单击此处编辑母版标题样式,2021/8/17,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,通用工程塑料,2021/8/17,1,工程塑料的特点是：,工程塑料具有更高的力学强度，能经受较宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件，具有较高的尺寸稳定性，可在工程中作为结构材料，广泛应用于机械、电子、汽车及航天航空等领域。,工程塑料中开发利用最早的品种是聚酰胺，在20世纪40年代主要用作纤维，50年代后期逐渐用作工程塑料。,2021/8/17,2,聚酰胺,一、聚酰胺的,合成与命名,聚酰胺（,PA，,俗称尼龙）是指大分子链结构单元中含有酰胺基的一类聚合物的总称。,2021/8/17,3,1、,由氨基酸或相应的内酰胺合成聚酰胺,这类聚酰胺的通式中,X,为氨基酸或内酰胺分子中的碳原子数，称为聚酰胺,x（PA-x）,或尼龙,x。,该类,PA,中最常用的是聚己内酰胺，它是己内酰胺开环缩聚的产物，称为聚酰胺6（,PA-6）,或尼龙6。,什么是氨基酸？,什么内酰胺？,2021/8/17,4,2、由二元胺和二元酸缩聚成聚酰胺,这类聚酰胺的结构通式中含有,X,和,Y,两个数字，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，称为聚酰胺,XY（PA-XY），,如由己二胺和己二酸合成的聚酰胺称为聚酰胺66或,PA-66，,由癸二胺和癸二酸合成的聚酰胺称为聚酰胺1010或,PA-1010。,什么是二元胺？,什么二元酸？,2021/8/17,5,3、由多种二元胺、二元酸或内酰胺,进行共缩聚制得聚酰胺,PA,的共缩聚常指在内酰胺或氨基酸进行的均缩聚中加入第二种单体，以及在二元胺和二元酸进行的混缩聚中加入第三种单体的聚合反应。如尼龙-66/6（60：40），表示由60%的66和40%的己内酰胺所制得；尼龙-66/610（50：50），表示由等质量的66和610所得。,上述共缩聚的产物称为共聚尼龙，具有独特的性能。,2021/8/17,6,共聚尼龙,:,破坏了尼龙原有的结构，失去结晶能力，材料具有较好的韧性，是耐磨的弹性材料。,2021/8/17,7,二、聚酰胺的结构特征,1聚酰胺的分子结构,（1）,PA,分子链上具有极性酰胺基（,CONH），,大分子链之间形成氢键，使,PA,分子间的作用力增大，是,典型,的极性高聚物，具有较高的力学强度。,（2）PA,分子链的酰胺基之间嵌有非极性的亚甲基结构，极性和非极性共存的结构使,PA,宏观上表出坚而韧的性质。,2021/8/17,8,（3）PA,虽常用塑料中最易吸水的塑料品种,酰胺基是亲水基团，因而,PA,的吸湿性大，其吸水率随分子结构中酰胺基的密度增加而增大,。,*吸水后发生尺寸变化，降低制品尺 寸稳定性；,*力学性能对吸水率有较大依赖性；,*吸水给成型加工带来困难。,2021/8/17,9,（2）,共聚尼龙,因分子链规整性和氢键遭到较大程度的破坏，结晶能力大大下降，结晶度低，具有较好的韧性和透明性。,PA,大分子链中极性的酰胺基团空间排列规整，分子间作用力强，因而具有较高的结晶能力。结晶进一步提高了其强度。,2,聚酰胺的结晶性,（1）,PA,是典型的结晶塑料品种，结晶度35%左右。,2021/8/17,10,3,相对分子质量,PA,相对分子质量不高，一般不超过5万，常用的,PA,品种在1.5 3万。,增加,PA,的相对分子质量可提高其力学强度、耐热性和尺寸稳定性。但过高的相对分子质量会使其合成较困难。,尽管,PA,的相对分子质量不高，但仍具有工程塑料的优良性能。？,由于大分子间能形成氢键和结晶,2021/8/17,11,三、聚酰胺的主要性能,1、,物理性能,（1）PA,无毒、无味、不霉烂，外观为半透明或不透明的乳白色或淡黄色结晶粒料。密度一般在1.021.36,g/cm,3,之间。,（2）不易燃烧，离火自熄，燃烧时伴有角质燃烧的味道。,（3）易吸水，是常用塑料中最易吸水的品种，随着链节中碳原子数的增加，密度和吸水率下降。,？,2021/8/17,12,2力学性能,（1）PA,是典型的硬而韧聚合物，综合性能优于前面介绍的各种通用塑料，是最早使用的工程塑料品种。,几种,PA,的综合力学性能见表6-1。,（2）不同品种的,PA,力学性能有较大差异，这主要取决于大分子链中,酰胺基团的含量。,如何比较,PA66,与,PA1010,及,PA6,与,PA12,的力学强度？,2021/8/17,13,其中尤以,PA-1010,的耐磨性最佳。它的密度约为铜的1/7，而耐磨性却是铜的8倍。各种,PA,的摩擦系数差别不大，通常在0.10.3之间。因而,PA,是生产耐磨塑料零件的常用材料。,添加二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯粉末等，可进一步提高,PA,的耐磨性。,（,3,）,优良的耐磨性是,PA,力学性能的一个显著特点，且具有自润滑性。,2021/8/17,14,（4）,PA,具有良好的耐疲劳性，在1240,MPa,交变循环应力作用下的疲劳寿命达,l0,7,次，与铸铁和铝合金等金属材料相当，显示了适宜于制做承受循环载荷部件的特性。,若用玻璃纤维增强可以有效地改善其耐疲劳性，增强,PA,的疲劳强度约为未增强,PA,的2.5倍。见,表6-3。,2021/8/17,15,3,热性能,（1）PA,的熔融温度范围窄，具有较明晰的熔点，通常在180280。？,（2）长期使用温度却不高，一般不超过100，温度过高易产生氧化。,PA66,的熔点约为260,PA6,约为220,PA9,约为,PA1010,约为,180,175,2021/8/17,16,4、,耐侯性,PA,的耐侯性一般。通常加入炭黑、胺类和酚类稳定剂可明显提高其耐候性，并使耐热性也能得到改善。,作为工程塑料品种，一般使用环境较为温和，不易老化。,2021/8/17,17,5、,电性能,PA,在低温及低湿度条件下是较好的电绝缘体，体积电阻率达110,13,810,14,cm，,但温度及湿度增加时，绝缘性能恶化。,因此，,PA,不适合作为高频和在潮湿环境下工作的电绝缘材料。,这主要是,PA,分子链中含有极性酰胺基易吸水所至。,2021/8/17,18,（1）,PA,易吸水率，吸水率较高的物料，成型中制品表面出现气泡、银丝、斑纹，力学性能和电性能也显著降低。,成型前必须对树脂进行干燥，使吸水率降低至0.2%以下。,6,成型加工性能,为避免氧化，通常采用真空干燥法，干燥温度80100，干燥时间6,l0h。,2021/8/17,19,（3）熔融伏态的,PA,热稳定性差，易降解和氧化，故应严格控制物料温度和在高温下的停留时间。一般成型加工温度高于,PA,熔点550，受热时间不宜超过半小时。,（2）,熔融后，熔体黏度低，流动性大，在成型加工中应防止流涎和溢边现象的发生。,2021/8/17,20,（4）PA,的结晶性使其具有较大的成型收缩率，一般为1.5%2.5%。,对于使用温度高于80或精度要求较高的制品，成型后可以进行后处理：,退火处理：,将制品置于高于使用温度20的非氧化性油中停留适当时间，通常不超过半小时；,调湿处理：,将制品放入水或醋酸钾水溶浓中进行调湿处理，调湿温度为80121，时间随制品的厚度而定。,2021/8/17,21,四、聚酰胺的成型加工与应用,PA,的品种虽多，但都具有相似的成型加工性能，可采用一般热塑性塑料的加工方法来成型，如注塑、挤出、吹塑、模压等，也可采用特殊的工艺来成型，如烧结、浇铸、涂覆等。其中以注塑成型应用最为广泛，约占其制品总量的65%。,2021/8/17,22,1、注塑成型与制品,通过注塑成型可以制得各种形状复杂、尺寸精度较高的,PA,制品。由于,PA,的品种较多，各类注塑制品在材料选择上既要注意其共性，又要了解各种品种的特性，根据实际使用环境和条件进行选用。例如，作为耐磨和自润滑材料，,PA,齿轮在各方面得到了广泛应用。,2021/8/17,23,除齿轮外，,PA,还用来制造轴承、轴瓦、凸轮、滑块、涡轮、接线柱、滑轮、导轨、脚轮、螺栓、螺母等，广泛用于汽车、机械、电子电器、精密仪器等工业。,2021/8/17,24,2、挤出成型与制品,挤出制品占,PA,塑料制品总量的25%左右，产品有薄膜、管材、棒材、单丝、片材等。生产薄膜主要采用,PA-6、PA-66,以及,PA66/PA-6,共聚物。,与其它薄膜相比，,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，但成本稍高，主要用于价值较高的食品包装，如肉类、奶酪和药品等。,2021/8/17,25,棒材,:,经过二次加工制成各种工业配件。,2021/8/17,26,3、,单体,浇铸尼龙（,MC,尼龙）,单体,浇铸尼龙（,MC,尼龙）与本体聚合,PMMA,相似，是聚合与成型一体化的方法。其产品相对分子质量高，力学性能比一般,PA,制品大，可生产大型,大型齿轮、高负荷轴承、辊轴、导轨等。,2021/8/17,27,2021/8/17,28,2021/8/17,29,2021/8/17,30,2021/8/17,31,轴套,2021/8/17,32,2021/8/17,33,