聚酰胺加工技术进展.ppt

聚酰胺加工技术进展,苑会林 北京化工大学 材料科学与工程学院,1、聚酰胺及加工性能简介 2、聚酰胺的吹膜加工成型 3、聚酰胺的共挤复合成膜 共挤吹塑 共挤流延 4、聚酰胺的挤出管材 5、聚酰胺的纺丝 6、结束语,一、 聚酰胺及加工应用简介,聚酰胺是分子中含有酰胺键（CONH）的线形高分子，从合成方法上可采用己内酰胺开环聚合生成尼龙6或由二酸和二胺类缩合而得到不同的聚酰胺产品，如尼龙66、尼龙6/12、尼龙11、尼龙12等。聚酰胺属于结晶型材材料，有明显的熔点，尼龙6的熔点为215，随着二酸和二胺单体碳原子数的增加，熔点有下降的趋势，共聚尼龙的熔点可达178左右。由于尼龙有较高的熔点，因此具有较好的耐热性，此外尼龙还有优良的耐油性能、气体阻隔性能等，因此被广泛应用于特殊场合的产品上。,1、注射成型(injection mold) 2、挤出成型 吹膜成型(bubble film process) 空气冷却法(air cooled) 水冷法(water cooled) 中空吹塑成型(hollow process) 流延成型（casting process） 纺丝加工（filament process） 3、单体浇铸成型（CMC）,聚酰胺的加工方法可分为以下几种,聚酰胺的吹塑薄膜加工成型,聚酰胺在膜产品的应用中有良好的耐热性、耐油性、阻氧性、透明性、耐针穿刺性好、强度高和韧性好等优点，因此在包装行业中被广泛应用于厌氧食品、防锈零件、绝缘电子电讯器材的真空包装上。,吹塑薄膜的加工方法分为: 上吹法（风冷式） 下吹法（水冷式） 风冷式吹膜方式和聚乙烯吹膜方式一样 水冷式吹膜方式和聚丙烯吹膜方式一样,图1.风冷式吹膜示意图（上吹法）,风冷式加工的特点,优点 易操作 膜制品的屈服强度高 生产速度快 缺点 透明度较差,图2. 水冷式吹膜示意图,图2. 水冷式吹膜示意图,水冷式加工的特点,优点 透明度优良 膜制品柔软 拉伸断裂伸长率较大 采用定型套冷却泡管，膜制品折径尺寸稳定 缺点 操作较难 膜制品屈服强度较低 需要经过二次干燥处理提高结晶度以增加强度，或者再经二次吹胀拉伸制成热收缩膜,水冷法吹膜（下吹二次吹胀法）,吹塑加工的聚酰胺树脂,按特性粘度分类 粘数在2.504.20之间适用于下吹法吹塑 粘数在2.7以上的树脂可用于上吹法加工,表1. 上吹（空气冷却）法用尼龙原料（宇部）及性能,表2. 下吹（水冷）法用尼龙原料（宇部）及性能,尼龙膜的氧气阻隔性,聚酰胺有优良的氧气阻隔性，但是由于聚酰胺有酰胺官能团的存在，所以有极强的吸湿能力和水蒸气透过性。尼龙膜的阻隔性与湿度的关系，如果尼龙薄膜在吸湿后，其他性能也有所变化，如阻隔性能、拉伸强度、断裂伸长、介电性能均有所变化，特别是作为肉类保鲜包装时，会使包装物的水分含量有减少现象，表现在外表面起邹折。,多层尼龙复合膜的三层结构示意图,多层尼龙复合膜的五层结构示意图,多层尼龙复合膜的七层结构示意图,五层套桶式复合共挤出模头,五层塔式共挤复合膜模头,等温流线型共挤出模头流道分布图,等温流线型共挤出模头流道（后背）分布,共挤出现场,表3.采用传统的带有螺旋流道的套筒式复合机头生产尼龙复合膜的工艺参数（水冷式）,表4.采用传统的带有螺旋流道的套筒式复合机头生产尼龙复合膜的工艺参数（水冷式）,表5. 五层共挤复合膜的物理性能,表6.相同尼龙材料用上吹法和下吹法得到的膜的物理性能比较,3.聚酰胺的中空成型,聚酰胺由于具有极好的气体阻隔性和耐油性所以可以用来生产特殊用途的中空容器，如涂改液笔囊，汽油油箱等。由于一些物理和阻隔性能的需要，往往采用多层共挤出的方法，先行挤出料坯，然后在进行吹胀成型。生产用的机头设计与吹膜机头设计大体相同，只不过在吹制大型容器时往往需要有较大的储料室，在储料室的物料在柱塞的压力下通过管式机头挤出成料坯。,4.聚酰胺的流延加工成型,聚酰胺经流延加工成型成尼龙单膜或多层复合薄膜，尼龙单膜往往还经双向拉伸生产双向拉伸尼龙薄膜（BOPA）。尼龙薄膜经双向拉伸后其物理性能会大幅度提高。,表7. 未拉伸及双向拉伸尼龙6薄膜的物理性能比较,聚酰胺的流延加工成型使用T型机头，幅宽可达2000毫米，尼龙单层薄膜机头模缝厚度在0.5毫米，多层薄膜机头模缝厚度在1.2毫米左右。牵引速度可达120米/分。流延冷却辊的温度在20100，辊温和辊速能影响尼龙膜的力学性能和透明度等性能。,图8.聚酰胺流延加工成型生产线,表8 T 型机头流延用尼龙树脂特性表,表9. 尼龙流延膜生产工艺条件,表10. T型机头尼龙流延膜的物理性能,图9. 三层共挤复合膜机头,图10. 七层共挤复合膜机头,五.聚酰胺的管材挤出成型,聚酰胺的管材挤出需要树脂具有较高的分子量（粘数），由于尼龙12具有较好的耐低温性能、较低的吸湿性和尺寸变化率，所以大多使用尼龙12来挤出成管，用于气体的快速接头用管。尼龙管材挤出采用真空定径法生产，生产线速度可达1030米/分，表11列出宇部尼龙12（3030LUX）管材的成型工艺条件，表12列出其管材的物理性能指标。,表11.宇部尼龙12管材的成型工艺条件,表12.尼龙管材的物理性能指标,以上数据测试根据 SAE J844标准 （a）在23下，将水压逐渐增加，使一段300 mm长的管子爆破的压强。 （b） 环应力=管内流体表压（外径-壁厚）/（2壁厚） （c）使用200mm长的管子，夹紧装置相距100mm，测试段50mm,在拉伸速度50mm/min.下的拉伸强度和断裂伸长。 （d）拉伸强度和形变是在样品放置于1103环境下3星期后，在23下测得的数据。 （e）280管子置于1103环境下24小时后30分钟内，在233环境下测得。 （f）在自由条件下，测出没有扭曲的最小弯曲半径。 （g）干燥条件：1103空气炉中置24小时，-40下置4小时进行测量。 湿式条件：沸水中置2小时，-40下置4小时进行测量。 a: 样品破裂的数目, b: 试验样品数,结束语,由于尼龙具有亲水性的酰胺基团，所以具有极强的吸湿性，尼龙切片的含水量应小于0.07%，如果包装开口后必须在80110的真空箱内干燥4小时以上方可使用。尼龙具有极明显的熔点和结晶温度，如果达不到此温度，物料不会软化，因此需要有准确的温度控制，才能保证挤出设备正常运转。,尼龙加工一般采用单螺杆挤出机，长径比不低于20，最好在24以上。螺杆的压缩比在34之间。压缩比太小会将气泡包裹在内，使生产的产品质