PA6尼龙基础知识

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
图1
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。

图2
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。

图3
P型：尼龙3，4，6，7，8，9，11，12等
mp型: 尼龙66、69、610、1010、1212等
图4
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。

图5
图6
图7
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。

图8
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：
图9
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。

图10
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。

图11
图12
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
图13
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
图14。