Подробные технические данные о свойствах нейлона (PA) — тепловые, механические, химическая стойкость, электрические характеристики, а также сравнительные таблицы по различным маркам.
Обзор свойств нейлона
Материалы из нейлона (полиамида) занимают уникальное место среди инженерных термопластов: они обладают наилучшим сочетанием прочности, вязкости и износостойкости среди неармированных пластиков, при этом их можно обрабатывать на стандартном оборудовании для литья под давлением и экструзии. В данном техническом справочнике собраны ключевые свойства, необходимые инженерам, конструкторам и специалистам по закупкам при оценке нейлона для конкретных областей применения.
Все данные, приведенные в данном справочнике, относятся к материалам, прошедшим кондиционирование (23 °C, 50% относительной влажности), если не указано иное. Содержание влаги существенно влияет на механические свойства — для ненаполненного нейлона значения, измеренные в сухом состоянии после формования, могут быть на 20–40% выше, чем значения, полученные после кондиционирования.
Механические свойства в зависимости от марки нейлона
| Прочность на разрыв (МПа) | 80 | 82 | 90 | 55 | 170 | 185 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Удлинение при разрыве (%) | 150 | 60 | 45 | 200 | 3 | 3 |
| Модуль упругости при растяжении (ГПа) | 2.8 | 3.0 | 3.2 | 1.7 | 9.0 | 10.0 |
| Прочность на изгиб (МПа) | 100 | 110 | 130 | 75 | 240 | 270 |
| Модуль упругости (ГПа) | 2.6 | 2.8 | 2.9 | 1.6 | 8.5 | 9.2 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Изод без надреза (Дж/м) | Без перерыва | Без перерыва | 450 | Без перерыва | 600 | 700 |
Основные выводы:
– PA6 обладает большим удлинением при разрыве (более пластичен), но PA66 имеет более высокую прочность
– Армирование стекловолокном (GF30 = стекловолокно 30%) повышает прочность в 2–2,5 раза, но значительно снижает пластичность
– PA46 превосходит все стандартные нейлоны как по прочности, так и по термостойкости, но при этом стоит дороже
– PA12 — самый мягкий и гибкий материал: он обладает самой низкой прочностью, но лучшей ударопрочностью при низких температурах
Тепловые свойства
Тепловые характеристики зачастую являются решающим фактором при выборе марки:
| Температура плавления (°C) | 225 | 265 | 295 | 180 | 225 |
|---|---|---|---|---|---|
| Температура стеклования (°C) | 50-60 | 65-70 | 75 | 40-45 | 50-60 |
| Температура стеквания при давлении 0,45 МПа (°C) | 170 | 250 | 285 | 145 | 215 |
| HDT @ 1,82 МПа (°C) | 65 | 90 | 160 | 55 | 195 |
| Температура непрерывной эксплуатации (°C) | 100-115 | 130-150 | 170-180 | 80-95 | 140-160 |
|---|---|---|---|---|---|
| Удельная теплоемкость (Дж/г·К) | 1.7 | 1.7 | 1.4 | 1.6 | 1.3 |
Примечания по HDT:
– Температура термического прогиба (HDT) — это температура, при которой образец прогибается на 0,25 мм под заданной нагрузкой
– Армирование стекловолокном значительно повышает HDT — у марк GF30 этот показатель в 2–3 раза превышает HDT немаркированных марок при давлении 1,82 МПа
– PA66-GF30 при давлении 1,82 МПа: 250 °C — подходит для применения в автомобильных деталях, устанавливаемых под капотом
– Низкий показатель HDT материала PA12 ограничивает его применение только в условиях комнатной температуры
Поглощение влаги и воздействие окружающей среды
Способность нейлона поглощать влагу является важнейшим фактором — в большей степени, чем практически любой другой инженерный пластик:
| PA6 | 1.6% | 9.5% | 2.5-3.0% |
|---|---|---|---|
| PA66 | 1.2% | 8.5% | 2.5% |
| PA46 | 1.2% | 6.5% | 2.0% |
|---|---|---|---|
| PA11 | 0.4% | 2.0% | 0.8% |
Влияние влажности на свойства:
– Предел прочности на разрыв в насыщенном состоянии снижается на 15–25% по сравнению с состоянием «сухого изготовителя»
– Ударопрочность УВЕЛИЧИВАЕТСЯ при впитывании влаги (нейлон становится более прочным после обработки)
– Изменение размеров: PA6 разбухает примерно на 0,4% на каждые 1% поглощённой влаги — это необходимо учитывать при изготовлении прецизионных деталей
– Под воздействием влаги электроизоляционные свойства значительно ухудшаются (диэлектрическая проницаемость увеличивается в 2 раза)
Рекомендации по проектированию:
– PA12 для деталей, подвергающихся воздействию влажной среды или погружению в воду
– Характеристики изделия в сухом состоянии, определяющие допуски на размеры при проектировании пресс-форм
– Перед измерением критических размеров довести детали до состояния равновесия
Химическая стойкость нейлона
Характеристики химической стойкости нейлона определяют его пригодность для использования в промышленных условиях:
Хорошая стойкость (при 23 °C не наблюдается значительного поражения):
– Алифатические углеводороды (бензин, минеральные масла, дизельное топливо)
– Спирты (метанол, этанол, изопропанол)
– Эфиры и кетоны (ацетон, МЭК — ограниченное воздействие)
– Слабые кислоты (уксусная кислота, лимонная кислота — проверять в каждом конкретном случае)
– Разбавленные щелочи и соли
Низкая стойкость (к воздействию или износу):
– Концентрированные минеральные кислоты (HCl, H₂SO₄, HNO₃) — быстрый гидролиз
– Сильные окислители (перекись водорода >10%)
– Фенол и муравьиная кислота — растворяют нейлон
– Хлорид кальция (осушитель) — вызывает растрескивание под напряжением
– Сильные щелочи при повышенной температуре
Специальные марки для применения в химической промышленности:
– PA12 для топливных магистралей автомобилей — устойчив к ароматическим топливам и спиртовым смесям
– PA6I/6T (прозрачный нейлон) для применений, предполагающих контакт с химическими веществами и требующих прозрачности
– Марки, армированные стекловолокном, для корпусов химических насосов и деталей клапанов
Электрические и горючестные свойства
Электрические свойства (при кондиционировании 50% RH):
| Диэлектрическая прочность (кВ/мм) | 20 | 20 | 18 |
|---|---|---|---|
| Объёмное удельное сопротивление (Ом·см) | 10^15 | 10^15 | 10^14 |
| Удельное поверхностное сопротивление (Ом) | 10^13 | 10^13 | 10^12 |
|---|---|---|---|
| Коэффициент потерь (1 МГц) | 0.02 | 0.02 | 0.03 |
Классы воспламеняемости:
| Класс | Класс по стандарту UL94 | Кислородный индекс (%) |
|---|---|---|
| PA6 | HB | 24 |
| PA66 | HB | 24 |
| PA12 | HB | 22 |
|---|---|---|
| Оценки FR | V-0 | 32+ |
Нейлон горит самоподдерживающимся пламенем и капает. Для электрических корпусов или компонентов, требующих огнестойкости, следует указывать марки FR (огнестойкие) — как правило, это PA66 с добавлением галогенных или фосфорных антипиренов.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
Как определить, подходит ли книга «Свойства нейлона: полное техническое руководство» для конкретной детали?
«Свойства нейлона: полное техническое руководство»: деталь подходит для использования, если её грузоподъёмность, диапазон рабочих температур, устойчивость к воздействию влаги, износостойкость и метод обработки соответствуют реальным условиям эксплуатации.
Какие свойства следует проверять в руководстве «Свойства нейлона: полное техническое справочное руководство»?
Проверить прочность, жесткость, ударопрочность, термостойкость, влагопоглощение, стабильность размеров, коэффициент трения, износостойкость и химическую совместимость.
В чём заключается наибольший риск при выборе книги «Свойства нейлона: полное техническое руководство»?
Наибольший риск заключается в том, чтобы ориентироваться на значения из технического паспорта, не учитывая реальные условия эксплуатации, метод обработки, геометрию детали и долгосрочную эксплуатацию.
Когда следует проводить испытания материала «Свойства нейлона: полное техническое руководство» перед началом производства?
Проведение испытаний рекомендуется в случаях, когда деталь подвергается воздействию нагрузок, высоких температур, химических веществ, влаги, должна соответствовать жестким допускам, нормативным требованиям или эксплуатироваться в новых условиях.
