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尼龙(聚酰胺)家族的分类制备以及应用介绍大全

尼龙(聚酰胺)家族的分类制备以及应用介绍大全

导读尼龙家族的塑料,种类繁多,PA按主链组成分为脂肪族PA、芳香族PA、半芳香族PA、脂环族PA、含杂环的PA等;而最为常见的脂肪族PA,按照单体类型不同,脂肪族聚酰胺又分为p型和mp型,常见的p型如:PA6,常见的mp型如PA66.

什么是聚酰胺世界上第一种完全人造的纤维

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聚酰胺,又称尼龙(Nylon),是一种人造多聚物、纤维、塑料,发明于1935年,发明者为美国威尔明顿杜邦公司的华莱士·卡罗瑟斯,最早的尼龙制品是尼龙制的牙刷的刷子,今天,尼龙纤维是多种人造纤维的原材料,硬的尼龙被用在建筑业中。

PA按主链组成分为脂肪族PA、芳香族PA、半芳香族PA、脂环族PA、含杂环的PA等

(一)脂肪族聚酰胺分子链由亚甲基与酰胺组成。按照单体类型不同,脂肪族聚酰胺又分为p型和mp型。

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P型:尼龙3,4,6,7,8,9,11,12等

mp型: 尼龙66、69、610、1010、1212等

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阅读原文链接:尼龙PA6与PA66的区别

力学性能

典型的强而韧聚合物,综合力性能优于一般的通用塑料。

测试环境和条件(温湿度,加载速率)对力学性能影响大(水分有增塑作用)。

具有良好的耐磨耗性,是优良的耐磨材料之一。结晶度愈高,材料硬度愈大,耐磨性愈好。

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热性能

PA是半结晶聚合物,结晶度一般小于聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等高结晶度聚合度。具有良好的柔性,玻璃化温度在室温左右,氢键的形成,使其熔融温度一般高于聚烯烃,有明显的熔点。

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电性能

极性的酰胺基团,影响其电绝缘性。室温干燥的条件下,电绝缘性较好,潮湿的时候,电绝缘性减小。同时,温度升高,也会使电绝缘性降低

光学性能

大多数结晶脂肪族PA超过2.5mm厚几乎不透明,低于0.5mm时为半透明。加入的添加剂(如炭黑等)作为成核剂,增加PA的结晶度、球晶数量,从而降低光透射,在球晶边界的光散射是光透射减少和不透的原因。随着PA中酰胺基浓度减少,PA的透明区增加。

耐化学性能

具有良好的化学稳定性,由于其高的内聚能和结晶性,使其不溶于普通溶剂(醇、酯、酮类),耐许多化学药品,不受弱酸碱、油脂及清洁剂等影响。对盐水、细菌和霉菌都很稳定。常温下,溶于强极性的溶剂(硫酸、甲酸等)

其他性能

室温下,PA性能稳定,可长时间保持性能不变。具有相对优良的耐候性,气候的变化会使PA发脆,力学性能下降,表面产生变化。具有自燃性,但火焰传播速度很慢

脂肪族聚酰胺的加工与应用

PA具有宽泛的加工范围和良好的加工性,几乎所有常用的热塑件塑料加工方法均可加工PA。其中最主要的是注塑和挤出成形。令外,PA吸水率高。应该在成形前对树脂进行干燥。

PA的应用极其广泛

机械设务:轴承、轴瓦、活塞环、采叶轮等等

汽车工业:主要采用玻纤增强PA,用在皮带轮、吸附罐、刮水器等等

电子电器:机罩、集成线路板、旋扭、电器线圈

化工设备:耐腐耐油管道、输油管、过滤器

建筑与民用:门、滑轮、安全帽、绳索等等

(二)芳香族聚酰胺

分子主链上含有芳香环的聚酰胺称为芳香族聚酰胺。芳香族聚酰胺是20世纪60年代首先由美国杜邦公司开发成功的耐高温、耐辐射、耐腐蚀尼龙新品种。目前投入实际应用的主要有两种:

1、聚间苯二甲酰间苯二胺的制备

制备方法:以间苯二甲酰氯和间苯二胺为单体进行界面缩聚或低温溶液缩聚。界面缩聚是将间苯二甲酰氯溶于环己酮中成为有机相,间苯二胺溶在碳酸钠水溶液中成为水相,在快速搅拌下将水相倒入有机相,两相在界面进行缩聚,又称芳纶1313。

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结构特性

分子链中交替排列的苯环,使分子链不能内旋转。

极性酰胺基在分子链之间形成氢键,增大分子主链之间的作用力。

苯环与酰胺基之间形成共轭体系。

以上三点赋予了材料有很优异的耐热性、突出的强度、刚度、高熔点、高黏度。

Nomex的性能和应用

Nomex具有远高于脂肪族PA的力学性能和耐热性能(作为纤维织物,寿命是脂肪族PA纤维布的8倍,棉布的20倍)

良好的耐热老化性(250oC经2000h热老化后,表面电阻率和体积电阻保持不变)

在较高温度或潮湿的环境下仍可保持较好的电性能。

主要用于 H级电绝缘材料和制备高性能纤维(HT-1纤维)

2、全对位聚芳酰胺

全对位聚芳酰胺是酰胺基位于苯环对位的一种聚芳酰胺,制备方法有两种。

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缩聚产物称聚对苯二甲酰对苯二胺,又称芳纶1414树脂,主要用于制备Kevlar纤维

全对位聚芳酰胺的性能与应用

全对位聚芳酰胺具有超高强度、超高模量、耐高温、耐腐蚀、阻燃、膨胀系数小等一系列优异性能。

Kevlar纤维的拉伸强度可达到直径相同的钢丝的5倍。

Kevlar树脂具有极优异的耐热性(分解温度500oC)

全对位聚芳酰胺主要用于超高强度超高模量纤维,也可作为高强度、高模量复合塑料增强材料,用于航天器、导弹壳体等。

半芳香聚酰胺

为了克服常规PA的耐热性差,吸水率引起的尺寸变化等性能缺陷,开发具有较好的物理机械性能、尺寸相对稳定的聚酰胺,人们尝试在脂肪族PA中引入含有苯环的半芳香族聚酰胺链段,由此制得的聚酰胺称为半芳香族聚酰胺。

半芳香族聚酰胺是在脂肪族聚酰胺的分子主链中部分地引入苯环。

半芳香聚酰胺的结构与制备

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均聚半芳香聚酰胺产品

透明尼龙

尼龙MXD6

尼龙6T

尼龙9T

尼龙12T

共聚半芳香聚酰胺产品

德国(BASF)半芳香族共聚酰胺模塑料

日本(三井化学)半芳香族共聚酰胺

日本(可东丽)PA9M-T

法国(埃勒夫阿托)高度耐化学试剂的透明尼龙

中国(郑州大学)尼龙12T/12I

半芳香族的应用

主要应用于以下几个方面

电气电子工业:作为SMT(surface Mount Technology)基板。

汽车工业:制作轴承支架、传动齿轮等

纤维工业:可望作为衣料及工业用纤维材料

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