尼龙介绍

•§1概述•§2尼龙6•§3尼龙66•§4尼龙的结构与性能•§5尼龙的改性•§6尼龙的成型加工与应用聚酰胺§1概述CNHO聚酰胺定义：大分子主链中含有重复结构单元酰胺基团（）的聚合物的统称。英文名Polyamide，简称PA，俗称尼龙（Nylon）。聚酰胺的品种很多,主要有PA6、PA66、PA11、PA12、PA610、PA612、PA1010、PA46、尼龙6T、尼龙9T和MXD-6等。聚酰胺一般可由氨基酸缩聚，内酰胺开环聚合或者由相应的二元酸与二元胺缩聚而成，属逐步聚合反应。聚酰胺聚酰胺脂肪族聚酰胺半芳香族聚酰胺全芳香族聚酰胺含杂环芳香族聚酰胺脂环族聚酰胺聚酰胺聚酰胺按原料的不同，其命名分为四种情况⑴由内酰胺开环聚合的尼龙,称为尼龙n,简写为PAn。通式为：如ε-己内酰胺开环聚合得到的聚合物，称为PA6，ω-氨基十一酸合成的聚合物为PA11。CH2CNHO()n-1pCH2NNCCH2CHHOO()m()n-2p⑵由二元胺和二元酸缩聚得到的聚合物,称为尼龙mn,简写为PAmn，m为重复单元二元胺的碳原子数，n为重复单元中二元酸的碳原子数，通式为：如1,6-己二胺和1,6-己二酸缩聚所得聚合物称为PA661,4-丁二胺和1,6-己二酸缩聚得到的聚合物称为PA46聚酰胺⑶用重复的二胺或二酸的简称表示如间苯二甲胺(Metaxylylenediamine)简称为MXDA，间苯二甲胺与己二酸合成的聚合物称为尼龙MXD6；对苯二甲酸英文名为TerephthalicAcid，己二胺和对苯二甲酸合成的聚合物称为6T，壬二胺和对苯二甲酸合成的聚合物称为9T。⑷共聚尼龙是用上述方法命名的尼龙名称组合的，主要成分的尼龙名称放在前面如尼龙6和尼龙66的共聚尼龙称为6/66；若主要成分为尼龙66，则称为66/6。聚酰胺尼龙的产量在工程塑料中居第一位，成为各行各业中不可缺少的结构材料，主要性能特点为：⑴优良的力学性能机械强度高，韧性好。⑵自润滑性、耐摩擦性好自润滑性很好,摩擦系数小,从而作为传动部件，使用寿命长。⑶优良的耐热性PA46等结晶性尼龙的热变形温度很高,可在150℃下长期使用，PA66经玻璃纤维增强后，热变形温度达250℃。⑷优异的电绝缘性能尼龙的体积电阻率很高，是优良的电气、电器绝缘材料。⑸优良的耐候性⑹吸水性大饱和水可达3%以上，在一定程度上影响制件的尺寸稳定性。聚酰胺石油化学工业和其它工业的发展为尼龙工程塑料的发展提供了丰富、廉价的原料和广阔市场。尼龙主要用于汽车工业、电子电器工业、交通运输业、机器制造工业、电线电缆通讯业、薄膜及日常用品。聚酰胺§2尼龙6尼龙6学名是聚己内酰胺，英文名为Polycaprolactam。结构式己内酰胺全称ε-己内酰胺，是PA6的原料。结构式己内酰胺生产工艺路线有五种方法：苯加氢-环己烷氧化法、苯酚法、甲苯法、硝基环己烷法和己二腈法。CH2NH()5nCOCH2CNHO()5聚酰胺尼龙6的聚合水解聚合(分子量易于调节；大规模)碱性阴离子聚合固相聚合插层聚合聚酰胺⑴尼龙6的水解聚合ε-己内酰胺在水存在下，开环聚合①开环反应(水解作用)以水为引发剂，水解先生成氨基己酸②加聚反应己内酰胺和已生成的氨基己酸发生亲核加成反应，使分子链增长。CH2CNHO()5CH2NH2COOH()5+H2O吸热CH2CNHO()5CH2NH2COOHCH2NH2CONHCH2COOH()5+()5()5放热CH2CNHO+RCOOHNH2CH2NH2CONHRCOOH()5()5放热聚酰胺③缩聚反应CH2NH2CONHCH2COOH()5()5CH2NH2CONHCH2COOH()5()5CH2NH2CONHCH2COOH()5()5m-1n-1m+n-1++OH2④链交换反应包括(A)聚合物链之间交换反应，(B)聚合物分子链与另一聚合物氨端基之间的交换反应，(C)聚合物分子链与另一聚合物羧端基间的交换反应。⑤封端反应RHOOCNH2CH3COOHRHOOCNHCOCH3OH2++CORNHRNH-RCORCRONRHNRHCOR++11223344聚酰胺⑵碱性阴离子聚合大致分为三个阶段①阴离子的形成CH2CNONaCH2CNOHNaOH++OH2()5()5②链增长高温下，阴离子攻击另一己内酰胺分子上的羰基。CH2CNO()5CH2CNOH-()5()5()5CH2CNOCOCH2NH-+()5()5CH2CNOCOCH2NH-CH2CNOH()5CH2CNOCOCH2NH2()5()5+CH2CNO()5-+CH2CNO()5-CH2CNOH()5CH2CNOCOCH2NHH()5()5n+1+综合式③平衡反应与结晶过程由于阴离子聚合反应在聚合物熔点以下进行，聚合后期的反应特征是在分子量迅速增长的同时，伴随聚合物结晶和凝固。聚酰胺⑶固相聚合是制备高质量、高性能、高相对分子质量聚酯、聚酰胺切片的有效方法。特点;(1)聚合温度(2)聚合物相对分子质量明显提高(3)能耗降低(4)聚合过程环境友好(5)工艺简单、灵活(6)聚合过程存在反应动平衡。将普通PA6切片用水萃取后，在干燥过程中，通过某种催化剂作用，在PA6熔点以下进行聚合的方法，是PA6增粘的有效方法。PA6大分子聚集体中存在着氨基己酸之间链式的两性离子结构排列，只要这种结构脱水即可生成大分子链。聚酰胺在ε-己内酰胺中加入经有机化处理的具有多层层状结构的硅酸盐（如蒙脱土），在250℃下，ε-己内酰胺插入硅酸盐的层间进行聚合反应，生成尼龙纳米复合材料的聚合方法。技术关键是制备具有一定层间距的离子化粘土复合体。是保证粘土达到纳米级分散的重要条件。⑷插层聚合聚酰胺§3尼龙661尼龙66学名聚亚己基己二酸酰胺或聚己二酰己二胺，英文名Polyhexamethyleneadipamide，简写为PA66，结构式为：CH2NHNHCOCH2CO()6()4n2PA66聚合反应机理⑴己二酸和己二胺反应中和成盐：⑵PA66盐在200-250℃以下，进行缩聚。HOOC(CH2)4COOHH2N(CH2)6NH2-OOC(CH2)4COO-+NH3(CH2)6NH3+.+60.C-OOC(CH2)4COO-+NH3(CH2)6NH3+.nCH2CCOHONHOCH2NHH()4()6n(2n-1)H2O+200-250.C聚酰胺31,6-己二酸的合成（主要由两种合成方法）⑵用丁二烯制备己二酸①1,3-丁二烯加氢羰基甲氧基化制备己二酸(BASF法)②1,3-丁二烯氧化羰基化制备己二酸③1,3-丁二烯加氢羰基甲氧基化制备己二酸(孟山都法)41,6-己二胺的合成己二胺主要以己二腈加氢制备⑴由KA油（或环己醇）硝酸氧化制己二酸。KA油指环己醇和环己酮的混合物聚酰胺§4尼龙的结构与性能⑴尼龙1010（PA1010）学名：聚亚癸基癸二酰胺或聚癸二酰癸二胺英文名：PolydecamethyleneSebacamide结构式：PA1010是我国利用蓖麻油为主要原料、独创的尼龙品种。CH2NHNHCOCH2CO()10()8n1.其它品种尼龙聚酰胺PA1010的最大特点是具有高的延展性，不可逆拉伸能力高；同时具有优良冲击性能和低温冲击性能，-60℃下不脆；但高于100℃时，长期与氧接触会逐渐变黄，导致机械强度降低，特别是熔融状态下，极易热氧化降解。PA1010是一种半透明白色或微黄色坚韧固体，具有一般尼龙的共性。相对密度在1.03～1.05之间，对霉菌的作用非常稳定，无毒，对光的作用也很稳定。聚酰胺⑵尼龙11（PA11）学名聚十一内酰胺英文名Polyundecanoylamide结构式为：它是以氨基十一酸为原料制备的长碳链柔软尼龙。CH2NHCO()10n聚酰胺PA11为白色半透明体，其最大特点是耐润滑油、汽油、柴油和氟利昂，在低温下弯曲强度、抗震性能优异，并具有良好冲击性能。PA11的熔融温度低，加工温度宽，吸水性低，可在-40～120℃保持良好的柔性；耐碱、醇、酮、芳烃、去污剂、润滑油、汽油、柴油等性能优良；耐稀无机酸和氯代烃的性能中等；不耐浓无机酸；50%盐酸对它有很大腐蚀，苯酚对它也有较大的腐蚀性；耐候性中等，加入紫外线吸收剂，可大大提高耐候性。聚酰胺⑶尼龙12（PA12）学名：聚十二内酰胺英文名：Polylaurylactam结构式为：CH2NHCO()11n聚酰胺PA12的最突出特点：密度小、熔点低、分解温度高、吸水性小、耐低温性能优良。防噪音效果在工程塑料中是最好的。PA12的相对密度为1.02，在尼龙树脂中最小，吸水性小耐碱、去污剂、油品和油脂性能优良，耐醇、无机稀酸，耐芳烃中等，不耐浓无机酸、氯代烃，可溶于苯酚具有优异的耐低温冲击性能、耐屈服疲劳性、耐磨耗性、耐水分解性，加增塑剂可赋予它柔软性。聚酰胺⑷尼龙46（PA46）学名：聚己二酰丁二胺英文名：PolytetramethyleneSebacamide结构式为：CH2NHNHCOCH2CO()4()4n聚酰胺PA46最突出的性能：熔点高，冲击强度和弯曲模量比其它尼龙高得多，耐蠕变性小，吸水性大，但制品尺寸变化小；耐药品性、染色性能优良。PA46的分子结构具有高度对称性，在已工业化脂肪族聚酰胺中是酰胺基浓度最高的。PA46的结晶度高，约为43%，结晶速度快，因而耐药品性能优良，成型循环周期短，吸水性大，密度大；耐热性能优良，熔点高，玻璃化温度高，而且在150℃高温下连续长期使用仍能保持优良的机械性能。聚酰胺⑸尼龙610（PA610）学名：聚癸二酰己二胺英文名：PolyhexamethyleneSebacamide结构式为：CH2NHNHCOCH2CO()6()8n聚酰胺PA610的性能在很多方面与PA66相似，不同的是吸水性较小，制品的尺寸稳定性较好。PA610的相对密度较小，吸水性和低温性能较好；耐碱和稀无机酸，不耐浓无机酸，耐去污剂和化学药品、油脂类；稍耐醇类、酮类、芳烃、氯代烃，并能吸收醇、酮、芳烃、氯代烃起增塑作用；耐候性尚好。聚酰胺⑹尼龙612（PA612）和尼龙1212（PA1212）PA612学名：聚十二酰己二胺英文名：Polyhexamethylenedodecanamide结构式为：PA1212学名：聚十二酰十二胺英文名：Polydodecamethylenedodecanamide结构式为：CH2NHNHCOCH2CO()6()10nCH2NHNHCOCH2CO()10n()12聚酰胺PA612和PA1212的共同点是吸水性低，故制品尺寸稳定性优良。能耐酸、碱和溶剂。尼龙的性能与它的分子结构关系密切。已大量生产和使用的尼龙主要是脂肪族尼龙，具有结晶速度快，结晶度高，有一定耐热性，良好的柔软性、韧性、滑动性和机械强度，被广泛应用于各个领域。缺点：其酰胺基含量高、吸水性大，制品尺寸稳定性较差，玻璃化转变温度低，耐热性不高。为克服上述缺点，满足某些特殊需求，在脂肪族尼龙的分子主链段中引入芳环，制得芳香族尼龙。聚酰胺⑺半芳香族尼龙在脂肪族尼龙的分子主链段中，部分引入芳环，即将合成脂肪族尼龙的单体中的二胺或二酸用芳香族二胺或二酸代替。①尼龙MDX6的分子结构式：CH2NHCH2NHCOCH2CO()4n尼龙MDX6初期主要用于生产纤维，现在主要用作工程塑料。其特性：吸水性小，玻璃化温度高；拉伸强度、弯曲强度和模量高；线膨胀系数小；硬度大；气体阻隔性优良。主要用于电器部件、机械部件、小齿轮、皮带轮；气密性包装材料，多层极片，多层容器等。聚酰胺②尼龙6T的化学结构式CH2NHNHCOCOn()6③尼龙9T的化学结构式CH2NHNHCOCO()9n尼龙6T是一种脂肪二胺和芳香族化合物合成的尼龙，制品的拉伸强度，尺寸稳定性好。其Tg为180℃，Tm为370℃，相对密度为1.21；仅溶于硫酸和三氯乙酸。主要用于纤维制造，也用于制造机械零件和薄膜。主要性能特点：⑴吸水性小，尺寸稳定性好，吸水率仅为0.17%；⑵具有优良高温尺寸稳定性和高温刚性，焊接温度290℃。⑶加工成型性优良，结晶度高，结晶速度快，能快速成型。聚酰胺④透明聚