高分子材料聚酰胺課件

高分子材料——聚酰胺材料科學(xué)與工程學(xué)院聚酰胺的定義和合成方法聚酰胺的結(jié)構(gòu)與性能(重點(diǎn))其他聚酰胺品種聚酰胺的應(yīng)用與改性聚酰胺（俗稱尼龍）是指分子主鏈上含有酰胺基團(tuán)（-NHCO-）的高分子化合物。英文為polyamide，縮寫為PA。聚酰胺的前30年是作為合成纖維材料，尼龍（Nylon）的俗稱就是來自與此。尼龍的最早發(fā)明商——美國杜邦公司曾宣傳：尼龍比蜘蛛絲還細(xì)、比鋼鐵還強(qiáng)。1960年左右，聚酰胺開始被用做一種“工程塑料”。1.1聚酰胺的定義?聚酰胺是分子主鏈上含有酰胺基團(tuán)—[NHCO]—的高分子化合物。從制備化學(xué)反應(yīng)類別來區(qū)分，通常聚酰胺分兩大類：1.2聚酰胺的合成方法二元胺＋縮聚二元酸內(nèi)酰胺或ω-氨基酸｝｝自聚聚酰胺的命名是由二元胺和二元酸的碳原子數(shù)來決定的。例如：–聚酰胺6：[NH-（CH2）5-CO]N由ε-己內(nèi)酰胺制成；–聚酰胺11，（聚ω-氨基十一酰）：[NH-（CH2）10-CO]N由11-氨基十一酸制成；–聚酰胺12，（聚十二內(nèi)酰胺）：[NH-（CH2）11-CO]N由12-氨基十二酸制成；–聚酰胺66：[NH-（CH2）6-NH-CO-（CH2）4-CO]N由六亞甲基二胺和己二酸制成；–聚酰胺610：[NH-（CH2）6-NH-CO-（CH2）8-CO]N由六亞甲基二胺和癸二酸制成；1.3聚酰胺的命名CH2CONHCH2OCCH2NHCH2氫鍵是極性很強(qiáng)的X-H鍵上的氫原子，與另外一個(gè)鍵上電負(fù)性很大的原子Y上的孤對電子相互吸引而形成的一種鍵（X―H???Y）氫鍵具有飽和性、方向性氫鍵的強(qiáng)弱取決于X、Y的電負(fù)性和Y的半徑，X，Y的電負(fù)性越大，氫鍵越強(qiáng)，Y的半徑越小，氫鍵越強(qiáng)。?易發(fā)生結(jié)晶化?較高的力學(xué)強(qiáng)度?高的熔點(diǎn)分子鏈柔順具有較高的韌性1.4氫鍵?PA為白色至淡黃色的顆粒；?PA的密度為1～1.16g.cm-3。?制品堅(jiān)硬有光澤；?PA的吸水率很大：基本隨酰胺基團(tuán)的密度增大而增大。吸水率：PA6>PA66>PA610>PA1010>PA11>PA122.1聚酰胺基本特性力學(xué)性能其他性能耐化學(xué)藥品性電性能熱性能PA性能2.2聚酰胺的性能PA具有良好的力學(xué)性能：拉伸強(qiáng)度、硬質(zhì)剛性、抗沖擊性都較好。但受到溫度和吸水率的影響:溫度和吸水率提高：拉伸強(qiáng)度、硬度下降；沖擊強(qiáng)度提高。2.2.1力學(xué)性能聚酰胺的硬度隨含水率的增加而直線下降。同時(shí)PA具有很好的耐磨性，是一種自潤滑材料。2.2.1力學(xué)性能?電性能PA的電絕緣性干燥的條件下良好。但PA容易吸濕、導(dǎo)致絕緣性下降。?熱性能PA的熔融溫度比較高，但熱變形溫度不高，一般<80oC。PA的導(dǎo)熱率相對于金屬來比較很低。PA的線膨脹系數(shù)較大。2.2.2電性能與熱性能?耐化學(xué)藥品性PA具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐溶劑性；PA溶解于強(qiáng)極性溶劑以及某些鹽的溶液?其他特性PA的耐候性一般，長時(shí)間暴曬在大氣環(huán)境中會(huì)變脆。PA無毒、無味、不易燃燒。2.2.3耐化學(xué)藥品性與其他特性聚酰胺是熱塑性塑料，可以采用一般熱塑性塑料的成型方法，如注射、擠壓、模壓、吹塑、澆注等。也可以采用特殊工藝方法，如燒結(jié)成型、單體聚合成型等。其中，最常用的加工方法是注射成型。?聚酰胺吸水率大，加工前必須干燥；?聚酰胺的熔體粘度低、流動(dòng)性差，因此必須采用自鎖式噴嘴，以免漏料；?聚酰胺熱穩(wěn)定性差，加工時(shí)應(yīng)避免高溫,不易過長；?聚酰胺的成型收縮率大，必須多次加工測量；?合理控制成型條件以獲得高質(zhì)量制品；?必須在使用之前進(jìn)行調(diào)濕處理以提高其堅(jiān)韌性、沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度等性能。2.3聚酰胺的加工性能一、定義單體澆注聚酰胺又稱MC（monomercast）聚酰胺，是目前工業(yè)上廣泛應(yīng)用的工程塑料之一。二、加工方法將PA6單體直接澆注到模具內(nèi)進(jìn)行聚合并制成制品的一種方法。三、優(yōu)點(diǎn)?只要簡單的模具就能鑄造各種大型機(jī)械零件?工藝設(shè)備及模具都很簡單，容易掌握?MC聚酰胺的各項(xiàng)物理機(jī)械性能，比一般聚酰胺優(yōu)越?可塑性高可以澆注成各種型材3.1其他聚酰胺品種——單體澆注聚酰胺3.1單體澆注聚酰胺MC尼龍澆注板材MC尼龍澆注的樣品工人澆注的過程1.定義分子骨架上含有芳環(huán)的聚酰胺稱為芳香族聚酰胺2.結(jié)構(gòu)特征3.2芳香族聚酰胺苯環(huán)與酰胺基團(tuán)交替排列苯環(huán)自身具有剛性苯環(huán)與酰胺基團(tuán)共扼作用（在對位芳綸中更強(qiáng)）酰胺基團(tuán)間的氫鍵作用剛性分子鏈3.性能特點(diǎn)高強(qiáng)、高模、耐高溫、耐腐蝕、阻燃、電絕緣不能熱塑性加工。聚間苯二酰間苯二酚在250oC下具有63MPa的強(qiáng)度，是常溫時(shí)的60％。4.應(yīng)用耐高溫薄膜、耐高溫絕緣材料、耐輻射材料、高性能纖維。3.2芳香族聚酰胺芳綸纖維制造的防彈衣芳綸纖維用于制造防刺扎輪胎固特異的安特殊輪胎防割手套?造成PA不透明的原因是什么？PA的結(jié)晶性。?透明PA就是在PA分子鏈上引入側(cè)基，破壞鏈的規(guī)整性使其不能結(jié)晶。?透明聚酰胺的透光率可達(dá)到90%以上，目前光學(xué)性能最好的高分子材料。3.3透明聚酰胺PA的優(yōu)點(diǎn)強(qiáng)而韌質(zhì)硬耐磨自潤滑耐腐蝕耐油機(jī)械設(shè)備：軸承、軸瓦、齒輪、泵葉輪、螺栓、風(fēng)扇葉片等。電子設(shè)備：各種線圈骨架、機(jī)罩、集PA的成線路板等化工設(shè)備：耐腐蝕耐油管道、容器、過濾器等。建筑與民用：窗、門、窗簾導(dǎo)軌滑輪、安全帽、繩索等。PA的缺點(diǎn)——耐熱性