塑料资料-第六章章节尼龙资料文档课件.ppt

第六章：聚酰胺第六章：聚酰胺v第一节：概述第一节：概述v一、定义一、定义v 聚酰胺（聚酰胺（PA，Polyamide ）也称尼龙）也称尼龙，是主链是主链v上含有酰胺基（上含有酰胺基（CONH）的聚合物，）的聚合物，按其主链按其主链v结构可分为结构可分为脂肪族脂肪族、半芳香族半芳香族、全芳香族全芳香族、含杂环含杂环v芳香族芳香族及及脂环族脂环族聚酰胺，聚酰胺，适合作塑料材料的主要是适合作塑料材料的主要是v脂肪族脂肪族聚酰胺 二、生产方法二、生产方法v生产脂肪族聚酰胺的方法很多，但工业化的生产脂肪族聚酰胺的方法很多，但工业化的主要方法有以下几种：主要方法有以下几种：v1. 由二元胺和二元酸合成由二元胺和二元酸合成PA：这类这类PA用两用两 位数字命名（聚酰胺位数字命名（聚酰胺-XY），分子通式：），分子通式： 其中其中: X 表示二元胺中的碳原子数，表示二元胺中的碳原子数， Y 表示二元酸中的碳原子数，表示二元酸中的碳原子数， 如：如：PA-66，PA-610，PA-1010v2. 由由-氨基酸自身缩聚或由内酰胺开环聚合氨基酸自身缩聚或由内酰胺开环聚合 合成合成PA：（聚酰胺：（聚酰胺X），分子通式：），分子通式： X 表示表示-氨基酸或内酰胺分子中碳原子数，氨基酸或内酰胺分子中碳原子数， 例如：例如：PA-6v3. 有多种单体共缩聚合成有多种单体共缩聚合成PA：由两种以上己由两种以上己 内酰胺或氨基酸、由两种以上的二元胺与内酰胺或氨基酸、由两种以上的二元胺与 一种或多种二元酸共缩聚。

一种或多种二元酸共缩聚 如：如：PA-66/6，PA-6/66/1010等v三、发展简史三、发展简史v聚酰胺是塑料工业中发展最早的品种，目前产量居聚酰胺是塑料工业中发展最早的品种，目前产量居 工程塑料之首工程塑料之首v1939年，年，PA-66，由美国杜邦公司首先工业化生产，由美国杜邦公司首先工业化生产v1941年，年，PA-610，由美国杜邦公司首先工业化生产，由美国杜邦公司首先工业化生产v1943年，年，PA-6，由德国法本公司首先工业化生产，由德国法本公司首先工业化生产v1959年年，PA-1010， 由我国首先工业化生产由我国首先工业化生产第二节：第二节：PAPA的结构与性能的结构与性能v一、聚酰胺的结构特征一、聚酰胺的结构特征v1. 脂肪族脂肪族PA都是线型聚合物，是热塑性塑料都是线型聚合物，是热塑性塑料v2. 其分子链中含有空间规则排列的酰胺基极性基其分子链中含有空间规则排列的酰胺基极性基 （CONH），在适当条件下可形成结晶结构在适当条件下可形成结晶结构v3CONH的存在使聚合物在分子内或分子间可的存在使聚合物在分子内或分子间可 形成氢键，分子间作用力进一步增强，故这类聚形成氢键，分子间作用力进一步增强，故这类聚 合物具有较高的熔点及力学强度，酰胺基具有一合物具有较高的熔点及力学强度，酰胺基具有一 定的反应活性，可进行大分子官能团的反应。

定的反应活性，可进行大分子官能团的反应v4. 非极性的亚甲基结构可在晶区，也可在非晶区非极性的亚甲基结构可在晶区，也可在非晶区 v 晶区的结构提供较强的分子间力晶区的结构提供较强的分子间力v 无定型区的碳链结构则赋予聚合物材料一定的柔性无定型区的碳链结构则赋予聚合物材料一定的柔性v 使使PA既具有较高的力学强度，又具有良好的柔性既具有较高的力学强度，又具有良好的柔性 及明显的及明显的Tg v5. 尽管尽管PA的熔点很高（的熔点很高（200），但其在熔点以），但其在熔点以 上的熔体粘度则较低上的熔体粘度则较低一）、（一）、PAPA的分子结构的分子结构v1. 亚甲基亚甲基 / 酰胺基的比例酰胺基的比例 不同不同PA分子中此比例不同，即极性酰胺基分子中此比例不同，即极性酰胺基之间的碳原子数不同之间的碳原子数不同 分子链长度相同时，随比值增加，分子间分子链长度相同时，随比值增加，分子间形成的氢键数目减少，分子间作用力减弱，形成的氢键数目减少，分子间作用力减弱，柔性增加柔性增加2. 亚甲基含量的奇亚甲基含量的奇-偶效应偶效应 亚甲基含量为偶数时，亚甲基含量为偶数时，PA的熔点较亚甲基为奇数时的熔的熔点较亚甲基为奇数时的熔 点高。

点高 例如例如：PA-7的熔点（的熔点（227）较）较PA-6（215）和）和 PA-8 （180）高）高v 存在这种差异的主要原因：存在这种差异的主要原因： 含有偶数亚甲基的含有偶数亚甲基的PA分子间形成的氢键密度大分子间形成的氢键密度大 含有偶数亚甲基的含有偶数亚甲基的PA与含有奇数亚甲基的与含有奇数亚甲基的PA所形成所形成 的结晶结构不同的结晶结构不同 例如：例如：PA-6的的型晶体内分子相互平行排列，导致沿分子型晶体内分子相互平行排列，导致沿分子 链方向的重复性较低，晶体密度较低，故熔点低于亚链方向的重复性较低，晶体密度较低，故熔点低于亚 甲基为偶数的甲基为偶数的PA-7v3. 氢键和取代基氢键和取代基 PA分子间的氢键是赋予这类聚合物材料高熔点、分子间的氢键是赋予这类聚合物材料高熔点、 高强度的重要因素高强度的重要因素，若用，若用CH3或或CH2OCH3 等基团取代酰胺基中的氢原子，导致大分子链间等基团取代酰胺基中的氢原子，导致大分子链间 的距离增大，作用力减弱，破坏分子链的规整性，的距离增大，作用力减弱，破坏分子链的规整性， 降低降低PA的结晶性及软化点，甚至可以制得橡胶制的结晶性及软化点，甚至可以制得橡胶制 品。

品v4. 分子量分子量：增加增加PA分子量可提高其耐热性和制品的分子量可提高其耐热性和制品的 尺寸稳定性尺寸稳定性v5. 共缩聚共缩聚：共缩聚将：共缩聚将导致结晶能力下降，形成无定型导致结晶能力下降，形成无定型 聚合物聚合物，因此通过共缩聚可得到坚韧、柔，因此通过共缩聚可得到坚韧、柔 软、透明的皮革状制品软、透明的皮革状制品二）、（二）、PA的结晶结构的结晶结构v1. 分子结构及氢键对结晶结构的影响分子结构及氢键对结晶结构的影响 结晶度和结晶形态会影响结晶度和结晶形态会影响PA 的性能；的性能；v2. 加工条件对结晶形态及结晶度的影响加工条件对结晶形态及结晶度的影响 而随加工条件不同，会影响结晶度和结晶尺寸；而随加工条件不同，会影响结晶度和结晶尺寸； v3. 吸水性及成核剂对结晶度的影响吸水性及成核剂对结晶度的影响 PA 的吸湿会导致的吸湿会导致Tg降低，会发生缓慢结晶，导致降低，会发生缓慢结晶，导致 制品后收缩；制品后收缩；v 加入成核剂可获得微晶成核加入成核剂可获得微晶成核PA，具有较高的拉伸，具有较高的拉伸强度、耐磨性及硬度，但断裂伸长率及冲击强度略有强度、耐磨性及硬度，但断裂伸长率及冲击强度略有下降。

下降三）、取向结构（三）、取向结构v在加工过程中在加工过程中由于流动和剪切作用，由于流动和剪切作用，会产生会产生一定程度的分子取向，导致制品性能各向异一定程度的分子取向，导致制品性能各向异性性（即沿取向方向的强度优于非取向方向）（即沿取向方向的强度优于非取向方向）v 工艺上常用双轴取向方法提高工艺上常用双轴取向方法提高PA 薄膜的总薄膜的总强度，此外，取向也有利于结晶过程的进行强度，此外，取向也有利于结晶过程的进行二、聚酰胺的性能二、聚酰胺的性能 v1. 物理性能物理性能:v无毒、无味，不霉烂，无毒、无味，不霉烂，v外观为半透明或透明的乳白色或淡黄色粒料外观为半透明或透明的乳白色或淡黄色粒料,v密度：密度：1.04 1.36 g /cm32. 力学性能力学性能v 拉伸强度和冲击强度拉伸强度和冲击强度：PA在室温下具有较在室温下具有较高的拉伸强度及冲击强度，随温度及吸水性增高的拉伸强度及冲击强度，随温度及吸水性增加，加，PA的拉伸强度急剧下降，而冲击强度则明的拉伸强度急剧下降，而冲击强度则明显提高；显提高； PA品种不同，强度受温度和吸水性品种不同，强度受温度和吸水性的影响也不同的影响也不同。

v随酰胺基之间亚甲基增加，对温度和吸水性的随酰胺基之间亚甲基增加，对温度和吸水性的敏感性减弱玻纤增强的聚酰胺强度受温度和敏感性减弱玻纤增强的聚酰胺强度受温度和吸水性的影响更小吸水性的影响更小v 疲劳强度疲劳强度： PA的疲劳强度约为其拉伸强度的的疲劳强度约为其拉伸强度的20% 30%；PA的疲劳强度随分子量的增加而的疲劳强度随分子量的增加而增大，但随吸水性的增加而下降玻纤增强增大，但随吸水性的增加而下降玻纤增强PA的疲劳强度可提高的疲劳强度可提高50%左右左右v 抗蠕变性抗蠕变性：PA的抗蠕变性较差，故不适于制造精的抗蠕变性较差，故不适于制造精 密制品 v PA的抗蠕变性与应力、温度及吸水性有关，应力的抗蠕变性与应力、温度及吸水性有关，应力 增大或吸水性增大，其抗蠕变性降低增大或吸水性增大，其抗蠕变性降低v PA的抗蠕变性随温度的变化受时间的制约，施加的抗蠕变性随温度的变化受时间的制约，施加 应力初，随温度增高，应力初，随温度增高，PA的抗蠕变性下降，随后的抗蠕变性下降，随后 不受温度影响玻纤增强不受温度影响玻纤增强PA的抗蠕变性优于普通的抗蠕变性优于普通 PA v 耐摩擦性和耐磨耗性耐摩擦性和耐磨耗性：耐摩擦性能和耐磨耗性能：耐摩擦性能和耐磨耗性能 是尼龙制品突出的主要性能。

是尼龙制品突出的主要性能PA无油润滑的摩擦无油润滑的摩擦 因数通常为因数通常为0.10.3，且各种，且各种PA的的无明显差异无明显差异 其中PA-1010为最佳，它的比重约为为最佳，它的比重约为Cu的的1/7， 但其耐磨耗性却是但其耐磨耗性却是Cu的的8倍倍3. 热性能热性能v与其它热塑性树脂不同，与其它热塑性树脂不同，PA具有如下特点：具有如下特点：v 它不随温度上升而逐渐软化，而是它不随温度上升而逐渐软化，而是具有明具有明 显的熔点显的熔点v PA的长期使用温度在的长期使用温度在80左右，短期内使左右，短期内使 用温度可达用温度可达120，若温度高于若温度高于120以上以上 长期使用，制品会接触氧发生缓慢的热分长期使用，制品会接触氧发生缓慢的热分 解反应变为褐色，为提高其耐热性，可在解反应变为褐色，为提高其耐热性，可在 其中添加抗氧剂其中添加抗氧剂v 线膨胀系数：依赖于晶体结构的稳定性及结晶度线膨胀系数：依赖于晶体结构的稳定性及结晶度 v a. 结构越稳定，线膨胀系数越小；结构越稳定，线膨胀系数越小；v b. 极性基团极性基团 CONH 间的碳原子越多，分子间力间的碳原子越多，分子间力 就越小，线膨胀系数越大；就越小，线膨胀系数越大；v c. 非晶部分所占比例越大，线膨胀系数越大非晶部分所占比例越大，线膨胀系数越大v热导率热导率：未加填料的未加填料的PA热导率热导率变化范围很窄变化范围很窄 （0.210.32 W / mk），受聚合物品种、），受聚合物品种、 结构及温度的影响都很小。

结构及温度的影响都很小v 负荷变形温度负荷变形温度：加入玻纤可明显提高其负荷变形：加入玻纤可明显提高其负荷变形 温度，因此玻纤填充温度，因此玻纤填充PA可作为高温刚性材料可作为高温刚性材料 v 阻燃性阻燃性：PA分子结构中含有酰胺基团，故具有分子结构中含有酰胺基团，故具有 一定的阻燃性能，一定的阻燃性能，燃烧时火焰为蓝色，上端呈黄燃烧时火焰为蓝色，上端呈黄 色，色， PA属自熄性材料属自熄性材料，且有较高的极限氧指数且有较高的极限氧指数v PA-66 22 v 30%玻纤增强玻纤增强PA-66 38v高聚物的高聚物的电性能电性能主要是指它的主要是指它的介电性能介电性能和和导电性能导电性能v聚合物的介电性能聚合物的介电性能 是指它是指它在电场中的作用下对电能在电场中的作用下对电能 的贮存和损耗的性能的贮存和损耗的性能，通常用，通常用介介 电常数电常数和和介电损耗角正切介电损耗角正切来表示来表示v介电常数介电常数是指含有电介质的电容器的电容和该真空电是指含有电介。