Полиамиды представляют огромный по числу представителей и очень важный по своему научному и практическому значению класс высокомолекулярных соединений.

Почти полтора века, которые прошли со дня получения Харбордтом в 1862 г, первого синтетического полиамида, представляют историю непрерывного научного развития этой области, результаты которого находят все более широкое применение на практике.

Выдающееся значение, которое приобрели полиамиды в современной промышленности, видно из того, что производство их в мире исчисляется сотнями тысяч тонн и непрерывно увеличивается.

Среди синтетических высокополимеров по масштабу производства полиамиды занимают одно из первых мест.

Ассортимент материалов, изготавливаемых из различных видов полиамидов, весьма велик. В него входят как синтетические волокна, широко используемые для производства текстильных изделий бытового и технического назначения, так и разнообразное литье и пленки.

На примере полиамидов впервые было установлено, что линейные полимеры определенного молекулярного веса способны образовывать волокна, Первые синтетические волокна практического значения были получены из полиамидов. Полиамидные волокна отличаются чрезвычайно высокой прочностью и занимают первое место по масштабу производства среди всех других синтетических волокон.

В настоящее время химия и физика полиамидов составляют большой раздел во всей науке о высокомолекулярных соединениях. Если на первом этапе развития химии высокомолекулярных соединений их особенности изучались в основном на целлюлозе, то в настоящее время эти исследования проводятся с широким использованием полиамидов.

Основные закономерности поликонденсации, а также полимеризации циклических соединений установлены главным образом при получении полиамидов. Ориентация и кристаллизация полимеров широко изучены на примере многих полиамидов.

Полиамиды широко представлены в природе. Это – разнообразные белки и многочисленные другие биологически важные вещества, входящие в состав организмов животных и растений.

Первый синтетический полиамид был получен в 1862 г, Харбордтом, который, подвергая м-аминобензойную кислоту действию хлористого водорода при 200°, выделил порошок серого цвета, не растворимый в щелочах и кислотах за исключением концентрированной серной кислоты, В последней этот продукт хорошо растворялся и высаживался при добавлении воды, Таким образом был получен поли-м-бензамид – первый представитель синтетических полиамидов.

В 1881 г, Михлер и Циммерман при насыщении фосгеном раствора м-фенилендиамина в хлороформе получили полифениленмочевину. В настоящее время указанная реакция широко применяется в межфазной поликонденсации, Курциус и Гебель в 1888 г, впервые выделили полиамиды при поликонденсации эфиров a-аминокислот.

В 1889 г, синтезировали полиамиды, известные под названием карбамидных или мочевино-формальдегидных смол, путем поликонденсации мочевины с формальдегидом. Эти продукты вскоре приобрели большое практическое значение и уже в 20-х годах нашего века было начато промышленное производство карбамидных смол. Таким образом, карбамидные смолы – первые представители полиамидов, производство которых и до настоящего времени играет большую роль в промышленности пластических масс.

Поли-e-капроамид (поликапролактам) впервые был получен в 1899 г, Габриэлем и Маасом при поликонденсации e-аминокапроновой кислоты. При этом было сделано очень важное наблюдение, что нагревание e-аминокапроновой кислоты приводит к образованию наряду с полимером также и низкомолекулярного циклического продукта – e-капролактама.

Поли-e-капроамид впоследствии сыграл большую роль в развитии промышленности синтетических волокон: его широко применяют в качестве исходного материала для производства волокна. Это произошло после того, как Шлак в 1938 г открыл, что e-капролактам при нагревании с водой способен полимеризоваться, образуя при этом высокомолекулярный полимер. На основе этого полиамида было создано синтетическое волокно, получившее название перлон или капрон.

В 1906 г, Лёйхс синтезировал соединения нового класса – N-карбангидриды a-аминокислот, из которых стало возможным получать синтетические полипептиды с большим молекулярным весом.

В 1935 г, Карозерс синтезировал полигексаметиленадипинамид путем поликонденсации гексаметилендиамина с адипиновой кислотой, Из этого полиамида было получено первое синтетическое волокно.

Особенно бурное развитие исследований по синтезу и применению полиамидов началось после работы Карозерса по синтезу полиамидов из различных диаминов и дикарбоновых кислот. Карозерс показал, что из синтезированных им полиамидов путем вытяжки из расплавленной смолы могут быть получены прочные волокна. В 1938 г в США приступили к производству синтетического волокна из полигексаметиленадипинамида, которое приобрело мировую известность под названием нейлон. В настоящее время нейлон-66 занимает ведущее место среди всех синтетических волокон и масштаб производства этого волокна исчисляется сотнями тысяч тонн.

В конце 1939 г. в Германии приступили к производству перлонового волокна. Затем производство полиамидных волокон было начато в других странах.

Полиамиды представляют собой высокомолекулярные соединения линейной структуры с молекулярным весом до 30 тысяч. Макромолекулы состоят из гибких метиленовых цепочек и регулярно расположенных вдоль цепи полярных амидных групп.

Наличие амидных групп, способных образовывать водородные связи, определяет физико-химические свойства, общие для всех полиамидов.

В настоящее время практическое значение имеют лишь некоторые из большого числа синтезированных полиамидов.

Основные марки полиамидов, выпускаемые на сегодняшний день:

Алифатические кристаллизующиеся (гомополимеры и сополимеры): PA 6 - полиамид 6, поликапроамид, капрон, PA 66 - полиамид 66, полигекса-метиленадипамид, PA 610 – полиамид 610, полигексаметиленсебацинамид, PA 612 - полиамид 612, PA 11 - полиамид 11, полиундеканамид, PA 12 - полиамид 12, полидодеканамид, PA 46 - полиамид 46, PA 69 - полиамид 69, PA 6/66 (PA 6,66) - полиамид 6/66 (сополимер), PA 6/66/610 - полиамид 6/66/610 (сополимер), PEBA (TPE-A, TPA) - термопластичный полиамидный эластомер, полиэфирблокамид.

Алифатические аморфные: PA MACM 12 - полиамид MACM 12, PA PACM 12 - полиамид PACM 12.

Полуароматические и ароматические, кристаллизующиеся - (PAA): PPA (PA 6T, PA 6T/6I, PA 6I/6T, PA 6T/66, PA 66/6T, PA 9T, HTN) –полифталамиды (полиамиды на основе терефталевой и изофталевой кислот), PA MXD6 - полиамид MXD6, полуароматические и ароматические, аморфные (PAA), PA 6-3-T (PA 63T, PA NDT/INDT) - полиамид 6-3-T [1].

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АЛИФАТИЧЕСКИХ ПОЛИАМИДОВ

Алифатические полиамиды являются гибкоцепными кристаллизующимися (Скр = 40-70%) термопластами. Молекулярная масса - 8-40 тысяч, плотность 1010-1140 кг/м3, температура плавления (кристаллизации) - 210-260°С, расплав обладает низкой вязкостью в узком температурном интервале. Полиамиды – гидрофильные полимеры, их водопоглощение достигает нескольких процентов (иногда до 8) и существенно влияет на прочность и ударную вязкость. Наибольшее значение имеют полиамиды общих формул

[-HNRNHOCR'CO-]n и [-HNR"CO-]n, где R, R' = Alk, Ar, R" = Alk.

В термопластах макромолекулы связаны между собой водородными связями, что обусловливает относительно высокие температуры плавления полиамида.

Таблица 1. Показатели пожароопасности (Тв – температура воспламенения, Тсв – температура самовоспламенения)

Полиамид	Температура, С		Теплота сгорания, МДж/кг
Полиамид	Тв	Тсв	Теплота сгорания, МДж/кг
ПА 6(капрон)	395	424	31
ПА 66 (нейлон)	355	435	31-32

Полиамид: Поведение пламени - горит и самозатухает, окраска пламени - голубая, желтоватое по краям, запах - жженого рога или пера.

Таблица 2. Пределы изменений механических свойств полиамидов:

Наименование	Предел прочности, МПа			Относительное удлинение, %	Модуль упругости, МПа		Твердость, МПа	Ударная вязкость, кДж/м2
Наименование	σв	σсж	σи	ε	Ε*10-3	Εи*10-3	НВ	а	а1
ПА 6	55-77	-	90-100	100-150	1,2-1,5	-	100-120	90-130	5-10
Полиамид 610	50-60	-	45-70	100-150	-	-	100-150	100-125	5-10
Полиамид 612	160	-	-	26	-	2,2-2,3	130	140	-3
Полиамиды стеклонаполненные	69-132	-	100-230	2-12	9,0	-	90-100	9-44	5-10

Полиамиды (ПА) – это группа пластмасс, выпускаемая промышленностью под торговыми марками: "капрон", "найлон", "анид" и др. Полиамиды применяются для производства изделий всеми способами переработки пластмасс. Наиболее часто – литьем под давлением для выпуска конструкционных деталей и экструзией для получения пленок, труб, стрежней и других профилей.

Кроме того, ПА широко применяется в текстильной промышленности для производства волокон, нитей, пряжи, тканей и т.д.

Таблица 3. Основные свойства полиамидов и стеклонаполненных (НС) материалов на их основе

Свойства	Полиамид ПА 6	Полиамид ПА 6,6	ПА 6,10	Капролон В	ПА 6НС	ПА 610НС	ПА66НС
Плотность кг/м3	1130	1140	1100	1150	1350	1350	1300
Температура пл, С	215	260	220	220-225	207-211	230	250
Разрушающее напряжение МПа, при:
растяжении	66-80	80-100	50-58	90-95	120-150	120-140	160-250
изгибе	90-100	100-120	80-90	120-150
сжатии	85-100	100-120	70-90	100-110
Относительное удлинение при разрыве, %	80-150	80-100	100-150	6-20	2-7	2-5	2-4
Ударная вязкость кДж/м2	100-120	90-95	80-125	100-150	30-50	35-55	20-30
Твердость по Бринеллю, МПа	150	100	120	130-150	130-150	150-250	110-180
Теплостойкость по Мартенсу, С	55	75	60	75	80	100-140	110-140
Морозостойкость, С	-30	-30	-60	-60	-40	-50	-50
Водопоглощение за 24 часа , %	3,5	7-8	До 4	2-7
Коэффициент трения по стали	0,14	0,15	0,15	0,13	0,27	0,3-0,4	0,4
Диэлектрическая проницаемость при 106 Гц	3,6	4	4,5	3,4-4,7	3,8	3,0-3,5	4,0
Тангенс угла диэлектрических потерь при 106Гц	0,03	0,02	0,04	0,03	0,025	0,025	0,04

Таблица 4. Температурные характеристики:

Марка	Предел рабочих температур		Теплостойкость по Мартенсу, С	Температура плавления, С
Марка	верхний	нижний	Теплостойкость по Мартенсу, С	Температура плавления, С
ПА 6	80-105	-20	75-76	217-226
ПА 6 блочный	60	-60	--	221-223
ПА 6НС	80-100	-40	--	207-211
ПА 610	80-100	-40	55-60	215-221
ПА 610 НС	100-110	-50	--	--
ПА 66	80-100	-30	--	254-262
ПА 66НС	100-110	-50	--	250
ПА 66/6	90-110	--	--	212-220

Таблица 5. Влияние влажности на свойства полиамидов

Марка полиамида	σр / σр,вл	σи/ σвл	σсж/ σвл	ЕЕр/Ер,вл	Еи/Еи,вл	σ-1/ σ-1вл	НВ/НВвл
ПА 6	1,3-1,45	1,9-2,7	1,8	2-3,3	2,6-3	-	1,8-2,1
ПА 6-НС	1,4-1,7	1,6-1,9	-	1,3-1,7	1,6-1,7	-	1,45-1,9
ПА 66	1,3-1,45	1,9-2,4	1,7	2-2,3	2-2,4	1,7	1,6-1,9
ПА 6-ВС	1,3-1,55	1,3-1,45	-	1,2-1,45	1,4-1,7	-	1,2-1,7
ПА 6,12	1,17	-	-	-	1,6	-	-

σи-прочность при изгибе, Е-модуль упругости материала

В настоящее время на рынке полиамидов все более существенную роль играет вторичный ПА, который предлагают различные производители компаундов.

В составе макромолекул полимера присутствует амидная связь и метиленовые группы, повторяющиеся от 2 до 10 раз. Полиамиды – кристаллизующиеся полимеры. Свойства различных полиамидов довольно близки. Они являются жесткими материалами с высокой прочностью при разрыве и высокой стойкостью к износу, имеют высокую температуру размягчения и выдерживают стерилизацию паром до 140°С.

Полиамиды сохраняет эластичность при низких температурах, так что температурный интервал их использования очень широк. Однако полиамиды отличает довольно высокое водопоглощение. Однако после высушивания первоначальный уровень свойств восстанавливается. В этом отношении лучше ПА-12, у которого водопоглощение меньше, чем у ПА-6 и ПА-6,6. ПА обладают высокой прочностью при ударе и продавливании, легко свариваются высокочастотным методом. ПА обладает очень высокой паропроницаемостью и низкой проницаемостью по отношению к газам, поэтому их применяют в вакуумной упаковке. На ПА легко наносится печать.

Прозрачность ПА-пленок высока, особенно двуосно-ориентированных, блеск также улучшается при ориентации. Электрические и механические свойства материала зависят от влажности окружающей среды. Новейшей разработкой является получение аморфного полиамида. Он имеет меньшую паропроницаемость по сравнению с кристаллическими полиамидами. [2]

1.1 Технические характеристики некоторых полиамидов

Тальконаполненный окрашенный пластифицированный композиционный материал ПА6-ЛПО-Т18 отличается повышенной стабильностью размеров, стойкостью к деформации, износостойкостью. Рекомендуется для изготовления деталей конструкционного, антифрикционного и электротехнического назначения, требующих повышенной размерной точности. При переработке обеспечивает низкий износ литьевых машин и оснастки.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Ударная вязкость по Шарпи, КДж/м2, не менее	30
Температура изгиба под нагрузкой 'С
- при напряжении 1,8 МПа,	80
- при напряжении 0, 45 МПа,	179-200
Прочность при разрыве, МПа, не менее	77
Электрическая прочность, КВ/мм, не менее	25,0
Изгибающее напряжение при заданной величине прогиба, МПа, не менее	90

ПА66-1А

Конструкционный полиамид ПА66-1А - термостабилизированный продукт поликонденсации гексаметилендиамида и адипиновой кислоты. Отличается высокими прочностными свойствами, теплостойкостью, деформационной стабильностью.

Устойчив к действию щелочей, масел, бензина. Используется для изготовления деталей, работающих при повышенных механических нагрузках (шестерни, вкладыши подшипников, корпуса и т. д.).

ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Температура плавления, 'С	254-260
Ударная вязкость по Шарпи, КДж/м2
- на образцах без надреза	не разрушается
- на образцах с надрезом, не менее	7,5
Изгибающее напряжение при заданной величине прогиба, МПа, не менее	78
Электрическая прочность, КВ/мм	20-25

ПА66-2

Страницы: 1, 2