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尼龙材料应用广泛,复合材料有望成为未来发展方向

尼龙材料性能优异,广泛用于汽车、电子电气、消费等领域

尼龙(Nylon)化学名称聚酰胺(PA),是全球最早合成和工业化生产的合成纤维,在纺织服装领域多被称为锦纶。作为一种重要的高分子材料,尼龙在服装、汽车、国防、航天等多个领域具有广泛应用。尼龙产品种类众多,主要包括PA6、PA66,还有PA11、PA12、PA610、PA612、PA1010、PA46等,我国尼龙占主导地位的是PA6和PA66,两者消费量约占总消费量的90%,其中又以PA6更为常见。

不同尼龙(Nylon)产品描述

种类 功能特性 主要应用领域
PA6 强度小且较为柔软,熔点低,具有良好的耐磨性、自润滑性和耐溶剂性 用作纤维制品,如服装、面料、箱包、轮胎帘子布、传送带、运输带、渔网、地毯等制造;用作电子器件、汽车、铁路等工程塑料制品或食品、药品包装等薄膜制品
PA66 自润性、耐摩擦性好,弹性好、耐疲劳性好,耐腐蚀性能佳,硬度、刚性最高,韧性最低 用作各种机械和电器零件,其中包括轴承、齿轮、滑轮泵叶轮、叶片、高压密封圈、垫、阀座、衬套、输油管、贮油器、绳索、传动带、砂轮胶粘剂、电池箱、电器线圈、电缆接头等
PA610 相对密度较小,吸水性低于PA66和P6,尺寸稳定性好,成型加工容易,机械强度近于P66跟6,能耐强碱,比双6和单6更耐普通弱酸,但易溶于甲酸 用于制造机械、交通业的零部件,电子工业中的绝缘材|料、仪表壳体
PA11 具有吸水率低、耐油性好、耐低温、易加工,具有质量轻、耐腐蚀、不易疲劳开裂、密封性好、阻力小等优点 用来制作汽车输油管、刹车管、枪托、握把、扳机护圈、降落伞盖、海底光缆、电缆的保护材料等
PA12 吸水率低,尺寸稳定性好、相对密度小,耐低温性优良、熔点低,柔软性、化学稳定性、耐油性、耐磨性均较好 用于水量表和其他商业设备、光纤、电缆套、机械凸轮、汽车、滑动机构以及轴承等,还可用于汽车燃油输送管、汽车制动刹车管、空调管、空压设备软管、工业用高压液压管等

数据来源:观研天下数据中心整理

根据观研报告网发布的《中国尼龙材料行业现状深度研究与发展前景预测报告(2023-2030年)》显示,相较于尼龙6,尼龙66在耐磨、熔点和热变形温度等方面性能都更为优异,尼龙6主要用于民用纺织领域,而尼龙66主要工程塑料领域。具体而言,尼龙66是实现汽车轻量化的重要材料,同时广泛应用于下游轨道交通及电子电气领域,民用用途中尼龙66也是瑜伽服、冲锋衣等高端服饰及中高端电器的理想材料,难以被其他材料替代。

尼龙6及尼龙66性能对比

性能 尼龙6 尼龙66
聚合度 140-200 55-77
熔点(°C) 210-215 255
密度(g/cm3) 1.12 1.15
闪点(°C) 102.2 227.2
沸点(°C) 255 452.1
折射率 1.433 1.468
抗冲击性
耐水解 较差
耐高温强度 较好
抗疲劳强度 较好
耐磨损 较好

数据来源:观研天下数据中心整理

聚己内酰胺(PA6)是己内酰胺的聚合反应体,由于具有强度小、柔软等特性,当前较多地用做锦纶纤维,在服装、箱包等民用方面以及轮胎帘子布、传送带等产业用方面广泛应用,此外由于PA6工程塑料具有耐磨、耐热、耐油、抗拉强度高、冲击韧性强、自润滑性好等特性,其在电子器件、汽车、铁路等工程领域也具有较多应用。而除了上述领域外,PA6作为双向拉伸尼龙薄膜料在薄膜领域也具有广泛应用。

数据来源:观研天下数据中心整理

锦纶纤维性能优良,在强度、耐磨性、吸湿性等方面具有突出特点,相较于其他化纤面料质量稳固、经久耐穿,在服饰、袜子、背包、家纺产品等民用领域以及特种防护安全用品、缆绳、轮胎帘子布等工业、军工、航空航天领域均有广泛应用。特别是在民用方面,锦纶民用丝具有强度高、重量轻、弹性好、耐疲劳破坏、耐磨损、耐碱性和耐还原剂、耐低温等优良特性,在高端纺织物上具有广泛应用。

锦纶纤维性能

性能 描述
断裂强度 在合成纤维中最大,远高于各种天然纤维,在一般情况下比羊毛高3-4倍,比棉花高1-2倍,比粘胶纤维高3倍左右
耐磨性 是棉花的10倍、羊毛的20倍、粘胶纤维的50倍
耐腐蚀性 耐腐蚀性优良,具有良好的抗菌、抗霉菌能力,贮存容易,制成服装易于打理
吸湿性 锦纶的公定回潮率为4.5%,远高于涤纶的0.4%,制作的服装比涤纶服装穿着更舒适
亲肤性 化学结构与人体蛋白质90%的化学结构相似,因此具有较强亲肤性,轻质柔软,皮肤触感温和,质感柔韧,仿棉,仿真丝效果更强

数据来源:观研天下数据中心整理

聚己二酰己二胺(PA66)作为己二酸与己二胺的聚合反应体,应用领域主要可分为民用以及工业用两大类。根据隆众资讯,当前,PA66多作为工业用丝,主要用于汽车轮胎、帘子布、传送带、安全绳网等工业及军用领域。

数据来源:观研天下数据中心整理

PA66凭借其优异的性能在纺织面料等民用服装领域能够满足更高需求。PA66是质量最高的人造纤维,具有更强、更柔软、更好的外观和手感,相较于PA6具有更吸引人的光泽和更长的使用寿命,此外由于舒适性较高,非常适合搭配紧身衣。

PA66丝在服装方面的应用

应用领域 性能
运动服/户外 能使运动服和户外服装保持最佳性能,无论是贴近身体还是暴露在恶劣的环境中都能在保持柔软舒适的同时兼顾强度和弹性
内衣 柔软、美观,能够防臭、减少摩擦,同时保持透气性
牛仔 与棉质面料结合能够制成柔软而富有弹性的面料,同时能够保持自然的着色和手感,是最佳牛仔布的基础
成衣 能够制成风格及性能各异的成衣,如能在控制湿度和气味的同时保持整洁自然的衬衫,既能保持形状又能完美悬垂的连衣裙,可水洗、可包装的尖端定制服装等
裤装/配饰 能够与氨纶结合,具有保持自然湿度、抗异味、抗起泡的特点,能够制成袜子、紧身裤、鞋等单品

数据来源:观研天下数据中心整理

尼龙复合材料有望成为最主流的工程材料之一

在庞大的尼龙材料家族中,尼龙6和尼龙66是两大主要品种。凭借着优异的综合性能,PA6和PA66是最早开发并实现产业化的尼龙品种,也是目前产量和消耗量最大分尼龙品种,脂肪族尼龙具有优异的力学性能、耐腐蚀、较强的润滑性以及耐磨性,但也由于酰胺键的存在吸水性较高,尺寸稳定性较差,因此在用作工程材料时需要对其进行改性,目前工业生产中普遍采用填充改性的工艺,填充改性是指采用各种高性能纤维,同时添加增韧剂、润滑剂、热稳定剂对尼龙进行改性以获得强度高、尺寸稳定性和加工性能好的复合材料,即尼龙复合材料。

常见的尼龙增强材料

类别 玻璃纤维 碳纤维 芳纶纤维 玄武岩纤维
密度(glcm3) 2.5-2.6 1.7-2.2 1.49 2.6-2.8
使用温度(℃) -410 最高2000 最高250 -1140
热传导系数(W/m·k) 0.034-0.040 5-185 0.04-0.13 0.031-0.038
比体积电阻(·m) 1*1011 2*105 3*1013 1*1012
弹性模量〈GPa) 72.5-75.5 230-600 70-140 79.3-93.1
抗拉强度(MPa) 3100-3800 3500-6000 2900-3400 3000-4840
单丝直径(um) 45229 45056 45061 45194
断裂伸长率(%) 2.7-3.0 1.3-2.0 2.8-3.6 1.5-3.2
主要用途 增强材料、电绝缘材料、光导材料、过滤材料等 高温隔热材料、密封材料、功能材料、结构材料、建筑材料等 增强材料、补强材料、耐热材料 防火隔热材料、高温过滤材料、增强材料、耐热介电材料
应用领域 常用于制备增强热塑性、热固性塑料 多用于体育休闲用品、航空航天等领域 轮胎帘子线、绳索类、防弹衣、航空航天 消防服阻燃隔热层、防火卷帘、灭火毯等消防材料;房屋、桥飞机跑道等建筑领域的加固补强、防渗抗裂材料

数据来源:观研天下数据中心整理

在普通的尼龙复合材料中,主要的汽车和工业领域,强玻纤增强PA6和PA66是是最常见的尼龙复合材料,拥有优异的力学性能。在电线电缆及油管等领域,PA11和和PA12复合材料吸湿率低,拥有良好的自润滑性和电气绝缘性,被广泛应用。目前玻纤增强PA11和PA12主要应用于汽车油管和电线电缆保护套。在齿轮轴承及电子电气罩壳中,PA610复合材料耐冲击性等综合性能突出被广泛应用。

玻纤增强尼龙性能及应用领域

种类 单体 吸湿率(%) 熔点(℃) 特点 下游应用领域
PA6+30%玻纤 己内酰胺 高机械强度、刚度、耐磨性,较高的抗蠕变性,高冲击强度和机械减震性 发动机周边部件,工业轴承、齿轮等
PA66+30%玻纤 己二胺和己二酸 2.02 165 较高的比强度,良好的耐热性、耐磨蚀性、较高的冲击性、抗蠕变性 汽车进气歧管、风扇叶片保护罩、齿轮、线圈骨架等
PA610+30%玻纤 己二胺和癸二酸 1.2 135 良好的力学强度、耐热性、电绝缘性,尺寸稳定性较好 齿轮、轴承、各种电子电气的罩壳等
PA11+30%玻纤 -十一氨基酸 0.9 189 吸水性低,尺寸稳定性好,有优异的自润滑性,耐磨性、耐油性良好,成膜性好 汽车油管、薄膜、电线电缆护套等
PA12+30%玻纤 环十二碳三烯(CDT)和月桂内酰胺 179 优异的低磨耗,低摩擦性能,自润滑性,良好的抗冲击性,电气绝缘性,气体阻隔性 汽车油管、电线电缆护套、食品包装等

数据来源:观研天下数据中心整理(zppeng)

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