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1、 通用工程塑料通用工程塑料工程塑料的特点是：工程塑料的特点是：工程塑料具有更高的力学强度，能工程塑料具有更高的力学强度，能经受较宽的温度变化范围和较苛刻的环经受较宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件，具有较高的尺寸稳定性，可在境条件，具有较高的尺寸稳定性，可在工程中作为结构材料，广泛应用于机械、工程中作为结构材料，广泛应用于机械、电子、汽车及航天航空等领域。电子、汽车及航天航空等领域。工程塑料中开发利用最早的品种是工程塑料中开发利用最早的品种是聚酰胺，在聚酰胺，在2020世纪世纪4040年代主要用作纤维，年代主要用作纤维，5050年代后期逐渐用作工程塑料。年代后期逐渐用作工程塑料。聚酰胺聚酰胺一
2、、聚酰胺的一、聚酰胺的合成与命名合成与命名 聚酰胺（聚酰胺（PA，俗称尼龙）是指大分子链结，俗称尼龙）是指大分子链结构单元中含有酰胺基的一类聚合物的总称。构单元中含有酰胺基的一类聚合物的总称。CNOH1、由氨基酸或相应的内酰胺合成聚酰胺、由氨基酸或相应的内酰胺合成聚酰胺 这类聚酰胺的通式中这类聚酰胺的通式中X为氨基酸或内酰胺分为氨基酸或内酰胺分子中的碳原子数，称为聚酰胺子中的碳原子数，称为聚酰胺x（PA-x）或尼）或尼龙龙x。该类。该类PA中最常用的是聚己内酰胺，它是中最常用的是聚己内酰胺，它是己内酰胺开环缩聚的产物，称为聚酰胺己内酰胺开环缩聚的产物，称为聚酰胺6（PA-6）或尼龙）或尼龙6。
3、NHCH2CO()x-1 n什么是氨基酸？什么是氨基酸？什么内酰胺？什么内酰胺？NH(CH2)CO+H2OH2N(CH2)5COOH2、由二元胺和二元酸缩聚成聚酰胺、由二元胺和二元酸缩聚成聚酰胺 这类聚酰胺的结构通式中含有这类聚酰胺的结构通式中含有X和和Y两个两个数字数字，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表表示二元酸中的碳原子数，称为聚酰胺示二元酸中的碳原子数，称为聚酰胺XY（PA-XY），如由己二胺和己二酸合成的聚），如由己二胺和己二酸合成的聚酰胺称为聚酰胺酰胺称为聚酰胺66或或PA-66，由癸二胺和癸二，由癸二胺和癸二酸合成的聚酰胺称为聚酰胺酸合成的聚酰胺称为
4、聚酰胺1010或或PA-1010。()xNHCH2CO nNHCO()Y-2CH2什么是二元胺？什么是二元胺？什么二元酸？什么二元酸？HOOC(CH2)4COOH+H2N(CH2)6NH2-OOC(CH2)4COO-H3+N(CH2)6NH3+3、由多种二元胺、二元酸或内酰胺、由多种二元胺、二元酸或内酰胺 进行共缩聚制得聚酰胺进行共缩聚制得聚酰胺 PA的共缩聚常指在内酰胺或氨基酸进行的的共缩聚常指在内酰胺或氨基酸进行的均缩聚中加入第二种单体，以及在二元胺和均缩聚中加入第二种单体，以及在二元胺和二元酸进行的混缩聚中加入第三种单体的聚二元酸进行的混缩聚中加入第三种单体的聚合反应。如尼龙合反应。如尼
5、龙-66/6（60：40），表示由），表示由60%的的66和和40%的己内酰胺所制得；尼龙的己内酰胺所制得；尼龙-66/610（50：50），表示由等质量的），表示由等质量的66和和610所得。所得。上述共缩聚的产物称为共聚尼龙，具有独上述共缩聚的产物称为共聚尼龙，具有独特的性能。特的性能。共聚尼龙共聚尼龙:破坏了尼龙原有的结构，失去结晶破坏了尼龙原有的结构，失去结晶能力，材料具有较好的韧性，是耐磨能力，材料具有较好的韧性，是耐磨的弹性材料。的弹性材料。二、聚酰胺的结构特征二、聚酰胺的结构特征 1 1聚酰胺的分子结构聚酰胺的分子结构 （1）PAPA分子链上具有极性酰胺基（分子链上具有极性酰胺基
6、（CONHCONH），大分子链之间形成氢键，使），大分子链之间形成氢键，使PAPA分分子间的作用力增大，是子间的作用力增大，是典型典型的极性高聚物，的极性高聚物，具有较高的力学强度。具有较高的力学强度。（2 2）PAPA分子链的酰胺基之间嵌有非极性的分子链的酰胺基之间嵌有非极性的亚甲基结构，极性和非极性共存的结构使亚甲基结构，极性和非极性共存的结构使PAPA宏观上表出坚而韧的性质。宏观上表出坚而韧的性质。（3）PA虽常用塑料中最易吸水的塑料品种虽常用塑料中最易吸水的塑料品种 酰胺基是亲水基团，因而酰胺基是亲水基团，因而PAPA的吸湿性大，的吸湿性大，其吸水率随分子结构中酰胺基的密度增加而其吸水
7、率随分子结构中酰胺基的密度增加而增大增大。*吸水后发生尺寸变化，降低制品尺吸水后发生尺寸变化，降低制品尺 寸稳定性；寸稳定性；*力学性能对吸水率有较大依赖性；力学性能对吸水率有较大依赖性；*吸水给成型加工带来困难。吸水给成型加工带来困难。（2 2）共聚尼龙）共聚尼龙因分子链规整性和氢键遭因分子链规整性和氢键遭到较大程度的破坏，结晶能力大大下降，结到较大程度的破坏，结晶能力大大下降，结晶度低，具有较好的韧性和透明性。晶度低，具有较好的韧性和透明性。PAPA大分子链中极性的酰胺基团空间排列大分子链中极性的酰胺基团空间排列规整，分子间作用力强，因而具有较高的规整，分子间作用力强，因而具有较高的结晶能
8、力。结晶进一步提高了其强度。结晶能力。结晶进一步提高了其强度。2 2聚酰胺的结晶性聚酰胺的结晶性 （1 1）PAPA是典型的结晶塑料品种，结晶度是典型的结晶塑料品种，结晶度35%35%左右。左右。3相对分子质量相对分子质量 PA相对分子质量不高，一般不超过相对分子质量不高，一般不超过5万，万，常用的常用的PA品种在品种在1.5 3万。万。增加增加PA的相对分子质量可提高其力学强的相对分子质量可提高其力学强度、耐热性和尺寸稳定性。但过高的相对分度、耐热性和尺寸稳定性。但过高的相对分子质量会使其合成较困难。子质量会使其合成较困难。尽管尽管PA的相对分子质量不高，但仍具有的相对分子质量不高，但仍具有
9、工程塑料的优良性能。？工程塑料的优良性能。？由于大分子间能形成氢键和结晶由于大分子间能形成氢键和结晶三、聚酰胺的主要性能三、聚酰胺的主要性能 1、物理性能、物理性能（1）PA无毒、无味、不霉烂，外观为半透无毒、无味、不霉烂，外观为半透明或不透明的乳白色或淡黄色结晶粒料。密明或不透明的乳白色或淡黄色结晶粒料。密度一般在度一般在1.021.36g/cm3之间。之间。（2）不易燃烧，离火自熄，燃烧时伴有角）不易燃烧，离火自熄，燃烧时伴有角质燃烧的味道。质燃烧的味道。（3）易吸水，是常用塑料中最易吸水的品）易吸水，是常用塑料中最易吸水的品种，随着链节中碳原子数的增加，密度和吸种，随着链节中碳原子数的增
10、加，密度和吸水率下降。水率下降。？2力学性能力学性能 （1）PA是典型的硬而韧聚合物，综合性是典型的硬而韧聚合物，综合性能优于前面介绍的各种通用塑料，是最早能优于前面介绍的各种通用塑料，是最早使用的工程塑料品种。使用的工程塑料品种。几种几种PAPA的综合力学性能见表的综合力学性能见表6-16-1。（2）不同品种的）不同品种的PA力学性能有较大差异，力学性能有较大差异，这主要取决于大分子链中这主要取决于大分子链中酰胺基团的含量。酰胺基团的含量。如何比较如何比较PA66与与PA1010及及PA6与与PA12的力学强度？的力学强度？其中尤以其中尤以PA-1010的耐磨性最佳。它的密的耐磨性最佳。它的
11、密度约为铜的度约为铜的1/7，而耐磨性却是铜的，而耐磨性却是铜的8倍。各种倍。各种PA的摩擦系数差别不大，通常在的摩擦系数差别不大，通常在0.10.3之间。之间。因而因而PA是生产耐磨塑料零件的常用材料。是生产耐磨塑料零件的常用材料。添加二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯粉末等，添加二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯粉末等，可进一步提高可进一步提高PAPA的耐磨性。的耐磨性。（3 3）优良的耐磨性是优良的耐磨性是PA力学性能的一力学性能的一个显著特点，且具有自润滑性。个显著特点，且具有自润滑性。（4）PA具有良好的耐疲劳性，在具有良好的耐疲劳性，在1240MPa交变循环应力作用下的疲劳寿命达交变循环应力作用下
12、的疲劳寿命达l07次，与铸铁和铝合金等金属材料相当，次，与铸铁和铝合金等金属材料相当，显示了适宜于制做承受循环载荷部件的特显示了适宜于制做承受循环载荷部件的特性。性。若用玻璃纤维增强可以有效地改善其耐若用玻璃纤维增强可以有效地改善其耐疲劳性，增强疲劳性，增强PA的疲劳强度约为未增强的疲劳强度约为未增强PA的的2.5倍。见倍。见表表6-3 6-3。3 3热性能热性能 （1）PA的熔融温度范围窄，具有的熔融温度范围窄，具有较明晰的熔点，通常在较明晰的熔点，通常在180280。？。？（2）长期使用温度却不高，一般不超）长期使用温度却不高，一般不超过过100，温度过高易产生氧化，温度过高易产生氧化。P
13、A66的熔点约为的熔点约为260PA6约为约为220 PA9约为约为PA1010约为约为1801754、耐侯性耐侯性 PAPA的耐侯性一般。通常加入炭黑、的耐侯性一般。通常加入炭黑、胺类和酚类稳定剂可明显提高其耐候性，胺类和酚类稳定剂可明显提高其耐候性，并使耐热性也能得到改善。并使耐热性也能得到改善。作为工程塑料品种，一般使用环境作为工程塑料品种，一般使用环境较为温和，不易老化。较为温和，不易老化。5、电性能电性能 PAPA在低温及低湿度条件下是较好的在低温及低湿度条件下是较好的电绝缘体，体积电阻率达电绝缘体，体积电阻率达1 1101013138 810101414cmcm，但温度及湿度增加时
14、，但温度及湿度增加时，绝缘性能恶化。绝缘性能恶化。因此，因此，PAPA不适合作为高频和在潮湿不适合作为高频和在潮湿环境下工作的电绝缘材料。环境下工作的电绝缘材料。这主要是这主要是PAPA分子链中含有极性酰胺分子链中含有极性酰胺基易吸水所至。基易吸水所至。（1）PA易吸水率，吸水率较高的物料，易吸水率，吸水率较高的物料，成型中制品表面出现气泡、银丝、斑纹，成型中制品表面出现气泡、银丝、斑纹，力学性能和电性能也显著降低。力学性能和电性能也显著降低。成型前必须对树脂进行干燥，使吸成型前必须对树脂进行干燥，使吸水率降低至水率降低至0.2%以下。以下。6 6成型加工性能成型加工性能 为避免氧化，通常采用
15、真空干燥法，为避免氧化，通常采用真空干燥法，干燥温度干燥温度80100，干燥时间，干燥时间6l0h。（3）熔融伏态的）熔融伏态的PA热稳定性差，易热稳定性差，易降解和氧化，故应严格控制物料温度降解和氧化，故应严格控制物料温度和在高温下的停留时间。一般成型加和在高温下的停留时间。一般成型加工温度高于工温度高于PA熔点熔点550，受热时，受热时间不宜超过半小时。间不宜超过半小时。（2）熔融后，熔体黏度低，流动性）熔融后，熔体黏度低，流动性大，在成型加工中应防止流涎和溢边大，在成型加工中应防止流涎和溢边现象的发生。现象的发生。（4 4）PAPA的结晶性使其具有较大的成型收的结晶性使其具有较大的成型收
16、缩率，一般为缩率，一般为1.5%1.5%2.5%2.5%。对于使用温度高于对于使用温度高于8080或精度要求较高或精度要求较高的制品，成型后可以进行后处理：的制品，成型后可以进行后处理：退火处理：退火处理：将制品置于高于使用温度将制品置于高于使用温度2020的非氧化的非氧化性油中停留适当时间，通常不超过半小时；性油中停留适当时间，通常不超过半小时；调湿处理：调湿处理：将制品放入水或醋酸钾水溶浓中进行调湿将制品放入水或醋酸钾水溶浓中进行调湿处理，调湿温度为处理，调湿温度为8080121121，时间随制品的，时间随制品的厚度而定。厚度而定。四、聚酰胺的成型加工与应用四、聚酰胺的成型加工与应用 PA的品种虽多，但都具有相似的成型的品种虽多，但都具有相似的成型加工性能，可采用一般热塑性塑料的加工加工性能，可采用一般热塑性塑料的加工方法来成型，如注塑、挤出、吹塑、模压方法来成型，如注塑、挤出、吹塑、模压等，也可采用特殊的工艺来成型，如烧结、等，也可采用特殊的工艺来成型，如烧结、浇铸、涂覆等。其中以注塑成型应用最为浇铸、涂覆等。其中以注塑成型应用最为广泛，约占其制品总量的广泛，约占其制品总量的65
