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結(jié)構(gòu)
聚酰胺俗稱尼龍(Nylon),英文名稱Polyamide(簡(jiǎn)稱PA),密度1.15g/cm3,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。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。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。由美國(guó)著名化學(xué)家卡羅瑟斯和他的科研小組發(fā)明的。
尼龍是聚酰胺纖維(錦綸)的一種說(shuō)法,可制成長(zhǎng)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(jiǎn)稱PA),其基本組成物質(zhì)是通過(guò)酰胺鍵—[NHCO]—連接起來(lái)的脂肪族聚酰胺。
分子結(jié)構(gòu)
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(zhǎng)鏈分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
H—[HN(CH2)XNHCO(CH2)YCO]—OH
這類錦綸的相對(duì)分子量一般為17000-23000.根據(jù)所用二元胺和二元酸的碳原子數(shù)不同,可以得到不同的錦綸產(chǎn)品,并可通過(guò)加在錦綸后的數(shù)字區(qū)別,其中前一數(shù)字是二元胺的碳原子數(shù),后一數(shù)字是二元酸的碳原子數(shù)。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,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。例如錦綸66,說(shuō)明它是由己二胺和己二酸縮聚制得;錦綸610,說(shuō)明它是由己二胺和癸二酸制得。
另一類是由己內(nèi)酰胺縮聚或開環(huán)聚合得到的,其長(zhǎng)鏈分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
H—[NH(CH2)XCO]—OH
根據(jù)其單元結(jié)構(gòu)所含碳原子數(shù)目,可得到不同品種的命名。例如錦綸6,說(shuō)明它是由含6個(gè)碳原子的己內(nèi)酰胺開環(huán)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(tuán),可以在分子間或分子內(nèi)形成氫鍵結(jié)合,也可以與其他分子相結(jié)合,所以錦綸吸濕能力較好,并且能夠形成較好的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
錦綸分子中的—CH2—(亞甲基)之間因只能產(chǎn)生較弱的范德華力,所以—CH2—鏈段部分的分子鏈卷曲度較大。可是互相嚙合要求互相的縫隙是一樣,齒的間隙和齒的厚度應(yīng)該一致,才能夠發(fā)揮機(jī)械效率。各種錦綸因今—CH2—的個(gè)數(shù)不同,使分子間氫鍵的結(jié)合形式不完全相同,同時(shí)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(jié)構(gòu)性質(zhì)也不完全相同。
形態(tài)結(jié)構(gòu)
采用熔紡法制得的錦綸在顯微鏡中觀察到的形態(tài)結(jié)構(gòu)具有圓形的截面和無(wú)特殊的縱向結(jié)構(gòu)。MC尼龍作為耐磨、自潤(rùn)滑、耐油、抗化學(xué)腐蝕的工程塑料,廣泛應(yīng)用于油田、礦山、治金、化工、輕工及運(yùn)輸?shù)裙I(yè)機(jī)械的傳動(dòng)滑動(dòng)部件,并可節(jié)約、取代非鐵(有色)金屬,省能降耗。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(tài)結(jié)構(gòu)與紡絲過(guò)程的拉伸及熱處理有密切關(guān)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(yīng);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(nèi)部有空腔,密度小,保暖性好。
聚酰胺(PA,俗稱尼龍)是美國(guó)DuPont公司優(yōu)先開發(fā)用于纖維的樹脂,于1939年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。注塑尼龍雙6有料花處理:1、改善原料,選用優(yōu)質(zhì)的PA6原料2、烘料的時(shí)間加長(zhǎng)(正常的烘料時(shí)間是4~6小時(shí),如果原料放置的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)注塑前的烘烤時(shí)間應(yīng)延長(zhǎng))3、檢查模具是否有粘有異物,或是檢查模具是否設(shè)計(jì)合理。20世紀(jì)50年代生產(chǎn)與開發(fā)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(lái)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,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]。用MC尼龍代替銅及巴氏合金制成的各類大小軸套、軸瓦等,在工程機(jī)械中應(yīng)用非常普遍。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(rùn)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。它具有重量輕、強(qiáng)度高、自潤(rùn)滑、耐磨、防腐,絕緣等多種獨(dú)特性能是應(yīng)用廣泛的工程塑料,幾乎遍布所有的工業(yè)領(lǐng)域。 尼龍-6塑料制品可采用氫氧化鈉等為主催化劑,N-乙?;簝?nèi)酰胺為助催化劑,使δ-己內(nèi)酰胺直接在模型中通過(guò)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。
MC尼龍的應(yīng)用
MC尼龍作為耐磨、自潤(rùn)滑、耐油、抗化學(xué)腐蝕的工程塑料,廣泛應(yīng)用于油田、礦山、治金、化工、輕工及運(yùn)輸?shù)裙I(yè)機(jī)械的傳動(dòng)滑動(dòng)部件,并可節(jié)約、取代非鐵(有色)金屬,省能降耗。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]。MC尼龍用作難于注射成型的大型制品,如大型齒輪、渦輪、繩輪。叉套、螺旋推進(jìn)器、高壓泵的各種閥和滑塊、紡織機(jī)械的各種梭子等;也可制作管材、棒材、板材等,廣泛用于機(jī)械等各行業(yè)。
尼龍為延展性角狀透明色或奶白色晶形樹脂,做為橡膠制品的尼龍含量一般為1.5-3萬(wàn)尼龍具備很高的沖擊韌性,變軟點(diǎn)高,耐高溫,摩擦指數(shù)低,抗磨損,自潤(rùn)濕性,吸震性和消聲性,耐酸堿,耐弱酸性,耐堿性和一般有機(jī)1溶劑,電介電強(qiáng)度好,有自熄性,無(wú)毒性,無(wú)臭,耐老化好,染色性差。叉套、螺旋推進(jìn)器、高壓泵的各種閥和滑塊、紡織機(jī)械的各種梭子等。缺陷是吸水能力大,危害規(guī)格可靠性和電氣性能,化學(xué)纖維提高可減少樹脂含水率,使其能在高溫、高低溫下工作中。尼龍與玻纖親合性十分優(yōu)良。