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基础物理性能表/標準成形条件表

Reny系列是三菱瓦斯株式会社率先开发的高科技PA-MXD6树脂。Reny系列树脂比其它工程塑料具有更高的机械强度和模数。

特点:

  • 在较大温度范围内具有高强度高模数的优越性
  • 成型尺寸稳定性高于聚酰胺,低吸水率使其具有高强度的优越性
  • 热膨胀系数低,与合金相当
  • 对油类和有机溶剂有较高抵抗性
  • 收缩率小,不易变形
  • 玻纤强化的情况下表面仍保持光泽

与其他的PA树脂的比较

我公司的高性能聚酰胺树脂(品牌名为Reny),是PA树脂材料的一种。所谓PA树脂,是在高分子链的重复单位(单体单位)结构中拥有酰胺键(-CONH-)的高分子材料的总称,含有脂肪族骨骼的树脂被特称为尼龙(尼龙这一名词,当初是美国的DuPont公司的品牌名,但现在作为上述总称通用)。
作为生产量非常大的通用PA树脂,可以列举出尼龙6和尼龙66,两者都作为结晶性树脂使用。PA树脂,具有源于上述酰胺键的氢键性的特点,具有良好的耐药品性、耐热性、热滞留稳定性、耐加水分解性、吸水时的强韧性(难以裂开)、以及良好的气体隔离性等特点。但另一方面,同时也具有会因为紫外线或热而发黄、因吸水而导致的尺寸变化(尺寸变大)或机械强度及刚性降低等现象。
我公司的高性能聚酰胺树脂(Reny),利用以间苯二甲胺(简称MXD)中代表性的芳香族双胺为原料的结晶性PA树脂(以MXD和己二酸为原料的PA树脂的高分子结构为下述构造式),其拥有高机械强度和刚性的特点,以及添加强化材料(填充材;玻璃纤维等)等的混合技术,使之具有作为工程塑料最高等级的机械性强度和刚性,与通用的PA树脂相比,因为具有低吸水性(尺寸和物性的变化少),是一种适宜的金属代替材料。

Reny成形时的模具温度和干燥条件

我公司的高性能聚酰胺树脂Reny的射出成形,适合选定比较高的模具温度(模具表面温度120~140℃),这样如果在80℃左右的模温成形之后,需要进行退火处理(130℃下1小时左右),以提高成形品的结晶化度,从而确保强度和刚性。此外,在吸湿的状态下,可能在成形品的表面会产生银条(银色)等异常,建议在成形前进行热风干燥(在80℃下12小时以上或120℃下4小时以上)。

【解说】 关于结晶性树脂和非晶性树脂的特征

(1)什么是高分子的结晶化

所谓高分子(这里因是原理的说明,以线状高分子为前提。)的结晶化,与低分子的结晶(例如:砂糖)或离子性物质的结晶(例如:食盐),其分子或离子规则性地排列并构成结晶的现象(参照图1)不同,是当给予了某种条件,例如,在射出成形时熔融状态下的冷却条件,或溶液状态下的浓缩条件等的情况下,链状的高分子会部分集合,部分朝向同一方向排列并成束的现象(参照图2)。此外,当高分子发生了结晶化时,结晶区域以外的具有不固定的分子配置的非晶领域通常是会共存的。


【图1】 低分子或离子性物质的结晶模式图(单纯立方格子举例);
蓝颜色表示分子或离子,灰色表示结晶格子(假设性的概念)。
同一结晶格子有规则地逐个排列在X, Y, Z轴方向上。

【图2】结晶性树脂的模式图;
蓝色表示结晶区域,灰色表示非晶区域。在结晶区域,高分子链在同一方向成束,在非晶区域,高分子链呈不固定的配置。

无论是哪一种结晶化,都具有分子、离子或高分子链的重复单位(单体单位),想要将分子间力或离子键作为驱动力,在热力学上取得最稳定的配置的现象这一共同点。但是,高分子的话,因单体单位被高分子键束缚,与聚合前的单体(低分子)相比,具有取自由配置的可动性降低这一本质上的差异。该高分子特有的分子的可动性降低,是非晶区域残留的原因。并且,结晶区域的比率(“结晶化度”)和各个结晶区域的大小(“结晶尺寸或微晶尺寸”)很大程度上依存于成形条件。

高分子在熔融或溶液状态下,高分子链基本上是非晶性的,但是,随着冷却或浓缩的增进,分子间力(引力)的效果变得显著,从而推进了结晶化。但是,高分子无论是在熔融还是在溶液状态下,都具有随着冷却或浓缩的增进,粘度变得远远大于低分子类的另一个特点。由于该粘度增大的效果,在实际中往往会出现在结晶化进行之前已发生凝固。因此,一般情况下,要慢慢地进行冷却或浓缩,通过延长高分子链再配置的时间,使得结晶化度提高。类似聚碳酸酯树脂(PC树脂)或聚苯醚树脂(PPE树脂)那样的非晶性树脂,因结晶化缓慢,可以认为是在非晶性的容易凝固的材料。

(2)高分子结晶区域的性质

结晶区域因为很强的分子间力从而形成了紧密的结构,因此,与非晶性区域相比,一般显示出高的热软化温度和弹性率、低的线膨胀系数和吸水率(也就是由温度或湿度引起的尺寸变化低)。其中,关于热软化温度,在非晶区域,和单体单位构造的刚性(分子链段的可动性或柔软性的大小)相关的玻璃转化温度(Glass transition temperature;简写为Tg)大致相同,而在结晶区域,与比Tg更加高温的融点(Melting temperature;简写为Tm)大致相同。

因此,对于树脂成形品来说,一般情况下使得结晶化度增大时,上述的物理性质会向好的方向发展。但是,分散在非晶区域中的结晶区域,因由于弹性率差值,受到外力作用时会变成应力集中点,因此一般情况下会由于结晶化程度的增大,树脂成形品的韧性降低,向脆化的方向发展。此外,当结晶化度相同时,可通过缩小结晶尺寸对韧性进行改善。

(3)高分子的非晶性区域的性质

如果把很硬同时难以融化的结晶区比作填充物(Filler,填充的强化材料)的话,那么非晶区就是相当于连续相的树脂基体(Matrix)。非晶区域的热性质,受上述Tg决定,但在机械上的物性方面,理解韧性(强韧度)非常重要。

在温度小于Tg的低温情况下,受到外力(拉伸、弯曲、压缩、扭转等的作用力或重力导致的自重变形)的非晶区域,首先会产生可逆性的弹性变形。这种情况,是一种在复原范围内如果清除外力就会复原的比较小的变形,例如无机玻璃那种硬且脆的材料也可以观察到类似的现象。对于非晶领域的韧性,从分子的角度上,是指超出了弹性变形的范围,并且与不可逆变形的程度有一定的依存关系。这种塑性变形的本质,是由于粘性流动,也就是相互缠绕的高分子链一边非可逆性地偏移,一边逐步改变配置,同时将外力的能量作为以热的形式散失,材料整体在断裂的过程中逐渐变形的过程。

塑性变形到断裂的契机,是从微小的裂纹(龟裂)或气孔(空隙)而产生。在假定理想的非晶区域,也就是在不存在任何异物和不均质构造(结晶区域或粗密的波动)等而引起应力集中的情况时,裂纹或气孔的产生的原因,可以认为有下述3点引起的:①高分子末端、②高分子键的相互缠绕的波动、③高分子键断裂,无论哪一种,分子水平的非常微小的变化或者波动都会成为产生气孔的根源。这3种因素中,①和②分子量越大气孔的产生越受到抑制。这是因为分子量越大(越长),每单位重量的分子末端数会减少,并且,缠绕会变得难以解开(例如:可以从烫煮好的面越长,则全体变得越难解开类似)。也就是分子量越大,在韧性方面则越有利。

关于上述③的高分子键的断裂,可认为与上述②的缠绕的观点也有关联,但是,高分子链的硬度(单体单位构造的刚性)是一个重要的因素。也就是说,当高分子链柔软时,虽然不会消除相互的缠绕,但是容易随着整体性的变形而运动,但是当分子链刚性较高时,则因为链段的可动性降低而无法响应变形,作用力容易集中在缠绕点上,导致高分子键容易发生断裂。高分子链的刚性,其越大非晶区域的弹性率越大,作为热性性质,虽然会使得上述Tg上升(提高热软化温度),但会带来熔融流动性降低(熔融粘度上升,成形性恶化)的影响,为了提高熔融流动性而缩小分子量,又会出现上述所说的韧性上的不利,可以说是实际使用时会引发相反的复杂作用。

(4)结晶性树脂和非晶性树脂

线状高分子,如果选择冷却条件,基本上具有结晶化的能力。但是,通常所说的“结晶性树脂”,是指在射出成形或挤压成形等通常的成形条件下,在保证实用性的前提条件下,结晶过程能够进行,同时能得到各方面物性比较平衡的树脂。与之相反,所谓“非晶性树脂”,是指在这种成形条件下,几乎不会结晶化的树脂。

作为“结晶树脂”的工程塑料,可以列举出PA树脂、POM树脂、PBT树脂、聚对苯二甲酸乙酯树脂、聚苯硫醚树脂等,具有良好的熔融流动性及耐药品性,利用玻璃纤维等填充物具有很好的补强效果(提高弹性率、强度、耐热性的效果)等特点。

作为“非晶性树脂”的工程塑料,可以列举出PC树脂、PPE树脂、聚芳酯树脂等,具有拥有透明性、低异向性和低成形收缩等特点。

产品信息

  • ポリカーボネート樹脂(PC樹脂)ユーピロンノバレックスザンター
  • ポリブチレン テレフタレート樹脂 (PBT樹脂) ノバデュラン
  • ポリアセタール樹脂(POM樹脂)ユピタール
  • 変性ポリフェニレン エーテル樹脂(m-PPE樹脂)ユピエースレマロイ
  • 高性能ポリアミド樹脂(PA樹脂)レニー
基础物理性能表
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