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聚邻苯二甲酰胺

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聚邻苯二甲酰胺的重复单元

聚邻苯二甲酰胺(又名：PPA，高性能聚酰胺)是聚酰胺(尼龙)家族中的一种热塑性合成树脂，当聚合物链重复单元中55%或更多摩尔分率的羧酸是由对苯二甲酸（TPA）和间苯二甲酸（IPA）组成时，它就可以被定义为聚邻苯二甲酰胺。在聚合物主链中用芳香族二元酸取代脂肪族二元酸提高了其熔点、玻璃化温度、耐化学性和硬度。[1][2]

PPA树脂被模塑成零件，在需要耐高温的情况下代替金属，应用在例如汽车动力传动系部件、高温电连接器外壳以及许多其他用途中。

1 结构编辑

PPA中的二元胺是脂肪族的。PA6T均聚物难以处理，因为其熔点高达371℃。[3]为了制造可用的聚合物，有必要降低它的熔点，这实际上可以通过使用较长的二元胺(具有9-12个碳原子)或通过共聚6T来实现。

已有三种共聚物获得了商业上的成功:PA 6T/66、PA6T/“DT”和PA6T/6I(含间苯二甲酸)。[4][5]

聚邻苯二甲酰胺TPA/己二胺(6T)的重复单元

聚邻苯二甲酰胺TPA/甲基戊二胺（DT）的重复单元

如果PPA 中55%以上的酸性部分是由IPA构成的，那么此共聚物就是无定型的。[6]

用直接缩聚法制备的PPA摩尔质量在12,000-16,000克/摩尔之间。

2 性能编辑

与脂肪族聚酰胺相比，PPA具有更好的[7][8][9][10]

  •  耐化学性
  •  高温下更高的强度和刚度
  •  抗蠕变和抗疲劳性
  • 尺寸稳定性
  • 吸湿灵敏度
  • 以及更低的翘曲性

PPA的玻璃化温度随着TPA用量的增加而升高。[6]如果PPA 55%以上的酸性部分是由IPA构成的，那么共聚物就是无定型的。[6]简言之，结晶度有助于提高物质在玻璃化转变温度以上(但低于熔点)的耐化学性和机械性能。无定型聚合物具有良好的低翘曲性和透明度。

像脂肪族尼龙一样，PPA可以(事实上几乎总是)用如玻璃纤维、增韧剂和/或稳定剂等增强剂来改性。

目前已开发出多种具有特定性质的配方。例如能够直接粘合到弹性体上，形成塑料-橡胶复合材料的树脂，以及经批准可以与饮用水和食物直接接触的树脂。[11]

2.1 聚邻苯二甲酰胺共混物

向PPA (PPA/PA共混物)中添加脂肪族聚酰胺能够降低熔点和玻璃化温度，这可能使这些聚邻苯二甲酰胺共混物比具有较高熔点/软化点的PPA更容易加工。

虽然对聚酰胺/聚烯烃共混物进行了大量的研究，但关于PPA/聚烯烃共混物的性能却鲜有报道。这可能是因为与聚烯烃的温度稳定性相比，PPA树脂需要相对较高的加工温度。PPA/聚酰胺/聚烯烃共混物显示出延展性、强度、刚度、抗冲击性和热性能的良好平衡，表明这些类型的材料应该具有商业用途。[12]

3 应用编辑

PPA树脂通过注塑成型制成用途广泛的零件。在汽车中用于制造包括燃油和冷却液管路、泵耐磨环、电机线轴部件、燃油管路连接器、热水器歧管燃油模块、燃油切断阀、恒温器外壳、空气冷却器、冷却液泵和LED前照灯。在电子产品中，PPA的高熔点使得PPA模塑的SMD零件可以通过无铅焊接工艺组装。[11]PPAs还用于USB-C连接器、[13]LED安装和电缆/电线保护。[9]PPA树脂的其他应用包括石油工业的气体管道和供应管线(由于其承受高压的能力)，医疗应用如导管管道，在个人护理方面如牙刷刷毛以及毛刷。PPAs还用于运动器材、淋浴阀体、飞机发动机轴承垫和衬套的制造。

4 生命周期影响编辑

与任何热塑性塑料一样，PPAs理论上可以通过重熔完全回收，通过解聚作为缩聚物回收。商业回收要求物流、清洁和加工成本低于原始聚合物的成本，但情况并非总是如此。能够产生能量的PPA废物可以在焚烧厂回收。最佳回收选项取决于许多条件，如当地立法、塑料零件设计、使用分拣设施以及回收成本。

5 商业供应商编辑

  • 阿科玛公司，Rilsan HT。[14]
  • 巴斯夫公司，Ultramid T，6T/6共聚物。[15]
  • 杜邦公司，Zytel HTN，6T/66和6T/MPDMT。[9][16]
  • DSM公司，ForTii， PA 4T共聚物。[17]
  • EMS公司，Grivory， GV级PA66/6I/6T， HT1级6T/6I，HT2级6T/66，T3/HT3-CO级基于级10T共聚物- [5]
  • Evonik公司， Vestamid， 采用HT 与6T/X和10T/X聚合物“相加”。[18]
  • Kuraray公司， Genestar， 9T共聚物(使用C9二元胺的两种异构体)。[16]
  • 三井公司，Arlen ，6T/66。 [19]
  • Solvay公司，Amodel.最初由Amoco商业化，如今该品牌归Solvay所有。根据Nevicolor的说法，目前所有的阿莫尔等级都是基于单一的聚合物A1100，[20]但也有基于66/6T共聚物的等级[21]和基于66/6T/6I共聚物的其他等级。[22]

参考文献

  • [1]

    ^Cousin, Thibault, Jocelyne Galy, and Jerome Dupuy. "Molecular Modelling of Polyphthalamides Thermal Properties: Comparison between Modelling and Experimental Results." Elsevier 53.15 (2012): 3203-210. Web. 26 Nov. 2013.<https://wisconsin.hosts.atlas-sys.com/nonshib/GZE/illiad.dll?Action=10&Form=75&Value=1964134>.

  • [2]

    ^Harper, Charles A (2002-06-10). Handbook of plastics, elastomers, and composites. pp. 51–52. ISBN 978-0-07-138476-6..

  • [3]

    ^Kohan, Melvin I, ed. (1995). Nylon Plastics Handbook. Munich: Hanser. p. 71. ISBN 978-1-56990-189-2..

  • [4]

    ^Glass; Walter; Kozielski, Gary; Martens, Marv. "High Performance Polyamides Fulfill Demanding Requirements for Automotive Thermal Management Components" (PDF). DuPont. Retrieved 26 March 2016..

  • [5]

    ^"Grivory HT". www.emsgrivory.com. EMS Chimie. Retrieved 25 May 2015..

  • [6]

    ^Cousin, Thibault, Jocelyne Galy, and Jerome Dupuy. "Molecular Modelling of Polyphthalamides Thermal Properties: Comparison between Modelling and Experimental Results." Elsevier 53.15 (2012): 3203-210. Web. 26 Nov. 2013. <Link>.

  • [7]

    ^"Amodel PPA". Solvay. Retrieved 26 March 2016..

  • [8]

    ^"Grivory HT". EMS Grivory. Retrieved 26 March 2016..

  • [9]

    ^"Zytel HTN". DuPont. Retrieved 26 March 2016..

  • [10]

    ^"Practical Guide to High Performance Engineering Plastics" (PDF). SmithersRapra. Retrieved 26 March 2016..

  • [11]

    ^Evonik Industries, http://www.vestamid.com/product/vestamid/en/products-services/pages/default.aspx.

  • [12]

    ^Desio, G. P. (1996), Characterization and properties of polyphthalamide/polyamide blends and polyphthalamide/polyamide/polyolefin blends. J Vinyl Addit Technol, 2: 229–234. doi: 10.1002/vnl.10131 http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/vnl.10131/pdf.

  • [13]

    ^Zistler, Andrew (December 11, 2015). "DuPont's Zytel HTN selected for use in USB Type-C 3.1 connectors". connectortips.com. EE World. Retrieved 26 March 2016..

  • [14]

    ^"Introduction to Rilsan HT" (PDF). Arkema. Retrieved 26 March 2016..

  • [15]

    ^"Ultramid - polyamide compound on the basis of PA ..." BASF. Retrieved 26 March 2016..

  • [16]

    ^"HPPA Genestar PA9T - Auto applications" (PDF). Kuraray. Retrieved 26 March 2016..

  • [17]

    ^"Stanyl ForTii". DSM. Retrieved 26 March 2016..

  • [18]

    ^"Vestamid HT Plus" (PDF). Evonik. Retrieved 26 March 2016..

  • [19]

    ^Practical Guide to High Performance Engineering Plastics. SmithersRapra. p. 50..

  • [20]

    ^"Amodel design guide" (PDF). Nevicolor. p. 13. Retrieved 25 May 2015..

  • [21]

    ^"Technical data sheet". IDES. Retrieved 25 May 2015..

  • [22]

    ^"Amodel A1133 datasheet". IDES. Retrieved 25 May 2015..

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