1、第六章通用工程塑料及其加工,6.1 聚酰胺（PA） PA的定义与合成 脂肪族PA的结构（重点） 脂肪族PA的性能（重点） 聚酰胺的应用与改性 芳香族和透明PA,工程塑料的分类,工程塑料 一般指能承受一定外力作用，具有良好的机械性能和耐高、低温性能，尺寸稳定性较好，可以用作工程结构的塑料，如聚酰胺、聚砜等。 分为以下两大类。 通用工程塑料（耐热100-140）：聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、热塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等 特种工程塑料（耐热150） ：交联型：聚氨基双马来酰胺、聚三嗪、交联聚酰亚胺、耐热环氧树指等。非交联型：聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、
2、聚醚醚酮（PEEK）等 具有较高物理机械性能，应用于工程技术领域,聚酰胺的定义和合成方法, 定义聚酰胺（俗称尼龙）是指分子主链上含有酰胺基团（-NHCO-）的高分子化合物。英文为polyamide，缩写为PA。,聚酰胺的前30年是作为合成纤维材料，尼龙（Nylon）的俗称就是来自与此。尼龙的最早发明商美国杜邦公司曾宣传：尼龙比蜘蛛丝还细、比钢铁还强。1960年左右，聚酰胺开始被用做一种“工程塑料”。, PA的分类,PA的分类,脂肪族PA,芳香族PA,透明PA,p型聚酰胺,mp型聚酰胺, p型与mp型聚酰胺的聚合方法1. p型聚酰胺的聚合可以通过氨基酸的缩聚或内酰胺的开环聚合。,缩聚：,开环聚合
3、,2. mp型PA是通过二元胺与二元酸缩合而成的：m二元胺中的碳原子数；p二元酸中的碳原子数。,二元胺和二元酸成盐,mp型聚酰胺的分子结构。,脂肪族聚酰胺的结构, 链结构脂肪族聚酰胺是线形高分子材料，由亚甲基链段和极性基团（酰胺基）有规律交替链接而成。,mp型脂肪族聚酰胺。,p型脂肪族聚酰胺, 聚集态结构 1. 氢键的概念氢键是极性很强的XH键上的氢原子，与另外一个键上电负性很大的原子Y上的孤对电子相互吸引而形成的一种键（XHY）。是“一种强力的有方向性的分子间力”。 2. 聚酰胺中的氢键,*聚酰胺中的氢键结构对其聚集态结构和最终的性能起到了决定性的作用。,3. PA聚集态的特征,PA中的酰胺
4、和亚甲基链段有规律交替排布链较规整,酰胺基团间的氢键强作用PA分子间作用力较强,PA分子上交替出现的亚甲基链段提供了较大的分子活动能力,脂肪族聚酰胺是结晶度较高的半结晶性高分子材料。结晶度一般在30。,4. PA的无定形态结构 PA的上酰胺基团的吸水性对其Tg有重要的影响。,在绝对干燥的条件下，不同PA的Tg相差不明显，但由于吸水率的不同，在潮湿环境下，Tg相差很显著。,5. PA的结晶结构 结晶度和球晶的类型和尺寸强烈依赖于结晶的条件，PA树脂成型品的结晶度在30左右。 结晶的熔点基本随酰胺基团的密度提高而增大；但也受亚甲基链段中亚甲基数是奇数还是偶数影响。,亚甲基是偶数时结晶性更好。,脂肪
5、族PA的性能, PA的基本特征 PA为白色至淡黄色的颗粒； PA的密度为11.16g.cm-3。 制品坚硬有光泽； PA的吸水率很大：基本随酰胺基团的密度增大而增大。 吸水率：PA6PA66PA610PA1010PA11PA12, 力学性能,软质PVC,硬质PVC,PS,PA,PA具有良好的力学性能：拉伸强度、刚性、抗冲击性、都较好。但受到温度和吸水率的影响:,温度和吸水率提高： 拉伸强度、硬度下降；冲击强度提高。,PA具有很好的耐磨性，是一种自润滑材料。,吸水率对尼龙力学性能的影响,硬度,屈服强度,温度对PA力学性能的影响, 电性能 PA的电绝缘性干燥的条件下良好。 但PA容易吸湿、导致绝缘
6、性下降。, 热性能 PA的熔融温度比较高，但热变形温度不高，一般80oC。 PA的导热率相对于金属来比较很低。 PA的线膨胀系数较大。, 耐化学药品性 PA具有良好的化学稳定性和耐溶剂性； PA溶解于强极性或容易与酰胺基团形成氢键的溶剂或溶液。, 其他特性 PA的耐候性一般； PA无毒、无味、不易燃烧。, 加工性能 PA吸水率大，加工前必须干燥 PA的熔体黏度低、流动性好、易成型加工。主要加工方法是注射和挤出成型。 PA热稳定性差、加工时应避免高温、长时间。 PA的成型收缩率大；,PA的应用与改性,PA的优点,机械设备：轴承、轴瓦、齿轮、泵叶轮、螺栓、风扇叶片等。,电子设备：各种线圈骨架、机罩
7、、集成线路板等。,化工设备：耐腐蚀耐油管道、容器、过滤器等。,建筑与民用：窗、门、窗帘导轨滑轮、安全帽、绳索等。,PA的缺点,耐热性不高,芳香族和透明PA, 芳香族PA 1. 定义 分子骨架上含有芳环的聚酰胺称为芳香族聚酰胺。目前工业化的有两大类：,聚间苯二甲酰间苯二胺（Nomex）,聚对苯二甲酰对苯二胺 芳纶-1414，Kevlax,聚对苯二甲酰胺 芳纶-14，B纤维,2. 结构特征,苯环自身具有刚性,苯环与酰胺基团共扼作用（在对位芳纶中更强）,酰胺基团间的氢键作用,3. 性能特点 高强、高模、耐高温、耐腐蚀、阻燃、电绝缘。不能热塑性加工。,聚间苯二酰间苯二酚在250oC下具有63MPa的强
8、度，是常温时的60。,脂肪族PA,芳香族PA,芳纶纤维制造的防弹衣,芳纶纤维用于制造防刺扎轮胎 固特异的安特殊轮胎,防割手套, 透明PA 造成PA不透明的原因是什么？ PA的结晶性。 透明PA就是在PA分子链上引入侧基，破坏链的规整性，使其不能结晶。,1. 聚对苯二甲酰三甲基己二胺（Trogamid-T）,透明性超过PS和PC，仅此于PMMA 综合力学性能优良，热变形温度130oC。,2. 聚2,2-双（4-氨基环己基）丙烷-壬二酸-己二酸三元共聚物（PACP-9/6),目前光学性能最好的高分子材料。 综合力学性能与Trogamid-T相当，但耐热性更好，热变形温度160oC。,作业,写出尼龙6、尼龙66、尼龙610和尼龙1010的重复链节的结构。查阅文献了解什么是浇铸尼龙、其英文缩写及含意是什么，与一般尼龙相比其特点是什么？ 影响尼龙吸水率的主要因素是什么？为什么尼龙吸水后、力学性能会发生显著的变化？ 芳香族聚酰胺具有高强度、高模量及耐高温的原因，透明聚酰胺的原理是什么？,
