工程塑料PA解析课件.ppt
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- 工程塑料 PA 解析 课件
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1、第十节第十节 工工 程程 塑塑 料料 1.1.通用工程塑料的种类?通用工程塑料的种类?2.2.聚酰胺化合物的命名规则?聚酰胺化合物的命名规则?3.3.聚酰胺化合物的结构与性能的关系。聚酰胺化合物的结构与性能的关系。4.4.聚酰胺化合物的加工方法。聚酰胺化合物的加工方法。5.5.聚酰胺化合物的主要用途。聚酰胺化合物的主要用途。工程塑料定义工程塑料定义 工程塑料工程塑料在较广的温度范围内、在一定的机械应在较广的温度范围内、在一定的机械应力和较苛刻的化学、物理环境中能长期作为结构力和较苛刻的化学、物理环境中能长期作为结构材料使用的塑料材料使用的塑料。通常把长期使用温度在通常把长期使用温度在100-1
2、50oC、可作为结构材、可作为结构材料使用的塑料材料称为通用工程塑料。料使用的塑料材料称为通用工程塑料。具有优异的力学性能、化学性能、电性能、尺寸具有优异的力学性能、化学性能、电性能、尺寸稳定性、耐热性、耐磨性和耐老化性能等。稳定性、耐热性、耐磨性和耐老化性能等。工程塑料种类工程塑料种类 在工程塑料中,一般用量大、可作结构材料使用的材料称在工程塑料中,一般用量大、可作结构材料使用的材料称为为“通用工程塑料通用工程塑料”,如,如聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、改聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚、热塑性聚酯。性聚苯醚、热塑性聚酯。特种工程塑料价格昂贵、耐热等级高、可作结构或特殊用特种工程塑料价格昂贵
3、、耐热等级高、可作结构或特殊用途的工程塑料,如聚砜、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚砜和途的工程塑料,如聚砜、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚砜和聚芳酯等聚芳酯等均用于国防和尖端科技领域。均用于国防和尖端科技领域。工程塑料的发展时间较短,产量也不高,但增长速度很快,工程塑料的发展时间较短,产量也不高,但增长速度很快,特种工程塑料的发展速度又超过一般工程塑料。在发达国特种工程塑料的发展速度又超过一般工程塑料。在发达国家,工程塑料的生产和消费占有垄断地位家,工程塑料的生产和消费占有垄断地位。1 1 聚酰胺聚酰胺 1.1 1.1 合成与命名合成与命名 聚酰胺简称聚酰胺简称PAPA(PolyamidePolyamid
4、e)俗称尼)俗称尼龙(龙(NylonNylon)是指分子主链上含有酰是指分子主链上含有酰胺基的线性聚合物的总称胺基的线性聚合物的总称,它可以是,它可以是内酰胺的分子通过开环聚合而成,也内酰胺的分子通过开环聚合而成,也可以由二元胺和二元酸通过缩聚反应可以由二元胺和二元酸通过缩聚反应来制取。来制取。PAPA的基本情况的基本情况 于于19391939年实现工业化生产;年实现工业化生产;最初用作制造合成纤维的原料;最初用作制造合成纤维的原料;是最早出现的合成纤维;具有里程碑式的意义;是最早出现的合成纤维;具有里程碑式的意义;象蛛丝一样细,象钢丝一样强,象绢丝一样美;象蛛丝一样细,象钢丝一样强,象绢丝一
5、样美;由于由于具有高强韧度、耐磨、自润滑、使用温度范围宽(高具有高强韧度、耐磨、自润滑、使用温度范围宽(高温强度好、低温强度好)耐油和耐腐蚀等优良综合性能,温强度好、低温强度好)耐油和耐腐蚀等优良综合性能,成为开发最早的工程塑料品种成为开发最早的工程塑料品种,并获得广泛的应用;,并获得广泛的应用;其产量约占工程塑料总产量的三分之一其产量约占工程塑料总产量的三分之一 。尼龙的主要用途:尼龙的主要用途:1 1)汽车工业;)汽车工业;2 2)电子电气工业;)电子电气工业;3 3)交通运输业;)交通运输业;4 4)机器制造工业;)机器制造工业;5 5)电线电缆通讯业;)电线电缆通讯业;6 6)薄膜及日
6、常用品。)薄膜及日常用品。PAPA合成合成 P P型聚酰胺型聚酰胺 由内酰胺分子自聚制得的尼龙,通式为:由内酰胺分子自聚制得的尼龙,通式为:-NH-NH-(CHCH2 2)n-1n-1-CO-CO x x-P P型聚酰胺型聚酰胺 氨基酸自缩聚或由内酰胺开环聚合制得的聚酰氨基酸自缩聚或由内酰胺开环聚合制得的聚酰胺是胺是P P型聚酰胺,称聚酰胺型聚酰胺,称聚酰胺P P,P P代表单体中所代表单体中所合碳原子数。例如聚酰胺合碳原子数。例如聚酰胺6 6、聚酰胺、聚酰胺9 9就是典型就是典型代表。代表。聚酰胺聚酰胺6 6,7 7,8 8,9 9,1111,1212和聚酰胺和聚酰胺3 3,4 4等都等都属
7、于属于P P型聚酰胺,其中聚酰胺型聚酰胺,其中聚酰胺6 6,9 9应用最广。应用最广。MPMP型聚酰胺型聚酰胺 由二元胺和二元酸单体缩聚反应后的缩聚物通式:由二元胺和二元酸单体缩聚反应后的缩聚物通式:-NH-NH-(CHCH2 2)m m-NHCO-NHCO-(CHCH2 2)n-2n-2 CO CO。m m为二元胺的碳原子数,为二元胺的碳原子数,n n为二元酸的碳原子数。为二元酸的碳原子数。MPMP型聚酰胺的典型代表型聚酰胺的典型代表PA66PA66(聚酰胺(聚酰胺6666),它的工业),它的工业化生产方法是以己二胺与已二酸为原料,先使二者配化生产方法是以己二胺与已二酸为原料,先使二者配制成
8、聚酰胺制成聚酰胺6666盐,再进行缩聚得到聚酰胺盐,再进行缩聚得到聚酰胺6666。MPMP型聚酰胺聚合型聚酰胺聚合 1.2 PA1.2 PA种类种类 PA6PA6、PA66PA66、PA610PA610、PA11PA11、PA12PA12;其中;其中PA6PA6和和PA66PA66由于具有最佳的价格、性能和加工性能等综由于具有最佳的价格、性能和加工性能等综合优点合优点,所以产量最高。,所以产量最高。6060年代中期以后,年代中期以后,PAPA类塑料不断有新的品种问世,类塑料不断有新的品种问世,如芳香如芳香PAPA、脂环、脂环PAPA、PAPA热塑性弹性体,以及其它热塑性弹性体,以及其它共聚、共
9、混、增强、填充等改性品种,展示了共聚、共混、增强、填充等改性品种,展示了PAPA广阔的发展前景。广阔的发展前景。1.3 PA 1.3 PA 结构与性能结构与性能 PAPA分子中含有许多极性很强的酰胺基团。分子中含有许多极性很强的酰胺基团。-NH-CO-NH-CO-一个分子链中这个基团的一个分子链中这个基团的氢原子能与另一个分子链上的羰基氢原子能与另一个分子链上的羰基基团的给电子基缔合成基团的给电子基缔合成相当强的氢键相当强的氢键,氢键的形成有利于大,氢键的形成有利于大分子在一定程度上定向排列,所以分子在一定程度上定向排列,所以PAPA通常都有较高的结晶度;通常都有较高的结晶度;氢键的形成使氢键
10、的形成使PAPA熔点升高,制品具有优良的强度、韧性和、熔点升高,制品具有优良的强度、韧性和、耐油和耐溶剂性及优异的力学性能。耐油和耐溶剂性及优异的力学性能。PAPA的熔点在的熔点在180-280180-280之间,品种不同,差别较大。之间,品种不同,差别较大。结构与性能结构与性能 1.1.所有脂肪族聚酰胺分子链都是线型结构,所有脂肪族聚酰胺分子链都是线型结构,分子链骨架由分子链骨架由-C-N-C-N-链组成,具有良好的柔曲性链组成,具有良好的柔曲性,因此都是典型的热塑性聚,因此都是典型的热塑性聚合物。合物。2.2.分子链上有规律地交替排列着较强的极性酰胺基,分子链上有规律地交替排列着较强的极性
11、酰胺基,分子链分子链很规整,具有较强的结晶能力,极性的酰胺基可以使分子链很规整,具有较强的结晶能力,极性的酰胺基可以使分子链之间形成氢键;之间形成氢键;氢键的形成增大了分子链之间的作用力,使聚合物的结晶能氢键的形成增大了分子链之间的作用力,使聚合物的结晶能力进一步增强力进一步增强,使聚合物的熔点升高。另一方面,分子链的,使聚合物的熔点升高。另一方面,分子链的柔性赋予材料良好的韧性。柔性赋予材料良好的韧性。结构与性能结构与性能 3.3.不同品种的聚酰胺其单体所含碳原子数不同,不同品种的聚酰胺其单体所含碳原子数不同,使分子链使分子链之间所能形成的氢键比例数及氢键沿分子链分布的疏密程之间所能形成的氢
12、键比例数及氢键沿分子链分布的疏密程度不同,影响到不同聚酰胺的结晶能力和熔点有明显差别。度不同,影响到不同聚酰胺的结晶能力和熔点有明显差别。分子链上的酰胺基间形成的氢键比例愈大,材料的结晶能分子链上的酰胺基间形成的氢键比例愈大,材料的结晶能力就愈强,熔点愈高。力就愈强,熔点愈高。结构与性能结构与性能 4.凡单体中全部凡单体中全部含有偶数个亚甲基者,其聚合物分子链上含有偶数个亚甲基者,其聚合物分子链上酰胺基都可酰胺基都可100100形成氢键形成氢键,凡单体中全部或,凡单体中全部或其中一种单其中一种单体含有奇数个亚甲基者,聚合物的酰胺基只能体含有奇数个亚甲基者,聚合物的酰胺基只能5050形成氢形成氢
13、键键。5.脂肪族聚酰胺熔融状态的粘度都很低,是因为它们的脂肪族聚酰胺熔融状态的粘度都很低,是因为它们的分分子链柔性良好和分子量都不太高,一般不超过子链柔性良好和分子量都不太高,一般不超过3-43-4万万。例。例如工业上生产的聚酰胺如工业上生产的聚酰胺6666,最大聚合度仅约,最大聚合度仅约 100100,分子量,分子量约约2.22.2万。万。结构与热性能关系结构与热性能关系亚甲基含量增加熔点下降;亚甲基含量增加熔点下降;氢键比例越高,材料结晶能力越强,熔点越高氢键比例越高,材料结晶能力越强,熔点越高 T Tm m,PA46,PA46TTm mPA66PA66 T Tm mPA6 PA6 T T
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