到强矿物酸的腐蚀并会吸收极性溶剂。
第十二问:PA46材料生产的制品表面效果怎么样?
PA46材料能够很好的复制出模具的表面。作为一般的法则,非增强级材料最好;玻纤增强的表观最差;矿粉和玻纤/ 矿粉混合增强的介于两者之间。此法则尤其适用于光亮的表面,通常用纹理面来遮盖表面的小缺陷。此外,模温越高,越容易复制模具表面,在光面的模具上成型也能得到表面光滑的制品。
第十三问:PA46制品在设计时对壁厚的要求高吗?
制品的壁厚取决于产品的最终功能和特定的需求。通常壁厚应尽可能设计得薄以缩短成型周期。注塑制件的最小壁厚与产品的形状以及材料的流动性直接相关。当流动长度小于100倍壁厚时,PA46成型壁厚可以薄至0.25mm。
均匀的壁厚有助于一致性和均匀充模,从而更好的规避收缩和翘曲,得到机械性能更好的制品。当由于设计需要而不可避免壁厚不均匀时,则应采用壁厚渐变的方式。
第十四问:PA46制品设计时可以允许尖角吗?
尖内角会形成应力集中,这是塑料件失效的最常见原因。所有聚酰胺都对缺口有些敏感,而玻纤增强的特别敏感,内角的应力集中,可采用圆弧设计来减小。作为一般准则,内角半径等于壁厚的一半,这样可以把应力都分散到表面。较小的半径还会有应力集中,而太大的半径帮助不大,并且可能会降低功能。
外角应该保持沿内角半径上壁厚一致,这样减少壁厚变化,有助于防止翘曲、缩影和空陷。
第十五问:加强筋在PA46制品的设计中重要吗?
加强筋同时增加强度和刚性,并且它可以去掉厚重的横截面,减少重量和缩短成型周期,从而显著降低成本。但是加强筋的背表面可能会出现缩影,一般用纹理来遮盖,加强筋与产品壁面的交汇处, 如果处理不好,可能会出现应力。
简言之,加强筋给设计师提供了一个有用的工具。只是在实际应用中对机械性能有必要的要求时才采用。
第十六问:PA46制品模具设计时采用什么形式的浇口和流道?
PA46材料与其它聚酰胺一样,要求较小的浇口和流道系统。非增强的PA46制品模具,流道可以非常细,以节省材料缩短周期时间。较大的部件和较高的比例填充增强材料要求更宽畅的浇口和流道系统。所有类型的浇口都可以采用,但是潜伏式浇口由于其自动脱离浇口的能力而较常采用。
另外热流道可以有效的用于加工PA46,它使使熔融的材料 自由地通过系统,而没有过大的剪切、磨损或材料堵塞。
第十七问:PA46模具设计时,排气重要吗?
如同所有热塑性工程塑料,PA46充模时产生的气体需要通过模具上的排气槽排出。PA46结晶速度非常快,注射时通常采用较高的射速,因此需要模具的排气来避免流道末端的烧焦情况。
排气应开在形腔中气体易被捕获或最后充模的部位,气槽深度在0.018 ~ 0.023 mm长度至少0.75 mm,第二级排气槽宽度等同于与第一级,深度为0.5 mm。所有的排气必须最终能排到大气中。
第十八问:PA46注塑时对机台螺杆喷嘴有要求吗?
PA46可以在标准的注塑成型设备上进行加工。通常,带止逆阀的压缩比为2.5:1的通用螺杆适合于PA46 的加工。对于不增强的规格,可采用倒锥形喷嘴设计;而对于增强型规格,因其增强物本身可抑制流延,倒锥形喷嘴设计并不带来更多的好处,所以建议采用通用式自由流动型喷嘴,这样可以减少剪切对材料的伤害,提供更好的机械性能。
第十九问:PA46注塑时对模温机有特殊要求吗?
模具的加热可以通过水、油、电来提供。通常来说PA46的最低模温为80℃,通过水温加热就能够获得;另一方面,高的结晶度带来优异的机械性能,因此PA46通常建议采用100℃到135℃模温。热油或电热方式可以达到以上模温。采用更高的模温可以带来优异的表面质量。当需要对模腔表面达到最好的复制效果时,可以采用150-165℃的高模温。
第二十问:为什么PA46在加工之前一定要充分干燥?
PA46是吸湿性的材料,它从空气中吸收水分相当快。如果在成型以前材料吸收了水分,可能会对流动和机械性能产生显著的影响。建议的理想含水量小于0.02%,在0.02-0.05的水分含量下加工也是可以接受。
成型过程中需要:预热烘料斗;在添加材料时才打开储料容器;保持烘料斗封闭;在合适的时间将封闭材料的容器移入注塑车间,使材料达到室温,这样打开包装时可防止材料上的湿气凝结。
在室温状态下水分的吸收会降低材料的刚性和强度,而韧性增加,当温度高于78℃时(PA46的玻璃转化温度),水分含量对于材料刚性的影响可以忽略。
第二十一问:在加工成型PA46材料时,推荐用什么样的料筒温度?
由于PA46高熔点和高结晶性,在不过于接近330℃降解点的情况下,料筒温度要设置得足够高以提供均匀的熔体。当在熔体高于330℃时会产生分解,即使停留时间很短。对于阻燃规格,可以适当的降低料筒温度。
标准等级,熔体温度建议305-320℃,喷嘴280-300℃,前段300-320℃,中段300-320℃,后段280-320℃。
高流动等级,熔体温度建议315-330℃,喷嘴280-300℃,前段315-330℃,中段310-325℃,后段280-310℃。
第二十二问:螺杆转速的高低对PA46熔体剪切量的影响大吗?
和大多数聚酰胺一样,PA46由于其相对较低的熔体粘度而具有优良的流动性。螺杆转速对于传递给PA46熔体的剪切量的影响相对较低,通常可以使用高的螺杆转速而不会损害PA46聚合物的性能。
但是,当成型加工PA46玻纤增强规格时,应注意避免高转速会降低玻纤的长度。因而应选择尽可能低的螺杆转速,使螺杆的塑化时间刚好在成型周期的冷却时间内。
第二十三问:PA46加工成型时,背压和注塑速度压力应该怎么设置?
PA46加工时推荐采用相当于7.5巴的背压,以得到均匀的熔体并防止卷入气体。过高的背压将使塑化时间延长,产生流延和降低玻纤的长度。
由于PA46的高结晶速度,它的固化速度很快,所以需要较高的注射速度,以获得优良的压实熔体和表面光洁度。
第二十四问:保压怎么设置,可以得到尺寸满意的PA46制件?
保压时间对制件的外观和尺寸控制起着重要的作用。保压时间就是浇口凝固所需的时间。与其它工程塑料相比,PA46由于其快速的凝固特性而通常只需极短的保压时间。合适的保压时间可以减少体积收缩所引起的凹陷和空穴。确定保压时间的一种方法是测出塑件的重量,然后增加保压时间直到获得恒定的重量为止。
确定正确压力水平的一种方法是:增加保压压力直到看不见凹陷为止。完全冷却后,在塑件最厚处切开,检查有无空穴。如果需要,可以增大保压压力,但是保压压力不能过高以免产生应力。
第二十五问:PA46问什么能够设置极短的冷却时间,和快速的开模?
由于PA46固化速度极快,所以其冷却的时间也极短。另外PA46通常常不会粘附在模具的表面上,且具有良好的脱模特性。由于其高结晶度,PA46表面固化快且在高温时刚性较高。所以PA46的注塑件可以在相对较高的温度下,如200℃脱模,从而使成型周期缩短。
第二十六问:PA46生产过程中的停歇和停机应该怎么处理?
PA46在生产过程中将要短暂停歇时,应关闭料斗,使机筒排空并且螺杆处于前置位置,料筒的温度可以保持。对于1 ~ 2小时的生产停歇,应该采用相同的步骤,但是料筒的温度应降至260℃。在开机时,先用新材冲洗料筒。对于阻燃级,应在将机器停顿前用HDPE 冲洗料筒。
在停机时应排空料斗,用高粘度级的HDPE 来冲洗料筒。在冲洗时降低机筒的温度到将要加工的下一聚合物的温度范围。
第二十七问:高流动规格的PA46注塑成型有什么特殊要求?
高流动的PA46材料,对剪切热没有那么敏感,可以在标准规格加工条件的基础上,通过减小背压,降低入料段区域的温度和提高螺杆的速度来解决。缓冲层的变化可以通过降低保压压力来减小。由于低的剪切热,这只能通过提升在压缩段和计量段的料筒温度来获得高的熔体温度。喷嘴流延可通过降低喷嘴温度或螺杆倒吸来调整。注意不要将喷嘴温度降得太低,因为这将导致不稳定的储料或熔体的过早冻结。由于高流动性,注射压力可降低(约可达50%),变形的出现情形也可减少(由于较小的内应力)。
第二十八问:如何防止PA46回流焊时起泡?
更高熔点的无铅焊接,使得回流焊的预热温度和PCB上的峰值温度升高,峰值温度高达250摄氏度以上。
为了防止高温回流焊时PA46制件表面起泡,可以采取以下预防措施:材料一定要充分干燥;水口料添加比例要严格控制;喷嘴温度要精准控制;模具温度要控制住80-120℃;料筒温度要控制住310±10℃;材料在螺杆之间停留时间尽可能短;螺杆转速尽量低;背压设在5公斤每平方厘米左右;选择恰当的保压压力和时间;螺杆倒抽应尽量少;注塑起始时,对料筒进行充分的清洗,防止混料;充分的排气;模具各部分的冷却应一致,特别是对于模芯;控制注塑件从成型后到回流焊时的时间。
第二十九问:PA46在电气工业上有哪些优势?
由于电气设备微型化的趋势,以及工作电流的增加,内部元件温度也会大幅上升,因此要求材料有较高的长期使用温度,较高的硬度和高温时的低蠕变性。这些要求PA46都可以很好的满足并替代PPS、PEI、PES、LCP、PPA等材料,用于电动机部件、断路器内部元件、绕线元件等
第三十问:为什么高流动性PA46能替代LCP被用于连接器?
集成电路板的持续微型化,导致更加薄壁的小型表面贴装元件。这些电子元件对回流焊工艺中的高峰值温度很敏感。PA46具备高达290℃的热变形温度,又有杰出的韧性和极佳的流动性。
由于PA46的高流动性,降低了剪切热的敏感性,使其可以在较低压力下注塑,得到的连接器内应力更低,获得低翘曲的效果。
另外PA46在高温下仍然能保持极高的刚性水平,使其在高达280℃回流焊过程中尺寸保持一致性,这一定程度上替代了LCP,并降低制品50%成本。
第三十一问:PA46替代PPS材料在电机上有什么出色的表现?
将同等功率或者更大功率的电极微型化,其温度可能会显著上升。过载或者转子锁死时会引起温度急剧上升到250℃。PA46能够承受电动机正常或者过载运行时产生的热量。被用于电动机的端叠片、电刷托架、 齿轮和端支架。
绕线过程中会给端叠片施加一定的应力,脆性PPS在绕线时,要求精准控制工艺以防止开裂,而PA46高韧性提高了工艺可靠性。PA46端叠片被广泛用于吸尘机、割草机、洗衣机、吹风机等马达上。
电刷在高电流时会出现显著的功率损耗,再加上电刷和和整流子之间的互相磨损,会使温度超过220 ℃。PA46高温下的高硬度且兼具高韧性,这种理想的综合性能可完美替代PPS高脆性材料。
第三十二问:PA46在汽车工业上是否也有优异的表现呢?
在汽车工业中,耐热塑料正在快速的替代传统工程塑料。而PA46被证明是理想的金属替代材料。因为其非常好的抗蠕变、机械强度、刚性和高温下的抗疲劳。另外良好的加工性能适合开发设计复杂和集成功能的汽车零部件,用于减低重量、降低噪音及耐化学腐蚀。PA46能承受高负载和在高温恶劣环境下工作,被广泛用于发动机部件应用,如传动系统、电机管理系统、空气系统、连接器、传感器、开关等。
第三十三问:PA46能替代金属用于汽车发动机部件吗?
随着汽车发动机保修期的延长,发动机和动力零部件需要更经久耐用。PA46非常适合于有热机油和变速箱油的场合,即使在严重侵害性的自动传动油中,其刚性、抗冲击性、耐磨损性能随时间的衰减也非常小。正常运行的发动机油温度在130-150℃范围内变化,峰值温度高达165℃,PA46在150℃,1000小时老化前后机械性能都远比PA66好。PA46链条张紧器使用寿命是PA66的3-7倍。
第三十四问:齿轮为什么要选择PA46材料来替代金属?
齿轮的应用对材料有韧性、疲劳强度、耐磨损、齿强度等特殊要求。PA46在高温使用的齿轮中有明显的优势,它的高抗疲劳强度和高抗冲击强度可用于替代金属齿轮,使马达运行更平稳而降低噪音。
特别是在添加润滑助剂如PTFE时,能够进一步提高材料的耐磨耗性。无论是从复印机和打印机中传递速比的齿轮,还是动力中传递转矩的齿轮,PA46材料相比金属材料有诸多优点:无需润滑,降低或消除了运行噪音,生产效率更高,重量轻,耐腐蚀。
第三十五问:轴承和轴承保持架用PA46替代PA66提升大吗?
PA46材料在轴承系统中可以替代很多金属部件和其他尼龙材料。轴承和轴承保持架使用PA46材料,能够保持其高刚性,即使是在较高的工作温度下,严酷环境如润滑油、ATF、TAF和EP油。另外PA46材料即使在干态下同样具有非常好的韧性、出色的抗疲劳性能、高压力速度(PV)极限值和耐磨性。
在高温下PA66保持架性能下降很快的场合,PA46材料仍然能保持其尺寸稳定。
第三十六问:PA46材料是否有导热,导电规格用于特殊场景?
通过对PA46材料添加无机矿物、石墨烯、碳纳米管等材料可以大幅度提高材料的导热系数,得到的导热PA46材料可用于灯头、散热器外壳、传动部件等。
将PA46材料和炭黑、碳纤维等导电填料进行共混改性制得的导电防静电PA46材料,不仅具备良好的导静电性能,还由于PA46本身良好的耐热性、机械性、耐油性能,被广泛用于汽车、机械、纺织、电子电气、电器等领域。