Полиамид алифатический: Общая информация.

В наше время развитие мировой химической промышленности обусловлено бурным ростом индустрии полимеров и полимерных материалов. Неудивительно, ведь изделия из синтетических полимеров, первый представитель которых - Бакелит, был получен в 1907 году, являются уникальными по своим параметрам. Полимеры превосходят по своим свойствам привычные материалы, такие как сталь, дерево и т.д., в разы, при этом процесс их получения и изготовление изделий из них уже давно оптимизирован так, что полимеры ещё и дешевле.

Основными направлениями полимерной промышленности являются улучшение качества полимеров и композитов на их основе, совершенствование методов их переработки, создание новых видов материалов, а также расширение областей их применения.

Мировой объем производства полимеров составляет примерно 330 млн т., причем на долю полимеров инженерно-технического и специального назначения приходятся 26% процентов. В России данный показатель достигает 5%, но именно полимеры инженерно-технического и специального назначения определяют уровень развития техники в стране.
В настоящее время, в связи с развитием современной техники требуются новые полимерные композиционные материалы со специальными свойствами. В тоже время синтез принципиально новых полимеров происходит относительно редко плюс требуется определенное время на нахождение применения этих полимеров, их внедрение и строительство заводов для производства этих полимеров в необходимых количествах. Поэтому основной путь решения материаловедческих проблем – создание полимерных композитов функционального назначения.

Так для создания композитов инженерно-технического назначения чаще всего используют в качестве полимерной матрицы полиамиды (ПА), как алифатические, так и ароматические.
На сегодняшний день в России есть все технико-экономические условия для создания композиционных материалов на основе полиамида 6. Так, ПАО «КуйбышевАзот» входит в десятку мировых производителей полиамидов и к 2020 г. планирует расширить мощности по капролактаму на 70 тыс. т – до 260 тыс. т.

Конструкционные композиционные материалы на основе полиамидов, обладая высокой удельной прочностью, сравнимой с металлами и имея значительно меньший вес, используются в авиационной, аэрокосмической промышленности, в транспортном машиностроении, строительстве, приборостроении, радиоэлектронике.

В медицине полиамид оказался удачным материалом для различных заменителей частей и органов человеческого тела. Из ПА делают искусственные вены и сосуды, различные имплантаты и протезы. В хирургии нити из полиамида – шовный материал. Они обладают высокой эластичностью и устойчивостью к истиранию, гладкие, их легко удалить из шва. Такие нити применяют в микрохирургии, офтальмологии и пластической хирургии.

Преимуществом использования полиамидов, с экологической точки зрения, является возможность вторичной переработки материалов, что позволяет сократить количество отходов в мире. Использование традиционных способов переработки термопластов считается более безопасной технологией изготовления изделий.

Отличительной чертой ПА является наличие в основной молекулярной цепи повторяющейся амидной группы –CO-NH–.

Различают алифатические и ароматические ПА; известны также ПА, содержащие в основной цепи как алифатические, так и ароматические фрагменты. К ароматическии полиамидам, относится например, кевлар. Однако здесь мы более подробно рассмотрим алифатические полиамиды.

Алифатические ПА, являющиеся многофункциональными конструкционными материалами, легче в 6–7 раз бронзы и стали, с успехом используются для замены цветных металлов и их сплавов. Каждому типу алифатических ПА присущи свои специфические свойства.

Полиамид 66 – продукт поликонденсации адипиновой кислоты и гексаметилендиамина. Отличается наиболее высокими прочностными свойствами, твердостью, деформационной стабильностью и теплостойкостью. Используется для изготовления деталей, работающих в условиях повышенных механических нагрузок (шестерни, вкладыши, сепараторы подшипников, корпуса и другие детали).

Полиамид 610 – продукт поликонденсации себациновой кислоты и гексамитилендиамина характеризуется большей упругостью и меньшей адсорбцией влаги,чем ПА 6 и ПА 66, хорошими электроизоляционными свойствами, повышенной размерной стабильностью.

Полиамид 12 образуется при гидролитической полимеризации доде-калактама. Отличается от других ПА повышенной водо- и морозостойкостью, что дает возможность эксплуатировать изделия из него в средах переменной и высокой влажности. Обладает наименьшим водопоглощением среди алифатических ПА, по ударопрочности и эластичности он превосходит ПА 6 и 66.

Полиамид 6 (известный так же под названиями ПА6, капролон, найлон 6(nylon 6)) – многофункциональный конструкционный материал, который сравнительно недавно (немного более тридцати лет) начал применяться в промышленности. Полиамид 6 отличается высокой прочностью, низким коэффициентом трения, легко поддается обработке фрезерованием, точением, сверлением и шлифованием. Изделия из полиамида 6 позволяют устройствам и механизмам, в которых они используются, работать бесшумно и при этом вполне надежно.
Износ пар трения при использовании полиамидных деталей снижается в 1,5–2 раза и, соответственно, повышается их ресурс.

К недостаткам алифатических ПА относятся значительное снижение физико-механических характеристик во влажной среде, низкая стабильность прочностных и электроизоляционных свойств, а также недостаточно высокая точность размеров изделий из них.