一般性质

耐热尼龙CM1026,CM3006的特性

耐热尼龙CM1026是尼龙6耐热等级产品，CM3006是属于尼龙66的耐热等级产品。尼龙在热塑性树脂中属于熔点最高的耐热性树脂种类之一。东丽新开发的耐热尼龙CM1026,CM3006是将尼龙出色的耐热性进一步改良的产物，因此有着在高温环境下热劣化极小的特点。而且在高温化条件下对电气特性有要求的用途的方面上，作为尼龙66的耐热电气用材料就是CM3006E。

机械性能

将CM1021,CM3001N的机械性能与一般射出成型用尼龙CM1026,CM3006进行比较，如<表1>所示。机械性能与一般等级相比几乎没有差别。次表中表示一般性质的CM1026，CM3006的拉伸屈服强度，弯曲模量，悬臂梁缺口冲击强度因温度而发生的变化，如图1,2,3,4,5所示。

<表1>CM1026，CM3006，CM3006E的一般性质
性质	单位	测试方法 (ASTM)	CM1021		CM1026
性质	单位	测试方法 (ASTM)	充分干燥	大气中平衡水分水分率 3.5%	充分干燥	大气中平衡水分水分率 3.5%
拉伸屈服强度	kg/cm²	D638	740	310	775	340
拉伸屈服拉伸断裂应变	%	D638
拉伸断裂强度	kg/cm²	D638
拉伸断裂伸长	%	D638	200	250	150	200
弯曲屈服强度	kg/cm²	D790
弯曲模量	kg/cm²	D790	24,000	5,300	25,000	6,000
1%压缩变形应力	kg/cm²	D659	255	55	260	60
压缩屈服强度	kg/cm²	D659	840	-	870	-
断裂强度	kg/cm²	D732	590	430	600	435
洛氏硬度	R刻度	D785	114	85	115	86
悬臂梁悬臂梁缺口冲击强度23℃	kg·cm/cm	D256	6	>50	5	50
悬臂梁悬臂梁缺口冲击强度((1/2”) -30℃	kg·cm/cm	D256	4	10	4	10
线膨胀系数	/℃	D696	8×10^-5	-	7×10^-5	-
热变形温度18.56kg/cm²	℃	D648	65	-	67	-
热变形温度4.64kg/cm²	℃		150	-	155	-
熔点	℃		255	-	255	-
比重	-		1.13	-	1.14	-
吸水率100℃2hrs	%	D570	4.4	-	4.3	-
吸水率23℃24hrs	%		1.9	-	1.8	-
燃烧性		UL D635	94V-2 自灭火性		94V-2 自灭火性

性质	单位	测试方法 (ASTM)	CM3001N		CM3006 CM3006E
性质	单位	测试方法 (ASTM)	充分干燥	大气中平衡水分水分率 2.5%	充分干燥	大气中平衡水分水分率 2.5%
拉伸屈服强度	kg/cm²	D638	800	530	810	550
拉伸屈服伸长率	%	D638
拉伸断裂强度	kg/cm²	D638
拉伸断裂伸长	%	D638	110	200	80	200
弯曲屈服强度	kg/cm²	D790
弯曲模量	kg/cm²	D790	28,000	12,000	28,000	12,000
1%压缩变形应用	kg/cm²	D659	280	90	285	95
压缩屈服强度	kg/cm²	D659	910	-	910	-
断裂强度	kg/cm²	D732	675	600	680	600
洛氏硬度	R刻度	D785	118	100	118	101
悬臂梁悬臂梁缺口冲击强度23℃	kg· cm/cm	D256	4	14	4	14
悬臂梁悬臂梁缺口冲击强度(1/2”) -30℃	kg·cm/cm	D256	2	7	2	7
线膨胀系数	/℃	D696	10×10^-5	-	9×10^-5	-
热变形温度18.56kg/cm²	℃	D648	75	-	77	-
热变形温度4.64kg/cm²	℃		180	-	180	-
熔点	℃		265	-	265	-
比重	-		1.14	-	1.14	-
吸水率100℃2hrs	%	D570	3.9	-	3.8	-
吸水率23℃24hrs	%		1.5	-	1.4	-
燃烧性		UL D635	94V-2 自灭火性		94V-2 自灭火性

图1温度引起的屈服强度变化(尼龙6)
图2温度引起的屈服强度变化(尼龙66)
图3温度引起的弯曲模量变化(尼龙6)
图4温度引起的弯曲模量变化(尼龙66)
图5冲击强度随温度改变而发生的变化

耐热劣化性

Ⅰ. 连续耐热性

不仅是尼龙，所有的塑料材料在高温的空气中会受到热和氧的影响而发生物性劣化。温度越高，时间越长的话，物性的劣化也会变得越大。
可以最明显表示出物性退化的就是拉伸试验中的应力-应变曲线。
图6中以尼龙66的例子为模型，表示了在高温下进行处理的话，首先断裂时的伸长率会开始缓缓下降 (屈服点变化不大)，很快屈服点消失(引起脆性破坏)，之后应力和伸长率开始减少。

图6.热劣化引起的应力-应变曲线变化

也就是说劣化的程度可以通过应变的变化进行判定。图7，8，9是CM1021和CM1026因高温处理引起拉伸断裂应变和拉伸强度以及冲击强度变化的测定结果，图10，11，12为CM3001N和CM3006因高温处理引起拉伸，拉伸强度及冲击强度变化的测定结果。很明显温度越高，时间越长，拉伸和拉伸强度也就下降越大。

图7热劣化试验（拉伸强度）
图8热劣化试验（拉伸断裂伸长）
图9热劣化试验（悬臂梁缺口冲击强度）
图10热劣化试验（拉伸强度变化）
图11热劣化试验（拉伸断裂伸长的变化）
图12热劣化试验（悬臂梁缺口冲击强度变化）

从这个数据来看，将拉伸断裂应变和拉伸强度为1/2时的温度和时间进行绘图的话，便如图13所示那样

图13耐热性(拉伸特性的半衰期)

这被称为Arrhenius图，可以容易地推定温度和寿命的关系。
并用以下公式表示

从图13来看，CM1026，CM3006相比CM1021，CM3001N明显地可以看出存在偏移。
关于冲击强度，通过评测拉伸冲击强度得到的结果如<表2>所示。图14，15，16表示的是与其他国外公司耐热等级产品的比较结果。

图14热劣化特性(拉伸冲击、180℃)
图15热劣化特性(拉伸冲击、150℃)
图16热劣化特性(拉伸冲击、120℃)

<表2>　热劣化特性(拉伸冲击强度)
条件	拉伸冲击强度(kg·cm/cm²)
条件	CM3006	CM3006黒	国外A公司耐热等级
未处理	331	318	257
180℃ 2天 5 10	567 420 116	560 400 113	485 412 125
150℃ 2天 5 10	545 330 221	455 320 215	401 388 226
120℃ 2天 5 10	456 460 449	391 427 444	359 321 402

(注)
1) 测试ASTM D1822 1/8"t L 型
2) 测定23℃,RH65%环境
3) 于150℃, 120℃环境中继续

Ⅱ. 热循环性

尼龙在很多时候被用于高温转为低温或者低温转为高温的环境下。比如在汽车的引擎箱内部使用时，从行驶时的高温到寒冷环境的放置，材料暴露于温度从120℃左右的高温到-30～-40℃的低温反复循环的条件下。为了预测材料在这样严酷条件下会受到怎样的影响，我们将材料置于120℃的高温环境中放置1小时后，立即放入-40℃的低温中，得到的热循环测试结果如<表3>所示。
CM1026， CM3006，在循环70次后拉伸屈服强度也保持在90%以上，拉伸方面CM1026在80%以上，CM3006在60%以上，悬臂梁缺口冲击强度方面M1026和CM3006都表现出80%以上的保持率。

<表3>　热循环性
	单位	CM1026	CM3006
处理前的物性拉伸屈服强度拉伸断裂应变悬臂梁缺口冲击强度	kg/cm² % kg·cm/cm	727 231 4.9	818 97 4.1
10循环拉伸屈服强度拉伸断裂应变悬臂梁缺口冲击强度	kg/cm² % kg·cm/cm	718 185 4.7	888 90 3.9
10循环拉伸屈服强度拉伸断裂应变悬臂梁缺口冲击强度	kg/cm² % kg·cm/cm	739 189 4.4	822 72 3.6
10循环拉伸屈服强度拉伸断裂应变悬臂梁缺口冲击强度	kg/cm² % kg·cm/cm	748 178 4.3	809 63 3.6
10循环拉伸屈服强度拉伸断裂应变悬臂梁缺口冲击强度	kg/cm² % kg·cm/cm	692 182 4.3	783 58 3.7
10循环拉伸屈服强度拉伸断裂应变悬臂梁缺口冲击强度	kg/cm² % kg·cm/cm	679 163 4.0	742 55 3.5

(注)
1) 条件120℃1hr--40℃1hr
2) 试验片ASTM D638 Type13mm， n=10
3) 测量条件23℃，RH65%

Ⅲ. 电气性能

作为电子机械用零件材料，对耐热尼龙提出了很多的要求，电气特性和温度的关系以及长时间置于耐高温化的情况下的电气特性变化等受到非常大重视。 CM1026，CM3006相比普通尼龙在高温下的电气特性变化小。
长时间置于150℃，120℃的高温环境下，体积电阻率，介电电正切的变化与普通尼龙的比较见图所示。

图17

图18

図19

图20

图21

图22

Ⅳ. 耐油性

近年来在汽车上活用尼龙的出色耐油性的零件变得越来越多。装载于汽车引擎箱内，作为在高温环境下与汽油，制动油，齿轮油等直接接触的零件材料，CM1026，CM3006可以说是最适合的材料。比如被应用于滤油网，储油罐，桶，燃油管等方面。
关于CM3006的耐汽油性，在表4中表示了将其浸渍于一般市面上销售的标准汽油和高辛烷汽油3个月室温环境下的物性变化。悬臂梁缺口冲击强度，洛氏硬度几乎没有变化，但拉伸屈服强度稍有下降，伸长率大。这被认为是由于汽油中含有芳香族烃成分(譬如甲苯等)造成的影响。

<表4-1> CM3006的耐汽油性标准汽油(日石・Gold)
浸渍时间 (月)	拉伸屈服强度 kg/cm²	伸长率 (%)	悬臂梁缺口冲击强度 kg·cm/cm	洛氏硬度 R刻度
0 1 2 3	895 831 849 849	95 85 125 150	4.5 4.3 4.5 4.7	121 122 122 122

<表4-2> CM3006的耐汽油性标准汽油(日石・Silve)
浸渍时间 (月)	拉伸屈服强度 kg/cm²	伸长率 (%)	悬臂梁缺口冲击强度 kg·cm/cm	洛氏硬度 R刻度
0 1 2 3	895 828 827 827	95 75 160 140	4.5 4.6 4.9 4.7	121 122 121 121

(注)
1) 计划在室温环境下连续浸渍2年时间
2) 试验环境：23℃ RH65%
拉伸：ASTM D638 n=5
冲击：ASTM D256 n=10
硬度：ASTM D785 n=10

在120℃合成汽油(异辛烷/甲苯=70/30Vol%)中浸渍300，600小时后的重量变化以及物性变化的测定结果，如图23～图26所示。

<表5> 耐热汽油性
材料、项目	处理时间(hrs)
材料、项目	0	302	600
CM3006 重量变化 % 拉伸屈服强度 kg/cm² 拉伸断裂强度　　　拉伸断裂应变　% 拉伸冲击强度 kg·cm/cm²	- 814 622 98 317	+0.56 828 612 53 377	+0.87 676 514 66 370
CM3006 (黑) 重量变化 % 拉伸屈服强度 kg/cm² 拉伸断裂强度拉伸断裂应变　% 拉伸冲击强度 kg·cm/cm²	- 805 666 99 311	+0.58 815 587 61 398	+0.93 661 481 67 380
国外A公司耐热等级BLACK 重量变化 % 拉伸屈服强度 kg/cm² 拉伸断裂强度拉伸断裂应变　% 拉伸冲击强度 kg·cm/cm²	- 808 588 37 327	+0.49 815 617 41 397	+0.77 675 518 38 375

(注)
1) 汽油：异辛烷/甲苯=70/30(vol%)
2) 温度：120±5℃
3) 试验
拉伸：ASTM D638 Type13mm n=5
拉伸冲击：ASTM D1822 1/16" L型 n=10
汽油：异辛烷/甲苯=70/30(vol%)
温度：120±5℃
样本：拉伸试验片(ASTM D638 Type1 3mm)

图23 耐热汽油性(重量增加率)

汽油：异辛烷/甲苯=70/30(vol%)
温度：120±5℃
样本：ASTM D638 Type1 3mm

图24耐热汽油性(拉伸屈服强度)

汽油：异辛烷/甲苯=70/30(vol%)
温度：120±5℃
样本：ASTM D638 Type1 3mm

○CM3006
●CM3006(黑)
×国外A公司耐热品名

图25耐热汽油性(拉伸断裂应变)

汽油：异辛烷/甲苯=70/30(vol%)
温度：120±5℃
样本：ASTM D1822 1/16"　L型

○CM3006
●CM3006(黑)
×国外A公司耐热等级

图26耐热汽油性(拉伸冲击强度)

汽油：异辛烷/甲苯=70/30(vol%)
温度：120±5℃
样本：ASTM D1822 1/16"　L型

○CM3006
●CM3006(黑)
×国外A公司耐热等级

其次为了了解齿轮油造成的影响，进行了90天连续浸渍于80℃，100℃的齿轮油中，测定其拉伸特性和冲击强度的测试，结果如图27,29所示。可以看出所有物性的变化都很小，几乎不受影响。
关于制动液，如图29，31所示那样，随着拉伸断裂应变和冲击强度变大，拉伸屈服强度会有减小的趋势。

图27耐齿轮油性（拉伸断裂应变）
图28耐齿轮油性能（拉伸屈服强度，冲击强度）

图29耐制动液性（伸长率）
图30耐制动液性（伸长率）