2-1 Nylon6t 簡介
二十一世紀的產業發展已進入高科技時代,Nylon 工程塑膠材料 依然在工業界之中扮演舉足輕重的角色,Wallace Hume Carothers 於西 元 1935 發明了 Nylon,西元 1939[1]杜邦公司正式使 Nylon 量產以來, 不難發現,杜邦公司全力將 Nylon6T(圖 2-1-1)、Nylon66 纖維塑造成為
「明星產品」的企圖心,進而使得工程塑膠的製造備受重視,進而找
工程塑膠材料於我國的工業中佔有著舉足輕中的角色,
Nylon(Nylons)更是由於其具優異的機械性質如強度、韌性、高熔點再 加上絕佳的質感,為常見的一種工程塑膠,使其成為第一等的工程塑 膠並常被用於電子、汽機車、資訊、通訊及電器機械零件等用途[4][5], 加上其價格便宜,以及其反應性易於操控[6-10],所以論其應用性必列入 第一考量。以常見 Nylon(Nylons)如 Nylon 6t 的合成步驟而言,一般使 用雙酸 adipic acid 與雙胺(Hexane diamine , HDA 的逐步聚合反應與鏈 成長聚合或者縮合聚合[11-14],並利用勒沙特列原理[15],抽取出所生成 之聚合產物,使得平衡方向朝向生成物,而繼續進行聚合反應。
Nylon 6t 同時具有優良耐熱性與低吸濕性的熱可塑性工程塑膠,
廣泛應用於電機 電子零件(SMT 製程),汽車引擎蓋下面的各種零 件。Nylon 6t 在射出時成型容易,不易起毛邊,也使得它成為具有高 附加價值的超級工程塑膠,並可添加碳纖維、玻璃纖維及變化顏色,
以符合客戶的需求,Tm(融化點) 310℃; Tg(玻璃轉換溫度) 85
∼125℃。
下面列出 Nylon 6t 所整理的相關產品特性及應用(16):
特性 產品特點
耐溫性
於進行押出及射出加工時,溫度需到達(300
∼340℃),於 SMT 作業溫度(240∼260℃)下 不變形
高強度 可依不同需求,製作強度佳或韌性佳的產品 耐化學品性 Nylon 6t 比一般 Nylon66 或 Nylon46 要好
低吸濕性 僅有 Nylon46 的一半
尺寸安定性 以 230℃熔焊 20 秒其尺寸變化僅 0.015%
其他 不易出毛邊、抗蠕變性
表 2-1-1 用於 SMT 連接器各種工程塑膠之比較表
SMT(Surface Mounted Technology)表面黏著式封裝技術為印刷 電路板上,零件封裝技術中的一種。
印刷電路板的零件封裝技術有二種,第 1 種是傳統的插入式封裝 技術(Through Hole Technology): 將零件安置在板子的一面,並將接 腳焊在另一面上,這種技術稱為「插入式(Through Hole Technology,
THT)」封裝。這種零件會需要佔用大量的空間,並且要為每隻接腳鑽 一個洞。所以它們的接腳其實佔掉兩面的空間,而且焊點也比較大。
但另一方面,THT 零件和 SMT(Surface Mounted Technology,表面黏 著式)零件比起來,與印刷電路板連接的構造比較好。像是排線的插 座,和類似的界面都需要能耐壓力,所以通常它們都是 THT 封裝。如 下圖 2-1-3 所示
圖 2-1-3 THT 封裝示意圖
第 2 種 SMT(Surface Mounted Technology)表面黏著式封裝技術,
顧名思義,與 THT 封裝不同,接腳是焊在與零件同一面。這種技術不 用為每個接腳的焊接,而都在印刷電路板上鑽洞。 如下圖 2-1-4 所示:
表面黏著式的零件,甚至還能在兩面都焊上。表面黏著式的零件 焊在印刷電路板上的同一面。如下圖 2-1-5 所示:
SMT 也比 THT 的零件要小,和使用 THT 零件的印刷電路板比 起來,使用 SMT 技術的印刷電路板板上零件要密集很多。SMT 封裝 零件也比 THT 的要便宜。所以現今的印刷電路板上大部分都是 SMT。
圖 2-1-4 SMT 封裝示意圖
圖 2-1-5 SMT 封裝示意圖
由於封裝銲錫材料銲錫,原本都以添加鉛來降低熔點,由於鉛會 chloride)及雙胺((Hexane diamine , HDA)之界面聚合(17)的方式,是利用 兩種不同溶劑的極性差異,以及不相容性達到分層,並分別使得兩種
2-2 Nylon6t 聚合方法
1. Nylon6t 的聚合方法有 2 種,第一種是目前商業上主要的方法,
也就是熔融聚合法,如下式所示(18):
Dicarboxylic acid 與 diamine 以 mole 比 1:1 反應,先形成分子 量低的鹽類後,再加熱到 215℃,維持 1~2.5hr 進行脫水聚合反應,形 成 Nylon。
2.第二種界面聚合法是利用二相不互溶的溶劑中,分別溶解二種 反應單體,並在二液相界面處進行不可逆的聚合反應(19)。此源於 Schooten-Baumann reaction 的概念,之後有 Morgan(20-21)提出反應機構 與參數,例如有機溶劑,濃度關係,反應速率影響等。另外 Conix(22), Schnell(23)發表四級胺鹽可提高反應速率。界面聚合在許多高分子上也 有許多的應用。(24)
界面聚合時,二單體會在界面自動進行 1 比 1 莫耳比的比例進行 聚合反應,所以不需考慮二相間莫耳比的關係。在本研究中,是以對 苯二醯氯 (Terephthalic acid dichloride ,TPC)與 1,4-己 2 胺 (Hexane diamine , HDA)進行界面聚合,聚合成 Nylon6t (圖 2-1-1 Nylon6t 結構 圖)。
另外許多利用界面聚合方法(25-28),改變結構官能基(29-33),或是與 其他高分子產生共聚合,期望能達到所需要產物的性質。