聚酰胺类塑料教程.ppt

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1、章节复习,塑料的概念、分类塑料的组成聚烯烃类塑料（PE、PP、PB、PMP）聚乙烯基类塑料(PVC、PVAC、PVA、PVFL/PVAL/PVB)聚苯乙烯类塑料(PS、HIPS/AS或SAN/MS/ABS)聚丙烯酸类塑料(PMMA)氟塑料(PTFE、PCTFE、FEP、PFA),通用塑料,加聚类,工程塑料,聚酰胺类塑料聚碳酸酯热塑性聚酯聚醚类聚砜类聚酰亚胺类,缩聚类,工程塑料,工程塑料的特性,密度小、质轻、比强度高.对一般酸、碱和有机溶剂有良好的稳定性。良好的电绝缘性能。优良的耐磨、减摩和自润滑性能。优良的吸震性,抗冲力性,消声性和抗疲劳性。易于加工成型,生产效率较高。机械强度、硬度和导热性等

2、不及金属;耐高温方面不及陶瓷；吸水性大，易老化和蠕变。,工程塑料发展简史和动向,于1939年聚酰胺(尼龙66)实现工业化，作为合成纤维应用。五十年代后期,聚甲醛和聚碳酸酯研制成功,确立了工程塑料在材料领域中的地位。1964年美国杜邦公司开发了聚酰亚胺(一种全芳香族型的高聚物)，具有很高的热稳定性，长期使用温度可达288，开创了特种工程塑料发展的道路。,初期工程塑料的生产成本高、合成工艺复杂和成型加工的困难,发展缓慢。近30年,由于市场需求拉动及工程塑料生产技术方面的改进和提高，才大规模发展起来。现今工程塑料以每年15的速度增长，超过了通用塑料的增长速度，其应用的量在整个塑料总产量中约占57。,

3、1.高分子合金2提高阻燃性和热性能3低成本4.开发成型加工新技术,第八章 聚酰胺类塑料,主要内容1.脂肪族聚酰胺2.芳香族聚酰胺3.透明聚酰胺,综 述,聚酰胺（PA）又称尼龙，是品种颇多、应用最广泛的工程塑料之一。凡分子链中含有交替出现酰胺基-NH-的聚合物，皆称为聚酰胺。,（1）二元胺与二元羧酸反应，反应产物为“尼龙盐”。,（3）内酰胺的开环聚合。,（2）-氨基酸的自缩聚。,脂肪族聚酰胺芳香族聚酰胺脂环族聚酰胺含杂环的聚酰胺,8.1 脂肪族聚酰胺,脂肪族聚酰胺分子链由亚甲基和酰胺基组成。按单体类型不同，脂肪族聚酰胺又分为P型和mp型两种类型。,8.1.1 p型聚酿胺与mp型聚酰胺 一、P型聚

4、酰胺 由氨基酸自缩聚或由内酰胺开环聚合制得的聚酰胺是p型聚酰胺，称聚酰胺p，p代表单体中所含碳原子数。p型聚酰胺中，酰胺基沿分子链的分布规律是：在每两个酰胺基之间含有p-1个连续的亚甲基。,聚酰胺6制备过程,聚酰胺9制备过程,二、mp型聚酰胺 由二元胺与二元羧酸缩聚所得到的聚酰胺是mp型聚酰胺，称为聚酰胺mp，其中m代表所用二元胺中所含碳原子数，p代表所用二元羧酸的碳原子数。,聚酰胺-66聚酰胺-610聚酰胺-1010,聚酰胺66制备过程,常用聚酰胺品名,PA 聚酰胺(尼龙)PA-1010 聚癸二酸癸二胺(尼龙1010)PA-11 聚十一酰胺(尼龙11)PA-12 聚十二酰胺(尼龙12)PA-

5、6 聚己内酰胺(尼龙6)PA-610 聚癸二酰己二胺(尼龙610)PA-612 聚十二烷二酰己二胺(尼龙612)PA-66 聚己二酸己二胺(尼龙66)PA-8 聚辛酰胺(尼龙8)PA-9 聚9-氨基壬酸(尼龙9),8.1.2 脂肪族聚酰胺的结构与性能,一、结构 所有脂肪族聚酰胺分子链都是线型结构，分子链骨架由（-CONH-）链组成，具有良好的柔曲性，因此都是典型的热塑性聚合物。分子链上有规律地交替排列着较强的极性酰胺基，分子链很规整，具有较强的结晶能力。极性的酰胺基可以使分子链之间形成氢键，因为一个分子链上的酰胺基上与氮原子连接的氢原子是质子给体，另一个分子链上的酰胺基上与碳原子连接的氧原子是

6、质子受体，二者之间相互吸引形成氢键。氢键的形成增大了分子链之间的作用力，使聚合物的结晶能力进一步增强，同时也使聚合物的熔点升高。另一方面，分子链的柔性又赋予材料良好的韧性。,不同聚酰胺形成氢键多寡的规律如下：无论p型或mp型聚酰胺，凡单体中全部含有偶数个亚甲基者，其聚合物分子链上酰胺基都可100形成氢键，凡单体中全部或其中一种单体含有奇数个亚甲基者，聚合物的酰胺基仅只能50形成氢键。,二、性能 如下几个结构参数对脂肪族聚酰胺的性能有很大影响：(1)重复基团-CONH-间的距离(2)原料中间体中亚甲基的数目(3)分子量(4)N-取代(5)共聚(6)结晶度,（1）力学性能,（2）热性能,（3）电性

7、能,（4）耐化学试剂和耐溶剂性,（5）其它性能,8.1.3 增强聚酰胺与单体浇铸聚酰胺,一、增强聚酰胺 各种脂肪类聚酰胺都可以用玻璃纤维进行增强，使力学性能包括强度、刚度、硬度大幅度提高，抗蠕变性改善，耐热性提高、收缩率下降，尺寸稳定性改善。（见表8-3）二、单体浇铸聚酰胺 单体浇铸聚酰胺缩写为MC（Monomer Cast）聚酰胺，是将单体直接浇铸到模具内进行聚合并成为制品的一种方法。,（一）MC聚酰胺成型原理,成型原理,（二）实施工艺（1）氮气法（2）真空法,所得尼龙6分子量可高达3.57万，而一般聚合的尼龙6仅为23万，故其机械性能较为优良。工艺、设备和模具都较简单，可浇铸各种型材，省去

8、单体先聚合，再成型加工等复杂的生产过程。可铸造上百公斤的大型机械部件。吸水率为一般尼龙的一半，长期使用温度为100。,（三）单体浇铸聚酰胺的性能（见表8-4）,8.1.4 脂肪族聚酰胺的加工与性能,一、加工工艺特点（1）吸显性强，加工前必须充分干燥。（2）熔体粘度低。注塑中会有流涎现象，需采用自锁式喷嘴防止流涎。（3）成型中分子链取向对剪切速率不太敏感，因此成型压力对制品性能影响较小。（4）聚酰胺高温下易氧化降解，超过300就会分解。（5）聚酰胺是半结晶型聚合物，制品成型中工艺参数改变对制品结晶度、收缩率及制品性能影响颇大。,二、加工方法1注塑成型 2挤出成型,三、应用聚酰胺应用范围较广，主要

9、在以下各方面：（1）机械设备 例如轴承、轴瓦、小模数齿轮、蜗轮、密封垫、活塞环、泵叶轮、螺栓、螺母等连接件、水压机的立柱导套，阀座、风扇叶片等。（2）汽车工业 主要采用玻纤增强聚酰胺，可用在皮带轮、吸附罐、散热器箱体、刮水器、油泵齿轮等。（3）电子电器 各种线圈骨架、机罩，集成线路板、旋扭、电视机调谐零件、电器线圈。（4）化工设备 耐腐耐油管道、输油管、贮油容器、过滤器。（5）建筑与民用 窗、门、窗帘导轨、滑轮、自动门横栏、实全帽、绳索、打字机框架。聚酰胺11和12的双轴拉伸薄膜还用在食品包装上。,微型天线,传感器,轴承,电机,齿轮,8.2 芳香族聚酰胺,8.2.1 聚间苯二甲酰间苯二胺(No

10、mex),一、制备方法以间苯二甲酰氯和间苯二胺为单体进行界面缩聚或低温溶液缩聚可以得到聚间苯二甲酰间苯二胺。,二、结构与性能 1结构,2性能,三、加工与应用 1加工,2应用 Numex纤维可用于制备宇宙服、降落伞、轮胎帘子布、耐高温的滤布及服装。Nomex层压制品主要用作H级电绝缘材料使用，亦可作为耐高温的装饰板、防火墙或制备蜂窝制品用于飞行器中。,8.2.2 全对位聚芳酰胺,全对位聚芳酰胺是酰胺基位于苯环对位的一种聚芳酰胺。一、制备方法1对苯二胺与对苯二甲酰氯缩聚 2对氨基苯甲酸自缩聚,二、结构与性能 1结构全对位聚芳酰胺分子链交替地由苯撑基和极性酰胺基组成。二者在分子链上都呈高密度分布，酰

11、胺基与苯环又可以形成大共轭体系，这三种因素都决定了聚合物分子链会有极大的刚性，特别是苯撑基比间位苯基对分子链变刚的影响更大。,2性能 全对位聚芳酰胺具有超高强度、超高模量、耐高温、耐腐蚀、阻燃、膨胀系数小等一系列优异性能。,三、加工与应用1加工 全对位聚芳酰胺可采用浸渍的方法制备薄膜。2应用全对位聚芳酰胺主要用在以下方面：（1）高性能的轮胎帘线和橡胶制品补强材料。（2）特种绳索与织物。（3）高强度、高模量复合材料，增强塑料，用于航天器、导弹壳体材料。,8.3 透明聚酰胺,透明聚酰胺是比较新型的聚酰胺，通常的聚酰胺是结晶型聚合物，故材料呈乳白色不透明状。欲使聚合物获得透明性，必须从分子链结构入手

12、，抑制晶体的生成，一般是采用向分子链上引入侧基的方法破坏分子链的规整性达到此目的，于是产生了透明聚酰胺。常见的透明聚酰胺有两种：（1）聚对苯二甲酰三甲基已二胺(TrogamidT)（2）PACP-9/6（商品名）,8.3.1 聚对苯二甲酰三甲基已二胺(Trogamid-T),一、制备以三甲基己二胺与对苯二甲酸为原料，应先将对苯二甲酸用氯化亚砜进行酰氯化反应制得对苯二甲酰氯，再与三甲基己二胺进行界面缩聚得到聚合物。,二、结构与性能1结构,2性能,三、加工与应用,8.3.2 PACP-9/6（商品名）,由2，2-双（4-氨基环己基）丙烷与壬二酸和己二酸进行共缩聚所得。,本 章 思 考 题,1试述m

13、p型与P型脂肪族聚酰胺分子结构的特点。二者各用什么方法制备？制备mp型聚酰胺时为什么先要配制成酰胺盐?2 mp型、p型聚酰胺分子链上酰胺基形成氢键各有什么规律？有何共同规律？氢键的形成对材料性能有何影响？3试述脂肪族聚酰胺的结构特点和性能特点。4聚酰胺增强后性能有那些变化?MC聚酰胺6与一般聚酰胺性能有何差别？原因何在？5什么样的溶剂才能溶解聚酰胺?说明原因。6试说明Nomex的结构特点，解释它何以具有高强度、高耐热性。7试说明全对位聚芳酰胺有哪两种制备路线?写出两种路线所得产物的结构，进而说明全对位聚芳酰胺结构特点和性能特点。8聚芳酰胺可用哪些方法加工为产品?9解释透明聚酰胺具有透明性的原因。,