聚酰[xiān]胺(polyamide)简称PA,是主链上含有酰胺基团(-NHCO-)的一类聚合物。聚酰胺可通过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而得。其外观一般为白色或淡黄色颗粒,密度约为1.01~1.16g/cm,熔点一般为180~280℃,具有较好的力学性能、耐疲劳性、耐磨性和耐油性,有自润滑性,广泛应用于汽车工业、电子电气工业、机械工业和包装业等。
聚酰胺树脂的结构
编辑聚酰胺的分子是由许多重复结构单元(链节)通过酰胺键连接起来的大分子,在晶体中呈完全伸展的平面锯齿形构型。由于分子链上的酰胺基团是一个带极性的基团,这个基团上的氢可与另一酰胺基团上的羰基结合形成稳固的氢键,使聚酰胺发生结晶化,使其具有良好的力学性能、耐油性和耐溶剂性等。氢键使得聚酰胺分子间作用力增大,又因聚酰胺结构规整,易结晶,使其具有较高的力学性能和熔点。一般情况下,聚酰胺的熔点随着主链中碳原子数目的增加而降低,且聚合物中氢键密度越大,熔点越高。分子的柔软度与亚甲基含量有关,聚酰胺分子链中亚甲基数量越多,分子链越柔软。此外,聚酰胺中的酰胺基团是亲水集团,故酰胺基团密度越大,聚合物的吸水率越大,所以聚酰胺6>聚酰胺66>聚酰胺610>聚酰胺1010>聚酰胺11>聚酰胺12。
聚酰胺树脂分类
编辑聚酰胺根据酰胺间烃基的不同可分为:芳香族聚酰胺、脂肪族聚酰胺、含杂环的聚酰胺和脂环族聚酰胺等。其中脂肪族聚酰胺根据原料的不同可分为:(1)MP型聚酰胺如由己二胺和己二酸缩聚而成的PA-66、己二胺与癸二酸缩聚而成的PA-610、癸二胺和癸二酸缩聚而成的PA-1010等;(2)P型聚酰胺如由己内酰胺合成的PA-6、任内酰胺合成的PA-9等。
聚酰胺树脂的性能
编辑力学性能
聚酰胺是典型的硬而韧聚合物,其拉伸强度、压缩强度、冲击强度和耐磨性都较好,综合性能优于通用塑料。但聚酰胺的拉伸强度、弯曲强度和硬度会随着湿度和温度增大而降低,冲击强度则随之增大而明显提高。
电性能
聚酰胺分子链中的酰胺基团极性较强,其电绝缘性在低温和干燥条件下良好,但电阻值和介电强度会随着温度和吸水率增加而明显降低,介电常数和介电损耗明显增大,故在潮湿和高温环境下,电性能变差。
热性能
由于聚酰胺分子链间会形成氢键,其熔融温度较高且熔融温度范围较窄,有较明显的熔点。不同种类的聚酰胺熔点不同,但大多都在200℃左右。PA热导率较低,约为0.18~0.4W/(m·K),比金属低得多,但其线膨胀系数一般大于6×10K,约为金属的5~7倍。大多数聚酰胺具有自熄性,即使燃烧,火焰传播速度也极慢。
吸水性
酰胺基团为吸水性基团,所以尼龙的吸水性比其它塑料大,故其不适宜制造精度高、尺寸稳定的产品,且成型前应预热干燥。
化学性能
由于聚酰胺具有高的内聚能和结晶度,对大多数化学试剂的作用稳定,特别是对汽油、润滑油等油类具有很强的抵抗性,耐油性好。对碱类和大多数盐类的作用也稳定,只有少数盐类会腐蚀PA。但在常温下,可溶于酚类、无机酸、甲酸及某些盐溶液。
生产制备
编辑冰醋酸法
将10倍量的工业用冰醋酸加入装有废锦纶丝的三角烧瓶中,加热至近沸(当心燃烧!),锦纶全部溶解。室温放置过夜后析出粉未状锦纶,减压吸滤至干,母液回收醋酸。滤出等锦纶以自来水洗至pH为4左右,滤干。放于烘箱中干燥至适当程度,制成颗粒。把得到的颗粒再于烘箱中100℃烘干成型,过筛,备用。
盐酸法
取锦纶废丝或工业锦纶聚合体1千克,溶于3L浓盐酸中(室温)。加17L50%乙醇稀释,放置,沉淀完全析出后,再加4L水稀释,减压过滤。滤出的沉淀用5%NaOH或Na2CO3洗至pH为10左右,再用水洗至pH约为7~8,滤干,制成颗粒。
二元酸和二元胺缩聚
二元胺与二元酸的缩聚反应是可逆的,因此,为得到高分子化合物,需将水从反应介质中除去。将反应物置于惰性气体里在高度真空条件下加热,可除去水及低分子,得到分子量较高的超聚酰胺。除了发生缩聚反应外,还发生了高分子聚酰胺与二元酸、二元胺之间的裂解反应和键的交换反应,因此得到的聚酰胺分散性大部分都不大。
聚酰胺树脂应用
编辑由于聚酰胺具有优良的力学强度和耐磨性、较高的使用温度、自润滑性和耐腐蚀等性能,被广泛用作机械、化学及电器零件,如轴承、齿轮等,无需加润滑油,运转时无噪声。还可将聚酰胺粉末涂抹于零件表面,以提高摩擦、磨损和密封等性能。还可制作薄膜,与其他薄膜相比,PA薄膜的力学强度高,气密性好,尤其是对香味、油脂和氧的阻隔性能突出,但成本较高,主要用于价值较高的食品包装。
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