星期一, 5月 16

    PPA-Polyphthalamide 塑料介绍

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    ■ ACMT/ 刘文斌

    PPA-Polyphthalamide

    PPA (polyphthalamide) 是 Solvey Advanced Polymer 公司的产品,其商品名为Amodel,原先是Amoco公 司在1991年商品化的高性能工程塑胶产品,后来企业 重整Amoco就把高性能工程塑胶部门卖给了Solvey Advanced Polymer公司。

    PPA在分子结构上可以被归为Polyamide(PA) 聚酰胺系 列,其合成方法也和聚酰胺(PA ex. Nylon)相似,而常 见的Polyamide工程塑胶(ex.Nylon 66 ,Nylon 6)是属 于脂肪族的聚酰胺 (polyamide),所谓脂肪族 (aliphatic) 化合物是指分子结构组成上都是碳氢氧等分子的长链形 高分子结构,其可以对照芳香族(aromatic)化合物, 而所谓芳香族化合物是指在分子主链结构上会有苯环 (benzene ring)结构存在,通常主链上具有苯环结构之 芳香族化合物会较直链形脂肪族化合物有较坚硬之刚 性及较高之耐热特性,所以常见的高性能耐高温工程塑 胶,很多都是在分子结构上具有主链苯环结构的芳香族 化合物。

    我们常使用的 Polyamide 工程塑胶,例如 Nylon,这些 塑胶的分子链结构是属于碳氢(C,H)长链型的脂肪族 结构,其合成方式主要有下列两种: (1)一种是由单体上带有羧基(─C=O) 及胺基(─NH)
    两种官能基的环状化合物进行开环加成聚合形成,此 种藉由开环反应合成产生高分子塑胶者,代表性者 如:Nylon 6 其是由环己内酰胺(─NH(CH2)5-CO─) 开环聚合而成;(2)另一种是藉由二元酸HOOC-R1 -COOH 及二元胺 H2N-R2-NH2 两种单体来进行缩 合聚合反应形成高分子塑胶,代表性者例如:Nylon 66 是由已二酸 HOOC-(CH2)4-COOH 和已二胺 H2N -(CH2)6-NH2 聚合而成,而 PA610 是由癸二酸 HOOC-(CH2)8-COOH 和已二胺 H2N-(CH2)6-NH2 聚合而成。而从上面所谓命名的数字就表示分子结构 的碳数目,由一种单体开环反应合成的就以一各数字 表示,由二元酸与二元胺缩合反应合成者就以两个数 字表示,而数字则表示碳元素的数目。


    如果再合成时选用的单体将二酸(diacid)单体由脂肪 族长链分子改成芳香族具苯环结构之单体来合成聚酰 胺高分子,就会以另外的命名法来称呼,比较常见的 例如 PA-6T、PA-9T、PPA 等,这些在主链结构上具 有苯环结构的聚酰胺(Polyamide, PA)塑胶,会有效 提高塑胶的刚性值、耐热性等性质,所以这类塑料可 以称为是耐高温PA塑料。 例如PA-6T 是藉由对苯二甲酸(PTA)单体与己二胺反 应聚合而成,由于它的主链上具有苯环结构,使得它具有低吸湿性、耐高温性、尺寸安定性等特性,著名 产品如日本三井化学PA-6T 商品名为ARLEN ,Tm 约320℃; Tg约85~125℃。主要应用于电机/电子 零件(SMT制程),及汽车引擎盖下面的各种零件。

    另外例如PA-9T 则是藉由对苯二甲酸(PTA)与壬二胺 反应聚合而成,也由于它的主链上具有苯环结构,使 得它具有低吸湿性、耐高温性、尺寸安定性、高结晶 度、高耐磨耗性等特性,著名产品如日本Kuraray公 司的 PA-9T 商品名为 Genestar ,Tm 约 306℃ ; Tg 约125℃。主要应用于电机/电子零件(SMT制程), 耐热温度可达 260℃适用于无铅的 reflow solder 制程。

    Solvey公司的Amodel PPA 具有优越的机械物性及极 佳的尺寸安定性、高耐热性及良好的成形加工性,其 组成结构类似于PA-6T。 PA-6T是藉由对苯二甲酸(PTA)单体与己二胺缩合反 应聚合而成,此聚合物具有优良的尺寸安定性、低吸 湿性、高强度及高耐热性,但是此化合物要商品化却 面临一项重要缺点,就是其具有极高的结晶熔点,其 Tm=370℃,这会造成在加工上极难进行加工,也会 造成配方组成成分极易产生劣解现象。所以目前商业 化属于PA-6T结构的材料,例如 Solvey 的Amodel PPA和日本三井化学的Arlen PA-6T 都是有经过结构 调整的塑胶产品,其主要是在合成时藉由共单体来进行合成,使其降低材料熔点,但仍可保有快速结晶速 率的特性,所以可以取得物性及加工性的平衡点。目 前商品化的PPA材料的熔点约为310℃,所以可以利 用射出成型制程进行加工。

    PPA材料需求案例 

    Amodel PPA AS-1566 HS 这支塑料由 Solvey 的编号 原则可以知道他适用于结构射出件(S=Structural), 1566 表示 1= 主基材是使用 A-1000 PPA 材料,5= 添 加补强材的种类是 Mineral B & Glass Fiber,66= 补 强材的添加重量比例为66 wt%,而HS表示是热安定 性及润滑等级(heat stabilized and lubricated)

    射出加工条件 

    (1)射出加工前建议应先干燥处理,以防塑料吸湿过 高,会造成在加工时射出喷嘴(nozzle)有滴垂现象, 且会降低机械强度及影响成品表面外观。通常要求干 燥程度达到含水率0.03~0.06%以下,
    干燥条件建议 所使用的干燥温度不要超过135℃,通常超过125℃ 干燥温度时就容易造成本色塑料容易有变色危险,建 议干燥条件为120℃下干燥四小时或90℃下干燥八小 时;(
    2)料管加工温度设定一般建议310~330℃,熔胶 温度 (melt temp) 最好达到 321~343℃,模温建议最 佳设定为135℃ (建议模温设定范围为65~165℃)■

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