聚酰胺结构
聚酰胺(PA)简介
8
五、聚酰胺的性能
1、聚酰胺的基本特征
聚酰胺为白色至淡黄色的颗粒； 聚酰胺的密度为1～1.16g.cm-3。 制品坚硬有光泽； 聚酰胺的吸水率很大：基本随酰胺基团的密度增
大而增大。 吸水率：PA6>PA66>PA610>PA1010>PA11>PA12
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3.产品性能
PA6
▪ 优异的强度和耐久性，优良 的刚性和耐热性的结合
▪ 优异的着色性能，完美的表 面外观，能够适用于复杂的 结构成型
▪ 良好的加工性，优异的流动 性及热稳定性使材料加工条 件更为宽松，使注塑件微型 化
▪ 极高的热稳定性，能在高达 270度的波峰焊锡中不挂锡
PA66
▪ 较一般热塑性树脂具有较高 的使用温度，耐热性优良， 耐寒性也好；
▪ 熔点260~265℃，玻璃化转变温 度（干态）50℃
▪ 密度1.13~1.16g/cm3
▪ 作塑料用的聚酰胺分子量一般为 1.5万～2万
▪ 尼龙66为半透明或不透明的乳白 色、结晶形、热塑性树脂，常制 成圆柱状粒料
▪ 产量最大、用途最广的品种之一18
2.生产原料
PA6
己内酰胺
PA66 己二酸 己二胺
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2.2己二酸
分子式： HOOC(CH2)4COOH 结构式为： 己二酸为白色单斜晶体，无色无嗅、微酸性，
易溶于甲醇、乙醇，可溶于水和丙酮中，而 微溶于环已烷和苯中，能升华。
21
2.3己二胺
分子式： H2N(CH2)6NH2 结构式： 己二胺为具有臭味的无色叶片状晶体，己二胺溶于水、
醇和芳烃类溶剂，难溶于脂肪烃类。 ▪ 分子量：116.21 ▪ 熔点41～42℃ ▪ 沸点204～205℃ ▪ 相对密度0.883(30/4℃) ▪ 折射率nD(40℃)1.4498
聚酰胺简介
70
75
57
52
热导率/[W/(m·K)]
0.28
0.24
0.16～0.4
0.22
0.29
线膨胀系数/(×105K1)
6.5
7
8
11
介电常数(103Hz)
3.8
3.9
3.6
3.6
3.7
4.5
体积电阻率/(Ω·cm3)
5×1013
7×1014
4×1014
4×1014
4×1013
8×1014
PA 在加工中易产生内应力，应进行退火处理;具体条件为缓慢升温到 160～190℃，停留 15min 后，缓 慢冷却即可。
2、加工方法
PA 可用注塑、挤出及吹塑等方法成型。 (1)注塑 PA 的粘度低、易流动，应用自锁喷嘴，模具要考虑排气。 具体的注塑工艺条件为:料筒温度 160～280℃，喷嘴温度 180～260℃，模具温度 40～60℃，注塑压力 70～130MPa。 (2)挤出 选用排气式挤出机，L/D18～22/1，压缩比 3.2～4.1。 挤出的工艺条件为:料筒温度 200～280℃，机头温度 210～250℃，口模温度 200～210℃，挤出压力 3.5MPa，螺杆转速 60r/min。
聚酰胺简介
PA11 为热塑性塑料，可用注塑、挤出、吹塑、旋转及涂敷等发法加工。 (1)加工特性 ①PA11 加工前需要干燥处理，将含水量降到 0.1%以下。干燥条件为:温度 80～100℃，时间 3～5h， 料层厚度 20mm 以下。 ②PA11 熔体接近牛顿流体，即随剪切速率增大，熔体粘度下降。但不同牌号的 PA11 下降幅度不同， 高分子量 PA11 下降明显，而低分子量 PA11 下降缓慢。 ③PA11 在高温有氧、氮存在下易发生氧化降解，因此加工温度不能太高，一般不易超过 290～300℃， 并避免在高温下停留时间过长。 ④PA11 的回收料加入量不应大于 20%。 (2)加工方法
78
①注塑
料筒温度和喷嘴温度
料筒温度/℃ 后中
低分子 PA11 中分子 PA11
200 215 210 225
高分子 PA11 增塑 PA11
230 250 210 220
模具温度
30%GFPA11 PA11
30～40℃
240 260
注塑压力
GFPA11 PA11 GFPA11
90～100℃ 40～70MPa 70～100MPa
PA 在加工中易产生内应力，应进行退火处理;具体条件为缓慢升温到 160～190℃，停留 15min 后，缓 慢冷却即可。
2、加工方法
PA 可用注塑、挤出及吹塑等方法成型。 (1)注塑 PA 的粘度低、易流动，应用自锁喷嘴，模具要考虑排气。 具体的注塑工艺条件为:料筒温度 160～280℃，喷嘴温度 180～260℃，模具温度 40～60℃，注塑压力 70～130MPa。 (2)挤出 选用排气式挤出机，L/D18～22/1，压缩比 3.2～4.1。 挤出的工艺条件为:料筒温度 200～280℃，机头温度 210～250℃，口模温度 200～210℃，挤出压力 3.5MPa，螺杆转速 60r/min。
锦纶的结构
锦纶的结构
锦纶是一种常见的合成纤维，由于其优异的性能在纺织、工业、
军事等领域广泛应用。
锦纶的结构特殊，下面将从分子结构、晶体结
构和纤维结构三个方面来进行阐述。
一、分子结构：锦纶的主要成分是聚酰胺，聚酰胺又称尼龙，由
-CONH-组成的链状分子，它具有很高的强度和耐久性。
二、晶体结构：锦纶的分子结构是由共价键组成的线性大分子，
在空间中排列规整。
分子间的互相吸引作用是通过分子间氢键形成的，分子间存在着极强的相互作用力。
聚酰胺分子在结晶过程中会不断地
进行螺旋结构的交联，这种螺旋结构形成了锦纶纤维的最基本的晶体
结构。
晶体结构紧密有序，这也保证了锦纶纤维的优异性能。
三、纤维结构：锦纶纤维由许多细丝聚合而成，它的表面光滑，
具有很高的强度和耐磨性。
锦纶纤维内部的微观结构非常稳定，由于
内部的链和链之间有很强的相互吸引和空间限制，使得其纤维的构成
稳定，难以变化。
综上所述，锦纶的结构是由聚酰胺分子构成的线性大分子，在空
间中排列规整。
聚酰胺分子在结晶过程中形成了螺旋结构，这种螺旋
结构紧密有序，保证了锦纶纤维的强度和耐磨性。
锦纶纤维内部的微
观结构非常稳定，难以变化。
由于其特殊的结构，锦纶具有很高的性能，应用范围也非常广泛。
2.13 聚酰胺树脂的结构与性能.
聚酰胺的结晶性
• PA大分子链中极性的酰胺基空间排列规整，分子间作用力强，因而具有较 高的结晶能力，结构对称性越高，越容易结晶。 • 结晶结构和熔点，对在大分子链中所形成氢键数量有较大的依赖性 • PA的结晶度可达50%~60%，并且形成较大尺寸的球晶结构。结晶度高可使 PA的拉伸强度、刚度、硬度、耐磨性提高，并可提高其抗热氧老化性能。 但结晶度高，球径体积增大，对其冲击强度有不利影响。
良好的耐疲劳性
• PA具有良好的耐疲劳性。与铸铁和铝合金等金属材料相当。PA的耐疲劳性随吸 水率的增大而降低，随相对分子质量的增大而提高。 • 用玻璃纤维可有效增强其耐疲劳性，此外经过玻璃纤维增强的PA，其冲击强度、 硬度、抗蠕变性以及耐热性和尺寸稳定性也会大大改善。
优良的耐磨性
• 优良的耐磨性是PA力学性能的一个显著特 点。尤其是PA-1010的耐磨性最佳，他的 密度约为铜的的1/7，而耐磨性却是铜的8 倍。
PA的热性能
• PA结晶性聚合物，分子间作用力大，熔点较高。 • PA的熔融温度在180℃~280℃之间。虽然其熔点较高，但长期使用温度不 宜超过100度，通常在80℃左右，若在100℃以上长期与氧接触会引起表面 缓慢热氧降解，使制品逐渐呈现褐色，而丧失使用性能。
化学性能
• PA在室温下耐稀酸、弱碱和大多数盐类。但强酸和较高浓度的酸及强氧化 剂会使其明显受到侵蚀。 • PA的耐候性一般，直接暴露在大气中或热氧的作用下则容易老化降解，导 致制品表面变色，力学性能下降。
氢键形成的奇偶性
• 不同PA形成氢键的数量与链节中碳原子数目的多少，和碳原子数目的奇偶 性有关。 • 当链节中碳原子数相近时，对于氨基酸或相应的内酰胺合成PA而言，碳原 子为奇数的PA分子链上，酰胺基可以100%形成氢键，碳原子数为偶数的PA 上的酰胺基仅有50%形成氢键，因而吸水率和熔点较低。这是因为前者大分 子链中的酰氨基能形成氢键，后者仅有半数能形成氢键所致。
第三章聚酰胺
玻璃纤维增强 改性,可大幅度 提高P第A三耐章聚热酰性胺
玻纤增强PA被用于制 造汽车发动机零部件
第三章聚酰胺
3. 芳香族聚酰胺（芳纶）
分子链骨架上含有芳香环的聚酰胺称芳香族聚酰胺，又称芳 纶。尽管芳香族聚酰胺的品种很多，目前投入实际应用的主 要有两种：聚间苯二甲酰间二胺和全对位聚芳酰胺。
2 2 0 O C n H O O C ( C H 2 ) 8 N H 2 [ N H ( C H 2 ) 8 C O ] n + n H 2 O
9-氨基壬酸
自缩聚
聚酰胺9
聚酰胺6 [—HN(CH2)5CO—]n
第三章聚酰胺
➢ mp型聚酰胺
由二元胺与二元羧酸缩聚所得到的聚酰胺是mp型聚酰胺， 称为聚酰胺mp，其中m代表所用二元胺中所含碳原子数，p 代表所用二元羧酸的碳原子数。 mp型聚酰胺的典型代表如PA66：
• 酰胺基是亲水基团，因此聚酰胺是吸湿性较强的塑料， 较强的极性酰胺基又对聚合物电性能等有不利影响。
第三章聚酰胺
1. 结 构
➢ PA分子链段中重复出现的酰 胺基是一个带极性的基团，
对这于个不基同团品上种的的H聚，酰能胺够，与因另单一 体个所分含子碳上原的子羰数基不的同氧，结分合子形链 之成间相所当能强形大成的的氢氢键键。疏密程度 不同，则会影响到不同聚酰胺 ➢的，大熔氢间晶使结分点，键的聚能晶子材也的作合力能链料愈形用物进力上的高成力的一和形结。增，熔步熔成晶大使点增点的能了聚升强，氢力分合，高一键就子物。同般比愈链的时来例强之结也说愈，
结构对于不同品种的聚酰胺因单体所含碳原子数不同分子链之间所能形成的氢键疏密程度不同则会影响到不同聚酰胺的结晶能力和熔点一般来说分子链上形成的氢键比例愈大材料的结晶能力就愈强熔点也愈高
聚酰胺简介3
聚酰胺简介（3）7．5．7 PA纳米复合材料纳米复合材料(NC)是指分散相尺度至少有一维小于l00nm的复合材料，由于纳米分散相大的比表面积和强的界面相互作用，NC表现出不同于一般宏观复合材料的力学、热学、电、磁和光学性能，成为新一代复合材料。
世界上第一次制备的聚合物基NC于1987年由日本丰田中央研究院的0kada公开报道，他采用插层聚合法制备了尼龙6／黏土NC，黏土是具有层状结构的硅酸盐，当它与聚合物以纳米尺度相复合时，由于纳米级相分散、强界面相互作用以及独特的结构和形态，使得聚合物／黏土NC具有常规聚合物／无机填料体系所不具备的一系列优异的性能，如高强度、高模量、高硬度，优异的阻隔、阻燃、表面光洁等性能，加之黏土含量低(一般<10％)，不会改变聚合物流动性和加工性。
因此，聚合物／黏土NC成为目前研究最多、最具工业化前景的新一代高性能聚合物基复合材料，在世界范围内得到了广泛的重视，国外发达国家和著名公司纷纷投入极大人力和物力开展聚合物基NC的研制开发，已取得明显进展，已有产品问世。
到目前为止，聚合物基纳米复合材料研究最多的仍是聚酰胺／蒙脱土纳米复合材料。
中科院化学所在国内率先开展了尼龙／黏土NC的研究制备，l994年报道了尼龙6／蒙脱土NC，并发明了"一步"法制备尼龙6／蒙脱土NC，目前正进行推广应用。
7．5．7．1黏土结构和改性聚合物／黏土NC中使用较多的是黏土，黏土为层状2：1型硅酸盐，如钠蒙脱土(S0-diummontmorillonite)、锂蒙脱土(hectorite)和海泡石(sepiolite)等。
蒙脱土(MMT)是研究最多的一种。
其基本结构单元是由一层铝氧八面体夹在两层硅氧四面体之间靠共用氧原子而形成的层状结构，层内原子以强的共价键结合为主，而层之间则以弱的范德华力或静电引力相互作用为主，每个结构单元厚约为lnm、长宽均为100nm的片层，层间有可交换的Na+、Ca2_、M92+等阳离子。
聚酰胺的重复单元
聚酰胺的重复单元
聚酰胺是一种由异丙胺和环氧乙烷通过聚合反应制成的聚合物，它的形式非常复杂，但是它的重复单元非常简单。
聚酰胺的重复单元是 -CO-NH-CO-NH-的形式，它们是由氨键和二元环氧乙烷组成的。
氨键是从异丙胺的氨基上形成的，而二元环氧乙烷是从环氧乙烷的氧上形成的，环氧乙烷一般是以乙烯二烯撑的。
因为聚酰胺是由多个重复单元组成的，所以在制备聚酰胺的时候，需要使用加成聚合，也就是氨和环氧乙烷在存在氧化剂的条件下进行反应，从而形成聚酰胺的链状结构。
此外，还可以通过不同的叔丁醇（或氢氧化钠）及温度等条件来调节聚合反应的过程，使得形成的聚酰胺具有不同的性质。
总而言之，聚酰胺的重复单元是 -CO-NH-CO-NH-，它们是以氨键和二元环氧乙烷组成的，聚酰胺是由多个重复单元组成的，可以通过不同的加工条件来控制聚酰胺的形态和性能。
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聚酰胺结构
聚酰胺结构式介绍如下：
聚酰胺俗称尼龙（Nylon），英文名称Polyamide（简称PA），是分子主链上含有重复酰胺基团—[NHCO]—的热塑性树脂总称，包括脂肪族PA，脂肪—芳香族PA和芳香族PA。
其中脂肪族PA品种多，产量大，应用广泛，其命名由合成单体具体的碳原子数而定。
由美国著名化学家卡罗瑟斯和他的科研小组发明的。
分子结构
常用的锦纶纤维可分为两大类。
一类是由二胺和二酸缩聚而得的聚二酸二胺，其长链分子的化学结构式为：
H-[HN(CH2)xNHCO(CH2)yCO]-OH
这类锦纶的相对分子量一般为17000-23000。
根据所用二元胺和二元酸的碳原子数不同，可以得到不同的锦纶产品，并可通过加在锦纶后的数字区别，其中前一数字是二元胺的碳原子数，后一数字是二元酸的碳原子数。
例如锦纶66，说明它是由己二胺和己二酸缩聚制得；锦纶610，说明它是由己二胺和癸二酸制得。
另一类是由内酰胺缩聚或开环聚合得到的，其长链分子的化学结构式为：
H-[NH(CH2)xCO]-OH
根据其单元结构所含碳原子数目，可得到不同品种的命名。
例如锦纶6，说明它是由含6个碳原子的己内酰胺开环聚合而得。
锦纶6、锦纶66及其他脂肪族锦纶都由带有酰胺键（-NHCO-）的线型大分子组成。
锦纶分子中有-CO-、-NH-基团，可以在分子间或分子内形成氢键结合，也可以与其他分子相结合，所以锦纶吸湿能力较好，并且能够形成较好的结晶结构。
锦纶分子中的-CH2-(亚甲基）之间因只能产生较弱的范德华力，所以-CH2-链段部分的分子链卷曲度较大。
各种锦纶因今-CH2-的个数不同，使分子间氢键的结合形式不完全相同，同时分子卷曲的概率也不一样。
另外，有些锦纶分子还有方向性。
分子的方向性不同，纤维的结构性质也不完全相同。