尼龍材料的特點尼龍(PA)稱為聚酰胺,為四大工程塑料之一,隨著聚合技術(shù)不斷進步,應(yīng)用越來越廣泛,已從普通裝飾件逐漸發(fā)展到承重結(jié)構(gòu)件和功能件。
聚酰胺主鏈上含有大量極性較強的酰胺鍵,分子間作用力強,加之氫和給電子基團羥基之間易形成牢固的氫鍵,使得其性能優(yōu)異,主要表現(xiàn)在以下八方面。
(1)力學(xué)性能優(yōu)異尼龍拉伸強度、彎曲強度、沖擊強度、硬度、剛性、楊氏模量、韌性都較好,尤其經(jīng)過纖維增強的復(fù)合材料或與其他高聚物混合制成的合金,其強度、模量、硬度、剛度、耐磨性進一步提高。特別地,尼龍具有較好的耐摩擦磨損性、自潤滑性(水可以作為潤滑劑)和耐疲勞性,這是其能夠作為工程塑料廣泛使用的重要原因之一。
(2)耐熱性良好尼龍具有較高的熔點,一般在240℃以上,芳香族尼龍的耐熱性較脂肪族尼龍更高。
(3)加工性能優(yōu)良尼龍是熱塑性塑料,熔融后在剪切力作用下黏度較低,流動性好,易于成型加工。
(4)電性能優(yōu)良在干燥的條件下,尼龍具有較好的電絕緣性,可作為絕緣材料使用,是特別好的高頻絕緣性材料。
(5)耐溶劑性良好尼龍的化學(xué)穩(wěn)定性好,耐堿,耐弱酸,尤其耐芳烴類化合物和常用有機溶劑。
(6)阻燃性好、易于功能化尼龍的阻燃性較好,一般不易燃燒;加入抗菌劑還能使其具有抗菌性。
(7)比金屬材料更優(yōu)的特性尼龍具有質(zhì)量輕、工作噪音小、工作過程中不會擦起火花、不會生銹、不受電磁干擾等金屬不具備的特點。
(8)其他尼龍還具有原料充足、品種多、價格低、易于回收利用、良好的染色性、所得制品精度高、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)良特性。
在工業(yè)機械領(lǐng)域的應(yīng)用
采煤、選煤機械尼龍材料應(yīng)用于煤礦井下采煤設(shè)備,錨桿預(yù)緊力的施加是通過對螺母施加扭矩產(chǎn)生的,不采用其他減摩方式,采用尼龍1010和改性尼龍1010減摩墊片,達(dá)到的減摩效果最佳。山西三元煤業(yè)選煤廠末精煤脫水過程中采用LLL型立式螺旋刮刀卸料離心機,該設(shè)備采用尼龍齒輪套聯(lián)軸器。
球磨機尼龍可在球磨機中做聯(lián)軸器連接。洛陽中信重工機械股份有限公司生產(chǎn)的筒式鋼球磨中,4#爐A磨煤機小齒輪與減速箱采用尼龍6為材質(zhì)的棒銷聯(lián)軸器連接。山東華銀特種水泥股份有限公司的球磨機中,電動機與ZD70減速機采用尼龍柱銷聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)。
紡織機械劍桿紡織機(GA736型)打緯機構(gòu)采用尼龍扇形齒條。GA736劍桿紡織機的行星小齒輪和扇形齒的材料至少有一件是非金屬材料(尼龍),才能保證齒輪振動小、噪聲低,且使用尼龍齒輪可降低成本。
甘蔗壓榨機采用MC澆鑄尼龍材料作為大型壓榨機φ1000×2000上的軸瓦替代原有的銅軸瓦,并實踐證明了可行性。
工程機械起重機起重機臂上使用的尼龍滑塊起到三重作用:(1)可以防止伸縮臂的直接接觸造成的摩擦、磨損,減小了起重機臂在伸縮時產(chǎn)生的摩擦力;(2)提高其工作穩(wěn)定性、安全性;(3)同時,尼龍滑塊可以支撐臂與臂之間的壓力。
單槽絞車MC尼龍經(jīng)過改性后,也可用于大型的建筑工程機械中,如單槽絞車。電動機小齒輪與大齒輪都采用MC尼龍復(fù)合材料,該復(fù)合材料主要采用石墨填充改性,兩個MC尼龍/石墨復(fù)合材料齒輪嚙合時,與金屬齒輪傳動相比有很多優(yōu)勢,如更輕、精度更高、噪聲更低,且尼龍齒輪更容易成型。
工業(yè)輸送機在螺旋輸送機中,采用尼龍軸瓦代替粉末冶金軸瓦,非常適合輸送潮濕物料,無需添加潤滑脂、潤滑油,可干運轉(zhuǎn)。
交通工具領(lǐng)域機械零部件航空小型航空器的動力陀螺器、穩(wěn)定控制表面的動力旋轉(zhuǎn)器,均采用非金屬齒輪,尼龍6、尼龍66、MC尼龍制成的齒輪具有耐沖擊、耐疲勞、自潤滑性能好、耐磨損的優(yōu)點。
自潤滑桿端的關(guān)節(jié)軸承由帶螺紋桿軸承殼體、空心球狀內(nèi)圈和自潤滑襯墊組成。常用襯墊層有聚四氟乙烯和尼龍等,襯墊承載能力強,摩擦系數(shù)低,可實現(xiàn)其在航空、航天等領(lǐng)域承載能力強、使用壽命長、自潤滑、免維護、易拆卸等的要求。
地鐵地鐵軸承BT2-8545產(chǎn)品的保持架結(jié)構(gòu)采用PA66-GF25-JB/T7048增強尼龍;尼龍材質(zhì)摩擦系數(shù)小,噪聲低、自潤滑性好。中國南車、北車集團公司是中國機車車輛制造的核心企業(yè),已將尼龍材料應(yīng)用于地鐵領(lǐng)域。
汽車近年來人們對汽車輕量化、低油耗、抗沖擊、安全等要求不斷提高,塑料越來越多地應(yīng)用于汽車行業(yè)。汽車領(lǐng)域大量應(yīng)用工程塑料代替昂貴的有色金屬和合金,提高汽車造型美觀、設(shè)計靈活性,降低零件加工、裝配、維修費用,大幅減輕汽車自重、降低能耗。尼龍材料可用作以下汽車零部件:
(1)汽車電氣部件,如電氣配線、接線柱、中央電器板、跟蹤前燈、大燈調(diào)節(jié)器和車燈外殼;(2)發(fā)動機,汽缸頭蓋、發(fā)動機裝飾蓋、發(fā)動機蓋、發(fā)動機水箱蓋、風(fēng)扇,還有進氣歧管,1990年寶馬汽車首次將玻纖增強尼龍進氣歧管用于六汽缸發(fā)動機中。(3)燃油箱,油濾清器、輸油管;(4)車身部件,如升降門、座位、風(fēng)扇、散熱器格柵、刮雨器。(5)其它受力部件,汽車車體的驅(qū)動、控制部件、渦輪調(diào)解裝置、斜齒輪調(diào)解裝置、剎車傳動器、電動節(jié)氣門段、AMT選換檔執(zhí)行機構(gòu)蝸輪、動力轉(zhuǎn)向器、減震驅(qū)動器等。
船舶船舶中塑料尾軸承已得到廣泛應(yīng)用,船舶尾軸承主要采用尼龍、賽龍等合成材料。船舶推進系統(tǒng)中,以水作為工作介質(zhì)替代礦物油的水潤滑軸承成為各國研究熱點,它具有結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能環(huán)保、維修方便等特點。尼龍材料作為水潤滑軸承,與聚對苯二甲酸乙二酯、鑄鐵、青銅相比,承載力強、使用壽命長、摩擦系數(shù)低。明尼蘇達(dá)州(美國)Winona開發(fā)的RTP200系列尼龍混合物被Cyclaire公司用于抽水系統(tǒng)軸承。
軍、民其他領(lǐng)域機械用零部件軍用:尼龍質(zhì)輕,約為鋼鐵密度的1/7~1/6,玻璃纖維增強尼龍的比強度約為4000 m2/s2,而鋼鐵的約為1600 m2/s2。這對減輕武器裝備自重非常重要,可達(dá)到兵器輕量化的目的。尼龍在國內(nèi)彈藥的引信產(chǎn)品中大量應(yīng)用,如117產(chǎn)品基座,118產(chǎn)品渦輪、線圈骨架、轉(zhuǎn)子、擋圈、三腳接位線銷均采用玻璃纖維增強尼龍6;131產(chǎn)品的線包骨架、高頻插座、高頻座、十字夾、絕緣套、絕緣筒等采用尼龍1010,尼龍1011作為絕緣環(huán)。軍用領(lǐng)域中的陀螺儀及操縱裝置,也常采用尼龍材料作為齒輪。
民用:尼龍齒輪有很多優(yōu)點,比如傳動噪聲低,吸振、自潤滑等,而且可以開模加工,生產(chǎn)效率高。因而經(jīng)常替代金屬齒輪用于洗衣機傳動裝置、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)的減振驅(qū)動器、流動設(shè)施中的閥門傳動。