Nylon transparenteé amplamente utilizado em produtos domésticos, equipamentos eletrônicos, instrumentos ópticos de precisão, equipamentos esportivos, indústrias de saúde e automotivas devido à sua excelente transparência, excelente tenacidade, alta estabilidade térmica e boa resistência a solventes. Estudos recentes descobriram que alguns materiais de nylon têm transparência e ferroeletricidade, tornando-os um componente importante de produtos eletrônicos flexíveis e espera-se que sejam usados em dispositivos vestíveis.
Tipos de nylon transparente
1. Nylon transparente alifático
Nylon transparente alifático é um material transparente obtido por policondensação de ácido dibásico alifático e diamina alifática, polimerização de abertura de anel de lactama ou policondensação de ácido graxo amino. O monômero polimerizado pode ser um monômero linear ou um monômero contendo um anel alicíclico. A introdução de um anel alicíclico pode reduzir muito a regularidade do segmento da cadeia de poliamida, enfraquecer a capacidade de cristalização e aumentar a transparência.
Os polímeros representativos incluem PACM12, PACP-9/6, PA6/66, BMACM14, PA6/12, PA11/12, etc.
2. Nylon transparente semi-aromático
O nylon transparente semi-aromático é geralmente feito por copolimerização de ácido dibásico alifático e diamina aromática ou diamina alifática e ácido dibásico aromático. Devido à introdução de anéis aromáticos na cadeia molecular, a resistência ao calor e as propriedades mecânicas são muito melhoradas, enquanto a taxa de absorção de água é reduzida. Na verdade, o nylon transparente semi-aromático é o tipo mais popular de nylon transparente no mercado.
Os polímeros representativos incluem PA6T/6I, PA10I/10T, PA6-3-T, MXD6, etc.
3. Nylon transparente aromático
O nylon transparente totalmente aromático é preparado a partir de ácidos dibásicos aromáticos e diaminas aromáticas. A proporção de anéis aromáticos rígidos em sua cadeia principal é alta, o polímero tem boa cristalinidade e sua resistência ao calor e resistência a solventes também são as melhores entre todas as poliamidas.
O polímero representativo é sintetizado com 2-amino-6-(4-aminofenil)-6-metilheptano e isoftalato de difenil como monômeros. No entanto, sua temperatura de fusão é alta e os requisitos para equipamentos de moldagem são extremamente rigorosos, então esse tipo de poliamida transparente totalmente aromática não foi industrializada.
4. Estrutura complexa de nylon transparente
A estrutura monomérica desse tipo de material de nylon é complexa e sua fonte é limitada, então é principalmente um produto de pesquisa de laboratório. A pesquisa se concentra em melhorar a adaptabilidade desse tipo de material em ambientes especiais, introduzindo heteroátomos ou heterociclos especiais, como grupos trifluorometilfenoxi, terc-butilciclohexil, xanteno e sulfona na cadeia principal.
Principais produtos de nylon transparente
O primeiro nylon transparente do mundo foi desenvolvido e comercializado com sucesso pela Dynamit Nobel no final da década de 1950 sob o nome comercial Trogamid T. Seu desenvolvimento bem-sucedido despertou o entusiasmo de fabricantes ao redor do mundo para desenvolver materiais de nylon transparente.
Atualmente, os fabricantes de nylon transparente mais conhecidos do mundo incluem principalmente EMS, LANXESS, UBE, DuPont, Evonik, Arkema, BASF, Toboyo, Philips, etc. Os principais materiais de nylon transparente atualmente no mercado são mostrados na Tabela 1.
A Emmans é uma fabricante e fornecedora profissional de poliamidas de alto desempenho. Suas séries Grilamid TR e Grilon C incluem uma variedade de nylons transparentes.
A série Grilamid TR inclui principalmente nylon 12 semicristalino e grupos rígidos, que têm alta resistência química, resistência à fissuração por tensão e excelente transparência. Os produtos mais representativos desta série incluem GrilamidTR30 (PA6I/X), GrilamidTR55 (PA12/MACMI), GrilamidTR90 (PAMACM12) e GrilamidTRXE4010 (PAMACM10/1010).
Fonte da imagem: Emmans
A série Grilon C é principalmente copolímero PA6/12, que tem cristalinidade fraca e propriedades térmicas e mecânicas ruins. Produtos representativos incluem GrilonCF6S, GrilonCF7, GrilonCR8, etc.
Em 1988, a Evonik adquiriu a Nobel e assumiu a produção do TROGAMID®T. A poliamida tem longa duração e alta transparência, e tem boa resistência ao calor devido ao anel aromático na molécula. Sua desvantagem é que a transmitância da resina colorida é baixa, e o produto foi descontinuado em 2020.
Em 1995, a Evonik desenvolveu uma nova linha de produtos TROGA-MID®CX usando 4,4'-diamino-diciclohexilmetano (PACM) e ácido dodecanodioico como monômeros para reação de policondensação. Esta poliamida transparente tem excelente transmitância de luz (92%), excelente resistência à corrosão e resistência à fissuração por tensão, tenacidade muito alta e resistência ao desgaste em baixa temperatura. Após mais de 20 anos de desenvolvimento, este produto se tornou um produto popular no mercado.
Em 2021, a Evonik desenvolveu uma nova geração de linha de produtos baseada em monômeros de base biológica, TROGAMID® myCX eCO. Comparada com produtos de qualidade comparável produzidos usando matérias-primas fósseis convencionais, essa linha de produção reduz a pegada de carbono em 50% e é ecologicamente correta.
Fonte da imagem: Evonik
Dupontdesenvolveu com sucesso resinas de engenharia transparentes baseadas em nylon 66. Após mais de 50 anos de melhoria e refinamento, desenvolveu linhas de produtos como Selar® e Zytel®. Entre elas, Selar® PA3426 é uma resina de poliamida de nylon não cristalina com alta transparência e propriedades de barreira, fazendo com que desempenhe um papel "semelhante ao vidro" em embalagens compostas rígidas.
E ao adicionar PACM à cadeia molecular, o Zytel® 330NC010 surgiu. Comparado com PA3426, sua capacidade de cristalização diminui, a temperatura de transição vítrea aumenta em 5 graus, e a capacidade de barreira a gás, solventes de água e produtos de óleo é ainda mais melhorada.
Arkemaé o primeiro fabricante a fornecer poliamida transparente de alto desempenho e de base biológica. Sua linha de produtos de nylon transparente é a série Rilsan® Clear, incluindo G170, G830, G850, etc. Suas principais características são leveza e transparência. Entre elas, a G850 tem uma densidade de apenas 1,01 g/cm3 e geralmente é processada por moldagem por injeção.
Figura Aplicação de nylon transparente em peças estruturais de cigarro eletrônico
Vale ressaltar que as matérias-primas dos produtos de nylon transparente da Arkema são principalmente matérias-primas de base biológica. 62% das matérias-primas do G820 são de base biológica, o que é ecologicamente correto.
A Lanxess desenvolveu uma série de termoplásticos de engenharia transparentes baseados em poliamida 6 e poliamida 66. Entre eles, a série Durethan® T foca no mercado de alta transparência, incluindo duas linhas de produtos, T40 e T40ZS. Sua cadeia molecular contém uma estrutura de anel de benzeno rígido, que tem excelentes propriedades mecânicas e transparência. A Toyobo Co., Ltd. também tem um produto com uma estrutura semelhante, chamado T714-E.
A Ube se concentra no desenvolvimento de nylon 6/66 e nylon 12. A série UBENYLON50 é desenvolvida principalmente para copolímeros de nylon 6/66 de alta transparência; a série UBESTAXPA é um novo tipo de elastômero de poliamida desenvolvido com o objetivo de melhorar as propriedades de fadiga à flexão, mantendo a transparência.
PACP-9/6 produzido pela Philips é uma poliamida transparente obtida pela co-condensação de PACP, ácido azelaico e ácido adípico. Possui excelente transmitância de luz (92%), baixíssima absorção de água (1%) e rigidez típica de plásticos de engenharia (módulo de flexão 2185Pa), podendo ser extrudado e soprado em equipamentos gerais.
A BASF tem principalmente duas linhas de produtos na indústria de nylon transparente: Ultramid® Vision e Ultramid® FBalance. A série Vision usa nylon 6 como matéria-prima, que é caracterizada por baixo preço, fácil processamento e bom efeito de coloração, o que é significativamente diferente de outros materiais de poliamida. A série Ultramid® FBalance é dopada com unidades de amida de cadeia longa, com foco em propriedades mecânicas e boa adesão ao filme de PU.
Aplicação de nylon transparente
1. Artigos domésticos
Em 2020, a Emmans propôs o conceito de "cozinha transparente" com base em seu produto Grilamid TRHT170. Antes disso, o nylon transparente havia penetrado em todos os aspectos da vida doméstica. Sua transparência, resistência ao calor e propriedades de retenção de forma o tornaram amplamente utilizado em torneiras, filtros de água, medidores de vazão e vários recipientes domésticos. E devido à excelente colorabilidade do nylon transparente, sua gama de aplicações no campo doméstico foi ainda mais ampliada.
Além disso, no campo de embalagens macias e duras, como mamadeiras e cosméticos, o nylon transparente também tem sido amplamente utilizado devido às suas características estéreis e duráveis. Grandes empresas lançaram produtos correspondentes para atender às diferentes necessidades do mercado.
2. Campo óptico
Em maio de 2021, a Safilo Eyewear anunciou que usaria o mais recente material de poliamida da Evonik, o TROGAMID®myCXeCO, na produção de lentes solares de alta qualidade para melhorar o desempenho do produto e a compatibilidade com o meio ambiente.
Antes disso, materiais de poliamida eram amplamente utilizados na fabricação de óculos e seus componentes. Como um material transparente ideal, a série TROGAMID®CX pode atender aos muitos requisitos do mercado atual para materiais avançados de armação e lentes: leve, não quebra facilmente, resistente a arranhões, resistente à corrosão química e resistente a rachaduras por estresse. E não é fácil causar alergias e é resistente a UV, o que amplia muito o escopo de aplicação. Atualmente, o TROG-AMID®CX7323 tem sido amplamente utilizado no mercado de óculos de alta qualidade.
Além disso, o Rilsan® Clear G850 produzido pela Arkema também é amplamente utilizado em armações de óculos devido à sua densidade extremamente baixa.
3. Dispositivos eletrônicos
Atualmente, materiais de nylon transparentes têm sido usados em vários invólucros de interruptores e relés devido ao seu peso leve, alta resistência à temperatura e resistência à corrosão, e desempenham um papel importante na embalagem de produtos microeletrônicos. Ao combinar as propriedades ferroelétricas dos materiais de nylon com sua transparência, os pesquisadores desenvolveram novos materiais de poliamida, como detectores de código Morse, materiais de blindagem de interferência eletromagnética e capacitores de filme.
4. Artigos esportivos
A excelente resistência à flexão e à abrasão do nylon transparente pode atender aos requisitos de desempenho de atletas em competições intensas. Em 2006, os calçados de futebol ingleses da Copa do Mundo da Alemanha usaram a série UBESTAXPA de produtos de nylon transparente da Ube. Sua transparência tem um grande impacto no design dos calçados, e o material pode ser firmemente ligado ao poliuretano, aumentando a liberdade de design do produto.
O material Pebax® (Arkema), que surgiu em 1980, teve um impacto profundo nos esportes modernos. Sua estrutura contém unidades de nylon rígido e unidades de poliéster flexíveis. O desempenho excepcional do material Pebax® faz com que ele seja usado nos produtos dos principais fabricantes de esportes.
Além disso, o nylon transparente também é amplamente utilizado em computadores de mergulho, invólucros para câmeras, caixas de relógios esportivos e outros campos.
5. Assistência médica
Devido à pandemia da COVID-19, a demanda global por equipamentos de proteção médica está aumentando. O nylon transparente atende às necessidades do mercado de saúde devido ao seu peso leve, resistência à água e ao oxigênio e boas propriedades mecânicas.
O produto da Arkema, Rilsan Clear G-170 MED, tem alta transparência (91%), baixa densidade (1,05 g/cm3), flexibilidade e durabilidade, fácil manuseio e montagem, e atende às necessidades de conforto do paciente. É amplamente utilizado em máscaras respiratórias, aparelhos auditivos e tubos médicos. Além disso, os materiais de nylon têm sido amplamente utilizados em outros dispositivos médicos, como janelas de proteção PM2.5 e tecido muscular artificial.
6. Indústria Automotiva
O náilon é muito adequado para a indústria automotiva devido à sua alta velocidade de transmissão de luz e sua capacidade de suportar exposição repetida a meios corrosivos, como protetor solar, detergentes e desinfetantes, sem sofrer danos.
A série Ultramid® Vision da BASF pode ser usada para componentes de retroiluminação, como interruptores ou displays operacionais. O Ultramid® Vision B3KDLT é particularmente adequado para coberturas resistentes à luz. Além disso, o nylon transparente é amplamente usado em filtros de gasolina, separadores de óleo/água, sistemas de controle remoto e espelhos retrovisores.
Desde sua introdução, o nylon transparente tem experimentado grande desenvolvimento. Devido à sua excelente transparência, alta estabilidade térmica, boa resistência à corrosão e excelentes propriedades mecânicas, o nylon transparente é amplamente utilizado em produtos domésticos, óptica de precisão, equipamentos eletrônicos, artigos esportivos, saúde e indústria automotiva, com uma ampla gama de produtos.
Com o surgimento de dispositivos vestíveis e têxteis eletrônicos, as pessoas estão cada vez mais exigindo materiais leves, transparentes, dobráveis e de baixo custo. Alguns materiais de nylon são vistos como materiais de base potenciais para a próxima geração de dispositivos eletrônicos transparentes flexíveis. Ao integrar nanotubos de carbono de parede única, grafeno, polimetilmetacrilato, fibra de acetato e outros materiais com nylon, os pesquisadores prepararam uma variedade de novos têxteis eletrônicos altamente transparentes.
Além disso, ao substituir matérias-primas à base de petróleo por matérias-primas de base biológica, a indústria de nylon transparente está se movendo em direção à química verde. Evonik, BASF, Ube, Biond e outros grandes fabricantes de nylon transparente do mundo estabeleceram a indústria de nylon de base biológica. No futuro, espera-se que o nylon totalmente de base biológica se torne uma realidade e tenha um impacto profundo na vida das pessoas. (A imagem a seguir é do estande da Biond)
