4.6. Полиамиды. Сырьё для производства, свойства, виды, применение

Полиамидами называются высокомолекулярные соединения, содержащие в своей цепи амидные группы —СОNН—. Промышленными методами синтеза полиа­мидов являются полимеризация лактамов аминокислот и поликонденсация диаминов с дикарбоновыми кислотами или их производными. Наиболее распространенными полиамидными смолами являются капрон, получаемый из капролактама, найлон (анид), синтезируемый из гексаметилендиамина и адипиновой кислоты, энант и пе- ларгон, являющиеся поликонденсатами аминоэнантовой и аминопеларгоновой кислот. Используемые для производства полиамидов сырьевые материалы представляют собой легко растворимые кристаллические вещества, получаемые в основном из бензола и его соединений. Химическое строение полиамидов характеризуется цифровыми обозначениями. Если полиамид получен полиме­ризацией из одного мономера, то при его маркировке после слова «полиамид» ставится одна цифра, соответствующая числу атомов углерода в мономере. Так, капрон (поликапроамид), получаемый полимеризацией капролактама, называется полиамидом 6. В случаях, когда полиамид получен поликонденсацией диаминов с дикарбоновыми кислотами или их производными, число цифр в марке характеризует количество исходных ком­понентов, из которых синтезирован полиамид. При этом цифры до запятой показывают число атомов углерода в диаминах, а после запятой — в дикарбоновых кислотах (например, найлон, полученный из гексаметилендиамина и адипиновой кислоты — полигексаметиленадинамид, называется полиамидом 6,6 и т.д.). Основные направления использования полиамидов — производство синтетических волокон и пластмасс. Полиамиды — наиболее прочные, жесткие и вязкие термопласты, хорошо сопротивляются абразивному износу, обладают высокой химической стойкостью. В паре с металлами они имеют низкие коэффициенты трения и не схватываются с ними. В вязкотекучем состоянии полиамиды легко перерабатываются в различные изделия, волокно, пленку и другие известными способами: отливкой в формы, литьем под давлением, центробежным литьем и прессованием, продавливанием через фильеры, на шнек машинах. Для использования в машиностроении промышленность выпускает шесть типов полиамидных смол: капрон, найлон, смолы № 54, № 68, АК-7 и П-6. Однако наибольшее применение получил капрон.

При изготовлении крупных изделий широко используют капролон — продукт полимеризации расплава капролактама с инициатором и активатором непосредственно в форме. В машиностроении полиамиды находят широкое применение в качестве конструкционного материала, вытесняя цветные металлы, чугун и сталь, в малонагруженных деталях, подверженных абразивному износу и действию агрессивных сред (вкладыши подшипников скольжения, зубчатые колеса, втулки, шайбы, детали насосов и муфт сцепления, а также нефтеперерабатывающего оборудования; трущиеся детали, работающие без смазки; гребные винты и др.). Полиамиды используют для изготовления пропиточных материалов, клеев и покрытий, наносимых на металлические поверхности в виде растворов или оплавленных частиц и придающих им антифрикционные свойства, повышающих химическую стойкость и износостойкость. Недостаток покрытий — их набухание и отслаивание при работе во влажной среде.

Полиамиды выпускаются как простые пластмассы и как сложные с наполнителями или пластификаторами, улучшающими их основные свойства.

Наиболее благоприятное влияние на физико-механические свойства полиамидов в качестве наполнителя оказывает стеклянное волокно. Чистые полиамиды используются для изготовления деталей, подверженных ударным воздействиям, а полиамиды со стеклянным волокном — для изготовления износостойких и теплостойких деталей (комплектующие детали автомобилей и тракторов, радио- и электротехнические детали с повышенной теплостойкостью и др.). Полиамидные волокна применяются в производстве трикотажа, искусственных мехов, ковров, щеток, изоляции проводов, автомобильных шин, канатов, транспортерных лент и т. п. По механической прочности, относительному удлинению и эластичности полиамидные волокна превосходят другие виды химических и натуральных волокон, но во влажном состоянии их прочность несколько снижается. Высокими механическими свойствами обладают волокна энант и пеларгон. По стойкости к многократным деформациям, истиранию, термостабильности, свето- и химической стойкости эти виды волокон значительно превосходят капроновое волокно.

Недостатками полиамидов являются низкая твердость и теплопроводность, значительное водопоглогцение, высокий коэффициент теплового расширения, старение на свету, слабые диэлектрические свойства и др. Физико-химические свойства полиамидов могут быть улучшены, а объемы использования увеличены благодаря введению в них таких наполнителей, как дисульфид молибдена, графит, тальк и т. п. В то же время выпуск полиамидов в общем объеме производства и потребления пластмасс составляет всего лишь около 1%, что в значительной мере объясняется их высокой стоимостью.