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聚酰胺俗稱尼龍

Polyamide

聚酰胺俗稱尼龍(Nylon),英文名稱Polyamide(簡稱PA),密度1.15g/cm3,是分子主鏈上含有重復酰胺基團—[NHCO]—的熱塑性樹脂總稱,包括脂肪族PA,脂肪—芳香族PA和芳香族PA。其中脂肪族PA品種多,產量大,應用廣泛,其命名由合成單體具體的碳原子數而定。由美國著名化學家卡羅瑟斯和他的科研小組發明的。
尼龍是聚酰胺纖維(錦綸)的一種說法,可制成長纖或短纖。錦綸是聚酰胺纖維的商品名稱,又稱耐綸(Nylon)。英文名稱Polyamide(簡稱PA),其基本組成物質是通過酰胺鍵—[NHCO]—連接起來的脂肪族聚酰胺。
分子結構
常用的錦綸纖維可分為兩大類。
一類是由二胺和二酸縮聚而得的聚己二酸己二胺,其長鏈分子的化學結構式為:
H-[HN(CH2)XNHCO(CH2)YCO]-OH
這類錦綸的相對分子量一般為17000-23000.根據所用二元胺和二元酸的碳原子數不同,可以得到不同的錦綸產品,并可通過加在錦綸后的數字區別,其中前一數字是二元胺的碳原子數,后一數字是二元酸的碳原子數。例如錦綸66,說明它是由己二胺和己二酸縮聚制得;錦綸610,說明它是由己二胺和癸二酸制得。
另一類是由己內酰胺縮聚或開環聚合得到的,其長鏈分子的化學結構式為:
H-[NH(CH2)XCO]-OH
根據其單元結構所含碳原子數目,可得到不同品種的命名。例如錦綸6,說明它是由含6個碳原子的己內酰胺開環聚合而得。
錦綸6、錦綸66及其他脂肪族錦綸都由帶有酰胺鍵(-NHCO-)的線型大分子組成。錦綸分子中有-CO-、-NH-基團,可以在分子間或分子內形成氫鍵結合,也可以與其他分子相結合,所以錦綸吸濕能力較好,并且能夠形成較好的結晶結構。
錦綸分子中的-CH2-(亞甲基)之間因只能產生較弱的范德華力,所以-CH2-鏈段部分的分子鏈卷曲度較大。各種錦綸因今-CH2-的個數不同,使分子間氫鍵的結合形式不完全相同,同時分子卷曲的概率也不一樣。另外,有些錦綸分子還有方向性。分子的方向性不同,纖維的結構性質也不完全相同。
形態結構
采用熔紡法制得的錦綸在顯微鏡中觀察到的形態結構具有圓形的截面和無特殊的縱向結構。在電子顯微鏡下可觀察到絲狀的原纖組織,錦綸66的原纖寬約10-15nm。如用異形噴絲板,可制成各種特殊截面形狀的錦綸,如多角形、多葉形、中空等異形截面。它的聚焦態結構與紡絲過程的拉伸及熱處理有密切關系。不同錦綸的大分子主鏈都由碳原子和氮原子相連而成。
異形纖維可改變纖維的彈性,使纖維具有特殊的光澤與膨松性,并改善纖維的抱合性能與覆蓋能力以及抗起球、減少靜電等性能。如三角形纖維有閃光效應;五葉形纖維有肥光般光澤,手感良好,并抗起球;中空纖維由于內部有空腔,密度小,保暖性好。
聚酰胺(PA,俗稱尼龍)是美國DuPont公司最先開發用于纖維的樹脂,于1939年實現工業化。20世紀50年代開始開發和生產注塑制品,以取代金屬滿足下游工業制品輕量化、降低成本的要求。聚酰胺主鏈上含有許多重復的酰胺基,用作塑料時稱尼龍,用作合成纖維時我們稱為錦綸,聚酰胺可由二元胺和二元酸制取,也可以用ω-氨基酸或環內酰胺來合成。根據二元胺和二元酸或氨基酸中含有碳原子數的不同,可制得多種不同的聚酰胺,聚酰胺品種多達幾十種,其中以聚酰胺-6、聚酰胺-66和聚酰胺-610的應用最廣泛。
聚酰胺-6、聚酰胺-66和聚酰胺-610的鏈節結構分別為[NH(CH2)5CO]、[NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO]和[NH(CH2)6NHCO(CH2)8CO]。聚酰胺-6和聚酰胺-66主要用于紡制合成纖維,稱為錦綸-6和錦綸-66。尼龍-610則是一種力學性能優良的熱塑性工程塑料。
PA具有良好的綜合性能,包括力學性能、耐熱性、耐磨損性、耐化學藥品性和自潤滑性,且摩擦系數低,有一定的阻燃性,易于加工,適于用玻璃纖維和其它填料填充增強改性,提高性能和擴大應用范圍。
PA的品種繁多,有PA6、PA66、PAll、PA12、PA46、PA610、PA612、PA1010等,以及近幾年開發的半芳香族尼龍PA6T和特種尼龍等很多新品種。 尼龍-6塑料制品可采用金屬鈉、氫氧化鈉等為主催化劑,N-乙?;簝弱0窞橹呋瘎?,使δ-己內酰胺直接在模型中通過負離子開環聚合而制得,稱為澆注尼龍。用這種方法便于制造大型塑料制件。

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