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单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第三章 工程材料,第一节 聚酰胺（,PA,）,3.1 PA,的定义与合成,3.2,脂肪族,PA,的结构（,重点,）,3.3,脂肪族,PA,的性能（,重点,）,3.4,聚酰胺的应用与改性,3.5,芳香族和透明,PA,1,高分子合成大事记,Bipolar disorder(,躁郁症,),lemmon juice,KCN,the first synthesis of nylon,Wallace Carothers,2,高分子合成大事记,象蛛丝一样细，象钢丝一样强，象绢丝一样美。,1946,年,3,3.1,聚酰胺的定义和合成方法,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,”,。,4,PA,的分类,PA,的分类,脂肪族,PA,芳香族,PA,透明,PA,p,型聚酰胺,mp,型聚酰胺,5,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：,P,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,。,C,H,2,C,O,N,H,p,-,1,n,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,mp,型聚酰胺的分子结构,。,7,3.2,脂肪族聚酰胺的结构,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。,mp,型脂肪族聚酰胺,。,p,型脂肪族聚酰胺,8,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,。,9,3.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,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,PA,结晶,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,。,10,11,4.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,。,12,5.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。,13,3.3,脂肪族,PA,的性能,PA,的基本特征,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：,PA6PA66PA610PA1010PA11PA12,14,力学性能,软质,PVC,硬质,PVC,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。,PA,具有很好的耐磨性,，是一种自润滑材料。,15,吸水率对尼龙力学性能的影响,硬度,屈服强度,16,温度对,PA,力学性能的影响,17,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,80,o,C,。,PA,的导热率相对于金属来比较很低。,PA,的线膨胀系数较大。,18,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。,其他特性,PA,的耐候性一般；,PA,无毒、无味、不易燃烧。,19,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,；,20,3.4 PA,的应用与改性,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,21,3.5,芳香族和透明,PA,芳香族,PA,1.,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,22,2.,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,250,o,C,下具有,63MPa,的强度，是常温时的,60,。,23,脂肪族,PA,芳香族,PA,24,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,25,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。,26,1.,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,130,o,C,。,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,160,o,C,。,27,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。,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？,28,