2.5聚酰胺

第五节聚酰胺（PA）5.1 PA的定义与合成5.2 脂肪族PA的结构（重点）5.3 脂肪族PA的性能（重点）5.4 聚酰胺的应用与改性5.5 芳香族和透明PA5.1 聚酰胺的定义和合成方法

<一> 定义

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”。<二> PA的分类p型聚酰胺脂肪族PAmp型聚酰胺PA的分类芳香族PA透明PA<三> p型与mp型聚酰胺的聚合方法1. p型聚酰胺的聚合可以通过氨基酸的缩聚或内酰胺的开环聚合。缩聚：开环聚合譬如用p内酰胺开环聚合而成的p型PA的分子结构为：OCH2Cp-1NHnP是氨基酸或内酰胺中碳原子的数量。这类聚酰胺被称为“酰胺p”：例如聚酰胺6。2. mp型PA是通过二元胺与二元酸缩合而成的：m—二元胺中的碳原子数；p—二元酸中的碳原子数。二元胺和二元酸成盐缩聚生成mp型聚酰胺ONHCH2mOCH2Cnp-2NHCmp型聚酰胺的分子结构。5.2 脂肪族聚酰胺的结构<一> 链结构脂肪族聚酰胺是线形高分子材料，由亚甲基链段和极性基团（酰胺基）有规律交替链接而成。OCH2Cp-1NHnp型脂肪族聚酰胺ONHCH2mOCH2CnNHCmp型脂肪族聚酰胺。p-2<二> 聚集态结构1. 氢键的概念

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）。是“一种强力的有方向性的分子间力”。2. 聚酰胺中的氢键

*聚酰胺中的氢键结构对其聚集态结构和最终的性能起到了决定性的作用。3. PA聚集态的特征PA中的酰胺和亚甲基链段有规律交替排布——链较规整酰胺基团间的氢键强作用——PA分子间作用力较强PA容易结晶PA分子上交替出现的亚甲基链段提供了较大的分子活动能力脂肪族聚酰胺是结晶度较高的半结晶性高分子材料。结晶度一般在～30％。4. PA的无定形态结构

PA的上酰胺基团的吸水性对其Tg有重要的影响。在绝对干燥的条件下，不同PA的Tg相差不明显，但由于吸水率的不同，在潮湿环境下，Tg相差很显著。5. PA的结晶结构



结晶度和球晶的类型和尺寸强烈依赖于结晶的条件，PA树脂成型品的结晶度在30％左右。

结晶的熔点基本随酰胺基团的密度提高而增大；但也受亚甲基链段中亚甲基数是奇数还是偶数影响。亚甲基是偶数时结晶性更好。

5.3 脂肪族PA的性能

<一> PA的基本特征

PA为白色至淡黄色的颗粒；-3PA的密度为1～1.16g.cm。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>PA12<二> 力学性能

PS

PA

PA具有良好的力学性能：拉伸强度、刚性、抗冲击性、都较好。但收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。硬质PVC

软质PVC

PA具有很好的耐磨性，是一种自润滑材料。硬度屈服强度吸水率对尼龙力学性能的影响温度对PA力学性能的影响<三> 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。<四> 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。<五> 耐化学药品性

PA具有良好的化学稳定性和耐溶剂性；PA溶解于强极性或容易与酰胺基团形成氢键的溶剂或溶液。<六> 其他特性

PA的耐候性一般；PA无毒、无味、不易燃烧。<七> 加工性能

PA吸水率大，加工前必须干燥

PA的熔体黏度低、流动性好、易成型加工。主要加工方法是注射和挤出成型。PA热稳定性差、加工时应避免高温、长时间。PA的成型收缩率大；5.4 PA的应用与改性强而韧机械设备：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、集成线路板等。质硬PA的优点耐磨自润滑耐腐蚀耐油化工设备：耐腐蚀耐道、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——耐热缺点性不高玻璃纤维增强改性可大幅度提高PA耐热性玻纤增强PA被用于制造汽车发动机零部件5.5 芳香族和透明PA<一> 芳香族PA1. 定义分子骨架上含有芳环的聚酰胺称为芳香族聚酰胺。目前工业化的有两大类：聚间苯二甲酰间苯二胺（Nomex）聚对苯二甲酰对苯二胺芳纶-1414，Kevlax聚对苯二甲酰胺芳纶-14，B纤维全对位聚芳酰胺2. 结构特征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。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。聚间苯二酰间苯二酚在250oC下具有63MPa的强度，是常温时的60％。脂肪族PA芳香族PA芳纶纤维用于制造防刺扎轮胎固特异的安特殊轮胎芳纶纤维制造的防弹衣防割手套<二> 透明PA

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。1. 聚对苯二甲酰三甲基己二胺（Trogamid-T）

•透明性超过PS和PC，仅此于PMMA•综合力学性能优良，热变形温度130oC。2. 聚2,2-双（4-氨基环己基）丙烷-壬二酸-己二酸三元共聚物（PACP-9/6)

•目前光学性能最好的高分子材料。•综合力学性能与Trogamid-T相当，但耐热性更好，热变形温度160oC。

作业

写出尼龙6、尼龙66、尼龙610和尼龙1010的重复链节的结构。查阅文献了解什么是浇铸尼龙、其英文缩写及含意是什么，与一般尼龙相比其特点是什么？影响尼龙吸水率的主要因素是什么？为什么尼龙吸水后、力学性能会发生显著的变化？芳香族聚酰胺具有高强度、高模量及耐高温的原因，透明聚酰胺的原理是什么？