聚酰胺
发布日期:2018/4/28 9:53:10
【概述】
聚酰胺俗称尼龙(Nylon)，英文名称Polyamide ，它是大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称。聚酰胺可由内酸胺开环聚合制得，也可由二元胺与二元酸缩聚等得到的。聚酰胺(PA)是指主链节含有极性酰胺基团(-CO-NH一)的高聚物。最初用作制造纤维的原料，后来由于PA具有强韧、耐磨、自润滑、使用温度范围宽成为目前工业中应用广泛的一种工程塑料。PA广泛用来代替铜及其他等优点，有色金属制作机械、化工、电器零件，如柴油发动机燃油泵齿轮、水泵、高压密封圈、输油管等。
聚酰胺是美国DuPont公司最先开发用于纤维的树脂，于1939年实现工业化。20世纪50年代开始开发和生产注塑制品，以取代金属满足下游工业制品轻量化、降低成本的要求。PA具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，易于加工，适于用玻璃纤维和其它填料填充增强改性，提高性能和扩大应用范围。PA的品种繁多，有PA6、PA66、PA11、PA12、PA46、PA610、PA612、PAl010等，以及近几年开发的半芳香族尼龙PA6T和特种尼龙等新品种。
【发展起源】
聚酰胺塑料是在聚酞胺纤维基础上发展起来的，是最早出现能够承受负荷的热塑性塑料，也是五大通用工程塑料中产量、品种最多、用途最广的品种。PA是历史悠久、用途广泛的通用工程塑料，2000年世界工程塑料市场分配为PA 35%、PC 32%、POM 11%、PBT 10%、PPO 3%、PET 2%、UHMWPE 2%，高性能工程塑料(PPS、LCP、PEEK、PEI、PESU、PVDF、其它含氟塑料等）2%。由于PC市场需求增长快，其市场占有份额已经超过PA。
从性能和价格综合考虑，PA6和PA66的市场用量仍占PA总量的90%左右，居主导地位，2001年世界PA66的消费量为74万吨，略高于PA6的68万吨。欧洲消费结构为PA6占50%，PA66占40%，PA11、PA12和其它均聚、共聚PA占10%，美国PA66用量超过其它品种，日本则PA6消费居首位，为52%，PA66占38%，PA11和PA12占5%，PA46和半芳香族PA占5%。PA工程塑料以注射成型为主，注塑制品占PA制品的90%左右，PA6与PA66的成型加工工艺不尽相同，PA66基本都采用注塑加工，占95%，挤出成型仅占5%；PA6的注塑制品占70%，挤出成型占30%。
聚酰胺树脂，英文名称为polyamide，简称PA。俗称尼龙(Nylon)，为五大工程塑料中产量、品种最多、用途最广的品种。尼龙中的主要品种是尼龙6和尼龙66，占绝对主导地位，尼龙6为聚己内酰胺，而尼龙66为聚己二酰己二胺，尼龙66比尼龙6要硬12%；其次是尼龙11，尼龙12，尼龙610，尼龙612，另外还有尼龙1010、尼龙46、尼龙7、尼龙9、尼龙13，新品种有尼龙6I、尼龙9T和特殊尼龙MXD6（阻隔性树脂）等，尼龙的改性品种数量繁多，如增强尼龙、单体浇铸尼龙（MC尼龙）、反应注射成型(RIM)尼龙、芳香族尼龙、透明尼龙、高抗冲（超韧）尼龙、电镀尼龙、导电尼龙、阻燃尼龙，尼龙与其他聚合物共混物和合金等，满足不同特殊要求，广泛用作金属，木材等传统材料代用品。
【特点】
聚酰胺作为大用量的工程塑料，广泛用于机械、汽车、电器、纺织器材、化工设备、航空、冶金等领域。成为各行业中不可缺少的结构材料，其主要特点如下：
1．优良的力学性能。尼龙的机械强度高，韧性好。
2．自润性、耐摩擦性好。尼龙具有很好的自润性，摩擦系数小，从而，作为传动部件其使用寿命长。
3.优良的耐热性。如尼龙46等高结晶性尼龙的热变形温度很高，可在150℃下长期期使用。PA66经过玻璃纤维增强以后，其热变形温度达到250℃以上。
4.优异的电绝缘性能。尼龙的体积电阻很高，耐击穿电压高，是优良的电气、电器绝缘材料。
5.优良的耐气候性。
6.吸水性。尼龙吸水性大，饱和水可达到3%以上。在一定程度影响制件的尺寸稳定性。
【分类】
聚酰胺主要品种有尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、尼龙610、尼龙612、尼龙46、尼龙1010等。其中尼龙6、尼龙66产量，约占尼龙产量的90%以上。尼龙11、尼龙12具有突出的低温韧性;尼龙46具有优异的耐热性而得到迅速发展，尼龙1010是以蓖麻油为原料生产的我国特有的品种。
由于各种尼龙的化学结构不同，其性能也有差异，但它们具有共同的特性:尼龙的分子之间可以形成氢键，使结构易，发生结晶化 而且，分子之间互相作用力较大，赋予尼龙以高熔点和力学性;由于酰胺基是亲水基团，吸水性较大。在尼龙的化学结构中还存在亚甲基和芳基，使尼龙具有一定柔顺或刚性。尼龙中的亚甲 酸氨基的比例越大，分子中氢键数越少，分子间力越小，柔性增加，吸水性越小。因此，尼龙工程塑料一般都具有良好力学性能、电性能,耐热性和韧性，还具有优良的耐油性、耐磨性、自润滑性、耐化学品性和成型加工性。
聚酰胺的品种已达几十种， 国内生产的主要品种有聚己内酰胺、聚-9-氨基壬酸、聚十二酰胺和聚己二酰己二胺等(见表)：
表 国内生产聚酰胺主要品种
【聚酰胺的改性】
由于聚酰胺强极性的特点，吸湿性强，尺寸稳定性差，但可以通过改性来改善。
1) 玻璃纤维增强PA
在聚酰胺加入30%的玻璃纤维，聚酰胺的力学性能、尺寸稳定性、耐热性、耐老化性能有明显提高，耐疲劳强度是未增强前的2.5倍。玻璃纤维增强PA的成型工艺与未增强时大致相同，但因流动较增强前差，所以注射压力和注射速度要适当提高，机筒温度提高10-40℃。由于玻纤在注塑过程中会沿流动方向取向，引起力学性能和收缩率在取向方向上增强，导致制品变形翘曲，因此，模具设计时，浇口的位置、形状要合理，工艺上可以提高模具的温度，制品取出后放入热水中让其缓慢冷却。另外，加入玻纤的比例越大，其对注塑机的塑化元件的磨损越大，是采用双金属螺杆和机筒。
2) 阻燃PA
由于在PA中加入了阻燃剂，大部分阻燃剂在高温下易分解，释放出酸性物质，对金属具有腐蚀作用，因此，塑化元件(螺杆、过胶头、过胶圈、过胶垫圈、法兰等)需镀硬铬处理。在工艺方面，尽量控制机筒温度不能过高，注射速度不能太快，以避免因胶料温度过高而分解引起制品变色和力学性能下降。
3) 透明PA
具有良好的拉伸强度、耐冲击强度、刚性、耐磨性、耐化学性、表面硬度等性能，透光率高，与光学玻璃相近，加工温度为300--315 ℃，成型加工时，需严格控制机筒温度，熔体温度太高会因降解而导致制品变色，温度太低会因塑化不良而影响制品的透明度。模具温度尽量取低些，模具温度高会因结晶而使制品的透明度降低。
4) 耐候PA
在PA中加入了碳黑等吸收紫外线的助剂，这些对PA的自润滑性和对金属的磨损大大增强，成型加工时会影响下料和磨损机件。因此，需要采用进料能力强及耐磨性高的螺杆、机筒、过胶头、过胶圈、过胶垫圈组合。
生产聚酰胺的原料主要由石油产品加工精制而成。由于单体不同，生产方法分为3类：由内酰胺或氨基酸一种单体制得，在一定的催化剂和一定温度条件下，经水解、开环、加成、缩聚一系列反应而成的，如尼龙6；由二元酸和二元胺两种单体合成，常采用缩聚、减压除水法，如尼龙66；由芳香族二胺、芳香族二甲酰氯在低温下经溶液聚合而成，例如聚间苯二甲酰间苯二胺。
由于聚酰胺具有较低的熔融粘度，流动性好。主要用注射和挤压成型。根据需要，还可以用烧结和浇铸成型。
【聚酰胺(PA)性能】
