第一章--尼龙教案资料.ppt

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,*,第一章-尼龙,二、生产方法,生产脂肪族聚酰胺的方法很多，但工业化的主要方法有以下几种：,1.,由二元胺和二元酸合成,PA,：,这类,PA,用两,位数字命名（聚酰胺,XY,），分子通式：,其中,:X,表示二元胺中的碳原子数，,Y,表示二元酸中的碳原子数，,如：,PA-66,，,PA-610,，,PA-1010,2.,由,-,氨基酸自身缩聚或由内酰胺开环聚合,合成,PA,：（聚酰胺,X,），分子通式：,X,表示,-,氨基酸或内酰胺分子中碳原子数，,例如：,PA-6,3.,有多种单体共缩聚合成,PA,：,由两种以上己,内酰胺或氨基酸、由两种以上的二元胺与,一种或多种二元酸共缩聚。,如：,PA-66/6,，,PA-6/66/1010,等。,三、发展简史,聚酰胺是塑料工业中发展最早的品种，目前产量居,工程塑料之首。,1939,年，,PA-66,，由美国杜邦公司首先工业化生产,1941,年，,PA-610,，由美国杜邦公司首先工业化生产,1943,年，,PA-6,，由德国法本公司首先工业化生产,1959,年,，,PA-1010,，,由我国首先工业化生产,第二节：,PA,的结构与性能,一、聚酰胺的结构特征,1.,脂肪族,PA,都是线型聚合物，是热塑性塑料。,2.,其分子链中含有空间规则排列的酰胺基极性基,（,CONH,），在适当条件下可形成结晶结构。,3,CONH,的存在使聚合物在分子内或分子间可,形成氢键，分子间作用力进一步增强，故这类聚,合物具有较高的熔点及力学强度，酰胺基具有一,定的反应活性，可进行大分子官能团的反应。,4.,非极性的亚甲基结构可在晶区，也可在非晶区。,晶区的结构提供较强的分子间力,无定型区的碳链结构则赋予聚合物材料一定的柔性,使,PA,既具有较高的力学强度，又具有良好的柔性,及明显的,Tg,。,5.,尽管,PA,的熔点很高（,200,），但其在熔点以,上的熔体粘度则较低,。,（一）、,PA,的分子结构,1.,亚甲基,/,酰胺基的比例,不同,PA,分子中此比例不同，即极性酰胺基之间的碳原子数不同。,分子链长度相同时，随比值增加，分子间形成的氢键数目减少，分子间作用力减弱，柔性增加。,2.,亚甲基含量的奇,-,偶效应,亚甲基含量为偶数时，,PA,的熔点较亚甲基为奇数时的熔,点高。,例如,：,PA-7,的熔点（,227,）较,PA-6,（,215,）和,PA-8,（,180,）高,存在这种差异的主要原因：,含有偶数亚甲基的,PA,分子间形成的氢键密度大,含有偶数亚甲基的,PA,与含有奇数亚甲基的,PA,所形成,的结晶结构不同。,例如：,PA-6,的,型晶体内分子相互平行排列，导致沿分子,链方向的重复性较低，晶体密度较低，故熔点低于亚,甲基为偶数的,PA-7,。,3.,氢键和取代基,PA,分子间的氢键是赋予这类聚合物材料高熔点、,高强度的重要因素,，若用,CH,3,或,CH,2,OCH,3,等基团取代酰胺基中的氢原子，导致大分子链间,的距离增大，作用力减弱，破坏分子链的规整性，,降低,PA,的结晶性及软化点，甚至可以制得橡胶制,品。,4.,分子量,：,增加,PA,分子量可提高其耐热性和制品的,尺寸稳定性,。,5.,共缩聚,：共缩聚将,导致结晶能力下降，形成无定型,聚合物,，因此通过共缩聚可得到坚韧、柔,软、透明的皮革状制品。,（二）、,PA,的结晶结构,1.,分子结构及氢键对结晶结构的影响,结晶度和结晶形态会影响,PA,的性能；,2.,加工条件对结晶形态及结晶度的影响,而随加工条件不同，会影响结晶度和结晶尺寸；,3.,吸水性及成核剂对结晶度的影响,PA,的吸湿会导致,Tg,降低，会发生缓慢结晶，导致,制品后收缩；,加入成核剂可获得微晶成核,PA,，具有较高的拉伸强度、耐磨性及硬度，但断裂伸长率及冲击强度略有下降。,（三）、取向结构,在加工过程中,由于流动和剪切作用，,会产生一定程度的分子取向，导致制品性能各向异性,（即沿取向方向的强度优于非取向方向）,工艺上常用双轴取向方法提高,PA,薄膜的总强度，此外，取向也有利于结晶过程的进行。,二、聚酰胺的性能,1.,物理性能,:,无毒、无味，不霉烂，,外观为半透明或透明的乳白色或淡黄色粒料,密度：,1.04 1.36 g/cm,3,2.,力学性能,拉伸强度和冲击强度,：,PA,在室温下具有较高的拉伸强度及冲击强度，随温度及吸水性增加，,PA,的拉伸强度急剧下降，而冲击强度则明显提高；,PA,品种不同，强度受温度和吸水性的影响也不同。,随酰胺基之间亚甲基增加，对温度和吸水性的敏感性减弱。玻纤增强的聚酰胺强度受温度和吸水性的影响更小。,疲劳强度,：,PA,的疲劳强度约为其拉伸强度的,20%30%,；,PA,的疲劳强度随分子量的增加而,增大，但随吸水性的增加而下降。玻纤增强,PA,的疲劳强度可提高,50%,左右,。,抗蠕变性,：,PA,的抗蠕变性较差，故不适于制造精,密制品。,PA,的抗蠕变性与应力温度及吸水性有关，应力,增大或吸水性增大，其抗蠕变性降低。,PA,的抗蠕变性随温度的变化受时间的制约，施加,应力初，随温度增高，,PA,的抗蠕变性下降，随后,不受温度影响。玻纤增强,PA,的抗蠕变性优于普通,PA,。,耐摩擦性和耐磨耗性,：耐摩擦性能和耐磨耗性能,是尼龙制品突出的主要性能。,PA,无油润滑的摩擦,因数通常为,0.10.3,，且各种,PA,的,无明显差异,。其中,PA-1010,为最佳，它的比重约为,Cu,的,1/7,，,但其耐磨耗性却是,Cu,的,8,倍,。,3.,热性能,与其它热塑性树脂不同，,PA,具有如下特点：,它不随温度上升而逐渐软化，而是,具有明,显的熔点。,PA,的长期使用温度在,80,左右，短期内使,用温度可达,120,，,若温度高于,120,以上,长期使用，制品会接触氧发生缓慢的热分,解反应变为褐色，为提高其耐热性，可在,其中添加抗氧剂。,线膨胀系数：依赖于晶体结构的稳定性及结晶度,a.,结构越稳定，线膨胀系数越小；,b.,极性基团,CONH,间的碳原子越多，分子间力,就越小，线膨胀系数越大；,c.,非晶部分所占比例越大，线膨胀系数越大,热导率,：,未加填料的,PA,热导率,变化范围很窄,（,0.210.32 W/mk,），受聚合物品种、,结构及温度的影响都很小。,负荷变形温度,：加入玻纤可明显提高其负荷变形,温度，因此玻纤填充,PA,可作为高温刚性材料。,阻燃性,：,PA,分子结构中含有酰胺基团，故具有,一定的阻燃性能，,燃烧时火焰为蓝色，上端呈黄,色，,PA,属自熄性材料,，且有较高的极限氧指数。,PA-6 24.5,30%,玻纤增强,PA-66 38,高聚物的,电性能,主要是指它的,介电性能,和,导电性能,。,聚合物的介电性能,是指它,在电场中的作用下对电能,的贮存和损耗的性能,，通常用,介,电常数,和,介电损耗角正切,来表示,介电常数,是指含有电介质的电容器的电容和该真空电,容器的电容之比。,是,表征电介质贮存电能大小,的物理量。,介电损耗,是指在交变电场中电介质会损耗部分能量而,发热。,介电强度,：是指物质能抗击穿（材料结构遭到破坏）,和放电的最高电压梯度。,4.电性能,PA,在低温及低湿度条件下是极好的电绝缘体，但,当温度及湿度增加时，电绝缘性能恶化。,（,PA-11,的电绝缘性对湿度的敏感性较小，,PA-6,则较大）,体积电阻率,：在干燥条件下，各种,PA,的体,积电阻律基本相同，但在平衡水分状态下，酰胺,基密度高的,PA,品种的体积电阻率下降较大，,PA,的体积电阻率随温度的升高而降低，随吸水性的,增加而下降。,介电性能,：各种,PA,在干燥条件下的介电常,数和介电损耗角正切差异很小。但在吸水,状态下,PA,的介电性能明显变化，其中酰胺,基密度越大，变化越明显。,介电强度,：随制品厚度和吸水性的增加以,及温度的升高而有所降低，其中尤以温度,的影响最大。,（,PA-6,的吸水性最强，水分对其介电强度的,影响最显著）,5.,吸水性及气体和液体的渗透性,:,吸水性：,PA,的吸水性比其它热塑性塑料大,得多，且受以下因素影响：,a.,环境中的相对湿度或水蒸气的蒸汽压；,b.PA,的结构（主要是分子中极性基团间的碳,原子数或,CH,2,/CONH,比）；,c.PA,的结晶度。,随极性基团间碳原子数增加，吸水性明显下降，结晶度越大，吸水性较小。,尼龙的吸水性是由,非晶部分极性酰胺基,（亲水,基团）的作用，其大小由它的分子主链结构,决定，吸水性随尼龙分子主链段上亚甲基含量,增加而下降。主要原因是极性酰胺基团的密度,降低。,吸水性,PA6 PA11 PA12 PA46 PA66 PA610 PA612 PA1212 PA1313,%1.5 0.3 0.25 1.8 1.3 0.4 0.4 0.2 0.1370.175,气体和液体的渗透性：取决于,PA,的类型及结晶度,6.,耐老化性：,PA,在不受阳光照射的条件下使用时，具有,优良的耐老化性能，但在成型加工和露天,使用过程中会发生降解，使性能变坏。,热降解；,光降解；,高能辐射降解,7.,化学性能：,PA,具有较高结晶能力及较大的内聚能密度,，故其溶剂很少，,耐化学性能优良。,有机溶剂与,PA,的溶解性：一般而言，随温,度升高，有机溶剂与,PA,的作用加剧；,PA,结,晶度越高，分子中,CH,2,/CONH,比值越大，,与有机溶剂作用越小。,除甲酸外，酚类化合物（如苯酚、,2-,甲基,苯酚、,4-,甲基苯酚或间苯二酚）是,PA,的有,效溶剂，若在这些溶剂中加入甲醇或乙醇,可提高溶解性。,耐酸、碱或盐的腐蚀性,：,不同浓度的无机酸、碱,或盐均可导致,PA,的溶胀、溶解或水解。,（由于硝,酸具有氧化性能，与,PA,产生特殊作用，因此,PA-,11,和,PA-12,可溶于硝酸而不溶于硫酸或盐酸）,通过,PA,的稀酸溶解粘度可测定其分子量，但高浓,度或高温将导致,PA,水解而使分子链破坏（可从,溶液粘度下降观察）。低于溶解或水解浓度的稀,酸也可导致聚酰胺的腐蚀（制品表面产生不同深,度的细裂纹或网状裂纹）,PA,在一些无机盐中也会发生腐蚀，危害最大的无,机盐是,ZnCl,2,。,8.,加工性能,(,加工工艺特性,),PA,可用一般热塑性塑料的方法成型，但与其它塑料材料相比，又有其独特指出：,PA,易吸湿，因此成行前必须进行干燥处理，使其水含量小于,0.1%,，另外,PA,对氧敏感，高温下易氧化降解，为此采用真空干燥：,100110,，,10h12h,；,（,尼龙吸水后对其力学性能有较大的影响：在熔融状,态下，水分的存在会引起尼龙的水解而导致分子量,下降，从而使制品机械性能下降；成型过程中，水,分的存在还会使制品表面出现气泡、银丝和斑纹等,缺陷，所以成行前必须充分干燥处理）,有明显的熔点，且熔点较高，熔限较窄，因,此加工温度较高；,PA,熔体粘度具有较高的温度敏感性和剪,切速率敏感性，且熔体粘度低,（,10,100Pas,），熔体流动性好；,（尼龙熔体粘度低，流动性大，喷嘴会产生“流延”现象。浪费原料，污染喷嘴，如果用螺杆式注射机成型，注射时，熔体会在螺杆和料筒壁之间出现逆流，使注料不准，所以，尼龙在螺杆式注射机成型时，在螺杆端部必须安装止逆环。）,PA,熔融状态的热稳定性较差，高温下易降解，使,制品性能恶化；,（尼龙是结晶性高聚物，熔点明显而且较高，所以，尼龙需要在较高温度下成型。熔融状态下的尼龙热稳定性较差，易分解，因此，必须严格控制工艺条件）,熔体冷却速度对制品的结构及性能有明显的影响；,PA,的成型过程中伴随着结晶的产生，故,PA,的成型,收缩率较大。,（尼龙的成型收缩率大，对于制造高精度的制品，模具设计应在实验的基础上确定其尺寸，成型工艺应严格控制。）,第三节：主要的尼龙品种,一、,PA-6,（,Polycaprolactam,聚己内酰胺）,1.,合成,制备,PA-6,的单体为己内酰胺或,-,氨基己,酸；一般用己内酰胺,.,己内酰胺分子中有酰胺基，故易发生水解,或脱水等反应。在高温及引发剂作用下，己内,酰胺易发生开环聚和反应，形成,PA-6,。,工业上,PA-6,通常由己内酰胺水解聚合而得，即将,单体和,510%,的水加热到,250270,，使,己内酰胺水解先得到氨基己酸，随后缩聚和加,成反应同时进行即得,PA-6,。,基本反应如下：,2.,物性特征,密度：,1.13g/cm,3,熔点：,215,热变形温度：,68,耐寒温度：,-30,外观：乳白色或微黄色透明到不透明，角质状结晶,性聚合物。,具有良好的柔韧性、耐磨性、自润滑性，刚度小，,耐蒸煮,能缓慢燃烧，离火慢熄，有滴落、起泡现象。,化学稳定性好，耐油、耐细菌,；,成型加工性极好,，可注塑、挤出、吹塑、滚塑、喷涂、粉末成型等。,最高使用温度达,180,，若加入冲击改性剂会降至,160,，若用,15%50%,玻纤增强，可高达,199,。,3.用途,：,轴承、齿轮、凸轮、滑轮、螺帽、垫片、高压油管、储油容器等。,二、,MC,尼龙,1.,合成,是在常压下将熔融的原料,己内酰胺,单体用强碱性的物质,作催化剂，与活性剂等助剂一起，直接注入预热到一定温,度的模具中，物料在模具内很快地进行聚合反应，凝结成,白色坚韧的固体坯料。用这种方法成型的尼龙，称为,单体,浇铸尼龙,，,又叫,单体铸塑尼龙,、,铸型尼龙,，,简称,MC,尼龙,（,Monomer Casting Nylon,）,从,原料开始到聚合成型，整个操作只需,0.52h,。,此法仅适合,己内酰胺,2.,物性特征,性能指标：,密度：,1.15 1.16 g/cm,3,平均分子质量：（,510,）,10,4,熔点：,223 225,热变形温度：,150 190,拉伸强度：,75 100 MPa,冲击强度：,5 9 kJ/m,2,弯曲强度：,140 170 MPa,吸水性：,0.71.2%,（,24h,），,5.56.5%,（饱和）,特点：,具有尼龙,6,的通性：强度、刚性、韧性好，,耐磨，化学稳定性好；,分子量和结晶度高于尼龙,6,，故吸水性较,低，尺寸稳定性和机械强度也高于尼龙,6,；,有自熄性，持续耐热温度可达,100,；,制品可机加工，焊接、粘接等，适宜浇铸大,型制品或用量少、品种多、结构复杂的制件。,三、,PA-66,PA-66,是杜邦公司推出的第一个尼龙品种和,第一个缩聚类高聚物。,PA-66,时,PA,最重要的品,种，产量约占,PA,工程塑料总量的,70%,，其原料,是己二胺和己二酸。,1.,合成,工业上,PA-66,的合成方法是将等摩尔比的己二胺和己二酸在,270275,下进行熔融缩聚而成。,PA,化学反应的平衡常数较大，因此不需要催化剂，反应初期也不需要考虑平衡移动问题。为了保证己二胺和己二酸等摩尔，通常采用先中和成盐再缩聚的方法，即利用,66,盐在冷热乙醇中溶解度的显著差别，经重结晶，可以提纯，保证胺和羧酸官能团的等摩尔，杂质则留在母液中。,反应式为：,H,2,N,(CH,2,),6,NH,2,+HOOC(CH,2,),4,COOH,NH,3,+CH,2,),6,NH,3,+,-,OOC(CH,2,),4,COO,-,另外缩聚时，可加少量单官能团的醋酸（质量分数,0.20.3%,）或己二酸封端，以控制分子量。,n NH,3,+,(CH,2,),6,NH,3,+,-,OOC(CH,2,),4,COO,-,+,CH,3,COOH,CH,3,CO NH(CH,2,),6,NHOC(CH,2,),4,CO,n,OH +2n H,2,O,2.,物性特征,性能指标,：,30%,玻纤增强,50%,玻纤增强,分子量：（,1.52.2,）,10,4,（短）（长）,密度：,1.13 1.15,1.37 1.37 1.37,拉伸强度：,60 80 MPa,190 200 225,弯曲强度：,100 MPa,267 327 327,缺口冲击强度：,56 kJ/m,2,10.9 19 14,脆化温度：,-35,热变形温度：,75 254 257 260,成型收缩率：,1.52.2%,0.60.9%0.50.6%0.40.6%,体积电阻：,1.83105 cm,介电常数：（,1MHz,）,1.63,特点,：,半透明或不透明的乳白色结晶聚合物，受紫外线,照射会发出紫白光或蓝白色光；,机械强度大，耐应力开裂性好，耐磨性在聚酰胺,中最好，自润滑性仅次于,PTFE,和,POM,；,化学稳定性好,，但溶于甲酸等极性溶剂，,加碳黑可提高耐候性；,吸水性大，因此尺寸稳定性差,；,成型加工性好,，可挤塑、注塑、吹塑、机加、焊,接、粘接，,加工温度高（熔点：,238248,）,四、,PA-1010,（,Nylon1010,，,Polydecamethylene sebacamide,）,PA-1010,是我国开发出的品种，它是由蓖麻油为,原料制得癸二酸和癸二胺缩聚而成的。,1.,合成,首先将癸二胺和癸二酸中合成,PA-1010,盐，然后再加热熔融，经脱水缩聚反应制得,PA-1010,。,PA-1010,的熔点较低（,194,），故熔融缩聚可在较低温度（,240250,）下进行。,反应式：,2.,物性特征,性能指标,：,2530%,玻纤增强,密度：,1.07 g/cm,3,熔点：,198210,拉伸强度：,40 MPa,90 MPa,断裂伸长率：,150%,弯曲强度：,70 MPa 160 MPa,缺口冲击强度：,17 kJ/m,2,15.0 kJ/m,2,特点：,呈半透明结晶型热塑性聚合物，无毒，耐霉菌，耐低,温，脆化温度为,-60,；,优异的耐磨性，自润滑性，良好的消音性；,吸水性小,，介电性能好，化学稳定性好，但溶于强极性,溶剂，如苯酚、浓硫酸等；,成型加工性能好。,3.,成型加工及用途,可挤出、注塑、吹塑、喷涂等加工方法成型，加,工前需要在,80100,下干燥数小时。,用途：小模塑齿轮、轴承保持架、轴套、高压阀衬垫、,油箱衬里、输油管工业虑布、筛网、毛刷、电线,电缆保护层,五、,PA-610,1.,合成,己二胺和癸二酸在乙醇中,70,中和生成尼,龙,610,的盐。,缩聚：尼龙,610,盐在,270300,，,1.761.96 MPa,压力下缩聚，方法与,尼龙,66,相仿。,2.,物性指标,性能指标,：,密度：,1.04 1.09 g/cm3,熔点：,215 225,拉伸强度：,54MPa,弯曲强度：,64 MPa,缺口冲击强度：,3.5 kJ/m,2,热变形温度：,55 63,（,1.86 MPa,）,166,（,0.45 MPa,）,成型收缩率：,1.52.0%,特点,：,基本性能、成型方法都类似于尼龙,66,，,是半透明乳白色,结晶型热塑性聚合物，吸水率低，尺寸稳定性好，但刚,性小，熔点低,；,能燃烧，但离火自熄；耐强碱,，,比尼龙,66,和尼龙,6,更耐普通弱酸,，易溶于甲酸中。,3.,成型加工及用途,成型加工,：,与尼龙,66,成型方法相似,，可采用注塑、挤出和喷涂,等方法成型，加工前树脂需在,80100,下干燥，,加工温度范围比尼龙,66,宽。,用途,：机械制造、汽车、拖拉机中作齿轮、轴承、衬垫、密封,材料；储油容器；纺织机械部件、绳索、银锌电池壳,等；,在工程塑料应用中可代替尼龙,1010,，成本比尼龙,1010,低,。,六、,PA-9,PA-9,（聚,-9-,氨基壬酸，,Polynonanoylamide,）,1.,合成,癸二酸氨化制癸二酸单酰胺：,HOOC(CH,2,),8,COOH +NH,3,HOOC(CH,2,),8,CONH,2,+H,2,O,癸二酸单酰胺制,9-,氨基壬酸，与次氯酸钠反应，进行霍夫,曼重排：,HOOC(CH,2,),8,CONH,2,+2 NaClO ,HOOC(CH,2,),8,NH,2,+Na,2,CO,3,+Cl,2,聚合（缩聚）：,n HOOC(CH,2,),8,NH,2,NH(CH,2,),8,CO ,n,+n H,2,O,2.,物性指标,性能指标：,密度：,1.05 g/cm,3,熔点：,210 215,拉伸强度：,58 65 MPa,弯曲强度80 83 MPa,缺口冲击强度：,14.7 kJ/m,2,大气中平衡吸水率：,1.5%,特点：乳白色、不透明的无定型聚合物，熔点和吸,湿性均比尼龙,6,低,，溶解于乙酸、苯酚中。,热,稳定性优于尼龙,6,及尼龙,66,；长期熔融也不发,生分解。耐磨、耐折皱，柔韧性较好。,3.,成型加工及用途,成型加工,：可注塑、挤出、吹塑和喷涂,用途,：适用于注塑齿轮、轴承、机械零件；可挤出,电缆护套；吹塑的薄膜强度大，耐磨、耐折,皱、耐高温，用于医疗上的特种消毒包；可,纺鬓，做工业虑布、鱼网、也可做金属涂层。,七、,PA-11,（聚十一内酰胺，,Polyundecanoylamide,）,1.,合成,单体（,11-,氨基十一酸）的制备：,以蓖麻油为原料，在碱性催化剂存在下与甲醇进,行酯交换，生成蓖麻油酸甲酯和甘油。前者在高温,下裂解生成,11-,十一烯酸甲酯和庚醛。经水解，再,与溴化氢加成、氨化，提纯得到聚合级单体。,聚合,：,11-,氨基十一酸于反应釜中，在磷酸存在,下，于,215,加压缩聚，成尼龙,11,熔体，,经注塑、造粒得产品。,n HOOC(CH,2,),10,NH,2,NH(CH,2,),10,CO ,n,+n H,2,O,2.,物性指标,性能指标：,密度：,1.031.05 g/cm3,熔点：,191194,拉伸强度：,54 62 MPa,断裂伸长率：,300%,弯曲强度：,69 MPa,缺口冲击强度：（,Izod,）,38 J/m,热变形温度：,52,（,1.86 MPa,）,149,（,0.45 MPa,）,连续使用温度：,60,特点：白色半透明结晶聚合物，柔韧性好，具有良,好的耐应力开裂性和动态疲劳性能，,耐碱、,醇、酮、芳烃、油脂；耐酸性较差，,吸水率,低；,在中低频范围内具有良好的电性能。,3.,成型加工及用途,成型加工,：可注塑、挤出、喷涂。,用途,：注塑水表、气泵、油泵的齿轮、机器零件、,医疗器械；,挤出油管、软管、电线电缆护套、薄膜；,喷涂,:,金属表面防腐涂层。,八、,PA-12,（聚十二内酰胺，,Polyaurylactam Nylon 12,1.,合成,十二内酰胺在,300,下加压水解，开环聚合，由于十二内酰胺稳定，反应速度较慢，常需要加酸性催化剂,。,CO(CH,2,),11,NH NH(CH,2,),11,CO,n,2.,物性指标,性能指标：,密度：,1.02 g/cm3,熔点：,178180,拉伸强度：,41.5 MPa,弯曲强度：,66.5 MPa,缺口冲击强度：,21.3 kJ/m2,热变形温度：,44,（,1.86 MPa,）,149,（,0.45 MPa,）,吸水率,：,0.1%,特点：尼龙,12,是,PA,中最小的一类，吸水性较低，耐,低温性较好（,-70,），热分解温度大于,350,，在空气中的长期使用温度为8090,，油中为,100,；,气密性好，水蒸气透过率为,9g/m,2,，,2hr,（,20,，,85%RH,）。,透气率（,cm,3,/dm,2,，,24hr,，,atm,）,N,2,：,0.7,；,O,2,：,35,；,CO,2,：,13,耐碱、油、脂性能优异,，对醇类和无机稀酸及芳烃的性能中等水平，溶于苯酚；属自熄性材料。,3.,成型加工及用途,成型加工：,可采用注塑、挤出、吹塑、喷涂。,用途：用于生产尼龙软管；,汽车的轴承、齿,轮、密封件、滑轮、衬套、高压燃油,管、刹车管等；光线的护套，光电纤维,涂层；彩电输出变压器气隙片；薄膜用,于油脂和冷冻食品的包装；改进,MC,尼,龙的韧性。,九、玻纤增强尼龙,增强材料的种类与特征,具有增强作用的材料有,纤维类,、,片状,、,针状,、,超细,（,纳米）无机填料,以及,有机高聚物,等。,用于,PA,增强的主要品种有下列几种：,玻璃纤维,碳纤维,芳纶,硼纤维,晶须,云母、滑石粉、蒙脱土,玻纤增强尼龙,为了改善尼龙性能（如,拉伸强度,、,耐热性,、,尺寸稳定性,、,硬度,和,抗蠕变性,等），用玻纤添加可取得良好的效果。,（一）、生产过程,（二）、玻纤增强尼龙的控制因素,玻纤单纤直径,对,GFPA,力学性能影响很大,一般情况下应控制在,1020m,范围内。,太粗,与,PA,粘结性较差，导致力学性能下降；,太细,易被螺杆剪切成细微粉末，失去纤维的增强作用。,玻纤长度的影响,长度一般控制在,23mm,为宜。,理论上，玻纤长度越长其增强效果越好，但也将带来制品表面粗糙以及翘曲等问题。,（玻纤的长度与其原始长度无关，而与螺杆组合,结构及转速有关。因此，要控制玻纤长度，应从调,整螺杆结构和转速入手）,玻纤含水量的影响,玻纤表面的水分在熔融挤出过程中将使,PA,发生水解反应，,导致,PA,发生降解，,从而降低增强,PA,的力学性能。,玻纤表面,处理的影响,玻纤的表面浸润剂主要成分是偶联剂和成膜剂。,玻纤含量的影响,随玻纤含量增加，产品熔体流动性下降；,随玻纤含量增加，力学性能明显提高；,随玻纤含量增加，热变形温度随之提高,；,随玻纤含量增加GFPA,的成型收缩率随之减小。,玻纤含量,:,随玻纤含量增加，,PA,的力学强度、尺寸稳定性及耐热性能均有明显提高。,当含量为,4050%,时，由于熔体粘度过大，给成型带来困难；,而含量小于,10%,时，增强效果不明显，,因此一般含量以,30%,为宜,。,成型加工,:,玻纤增强,PA,的,成型加工工艺与未增强,PA,大致相同,，,但其流动性较差，因而在注塑时，,注塑压力和注塑速,度适当提高，料筒温度也应提高,1040,，同时由于,熔融状态下玻纤会发生取向，尺寸变化产生各向异,性，制品容易变形和翘曲，因此在成型工艺条件下，,模具设计、浇口位置和形状,等方面，必须,引起足够重,视并做出适当调整十、填充尼龙,用无机填料与,PA6,、,PA66,等共混，能提高尼龙的刚性、耐热,性、尺寸稳定性，降低成型收缩率、制品翘曲及生产成本。,1.,尼龙用填料种类,碳酸钙（,CaCO,3,）,:,按来源分为重质和轻质两种,滑石粉（,3MgO 4SiO,2,H,2,O,）；,硅灰石（,CaSiO,3,）；,高岭土（,Al,2,O,3,SiO,2,n H,2,O,）；,云母,KAl,2,(AlSi,3,O,10,)(OH),2,；,玻璃微珠,.,滑石粉、硅灰石、高岭土、云母属于硅酸盐类，结晶结构具有针状、棒状、层状特征，不仅可以作为填充剂降低成本，而具有一定的增强作用。,2.,填料的物理特性与该性功能的关系,纤维状、柱状、片状等纵横面比较大的填料，有,利于提高,PA,的力学强度；,球状、粒状填料可提高加工性能，但会降低材料,的力学性能；,填料的粒径较大时，材料的拉伸强度和冲击强度,都下降；粒径越小，材料的强度越高；,（作为填料适宜的粒径为,110m,为好）,填料表面具有表面活性基团有利于提高填料与聚,合物的粘结性；,填料表面硬度高，则复合材料的表面硬度提高。,第四节：尼龙的加工及应用,一、尼龙的加工工艺特性,PA,易吸湿，因此成型前,必须进行干燥处,理,，使其水含量小于,0.1%,，另外,PA,对氧,敏感，高温下易氧化降解，为此采用真空,干燥：,100110,，,10h12h,；,（尼龙吸水后对其力学性能有较大的影响：在熔融状,态下，水分的存在会引起尼龙的水解而导致分子量,下降，从而使制品机械性能下降；成型过程中，水,分的存在还会使制品表面出现气泡、银丝和斑纹等,缺陷，所以成行前必须充分干燥处理）,有明显的熔点，且熔点较高，熔限较窄，,因此加工温度较高；,PA,熔体粘度具有较高的温度敏感性和剪,切速率敏感性，且熔体粘度低,（,10,100Pas,），熔体流动性好；,（尼龙熔体粘度低，流动性大，喷嘴会产生“流延”现象。浪费原料，污染喷嘴，如果用螺杆式注射机成型，注射时，熔体会在螺杆和料筒壁之间出现逆流，使注料不准，所以，尼龙在螺杆式注射机成型时，在螺杆端部必须安装止逆环。）,PA,熔融状态的热稳定性较差，高温下易降解，使,制品性能恶化；,（尼龙是结晶性高聚物，熔点明显而且较高，所以，尼龙需要在较高温度下成型。熔融状态下的尼龙热稳定性较差，易分解，因此，必须严格控制工艺条件）,熔体冷却速度对制品的结构及型能有明显的影响；,PA,的成型过程中伴随着结晶的产生，故,PA,的成型,收缩率较大。,（尼龙的成型收缩率大，对于制造高精度的制品，模具设计应在实验的基础上确定其尺寸，成型工艺应严格控制。）,二、尼龙的成型加工,尼龙可用多种方法成型加工,，包括：,注塑、挤出、吹塑、浇注、压塑、旋转模,塑、热成型等。,（一）、尼龙的注塑设备及工艺条件,是尼龙工程塑料的主要成型方法,1.,注塑设备,注塑机,：柱塞式和螺杆式注塑机均可用于尼龙的制品成型，但螺杆式注塑机更具优势。用螺杆式注塑机成型尼龙时，,通常采用,带有止逆环的单头、等距、全螺纹螺杆；长径比为,1220,，压缩比,34,。,喷嘴,：熔融状态的,PA,的粘度较低，极易流动，故注塑时需要,带有自锁装置的喷嘴,（如用弹簧式喷嘴或滑动侧向关闭喷嘴）以克服熔体流淌或流延问题。,模具,：采用较高的注射速率，所以必须考虑排气问题。通常,在模具上开设排气槽（宽为,3mm,，深为,0.040.05mm,）,2.,成型工艺,尼龙注塑所要,控制的因素,主要包括：,水分含量,、,成型温度,、,注塑压力,、,成型周期,、,对制品的后处理,等典型尼龙注塑工艺条件：螺杆转速：,2050 r/min,；,料筒温度：,160280,；,喷嘴温度：,180260,；,模具温度：,4060,；,注塑压力：,70130 MPa.,由于尼龙的成型温度较其它热塑性塑料高，而且冷却过程中,会产生结晶，导致,较高的收缩率,（,1.61.7%,），因此,成型时需,较高的后续压力,。大多数尼龙的加工温度范围很窄，故,成型机械应具有严格的温度控制装置,，但温度超过其成型允许温度范围，均会加速材料的热降解而使性能变坏。,湿度对尼龙的成型加工影响较大，,使用前应对物料进行干燥,处理（在,100110,干燥，使水分含量不超过,0.1%,）加料斗密闭，保证物料与空气接触时间不超过,1h.,（二）、尼龙的挤出设备及工艺,挤出成型所选用的尼龙分子量较大,1.,挤出机,：,选用突变式排气式螺杆挤出机，长径比,为,1822,：,1,，压缩比：,3.24,：,1,，,螺距等与直径。,2.,成型工艺条件,：必须按照其品种及挤出制品的类,型等因素合理地加以确定。,一般,口模温度,200210,，,机头温度,210250,，,料筒温度范围为,200280,。,（三）、尼龙的其它成型加工方法,1.,吹塑成型：,得到中空制品,。对于小型中空制品，可采用普通的双,螺杆挤出吹塑成型机；而较大型的中空制品，宜选用,可高速挤出的储压式挤出吹塑成型机，螺杆为突变,型。模具无死角不形成熔接痕，且严格控制模具,温度。,2.,铸塑成型,：可分为如下两种方法,单体铸塑成型（,MC,尼龙）,此法仅适合己内酰胺，采用碱为催化剂，将己内酰,胺单体直接铸塑入模具中聚合成型，所得,MC,尼龙,的分子量比一般尼龙,6,约高一倍，因此拉伸、冲,击、耐热性、吸水性及电性能均优于一般尼龙,6,；,聚合物铸塑成型,将片状尼龙在挤出机中熔融后置于定模，随后加,压并冷却成型。,此方法工业应用仅限于尼龙,6,和尼,龙,12,。,此外，尼龙还可以进行粉料加工，即硫,化床浸渍涂布、火焰喷涂金属、静电涂布,、压塑和烧结等。,（四）、尼龙的成型后处理,由于尼龙成型过程中必须造成一定分子取,向；同时，熔体从高温冷却到室温经过结晶温,度，势必产生结晶，两种因素共同作用的结果,使得尼龙制品中存在一定的内应力，在随后的,使用或贮存期间，制品尺寸及形状会发生一定,变化。通过退火或调湿处理可减少上述影响。,1.,退火,通常将尼龙制品浸入非氧化油或酯中，根据,尼龙类型及制品厚度确定退火时间及温度。,例如：壁厚,3mm,的尼龙制品的退火条件为：,缓慢升温至,160190,，退火时间为,15min,，随,后缓慢冷却。若制品最高使用温度低于上述温,度，则可在最高使用温度之上,20,进行退火处,理。,2.,调湿,有些类型的尼龙在空气中具有较高的平衡吸水性，,因此除退火外，还应进行调湿处理，以加快制品达到平,衡吸水性提高尺寸稳定性，减少制品的脆性。常用的,调湿方法有两种：,制品如需在,RH,为,100%,的条件下使用，则可把制品,泡在热水中，直到达到所需平衡含湿量为止,（一般测量,尺寸不再变化时，即为已经达到,RH,为,100%,的含湿量）,对,RH,为,50%,的增湿处理，把制品浸在沸腾的浓度,为,65.5%,醋酸钾水溶液中,12,天即可（注意不能接触铁,器），,此溶液在,121,沸腾，这时的饱和蒸汽压为,0.2MPa,，溶液对应的,RH,值正好为,50%,。,三、尼龙的应用,1.,汽车制造,：汽车制造业是尼龙工程塑料最大的消,费市场。,发动机部件；,电器部件；,车体部件,2.,机械设备,3.,电器、电子工业,4.,医疗器械及精密仪器,5.,其他领域,工程塑料作业题,绪 论：,1.,工程塑料与通用塑料的区别,2.,工程塑料性能的优缺点,第一章：,1.,聚酰胺分子结构中亚甲基含量的基,-,偶效应指什么？,解释其原因。,2.,对比,MC,尼龙与尼龙,6,的生产及成型加工的异同。,3.,简述尼龙的成型加工工艺特性。,4.,尼龙成型加工前后是否需要进行处理？若需要，需经,哪些处理？为什么？,5.,简述玻璃纤维增强尼龙的控制因素。,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,