Właściwości i zastosowanie poliamidów

Właściwości poliamidów

Poliamidy zajmują jedno z czołowych miejsc wśród tworzyw polikondensacyjnych i są szeroko rozpowszechnione. Mimo stosunkowo wysokiej ceny, skutecznie konkurują z innymi, tańszymi tworzywami. Są trudno ścieralne, wytrzymałe mechanicznie, niełamliwe. Wydłużają się o 50% zanim ulegną zerwaniu. Poliamidy dobrze obrabiają się mechanicznie narzędziami do metali. Wszystkie są termoplastami. Mają wysoką temperaturę topnienia (180–270°C w zależności od typu), przy czym obszar mięknięcia – poprzedzający topnienie – wynosi zaledwie 5°C. W czasie spalania poliamidy wydzielają charakterystyczny, duszący zapach, przypominający woń palonego rogu lub palonych włosów. Są odporne na działanie większości rozpuszczalników organicznych (węglowodory, chloroform, alkohole, ketony, etery, estry). Nie są natomiast odporne na działanie kwasów i stężonych zasad.

W PA występuje ścisły związek właściwości i budowy cząsteczkowej oraz stanu fizycznego. Właściwości te zmieniają się w szerokim przedziale w zależności od sposobu przygotowania próbek i wynikającej stąd struktury. Standardowe poliamidy charakteryzują się dużą wytrzymałością, sztywnością i twardością, wysoką temperaturą ugięcia pod obciążeniem, dużą odpornością na ścieranie, dobrą przetwarzalnością, dużą stabilnością kształtu w warunkach oddziaływania obciążeń cieplnych, dobrymi właściwościami ślizgowymi i wysoką zdolnością tłumienia drgań. 

Poliamidy są polimerami semikrystalicznymi. Stopień krystaliczności mieści się w przedziale 30–50% i zmienia się wraz z temperaturą. Obecność obszarów uporządkowanych wpływa na wysoką wytrzymałość na rozciąganie, wysoki moduł sprężystości, twardość, odporność na ścieranie. PA mają dużą wytrzymałość zmęczeniową na drgania i wielokrotne udary. Korzystna udarność oraz wytrzymałość na wielokrotne zginanie to także zalety tych polimerów. 

W przypadku badania materiałów polimerowych należy zwrócić szczególną uwagę na wpływ temperatury na otrzymane wyniki. Oprócz licznych zalet poliamid posiada także wady. Jedną z nich jest stosunkowo duża chłonność wody, która wpływa z kolei na właściwości tych polimerów. 

Poliamid wysuszony jest kruchy, ma niską udarność, ale wysoką wytrzymałość na rozciąganie i zginanie oraz wysoki moduł sprężystości. Woda ma działanie plastyfikujące i wpływa na wzrost udarności i elastyczności. Absorpcja wilgoci zależy od temperatury, krystaliczności, wilgotności i grubości kształtek. Starzenie cieplne poliamidów rozpoczyna się w temperaturze powyżej 60ºC. Zachodzą wówczas nieodwracalne procesy utleniania, których skutkiem jest żółknięcie polimeru i spadek właściwości wytrzymałościowych. Procesom tym można przeciwdziałać, dodając do poliamidu sadze lub antyutleniacze. 

Kolejną ważną grupę właściwości mechanicznych poliamidów stanowią właściwości reologiczne. Jeśli próbka zostanie poddana długotrwałemu naprężeniu, mniejszemu od granicy plastyczności, to następuje pełzanie materiału. Oprócz pełzania w polimerach występują także procesy relaksacyjne, związane z ruchami cząsteczkowymi, pojawiającymi się przy określonych temperaturach i częstotliwościach. Zjawiska relaksacji mają wpływ na pewne własności użytkowe polimerów, takie jak twardość, kruchość, udarność. 

Poliamidy charakteryzują się dobrymi właściwościami antyfrykcyjnymi – mają mały współczynnik tarcia i dobre właściwości dielektryczne (zależne jednak od zawartości wilgoci w powietrzu). Poprawę niektórych właściwości nylonów uzyskuje się poprzez ich modyfikację fizyczną i chemiczną. Powszechnie stosowanym sposobem modyfikacji fizycznej jest napełnianie proszkowymi napełniaczami mineralnymi (np. talk, grafit, biel tytanowa) oraz ciętym i długim włóknem szklanym. Kompozyty polimerowe mają bardziej stabilne właściwości: mniejszą chłonność wody, mniejszy współczynnik rozszerzalności cieplnej, podwyższoną temperaturę odporności na deformację pod obciążeniem, bardziej stabilne rozmiary uformowanych z nich elementów, większy moduł sprężystości i większą udarność.

Polimery i kompozyty poliamidowe to tworzywa przyszłości, i jakkolwiek są powszechnie znane i szeroko stosowane, to wciąż znajdują nowe zastosowania. Należy przy tym pamiętać, że perspektywy dla tego materiału są ogromne. Świadczyć o tym może bardzo duża liczba gatunków tego tworzywa i liczne sposoby jego modyfikacji. Poliamid to polimer, który z całą pewnością zasłużył sobie na miano materiału XXI w.

Sytuacja na rynku poliamidów w 2021r.

W kwietniu 2021 r. rynek inżynieryjnych poliamidów znajdował się pod ciągłą presją dostaw i cen surowców. W przypadku poliamidu 6 duży popyt był głównym czynnikiem napędzającym, pomagającym producentom utrzymać wysokie wskaźniki wykorzystania posiadanych mocy. Występowały pewne ograniczenia na rynkach surowców, ale w większości to właśnie silny popyt na PA 6 spowodował znaczne ograniczenie dostaw w perspektywie ostatnich kilku miesięcy. 

Pod koniec kwietnia dostawy rynkowe nadal pozostawały bardzo napięte. Popyt w drugim kwartale utrzymuje się na wysokim pułapie, a zamówienia u producentów na maj i czerwiec są na bardzo wysokim poziomie. Ceny PA 6 w kwietniu osiągnęły poziom 2530–2660 euro za tonę, zaś PA 66 4080–4280 euro za tonę. 

Utrzymujące się od połowy 2020 r. wysokie poziomy cenowe oznaczają niezwykle trudny miesiąc dla uczestników rynku. Dostawy na rynek pełnej gamy półproduktów były bardzo limitowane. Dostawy kluczowych surowców, takich jak adyponitryl, HMDA i sól AH, zostały ograniczone z powodu problemów produkcyjnych w fabryce Butachimie we Francji, które ostatecznie doprowadziły do zadeklarowania force majeure przez BASF na te produkty, a także na bazowy PA 66. Butachimie to wspólne przedsięwzięcie BASF i Invista, w którym firmy te posiadają po 50% udziałów. 

Marta Lenartowicz-Klik

Literatura
http://www.plastics.pl/produkty/tworzywa-techniczne/polamidy-pa
http://blackdresses.pl/2016/01/29/poliamid-dowiedz-sie-z-czego-sa-twoje-ubrania/
https://www.tworzywa.pl/notowania/analizy-rynkowe-ep/2021-02-sytuacja-na-rynku-poliamidow-w-lutym,371.html
http://plastpro.pl/oferta/tworzywo-pa
https://www.informationhouse.pl/poliamid-informacje-i-wlasciwosci/
Szlezyngier W., Tworzywa sztuczne, tom 1, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 1996
Praca zbiorowa pod red. Z. Florjańczyka i S. Penczka, Chemia polimerów, t. II, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1997
Saechtling H., Tworzywa sztuczne, poradnik, wyd. V, WNT, Warszawa 2000
Albrecht W., Tworzywa sztuczne – poliamidy, WNT, Warszawa 1964
http://www.resinex.pl/produkty/technyl.html
www.basf.pl
www.rhodia.com
Żuchowska D., Polimery konstrukcyjne, WNT, Warszawa 2000
http://www.radicigroup.com/
http://www.plastics.pl/produkty/tworzywa-techniczne/polamidy-pa
Gibas E., Rymarz G., „Plast News” 12/2012


Reportaże

Forum