尼龍

發(fā)布時間:2024-01-31
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—[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絲即使冷卻后還能繼續(xù)拉伸,拉伸長度可達到原來的幾倍,經(jīng)過冷卻拉伸后纖維的強度、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。因為高聚酯在100 ℃以下即熔化,特別易溶于各種有機溶劑,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6表示二胺中的碳原子數(shù),第二個6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,其耐磨性和強度超過當(dāng)時任何一種纖維。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。而纖維本身的強度及硬度對清洗及防污性影響很小。
* 熔點及彈性:尼龍6的熔點為220c而尼龍66的熔點為260c。但對地毯的使用溫度條件而言,這并不是一個差別。而較低的熔點使得尼龍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國際機場分別用巴斯夫 zeftron500尼龍6地毯和杜邦antron xl尼龍66地毯進行了一個 長達兩年半的實驗。地毯處于人流量極高的狀態(tài)下,結(jié)果表明:巴斯夫zeftron500尼龍在顏色保持性及絨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、機械部構(gòu):、交通器材、紡織、造紙機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、機械設(shè)備輕量化的進程加快,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等品種比具有很強的價格優(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,來擴大其應(yīng)用領(lǐng)域。主要在以下幾方面進行改性。
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提高尼龍的機械強度,以達到金屬材料的強度,取代金屬
④提高尼龍的抗低溫性能,增強其對耐環(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)動機等耐高溫條件的領(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,實現(xiàn)尼龍復(fù)合材料的高性能化與功能化,進而促進相關(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pa在20世紀50年代就有研究,但形成產(chǎn)業(yè)化是20世紀70年代,自1976年美國杜邦公司開發(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pa、阻燃pa、填充pa,大量的改性pa投放市場。
20世紀80年代,相容劑技術(shù)開發(fā)成功,推動了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90年代,改性尼龍新品種不斷增加,這個時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90年代末,世界尼龍合金產(chǎn)量達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)取得了重大進展,如汽車進氣歧管用高流動改性尼龍已經(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,具有很強的生命力,主要在于它改性后實現(xiàn)高性能化,其次是汽車、電器、通訊、電子、機械等產(chǎn)業(yè)自身對產(chǎn)品高性能的要求越來越強烈,相關(guān)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,促進了工程塑料高性能化的進程,改性尼龍未來發(fā)展趨勢如下。
①高強度高剛性尼龍的市場需求量越來越大,新的增強材料如無機晶須增強、碳纖維增強pa將成為重要的品種,主要是用于汽車發(fā)動機部件,機械部件以及航空設(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,綠色化阻燃尼龍越來越受到市場的重視。
⑤抗靜電、導(dǎo)電尼龍以及磁性尼龍將成為電子設(shè)備、礦山機械、紡織機械的首選材料。
⑥加工助劑的研究與應(yīng)用,將推動改性尼龍的功能化、高性能化的進程。
⑦綜合技術(shù)的應(yīng)用,產(chǎn)品的精細化是推動其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動力。
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纖維的強度為4~5.3cn/dtex,高強滌綸可達 7.9cn/dtex以上,伸長率18%~45%,在10%伸長時的彈性回復(fù)率在90%以上。據(jù)測定
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