塑料材料學課件第八章聚酰胺類塑料

1、第八章聚酰胺粉類塑料，主要內(nèi)容是1 .脂肪族聚酰胺粉2 .聚芳酰胺3 .透明聚酰胺粉，聚酰胺粉的定義和合成方法，定義聚酰胺粉(通稱尼龍)是分子主鏈交替出現(xiàn)酰胺化學基(-NHCO-)的聚合物。 英語是polyamide，縮寫為PA。 在聚酰胺粉最初的30年作為合成纖維材料，尼龍(Nylon )的俗稱由此而來。 尼龍的第一個發(fā)明商美國杜邦公司宣傳，尼龍比蜘蛛絲還細，比鋼鐵元素還強。 1960年左右，聚酰胺粉開始被用作“工程塑料”。 總的來說，聚酰亞胺(PA )是種類繁多、應(yīng)用最廣泛的工程塑料之一。 (1)二胺與二羧酸反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物為“尼龍鹽”。 (2)-氨基酸的自縮聚。 (3)內(nèi)酰胺的開環(huán)聚合。P

2、A的分類、PA的分類、脂肪族PA、芳香族PA、透明PA、p型聚酰胺粉、mp型聚酰胺粉、8.1脂肪族聚酰胺粉、脂肪族聚酰胺粉分子鏈由亞甲基化學基和酰胺化學基組成。 脂肪族聚酰胺粉根據(jù)單體類型分為p型和mp型。 由8.1.1 p型多胺和mp型聚酰胺粉一、p型聚酰胺粉氨基酸的自縮聚或內(nèi)酰胺開環(huán)聚合得到的聚酰胺粉為p型聚酰胺粉，聚酰胺粉p、p表示單體中含有的碳原子數(shù)。 在p型聚酰胺粉中，酰胺化學基沿分子鏈的分布規(guī)律是在兩個酰胺化學基之間包括p-1個連續(xù)的亞甲基化學基。 聚酰胺粉6制造過程通過聚酰胺粉9制造過程、二、mp型聚酰胺粉二胺與二羧酸的縮聚得到的聚酰胺粉為被稱為聚酰胺粉mp的mp型聚酰胺粉，m表

3、示所使用的二胺中含有的碳數(shù)，p表示所使用的二羧酸的碳數(shù)。 在聚酰胺粉66的制造過程中，常用聚酰胺粉名稱PA聚酰胺粉(尼龍) PA-1010聚皮脂酸癸二胺(尼龍1010) PA-11聚正十一烷酰胺(尼龍11) PA-12聚月桂酰胺(尼龍12) PA-6聚己內(nèi)酰胺(尼龍6 ) pa- PA-66聚二大頭針酸己二胺(聚己二酰己二胺) pa-8聚辛酰胺(尼龍8) PA-9聚9氨基壬酸(尼龍9 )、8.1.2脂肪族聚酰胺粉的結(jié)構(gòu)和性能，另一方面，在結(jié)構(gòu)全部的脂肪族聚酰胺粉分子鏈為線狀結(jié)構(gòu)的分子鏈中有規(guī)律地交替強的極性極性的酰胺化學基可以在分子鏈之間形成氫鍵。 這是因為在一個分子鏈上的酰胺化學基上與氮原子

4、結(jié)合的氫原子為質(zhì)子供體，在另一個分子鏈上的酰胺化學基上與碳原子結(jié)合的氧原子為質(zhì)子接納體，兩者之間相互吸引形成氫鍵。 氫鍵的形成使分子鏈間的作用力增大，使聚合物的結(jié)晶能力一頭地增強，同時也使聚合物的熔點上升。 另一方面，分子鏈的柔軟性使材料具有良好的韌性。 聚酰胺粉中的氫鍵結(jié)構(gòu)對其凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和最終性能起到了決定性作用。 不同聚酰胺粉形成氫鍵的規(guī)則與p型或mp型聚酰胺粉無關(guān)，只要單體中含有雙位數(shù)個亞甲基化學基，則該聚合物分子鏈上的酰胺化學基可以在100處形成氫鍵，只要單體中含有奇數(shù)個亞甲基化學基，則聚合物的酰胺化學基僅為50 二、性能對脂肪族聚酰胺粉的性能有很大影響： (1)重復化學基-CONH-

5、間的距離(2)原料中間體中甲基化學基的數(shù)量(3)分子量(4)N-取代(5)共聚(6) PA的密度為1.011.16g.cm-3。 產(chǎn)品堅硬有光澤的PA吸水率大：幾乎隨著酰胺化學基密度的提高而增大。 吸水率： PA6PA66PA610PA1010PA11PA12、力學性能、軟質(zhì)PVC、硬質(zhì)PVC、PS、PA、PA為良好的力學性能：極限拉伸強度、剛性、耐沖擊性均良好。但受溫度和吸水率的影響：溫度和吸水率有所提高：極限拉伸強度、硬度降低了沖擊強度提高了。 PA耐磨性優(yōu)異，是自潤滑材料。 在吸水率對尼龍力學性能的影響、硬度、屈服強度、溫度對PA力學性能的影響、屈服強度、電性能PA的電絕緣性干燥條件下良

6、好。 但是，PA容易吸濕，絕緣性降低。 熱性能PA的熔融溫度比較高，但熱變形溫度不高，如80oC。 PA的熱傳導率相對于金屬來說比較低。 PA的線膨脹系數(shù)大。 耐藥性PA具有良好的化學穩(wěn)定性和耐溶劑性，PA溶解于易與強極性或酰胺化學基氫鍵的溶劑或溶液中。 其他特性PA的耐候性一般PA無毒、無味、不易燃燒。8.1.3強化聚酰胺粉和單體澆鑄聚酰胺粉，一、強化聚酰胺粉的各種脂肪類聚酰胺粉，通過纖維玻璃可以強化，力學性能，包含強度、剛性、硬度大幅提高，抗蠕變性改善，耐熱性提高，收縮率降低，尺寸穩(wěn)定性改善。 (1)mc聚酰胺粉成形原理(2)工藝(1)氮瓦斯氣體法(2)真空法、成形原理、二、單體模具聚酰胺

7、粉將單體模具聚酰胺粉簡稱為MC(Monomer Cast )聚酰胺粉，將單體直接澆鑄到模具內(nèi)進行聚合，(3)單體鑄造聚酰胺粉的性能、力學性能， 耐熱性高于一般聚酰胺粉，8.1.4脂肪族聚酰胺粉的加工與性能，一方面加工技術(shù)特點(1)吸濕性強，加工前必須在一盞茶干燥。 (2)熔融黏度低。 注射過程中有唾液流動的現(xiàn)象，所以有必要用自搖滾樂式噴嘴防止唾液流動。 (3)成型過程中分子鏈取向?qū)羟兴俣炔幻舾校虼四Ｋ軌毫Ξa(chǎn)品性能的影響較小。 (4)聚酰胺粉在高溫下容易氧化分解，超過300時分解。 (5)聚酰胺粉為半晶體型多聚體，產(chǎn)品成型中工藝殘奧表的變化對產(chǎn)品的結(jié)晶度、收縮率及產(chǎn)品性能有很大影響。 二、

8、加工方法1注射成型工藝2擠制成型、3、應(yīng)用(1)機械設(shè)備如軸承、金屬、小組件齒輪、蝸輪、瓦斯氣體座、活塞環(huán)、泵葉輪、螺栓、螺母柱等連接件、沖壓機的立柱導向、閥座、風扇葉片等。 (2)汽車工業(yè)主要采用纖維玻璃強化聚酰胺粉，可用于皮帶輪、峽谷星空衛(wèi)視、暖氣片殼體、雨刮器、機油泵齒輪等。 (3)電子設(shè)備的各種線圈骨架、罩、IC集成電路基板、扭轉(zhuǎn)、電視調(diào)諧零配件、電氣線圈。 (4)化工廠的耐油性管道，輸油管道，儲油容器，過濾煙嘴。 (五)建筑和民用窗、門、窗簾軌道、滑輪、自動門橫向隔離柵、實心帽、繩索、打字機信息幀。 聚酰胺粉11和12的雙向拉伸薄膜也用于食品包裝。 PA的優(yōu)點、機械設(shè)備：軸承、軸瓦、

9、齒輪、泵葉輪、螺栓、風扇葉片等。 電子設(shè)備：各種線軸、發(fā)動機罩、IC集成電路基板等。 化工設(shè)備：耐腐蝕耐油管路、容器、過濾煙嘴等。 建筑和民生：窗、門、窗簾軌道滑輪、頭盔、繩索等。 PA的缺點是耐熱性不高，將芳香族PA 1.分子骨架中含有芳香環(huán)的聚酰胺粉定義為聚芳酰胺。 目前工業(yè)化的有聚間苯二甲酸二胺(Nomex )、聚對苯二甲酸二胺-1414、Kevlax、聚殘奧間苯二甲酸酰胺- 14、b纖維、8.2聚芳酰胺、8.2.1聚二、結(jié)構(gòu)和性能1結(jié)構(gòu)2性能、三、三Nomex層壓品主要用作h級電絕緣材料，也可以作為耐高溫的裝飾板、防火墻或蜂窩搶先版產(chǎn)品用于航空器。芳酰胺纖維生產(chǎn)的防彈衣、芳酰胺纖維用于

10、輪胎生產(chǎn)，手套、結(jié)構(gòu)特點、苯環(huán)本身具有剛性，苯環(huán)與酰胺化學基的共軛作用(在殘奧芳族聚酰胺中更強)、酰胺化學基間的氫耦合作用、性能特點高，不允許進行高型、耐高溫、耐腐蝕、阻燃、電絕緣熱塑性加工。 聚間苯二酚在250oC下具有63MPa的強度，常溫時為60。 脂肪族PA、芳香族PA、更高的力學性能和耐熱性、8.2.2全殘奧聚芳酰胺、全殘奧聚芳酰胺是酰胺化學基位于苯環(huán)殘奧位置的聚芳酰胺。 一、制備方法1對苯二胺和對苯二甲酸氯的縮聚2對氨基苯甲酸的自縮聚、二、結(jié)構(gòu)和性能1結(jié)構(gòu)的全殘奧聚芳酰胺分子鏈交替由苯甲酰化學基和極性酰胺化學基組成。 二者在分子鏈上高密度分布，酰胺化學基和苯環(huán)還可以形成大的共軛類，

11、這些個的三個因素都決定了聚合物分子鏈極其剛性，特別是亞苯基化學基對分子鏈的變化影響大于間苯基化學基。 2性能全殘奧聚芳酰胺具有超高強度、超高彈性模數(shù)、耐高溫、耐腐蝕、阻燃、膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)良的性能。 三、加工和應(yīng)用1加工的全殘奧聚芳酰胺可以用浸漬的方法制備薄膜。 2應(yīng)用全殘奧聚芳酰胺主要用于(1)高性能的簾子線和橡膠制品補強材料。 (2)特殊繩索和機織物。 (3)用于高強度、高彈性模數(shù)復合材料、增強塑料、航天器、導彈盒材料。 8.3透明聚酰胺粉、透明聚酰胺粉為較新的聚酰胺粉，通常的聚酰胺粉為結(jié)晶型聚合物，因此材料呈乳白色不透明狀。 為了使聚合物得到透明性，必須從分子鏈結(jié)構(gòu)開始，抑制結(jié)晶的生

12、成，一般以在分子鏈中導入側(cè)化學基的方法破壞分子鏈的規(guī)定性為目的，產(chǎn)生透明聚酰胺粉。 常見的透明聚酰胺粉有(1)聚殘奧二甲苯三甲基二胺(TrogamidT) (2) PACP-9/6 (商品名)、8.3.1聚殘奧二甲苯三甲基二胺(Trogamid-T )兩種，二、結(jié)構(gòu)和性能1結(jié)構(gòu)2性能3、加工和應(yīng)用8.3.2 PACP-9/6 (商品名)，一、制造為2，2 -雙(4-氨基環(huán)己基)二、結(jié)構(gòu)和性能1、結(jié)構(gòu)2、性能、比Trogamid-T高的光透射率、優(yōu)異的力學性能、耐熱性等，具有良好的成形加工性。 本章探討了1MP型和p型脂肪族聚酰胺粉的分子結(jié)構(gòu)特征。 兩者分別是用什么樣的方法制造的？ 在制造mp型

13、聚酰胺粉時，為什么要先調(diào)制酰胺鹽？ 2 mp型、p型聚酰胺粉分子鏈上的酰胺化學基形成氫鍵分別有什么規(guī)律？ 有什么共同的法則？ 氫鍵的形成會對材料的性能產(chǎn)生什么樣的影響呢？ 試制了3脂肪族聚酰胺粉的結(jié)構(gòu)特征和性能特征。 4聚酰胺粉強化后的性能有什么變化？ MC聚酰胺粉6和一般聚酰胺粉的性能有什么不同？ 原因是什么？ 5用什么溶劑可以溶解聚酰胺粉？ 說明原因。 說明一下Nomex的構(gòu)造特征，并說明一下為什么具有高強度、高耐熱性。 7我們來說明一下全殘奧位的聚芳酰胺有兩種制造途徑，寫出兩種途徑獲得的產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，并進一步說明全殘奧聚芳酰胺的結(jié)構(gòu)特征和性能特征。 8聚芳酰胺可以用什么方法加工成產(chǎn)品？ 9

14、說明透明聚酰胺粉具有透明性的理由。 七、聚酰胺粉(Polyamide，PA )、包裝材料學、聚酰胺粉(Polyamide，PA )聚酰胺粉的商品名尼龍(Nylon )、分子主鏈上含有酰胺化學基的線狀結(jié)晶聚合物，內(nèi)酰胺或尼龍為直線狀且具有熱塑性的縮聚聚酰胺粉，氨基化合物均勻分布于分子鏈上。 識別特征：堅韌、不透明角質(zhì)材料、無毒、無味； 燃燒時有燒焦的羊毛氣味。特性：通常具有透明性、熱成型、高強度和在寬溫度范圍內(nèi)保持高硬度的能力。 但由于其結(jié)構(gòu)組成，尼龍顯示出較強的水蒸氣易感性。 力學性能優(yōu)異，表面硬度大，耐磨耗性，有自潤滑性和高沖擊韌性，耐低溫性能好，具有一定耐熱性，吸水性大，環(huán)境大氣濕度變化容易影響尼龍制品的尺寸穩(wěn)定性和阻隔性能，具有優(yōu)異的瓦斯氣體阻隔性，但水阻隔性差，無毒、無臭、耐候性好，染色性差，化學穩(wěn)定性好聚酰胺粉應(yīng)用、包裝材料學、尼龍在包裝方面主要作為薄膜應(yīng)用，為了提高薄膜性能，