Nilon là một vật liệu quan trọng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng công nghiệp, bao gồm công nghiệp ô tô, tủ điện, thiết bị viễn thông và điện tử tiêu dùng. Bài viết này tập trung vào một loại nilon đặc biệt: Nilon 6-6, khám phá tính chất, ưu điểm, nhược điểm và các ứng dụng phổ biến của nó.
Nilon là gì?
Nilon là một loại nhựa kỹ thuật hiệu suất cao. Cụ thể, nó là một polyamit tuyến tính nhiệt dẻo với nhiều biến thể. Hai loại phổ biến nhất được sử dụng trong các ứng dụng kỹ thuật là nilon 6 và nilon 6-6, còn được gọi là nilon 66 và nilon 6.6, hoặc sử dụng tên polyamit, PA 6 và PA 66.
Sự khác biệt giữa Nilon 6 và Nilon 6-6 là gì?
Sự khác biệt giữa hai vật liệu nilon này nằm ở các con số, biểu thị loại và số lượng chuỗi polyme trong cấu trúc hóa học của chúng.
Cấu trúc Polyamit
Nilon 6: Có nguồn gốc từ một monome, là một phân tử có thể liên kết với các phân tử giống hệt khác để tạo thành polyme. Đối với nilon 6, monome có sáu nguyên tử carbon, do đó có tên là nilon 6. Công thức hóa học của nilon là (C6H11NO)n.
Nilon 6-6: Được tạo thành từ hai monome. Mỗi monome này có sáu nguyên tử carbon, được phản ánh trong tên nilon 6-6. Công thức hóa học của nó là (C12H22N2O2)n.
Sản xuất Polyamit đòi hỏi sự tham gia lặp đi lặp lại của hai nhóm để tạo thành một liên kết amit. Amit là hợp chất hữu cơ chứa nhóm C(O)NH2.
Nilon 6: Một polyme được tạo thành từ một loại monome duy nhất, mỗi monome chứa 6 nguyên tử carbon.
Nilon 6-6: Polyme tổng hợp từ hai monome, cả hai đều có 6 nguyên tử carbon, tạo nên sự khác biệt về tính chất so với Nilon 6.
Như bạn mong đợi, nilon 6-6 cứng hơn và thường bền hơn. Tuy nhiên, chúng có nhiều đặc điểm giống nhau.
Tính chất của Nilon
Nilon được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng, bao gồm đinh tán chốt, đai ốc lục giác, vòng đệm phẳng, đinh tán đẩy, dây buộc cáp, kẹp giữ tấm cửa và ống lót giảm căng cáp.
Ưu điểm của Polyamit – và một vài nhược điểm của chúng – bao gồm:
- Độ bền cơ học cao
- Độ dẻo dai, độ cứng và độ cứng cao
- Khả năng chống mỏi tốt
- Khả năng chống va đập tốt
- Khả năng chống mài mòn tuyệt vời
- Tính chất cách điện tốt
- Không có khả năng chống lại tia UV
- Nhẹ; đôi khi được sử dụng trong các ứng dụng thay cho kim loại
- Khả năng chống nhiên liệu và dầu tuyệt vời
- Bị tấn công bởi các axit khoáng mạnh và hấp thụ các dung môi phân cực
- Khả năng hấp thụ nước cao
Nilon và tia UV
Nilon không có khả năng chống tia UV, mặc dù bạn có thể thêm chất ổn định để cung cấp cho chúng hầu hết mọi hiệu ứng bạn muốn. Đây là lý do tại sao phạm vi nhiệt độ của nilon có thể khác nhau. Bản thân nilon 6-6 nhạy cảm hơn, mặc dù nilon 6 vẫn dễ bị tổn thương nếu không có chất ổn định.
Ánh sáng UV làm suy yếu nilon thông qua tương tác với các electron pi trong cấu trúc hóa học, đặc biệt là các liên kết đôi và các nhóm thơm. Ví dụ, nilon 6 hấp thụ ánh sáng UV trong các liên kết amit của nó. Các polyme thiếu electron pi, chẳng hạn như polyetylen, có thể chịu được tia UV tốt hơn.
Tia UV ảnh hưởng đến tất cả các vật liệu, không chỉ nilon. Nhưng với chất ổn định, nilon có thể hoạt động cực kỳ tốt ngoài trời. Ví dụ, việc sử dụng nilon bao gồm các đinh tán mini snap được làm từ nilon 6-6 với định mức độ bắt lửa UL94 V-2 lý tưởng cho các ứng dụng ngoài trời:
So sánh nhanh: Tính chất vật liệu của Nilon 6 và Nilon 6-6
Có rất nhiều điều nhỏ nhặt tạo nên sự khác biệt. Mặc dù cả hai loại nhựa nilon đều tiết kiệm chi phí, nhưng Nilon 6 thường có giá thấp hơn khoảng 30%. Dưới đây là cái nhìn cận cảnh hơn về sự khác biệt:
| Thuộc tính | Nilon 6 | Nilon 6-6 |
|---|---|---|
| Khả năng gia công – mài mòn dụng cụ thấp & độ hoàn thiện bề mặt | Tốt | Tốt hơn |
| Độ co ngót khuôn | Thấp hơn | Lớn hơn |
| Tỷ lệ hấp thụ nước | Cao hơn | Thấp hơn |
| Độ bền va đập | Izod: cm-N/cm vết khía: 160 | Izod: cm-N/cm vết khía: 160 |
| Độ bền kéo | 6.2 x 104 kPa (Tốt) | 8.2 x 104 kPa (Tốt hơn) |
| Điểm nóng chảy tinh thể | 437°F / 225°C | 509°F / 265°C |
| Mật độ | 1.15 g/ml | 1.2 g/ml |
| Tỷ lệ co ngót khuôn điển hình | 1.2% | 1.5% |
So sánh Nilon 6 và Nilon 6-6 trong sản xuất
Cả hai đều có dòng chảy rất tốt để xử lý dễ dàng.
Như được hiển thị trong bảng, nilon 6 xử lý ở nhiệt độ thấp hơn, trong khi nilon 6-6 có điểm nóng chảy cao hơn. Điều này gây ra nhiều thách thức hơn cho việc xử lý nilon 6-6. Khi nilon 6-6 tiếp xúc với nhiệt độ không khí xung quanh và bắt đầu đông đặc, độ co ngót khuôn xảy ra và hình dạng có thể thay đổi. Tuy nhiên, bạn có thể khắc phục điều này bằng cách tăng kích thước của khuôn ép đùn và khuôn ép phun của mình. Nilon 6 lại là một vấn đề khác, dễ xử lý hơn nhiều. Vì độ co ngót khuôn của nó thấp hơn nilon 6-6, bạn sẽ có được kích thước bộ phận cuối cùng đáng tin cậy hơn.
Một vấn đề khác với việc xử lý vật liệu nilon là độ ẩm và khả năng hấp thụ nước. Về vấn đề này, nilon 6 hấp thụ nhiều hơn nilon 6-6, nhưng cả hai vật liệu đều cần được làm khô trước khi đúc. Lý do: nilon hấp thụ độ ẩm từ không khí. Không làm khô vật liệu sẽ dẫn đến các vết loang và vết trên bề mặt bộ phận. Hãy nhớ rằng quá trình oxy hóa xảy ra do nhiệt và nước, vì vậy nếu bạn bỏ qua quy trình sấy khô, bạn cũng sẽ phải đối mặt với các đặc tính cơ học bị xâm phạm do sự xuống cấp của vật liệu.
Ép phun và sấy khô nilon
Nếu bạn sấy quá khô nilon, bộ phận đã hoàn thành có thể bị giòn. Hãy tuân theo các hướng dẫn sau cho cả nilon 6 và nilon 6-6:
Nếu hàm lượng ẩm lớn hơn 0.2%:
| Phương pháp sấy khô | Nhiệt độ | Thời gian |
|---|---|---|
| Lò không khí nóng | 176° F (80° C) | 16 giờ |
Nếu nilon đã tiếp xúc với không khí trong hơn 8 giờ:
| Phương pháp sấy khô | Nhiệt độ | Thời gian |
|---|---|---|
| Chân không | 221° F (105° C) | 8 giờ |
Nilon 6-6: Ứng dụng rộng rãi trong sản xuất các thiết bị điện tử văn phòng nhờ độ bền và khả năng gia công tốt.
Nilon chứa đầy thủy tinh là gì?
Bạn có thể thêm thủy tinh dạng bột vào nhựa nilon, điều này sẽ làm tăng:
- Độ bền kéo
- Độ bền nén
- Độ cứng
Quá trình này cũng sẽ cung cấp cho bạn hệ số giãn nở nhiệt thấp hơn so với nilon không gia cố. Hãy nhớ rằng, nilon hấp thụ độ ẩm. Điều đó, đến lượt nó, làm cho vật liệu giãn nở. Thêm sợi thủy tinh bù đắp cho vấn đề này, tăng tính ổn định khi nilon tiếp xúc với sự thay đổi nhiệt độ.
Trong bảng đầu tiên chúng tôi đã cho bạn xem, tỷ lệ co ngót khuôn điển hình của nilon 6 là 1.2% và nilon 6-6 là 1.5%. Bằng cách thêm 30% sợi thủy tinh vào nilon 6, điều này có thể được giảm xuống còn 0.4%. Thêm 33% vào nilon 6-6 và bạn đang xem xét 0.5%.
Tất cả những điều đó sang một bên, khi bạn cần tăng cường sức mạnh của nilon, nilon chứa đầy thủy tinh, hay GF nilon, là lý tưởng. Trên thực tế, bằng cách sử dụng thủy tinh làm chất phụ gia, bạn có thể tăng cường sức mạnh cho nilon của mình lên đến 70% so với nilon chưa qua xử lý.
Một ví dụ về giải pháp GF nilon là chân đế hình lục giác của Essentra, chứa 25% thủy tinh, nilon 6:
Chân đế lục giác làm từ Nilon 6 chứa 25% sợi thủy tinh, tăng cường độ bền và khả năng chịu nhiệt cho các ứng dụng điện tử.
Ứng dụng của Nilon
Các đặc tính của Nilon làm cho nó trở thành một vật liệu phổ biến trong tất cả các ngành công nghiệp và ứng dụng. Dưới đây là một vài ví dụ về các sản phẩm làm từ nhựa nilon.
Nilon 6-6:
Dây buộc cáp Nilon 6-6: Dùng trong nhiều ngành công nghiệp nhờ độ bền và khả năng chịu nhiệt tốt.
Kẹp cáp có thể điều chỉnh Nilon 6-6: Dễ dàng mở ra để thay đổi định tuyến. Một kẹp cáp dây được sử dụng trong mọi thứ, từ vỏ cáp điện đến PCB.
Đinh tán đẩy bằng nhựa Nilon 6-6: Được sử dụng trong mọi thứ, từ thiết bị gia dụng đến máy tính và bảng điều khiển.
Dây buộc cáp Nilon 6-6: Từ ô tô đến máy móc và thiết bị văn phòng, dây buộc quản lý cáp có nhiều loại gắn khác nhau.
Nilon 6:
Chốt bảng điều khiển Nilon 6: Giữ cho các cửa và bảng điều khiển dày được đóng an toàn bằng cách gắn qua các lỗ đường kính.
Tay cầm công nghiệp Nilon 6: Tay nắm cửa công nghiệp làm bằng nilon 6 lý tưởng cho vỏ máy.
Hướng dẫn thẻ Nilon 6: Gắn PCB của bạn trong không gian chật hẹp đồng thời bảo vệ chúng ở một mức độ nhất định.
Đinh tán chốt Nilon 6: Lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu công việc bảo trì. Có sẵn thiết kế dễ cầm hoặc mini-grip cho các lỗ và độ dày bảng khác nhau.
Các lựa chọn thay thế cho nilon
Tất nhiên, nilon không lý tưởng cho mọi ứng dụng. Ví dụ, ốc vít nilon hoạt động tốt trong nhiều trường hợp, nhưng các loại nhựa khác có thể phù hợp hơn với dự án của bạn.
Bạn cũng có thể cân nhắc acetal thay vì nilon cho ứng dụng của mình. Cả hai đều thường được sử dụng để sản xuất các thành phần nhỏ cho các ngành công nghiệp khác nhau, từ ô tô đến điện tử.