塑料材料學(xué)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(xué)基(-NHCO-)的聚合物。 英語(yǔ)是polyamide，縮寫(xiě)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(lái)。 尼龍的第一個(gè)發(fā)明商美國(guó)杜邦公司宣傳，尼龍比蜘蛛絲還細(xì)，比鋼鐵元素還強(qiáng)。 1960年左右，聚酰胺粉開(kāi)始被用作“工程塑料”。 總的來(lái)說(shuō)，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(kāi)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(xué)基和酰胺化學(xué)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(kāi)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(xué)基沿分子鏈的分布規(guī)律是在兩個(gè)酰胺化學(xué)基之間包括p-1個(gè)連續(xù)的亞甲基化學(xué)基。 聚酰胺粉6制造過(guò)程通過(guò)聚酰胺粉9制造過(guò)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(guò)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?biāo)峒憾?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(qiáng)的極性極性的酰胺化學(xué)基可以在分子鏈之間形成氫鍵。 這是因?yàn)樵谝粋€(gè)分子鏈上的酰胺化學(xué)基上與氮原子

4、結(jié)合的氫原子為質(zhì)子供體，在另一個(gè)分子鏈上的酰胺化學(xué)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(qiáng)，同時(shí)也使聚合物的熔點(diǎn)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(duì)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(wú)關(guān)，只要單體中含有雙位數(shù)個(gè)亞甲基化學(xué)基，則該聚合物分子鏈上的酰胺化學(xué)基可以在100處形成氫鍵，只要單體中含有奇數(shù)個(gè)亞甲基化學(xué)基，則聚合物的酰胺化學(xué)基僅為50 二、性能對(duì)脂肪族聚酰胺粉的性能有很大影響： (1)重復(fù)化學(xué)基-CONH-

5、間的距離(2)原料中間體中甲基化學(xué)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(jiān)硬有光澤的PA吸水率大：幾乎隨著酰胺化學(xué)基密度的提高而增大。 吸水率： PA6PA66PA610PA1010PA11PA12、力學(xué)性能、軟質(zhì)PVC、硬質(zhì)PVC、PS、PA、PA為良好的力學(xué)性能：極限拉伸強(qiáng)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(qiáng)度、硬度降低了沖擊強(qiáng)度提高了。 PA耐磨性優(yōu)異，是自潤(rùn)滑材料。 在吸水率對(duì)尼龍力學(xué)性能的影響、硬度、屈服強(qiáng)度、溫度對(duì)PA力學(xué)性能的影響、屈服強(qiáng)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(dǎo)率相對(duì)于金屬來(lái)說(shuō)比較低。 PA的線膨脹系數(shù)大。 耐藥性PA具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐溶劑性，PA溶解于易與強(qiáng)極性或酰胺化學(xué)基氫鍵的溶劑或溶液中。 其他特性PA的耐候性一般PA無(wú)毒、無(wú)味、不易燃燒。8.1.3強(qiáng)化聚酰胺粉和單體澆鑄聚酰胺粉，一、強(qiáng)化聚酰胺粉的各種脂肪類聚酰胺粉，通過(guò)纖維玻璃可以強(qiáng)化，力學(xué)性能，包含強(qiáng)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(jiǎn)稱為MC(Monomer Cast )聚酰胺粉，將單體直接澆鑄到模具內(nèi)進(jìn)行聚合，(3)單體鑄造聚酰胺粉的性能、力學(xué)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(diǎn)(1)吸濕性強(qiáng)，加工前必須在一盞茶干燥。 (2)熔融黏度低。 注射過(guò)程中有唾液流動(dòng)的現(xiàn)象，所以有必要用自搖滾樂(lè)式噴嘴防止唾液流動(dòng)。 (3)成型過(guò)程中分子鏈取向?qū)羟兴俣炔幻舾校虼四Ｋ軌毫?duì)產(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(guò)300時(shí)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(duì)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(jī)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(jī)的立柱導(dǎo)向、閥座、風(fēng)扇葉片等。 (2)汽車工業(yè)主要采用纖維玻璃強(qiáng)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(jī)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(chǔ)油容器，過(guò)濾煙嘴。 (五)建筑和民用窗、門、窗簾軌道、滑輪、自動(dòng)門橫向隔離柵、實(shí)心帽、繩索、打字機(jī)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(diǎn)、機(jī)械設(shè)備：軸承、軸瓦、

9、齒輪、泵葉輪、螺栓、風(fēng)扇葉片等。 電子設(shè)備：各種線軸、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、IC集成電路基板等。 化工設(shè)備：耐腐蝕耐油管路、容器、過(guò)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(diǎn)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(duì)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(jí)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(diǎn)、苯環(huán)本身具有剛性，苯環(huán)與酰胺化學(xué)基的共軛作用(在殘奧芳族聚酰胺中更強(qiáng))、酰胺化學(xué)基間的氫耦合作用、性能特點(diǎn)高，不允許進(jìn)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(qiáng)度，常溫時(shí)為60。 脂肪族PA、芳香族PA、更高的力學(xué)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(xué)基位于苯環(huán)殘奧位置的聚芳酰胺。 一、制備方法1對(duì)苯二胺和對(duì)苯二甲酸氯的縮聚2對(duì)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?；瘜W(xué)基和極性酰胺化學(xué)基組成。 二者在分子鏈上高密度分布，酰胺化學(xué)基和苯環(huán)還可以形成大的共軛類，

11、這些個(gè)的三個(gè)因素都決定了聚合物分子鏈極其剛性，特別是亞苯基化學(xué)基對(duì)分子鏈的變化影響大于間苯基化學(xué)基。 2性能全殘奧聚芳酰胺具有超高強(qiáng)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(bǔ)強(qiáng)材料。 (2)特殊繩索和機(jī)織物。 (3)用于高強(qiáng)度、高彈性模數(shù)復(fù)合材料、增強(qiáng)塑料、航天器、導(dǎo)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(kāi)始，抑制結(jié)晶的生

12、成，一般以在分子鏈中導(dǎo)入側(cè)化學(xué)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(jiàn)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(xué)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(shí)，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(xué)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(huì)對(duì)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(qiáng)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(shuō)明原因。 說(shuō)明一下Nomex的構(gòu)造特征，并說(shuō)明一下為什么具有高強(qiáng)度、高耐熱性。 7我們來(lái)說(shuō)明一下全殘奧位的聚芳酰胺有兩種制造途徑，寫(xiě)出兩種途徑獲得的產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步說(shuō)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(shuō)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(xué)、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(xué)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(shí)別特征：堅(jiān)韌、不透明角質(zhì)材料、無(wú)毒、無(wú)味； 燃燒時(shí)有燒焦的羊毛氣味。特性：通常具有透明性、熱成型、高強(qiáng)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(qiáng)的水蒸氣易感性。 力學(xué)性能優(yōu)異，表面硬度大，耐磨耗性，有自潤(rùn)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(wú)毒、無(wú)臭、耐候性好，染色性差，化學(xué)穩(wěn)定性好聚酰胺粉應(yīng)用、包裝材料學(xué)、尼龍?jiān)诎b方面主要作為薄膜應(yīng)用，為了提高薄膜性能，