Полиамиды
  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 
   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. 
                           Классификация полимеров 
   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. 
                Свойства и важнейшие характеристики полимеров 
   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. 
                  Растворимость сульфосодержащих полиамидов 
   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. 
                     Характеристики некоторых полиамидов 
ПОЛИАМИД ПА6-ЛТ-СВУ4 
   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, |180     | 
|не менее                                                     |        | 
|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  | 
ПОЛИАМИД ПА6-ЛПО-Т18 
   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|90       | 
|менее                                                       |         | 
ПОЛИАМИД 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,  |78             | 
|МПа, не менее                                         |               | 
|Электрическая прочность, КВ/мм                        |20-25          | 
ПОЛИАМИД ПА66-2 
   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,  |81             | 
|МПа, не менее                                         |               | 
|Электрическая прочность,. КВ/мм, не менее             |20             | 
ПОЛИАМИД ПА66-1-Л-СВ30 
   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, |200     | 
|не менее                                                     |        | 
|Электрическая прочность,. КВ/мм, не менее                    |20      | 
|Удельное объемное электрическое сопротивление, ОМ см, не     |2*10 4  | 
|менее                                                        |        | 
ПОЛИАМИД ПА66-ЛТО-СВ30 
   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        |40        | 
|температуре 150'С                                          |          | 
|Прочность при растяжении после выдержки в этиленгликоле в  |50        | 
|течение 72 часов при температуре 135 'С, МПа, не менее     |          | 
|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 
   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,  |44,1           | 
|МПа, не менее                                         |               | 
|Водопоглощение за 24 часа, %, не более                |0,5            | 
|Электрическая прочность, КВ/мм, не менее              |20             | 
ПОЛИАМИД ПА610-Л-СВ30 
   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          | 
ПОЛИАМИД ПА610-Л-Т20 
   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     | 
                        Примеры получения полиамидов 
   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): 
   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. 
                       Список используемой литературы: 
    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/ 
----------------------- 
      С 
Н2С          СН2 
   |                |  нагр 
Н2С            C  (…-NH(CH2)5-CNH(CH2)5-CNH(CH2)5-C-… 
                    |                              ||                    || 
                  || 
                  NH                          O                   O 
         O 
         Н2С 
nNH3-(CH2)6-C-O (…-NH(CH2)6-CNH(CH2)6-CNH(CH2)6-C-… 
                       ||                                 || 
   ||                   || 
                      O                                O                  O 
                O 
                            Фрагмент макромолекулы полиамида энтант 
nNH3-(CH2)10-C-O(…-NH(CH2)10-CNH(CH2)10-CNH(CH2)10-C- 
                        ||                                  || 
      ||                    || 
                       O                                 O 
 O                   O 
                       Фрагмент макромолекулы полимаида рильсана. 
   
  |