尼龍
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尼龍是美國杰出的科學(xué)家卡羅瑟斯(Carothers)及其領(lǐng)導(dǎo)下的一個(gè)科研小組研制出來的,是世界上出現(xiàn)的第一種合成纖維。尼龍的出現(xiàn)使紡織品的面貌煥然一新,它的合成是合成纖維工業(yè)的重大突破,同時(shí)也是高分子化學(xué)的一個(gè)重要里程碑。
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尼 龍
聚酰胺俗稱尼龍(Nylon),英文名稱Polyamide(簡稱PA),是分子主鏈上含有重復(fù)酰胺基團(tuán)—[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(chǎn)量大,應(yīng)用廣泛,其命名由合成單體具體的碳原子數(shù)而定。是美國著名化學(xué)家卡羅瑟斯和他的科研小組發(fā)明的。
尼龍中的主要品種是尼龍6和尼龍66,占絕對主導(dǎo)地位,其次是尼龍11,尼龍12,尼龍610,尼龍612,另外還有尼龍 1010,尼龍46,尼龍7,尼龍9,尼龍13,新品種有尼龍6I,尼龍9T和特殊尼龍MXD6(阻隔性樹脂)等,尼龍的改性品種數(shù)量繁多,如增強(qiáng)尼龍,單體澆鑄尼龍(MC尼龍),反應(yīng)注射成型(RIM)尼龍,芳香族尼龍,透明尼龍,高抗沖(超韌)尼龍,電鍍尼龍,導(dǎo)電尼龍,阻燃尼龍,尼龍與其他聚合物共混物和合金等,滿足不同特殊要求,廣泛用作金屬,木材等傳統(tǒng)材料代用品,作為各種結(jié)構(gòu)材料。
尼龍是最重要的工程塑料,產(chǎn)量在五大通用工程塑料中居首位。
尼龍,是聚酰胺纖維(錦綸)是一種說法. 可制成長纖或短纖。
1928年,美國最大的化學(xué)工業(yè)公司──杜邦公司成立了基礎(chǔ)化學(xué)研究所,年僅32歲的卡羅瑟斯博士受聘擔(dān)任該所的負(fù)責(zé)人。他主要從事聚合反應(yīng)方面的研究。他首先研究雙官能團(tuán)分子的縮聚反應(yīng),通過二元醇和二元羧酸的酯化縮合,合成長鏈的、相對分子質(zhì)量高的聚酯。在不到兩年的時(shí)間內(nèi),卡羅瑟斯在制備線型聚合物特別是聚酯方面,取得了重要的進(jìn)展,將聚合物的相對分子質(zhì)量提高到10 000~25 000,他把相對分子質(zhì)量高于10 000的聚合物稱為高聚物(Superpolymer)。1930年,卡羅瑟斯的助手發(fā)現(xiàn),二元醇和二元羧酸通過縮聚反應(yīng)制取的高聚酯,其熔融物能像制棉花糖那樣抽出絲來,而且這種纖維狀的細(xì)絲即使冷卻后還能繼續(xù)拉伸,拉伸長度可達(dá)到原來的幾倍,經(jīng)過冷卻拉伸后纖維的強(qiáng)度、彈性、透明度和光澤度都大大增加。這種聚酯的奇特性質(zhì)使他們預(yù)感到可能具有重大的商業(yè)價(jià)值,有可能用熔融的聚合物來紡制纖維。然而,繼續(xù)研究表明,從聚酯得到纖維只具有理論上的意義。因?yàn)楦呔埘ピ?00 ℃以下即熔化,特別易溶于各種有機(jī)溶劑,只是在水中還稍穩(wěn)定些,因此不適合用于紡織。
隨后卡羅瑟斯又對一系列的聚酯和聚酰胺類化合物進(jìn)行了深入的研究。經(jīng)過多方對比,選定他在1935年2月28日首次由己二胺和己二酸合成出的聚酰胺66(第一個(gè)表示二胺中的碳原子數(shù),第二個(gè)表示二酸中的碳原子數(shù))。這種聚酰胺不溶于普通溶劑,熔點(diǎn)為263 ℃,高于通常使用的熨燙溫度,拉制的纖維具有絲的外觀和光澤,在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上也接近天然絲,其耐磨性和強(qiáng)度超過當(dāng)時(shí)任何一種纖維。從其性質(zhì)和制造成本綜合考慮,在已知聚酰胺中它是最佳選擇。接著,杜邦公司又解決了生產(chǎn)聚酰胺66原料的工業(yè)來源問題,1938年10月27日正式宣布世界上第一種合成纖維誕生了,并將聚酰胺66這種合成纖維命名為尼龍(Nylon)。尼龍后來在英語中成了“從煤、空氣、水或其他物質(zhì)合成的,具有耐磨性和柔韌性、類似蛋白質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的所有聚酰胺的總稱”。
聚酰胺(尼龍)
聚癸二酸癸二胺(尼龍1010)
聚十一酰胺(尼龍11)
聚十二酰胺(尼龍12)
聚己內(nèi)酰胺(尼龍6)
聚癸二酰乙二胺(尼龍610)
聚十二烷二酰乙二胺(尼龍612)
聚己二酸己二胺(尼龍66) CAS編碼:32131-17-2
聚辛酰胺(尼龍8)
聚9-氨基壬酸(尼龍9)
尼龍6與尼龍66
- 結(jié)構(gòu):尼龍6為聚己內(nèi)酰胺,而尼龍66為聚己二酸己二胺。尼龍66比尼龍6要硬12%,而理論上說,硬度越高,纖維的脆性越大,從而越容易斷裂。但在地毯使用中這點(diǎn)微小的差別是無法分別的。
- 清洗性及防污性:影響這兩種性能的是是纖維的截面形狀及后道的防污處理。而纖維本身的強(qiáng)度及硬度對清洗及防污性影響很小。
- 熔點(diǎn)及彈性:尼龍6的熔點(diǎn)為220C而尼龍66的熔點(diǎn)為260C。但對地毯的使用溫度條件而言,這并不是一個(gè)差別。而較低的熔點(diǎn)使得尼龍6與尼龍66相比具有更好的回彈性,抗疲勞性及熱穩(wěn)定性。
- 色牢度:色牢度并不是尼龍的一個(gè)特性,是尼龍中的染料而不是尼龍本身在光照下褪色。
- 耐磨性及抗塵性:美國Clemson大學(xué)曾在Tampa國際機(jī)場分別用巴斯夫 Zeftron500尼龍6地毯和杜邦A(yù)ntron XL尼龍66地毯進(jìn)行了一個(gè) 長達(dá)兩年半的實(shí)驗(yàn)。地毯處于人流量極高的狀態(tài)下,結(jié)果表明:巴斯夫Zeftron500尼龍?jiān)陬伾3中约敖q頭耐磨性方面要稍好于杜邦 Antron XL。兩種紗線的抗塵性能沒有差別。
尼龍的改性
由于尼龍具有很多的特性,因此,在汽車、電氣設(shè)備、機(jī)械部構(gòu):、交通器材、紡織、造紙機(jī)械等方面得到廣泛應(yīng)用。
隨著汽車的小型化、電子電氣設(shè)備的高性能化、機(jī)械設(shè)備輕量化的進(jìn)程加快,對尼龍的需求將更高更大。特別是尼龍作為結(jié)構(gòu)性材料,對其強(qiáng)度、耐熱性、耐寒性等方面提出了很高的要求。尼龍的固有缺點(diǎn)也是限制其應(yīng)用的重要因素,特別是對于PA6、PA66兩大品種來說,與PA46、PAl2等品種比具有很強(qiáng)的價(jià)格優(yōu)勢,雖某些性能不能滿足相關(guān)行業(yè)發(fā)展的要求。因此,必須針對某一應(yīng)用領(lǐng)域,通過改性,提高其某些性能,來擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。主要在以下幾方面進(jìn)行改性。
①改善尼龍的吸水性,提高制品的尺寸穩(wěn)定性。
②提高尼龍的阻燃性,以適應(yīng)電子、電氣、通訊等行業(yè)的要求。
③提高尼龍的機(jī)械強(qiáng)度,以達(dá)到金屬材料的強(qiáng)度,取代金屬
④提高尼龍的抗低溫性能,增強(qiáng)其對耐環(huán)境應(yīng)變的能力。
⑤提高尼龍的耐磨性,以適應(yīng)耐磨要求高的場合。
⑥提高尼龍的抗靜電性,以適應(yīng)礦山及其機(jī)械應(yīng)用的要求。
⑦提高尼龍的耐熱性,以適應(yīng)如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等耐高溫條件的領(lǐng)域。
⑧降低尼龍的成本,提高產(chǎn)品競爭力。
總之,通過上述改進(jìn),實(shí)現(xiàn)尼龍復(fù)合材料的高性能化與功能化,進(jìn)而促進(jìn)相關(guān)行業(yè)產(chǎn)品向高性能、高質(zhì)量方向發(fā)展。
改性PA產(chǎn)品的最新發(fā)展
前面提到,玻璃纖維增強(qiáng)PA在20世紀(jì)50年代就有研究,但形成產(chǎn)業(yè)化是20世紀(jì)70年代,自1976年國杜邦公司開發(fā)出超韌PA66后,各國大公司紛紛開發(fā)新的改性PA產(chǎn)品,美國、西歐、日本、荷蘭、意大利等大力開發(fā)增強(qiáng)PA、阻燃PA、填充PA,大量的改性PA投放市場。
20世紀(jì)80年代,相容劑技術(shù)開發(fā)成功,推動(dòng)了PA合金的發(fā)展,世界各國相繼開發(fā)出PA/PE、PA/PP、PA/ABS、PA/PC、PA/PBT、PA/PET、PA/PPO、PA/PPS、PA/I.CP(液晶高分子)、PA/PA等上千種合金,廣泛用于汽車、機(jī)車、電子、電氣械、紡織、體育用品、辦公用品、家電部件等行業(yè)。
20世紀(jì)90年代,改性尼龍新品種不斷增加,這個(gè)時(shí)期改性尼龍走向商品化,形成了新的產(chǎn)業(yè),并得到了迅速發(fā)展,20世紀(jì)90年代末,世界尼龍合金產(chǎn)量達(dá)110萬噸/年。
在產(chǎn)品開發(fā)方面,主要以高性能尼龍PPO/PA6,PPS/PA66、增韌尼龍、納米尼龍、無鹵阻燃尼龍為主導(dǎo)方向;在應(yīng)用方面,汽車部件、電器部件開發(fā)取得了重大進(jìn)展,如汽車進(jìn)氣歧管用高流動(dòng)改性尼龍已經(jīng)商品化,這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部件的塑料化,除在應(yīng)用方面具有重大意義外,更重要的是延長了部件的壽命,促進(jìn)了工程塑料加工技術(shù)的發(fā)展。
改性尼龍發(fā)展的趨勢
尼龍作為工程塑料中最大最重要的品種,具有很強(qiáng)的生命力,主要在于它改性后實(shí)現(xiàn)高性能化,其次是汽車、電器、通訊、電子、機(jī)械等產(chǎn)業(yè)自身對產(chǎn)品高性能的要求越來越強(qiáng)烈,相關(guān)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,促進(jìn)了工程塑料高性能化的進(jìn)程,改性尼龍未來發(fā)展趨勢如下。
①高強(qiáng)度高剛性尼龍的市場需求量越來越大,新的增強(qiáng)材料如無機(jī)晶須增強(qiáng)、碳纖維增強(qiáng)PA將成為重要的品種,主要是用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件,機(jī)械部件以及航空設(shè)備部件。
②尼龍合金化將成為改性工程塑料發(fā)展的主流。尼龍合金化是實(shí)現(xiàn)尼龍高性能的重要途徑,也是制造尼龍專用料、提高尼龍性能的主要手段。通過摻混其他高聚物,來改善尼龍的吸水性,提高制品的尺寸穩(wěn)定性,以及低溫脆性、耐熱性和耐磨性。從而,適用車種不同要求的用途。
③納米尼龍的制造技術(shù)與應(yīng)用將得到迅速發(fā)展。納米尼龍的優(yōu)點(diǎn)在于其熱性能、力學(xué)性能、阻燃性、阻隔性比純尼龍高,而制造成本與背通尼龍相當(dāng)。因而,具有很大的競爭力。
④用于電子、電氣、電器的阻燃尼龍與日俱增,綠色化阻燃尼龍?jiān)絹碓绞艿绞袌龅闹匾暋?/p>
⑤抗靜電、導(dǎo)電尼龍以及磁性尼龍將成為電子設(shè)備、礦山機(jī)械、紡織機(jī)械的首選材料。
⑥加工助劑的研究與應(yīng)用,將推動(dòng)改性尼龍的功能化、高性能化的進(jìn)程。
⑦綜合技術(shù)的應(yīng)用,產(chǎn)品的精細(xì)化是推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動(dòng)力。
聚酰胺纖維是大分子鏈上具有C9-NH基偽一類纖維的總稱。常用的為脂肪族聚酯胺夕主要品種有聚酰胺6和'聚酰胺66,我國商品名 稱為錦綸6和錦綸66。.?錦綸纖維以長絲為主,少量的短纖維主要用于和棉,毛或其它化纖混紡。錦綸長絲大量用于變形加工制造彈 力絲,作為機(jī)織或針織原料。錦綸纖維一般采用熔體法紡絲。 錦綸6和錦綸66纖維的強(qiáng)度為4~5.3cN/dtex,高強(qiáng)滌綸可達(dá) 7.9cN/dtex以上,伸長率18%~45%,在10%伸長時(shí)的彈性回復(fù)率在90%以上。據(jù)測定,錦綸纖維的耐磨為棉纖維的20倍、羊毛的 20倍、粘膠的50倍。耐疲勞性能居各種纖維之首。在民用上大量用于加工襪子和其他混紡制品,提高織物的耐磨牢度,但錦綸纖維模 量低,抗摺皺性能不及滌綸,限制了錦綸在衣著領(lǐng)域的應(yīng)用。錦綸簾子線的壽命比粘膠大3倍,沖擊吸收能大,因此輪胎能在壞的路面 上行駛,但由于錦綸簾子線伸長大,汽車停止時(shí),輪胎變形產(chǎn)生平點(diǎn),起動(dòng)初期汽車跳動(dòng)厲害。因此只能用于貨車的輪胎,不宜作客車 的輪胎簾子線之用。
錦綸纖維表面平整,不加油劑的纖維摩擦系數(shù)很高,錦綸油劑貯存日久易失效,紡織加工時(shí)還需要重新添加油劑。
錦綸纖維的吸濕比滌綸高,錦綸6與錦綸66在標(biāo)準(zhǔn)條件下的回潮率為4.5%,在合纖中僅次于維綸。染色性能好,可用酸性染料, 分散性染料及其他染料染色?! ?/p>
尼龍的歷史:
人們對尼龍并不陌生,在日常生活中尼龍制品比比皆是,但是知道它歷史的人就很少了。尼龍是世界上首先研制出的一種合成纖維。
二十世紀(jì)初,企業(yè)界搞基礎(chǔ)科學(xué)研究還被認(rèn)為是一種不可思議的事情。1926年國最大的工業(yè)公司-杜邦公司的出于對基礎(chǔ)科學(xué)的興趣,建議該公司開展有關(guān)發(fā)現(xiàn)新的科學(xué)事實(shí)的基礎(chǔ)研究。1927年該公司決定每年支付25萬美元作為研究費(fèi)用,并開始聘請化學(xué)研究人員,到1928年杜邦公司成立了基礎(chǔ)化學(xué)研究所,年僅32歲的卡羅瑟斯(Wallace H. Carothers,1896~1937)博士受聘擔(dān)任該所有機(jī)化學(xué)部的負(fù)責(zé)人。
卡羅瑟斯,美國有機(jī)化學(xué)家。1896年4月27日出生于美國愛荷華州威爾明頓。1937年4月29日卒于美國費(fèi)城。1924年獲伊利諾伊大學(xué)博士學(xué)位后,先后在該大學(xué)和哈佛大學(xué)擔(dān)任有機(jī)化學(xué)的教學(xué)和研究工作。1928年應(yīng)聘在美國杜邦公司設(shè)于威爾明頓的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行有機(jī)化學(xué)研究。他主持了一系列用聚合方法獲得高分子量物質(zhì)的研究。1935年以己二酸與己二胺為原料制得聚合物,由于這兩個(gè)組分中均含有6個(gè)碳原子,當(dāng)時(shí)稱為聚合物66。他又將這一聚合物熔融后經(jīng)注射針壓出,在張力下拉伸稱為纖維。這種纖維即聚酰胺66纖維,1939年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化后定名為耐綸(Nylon),是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的合成纖維品種。
尼龍的合成奠定了合成纖維工業(yè)的基礎(chǔ),尼龍的出現(xiàn)使紡織品的面貌煥然一新。用這種纖維織成的尼龍絲襪既透明又比絲襪耐穿,1939年目24日杜邦公在總部所在地公開銷售尼龍絲長襪時(shí)引起轟動(dòng),被視為珍奇之物爭相搶購,人們曾用“象蛛絲一樣細(xì),象鋼絲一樣強(qiáng),象絹絲一樣美”的詞句來贊譽(yù)這種纖維,到1940年5月尼龍纖維織品的銷售遍及美國各地。
從第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)直到1945年,尼龍工業(yè)被轉(zhuǎn)向制降落傘、飛機(jī)輪胎簾子布、軍服等軍工產(chǎn)品。由于尼龍的特性和廣泛的用途,第二次世界大戰(zhàn)后發(fā)展非常迅速,尼龍的各種產(chǎn)品從絲襪、衣著到地毯,漁網(wǎng)等,以難以計(jì)數(shù)的方式出現(xiàn),是三大合成纖維之一。
(圖片說明)用尼龍制成的熱氣球可以做得很大
尼龍(英語Nylon)是一種人造的多聚物。1935年2月28日杜邦公司的華萊士.卡羅瑟斯在美國威爾明頓發(fā)明了這種塑料。1938年尼龍正式上市,最早的尼龍制品是尼龍制的牙刷的刷子(1938年2月24日開始出售)和婦女穿的尼龍襪(1940年5月15日上市)。今天,尼龍纖維是多種人造纖維的原材料。硬的尼龍被用在建筑業(yè)中。
結(jié)構(gòu)
從化學(xué)的角度來看尼龍是一種縮合聚合物,其組成單位由酰胺連接,因此它有時(shí)也被稱為聚酰胺。尼龍是世界上第一種完全人造的纖維,其原材料是煤、水和空氣。從這些原材料中一般合成兩種基本化學(xué)物質(zhì),在大多數(shù)情況下六亞甲基二胺和己二酸。它們被混合在一起聚化形成尼龍。
尼龍6,6
最常見的是尼龍6,6或尼龍66,這表示六亞甲基二胺和己二酸都含有六個(gè)碳原子。在多聚物的鏈中六亞甲基二胺和己二酸互相交替,因此與其它多聚物(如蛋白質(zhì))不同的是,在尼龍中其酰胺的方向也不斷交替。
歷史
尼龍這個(gè)詞的來源不很清楚。許多人說它是NY(美國紐約,英語New York)和Lon(英國倫敦,英語London)的縮寫拼在一起組成的,這兩個(gè)地方是最先生產(chǎn)尼龍的地方。但這個(gè)說法毫無根據(jù)。1940年,杜邦公司有人說Nyl是隨意找出來的,而on則是因?yàn)樵S多纖維(比如棉花,英語Cotton)的英語詞以on結(jié)束。1978年杜邦發(fā)表的一篇文章中又稱本來他們打算叫它No-Run,但后來為了讓它好聽些改成了Nylon,尼龍。
另一種比較常見的傳說是尼龍是Now You, Lazy Old Nippon的縮寫。背景是1930年代大量便宜的日本紡織品沖擊西方社會(huì)。因此尼龍被看成是一種對付日本的紡織品來說有競爭力的產(chǎn)品。
尼龍這個(gè)詞雖然非常普及,但從未被用做商標(biāo)或受到商標(biāo)保護(hù)。
第二次世界大戰(zhàn)期間盟軍使用尼龍做的降落傘(此前一般用亞洲絲綢制作),此外輪胎、帳篷、繩索等其它軍事物資也用尼龍制造。它甚至被用來制造印刷美國貨幣的紙。戰(zhàn)爭開始時(shí)棉花占纖維原料的80%,其它20%主要是木頭纖維。1945年8月時(shí),棉花的占據(jù)量降低到75%,而人造纖維的比例上升到了25%?! ?/p>
特點(diǎn)
1.杜邦Tactel尼龍使織物柔軟舒適,并且其良好的吸濕性可以平衡空氣和身體之間的濕度差,從而減輕了身體的壓力,具有調(diào)整效果。
2.特別輕巧,極易保養(yǎng)。
3.可機(jī)洗,晾干時(shí)間比棉快三倍,只需微燙或免燙,不易變形,具有顯著的抗皺能力。
4.由于具有卓越的回彈性,使它可經(jīng)拉伸后恢復(fù)到原來的狀態(tài)。
⒌ 燃燒時(shí)邊燃燒邊熔化,無煙或略有白煙?;鹧嫘?,呈藍(lán)色。有燒焦的芹菜味,灰燼為淺褐色小硬珠,不易捻碎?! ?/p>
尼龍的改性
由于PA強(qiáng)極性的特點(diǎn),吸濕性強(qiáng),尺寸穩(wěn)定性差,但可以通過改性來改善。
? 玻璃纖維增強(qiáng)PA
在PA 加入30% 的玻璃纖維,PA 的力學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定性、耐熱性、耐老化性能有明顯提高,耐疲勞強(qiáng)度是未增強(qiáng)的2.5 倍。玻璃纖維增強(qiáng)PA 的成型工藝與未增強(qiáng)時(shí)大致相同,但因流動(dòng)較增強(qiáng)前差,所以注射壓力和注射速度要適當(dāng)提高,機(jī)筒溫度提高10-40℃。由于玻纖在注塑過程中會(huì)沿流動(dòng)方向取向,引起力學(xué)性能和收縮率在取向方向上增強(qiáng),導(dǎo)致制品變形翹曲,因此,模具設(shè)計(jì)時(shí),澆口的位置、形狀要合理,工藝上可以提高模具的溫度,制品取出后放入熱水中讓其緩慢冷卻。另外,加入玻纖的比例越大,其對注塑機(jī)的塑化元件的磨損越大,最好是采用雙金屬螺桿、機(jī)筒。
? 阻燃PA
由于在PA中加入了阻燃劑,大部分阻燃劑在高溫下易分解,釋放出酸性物質(zhì),對金屬具有腐蝕作用,因此,塑化元件(螺桿、過膠頭、過膠圈、過膠墊圈、法蘭等)需鍍硬鉻處理。工藝方面,盡量控制機(jī)筒溫度不能過高,注射速度不能太快,以避免因膠料溫度過高而分解引起制品變色和力學(xué)性能下降。
? 透明PA
具有良好的拉伸強(qiáng)度、耐沖擊強(qiáng)度、剛性、耐磨性、耐化學(xué)性、表面硬度等性能,透光率高,與光學(xué)玻璃相近,加工溫度為300--315 ℃,成型加工時(shí),需嚴(yán)格控制機(jī)筒溫度,熔體溫度太高會(huì)因降解而導(dǎo)致制品變色,溫度太低會(huì)因塑化不良而影響制品的透明度。模具溫度盡量取低些,模具溫度高會(huì)因結(jié)晶而使制品的透明度降低。
? 耐候PA
在PA 中加入了碳黑等吸收紫外線的助劑,這些對PA的自潤滑性和對金屬的磨損大大增強(qiáng),成型加工時(shí)會(huì)影響下料和磨損機(jī)件。因此,需要采用進(jìn)料能力強(qiáng)及耐磨性高的螺桿、機(jī)筒、過膠頭、過膠圈、過膠墊圈組合。
? 聚酰胺
聚酰胺(PA,俗稱尼龍)是美國DuPont公司最先開發(fā)用于纖維的樹脂,于1939年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。20世紀(jì)50年代開始開發(fā)和生產(chǎn)注塑制品,以取代金屬滿足下游工業(yè)制品輕量化、降低成本的要求。聚酰胺主鏈上含有許多重復(fù)的酰胺基,用作塑料時(shí)稱尼龍,用作合成纖維時(shí)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(huán)內(nèi)酰胺來合成。根據(jù)二元胺和二元酸或氨基酸中含有碳原子數(shù)的不同,可制得多種不同的聚酰胺,目前聚酰胺品種多達(dá)幾十種,其中以聚酰胺-6、聚酰胺-66和聚酰胺-610的應(yīng)用最廣泛。
聚酰胺-6、聚酰胺-66和聚酰胺-610的鏈節(jié)結(jié)構(gòu)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(xué)性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料。
PA具有良好的綜合性能,包括力學(xué)性能、耐熱性、耐磨損性、耐化學(xué)藥品性和自潤滑性,且摩擦系數(shù)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(qiáng)改性,提高性能和擴(kuò)大應(yīng)用范圍。PA的品種繁多,有PA6、PA66、PAll、PAl2、PA46、PA610、PA612、PAl010等,以及近幾年開發(fā)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?;?/a>己內(nèi)酰胺為助催化劑,使δ-己內(nèi)酰胺直接在模型中通過負(fù)離子開環(huán)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。
聚酰胺主要用于合成纖維,其最突出的優(yōu)點(diǎn)是耐磨性高于其他所有纖維,比棉花耐磨性高10倍,比羊毛高20倍,在混紡織物中稍加入一些聚酰胺纖維,可大大提高其耐磨性;當(dāng)拉伸至3-6%時(shí),彈性回復(fù)率可達(dá)100%;能經(jīng)受上萬次折撓而不斷裂。聚酰胺纖維的強(qiáng)度比棉花高1-2倍、比羊毛高4-5倍,是粘膠纖維的3倍。但聚酰胺纖維的耐熱性和耐光性較差,保持性也不佳,做成的衣服不如滌綸挺括。另外,用于衣著的錦綸-66和錦綸-6都存在吸濕性和染色性差的缺點(diǎn),為此開發(fā)了聚酰胺纖維的新品種——錦綸-3和錦綸-4的新型聚酰胺纖維,具有質(zhì)輕、防皺性優(yōu)良、透氣性好以及良好的耐久性、染色性和熱定型等特點(diǎn),因此被認(rèn)為是很有發(fā)展前途的。
由于聚酰胺具有無毒、質(zhì)輕、優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性及較好的耐腐蝕性,因此廣泛應(yīng)用于代替銅等金屬在機(jī)械、化工、儀表、汽車等工業(yè)中制造軸承、齒輪、泵葉及其他零件。聚酰胺熔融紡成絲后有很高的強(qiáng)度,主要做合成纖維并可作為醫(yī)用縫線。
錦綸在民用上可以混紡或純紡成各種醫(yī)療及針織品。錦綸長絲多用于針織及絲綢工業(yè),如織單絲襪、彈力絲襪等各種耐磨解釋的錦綸襪,錦綸紗巾,蚊帳,錦綸花邊,彈力錦綸外衣,各種錦綸綢或交織的絲綢品。錦綸短纖維大都用來與羊毛或其它化學(xué)纖維的毛型產(chǎn)品混紡,制成各種耐磨經(jīng)穿的衣料。
在工業(yè)上錦綸大量用來制造簾子線、工業(yè)用布、纜繩、傳送帶、帳篷、漁網(wǎng)等。在國防上主要用作降落傘及其他軍用織物。
聚酰胺 分子鏈上的重復(fù)結(jié)構(gòu)單無是酰胺基的一類聚合物。
特色尼龍纖維
納米尼龍
據(jù)日本東麗化學(xué)公司消息,該公司已經(jīng)成功開發(fā)出直徑比以往極細(xì)纖維還小兩位數(shù)的納米級單絲結(jié)構(gòu)的“納米纖維”新技術(shù),通過控制納米構(gòu)造技術(shù)達(dá)到纖維細(xì)度的極限。東麗化學(xué)公司稱,該公司利用這項(xiàng)新技術(shù)已經(jīng)開發(fā)直徑為10μm的單絲140萬根以上所構(gòu)成的納米尼龍纖維。這種纖維與以往產(chǎn)品進(jìn)行比較,表面積是過去產(chǎn)品的1000倍左右,具有很高的表面活性?! ?/p>
超強(qiáng)尼龍纖維
Triangle–Raleigh尼龍纖維有許多用途,從服裝、地毯到繩索到微機(jī)的數(shù)據(jù)線都可以利用該種纖維。目前,北卡羅萊納州大學(xué)紡織學(xué)院的研究員正努力改進(jìn)這種纖維,據(jù)報(bào)道說已經(jīng)研制出最強(qiáng)脂肪族尼龍纖維。
科學(xué)家聚合體教授--托奈里博士紡織工程、化學(xué)和自然科學(xué)助理教授理查德.克塔克博士正在研究一種方法,在不需要昂貴的費(fèi)用、復(fù)雜的過程的情況下,產(chǎn)生更高強(qiáng)度的尼龍纖維。他們利用脂肪族尼龍或者尼龍進(jìn)行研究,這種尼龍的碳援助利用直鏈或者開放型支鏈連接在以前,強(qiáng)調(diào)不環(huán)鏈大。
更強(qiáng)壯的脂肪族尼龍能夠應(yīng)用于繩索、裝卸皮帶、降落傘和汽車輪胎,或者產(chǎn)生能夠適合高溫利用的合成材料。
這個(gè)發(fā)現(xiàn)最近在費(fèi)城召開的美國化學(xué)科學(xué)年會(huì)上介紹,刊登在聚合體定期刊物上。
這種纖維利用聚合體或者包括許多單位的長鏈分子制作而成。當(dāng)這些聚合體鏈被整齊的安排,這種聚合體將成水晶狀態(tài)。
這些盤繞的聚合體需要拉伸,如果他們要制作成更強(qiáng)的纖維,需要消除他們的彈性。在尼龍鏈中加入氫可以防止拉伸,因此克服這種結(jié)合對產(chǎn)生更強(qiáng)的尼龍纖維來說是一個(gè)關(guān)鍵因素。
超強(qiáng)纖維,以凱夫拉爾纖維為例,是從芳香尼龍聚合體中制作而成,是否僵硬,長鏈包含環(huán)鏈,芳香尼龍制作很困難,因此十分昂貴。
因此托奈里教授和克塔克博士利用聚酰胺66(尼龍66)來進(jìn)行研究,這種材料是一種商業(yè)熱塑性材料,很容易制作,但是拉伸和排列困難。同時(shí),取消尼龍66的彈性也很困難。
這個(gè)發(fā)現(xiàn)可以解決尼龍66在三氯化鎵中能夠溶解的問題,能夠有效的打破氫粘合的問題。允許聚合體鏈延伸。
托奈里教授說,這種新纖維可能比典型的脂肪族尼龍的強(qiáng)調(diào)高10倍。利用脂肪族尼龍來生產(chǎn)十分經(jīng)濟(jì)可行。高強(qiáng)調(diào)的纖維如凱夫拉爾纖維必須在專業(yè)化的工廠生產(chǎn),這是因?yàn)樵谏a(chǎn)過程中需要濃硫酸。而這種新纖維能夠利用普通的紡紗纖維單位制作,在加工過程中沒有特別的地方。
托奈里和克塔克博士還在繼續(xù)他們的研究。目前對如果打破氫粘合和將對尼龍66纖維產(chǎn)生如何的影響還不可而知。
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