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第二章塑料材料-热塑性工程塑料材料科学与工程学院李晓萌

2.2.6聚酰胺聚酰胺（俗称尼龙）是指分子主链上含有酰胺基团（-NHCO-）的高分子化合物。英文为polyamide，缩写为PA。聚酰胺诞生后的前30年仅用作合成纤维，尼龙（Nylon）的俗称即源于此。尼龙的发明商---美国杜邦公司曾宣传：“尼龙比蜘蛛丝还细、比钢铁还强”。PA66、PA610分别于1939年和1941年由美国杜邦公司，PA6于1943年由德国法本公司，PA1010于1959年由上海赛璐珞厂首先实现工业化生产。1960s，聚酰胺开始被用做“工程塑料”。

PA的分类：根据PA的主链分子结构，可分为脂肪族、半芳香族、芳香族和杂环芳族。脂肪族PA按酰胺基的定向排列的不同，又可分为p型聚酰胺、mp型聚酰胺、二元或三元共缩聚酰胺。其它还有透明尼龙、单体浇铸(MC)尼龙等。p型聚酰胺的聚合方法通过氨基酸的缩聚或内酰胺的开环聚合：

mp型聚酰胺的聚合方法通过二元胺与二元酸缩聚而成的：m--二元胺中的碳原子数；p--二元酸中的碳原子数。mp型聚酰胺的分子结构通式为：PA66，PA610，PA1010等

脂肪族聚酰胺的结构链结构脂肪族聚酰胺是线形高分子材料，由非极性的亚甲基（内聚能1kcal/mol）链段和极性酰胺基（内聚能165kcal/mol）有规律地交替链接而成。酰胺基可使PA分子链之间形成氢键，增加分子间作用力，并有利于分子链规整排列，促进结晶。亚甲基提供分子链柔（韧）性和疏水性。因此，PA的性能取决于大分子链中亚甲基与酰胺基的相对比例。

聚集态结构u聚酰胺中的氢键结构聚酰胺中的氢键结构对其聚集态结构和最终性能起决定性作用。u氢键密度聚酰胺中的氢键密度由大分子的立体化学结构决定。如PA6仅有75%酰胺基生成氢键，而PA66的酰胺基则100%生成氢键。

uPA聚集态的特征较规整的链结构、强烈的氢键作用、亚甲基链段较强的分子活动能力，是PA结晶的动力。脂肪族聚酰胺结晶度一般在30％左右。uPA的奇偶效应熔点基本随酰胺基团的密度提高而增大；但也受到亚甲基链段中亚甲基数的影响。含有偶数个亚甲基的PA的熔点比其相邻的两个含奇数个亚甲基的PA的熔点高的现象称为“奇偶效应”。造成差别的原因是含偶数个亚甲基的PA分子间氢键密度大，致使其结晶结构更致密。Tm(223℃)Tm(215～223℃)Tm(200～205℃)(PA7)(PA6)(PA8)Tm(PA66)(255～265℃)Tm(PA56)Tm(PA76)

脂肪族PA的性能PA的基本特征?PA为白色至淡黄色的颗粒；?PA的密度为1～-3?制品坚硬有光泽；；?PA的吸水率很大，基本随酰胺基团的密度增大而增大：PA6PA66PA610PA1010PA11PA12?PA无毒、无味、易着色；?不易燃烧，OI＝26.7，火焰传播速度很慢，多数具有离火自熄性。

力学性能?PA具有良好的力学性能：拉伸强度高、韧性好、耐反复冲击震动。?受温度和吸水率的影响大:随温度和吸水率↑，拉伸/弯曲/压缩强度、硬度↓，冲击强度先↑后↓?弹性和耐疲劳性好，可经得住数万次的双挠曲?PA耐磨性好，摩擦系数低，具有优异的自润滑性，且结晶度越高，硬度越大，耐磨性越好。?PA尺寸稳定性差，可通过增强、填充改性。

电性能?PA在低温和干燥的条件下具有良好的电绝缘性。在潮湿条件下或温度升高，体积电阻和介电强度均下降。?PA的耐电弧性好。热性能?熔融温度较高，但是热变形温度不高，一般小于80度。?热导率比金属低：用尼龙作齿轮和轴承，厚度应尽量减小，一般与金属配合使用，或用润滑剂，以免热量集聚。?PA的线膨胀系数比较大。

耐化学药品性?具有良好的化学稳定性和耐溶剂性：耐油、烃类和酯类；对矿物油，动物油和油脂均具有惰性，因此可用作输油管道。?溶解于强极性或容易与酰胺基团形成氢键的溶剂或溶液，如水、酚、醇等；不耐酸和氧化剂。耐候性?耐候性一般，长时间暴露在大气环境中变脆，力学性能明显下降；?添加炭黑和稳定剂可明显改善。

加工性能?吸水率大，高温时易氧化变色，加工前必须真空干燥：80～90℃，烘10～12h，使含水量降至0.1%?熔体黏度低(分子链柔性好，分子量3万)、流动性好，易成型加工，且需采用自锁式喷嘴以免漏料。?熔点高，所以成型温度高。而PA热稳定性差、易热分解降低制品外观性能，加工时应避免长时间高温。PA6：220～300℃，PA66：260～320℃?成型收缩率大，约1.5%，可用纤维增强改性。?结晶度随冷却速度变化大：急冷，结晶度10％；缓冷，结晶度30％；可加入成核剂，提高结晶度。?若制品对坚韧性要求高，需调湿处理。

PA的应用与改性PA的优点：强而韧，质硬