聚酰胺


聚酰胺(又称尼龙,polyamide,PA)是指分子链上含有交替出现的一CO—NH一的聚合物,既可以由二元胺和二元酸缩聚而成,如PA66、PA610,也可以由氨基酸或内酰胺聚合而成,如PA6。聚酰胺具有优异的耐磨性和自润滑性,无润滑油的PA的摩擦系数为0.1一0.3,是巴氏合金的1/3,酚醛树脂的1/4。聚酰胺为线型分子,有较高的结晶度(40%一60%),密度为1.0~1.03g/cm3,无毒、无臭,阻燃性能好,属于自熄性塑料,烧焦时有烧羊毛或指甲味。吸水率为1.0%一2.5%,随着分子链中酰氨基比例的增加,吸水率增大.热变形温度不高,一般在68~100℃,熔点为215~260℃.长期使用温度达75—82℃,用玻璃纤维增强后可提高4倍,达200℃。线膨胀系数大。聚酰胺树脂是最先用作承力制件的热塑性塑料,也是目前机械丁业上应用较广的一种塑料。具品种众多,除了均聚尼龙外,还有二元共聚尼龙、三元共聚尼龙。按照主链中烃基结构的不同,PA可分为脂肪族PA、芳香族PA,脂环族PA、含杂环的PA等。
1.1.1.1 脂肪族聚酰胺
脂肪族聚酰胺的分子链是由亚甲基和一CO一NH一组成的,可由脂肪族二元羧酸和脂肪族二元胺缩聚而成,也可由环状内酰胺开环聚合而成,或者由w-氨基酸缩聚而成。将环状内酰胺或w-氨基酸缩聚而成的聚醛胺称为P型聚酰胺,P代表聚合单体中所含的碳原子数,如PA6、PA9等。由脂肪族二元羧酸和脂肪族二元胺缩聚而成的聚酰胺称为mP型聚酰胺,如PA66、PA61等。
脂肪族聚酰胺的分子链为线型结构,并且含有一C一N一键,因此,具有很好的柔顺性,而且分子链规整,因而具有较强的结晶能力。分子中重复出现的酰氨基是极性基团,一个基团上的氢能与另一基团上的羧基形成氢键,对结晶有促进作用,使聚合物的熔点升高,同时使聚酰胺呈现硬而韧的特性,力学性能好,耐油和耐溶剂性优,并具有一定的吸水性和耐湿性。
对于不同的聚酰胺,由于聚合单体所含有的碳原子数不同,使分子链间形成的氢键的密度不同,因此,结晶能力和熔点有明显差别。随着分于链间氢键比例的增大,材料的结晶能力增强,熔点升高.例如PA3、PA4中烃基所含有的碳原子数少,氢键比例较大因此,熔点比PA6、PA7高.但同时也使其吸湿性增大,尺寸稳定性降低,不适宜作塑料,只能用于纤维、人造革等.而链段中碳原子数多的聚酰胺,如PAIl,PAl 2等,氢键密度小,柔性和耐湿性好,尺寸稳定性忧.加工性好,但结晶性差,熔点低。对于P型聚酰胺,当聚合单体中含有奇数个碳原子时,分子间可形成100%的氢键,而当聚合单体中含有偶数个碳原子时,分子间可形成50%的氢键,因此前者的熔点高于后者;对于mP型聚酰胺,也是以单体中含偶数个一CH2的聚酰胺熔点高于含奇数个一CH2的聚酰胺.
脂肪族聚酰胺是硬而韧的材料,具有优良的力学性能,有较高的拉伸强度和压缩强度,优良的冲击强度和耐磨性、耐溶剂性,而且能吸收冲击,振动时的噪声小,具有消音效果。其冲击强度不随温度和吸湿量的增大而增大,反而上升。具有明显的熔点,无毒、无味.具有自熄性,能耐很多种化学药品,不受弱酸、弱碱、醇、酯、烃,卤烃、润滑油、汽油等的影响,但不耐强碱。由于分子中含有极性的—CO—NH一,使其具有很强的吸湿性,制品尺寸稳定性差。潮湿环境下,体积电阻率和介电强度降低,电性能下降。长期使用,温度低于100℃。
1.1.1.2 芳香族聚酰胺
芳香族聚酰胺是指分子主链上含有芳环的聚酰胺,如聚间苯二甲酰问苯二胺和聚对苯二甲酰对苯二胺。由于含有苯环,使分子链的内旋困难,而且苯环与酰氨基之间可形成共轭体系,分子链之间通过酰氨基形成氢键,使得芳香族PA具有突出的刚性、强度,熔点高、黏度高,耐老化性、耐辐射、耐化学腐蚀性、耐热性优良,而且在潮湿条件下或较高温度下仍能保持较好的电性能。
聚酰胺广泛应用于汽车、电子、电气、交通、机械等领域.由于具有很高的力学性能,优良的耐冲击性能,以及优良的耐磨、自润滑性、耐腐蚀性等,使其位居五大工程塑料之首。