什么是尼龙，其用途是什么？

尼龙是一种合成的热塑性线性聚酰胺（一种大分子，其分子由一种特殊类型的键结合），由美国化学家华莱士·卡洛瑟斯（Wallace Carothers）于1935年首次生产。当时他在特拉华州的杜邦研究中心工作。华莱士生产了尼龙66（目前仍然是最常用的塑料之一）。在第二次世界大战期间，丝绸，橡胶和乳胶等天然物品的供应因战争大大减少，所以对尼龙和合成材料的需求快速增长。

尼龙可用于多种应用，包括服装，橡胶材料的增强材料（如轮胎等），绳索，以及用于车辆和机械设备上的塑料件。它具有优异的强度，相对良好的耐磨性和吸湿性，使用寿命长，耐化学药品，富有弹性，易于清洗。尼龙通常用作低强度金属的替代品。由于其良好的强度，耐热性和化学相容性，它是车辆发动机舱内部件的首选塑料。

尼龙也可以与多种添加剂结合使用，以生产出具有明显不同材料特性的不同变体。这是由尼龙和碳制成的复合齿轮的外观。

尼龙通常使用化学名称“ PA”来指代（例如PA 6或PA 6/66），最常见的是黑色，白色和其自然色（灰白色或米色）。工程应用中最常见的变体可能是PA 6。PA 6 可以采用挤压成型工艺（熔融并通过喷嘴强制挤压），因此对于注塑成型和3D打印都是很好的塑料。它具有很高的熔化温度，使其成为高温环境下（例如，汽车引擎盖下零部件）金属的理想替代品。该材料的缺点是其抗冲击强度相对较低（与其他塑料相比抗冲击强度低，请参见下图）。下图对比了PA与其他常用塑料（例如ABS，PS 或 PC）的抗冲击强度。值得注意的是，尼龙的抗冲击强度实际上可以通过“与其它材料的组合”来提高。因此，当您选定特定的尼龙复合材料，检查其材料性能非常重要。

尼龙的特点是什么？

现在我们知道了它的用途，让我们研究一下尼龙（PA）的一些关键特性。尼龙是一种缩合共聚物，它由几种不同的单体类型相互结合组成。它可以以多种方式生产，通常从原油蒸馏开始，但也可以从生物质（Biomass）生产。

根据塑料对热量的反应方式，尼龙被归类为“热塑性”材料（与“热固性”相对）。热塑性材料在其熔点（PA为220摄氏度）时变为液体。热塑性塑料的关键属性，是它们可以加热到其熔点，冷却并再次加热，而不会发生明显的降解。尼龙加热液化而非燃烧，因此可以轻松地对其注塑成型，以及再回收利用。

相比之下，热固性塑料只能加热一次（通常在注塑过程中）。第一次加热会使热固性材料固化（类似于两分子之间形成环氧树脂），导致化学变化无法逆转。如果您尝试第二次将热固性塑料加热到高温，则只会燃烧。这种特性使热固性材料不适合回收利用。

为什么尼龙经常使用？

尼龙因其固有的低摩擦性能而常用于齿轮，衬套和塑料轴承。尼龙不是最光滑的塑料（如果仅考虑低摩擦性能，通常我们建议使用POM），但它在机械性能、化学稳定性和热性能方面的良好表现，使其成为可能有磨损零件的理想选择。

尼龙应用广泛，适用于既需要塑料又需要高熔化温度的应用场合。同时，尼龙有很多变体，由不同的材料组合制成，以获得不同材料性能的塑料。以下是一些示例：

• 消费品（例如玩具），使用含玻璃纤维填充的尼龙制品。
• 耐冲击的电子产品包装盒，如耳机座，无线充电座。
• 3D打印耐高温模型。
• 传动齿轮。

尼龙有哪些不同类型？

尽管尼龙是由杜邦的Wallace Carothers最先发现并获得专利。但三年后（1938年）德国化学家Paul Schlack用另一种方法（后来在IG Farban公司工作）生产出PA 6。在现代许多公司生产尼龙，每个公司都有自己的生产工艺，独特的配方和商品名称。

常见的变体包括PA 6，PA 6/6，PA 66 和 PA 6/66。数字表示酸和胺基之间的碳原子数。一位数字（如“ 6”）表示该材料是由一种单体及其自身组合而成的（即整个分子是均聚物）。两位数字（如“ 66”）表示该材料是由多种单体（共聚单体）组合而成。斜线表示该材料由彼此不同的共聚单体组成（共聚物）。

尼龙是如何制成的？

尼龙和其他塑料一样，通常先将烃类燃料蒸馏成更轻的“ 馏分”，其中一些与其他催化剂结合生成塑料（通常通过聚合或缩聚反应）。尼龙还可以从生物质中产生，这类塑料通常具有生物降解性能。尼龙的实际生产过程，两种方法选择一种。第一种方法，是含有胺（NH2）单体与含有羧酸（COOH）单体反应。第二中方法，是二胺（具有2个NH2基团的分子）与二羧酸（具有2个COOH基团的分子）的反应。

尼龙在CNC加工，3D打印和注塑成型中的应用

尼龙可以很容易地熔化成细丝（用于3D打印），或纤维（用于织物），或薄膜（用于包装），或片材（用于CNC加工）。容易注塑成型。天然的尼龙原料通常是灰白色。使用时一般有白色和黑色两种。尼龙几乎可以染成任何颜色。该材料易于制成长丝形式用于3D打印。

当制作尼龙零件时，我们会对其进行CNC加工。零件一般开发流程：ABS 3D打印原型开始，以确认尺寸/形状/美学/功能。然后，我们用尼龙CNC加工零件以测试强度。最后一步是注塑生产该零件。

在注塑成型中，尼龙有时会填充一定百分比的玻璃纤维，以提高其拉伸强度。玻璃纤维的百分比通常在10％到40％之间。例如，塑料挂钩使用超过40％玻璃纤维的尼龙。玻璃纤维可以提高强度，但是它们也会影响零件的失效方式。在没有玻璃纤维填充的情况下，尼龙会先弯曲并屈服，然后断裂。随着玻璃纤维的添加（尤其是更高的百分比），失效则变成瞬间脆性断裂，几乎没有弯曲。含有30%玻璃纤维的尼龙，可简称为30% GF PA。GF 即Glass Filled。

尼龙的缺点是什么？

尽管尼龙具有较高的熔融温度，但它不能很好地承受明火。它是一种易燃材料，如果暴露于明火中，则很容易燃烧。可以将阻燃剂添加到尼龙中以提高阻燃性。例如，通过添加阻燃剂，用于歧管的尼龙具有最高的阻燃等级（V-0）。

尼龙也会受到阳光直射中紫外线的负面影响。因此，在零件注塑成型之前，通常将紫外线稳定剂添加到材料中。