高分子材料聚酰胺课件

高分子材料——聚酰胺材料科学与工程学院聚酰胺的定义和合成方法聚酰胺的结构与性能(重点)其他聚酰胺品种聚酰胺的应用与改性聚酰胺（俗称尼龙）是指分子主链上含有酰胺基团（-NHCO-）的高分子化合物。英文为polyamide，缩写为PA。聚酰胺的前30年是作为合成纤维材料，尼龙（Nylon）的俗称就是来自与此。尼龙的最早发明商——美国杜邦公司曾宣传：尼龙比蜘蛛丝还细、比钢铁还强。1960年左右，聚酰胺开始被用做一种“工程塑料”。1.1聚酰胺的定义?聚酰胺是分子主链上含有酰胺基团—[NHCO]—的高分子化合物。从制备化学反应类别来区分，通常聚酰胺分两大类：1.2聚酰胺的合成方法二元胺＋缩聚二元酸内酰胺或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数来决定的。例如：–聚酰胺6：[NH-（CH2）5-CO]N由ε-己内酰胺制成；–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，（聚十二内酰胺）：[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由六亚甲基二胺和己二酸制成；–聚酰胺610：[NH-（CH2）6-NH-CO-（CH2）8-CO]N由六亚甲基二胺和癸二酸制成；1.3聚酰胺的命名CH2CONHCH2OCCH2NHCH2氢键是极性很强的X-H键上的氢原子，与另外一个键上电负性很大的原子Y上的孤对电子相互吸引而形成的一种键（X―H???Y）氢键具有饱和性、方向性氢键的强弱取决于X、Y的电负性和Y的半径，X，Y的电负性越大，氢键越强，Y的半径越小，氢键越强。?易发生结晶化?较高的力学强度?高的熔点分子链柔顺具有较高的韧性1.4氢键?PA为白色至淡黄色的颗粒；?PA的密度为1～1.16g.cm-3。?制品坚硬有光泽；?PA的吸水率很大：基本随酰胺基团的密度增大而增大。吸水率：PA6>PA66>PA610>PA1010>PA11>PA122.1聚酰胺基本特性力学性能其他性能耐化学药品性电性能热性能PA性能2.2聚酰胺的性能PA具有良好的力学性能：拉伸强度、硬质刚性、抗冲击性都较好。但受到温度和吸水率的影响:温度和吸水率提高：拉伸强度、硬度下降；冲击强度提高。2.2.1力学性能聚酰胺的硬度随含水率的增加而直线下降。同时PA具有很好的耐磨性，是一种自润滑材料。2.2.1力学性能?电性能PA的电绝缘性干燥的条件下良好。但PA容易吸湿、导致绝缘性下降。?热性能PA的熔融温度比较高，但热变形温度不高，一般<80oC。PA的导热率相对于金属来比较很低。PA的线膨胀系数较大。2.2.2电性能与热性能?耐化学药品性PA具有良好的化学稳定性和耐溶剂性；PA溶解于强极性溶剂以及某些盐的溶液?其他特性PA的耐候性一般，长时间暴晒在大气环境中会变脆。PA无毒、无味、不易燃烧。2.2.3耐化学药品性与其他特性聚酰胺是热塑性塑料，可以采用一般热塑性塑料的成型方法，如注射、挤压、模压、吹塑、浇注等。也可以采用特殊工艺方法，如烧结成型、单体聚合成型等。其中，最常用的加工方法是注射成型。?聚酰胺吸水率大，加工前必须干燥；?聚酰胺的熔体粘度低、流动性差，因此必须采用自锁式喷嘴，以免漏料；?聚酰胺热稳定性差，加工时应避免高温,不易过长；?聚酰胺的成型收缩率大，必须多次加工测量；?合理控制成型条件以获得高质量制品；?必须在使用之前进行调湿处理以提高其坚韧性、冲击强度和拉伸强度等性能。2.3聚酰胺的加工性能一、定义单体浇注聚酰胺又称MC（monomercast）聚酰胺，是目前工业上广泛应用的工程塑料之一。二、加工方法将PA6单体直接浇注到模具内进行聚合并制成制品的一种方法。三、优点?只要简单的模具就能铸造各种大型机械零件?工艺设备及模具都很简单，容易掌握?MC聚酰胺的各项物理机械性能，比一般聚酰胺优越?可塑性高可以浇注成各种型材3.1其他聚酰胺品种——单体浇注聚酰胺3.1单体浇注聚酰胺MC尼龙浇注板材MC尼龙浇注的样品工人浇注的过程1.定义分子骨架上含有芳环的聚酰胺称为芳香族聚酰胺2.结构特征3.2芳香族聚酰胺苯环与酰胺基团交替排列苯环自身具有刚性苯环与酰胺基团共扼作用（在对位芳纶中更强）酰胺基团间的氢键作用刚性分子链3.性能特点高强、高模、耐高温、耐腐蚀、阻燃、电绝缘不能热塑性加工。聚间苯二酰间苯二酚在250oC下具有63MPa的强度，是常温时的60％。4.应用耐高温薄膜、耐高温绝缘材料、耐辐射材料、高性能纤维。3.2芳香族聚酰胺芳纶纤维制造的防弹衣芳纶纤维用于制造防刺扎轮胎固特异的安特殊轮胎防割手套?造成PA不透明的原因是什么？PA的结晶性。?透明PA就是在PA分子链上引入侧基，破坏链的规整性使其不能结晶。?透明聚酰胺的透光率可达到90%以上，目前光学性能最好的高分子材料。3.3透明聚酰胺PA的优点强而韧质硬耐磨自润滑耐腐蚀耐油机械设备：轴承、轴瓦、齿轮、泵叶轮、螺栓、风扇叶片等。电子设备：各种线圈骨架、机罩、集PA的成线路板等化工设备：耐腐蚀耐油管道、容器、过滤器等。建筑与民用：窗、门、窗帘导轨滑轮、安全帽、绳索等。PA的缺点——耐热性