Nylon transparentLe nylon est largement utilisé dans les articles ménagers, les équipements électroniques, les instruments optiques de précision, les équipements sportifs, les soins de santé et l'industrie automobile en raison de son excellente transparence, de son excellente ténacité, de sa stabilité thermique élevée et de sa bonne résistance aux solvants. Des études récentes ont montré que certains matériaux en nylon ont à la fois une transparence et une ferroélectricité, ce qui en fait un composant important des produits électroniques flexibles et devraient être utilisés dans les appareils portables.
Types de nylon transparent
1. Nylon transparent aliphatique
Le nylon transparent aliphatique est un matériau transparent obtenu par polycondensation d'acide dibasique aliphatique et de diamine aliphatique, par polymérisation par ouverture de cycle de lactame ou par polycondensation d'acide gras aminé. Le monomère polymérisé peut être un monomère linéaire ou un monomère contenant un cycle alicyclique. L'introduction d'un cycle alicyclique peut réduire considérablement la régularité du segment de chaîne polyamide, affaiblir la capacité de cristallisation et améliorer la transparence.
Les polymères représentatifs comprennent PACM12, PACP-9/6, PA6/66, BMACM14, PA6/12, PA11/12, etc.
2. Nylon transparent semi-aromatique
Le nylon transparent semi-aromatique est généralement fabriqué par copolymérisation d'acide dibasique aliphatique et de diamine aromatique ou de diamine aliphatique et d'acide dibasique aromatique. En raison de l'introduction de cycles aromatiques dans la chaîne moléculaire, la résistance à la chaleur et les propriétés mécaniques sont considérablement améliorées, tandis que le taux d'absorption d'eau est réduit. En fait, le nylon transparent semi-aromatique est le type de nylon transparent le plus populaire sur le marché.
Les polymères représentatifs comprennent PA6T/6I, PA10I/10T, PA6-3-T, MXD6, etc.
3. Nylon transparent aromatique
Le nylon transparent entièrement aromatique est préparé à partir d'acides dibasiques aromatiques et de diamines aromatiques. La proportion de cycles aromatiques rigides dans sa chaîne principale est élevée, le polymère a une bonne cristallinité et sa résistance à la chaleur et aux solvants est également la meilleure parmi tous les polyamides.
Le polymère représentatif est synthétisé avec de l'2-amino-6-(4-aminophényl)-6-méthylheptane et de l'isophtalate de diphényle comme monomères. Cependant, sa température de fusion est élevée et les exigences en matière d'équipement de moulage sont extrêmement strictes, de sorte que ce type de polyamide transparent entièrement aromatique n'a pas été industrialisé.
4. Nylon transparent à structure complexe
La structure monomère de ce type de matériau en nylon est complexe et sa source est limitée, il s'agit donc principalement d'un produit de recherche en laboratoire. La recherche se concentre sur l'amélioration de l'adaptabilité de ce type de matériau dans des environnements spéciaux en introduisant des hétéroatomes ou hétérocycles spéciaux tels que les groupes trifluorométhylphénoxy, tert-butylcyclohexyle, xanthène et sulfone sur la chaîne principale.
Principaux produits en nylon transparent
Le premier nylon transparent au monde a été développé et commercialisé avec succès par Dynamit Nobel à la fin des années 1950 sous le nom commercial Trogamid T. Son développement réussi a suscité l'enthousiasme des fabricants du monde entier pour développer des matériaux en nylon transparent.
À l'heure actuelle, les principaux fabricants de nylon transparent les plus connus au monde sont EMS, LANXESS, UBE, DuPont, Evonik, Arkema, BASF, Toboyo, Philips, etc. Les principaux matériaux en nylon transparent actuellement sur le marché sont présentés dans le tableau 1.
Emmans est un fabricant et fournisseur professionnel de polyamides hautes performances. Ses séries Grilamid TR et Grilon C comprennent une variété de nylons transparents.
La série Grilamid TR comprend principalement du nylon 12 semi-cristallin et des groupes rigides, qui présentent une résistance chimique élevée, une résistance à la fissuration sous contrainte et une excellente transparence. Les produits les plus représentatifs de cette série sont GrilamidTR30 (PA6I/X), GrilamidTR55 (PA12/MACMI), GrilamidTR90 (PAMACM12) et GrilamidTRXE4010 (PAMACM10/1010).
Source de l'image : Emmans
La série Grilon C est principalement composée de copolymères PA6/12, qui présentent une faible cristallinité et de mauvaises propriétés thermiques et mécaniques. Les produits représentatifs comprennent GrilonCF6S, GrilonCF7, GrilonCR8, etc.
En 1988, Evonik a acquis Nobel et a repris la production de TROGAMID®T. Le polyamide a une longue durée de vie et une grande transparence, et présente une bonne résistance à la chaleur grâce au cycle aromatique de la molécule. Son inconvénient est que la transmittance de la résine colorée est faible, et le produit a été abandonné en 2020.
En 1995, Evonik a développé une nouvelle gamme de produits TROGA-MID®CX en utilisant du 4,4′-diamino-dicyclohexylméthane (PACM) et de l'acide dodécanedioïque comme monomères pour la réaction de polycondensation. Ce polyamide transparent présente une excellente transmission de la lumière (92 %), une excellente résistance à la corrosion et à la fissuration sous contrainte, une très grande ténacité et une résistance à l'usure à basse température. Après plus de 20 ans de développement, ce produit est devenu un produit courant sur le marché.
En 2021, Evonik a développé une nouvelle génération de gamme de produits à base de monomères biosourcés, TROGAMID® myCX eCO. Par rapport aux produits de qualité comparable fabriqués à partir de matières premières fossiles conventionnelles, cette ligne de production réduit l'empreinte carbone de 50 % et est respectueuse de l'environnement.
Source de l'image : Evonik
DuPonta développé avec succès des résines techniques transparentes à base de nylon 66. Après plus de 50 ans d'amélioration et de perfectionnement, elle a développé des gammes de produits telles que Selar® et Zytel®. Parmi elles, Selar® PA3426 est une résine polyamide nylon non cristalline avec une transparence élevée et des propriétés barrières, ce qui lui permet de jouer un rôle « semblable à celui du verre » dans les emballages composites rigides.
Et en ajoutant du PACM à la chaîne moléculaire, le Zytel® 330NC010 a vu le jour. Par rapport au PA3426, sa capacité de cristallisation diminue, la température de transition vitreuse augmente de 5 degrés et la capacité de barrière aux gaz, aux solvants aqueux et aux produits pétroliers est encore améliorée.
Arkemaest le premier fabricant à proposer du polyamide transparent haute performance d'origine biologique. Sa gamme de produits en nylon transparent est la série Rilsan® Clear, comprenant G170, G830, G850, etc. Ses principales caractéristiques sont la légèreté et la transparence. Parmi eux, le G850 a une densité de seulement 1,01 g/cm3 et est généralement traité par moulage par injection.
Figure Application du nylon transparent dans les pièces structurelles des cigarettes électroniques
Il convient de mentionner que les matières premières des produits en nylon transparent d'Arkema sont principalement des matières premières d'origine biologique. 62 % des matières premières du G820 sont d'origine biologique, ce qui est respectueux de l'environnement.
Lanxess a développé une série de thermoplastiques techniques transparents à base de polyamide 6 et de polyamide 66. Parmi eux, la série Durethan® T se concentre sur le marché de la haute transparence, avec deux lignes de produits, T40 et T40ZS. Sa chaîne moléculaire contient une structure cyclique benzénique rigide, qui présente d'excellentes propriétés mécaniques et une excellente transparence. Toyobo Co., Ltd. propose également un produit avec une structure similaire, appelé T714-E.
Ube se concentre sur le développement du nylon 6/66 et du nylon 12. La série UBENYLON50 est principalement développée pour les copolymères de nylon 6/66 à haute transparence ; la série UBESTAXPA est un nouveau type d'élastomère polyamide développé dans le but d'améliorer les propriétés de fatigue en flexion tout en conservant la transparence.
Le PACP-9/6 produit par Philips est un polyamide transparent obtenu par cocondensation de PACP, d'acide azélaïque et d'acide adipique. Il présente une excellente transmission de la lumière (92 %), une très faible absorption d'eau (1 %) et une rigidité typique des plastiques techniques (module de flexion 2185 Pa), et peut être extrudé et soufflé sur des équipements généraux.
BASF propose principalement deux gammes de produits dans le secteur du nylon transparent : Ultramid® Vision et Ultramid® FBalance. La série Vision utilise du nylon 6 comme matière première, qui se caractérise par un prix bas, une transformation facile et un bon effet colorant, ce qui le différencie considérablement des autres matériaux polyamides. La série Ultramid® FBalance est dopée avec des unités amides à longue chaîne, mettant l'accent sur les propriétés mécaniques et une bonne adhérence au film PU.
Application du nylon transparent
1. Articles ménagers
En 2020, Emmans a proposé le concept de « cuisine transparente » basé sur son produit Grilamid TRHT170. Avant cela, le nylon transparent avait pénétré tous les aspects de la vie domestique. Sa transparence, sa résistance à la chaleur et ses propriétés de conservation de forme l'ont rendu largement utilisé dans les robinets, les filtres à eau, les débitmètres et divers récipients ménagers. Et en raison de l'excellente colorabilité du nylon transparent, son champ d'application dans le domaine domestique s'est encore élargi.
En outre, dans le domaine des emballages souples et rigides tels que les biberons et les cosmétiques, le nylon transparent est également largement utilisé en raison de ses caractéristiques stériles et durables. Les grandes entreprises ont lancé des produits correspondants pour répondre aux différents besoins du marché.
2. Champ optique
En mai 2021, Safilo Eyewear a annoncé qu'elle utiliserait le dernier matériau polyamide d'Evonik, TROGAMID®myCXeCO, dans la production de verres solaires haut de gamme pour améliorer les performances des produits et le respect de l'environnement.
Jusqu'à présent, les matériaux en polyamide étaient largement utilisés dans la fabrication de lunettes et de leurs composants. En tant que matériau transparent idéal, la série TROGAMID®CX peut répondre aux nombreuses exigences du marché actuel en matière de matériaux de monture et de verres avancés : légèreté, résistance à la casse, résistance aux rayures, résistance à la corrosion chimique et résistance aux fissures sous contrainte. De plus, il n'est pas facile de provoquer des allergies et résiste aux UV, ce qui élargit considérablement le champ d'application. À l'heure actuelle, TROG-AMID®CX7323 est largement utilisé sur le marché des lunettes haut de gamme.
De plus, le Rilsan® Clear G850 produit par Arkema est également largement utilisé dans les montures de lunettes en raison de sa densité extrêmement faible.
3. Appareils électroniques
Actuellement, les matériaux en nylon transparent sont utilisés dans divers boîtiers d'interrupteurs et de relais en raison de leur légèreté, de leur résistance aux températures élevées et à la corrosion, et jouent un rôle important dans l'emballage de produits microélectroniques. En combinant les propriétés ferroélectriques des matériaux en nylon avec leur transparence, les chercheurs ont développé de nouveaux matériaux en polyamide tels que des détecteurs de code Morse, des matériaux de blindage contre les interférences électromagnétiques et des condensateurs à film.
4. Articles de sport
L'excellente résistance à la flexion et à l'abrasion du nylon transparent peut répondre aux exigences de performance des athlètes lors de compétitions intenses. En 2006, les chaussures de football anglaises de la Coupe du monde allemande utilisaient la série de produits en nylon transparent UBESTAXPA d'Ube. Sa transparence a un grand impact sur la conception des chaussures, et le matériau peut être solidement lié au polyuréthane, augmentant ainsi la liberté de conception du produit.
Le matériau Pebax® (Arkema), sorti en 1980, a eu un impact profond sur le sport moderne. Sa structure contient des unités rigides en nylon et des unités flexibles en polyester. Les performances exceptionnelles du matériau Pebax® lui permettent d'être utilisé dans les produits des principaux fabricants de sport.
De plus, le nylon transparent est également largement utilisé dans les ordinateurs de plongée, les coques d'emballage d'appareils photo, les boîtiers de montres de sport et d'autres domaines.
5. Soins de santé
En raison de la pandémie de COVID-19, la demande mondiale d'équipements de protection médicale augmente. Le nylon transparent répond aux besoins du marché de la santé en raison de sa légèreté, de sa résistance à l'eau et à l'oxygène et de ses bonnes propriétés mécaniques.
Le produit Rilsan Clear G-170 MED d'Arkema présente une transparence élevée (91 %), une faible densité (1,05 g/cm3), une flexibilité et une durabilité, une manipulation et un assemblage faciles et répond aux besoins de confort des patients. Il est largement utilisé dans les masques respiratoires, les prothèses auditives et les tubes médicaux. En outre, les matériaux en nylon ont été largement utilisés dans d'autres dispositifs médicaux tels que les fenêtres de protection PM2,5 et les tissus musculaires artificiels.
6. Industrie automobile
Le nylon est particulièrement adapté à l’industrie automobile en raison de sa transmission de la lumière à grande vitesse et de sa capacité à résister à une exposition répétée à des milieux corrosifs tels que les crèmes solaires, les détergents et les désinfectants sans subir de dommages.
La série Ultramid® Vision de BASF peut être utilisée pour le rétroéclairage de composants tels que des interrupteurs ou des écrans de commande. Ultramid® Vision B3KDLT est particulièrement adapté aux revêtements résistants à la lumière. De plus, le nylon transparent est largement utilisé dans les filtres à essence, les séparateurs huile/eau, les systèmes de commande à distance et les rétroviseurs.
Depuis son introduction, le nylon transparent a connu un grand développement. En raison de son excellente transparence, de sa grande stabilité thermique, de sa bonne résistance à la corrosion et de ses excellentes propriétés mécaniques, le nylon transparent est largement utilisé dans les articles ménagers, l'optique de précision, les équipements électroniques, les articles de sport, les soins de santé et l'industrie automobile, avec une large gamme de produits.
Avec l'essor des appareils portables et des textiles électroniques, les consommateurs sont de plus en plus demandeurs de matériaux légers, transparents et peu coûteux. Certains matériaux en nylon sont considérés comme des matériaux de base potentiels pour la prochaine génération d'appareils électroniques transparents et flexibles. En intégrant des nanotubes de carbone à paroi simple, du graphène, du polyméthacrylate de méthyle, des fibres d'acétate et d'autres matériaux au nylon, les chercheurs ont préparé une variété de nouveaux textiles électroniques hautement transparents.
En outre, en remplaçant les matières premières issues du pétrole par des matières premières biosourcées, l'industrie du nylon transparent évolue vers la chimie verte. Evonik, BASF, Ube, Biond et d'autres grands fabricants mondiaux de nylon transparent ont mis en place l'industrie du nylon biosourcé. À l'avenir, le nylon entièrement biosourcé devrait devenir une réalité et avoir un impact profond sur la vie des gens. (La photo suivante provient du stand Biond)
