高分子论文综述(聚酰胺)

摘要

聚酰胺6的结构与性能之间存在相互关系，其加工方式多种多样，成型方式也多种多样，其加工工艺有六个方面需要注意。聚酰胺主要采用注塑和挤出。由于聚酞胺具有机械强度高、耐热性、耐磨性和耐油性优异等特点,已广泛应用于国民经济的许多领域。但由于其尚存在吸水性大、干态和低温冲击强度低等缺陷而限制了它在某些方面的应用。为此,国外广泛开展了PA6的改性研究。

目前增强改性PA6主要研究有玻璃纤维、晶须、碳纳米管和热致液晶高分子材料增强改性聚酰胺6(PA6)的方法，并对其影响因素进行了分析。结果表明：4种增强材料均可提高PA6的力学性能；玻璃纤维是最常用的PA6增强材料，而短切玻纤因其易加工、成本低及良好的力学性能而被广泛应用。

PA6的应用市场广泛，未来PA6的研究方向将围绕低成本和高性能化、功能化不断发展。

关键词：聚酰胺6（PA6）；加工工艺；增强改性；玻璃纤维；晶须；碳纳米管；热致液晶高分子材料；应用；低成本；功能化

目录

摘要 (2)

绪论 (4)

引言 (4)

一、PA6的结构与性能 (4)

二、PA6的加工 (6)

三、PA6的改性研究 (7)

（一）改性研究的背景与意义 (7)

（二）改性方向 (10)

（三）增强改性PA6的研究进展 (11)

四、PA6的应用市场 (18)

五、PA6的发展展望 (21)

参考文献 (22)

绪论

引言

聚酰胺俗称尼龙(Nylon)，英文名称Polyamid eP，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。聚酰胺可由酸胺开环聚合制得，也可由二元胺与二元酸缩聚等得到的。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围。PA的品种繁多，有PA6、PA66、PAll、PAl2、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。

而聚酰胺 6 ( PA6) 是由德国 Farben 公司的 P．Schlack 开发，并于 1943 年实现工业化生产的，因其具备优良的耐热性、机械性、耐磨性、耐化学性、易加工等特点，被普遍用于机械设备、化工设备、航空设备、冶金设备等制造业中，成为工程塑料中用量最大的材料。

一、PA6的结构与性能

聚酰胺PA6是部分结晶性聚合物。PA6的结晶密度1.24g/cm3，结晶度约20%一30%，Tg约48℃。聚酰胺分子间通过酰氨基形成氢键，这是其物性优秀的重要因素。PA6化学结构式如图1-1.

图1-1 PA6化学结构式

PA6的化学物理特性和PA66很相似，然而，它的熔点较低，为215~225℃，而且工艺温度围很宽。它的抗冲击性和抗溶解性比PA66要好，加工流动性也比较好，是性能与价格比较为优良的树脂，但吸湿性也更强。因为塑件的许多品质特性都要收到吸湿性的影响，因此使用PA6设计产品时要充分考虑这一点。为了提高PA6的机械特性，经常加入各种各样的改性剂。玻璃纤维就是最常见的添加剂，有时为了提高抗冲击性还加入合成橡胶，如EPDM和SBR等。对于没有添加剂的产品，PA6的收缩1%到1.5%之间。加入玻璃纤维添加剂可以使收缩率降低到0.3%（但和流程相垂直的方向还要稍高一些）。PA6的基本性能如表1-1和表1-2.

表1-1 PA6基本性能表1-2 PA6基本性能（续）

由PA6的化学和物理性质，我们可以得知PA6具有以下的特性。

(1)属强韧性塑料，拉伸强度一般为60—70MPa，冲击强度优于聚甲醛，硬度在R100以上。吸水状态对聚酰胺的强度影响很大，特别是吸水后冲击强度优秀(绝对干燥时冲击强度并不很好)此外，结晶度也对其强度有明显的影响。

(2)使用温度高，用玻璃纤维增强的聚酰胺或导人芳基的聚酰胺尤其明显。

(3)耐摩擦磨耗性能优秀，具有自润滑性，在pv值不高时，可在无润滑状态下使用，不同品种的聚酰胺的摩擦系数差别不大，油润滑为0.1—0.3，且可通过加入二硫化钼(MoS2)、石墨等填充剂加以改善。

(4)耐化学药品性优良，但不耐强酸、氧化剂和强碱。水与醇等可使其溶胀，溶于酚、氯化钙、饱和甲醇溶液、浓甲酸。

(5)气体的阻隔性好，经双向拉伸后，气体和湿气透过率更低。

(6)合金化较容易，可利用顺丁烯二酸酐(顺酐)改性了的聚合物作为相容剂。

二、PA6的加工

聚酰胺可采用多种成型方法，但最主要的是注塑和挤出。但吸水率高、熔程短（虽然粘度对T敏感）、熔融状态下热稳定性差、结晶性使其收缩率大且易产生应力。

对于PA6来说，它的加工工艺有以下几个方面需要注意：

1.干燥处理：由于PA6很容易吸收水分，因此加工前的干燥特别

要注意，如果材料是用防水材料包装供应的，则容器应保持密闭。如果湿度大于0.2%，建议在80℃以上的热空气中干燥16小时。如果材料已经在空气中暴露超过8小时，建议进行温度为105℃，8小时以上的真空烘干。

2.融化温度：230-280℃，对于增强品种为250-280℃。

3.模具温度：80-90℃。模具温度很显著地影响洁净度，而洁净度又影响着塑件的机械特性。对于结构部件来说结晶度很重要，因此建议模具温度为80-90℃。对于薄壁的、流程较长的塑件也建议使用较高的模具温度。增大模具温度可以提高塑件的强度和刚度，但却降低了韧性。如果壁厚大于3mm，建议使用20-40℃的低温模具。对于玻璃纤维增强材料模具温度应大于80℃。

4.注射压力：一般在750-1250bar之间（取决于材料和产品设计）

5.注射速度：高速（对增强材料要稍微降低）

6.流道和浇口：对于PA6的凝固时间很短，因此浇口的位置非常重要。浇口孔径不要小于0.5*T（这里T为塑件的厚度）。如果使用热流道，浇口尺寸应比使用常规流道小一些，因为热流道能够帮助阻止材料过早凝固。如果用潜入式浇口，浇口的最小直径应当是0.75mm。

三、PA6的改性研究

（一）改性研究的背景与意义

聚酰胺（PA，又称尼龙）是美国杜邦公司最先开发用于纤维的树脂，1939年实现工业化。在20世纪50年代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。聚酰胺可由