ポリフタルアミド
ナイロン系の半結晶性高温プラスチック
ポリフタルアミドの繰り返し単位

ポリフタルアミド（別名PPA、[1] 高性能ポリアミド）は、ポリアミド（ナイロン）ファミリーの熱可塑性 合成樹脂のサブセットであり、ポリマー鎖中の繰り返し単位のカルボン酸部分の55％以上のモルがテレフタル酸（TPA）とイソフタル酸（IPA）の組み合わせで構成されている場合と定義されます。 [2] ポリマー骨格中の脂肪族二酸を芳香族二酸に置換すると、融点、ガラス転移温度、耐薬品性、剛性が向上します。[3] [4]

PPA ベースの樹脂は、自動車のパワートレイン部品、高温電気コネクタのハウジングなど、耐高温性が求められる用途で金属の代わりに部品として成形されます。

成形準備が整った配合済みPPA顆粒

構造

PPAに含まれるジアミンは脂肪族である。PA6Tホモポリマーの融点は371℃であり[5] 、扱いにくい。使用可能なポリマーを製造するには、融点を下げる必要があるが、これは実際には、より長いジアミン（炭素原子数9～12）を使用するか、6Iを共重合させることで実現できる。

3つの共重合体が商業的に成功している：PA 6T/66、PA 6T/「DT」、PA6T/6I（イソフタル酸を含む）。[6] [7]

6Tセグメントポリフタルアミド ポリフタルアミドTPA/ヘキサメチレンジアミン（6T）繰り返し単位

DTセグメントを含むポリフタルアミド ポリフタルアミドTPA/メチルペンタンジアミン（DT）繰り返し単位

PPAの酸部分の55％以上がIPAでできている場合、共重合体は非晶質です。[3] 直接重縮合技術で作られたPPAのモル質量は12,000〜16,000 g / molの範囲です。

プロパティ

脂肪族ポリアミドと比較して、PPAは改善された[8] [9] [10] [11]を提供する。

  • 耐薬品性
  • 高温でも高い強度と剛性
  • クリープおよび疲労耐性
  • 反り
  • 寸法安定性
  • 水分吸収に対する敏感さ

PPAのガラス転移温度は、TPAの量が増えるにつれて上昇します。[3] PPAの酸部分の55%以上がIPAで構成されている場合、共重合体は非晶質です。[3]半結晶性ポリマーと非晶質ポリマーの特性については、別途詳しく説明します。簡単に言うと、結晶性はガラス転移温度以上（ただし融点未満）での耐薬品性と機械特性の向上に役立ちます。非晶質ポリマーは、反りや透明性に優れています。

脂肪族ナイロンと同様に、PPA はガラス繊維、強化剤、安定剤などの強化剤で改質することができます (実際、ほぼ常に改質されています)。

特定の特性を持つ配合物が開発されている。例えば、エラストマーに直接結合してプラスチック・ゴム複合材料を形成できる樹脂や、飲料水や食品に直接接触することが承認されている樹脂などである。[12]

ポリフタルアミドブレンド

脂肪族ポリアミドを PPA (PPA/PA ブレンド) に添加すると、融点とガラス転移温度が下がり、融点/軟化度の高い PPA と比べて、これらのポリフタルアミド ブレンドの加工が容易になる可能性があります。

PA/ポリオレフィンブレンドについては大規模な研究が行われていますが、PPA/ポリオレフィンブレンドの特性についてはほとんど発表されていません。これは、PPAベースの樹脂の加工温度がポリオレフィンの耐熱性に比べて比較的高いことが原因と考えられます。PPA/PA/ポリオレフィンブレンドは、延性、強度、剛性、耐衝撃性、熱特性のバランスが良好であり、これらの材料が商業的に有用である可能性を示唆しています。[13]

アプリケーション

ポリフタルアミド系樹脂は、射出成形によって様々な用途の部品に使用されています。自動車分野では、燃料・冷却ライン、ポンプ摩耗リング、モーターボビン部品、燃料ラインコネクタ、給湯器マニホールド、燃料モジュール、燃料遮断弁、サーモスタットハウジング、エアクーラー、冷却ポンプ、LEDヘッドライトなどが挙げられます。電子機器分野では、PPAの高融点により、 PPAから成形された表面実装デバイス部品は鉛フリーはんだ付けプロセスを用いて組み立てることができます。[12] PPAはUSB-Cコネクタ、[14] LEDマウント、ケーブル/ワイヤ保護にも使用されています。[10] PPA系樹脂の他の用途としては、石油産業向けのガス管や供給ライン（高圧耐性のため）、カテーテル用チューブなどの医療用途、パーソナルケア、歯ブラシやヘアブラシの毛材などがあります。PPAは、スポーツ用品、シャワー用バルブボディ、航空機エンジンのブッシングやベアリングパッドにも使用されています。

ライフサイクルへの影響

PPAは、他の熱可塑性樹脂と同様に、理論上は再溶融により完全にリサイクル可能であり、縮合ポリマーとしては解重合によりリサイクル可能です。商業的なリサイクルには、物流、洗浄、処理コストがバージンポリマーのコストよりも低く抑えられる必要がありますが、必ずしもそうとは限りません。エネルギーを生み出すPPA廃棄物は、焼却施設で回収できます。最適な回収方法は、地域の法律、プラスチック部品の設計、選別施設へのアクセス、リサイクルコストなど、多くの条件によって異なります。

商業サプライヤー

  • アルケマはデカンジアミンをベースにしたRilsan HTポリマーというブランド名で販売しており、おそらく10T/Xである。[15]
  • BASFのブランド名はUltramid Advanced N (PA9T)、Ultramid Advanced T1000 (PA6T/6I)、Ultramid Advanced T2000 (PA6T/66)、Ultramid T KR (PA6T/6)。[16]
  • デュポン社はZytel HTNというブランド名で6T/66と6T/MPDMTを販売している。[10] [17]
  • DSMはForTii [18]というブランド名でPA 4Tの共重合体を製造している。
  • EMSはグリボリーというブランド名で販売されている。GVグレードはPA66/6I/6Tをベースとしている。HT1グレードは6T/6I、HT2グレードは6T/66、HT3/HT3-COは10Tの共重合体をベースとしている[7]。
  • エボニックは、6T/Xおよび10T/XポリマーをVestamid HT 'plus'というブランド名で販売している。[19]
  • クラレはジェネスターというブランド名で9T共重合体（C9ジアミンの2つの異性体を使用）を販売している。[17]
  • 三井物産はArlenというブランドで6T/66を製造している[20]
  • ソルベイ社はAmodelというブランド名で販売しています。当初はAmoco社によって商品化されましたが、現在はソルベイ社が所有しています。Nevicolor社によると、現在のAmodelグレードはすべて単一のポリマーであるA1000 [21]をベースとしていますが、66/6Tコポリマー[22]をベースとしたグレードや、66/6T/6Iコポリマー[23]をベースとしたグレードもあります。

参考文献

  1. ^ 「PP&A」と混同しないように注意が必要です。「PP&A」は ポリエステル、ポリアミド、アクリレートポリマーの略で、いずれも繊維の製造に使用されます。doi:10.1016/j.jhazmat.2019.02.067 をご覧ください。
  2. ^ ASTM規格D 5336 -15a
  3. ^ abcd Cousin, Thibault; Galy, Jocelyne; Dupuy, Jérôme (2012). 「ポリフタルアミドの熱特性の分子モデリング：モデリングと実験結果の比較」. Polymer . 53 (15): 3203–10 . doi :10.1016/j.polymer.2012.05.051.
  4. ^ ハーパー、チャールズ・A. (2002).プラスチック、エラストマー、複合材料ハンドブック. マグロウヒル. pp.  51– 52. ISBN 978-0-07-138476-6。
  5. ^ コーハン、メルビン I 編（1995年）。ナイロンプラスチックハンドブック。ミュンヘン: ハンザー。 p. 71.ISBN​ 978-1-56990-189-2。
  6. ^ Glass、Walter、Kozielski、Gary、Martens、Marv. 「高性能ポリアミドは自動車用熱管理部品の厳しい要件を満たす」（PDF） . DuPont . 2016年3月26日閲覧。
  7. ^ ab "Grivory HT". www.emsgrivory.com . EMS Chimie . 2015年5月25日閲覧。
  8. ^ 「Amodel PPA」. Solvay . 2016年3月26日閲覧。
  9. ^ "Grivory HT". EMS Grivory . 2016年3月26日閲覧。
  10. ^ abc 「Zytel HTN」.デュポン. 2016年3月26日閲覧。
  11. ^ 「高性能エンジニアリングプラスチックの実用ガイド」（PDF） . SmithersRapra . 2016年3月26日閲覧。
  12. ^ エボニック インダストリーズ社、http://www.vestamid.com/product/vestamid/en/products-services/pages/default.aspx
  13. ^ Desio, GP (1996). 「ポリフタルアミド／ポリアミドブレンドおよびポリフタルアミド／ポリアミド／ポリオレフィンブレンドの特性と性質」 . J Vinyl Addit Technol . 2 (3): 229– 234. doi :10.1002/vnl.10131.
  14. ^ Zistler, Andrew (2015年12月11日). 「DuPontのZytel HTNがUSB Type-C 3.1コネクタに採用」. connectortips.com . EE World . 2016年3月26日閲覧。
  15. ^ 「Rilsan HTの紹介」（PDF） . Arkema . 2016年3月26日閲覧。
  16. ^ 「完璧さを追求する PPA、Ultramid® Advanced ポートフォリオ: 必要な PPA を提供します...」
  17. ^ ab 「HPPA Genestar PA9T - 自動アプリケーション」(PDF)。クラレ。2016 年3 月 26 日に取得。
  18. ^ "Stanyl ForTii". DSM . 2016年3月26日閲覧。
  19. ^ 「Vestamid HT Plus」（PDF） .エボニック. 2016年3月26日閲覧。
  20. ^ 高性能エンジニアリングプラスチックの実用ガイド。SmithersRapra。2011年。50ページ。ISBN 9781847355775。
  21. ^ 「Amodel設計ガイド」(PDF) . Nevicolor. p. 13. 2015年5月25日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2022年1月24日閲覧。
  22. ^ 「技術データシート」IDES . 2015年5月25日閲覧。
  23. ^ 「Amodel A1133 データシート」. IDES . 2015年5月25日閲覧。
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