Průhledný nylonje široce používán v domácím zboží, elektronických zařízeních, přesných optických přístrojích, sportovním vybavení, zdravotnictví a automobilovém průmyslu díky své vynikající průhlednosti, vynikající houževnatosti, vysoké tepelné stabilitě a dobré odolnosti vůči rozpouštědlům. Nedávné studie zjistily, že některé nylonové materiály mají jak průhlednost, tak feroelektřinu, což z nich činí důležitou součást flexibilních elektronických produktů a očekává se, že budou použity v nositelných zařízeních.
Druhy průhledného nylonu
1. Alifatický průhledný nylon
Alifatický transparentní nylon je transparentní materiál získaný polykondenzací alifatické dvojsytné kyseliny a alifatického diaminu, polymerací laktamu s otevřením kruhu nebo polykondenzací aminokyseliny mastné kyseliny. Polymerizovaný monomer může být lineární monomer nebo monomer obsahující alicyklický kruh. Zavedení alicyklického kruhu může značně snížit pravidelnost segmentu polyamidového řetězce, oslabit schopnost krystalizace a zvýšit transparentnost.
Reprezentativní polymery zahrnují PACM12, PACP-9/6, PA6/66, BMACM14, PA6/12, PA11/12 atd.
2. Poloaromatický průhledný nylon
Semi-aromatický průhledný nylon se obecně vyrábí kopolymerací alifatické dvojsytné kyseliny a aromatického diaminu nebo alifatického diaminu a aromatické dvojsytné kyseliny. V důsledku zavedení aromatických kruhů do molekulárního řetězce se výrazně zlepšila tepelná odolnost a mechanické vlastnosti, zatímco rychlost absorpce vody je snížena. Poloaromatický průhledný nylon je ve skutečnosti nejoblíbenějším typem průhledného nylonu na trhu.
Reprezentativní polymery zahrnují PA6T/6I, PA10I/10T, PA6-3-T, MXD6 atd.
3. Aromatický průhledný nylon
Plně aromatický průhledný nylon se připravuje z aromatických dvojsytných kyselin a aromatických diaminů. Podíl tuhých aromatických kruhů v jeho hlavním řetězci je vysoký, polymer má dobrou krystalinitu a jeho tepelná odolnost a odolnost proti rozpouštědlům jsou také nejlepší ze všech polyamidů.
Reprezentativní polymer je syntetizován s 2-amino-6-(4-aminofenyl)-6-methylheptanem a difenylisoftalátem jako monomery. Jeho teplota tání je však vysoká a požadavky na formovací zařízení jsou extrémně přísné, takže tento typ plně aromatického průhledného polyamidu nebyl industrializován.
4. Složitá struktura transparentní nylon
Monomerní struktura tohoto typu nylonového materiálu je složitá a její zdroj je omezený, takže se jedná převážně o laboratorní výzkumný produkt. Výzkum se zaměřuje na zlepšení adaptability tohoto typu materiálu ve speciálních prostředích zavedením speciálních heteroatomů nebo heterocyklů, jako jsou trifluormethylfenoxy, terc-butylcyklohexyl, xanten a sulfonové skupiny na hlavním řetězci.
Hlavní transparentní nylonové produkty
První průhledný nylon na světě byl úspěšně vyvinut a uveden na trh společností Dynamit Nobel koncem 50. let 20. století pod obchodním názvem Trogamid T. Jeho úspěšný vývoj vzbudil nadšení výrobců po celém světě pro vývoj průhledných nylonových materiálů.
V současnosti mezi světově známé výrobce průhledného nylonu patří především EMS, LANXESS, UBE, DuPont, Evonik, Arkema, BASF, Toboyo, Philips atd. Hlavní průhledné nylonové materiály, které jsou v současnosti na trhu, jsou uvedeny v tabulce 1.
Emmans je špičkový profesionální výrobce a dodavatel vysoce výkonných polyamidů. Jeho série Grilamid TR a Grilon C obsahují různé průhledné nylony.
Série Grilamid TR zahrnuje především semikrystalický nylon 12 a tuhé skupiny, které mají vysokou chemickou odolnost, odolnost proti praskání pod napětím a vynikající průhlednost. Mezi reprezentativnější produkty této řady patří GrilamidTR30 (PA6I/X), GrilamidTR55 (PA12/MACMI), GrilamidTR90 (PAMACM12) a GrilamidTRXE4010 (PAMACM10/1010).
Zdroj obrázků: Emmans
Řada Grilon C je převážně kopolymer PA6/12, který má slabou krystalinitu a špatné tepelné a mechanické vlastnosti. Mezi reprezentativní produkty patří GrilonCF6S, GrilonCF7, GrilonCR8 atd.
V roce 1988 Evonik získal Nobel a převzal výrobu TROGAMID®T. Polyamid má dlouhou životnost a vysokou transparentnost a má dobrou tepelnou odolnost díky aromatickému kruhu v molekule. Jeho nevýhodou je nízká propustnost barevné pryskyřice a produkt byl ukončen v roce 2020.
V roce 1995 Evonik vyvinul novou produktovou řadu TROGA-MID®CX s použitím 4,4′-diamino-dicyklohexylmethanu (PACM) a kyseliny dodekandiové jako monomerů pro polykondenzační reakci. Tento transparentní polyamid má vynikající propustnost světla (92 %), vynikající odolnost proti korozi a praskání pod napětím, velmi vysokou houževnatost a odolnost proti opotřebení při nízkých teplotách. Po více než 20 letech vývoje se tento produkt stal běžným produktem na trhu.
V roce 2021 Evonik vyvinul novou generaci produktové řady založené na biomonomerech, TROGAMID® myCX eCO. Ve srovnání s produkty srovnatelné kvality vyráběnými z konvenčních fosilních surovin snižuje tato výrobní linka uhlíkovou stopu o 50 % a je šetrná k životnímu prostředí.
Zdroj obrázků: Evonik
Dupontúspěšně vyvinula transparentní inženýrské pryskyřice na bázi nylonu 66. Po více než 50 letech zlepšování a zdokonalování vyvinula produktové řady jako Selar® a Zytel®. Mezi nimi je Selar® PA3426 nekrystalická nylonová polyamidová pryskyřice s vysokou průhledností a bariérovými vlastnostmi, díky čemuž hraje roli „jako sklo“ v pevných kompozitních obalech.
A přidáním PACM do molekulárního řetězce vznikl Zytel® 330NC010. Ve srovnání s PA3426 se jeho schopnost krystalizace snižuje, teplota skelného přechodu se zvyšuje o 5 stupňů a dále se zlepšuje bariérová schopnost vůči plynům, vodním rozpouštědlům a ropným produktům.
Arkemaje prvním výrobcem, který poskytuje vysoce výkonný transparentní polyamid na biologické bázi. Jeho transparentní nylonová produktová řada je řada Rilsan® Clear, včetně G170, G830, G850 atd. Jeho hlavními vlastnostmi jsou nízká hmotnost a průhlednost. Mezi nimi má G850 hustotu pouze 1,01 g/cm3 a obvykle se zpracovává vstřikováním.
Obrázek Aplikace průhledného nylonu v konstrukčních částech elektronické cigarety
Za zmínku stojí, že surovinami průhledných nylonových produktů Arkema jsou především suroviny na biologické bázi. 62 % surovin v G820 je na biologické bázi, což je šetrné k životnímu prostředí.
Lanxess vyvinul řadu transparentních technických termoplastů na bázi polyamidu 6 a polyamidu 66. Mezi nimi se řada Durethan® T zaměřuje na trh s vysokou transparentností, včetně dvou produktových řad, T40 a T40ZS. Jeho molekulární řetězec obsahuje pevnou benzenovou kruhovou strukturu, která má vynikající mechanické vlastnosti a průhlednost. Toyobo Co., Ltd. má také produkt s podobnou strukturou, pojmenovaný T714-E.
Ube se zaměřuje na vývoj nylonu 6/66 a nylonu 12. Řada UBENYLON50 je vyvinuta především pro vysoce transparentní kopolymery nylonu 6/66; řada UBESTAXPA je nový typ polyamidového elastomeru vyvinutý s cílem zlepšit vlastnosti únavy při ohybu při zachování průhlednosti.
PACP{0}}/6 vyráběný společností Philips je průhledný polyamid získaný ko-kondenzací PACP, kyseliny azelaové a kyseliny adipové. Má vynikající propustnost světla (92 %), velmi nízkou absorpci vody (1 %) a typickou tuhost technických plastů (modul v ohybu 2185 Pa) a lze jej vytlačovat a vyfukovat na běžném zařízení.
BASF má především dvě produktové řady v průmyslu transparentního nylonu: Ultramid® Vision a Ultramid® FBalance. Řada Vision využívá jako surovinu nylon 6, který se vyznačuje nízkou cenou, snadným zpracováním a dobrým barvícím efektem, který se výrazně liší od ostatních polyamidových materiálů. Řada Ultramid® FBalance je dopována amidovými jednotkami s dlouhým řetězcem se zaměřením na mechanické vlastnosti a dobrou přilnavost k PU filmu.
Aplikace průhledného nylonu
1. Domácí potřeby
V roce 2020 Emmans navrhl koncept „transparentní kuchyně“ na základě svého produktu Grilamid TRHT170. Předtím průhledný nylon pronikl do všech aspektů domácího života. Díky své průhlednosti, tepelné odolnosti a stálosti tvaru je široce používán ve vodovodních bateriích, vodních filtrech, průtokoměrech a různých nádobách pro domácnost. A díky vynikající barvitelnosti průhledného nylonu se jeho rozsah použití v domácím poli dále rozšířil.
Kromě toho v oblasti měkkých a tvrdých obalů, jako jsou kojenecké lahve a kosmetika, je průhledný nylon také široce používán díky svým sterilním a odolným vlastnostem. Velké společnosti uvedly na trh odpovídající produkty, které splňují různé potřeby trhu.
2. Optické pole
V květnu 2021 společnost Safilo Eyewear oznámila, že bude používat nejnovější polyamidový materiál Evonik, TROGAMID®myCXeCO, při výrobě špičkových slunečních čoček pro zlepšení výkonu produktu a šetrnosti k životnímu prostředí.
Předtím byly polyamidové materiály široce používány při výrobě brýlí a jejich součástí. Jako ideální průhledný materiál může řada TROGAMID®CX splnit mnohé požadavky současného trhu na pokročilé materiály rámů a čoček: nízká hmotnost, nesnadno se rozbít, odolná proti poškrábání, chemická korozi a odolná proti praskání při namáhání. A není snadné způsobit alergie a je odolný vůči UV záření, což značně rozšiřuje rozsah použití. V současné době je TROG-AMID®CX7323 široce používán na trhu špičkových brýlí.
Kromě toho je Rilsan® Clear G850 vyráběný společností Arkema také široce používán v obrubách brýlí díky své extrémně nízké hustotě.
3. Elektronická zařízení
V současné době se průhledné nylonové materiály používají v různých pouzdrech spínačů a relé kvůli jejich nízké hmotnosti, vysoké teplotní odolnosti a odolnosti proti korozi a hrají důležitou roli při balení mikroelektronických produktů. Spojením feroelektrických vlastností nylonových materiálů s jejich průhledností výzkumníci vyvinuli nové polyamidové materiály, jako jsou detektory Morseovy abecedy, materiály pro stínění elektromagnetického rušení a filmové kondenzátory.
4.Sportovní zboží
Vynikající odolnost průhledného nylonu v ohybu a oděru dokáže splnit výkonnostní požadavky sportovců v intenzivních soutěžích. V roce 2006 použily anglické fotbalové boty německého mistrovství světa sérii průhledných nylonových produktů Ube UBESTAXPA. Jeho transparentnost má velký vliv na design obuvi a materiál lze pevně spojit s polyuretanem, což zvyšuje volnost designu produktu.
Materiál Pebax® (Arkema), který vyšel v roce 1980, měl hluboký dopad na moderní sporty. Jeho struktura obsahuje pevné nylonové jednotky a pružné polyesterové jednotky. Díky vynikajícímu výkonu materiálu Pebax® se používá ve výrobcích velkých sportovních výrobců.
Kromě toho je průhledný nylon také široce používán v potápěčských počítačích, obalech fotoaparátů, pouzdrech na sportovní hodinky a dalších oblastech.
5. Zdravotnictví
Kvůli pandemii COVID-19 roste celosvětová poptávka po lékařských ochranných prostředcích. Transparentní nylon splňuje potřeby zdravotnického trhu díky své nízké hmotnosti, odolnosti vůči vodě a kyslíku a dobrým mechanickým vlastnostem.
Produkt Arkema Rilsan Clear G-170 MED má vysokou průhlednost (91 %), nízkou hustotu (1,05 g/cm3), flexibilitu a odolnost, snadnou manipulaci a montáž a splňuje potřeby pohodlí pacienta. Je široce používán v dýchacích maskách, naslouchátkách a lékařských hadicích. Kromě toho byly nylonové materiály široce používány v jiných lékařských zařízeních, jako jsou ochranná okna PM2,5 a umělá svalová tkáň.
6. Automobilový průmysl
Nylon se dobře hodí pro automobilový průmysl díky své vysokorychlostní propustnosti světla a schopnosti odolávat opakovanému vystavení korozivním médiím, jako jsou opalovací krémy, detergenty a dezinfekční prostředky, aniž by došlo k poškození.
Řada Ultramid® Vision od BASF může být použita pro podsvícení komponentů, jako jsou spínače nebo ovládací displeje. Ultramid® Vision B3KDLT je zvláště vhodný pro kryty odolné vůči světlu. Kromě toho je průhledný nylon široce používán v benzínových filtrech, odlučovačích oleje/vody, systémech dálkového ovládání a zpětných zrcátkách.
Od svého zavedení zaznamenal průhledný nylon velký vývoj. Díky své vynikající průhlednosti, vysoké tepelné stabilitě, dobré odolnosti proti korozi a vynikajícím mechanickým vlastnostem je průhledný nylon široce používán v domácím zboží, přesné optice, elektronickém vybavení, sportovním zboží, zdravotnictví a automobilovém průmyslu se širokou škálou produktů.
S nárůstem nositelných zařízení a elektronických textilií lidé stále více požadují lehké, průhledné a levné ohebné materiály. Některé nylonové materiály jsou považovány za potenciální základní materiály pro další generaci flexibilních průhledných elektronických zařízení. Integrací jednostěnných uhlíkových nanotrubiček, grafenu, polymethylmethakrylátu, acetátových vláken a dalších materiálů s nylonem vědci připravili řadu vysoce transparentních nových elektronických textilií.
Navíc nahrazením surovin na bázi ropy surovinami na biologické bázi se průmysl s průhledným nylonem posouvá směrem k zelené chemii. Evonik, BASF, Ube, Biond a další významní světoví výrobci průhledného nylonu představili průmysl nylonu na biologické bázi. Očekává se, že v budoucnu se nylon na čistě biologické bázi stane realitou a bude mít hluboký dopad na životy lidí. (Následující obrázek je ze stánku Biond)
