强度堪比金属,轻盈如羽,它隐藏在日常的每个角落。在我们的日常生活中,尼龙几乎无处不在,从身上穿的衣物,到汽车的零部件,从牙刷的细丝,再到航空航天设备的高精部件。
今天,就让我们走进尼龙的世界,深入了解这个神奇的、改变世界的材料。
尼龙,化学名称为聚酰胺(PA),属于五大工程塑料之一。它凭借低比重、高抗拉强度、耐磨、自润滑性好、冲击韧性优异等特点,备受人们关注。
尼龙家族十分庞大,成员众多,像常见的 PA6、PA66、PA11、PA12、PA610、PA612 等,每种类型都有其独特的性能和应用领域。
尼龙的比拉伸强度高于金属,比压缩强度与金属相当。其抗拉强度接近屈服强度,比 ABS 高一倍多。而且,尼龙对冲击、应力振动的吸收能力强,冲击强度比一般塑料高出许多。
[尼龙与金属对比强度]
尼龙表面光滑,摩擦系数小,在作为活动机械构件时具有自润滑性,噪声低。在摩擦作用不太高时,可不加润滑剂使用。正因如此,它成为制造轴承、齿轮等传动部件的理想材料,使用寿命很长。
[尼龙制成的轴承、齿轮]
像尼龙 46 等高结晶性尼龙,热变形温度很高,可在 150℃下长期使用。PA66 经过玻璃纤维增强以后,热变形温度更是能达到 250℃以上。
[高温环境下尼龙部件正常工作]
尼龙十分耐碱和大多数盐液,对弱酸、机油、汽油,以及芳烃类化合物和一般溶剂也有很好的耐受性。它能抵御汽油、油、脂肪、酒精、弱碱等的侵蚀,并且具有良好的抗老化能力。
[尼龙材料浸泡在各种化学试剂中测试图]
尼龙还有自熄性、无毒、无臭、耐候性好等特点,对生物侵蚀呈惰性,有良好的抗菌、抗霉能力。其电绝缘性能也不错,即使在潮湿环境下,仍能保持较好的电绝缘性。
这是最常见的尼龙品种,PA66 比 PA6 要硬 12%。PA6 具有高韧性、耐磨性、耐冲击、易加工等特点,但吸水性较高;而 PA66 机械强度更高、耐热性优于 PA6,但加工难度较大。
[PA6 和 PA66 产品对比图片]
这两种属于长碳链尼龙,具有低吸水性、耐油性优异、柔韧性好等特点。PA12 是尼龙中吸水性最低的品种,还具有耐低温性好(-40℃)、耐化学腐蚀等优点。
[ PA11 和 PA12 材料的相关图片]
PA46 是一种高温尼龙,长期使用温度可达 150℃,具有高刚性和耐磨性。
[PA46 应用在高温环境设备中的图片]
通过物理或化学方法改性的透明尼龙,透光率一般在 90% 以上,可用于饮料和食品包装、光学仪器和计算机零件等领域。
[透明尼龙制成的产品图片,如饮料瓶、光学镜片]
像 PA11 和 PA1010,其合成单体来自生物原料提取路线(如蓖麻油),具有显著的低碳、环保优势。
[生物基尼龙生产过程中涉及生物原料的图片]
汽车工业是尼龙最大的应用领域,约占尼龙总用量的 1/3。尼龙被用于制造各种输油管、活塞、绳索、传动皮带、轴承、齿轮、滑轮、泵叶轮、风扇叶片、阀座、衬套等。
[汽车中各种尼龙部件的图片]
在电子电气领域,尼龙用于制造电器线圈、电缆接头、各种仪表板、汽车电器仪表、冷热空气调节阀等零部件。
[电子电气设备中尼龙部件的图片]
在机械制造工业中,尼龙用于制造各种滚子、滑轮、泵叶轮、风扇叶片、蜗轮、推进器、螺钉、螺母、耐油密封垫片、耐油容器等。
[机械设备中尼龙部件图片]
尼龙在日常用品方面的应用也很广泛,比如用于制造牙刷刷毛、高级牙刷、包装用袋、食品用薄膜(熟食用的高温薄膜和清凉饮料用的低温薄膜)等。
【尼龙牙刷、尼龙食品包装袋等图片】
尼龙在航空航天、体育运动器材等领域同样应用广泛。特别是尼龙弹性体,具有高回弹、轻质等特性,被应用于登山鞋、滑雪靴、消音齿轮以及医用导管等。
[航空航天设备中的尼龙部件、尼龙制成的运动器材图片]
尼龙加工具有一些独特特性,需要特别注意。尼龙吸湿性强,容易受潮,所以在成型前需要充分干燥。如果原料潮湿,在成型过程中,制品表面会出现气泡、银丝和斑纹。
尼龙熔体粘度低、流动性大,喷嘴会产生 “流延” 现象。尼龙是结晶性高聚物,成型收缩率大,因此需要严格控制工艺条件。
对于制造较复杂的制品,模具设计应在试验的基础上确定其尺寸。
[尼龙加工过程的图片]
随着科技的不断发展,尼龙材料也在持续进步。高温尼龙、长碳链尼龙、透明尼龙、生物基尼龙以及尼龙弹性体等特种尼龙,正在不断开拓新的应用领域。特别是生物基尼龙,不仅具有显著的低碳、环保优势,还能提供满足不同性能需求的解决方案,符合全球可持续发展的趋势。
从 1935 年杜邦公司发明尼龙至今,这种多才多艺的材料已经走过了近 90 年的历程。它从最初的纺织领域,逐步扩展到工程塑料领域,不断刷新着人类对材料科学的认知。
明天,当你穿上一件尼龙外套,用尼龙牙刷刷牙,开着含有尼龙零部件的汽车上班时,或许会对这种平凡而又非凡的材料多一份敬意。它不仅仅是一种塑料,更是人类智慧与自然规律完美结合的见证。在我们走向未来的道路上,尼龙仍将继续扮演重要角色,以其独特的性能和支持,帮助人类构建更加美好、更加可持续的生活环境。
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