НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Курсовая: Полиамиды
Курсовая: Полиамиды
Московский Институт Электронной Техники
(Технический Университет)
Курсовая работа
по теме:
«Полиамиды»
Выполнил:
студент гр. ЭТМ-23
Шаров Н.А.
Москва
2000
Содержание:
Полимеры.. 3
Классификация полимеров. 3
Свойства и важнейшие характеристики полимеров. 4
Растворимость сульфосодержащих полиамидов. 6
Характеристики некоторых полиамидов. 7
ПОЛИАМИД ПА6-ЛТ-СВУ4. 7
ПОЛИАМИД ПА6-ЛПО-Т18. 8
ПОЛИАМИД ПА66-1А.. 9
ПОЛИАМИД ПА66-2. 9
ПОЛИАМИД ПА66-1-Л-СВ30. 10
ПОЛИАМИД ПА66-ЛТО-СВ30. 10
ПОЛИАМИД ПА610-Л.. 11
ПОЛИАМИД ПА610-Л-СВ30. 12
ПОЛИАМИД ПА610-Л-Т20. 12
Примеры получения полиамидов. 13
Список используемой литературы: 15
Полиамиды - высокомолекулярные соединения, относящиеся к гетероцепным
полимерам, в основной цепи которых содержатся амидные связи, посредством
которых соединены между собой мономерные остатки. Примером полиамидов является
найлон. Поэтому рассмотрим полиамиды на примерах полимерах и найлона.
Полимеры - химические соединения с высокой мол. массой (от нескольких тысяч
до многих миллионов), молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого
числа повторяющихся группировок (мономерных звеньев). Атомы, входящие в
состав макромолекул, соединены друг с другом силами главных и (или)
координационных валентностей.
По происхождению полимеры делятся на природные (биополимеры), например белки,
нуклеиновые кислоты, смолы природные, и синтетические, например полиэтилен,
полипропилен, феноло-формальдегидные смолы. Атомы или атомные группы могут
располагаться в макромолекуле в виде: открытой цепи или вытянутой в линию
последовательности циклов (линейные полимеры, например каучук натуральный);
цепи с разветвлением (разветвленные полимеры, например амилопектин),
трехмерной сетки (сшитые полимеры, например отверждённые эпоксидные смолы).
Полимеры, молекулы которых состоят из одинаковых мономерных звеньев,
называются гомополимерами (например поливинилхлорид, поликапроамид,
целлюлоза).
Макромолекулы одного и того же химического состава могут быть построены из
звеньев различной пространственной конфигурации. Если макромолекулы состоят
из одинаковых стереоизомеров или из различных стереоизомеров, чередующихся в
цепи в определенной периодичности, полимеры называются стереорегулярными.
Полимеры, макромолекулы которых содержат несколько типов мономерных звеньев,
называются сополимерами. Сополимеры, в которых звенья каждого типа образуют
достаточно длинные непрерывные последовательности, сменяющие друг друга в
пределах макромолекулы, называются блоксополимерами. К внутренним
(неконцевым) звеньям макромолекулы одного химического строения могут быть
присоединены одна или несколько цепей другого строения. Такие сополимеры
называются привитыми.
Полимеры, в которых каждый или некоторые стереоизомеры звена образуют
достаточно длинные непрерывные последовательности, сменяющие друг друга в
пределах одной макромолекулы, называются стереоблоксополимерами. В
зависимости от состава основной (главной) цепи полимеры, делят на:
гетероцепные, в основной цепи которых содержатся атомы различных элементов,
чаще всего углерода, азота, кремния, фосфора, и гомоцепные, основные цепи
которых построены из одинаковых атомов. Из гомоцепных полимеров наиболее
распространены карбоцепные полимеры, главные цепи которых состоят только из
атомов углерода, например полиэтилен, полиметилметакрилат,
политетрафторзтилен. Примеры гетероцепных полимеров - полиэфиры
(полиэтилентерефталат, поликарбонаты), полиамиды, мочевино-формальдегидные
смолы, белки, некоторые кремнийорганические полимеры. Полимеры, макромолекулы
которых наряду с углеводородными группами содержат атомы неорганогенных
элементов, называются элементоорганическими. Отдельную группу полимеров
образуют неорганические полимеры, например пластическая сера,
полифосфонитрилхлорид.
Линейные полимеры обладают специфическим комплексом физико-химических и
механических свойств. Важнейшие из этих свойств: способность образовывать
высокопрочные анизотропные высокоориентированные волокна и пленки ,
способность к большим, длительно развивающимся обратимым деформациям;
способность в высокоэластичном состоянии набухать перед растворением; высокая
вязкость растворов. Этот комплекс свойств обусловлен высокой молекулярной
массой, цепным строением, а также гибкостью макромолекул. При переходе от
линейных цепей к разветвленным, редким трехмерным сеткам и, наконец, к густым
сетчатым структурам этот комплекс свойств становится всё менее выраженным.
Сильно сшитые полимеры нерастворимы, неплавки и неспособны к высокоэластичным
деформациям.
Полимеры могут существовать в кристаллическом и аморфном состояниях.
Необходимое условие кристаллизации - регулярность достаточно длинных участков
макромолекулы. В кристаллических полимерах возможно возникновение
разнообразных надмолекулярных структур (фибрилл, сферолитов, монокристаллов,
тип которых во многом определяет свойства полимерного материала.
Надмолекулярные структуры в незакристаллизованных (аморфных) полимерах менее
выражены, чем в кристаллических.
Незакристаллизованные полимеры могут находиться в трех физических состояниях:
стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем. Полимеры с низкой (ниже
комнатной) температурой перехода из стеклообразного в высокоэластичное
состояние называются эластомерами, с высокой - пластиками. В зависимости от
химического состава, строения и взаимного расположения макромолекул свойства
полимеры могут меняться в очень широких пределах. Так, 1,4.-цисполибутадиен,
построенный из гибких углеводородных цепей, при температуре около 20 °С -
эластичный материал, который при температуре -60 °С переходит в
стеклообразное состояние; полиметилметакрилат, построенный из более жестких
цепей, при температуре около 20 °С - твердый стеклообразный продукт,
переходящий в высокоэластичное состояние лишь при 100 °С. Целлюлоза - полимер
с очень жесткими цепями, соединенными межмолекулярными водородными связями,
вообще не может существовать в высокоэластичном состоянии до температуры ее
разложения. Большие различия в свойствах полимеров могут наблюдаться даже в
том случае, если различия в строении макромолекул на первый взгляд и
невелики. Так, стереорегулярный полистирол - кристаллическое вещество с
температурой плавления около 235 °С, а нестереорегулярный вообще не способен
кристаллизоваться и размягчается при температуре около 80 °С.
Полимеры могут вступать в следующие основные типы реакций: образование
химических связей между макромолекулами (так называемое сшивание), например
при вулканизации каучуков, дублении кожи; распад макромолекул на отдельные,
более короткие фрагменты, реакции боковых функциональных групп полимеров с
низкомолекулярными веществами, не затрагивающие основную цепь (так называемые
полимераналогичные превращения); внутримолекулярные реакции, протекающие
между функциональными группами одной макромолекулы, например
внутримолекулярная циклизация. Сшивание часто протекает одновременно с
деструкцией. Примером полимераналогичных превращений может служить омыление
поливтилацетата, приводящее к образованию поливинилового спирта. Скорость
реакций полимеров с низкомолекулярными веществами часто лимитируется
скоростью диффузии последних в фазу полимера. Наиболее явно это проявляется в
случае сшитых полимеров. Скорость взаимодействия макромолекул с
низкомолекулярными веществами часто существенно зависит от природы и
расположения соседних звеньев относительно реагирующего звена. Это же
относится и к внутримолекулярным реакциям между функциональными группами,
принадлежащими одной цепи.
Некоторые свойства полимеров, например растворимость, способность к вязкому
течению, стабильность, очень чувствительны к действию небольших количеств
примесей или добавок, реагирующих с макромолекулами. Так, чтобы превратить
линейный полимер из растворимого в полностью нерастворимый, достаточно
образовать на одну макромолекулу 1-2 поперечные связи.
Важнейшие характеристики полимеров - химический состав, молекулярная масса и
молекулярно-массовое распределение, степень разветвленности и гибкости
макромолекул, стереорегулярность и другие. Свойства полимеров существенно
зависят от этих характеристик.
Большинство ароматических полиамидов растворяется в ограниченном числе
растворителей, что заметно сужает области их применения и усложняет
технологию переработки. Введение в полиамидную цепь сульфогрупп сказывается
на растворимости полимеров [4]. При определенном содержании сульфогрупп
ароматические полиамиды приобретают способность растворяться в воде. Для
рассматриваемых нами полиамидов этот переход соответствует диапазону обменной
емкости 2,6–3,2 г-экв/г. В амидных растворителях при значениях обменной
емкости 2,6 г-экв/г и ниже они образуют стабильные растворы с концентрацией
5–15% масс. Следует отметить, что все представленные полиамиды вне
зависимости от строения и количества сульфогрупп растворимы в 96%-ной серной
кислоте.
Найлон (анид, полиамид-6,6) получают поликонденсацией двух мономеров:
· адипиновой кислоты HOOC-(CH2)4-COOH и
· гексаметилендиамина H2N-(CH2)6-NH2.
Цифры в названии "полиамид-6,6" означают число атомов углерода между амидными
группами -NH-CO- в структурном звене. Для обеспечения строгой эквивалентности
адипиновой кислоты и диамина сначала приготовляют их соль (соль АГ) путем
смешения реагирующих веществ в растворе метанола:
H2N(CH2)6NH2+HOOC(CH2)4COOH ® [H2N(CH2)6-NH3]+[OOC-(CH2)4COOH]-
Затем нагревают водный раствор или суспензию (60-80%) очищенной соли в
автоклаве. По окончании реакции расплавленный полиамид выдавливается из
автоклава в виде непрерывной ленты, которая потом рубится на "крошку". Весь
процесс поликонденсации и дальнейшие операции с расплавленным полимером
проводят в атмосфере азота, тщательно освобожденного от кислорода во
избежание окисления и потемнения полимера.
Области применения найлона, как и других полиамидов, - получение
синтетического волокна и некоторых конструкционных деталей.
Стеклонаполненная термостабилизированная, ударопрочная полиамидная
композиция, стойкая к действию масел и бензина. ПА6-ЛТ-СВУ4 рекомендуется для
изготовления корпусных деталей электро- и пневмоинструментов, строительно-
отделочных и других машин, работающих в условиях ударных нагрузок и вибраций.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Ударная вязкость по Шарпи, КДж/м2 , не менее | 60 | Изгибающее напряжение при разрушении, МПа, не менее | 190 | Температура изгиба под нагрузкой при напряжении 1,8 МПа, 'С, не менее | 180 | Электрическая прочность,. КВ/мм, не менее | | - в исходном состоянии | 22 | - после выдерживания в воде 24 часа | 22 | Удельное объемное сопротивление, ОМ см, не менее | | - в исходном состоянии | 1*10 4 | - после выдерживания в воде 24 часа | 1*10 4 |
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 |
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 |
Конструкционный полиамид ПА66-2 - 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 и тепловых нагрузок в
электротехнической промышленности.
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 | 7,2 | Изгибающее напряжение при заданной величине прогиба, МПа, не менее | 81 | Электрическая прочность,. КВ/мм, не менее | 20 |
ПА66-1-Л-СВЗО - стеклонаполненная композиция на основе полимидной смолы.
Рекомендуется для изготовления изделий конструкционного, электроизоляционного
назначения, применяемых в машиностроении, электронике, автомобилестроении,
приборостроении, работающих в условиях повышенных температур.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Изгибающее напряжение при разрушении, МПа, не менее | 200 | Ударная вязкость по Шарпи, КДж/м2, не менее | 40 | Температура изгиба под нагрузкой при напряжении 1,8 МПа, 'С, не менее | 200 | Электрическая прочность,. КВ/мм, не менее | 20 | Удельное объемное электрическое сопротивление, ОМ см, не менее | 2*10 4 |
Полиамид ПА66-ЛТО-СВ30 - термостабилизированная стеклонаполненная композиция,
отличающаяся стойкостью к действию антифризов, минеральных масел, бензина.
Имеет высокие физико- механические показатели. Рекомендуется для изготовления
деталей в автомобилестроении.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Ударная вязкость по Шарпи, КДж/м2, не менее | | - в исходном состоянии | 40 | - после выдержки в антифризе в течение 20 часов при температуре 150'С | 40 | Прочность при растяжении после выдержки в этиленгликоле в течение 72 часов при температуре 135 'С, МПа, не менее | 50 | Изгибающее напряжение при разрушении, МПа, не менее | 200 | Температура изгиба под нагрузкой 1,8 МПа, С, не менее | 200 | Модуль упругости при растяжении, МПа | 8000-11000 |
Полиамид ПА610-Л - литьевой термопласт, получаемый поликонденсацией
гексаметилендиамида и себациновой кислоты. Обладает высокими физико-
механическими и электроизоляционными свойствами, повышенной размерной
стабильностью, низким влагопоглощением. Материал масло-, бензиностоек.
Применяется для изготовления деталей конструкционного, антифрикционного
назначения, прецизионных деталей точной механики (мелкомодульные шестерни,
золотники, манжеты и т.д.). Разрешен для изготовления изделий, контактирующих
с пищевыми продуктами, и игрушек.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Ударная вязкость по Шарпи, КДж/м2 | | - на образцах без надреза | не разрушается | - на образцах с надрезом, не менее | 4,9 | Изгибающее напряжение при заданной величине прогиба, МПа, не менее | 44,1 | Водопоглощение за 24 часа, %, не более | 0,5 | Электрическая прочность, КВ/мм, не менее | 20 |
ПА610-Л-СВЗО - стеклонаполненная композиция на основе полимидной смолы ПА610.
Отличается повышенной прочностью, теплостойкостью, износостойкостью, малым
коэффициентом теплового расширения. Изделия могут работать при температуре до
150'С и кратковременно до 180'С. Рекомендуется для конструкционных деталей,
работающих в условиях повышенных нагрузок и температуры.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Ударная вязкость по Шарпи, КДж/м2, не менее | 29,4 | Модуль упругости при изгибе, МПа | 7000-9000 | Температура изгиба под нагрузкой при напряжении | | - 1,8 МПа, 'С | 190-200 | -0, 45 МПа, 'С | 200-205 | Электрическая прочность, КВ/мм, не менее | 25 |
Тальконаполненный окрашенный пластифицированный композиционный материал
ПА610-ЛПО-Т20 отличается повышенной стабильностью размеров, стойкостью к
деформации, износостойкостью. Рекомендуется для изготовления деталей
конструкционного, антифрикционного и электроизоляционного 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 | Модуль упругости при изгибе, МПа | 2000-3000 | Водопоглащение за 24 часа, %, не более | 1 | Электрическая прочность,. КВ/мм | 20-30 | Усадка, % | 0,8-1,7 |
С Н2С СН2 | | нагр Н2С C à.-NH(CH2)5-CNH(CH2)5-CNH(CH2)5-C-. | || || || NH O O O Н2С |
|
Аналоги полипептидов можно получить синтетически из w-аминокислот, причем
практическое применение находят соединения этого типа, начиная с
«полипептида» w-аминокапроновой кислоты. Эти полипептиды (полиамиды)
получаются нагреванием циклических лактомов, образующих посредством
бекмановской перегруппировки оксидов циклических кетонов.
Из расплава этого полимера капроновой смолы вытягиванием формуют волокно
капрон. В принципе этот метод применим для получения гомологов капрона.
Полиамиды можно получать и поликонденсацией самих аминокислот (с отщеплением
воды):
nNH3-(CH2)6-C-O à.-NH(CH2)6-CNH(CH2)6-CNH(CH2)6-C-. || || || || O O O O Фрагмент макромолекулы полиамида энтант |
|
| | nNH3-(CH2)10-C-Oà.-NH(CH2)10-CNH(CH2)10-CNH(CH2)10-C- || || || || O O O O Фрагмент макромолекулы полимаида рильсана. |
|
Полиамиды указанного типа идут для изготовления синтетического волокна,
искусственного меха, кожи и пластмассовых изделий, обладающих большой
прочностью и упругостью (типа слоновой кости). Наибольшее распространение
получил капрон, в следствии доступности сырья и наличие давно разработанного
пути синтеза. Энтант и рильсан обладают преимуществом большой прочности и
легкости.
1. Несмеянов А.Н., Несмеянов Н.А. Начала органической химии. – М.:
Химия, 1974.
2. Оганесян Э.Т. Важнейшие понятия и термины в химии. – М. «Высшая
школа», 1993.
3. http://www.chem.msu.su/
4. http://www.chimmed.ru/
5. http://plc.cwru.edu/
|