聚邻苯二甲酰胺（PPA）的基本性能与应用

聚邻苯二甲酰胺（PPA）的基本性能与应用

聚邻苯二甲酰胺（PPA）是一种高性能工程塑料，具有优异的机械性能、热性能和化学稳定性。本文将详细介绍PPA的基本性能、加工工艺、应用领域及其市场前景，帮助读者全面了解这种重要的工程材料。

基本信息

• 中文名：聚邻苯二甲酰胺
• 外文名：Polyphthalamide
• 别名：耐高温尼龙
• 结构式：（-NH-CO-C6H4-）n.
• 原料：对苯二甲酸或邻苯二甲酸
• 类型：半芳香族聚酰胺
• 状态：既有半结晶态的，也有非结晶态的
• 玻璃化温度：约124℃，也有说法为255℃左右
• 熔点：半结晶态PPA的熔点约为约310℃
• 应用：汽车、电器方面
• 优点：硬度大，强度高，耐化学性好，成本较低

发展历史

PPA首先由阿莫科公司发明，并以Amodel系列产品推入市场，后被苏威收购。目前国外半芳香族聚酰胺产业发展多年，主要由化工巨头垄断，其产品质量稳定，品牌知名度高，主要生产企业有美国杜邦、荷兰帝斯曼、瑞士艾曼斯、比利时索尔维、德国巴斯夫、日本三井化学和可乐丽等。中国目前该领域还在起步阶段，厂家主要包括广东金发科技、浙江新和成、广东江门德众泰、河南君恒以及青岛三力化工等。

半芳香族聚酰胺（PPA）结合了脂肪族和全芳香族聚酰胺的优点，是一种半结晶性热塑性高分子材料。与脂肪族聚酰胺（PA）相比，PPA的吸水性较低；与全芳香族PA相比，PPA的加工更为简便。目前，大多数工业化的高温尼龙都是PPA，它们在高温下保持高刚性和高强度，吸水后尺寸稳定，翘曲性低，耐化学性好，表面质量佳，摩擦磨损系数低，能在150℃下长期使用。

三种聚酰胺优缺点对比

基本性能

物理性能

• 硬度与强度：PPA具有硬度大、强度高的特点，其弯曲模量和抗拉强度均优于普通尼龙，能够抵抗长时间的拉伸蠕变。
• 尺寸稳定性：在高温高湿状态下，PPA仍能保持优异的尺寸稳定性，不易变形或翘曲。
• 韧性：未经增强的冲击改性级PPA具有极好的均衡机械性和高温性能，超常的韧性，且这些性能受湿度的影响极小。

热性能

• 耐高温：PPA是一种耐高温尼龙，可以耐200℃的持续高温，同时保持良好的物理和机械性能。
• 热变形温度高：半结晶态的PPA树脂具有较高的热变形温度，适合用于高温工作环境。

耐化学性能

• 耐油性：PPA对汽油、柴油、机油、矿物油、变压器油等各种油类均有极佳的抗性，即使在150℃高温下亦如此。
• 耐腐蚀性：PPA具有优良的耐化学腐蚀性，能够抵抗多种化学物质的侵蚀。

关于PPA的耐化学性补充说明如下：

PPA虽在某些条件下（如短时间暴露）表现出一定的耐药性，但其耐化学性有限。长时间暴露可能导致尺寸明显变化及性质值不可逆改变，因此使用前建议咨询。相比之下，在常规条件下，PPA的耐化学性优良，重量和尺寸变化轻微且可逆。但需注意，极端条件或特定化学物质可能使PPA在短时间内发生溶解或腐蚀。

电性能

• 绝缘性：PPA具有良好的绝缘性能，适用于电气元件的制造。
• 耐电弧性：PPA具有较高的耐电弧性能，能够在电气环境中保持稳定。

加工性能

• 注塑加工性好：半结晶态的PPA树脂主要用于注塑加工，具有较短的注塑循环时间和低成本的加工工艺。
• 可塑性强：PPA可以通过外嵌成型技术、注塑成型等多种加工方式制成各种形状和尺寸的产品。

其他性能

• 表面光泽性：PPA具有优越的表面光泽性，有助于降低表面划痕和刮痕，适用于对外观要求较高的产品。
• 环保性：PPA材料符合环保要求，可回收再利用，有利于环境保护。

加工工艺

1. 主要加工方法：尽管有其他熔融工艺可用，但绝大多数PPA树脂主要通过传统注塑法加工。
2. 原料预干燥：

• PPA原料需预干燥至低于0.1%的湿度水平。
• 干燥后的原料装入热密封的金属容器内，确保加工前无需再干燥。
• 可接受的加工工艺湿度水平为0.15%或更低。

3. 干燥条件：

• 使用干燥剂贮斗式干燥器。
• 干燥温度为175℃。
• 干燥至露点湿度达-25℃甚至更低。
• 干燥时间根据吸收的水量而定，一般在4至16小时之间。

4. 注塑条件：

• 熔融温度范围在280℃至330℃之间。
• 物料在机筒内的停留时间不超过10分钟，以保证最佳机械性能。

5. 模具温度：

• 模具温度至少为135℃，以获得完全结晶和尺寸稳定性最佳的产品。模具温度宜控制在135℃—160℃之间。
• 对于部分厚壁部件，可在较低的模温下注塑，因其冷却速度慢。
• 模温对成品部件的表面外观优化至关重要。

6. 特殊模具温度要求：

• 用于真空镀金属或电镀金属的矿物填料级PPA树脂，模具表面温度要求约为175.5℃。

关于聚邻苯二甲酰胺（PPA）在特定流道系统及外嵌成型技术中应用的关键信息：

1. PPA热损耗特性：

• 聚邻苯二甲酰胺（PPA）在流道系统中短时间停留时热损耗低。

2. 注射成型材料：

• 使用的材料为含有33%玻璃纤维的半结晶PPA。

3. 成型技术：

• 采用外嵌成型技术，将玻璃纤维增强的半结晶PPA注射到镀锡铜的冲孔窄片带上。

4. 窄片带处理：

• 镀锡铜冲孔窄片带通过机械铺开。
• 由换位销精确安置在模具中。

5. 注射成型过程：

• PPA熔体被注射到模具中，形成封装。
• 封装过程涉及窄片带的精确定位和注射成型。

6. 自动化移动：

• 使用一步进电机将封装后的窄片带移动，移动距离为模具型腔的12倍。

7. 产品形态：

• 带有注射成微型壳体的封装窄片带被再次卷成筒形。
• 进入下一道工序进行进一步加工。

8. 塑件规格：

• 没有金属嵌件时，成型塑件净重为0.28g。
• 塑件壁厚范围为0.15～2.7mm。
• 成型塑件测骨尺寸为8mm×1mm×6mm。

聚邻苯二甲酰胺（PPA）的上游产业主要包括对苯二甲酸或间苯二甲酸和胺类的生产，这些原料经过聚合反应生成PPA树脂。中游产业涉及PPA树脂的加工和制造，如注塑成型等工艺。下游产业则包括PPA在汽车零件、家电、电子电器等领域的应用。

运用领域

汽车工业

• 运用场景：PPA在汽车工业中主要用于制造汽车前灯反光器、轴承座、皮带轮、传感器壳体、燃料管线元件等关键部件。
• 作用：PPA具有出色的耐热性、耐化学性和机械强度，能够承受高温、高压及高湿度等极端环境下的应用，确保汽车部件的稳定性和安全性。

电子电器

• 运用场景：PPA在电子电器行业中主要用于制造开关设备、连接件、电刷座、马达托架等。
• 作用：PPA具有优良的电性能、高的HDT值（热变形温度）和弯曲模量，以及良好的尺寸稳定性和抗蠕变性，适合用于制造需要承受高温和高电流的电子电器部件。

工业设备及仪器

• 运用场景：PPA还广泛用于工业设备和仪器的制造，如输送管道、天然气管道等。
• 作用：PPA具有优异的机械性能和热稳定性，能够承受高压和高温环境，确保工业设备和仪器的正常运行。

其他领域

• 体育用品：PPA具有超常的韧性和耐磨性，这些性能受湿度的影响极小，因此也常用于制造体育用品，如风扇叶轮和齿轮等。
• 军用品：PPA具有极好的均衡机械性能和高温性能，也适用于制造军用品。

发展趋势

高温尼龙因其卓越性能，在电子电器、汽车制造、LED等领域的应用日益增多。2020年，电子电器和交通运输行业对高温尼龙的需求分别占其总消费量的58%和30%。PA46、PA4T、PA6T、PA9T、PA10T等现代化改造后的高温尼龙种类，不仅被用于这些领域，还作为金属的理想替代品，出现在平板电脑、手机、遥控器等产品中。2021年全球耐高温尼龙需求量达16万吨，预计未来需求将持续增长。

聚邻苯二甲酰胺（PPA）是一种半结晶性热塑性芳香族聚酰胺，具有高模量、高硬度、低吸水率和尺寸稳定性等优点，广泛应用于电子电气和汽车等领域。全球需求稳定增长，预计未来几年将继续扩大。根据Credence Research的数据，2017年全球PPA需求量为15.26万吨，预计到2026年将达到25.38万吨，年复合增长率约为5.82%。此外，PPA材料在高温下的稳定性使其在高温环境下的应用前景广阔。