主讲教师：杨晓莉 副教授博 士

第三章 工程塑料

第一节 聚酰胺塑料

3.2 聚酰胺类塑料的结构性能(重点)

3.3 聚酰胺类塑料的成型加工

3.4 聚酰胺类塑料的应用

3.1 聚酰胺类塑料简介

3.5 其它品种尼龙

Polymer materials

（ 1）聚酰胺类塑料简介

聚酰胺为大分子链上含有酰胺基团重复结构单元的一类聚合物，主要由二元胺和二元酸缩聚或由氨基酸内酰胺自聚合而成，（ Polyamide,PA），俗称尼龙。

3.1 聚酰胺类塑料简介Polymer materials

（ 2）聚酰胺类塑料的结构性能

3.2聚酰胺类塑料的结构性能Polymer materials

HOOH

O

O

H2NNH2

NH

O

OHN

adipic acid hexanethylene diamine

nylon 6,6

NH

O

HN

On

ε -caprolactam nylon 6

PA的结构

3.2 聚酰胺类塑料的结构性能Polymer materials

NH

HN

NH

HN

NH

O

O

O

O

O

NH

HN

NH

HN

NH

O

O

O

O

O

NH

HN

NH

HN

NH

O

O

O

O

O

3.2 聚酰胺类塑料的结构性能

PA中的酰胺基排列规整，在适当的条件下可以结晶。结晶度可达 40％－ 60 ％。

PA分子链上酰胺基之间的亚甲基赋予 PA以柔性和冲击性能。

亚甲基 /酰胺基的比例越大，分子中氢键数越少，分子间作用力越小，柔性增加，吸水越小。

Polymer materials

NH

HN

n

amide group

3.2 聚酰胺类塑料的结构性能

PA的性能

PA外观为透明或不透明乳白或淡黄色的粒料，表观角质、坚硬，制品表面有光泽。吸水率较大，具有自熄性，燃烧时烧焦有羊毛或指甲味。

一般性能

PA属于中等阻隔性塑料，阻隔性随酰胺基 /亚甲基的比例增大而提高，以 PA6的阻隔性最好。

Polymer materials

3.2 聚酰胺类塑料的结构性能

力学性能

PA的耐疲劳性较好，玻璃纤维增强后还可以提高 50％左右。

PA在室温下拉伸强度（ 70-210MPa）和冲击强度都较高。随温度和湿度的升高，拉伸强度急剧下降，而冲击强度则明显提高。玻璃纤维增强的 PA的强度受温度和湿度的影响不大。

Polymer materials

3.2 聚酰胺类塑料的结构性能

PA的抗蠕变性能不好，不适于制造精密的受力制品，但玻璃纤维增强后可以改善。

PA具有优良的耐磨性和自润滑性，无油摩擦系数为0.1-0.3，约为合金的 1/3，为酚醛树脂的 1/4，是一种常用的耐磨性塑料品种。加入二硫化钼、石墨、 F4及 PE等还可进一步改进其摩擦性和耐磨性。在所有 PA品种当中以 PA1010耐磨性最佳。

Polymer materials

3.2 聚酰胺类塑料的结构性能

热学性能

PA 的热变形温度不太高；有明显熔点 。 PA的热性能受亚甲基的奇偶效应影响，当亚甲基的数目为偶数时比奇数的熔点高。如 PA7（ 230℃）的熔点高于PA6（ 215℃），因为亚甲基为偶数时的氢键密度大。

PA的耐寒性较好； PA的线膨胀系数较大； PA的热导率为中等水平。

Polymer materials

3.2 聚酰胺类塑料的结构性能

电学性能 PA在低温和低湿条件下为极好的绝缘材料，但绝缘性随温度和湿度的升高而急剧恶化；并以分子中含酰胺基比例大者最敏感。

PA具有良好的化学稳定性，常温下可耐大部分有机溶剂如醇、芳烃、酯及酮等，尤其是耐油性突出。但酸、碱、盐类水溶液可导致其溶胀，危害最大的无机盐为氯化锌。 PA可溶于甲酸及酚类化合物。

PA的耐光性不好，在阳光下强度显著下降并变脆，因此不宜用于户外。

环境性能

Polymer materials

(3) 聚酰胺类塑料的成型加工

PA的吸水率高，加工前必须干燥处理，使含水量小于0.1％，干燥温度 80－ 90℃。

3.3 聚酰胺类塑料的成型加工

PA的加工特性

PA的流动性好，粘度低，热稳定性较差，热降解倾向严重，应加入二苯胺改善，并严格控制温度。

PA熔体接近牛顿流体，粘度对温度更敏感。

Polymer materials

PA的流动性好，粘度低，热稳定性较差，热降解倾向 严重，应加入二苯胺改善，并严格控制温度。

3.3聚酰胺类塑料的成型加工

PA熔体冷却速度对制品性能影响很大，如 PA6，快速冷却时，制品的韧性好；缓慢冷却时，制品不透明，刚度大，耐磨性好，拉伸强度高。

PA “ ”的熔融粘度低、易流动，容易产生 流涎现象 ，在注射成型时应采用自锁式喷嘴。

Polymer materials

PA制品在冷却过程中容易结晶，成型收缩率大，结晶度高低受加工条件的影响较大。

3.3聚酰胺类塑料的成型加工

PA制品中易产生内应力，需对制品进行退火处理。退火处理条件：缓慢升温至 160－ 190℃，停留 15min，然后缓慢冷却到室温。

PA制品成型后需要进行调湿处理，以降低吸水性对性能的影响，提高尺寸稳定性。调湿处理在水、液化石蜡、矿物油或聚乙二醇中进行，温度高于使用温度 10－ 20℃，时间 30－ 60min。

Polymer materials

3.3聚酰胺类塑料的成型加工

PA的加工方法

注塑成型为 PA最主要的成型方法。 PA的粘度低、 易流动，应采用自锁喷嘴， 模具要考虑排气。

可用于注塑的尼龙主要有PA6、 PA66、 PA1010，其余用量相对较少。

注塑

PA可用注塑，挤出，吹塑，压制等方法成型。

Polymer materials

3.3聚酰胺类塑料的成型加工

挤出

尼龙棒是 PA1010的特色产物，也是我国的特色产 品，广泛用作机械部件，如齿轮、密封件、轴套等。

挤塑主要采用单螺杆成型，近年来双螺杆技术也已成型，选用排气式挤出机，主要用来生产尼龙管和尼龙棒。如 PA11/12软管（主要用作汽车输油管）。

Polymer materials

3.4 聚酰胺类塑料的应用

（ 4） 聚酰胺类塑料的应用

在车用塑料材料中， PA因为具有较好的刚性、优越的力学性能和耐化学腐蚀性而在汽车的发动机系统、车灯系统和空调系统中得到广泛应用，如发动机的冷却风扇和冷却风扇支架、空调的风门、车灯装饰框等。

汽车工业

PA作为工程塑料中最大最重要的品种，广泛应用于汽车、机械、包装、电子 /电器及日用等领域。

Polymer materials

3.4 聚酰胺类塑料的应用

机械工业

主要用于电饭煲、吸尘器、高频食品加热器以及接线柱、开关和电阻器等。

电子 /电器

利用 PA的高力学性能、耐磨性和自润滑性，可以广泛用于制造齿轮、涡轮、垫片、螺栓、螺母和轴承等。

包装材料

利用 PA的气体阻隔性，与 HDPE共混和复合，主要用于肉、火腿等冷冻食品的包装。

Polymer materials

3.4 聚酰胺类塑料的应用

日用品

PA为第一代拉链材料，目前仍大量使用。此外用于一次性打火机壳体、头盔、管钳、扳手等。

体育用品

主要有滑雪板、球拍线及框、冲浪板、钓鱼杆和线等。

医疗器械

可用于输血管、输液器、手术缝合线及假发等。

Polymer materials

3.4 聚酰胺类塑料的应用

Polyamides or Nylons (PA)

Polymer materials

齿轮 降落伞

旅游帐篷

胶带 绳索

3.5 其它品种尼龙

（5）其它品种尼龙 随着汽车的小型化、电子电气设备的高性能化、机械设备轻量化的进程加快，对 PA的需求将更高更大。

聚酰胺的优点与缺点 :

优点：优良的耐磨性、耐磨擦和自润滑性，较好的力学性能，耐油性、气体阻隔性、耐疲劳性好。

缺点：吸湿性大，耐酸性差，在潮湿环境中尺寸变化率大，且对力学和电学性能影响大。

Polymer materials

3.5 其它品种尼龙

增强尼龙

玻璃纤维增强 PA在 20世纪 50年代就有研究，但形成产业化是 20世纪 70年代。以玻璃纤维为增强材料， PA的力学性能、硬度、蠕变性、尺寸稳定性和耐热性都有明显提高。

用金属纤维增强 PA，不仅获得高模量，还具导电性。

用矿物也有很好的增强效果，并且使加工成型更容易，成本降低。

二硫化钼和聚四氟乙烯也是聚酰胺的增强材料，且可提高耐磨性。

Polymer materials

3.5 其它品种尼龙

单体浇铸尼龙（MCPA）

单体浇铸尼龙（ MCPA）又称为 MC尼龙或铸型尼龙。以己内酰胺或戊内酰胺为单体，采用碱聚合法在模具中边聚合边成型。

MCPA的分子量比 PA6大一倍，其力学性能、尺寸稳定性、耐疲劳性、耐磨性、冲击强度、耐热性、吸水性及电性能等都比 PA6高约一倍以上。

Polymer materials

3.5 其它品种尼龙

透明尼龙

化学法制备透明尼龙是通过引入立体障碍组分来抑制尼龙的结晶，产生非结晶或难结晶的结构，仍可保持原有的强韧性。

如对苯二甲酰三甲基己二胺（ Trogamid-T），透光率可达 90％以上，吸水率为 0.41％，不易擦伤，热稳定性好，冲击性能突出，尺寸稳定性好，耐化学腐蚀性好。 芳香尼龙

芳香尼龙为 20世纪 60年代开发的耐高温、耐辐射、耐腐蚀的新型 PA品种。目前应用的主要品种有聚间苯二甲酰间苯二胺和聚对苯酰胺两种。

Polymer materials

3.5 其它品种尼龙

聚间苯二甲酰间苯二胺（ MPIPA），俗称芳纶1313

Polymer materials

NH

NH

O O

n

3.5 其它品种尼龙

MPIPA具有优异的力学性能和耐热性 ,可在200℃下连续使用，熔点为 410℃；

MPIPA电绝缘性一般，但在较高温度或湿度下仍能保持较好的电性能；

MPIPA难燃，具有自熄性；

MPIPA耐老化性和耐辐射性优异，耐光性较差；

MPIPA主要用于纤维和耐高温膜、耐高温装饰板、防火墙、 H级绝缘材料及耐辐射材料等。

Polymer materials

3.5 其它品种尼龙

聚对苯酰胺（ MPTPA），俗称芳纶 1414

　 MPTPA拉伸强度为 200MPa，软化温度为 280℃，耐候性、耐疲劳性和尺寸稳定性好，线膨胀系数低，是近年来开发最快的高强度、高模量、高耐温纤维，也可制成薄膜或层压材料。

Polymer materials

NH

NH

O O

n

热塑性塑料的一般成型方法都适用，都有哪些？

由于聚酰胺优良的性能，都在哪些工业上有所应用？

聚酰胺的应用都有哪些优点？

作业