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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 聚聚酰酰胺胺（PA，俗俗称称尼尼龙龙）是是指指大大分分子子链链结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。1、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 这这类类聚聚酰酰胺胺的的通通式式中中X为为氨氨基基酸酸或或内内酰酰胺胺分分子子中中的的碳碳原原子子数数，称称为为聚聚酰酰胺胺x（PA-x）或或尼尼龙龙x。该该类类PA中中最最常常用用的的是是聚聚己己内内酰酰胺胺，它它是是己己内内酰酰胺胺开开环环缩缩聚聚的的产产物物，称称为为聚聚酰酰胺胺6（PA-6）或尼龙或尼龙6。什么是氨基酸？什么是氨基酸？
3、什么内酰胺？什么内酰胺？2、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如由己二胺和己二酸合成的聚酰胺称为聚酰胺聚酰胺称为聚酰胺66或或PA-66，由癸二胺和癸由癸二胺和癸二酸合成的聚酰胺称为聚酰胺二酸合成的聚酰胺称为聚酰胺1010或或PA-1010。什么是二元胺？什么是二元胺？什么二元酸？什么二元酸？3、由多种二元胺、二元酸
4、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，具有独特上述共缩聚的产物称为共聚尼龙，
5、具有独特的性能。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分分 子子 链链 上上 具具 有有 极极 性性 酰酰 胺胺 基基（CONHCONH），大大分分子子链链之之间间形形成成氢氢键键，使使PAPA分分子子间间的的作作用用力力增增大大，是是典典型型的的极极性性高高聚聚物物，具有较高的力学强度。具有较高的力学强度。（2 2）PAPA分分子子链链的的酰酰胺胺基基之之间间嵌嵌
6、有有非非极极性性的的亚亚甲甲基基结结构构，极极性性和和非非极极性性共共存存的的结结构构使使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率随分子结构中酰胺基的密度增加而增大增大。*吸吸水水后后发发生生尺尺寸寸变变化化，降降低低制制品品尺尺 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）共共聚聚尼尼龙龙
7、因因分分子子链链规规整整性性和和氢氢键键遭遭到到较较大大程程度度的的破破坏坏，结结晶晶能能力力大大大大下下降降，结结晶度低，具有晶度低，具有较较好的好的韧韧性和透明性。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相相对对分分子子质质量量不不高高，一一般般
8、不不超超过过5万万，常用的常用的PA品种在品种在1.5 3万。万。增增加加PA的的相相对对分分子子质质量量可可提提高高其其力力学学强强度度、耐耐热热性性和和尺尺寸寸稳稳定定性性。但但过过高高的的相相对对分分子质量会使其合成较困难。子质量会使其合成较困难。尽尽管管PA的的相相对对分分子子质质量量不不高高，但但仍仍具具有有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无无毒毒、无无味味、不不霉霉烂烂，外外观观为为半半透透明明或或不不透透明明的的乳乳白白色色或或淡淡黄黄色色结
9、结晶晶粒粒料料。密密度一般在度一般在1.021.36g/cm3之间。之间。（2）不不易易燃燃烧烧，离离火火自自熄熄，燃燃烧烧时时伴伴有有角角质燃烧的味道。质燃烧的味道。（3）易易吸吸水水，是是常常用用塑塑料料中中最最易易吸吸水水的的品品种种，随随着着链链节节中中碳碳原原子子数数的的增增加加，密密度度和和吸吸水率下降。水率下降。？2力学性能力学性能 （1）PA是是典典型型的的硬硬而而韧韧聚聚合合物物，综综合合性性能能优优于于前前面面介介绍绍的的各各种种通通用用塑塑料料，是是最最早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）不不
10、同同品品种种的的PA力力学学性性能能有有较较大大差差异异，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
11、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的疲劳寿命达l07次，与铸铁和铝合金等金属材料相当，显次，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性。示了适宜于制做承受循环载荷部件的特性。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
12、.5倍。见倍。见表表6-3 6-3。3 3热性能热性能 （1）PA的的熔熔融融温温度度范范围围窄窄，具具有有较明晰的熔点，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。PA66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 PA PA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
13、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在低温及低湿度条件下是较较好的好的电绝缘电绝缘体，体体，体积电积电阻率达阻率达11011013138108101414cmcm，但温度及湿度增加但温度及湿度增加时时，绝缘绝缘性能性能恶恶化。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。这这主要是主要是PAPA分子分子链链中含有极性中含有极性酰酰胺胺基易吸水所至。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
14、，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）熔熔融融伏伏态态的的PA热热稳稳定定性性差差，易易降降解解和和氧氧化化，故故应应严严格格控控制制物物料料温温度度和和在在高高温温下下的的停停留留时时间间。一一般般成成型型加加工工温温度度高高于于PA熔熔点点550
15、，受受热热时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性油中停留适当时间时间，通常不超，通常不超
16、过过半小半小时时；调湿处理：调湿处理：将将制制品品放放入入水水或或醋醋酸酸钾钾水水溶溶浓浓中中进进行行调调湿湿处处理理，调调湿湿温温度度为为8080121121，时时间间随随制制品品的的厚度而定。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的的品品种种虽虽多多，但但都都具具有有相相似似的的成成型型加加工工性性能能，可可采采用用一一般般热热塑塑性性塑塑料料的的加加工工方方法法来来成成型型，如如注注塑塑、挤挤出出、吹吹塑塑、模模压压等等，也也可可采采用用特特殊殊的的工工艺艺来来成成型型，如如烧烧结结、浇浇铸铸、涂涂覆覆等等。其其中中以以注注塑塑成成型型应应用用最最为为广泛，
17、约占其制品总量的广泛，约占其制品总量的65%。1、注塑成型与制品、注塑成型与制品 通过注塑成型可以制得各种形状复通过注塑成型可以制得各种形状复杂、尺寸精度较高的杂、尺寸精度较高的PA制品。由于制品。由于PA的品种较多，各类注塑制品在材料选择的品种较多，各类注塑制品在材料选择上既要注意其共性，又要了解各种品种上既要注意其共性，又要了解各种品种的特性，根据实际使用环境和条件进行的特性，根据实际使用环境和条件进行选用。例如，作为耐磨和自润滑材料，选用。例如，作为耐磨和自润滑材料，PA齿轮在各方面得到了广泛应用。齿轮在各方面得到了广泛应用。除除齿齿轮轮外外，PA还还用用来来制制造造轴轴承承、轴轴瓦瓦、
18、凸凸轮轮、滑滑块块、涡涡轮轮、接接线线柱柱、滑滑轮轮、导导轨轨、脚脚轮轮、螺螺栓栓、螺螺母母等等，广广泛泛用用于于汽汽车车、机机械械、电电子子电电器器、精精密密仪仪器器等等工工业。业。2、挤出成型与制品、挤出成型与制品 挤出制品占挤出制品占PA塑料制品总量的塑料制品总量的25%左左右，产品有薄膜、管材、棒材、单丝、片材右，产品有薄膜、管材、棒材、单丝、片材等。生产薄膜主要采用等。生产薄膜主要采用PA-6、PA-66以及以及PA66/PA-6共聚物。共聚物。与其它薄膜相比，与其它薄膜相比，PA薄膜的力学强度高，薄膜的力学强度高，气密性好，尤其是对香味、油脂和氧的阻隔气密性好，尤其是对香味、油脂和氧的阻隔性能突出，但成本稍高，主要用于价值较高性能突出，但成本稍高，主要用于价值较高的食品包装，如肉类、奶酪和药品等。的食品包装，如肉类、奶酪和药品等。棒材棒材:经过二次加工制成各种工业配件。经过二次加工制成各种工业配件。3、单体单体浇铸尼龙（浇铸尼龙（MC尼龙）尼龙）单体单体浇铸尼龙（浇铸尼龙（MC尼龙）与本体聚尼龙）与本体聚合合PMMA相似，是聚合与成型一体化的方相似，是聚合与成型一体化的方法。其产品相对分子质量高，力学性能比法。其产品相对分子质量高，力学性能比一般一般PA制品大，可生产大型制品大，可生产大型大型齿轮、高大型齿轮、高负荷轴承、辊轴、导轨等。负荷轴承、辊轴、导轨等。轴套