高温尼龙PA10T的改性、应用

2023-05-08

PA10T是由对苯二甲酸和癸二胺经缩聚而成(熔点约316℃)，具有优异的力学性能、耐热性、尺寸稳定性、耐化学腐蚀性、抗水解性和良好的加工性能，且吸水率低。

由于合成PA10T的单体癸二胺来源于蓖麻油，属于绿色可再生资源，因此PA10T具有很高的环保价值，也是目前合成的唯一的生物基半芳香族聚酰胺(生物碳含量达40％(wt)~60％(wt))。

PA10T主链上苯环的存在赋予了 PA10T良好的物理机械性能和耐热性，而长链亚甲基则会增加材料的韧性并降低其吸水率，从而可通过注塑和挤出加工制成所需产品。PA10T具有优异的耐热性能，其熔点在316℃，耐化学腐蚀性能，吸水率低，尺寸稳定性好，玻纤增强改性后耐无铅焊锡温度超过280℃，加工性能良好，成本较低，工艺简单，综合性能优异。

此外，PA10T的生产原料来源丰富，对苯二甲酸技术成熟，市场供应充沛，而癸二胺除了能从石油中得到之外，也可来源于自然界的蓖麻油，我国盛产蓖麻，蓖麻油产量丰富。因此，PA10T又是一种生物基材料，具有重要的环保意义。

应用

PA10T主要应用于汽车轻量化(发动机部件、燃油系统、排气系统、冷却系统、引擎箱、动力换向装置等)、电子电气(电动机部件、各类连接器、断路器内部元件、绕线元器件等)、LED(反射支架、导热外壳等)、饮水系统(水龙头、水表部件等)和表面贴装技术(SMT)等领域。

PA10T 可用作手机支架天线LDS材料、手机扬声器支架，智能手表内部支架、LDS天线材料等。

PA10T突出的耐热性、超低吸水率、尺寸稳定性、高流动性、适用于薄壁快速成型以及良好的SMT适用性，可用于SMT连接器、USB Type C连接器等电子电气部件。

改性

由于PA10T的熔点接近于其热分解温度(350℃)，在熔融加工和注塑成型过程中很容易发生分解，因此在实际应用中所使用的PA10T产品几乎全部为其改性产品。

通过对国内外相关数据库的详细检索发现，目前与PA10T研究相关的文献大概有100多篇。图1给出的是文献的统计情况，近几年文献数量呈明显的增长趋势，而国内作者占92.86％，说明对于PA10T的研究，中国处于主导地位。

共混改性

1.力学和阻燃性能（玻纤增强，阻燃剂阻燃）

叶少勇等采用熔融共混挤出的方法制备了20％(wt)玻纤(GF)增强PA10T复合材料，并研究了马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)对复合材料力学性能的影响。研究结果表明：当POE－g－MAH含量为15％(wt)时，综合力学性能最佳，拉伸强度和弯曲强度分别提高25％和20％，POE-g-MAH起到了界面相容剂的作用，提高了玻纤与PA10T基体的相容性。

Guo等采用两种不同的挤出工艺制备了长玻纤(LGF)和短玻纤(SGF)增强PA10T，发现LGF的增强效果要好于SGF，而PA10T／SGF的热稳定性要好于PA10T／LGF。

钟一平等以阻燃剂二乙基次膦酸铝(Alpi)对30％(wt)玻纤增强PA10T进行阻燃改性，当Alpi的质量分数为12％(wt)时，复合材料的阻燃等级达UL94－V0级，进一步研究了阻燃机理。

2.热氧老化性能

宋海硕等以熔融共混法制备了LGF和SGF改性PA10T复合材料，并系统研究了复合材料的热氧老化性能。结果表明：热氧老化会导致复合材料结晶性能和力学性能的下降，且老化时间越长，性能下降的越明显。这是由于热氧老化导致PA10T分子链的分解、基体的碳化，使得玻纤与基体界面脱粘造成的，整个老化过程，分子链的分解起主导作用。

宋季岭等以溴化环氧树脂作为阻燃剂，通过熔融共混法制备出阻燃型玻纤增强PA10T复合材料，研究热氧老化对复合材料力学性能的影响。指出玻纤与树脂基体之间的界面粘接作用的强弱是影响复合材料热氧老化性能的主要因素。

王蒙等以溴化环氧树脂／三氧化二锑作为协效阻燃剂，制备了阻燃型短玻纤增强PA10T复合材料，结果表明：复合材料在160℃老化过程中发生了微交联反应，从而提高了储能模量和玻璃化转变温度(Tg)，而分子降解主要发生在200℃和240℃的老化后期，导致Tg降低，出现大量小分子。老化后热重分析得到的树脂残留率增加，复合材料在240℃下老化30h后，出现明显的碳化现象，严重破坏了复合材料的结构，热稳定性明显下降。

3.综合性能

张凯通过熔融共混法制备出热致性液晶聚合物(TLCP)／PA10T和无机填料／TLCP／PA10T复合材料，结果发现添加少量的(3％(wt))的TLCP就可以有效地改善PA10T的加工性能。TLCP起到了成核剂的作用，促进了PA10T的结晶。无机填料可以显著提高TLCP／PA10T复合材料的力学性能和耐热性，加工性能也有改善。

易庆锋等从熔融共混挤出工艺角度出发研究了球形氧化铝在PA10T基体的分散性及其对PA10T加工性能和力学性能的影响，解决了高填充氧化铝的分散难题，而分散性越好，复合材料的综合性能越好。

PA10T熔融温度与其分解温度相近，导致加工窗口较窄，限制了其在工业加工中的适用范围，因此需要对其进行改性。

随着材料、技术和工艺的不断发展，PA10T在改性方法和应用方面也会进一步拓展。首先，除了添加第三单体进行共聚改性外，也可以考虑与其熔点相近的其它特种工程塑料进行共混改性，获得综合性能优异的合金材料。其次，在改性填料方面，新的纳米材料(如石墨烯、碳纳米管等)，将会更多的应用于PA10T的功能化改性上，当然纳米材料的均匀分散并不容易，需要在制备方法、工艺和设备上的进一步提升。再次，除了结晶、力学、耐老化等性能外，为拓宽PA10T的应用领域，使其具备新的性能(如导热、导电性能等)也将是一个重要的改性方向。

最后，随着飞机和汽车轻量化、5G和6G通讯、LED和SMT等领域的进一步发展需求，对高温尼龙的市场需求也会进一步加大，经改性的PA10T也将应用于更为广阔的领域。

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高温尼龙PA10T的改性、应用

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2021-09-15

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