尼龙

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  己二酰己二胺汉语拼音jù jǐ èr xiān jǐ èr àn;英语:nylon),分子主链的重复结构单元中,含有酰胺基(—CONH—)的一类热塑树脂。聚酰胺的俗称。

  性能 聚酰胺为韧性角质状半透明或乳白色结晶性树脂,常制成圆柱状粒料,作塑料用的聚酰胺分子量一般为1.5万~2万。各种聚酰胺的共同特点是耐燃,抗张强度高(达104千帕),耐磨,电绝缘性好,耐热(在455千帕下热变形温度均在150℃以上),熔点150~250℃,熔融态树脂的流动性高,相对密度1.05~1.15(加入填料可增至1.6),大都无毒。但树脂中的单体含量过高时,不宜长期与皮肤或食物接触,各国对此常有食品卫生方面的规定。缺点是吸湿性强,贮运中要避免受潮,加工前常需将树脂烘干,否则制品易产生气泡或表面缺陷。此外,在特殊需要光(热)稳定性、尺寸稳定性和冲击强度的场合,纯聚酰胺满足不了要求,通常用改性的方法加以解决。

  沿革 最早工业化生产的聚酰胺品种是聚酰胺66(即尼龙66),美国杜邦公司W.H.卡罗瑟斯于1937年公布了第一个专利,制得聚酰胺纤维(尼龙丝)样品,1938年建立了试验工厂,1939年工业化生产装置投入运转。当时聚酰胺主要用于生产纤维、绳索和包覆材料。第二次世界大战中这些材料在军事方面的应用得到了很大发展,战后生产了薄膜和塑料。1941年,聚酰胺6在德国投入生产,随后又开发了聚酰胺610。1950年法国开发了聚酰胺11。1958年中国试制成功聚酰胺1010,苏联试制成功共聚酰胺。1966年,在联邦德国赫斯化学公司大规模生产聚酰胺12。1972年,美国杜邦公司又实现了芳香族聚酰胺的工业生产。70年代以后,聚酰胺的改性引起人们的极大兴趣,特别是石油化工的发展,聚酰胺的原料路线转向石油,成本逐年下降,产量逐年增长,使聚酰胺发展成为一类品种多、能够适应于多种用途的高分子材料。

  主要品种 包括脂肪族聚酰胺、脂肪-芳香族聚酰胺及芳香族聚酰胺。脂肪族聚酰胺品种多、产量大、应用广泛,既可作纤维,也可作塑料。聚酰胺纤维也称耐纶,它与聚酰胺塑料的产量比为9∶1。脂肪-芳香族聚酰胺品种少,产量也小。芳香族聚酰胺常简称为聚芳酰胺,主要用作纤维,后者称芳香族聚酰胺纤维,俗称芳纶。聚酰胺品种的名称,工业上习惯用单元链节所含碳原子数来表征,可以大体上按聚合物单体分为p型和mp型两种。p型聚酰胺是由氨基酸H2N(CH2)p-1COOH(或内酰胺)制成的。单元链节结构为:[—HN(CH2)p-1—CO—],如聚酰胺6[—HN(CH2)5CO—]n;聚酰胺11[—HN(CH210CO—]n等。它们的名称中6和11分别表示单元链节中的碳原子数。mp型聚酰胺是由二元酸HOOC—(C-H2m-2COOH与二元胺H2N(CH2)pNH2制成的,单元链节结构为:[—OC—(CH2m-2CONH(CH2)pNH—],如聚酰胺66[—OC(C-H24CONH(CH2)6NH—]n,聚酰胺1010[—OC(CH28CONH(C-H2)10—NH—]n等。它们的名称中66和1010分别表示单元链节中酸和胺的碳原子数。工业生产的聚酰胺塑料主要品种有聚酰胺66、聚酰胺6、聚酰胺610、聚酰胺1010、聚酰胺11、聚酰胺12和共聚酰胺等。按聚酰胺中加入的添加剂不同,聚酰胺又有增强、耐磨、微晶、防老化等不同的改性品种;按加工成型的方法,可分为注塑、挤出、模压、浇铸、烧结等品种;按其形态还可分为粒料、薄膜、粉末和坯料等。

  生产方法 生产聚酰胺的起始原料主要来自石油,少量来自煤和植物原料。尼龙66又称聚己二酰己二胺,它的单体己二酸、己二胺和聚酰胺6的单体己内酰胺均主要来自苯加氢制得的环己烷,少部分来自苯酚。尼龙610和尼龙1010的一个单体为癸二酸,以及和尼龙11的单体氨基十一酸均由农林化工产品蓖麻油碱解制得。尼龙12的单体丁二烯则是碳四馏分分离的产物,所有单体在聚合前均加以精制使达聚合级要求。

  聚酰胺改性 主要方法是在聚合过程或加工过程中加入适量的添加剂,以赋予树脂多种不同的特性,使之适于多种不同的使用场合。常用的添加剂有:①稳定剂。包括热稳定剂和光稳定剂,它们分别能提高聚酰胺的抗氧化性和耐光性,制得防老化尼龙。若加入细分散的炭黑2%(质量),聚酰胺便可在室外长期使用。②常用玻璃纤维增强材料。制成增强尼龙以提高刚性,降低蠕变性,并使制品的成型收缩率变小、尺寸稳定性变好。用金属纤维增强,不仅模量高,还具导电性。用矿物也有很好的增强效果,且使加工成型容易,成本降低。二硫化钼和聚四氟乙烯也是聚酰胺的增强材料,且可提高耐磨性。③成核添加剂。用于制得微结晶尼龙,可加快脱模时间,使成型周期缩短20%~30%。此外,根据用途不同,还可加增塑剂和润滑剂等。

  另一种改性的方法是共聚,共聚尼龙是良好的包覆材料和衬垫密封材料;聚酰胺与聚烯烃嵌段接枝共聚,可大幅度提高冲击强度和尺寸稳定性,降低吸湿性,甚至可制成易加工、低成本的塑料制品。这种解决聚酰胺缺陷的有效途径,是近年来发展改性品种的方向之一。

  用途 聚酰胺塑料制品广泛用作各种机械和电器零件,其中包括轴承、齿轮、滑轮泵叶轮、叶片、高压密封圈、垫、阀座、衬套、输油管、贮油器、绳索、传动带、砂轮胶粘剂、电池箱、电器线圈、电缆接头等。还有包装用带、食品用薄膜(熟食用的高温薄膜和清凉饮料用的低温薄膜)的产量也相当大。美国孟山都公司开发适用于反应注射成型的聚酰胺塑料,又称RIM尼龙,很受各国注目,一些国家制成了玻璃增强RIM尼龙大型汽车壳件,使聚酰胺在与金属材料的竞争中,在汽车制造业减轻重量、节能和降低成本等方面找到了又一途径。

  聚酰胺纤维(脂肪族)的主要品种有尼龙66和尼龙6,后者又称锦纶。它们强度高,回弹性好,耐磨性在纺织纤维中最高,耐多次变形性和耐疲劳性接近于涤纶,高于其他纤维。它们有良好的吸温性,但耐光和耐热性差。聚酰胺纤维长丝可制做袜子、内衣、衬衣、运动衫、滑雪衫、雨衣等;短纤维可与棉、毛和粘胶纤维混纺,使织物具有良好的耐磨性和强度。还可用作尼龙搭扣、地毯、装饰布等。工业上主要用于制造帘子布、传送带、渔网、缆绳等。

  芳香族聚酰胺纤维是特种纤维,主要品种有对位芳香族聚酰胺纤维和间位芳香族聚酰胺纤维。前者最大特点是高强度(钢丝的5~6倍)、高模量(钢丝的2~3倍)、低比重(钢丝的1/5),它耐高温、抗化学腐蚀,但耐紫外线较差。用作高速飞机的轮胎帘子线,深海作业、航天方面的特种缆绳等。后者最大特点是耐高温,在光焰中难燃,具有自熄性,耐老化性能好,但耐紫外线较差。用于易燃、易爆环境的工作服及宇航服、消防服等。用它制成的纸大量用于电绝缘材料。