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ポリアミド(POLYAMIDES)とは-ポリラクタム/ポリフタルアミド/ポリアラミド

物性

ポリアミド(PA)は、二酸とジアミンの反応、またはラクタムの開環重合によって生成されます。それらは、脂肪族、半芳香族、または完全に芳香族の熱可塑性プラスチックです。アラミドと呼ばれる芳香族ポリアミドは、すべての脂肪族アミド(ナイロン)よりも強度が高く、耐溶剤性、難燃性、耐熱性、寸法安定性が優れていますが、はるかに高価で製造が困難です。 

最も重要な2つの芳香族アミドは、ケブラーとしても知られるポリ(p-フェニレンテレフタルアミド)と ポリ(m-フェニレンイソフタルアミド)です。アラミド鎖間の完全な芳香族構造と強力なハイドロゴン結合により、高融点(通常、分解温度> 750 K以上)、低重量での超高引張強度、優れた難燃性と優れた寸法安定性、室温および高温での耐溶剤性を保有しています。

脂肪族ポリアミドは、全芳香族ポリアミドよりもはるかに大規模に製造されており、エンジニアリング熱可塑性プラスチックの最も重要なクラスです。アモルファスまたは射出成形時の結晶性は中程度ですが、繊維およびフィルム用途では、機械的延伸による配向により結晶化度を大幅に高めることができます。2つの最も重要なポリアミドは、ポリ(ヘキサメチレンアジパミド)(ナイロン6,6)とポリカプロラクタム(ナイロン6)です。両方とも、高い引張強度、高い柔軟性、優れた弾性、低いクリープ、高い衝撃強度(靭性)などの優れた機械的特性を備えています。染色が容易で、摩擦係数が低いため、優れた耐摩耗性を示します(自己潤滑性)。両方のアミドは、高い融解温度(500〜540 K)とガラス転移温度を持ち、高温で良好な機械的特性をもたらします。たとえば、PA-6,6の熱たわみ温度(HDT)は通常180〜240°Cで、ポリカーボネートとポリエステルの熱たわみ温度を超えます。また、油、塩基、菌類、および多くの溶剤に対する耐性も優れています。主な制限は、強力な水分感受性(水が可塑剤として機能する)と、結果として生じる機械的特性の変化です。たとえば、湿潤ポリアミドの引張強度は、乾燥ポリアミドの引張強度よりも50%以上低くなる場合があります。別の重要なポリアミドはナイロン6,12です。ポリマー主鎖のメチレン基の数が多いため、ナイロン6、6、6よりも親水性が低くなります。このために、耐湿性、寸法安定性、電気的特性は優れていますが、結晶化度、融点、機械的特性は低くなります。他の市販のポリアミドには、ナイロン4,6、ナイロン6,10およびナイロン11が含まれます。

ポリアミドのもう1つの重要なクラスは、ポリフタルアミド(PPA)としても知られる半芳香族ポリアミドです。1それらは、ヘキサメチレンジアミンなどの脂肪族ジアミンとテレフタル酸および/またはイソフタル酸との縮合から製造される、溶融加工可能な半結晶性熱可塑性樹脂です。芳香族部分は、典型的には、ポリマー鎖の少なくとも55モルパーセントの繰り返し単位を含む。芳香族基と脂肪族基の組み合わせにより、吸湿性が大幅に低下し、寸法変化がほとんどなく、より安定した特性が得られます。したがって、PPAは、PA6,6やPA6などの脂肪族ナイロンと、はるかに高価なポリアラミドとの間の性能ギャップを埋めます。それらはほとんど結晶質であり、高温で高い強度と剛性を提供します。しかしながら、これらの樹脂は脂肪族アミドよりも高価であり、融点が高いため加工が困難です。加工性を改善し、コストを下げるために、ナイロン66などの脂肪族ポリアミドとブレンドされる場合があります。

2つの最も一般的なセミアロマティックアミドは、ポリ(ヘキサメチレンテレフタルアミド )(PA 6T)と ポリ(ヘキサメチレンイソフタルアミド)(6I)です。これらの樹脂は、非常に高い融点(T 6T有するM及びガラス転移温度(6T:T≈595 K)G ≈410 K)を。優れた寸法安定性、高温での低いクリープ、および多くの高性能エンジニアリングプラスチックに匹敵する優れた耐薬品性で知られています。

ポリアミドには、他のクラスのエンジニアリングポリマーと比べていくつかの利点があります。例えば、それらはポリエステルよりもアルカリ加水分解に耐性がありますが、酸加水分解には耐性がありません。また、PETやPCと比較した場合、多くの有機液体に対する耐溶剤性が優れています。

商業用ポリアミド

未充填および充填脂肪族ポリアミド(ナイロン)の主要メーカーは

芳香族ポリアミドの主要な製造業者は、Honeywell ( Spectra®)、 Teijin ( Teijin, Teijinconex) 、DuPont ( Kevlar®Nomex®)があります。

用途

ナイロン66やナイロン6などの脂肪族ポリアミドは、エンジニアリングおよび産業用途に広く使用されています。非強化グレードの連続使用の上限温度は約340〜350 K、ガラスとミネラル強化グレードの約370〜390 Kです。アプリケーションには、ほぼすべての産業と市場が含まれます。たとえば、自動車産業では、ナイロンはワイヤーとケーブルのジャケット、冷却ファン、空気取り入れ口、ターボエアダクト、バルブとエンジンカバー、ブレーキとパワーステアリングのリザーバー、ワイパーとスピードメーターのギアに使用されています。エンジニアリングポリアミドは、さまざまな機械やポンプの動力工具ハウジング、バルブ、自動販売機、およびスイッチ、ソケット、プラグ、アンテナ取り付けデバイスなどの多くの電気/電子部品にも使用されています。

製造された脂肪族ポリアミドの60パーセント以上が、商業繊維用途に使用されています。これには、カーペット、衣服、シートベルト、室内装飾品、ロープ、タイヤ補強材が含まれます。ただし、ナイロン製の生地は、ポリエステル製の生地よりもしわになりにくいです。これらの理由により、 ナイロン繊維は長年に渡ってPET繊維の市場シェアをいくらか失いました。

芳香族ポリアミドははるかに高価ですが、優れた機械的特性を備えています。多くの産業で非常に要求の厳しいアプリケーションに使用されます。例には、ロープとケーブル、防弾チョッキ、テニスストリング、ホッケースティック(複合材として)、スノーボード、ジェットエンジンエンクロージャー、ブレーキとトランスミッションの摩擦部品、およびガスケットが含まれます。

半芳香族ポリアミドは、多くの場合、より高価な完全芳香族アラミドの費用効果の高い代替品です。これらは、脂肪族ナイロンとはるかに高価なポリアラミドの性能のギャップを埋めます。製品がより厳しい化学物質および/またはより高い温度への長時間の曝露に耐えなければならない場合、それらはしばしば良い選択肢になっています。一般的なアプリケーションには、モーター部品、燃料ラインコネクタ、クーラントポンプ、ブッシング、航空機エンジンのベアリングパッド、チャージエアクーラー、レゾネーター、エンジンカバーコンポーネントおよび熱シールド、燃料カットオフおよび給湯器マニホールドバルブ、コネクタ、高電圧ブッシング、モーターハウジング、およびヘッドライトのコンポーネントが含まれます。

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