尼龍
時間:2005-08-12
尼龍
nylon
分子主鏈的重復結構單元中，含有酰胺基(—CONH—)的一類熱塑樹脂。聚酰胺的俗稱。
性能 聚酰胺為韌性角質狀半透明或乳白色結晶性樹脂，常制成圓柱狀粒料，作塑料用的聚酰胺分子量一般為1.5萬～2萬。各種聚酰胺的共同特點是耐燃，抗張強度高（達104千帕），耐磨，電絕緣性好，耐熱(在455千帕下熱變形溫度均在150℃以上），熔點150～250℃，熔融態樹脂的流動性高，相對密度1.05～1.15（加入填料可增至1.6），大都無毒。但樹脂中的單體含量過高時，不宜長期與皮膚或食物接觸，各國對此常有食品衛生方面的規定。缺點是吸濕性強，貯運中要避免受潮，加工前常需將樹脂烘干，否則制品易產生氣泡或表面缺陷。此外，在特殊需要光（熱）穩定性、尺寸穩定性和沖擊強度的場合，純聚酰胺滿足不了要求，通常用改性的方法加以解決。
尼龍制品
沿革 最早工業化生產的聚酰胺品種是聚酰胺66（即尼龍66），美國杜邦公司W.H.卡羅瑟斯于1937年公布了第一個專利，制得聚酰胺纖維（尼龍絲）樣品，1938年建立了試驗工廠，1939年工業化生產裝置投入運轉。當時聚酰胺主要用于生產纖維、繩索和包覆材料。第二次世界大戰中這些材料在軍事方面的應用得到了很大發展，戰后生產了薄膜和塑料。1941年，聚酰胺6在德國投入生產，隨后又開發了聚酰胺610。1950年法國開發了聚酰胺11。1958年中國試制成功聚酰胺1010，蘇聯試制成功共聚酰胺。1966年，在聯邦德國赫斯化學公司大規模生產聚酰胺12。1972年，美國杜邦公司又實現了芳香族聚酰胺的工業生產。70年代以后，聚酰胺的改性引起人們的極大興趣，特別是石油化工的發展，聚酰胺的原料路線轉向石油，成本逐年下降，產量逐年增長，使聚酰胺發展成為一類品種多、能夠適應于多種用途的高分子材料。
主要品種 包括脂肪族聚酰胺、脂肪-芳香族聚酰胺及芳香族聚酰胺。脂肪族聚酰胺品種多、產量大、應用廣泛，既可作纖維，也可作塑料。聚酰胺纖維也稱耐綸，它與聚酰胺塑料的產量比為9∶1。脂肪-芳香族聚酰胺品種少，產量也小。芳香族聚酰胺常簡稱為聚芳酰胺，主要用作纖維，后者稱芳香族聚酰胺纖維，俗稱芳綸。聚酰胺品種的名稱，工業上習慣用單元鏈節所含碳原子數來表征，可以大體上按聚合物單體分為p型和mp型兩種。p型聚酰胺是由氨基酸H2N(CH2)p-1COOH（或內酰胺）制成的。單元鏈節結構為 ：[—HN(CH2)p-1—CO—]，如聚酰胺6[—HN(CH2)5CO—]n ；聚酰胺11［—HN（CH2）10CO—]n等。它們的名稱中6和11分別表示單元鏈節中的碳原子數。mp型聚酰胺是由二元酸HOOC—（C-H2）m-2COOH與二元胺H2N(CH2)pNH2制成的，單元鏈節結構為：[—OC—（CH2）m-2CONH(CH2)pNH—]，如聚酰胺66[—OC（C-H2）4CONH(CH2)6NH—]n，聚酰胺1010[—OC（CH2）8CONH(C-H2)10—NH—]n等。它們的名稱中66和1010分別表示單元鏈節中酸和胺的碳原子數。工業生產的聚酰胺塑料主要品種有聚酰胺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劑不同，聚酰胺又有增強、耐磨、微晶、防老化等不同的改性品種；按加工成型的方法，可分為注塑、擠出、模壓、澆鑄、燒結等品種；按其形態還可分為粒料、薄膜、粉末和坯料等。
生產方法 生產聚酰胺的起始原料主要來自石油，少量來自煤和植物原料。尼龍66又稱聚己二酰己二胺，它的單體己二酸、己二胺和聚酰胺6的單體己內酰胺均主要來自苯加氫制得的環己烷，少部分來自苯酚。尼龍610和尼龍1010的一個單體為癸二酸，以及和尼龍11的單體氨基十一酸均由農林化工產品蓖麻油堿解制得。尼龍12的單體丁二烯則是碳四餾分分離的產物，所有單體在聚合前均加以精制使達聚合級要求。
聚酰胺改性 主要方法是在聚合過程或加工過程中加入適量的添加劑，以賦予樹脂多種不同的特性，使之適于多種不同的使用場合。常用的添加劑有：①穩定劑。包括熱穩定劑和光穩定劑，它們分別能提高聚酰胺的抗氧化性和耐光性，制得防老化尼龍。若加入細分散的炭黑2％（質量），聚酰胺便可在室外長期使用。②常用玻璃纖維增強材料。制成增強尼龍以提高剛性，降低蠕變性，并使制品的成型收縮率變小、尺寸穩定性變好。用金屬纖維增強，不僅模量高，還具導電性。用礦物也有很好的增強效果，且使加工成型容易，成本降低。二硫化鉬和聚四氟乙烯也是聚酰胺的增強材料，且可提高耐磨性。③成核添加劑。用于制得微結晶尼龍，可加快脫模時間，使成型周期縮短20％～30％。此外，根據用途不同，還可加增塑劑和潤滑劑等。
另一種改性的方法是共聚，共聚尼龍是良好的包覆材料和襯墊密封材料；聚酰胺與聚烯烴嵌段接枝共聚，可大幅度提高沖擊強度和尺寸穩定性，降低吸濕性，甚至可制成易加工、低成本的塑料制品。這種解決聚酰胺缺陷的有效途徑，是近年來發展改性品種的方向之一。
用途 聚酰胺塑料制品廣泛用作各種機械和電器零件，其中包括軸承、齒輪、滑輪泵葉輪、葉片、高壓密封圈、墊、閥座、襯套、輸油管、貯油器、繩索、傳動帶、砂輪膠粘劑、電池箱、電器線圈、電纜接頭等。還有包裝用帶、食品用薄膜（熟食用的高溫薄膜和清涼飲料用的低溫薄膜）的產量也相當大。美國孟山都公司開發適用于反應注射成型的聚酰胺塑料，又稱RIM尼龍 ，很受各國注目，一些國家制成了玻璃增強RIM尼龍大型汽車殼件，使聚酰胺在與金屬材料的競爭中，在汽車制造業減輕重量、節能和降低成本等方面找到了又一途徑。
聚酰胺纖維（脂肪族）的主要品種有尼龍66和尼龍6，后者又稱錦綸。它們強度高，回彈性好，耐磨性在紡織纖維中最高，耐多次變形性和耐疲勞性接近于滌綸，高于其他纖維。它們有良好的吸溫性，但耐光和耐熱性差。聚酰胺纖維長絲可制做襪子、內衣、襯衣、運動衫、滑雪衫、雨衣等；短纖維可與棉、毛和粘膠纖維混紡，使織物具有良好的耐磨性和強度。還可用作尼龍搭扣、地毯、裝飾布等。工業上主要用于制造簾子布、傳送帶、漁網、纜繩等。
芳香族聚酰胺纖維是特種纖維，主要品種有對位芳香族聚酰胺纖維和間位芳香族聚酰胺纖維。前者最大特點是高強度（鋼絲的5～6倍)、高模量(鋼絲的2～3倍)、低比重（鋼絲的1／5），它耐高溫、抗化學腐蝕，但耐紫外線較差。用作高速飛機的輪胎簾子線，深海作業、航天方面的特種纜繩等。后者最大特點是耐高溫，在光焰中難燃，具有自熄性，耐老化性能好，但耐紫外線較差。用于易燃、易爆環境的工作服及宇航服、消防服等。用它制成的紙大量用于電絕緣材料。
