聚酰胺纤维

聚酰胺纤维生命科学学院杜双利20121070071摘要：聚酰胺纤维是最早出现的合成纤维，在人类的工、农业的各个领域有着广泛的运用。不同的聚酰胺纤维种类有着不同的原料、制造方法、功能。在这里，将详细的介绍聚酰胺纤维的发展史，命名，原料制造，性能和用途，还有具有代表性的聚酰胺纤维尼龙66和尼龙6，和聚酰胺纤维在工、农业领域的运用。能够更加的详细了解到聚酰胺纤维。正文（一）聚酰胺纤维的发展史聚酰胺纤维是第一个以合成高分子聚合物制成的合成纤维品种。在1899年，1902年和1904年，Gabriel和Maass，Manasse和J.V.Braun先后研究了ω-氨基酸的环状结构的形成，并合成了ω-氨基乙酸等，在20世纪初，上述研究者已经能用氨基乙酸或己内酰胺制成聚酰胺。1929年美国化学家W·Carothers在威尔明顿杜邦公司的科学实验室里开始了关于成环作用和聚合作用的深入研究，由缩聚反应合成了聚酰胺类、聚醇缩醛类、聚醚类等链状高分子化合物。通过基础研究发现，有己二胺和己二酸缩聚反应而成的聚六次甲基二酰胺即尼龙66是最有修的合成纤维。并于1937年做成了第一双尼龙丝袜。1938年9月杜邦公司取得了尼龙专利，并以尼龙为商品名称，与此同时，德国施拉克于1938年提出了由己内酰胺合成的己内酰胺纤维即尼龙6的专利。随着聚酰胺纤维工业的不断发展，许多国家的纤维科学家工作者，先后又进行了多种聚酰胺纤维的研究和试制，较主要的聚酰胺纤维有：1938年工业化的尼龙66，1943年工业化尼龙6，1956年工业化的尼龙11，1959年工业化的尼龙1010等①。虽然聚酰胺纤维的种类繁多，但是任然以尼龙66和尼龙6为主要的品种。在七十年代以前，聚酰胺纤维的产量在合成纤维的生产中一直处于领先地位，到七十年代后，由于新型的聚酯纤维的产量急剧增加，使得聚酰胺纤维的产量在整个合成纤维生产所占的比列有所下降。（二）聚酰胺聚酰胺纤维的命名聚酰胺纤维的品种很多，学名很长，为了简便，用数字标号法。对于单个数字的，为单元结构中的碳原子数，对于有两个组分缩聚成的聚酰胺，前面数字表示二元胺含碳原子总数，后面的数字表示二元酸含碳原子总数②。例如：尼龙66是由六个碳原子的己二胺和六个碳原子的己二酸制成的聚酰胺纤维，尼龙6是由六个碳原子的己内酰胺制成的。（三）聚酰胺纤维的原料和原料制法合成聚酰胺纤维的原料己内酰胺、己二胺和己二酸以前都是从实验室中合成出来的，但是要运用到工业当中，不可能靠实验室的合成，因此要大量的获得原料。1、苯酚合成己内酰胺可以合成己内酰胺的方法很多，而最主要的并且具有工业意义的方法是用苯酚合成己内酰胺。苯酚的价格比较便宜，有事其他工业部门大量使用的原料，同时，从苯酚到己内酰胺的头两个阶段（催化加氢制成环己醇，接着氧化成环己酮），是很多近现代化学工业已经采用的制造方法，而且收率又极高。主要步骤为（1）苯酚加氢以镍做催化剂制成环己醇。（2）环己醇氧化成环己酮。（3）采用（月亏）化法，值得环己酮月亏。(4)环己酮月亏可以用贝克曼从重排法加硫酸溶液制得己内酰胺。（5）中和硫酸溶液提取己内酰胺。2、由乙炔制造合成聚酰胺的原料首次由雷佩应用到工业领域中的合成方法是用乙炔和甲醛在塔里下和温度70—120时，用乙炔的重金属盐作为催化剂进行的。主要反应步骤为（1）乙炔与一个分子的甲醛加成形成丙炔醛。（2）与两个分子的甲醛加成形成1,4-丁炔二醇。（3）丁炔二醇经过氧化，能顺利的得到1,4-丁二醇。（4）1,4-丁二醇脱水后获得效率很高的四氢呋喃。（5）用HCl处理四氢呋喃得到1,4-氯丁烷。（6）与NaCN起作用变成己二腈。(7)己二腈在NH3存在下进行催速氢化，得到收率很高的己二胺；己二腈在氨存在下部分氢化可形成氨基己腈，然后水解形成氨基己酸，最后得到机内酰胺。3、由糠醛和蓖麻油制造合成聚酰胺的原料美国发展了一种从糠醛制造己二胺的很有价值的合成方法。根据杜邦公司的资料，制造素偶的二胺绝大部分是用这种方法制成的。糠醛托却CO变成呋喃，然后氢化成四氢呋喃，最后进一步变成己二胺。蓖麻油也是合成聚酰胺所用的一种植物原料，大量提取葵二酸。大批生产时，蓖麻油在250°C下用浓氢氧化钠处理，这样首先得到甘油和蓖麻油酸，形成的蓖麻油酸再进一步裂解，成辛醇和葵二酸。（四）聚酰胺纤维的成形（四）聚酰胺纤维的性能和用途聚酰胺纤维是合成纤维中性能优良、用途广泛的一个品种。优点有：1、耐磨性聚酰胺纤维的最突出的一个优点就是耐磨性，能优于其他一切纤维。在同样的条件下，其耐磨性是棉花的10倍，羊毛的20倍，粘胶纤维的50倍。在羊毛或棉花中加入一定的聚酰胺纤维制成衣料，耐磨性比纯羊毛和棉花制成的衣料要有挺大的提高。2、强度聚酰胺纤维是强度最高额合成纤维之一。一条手指粗的聚酰胺纤维，可以吊起一辆满载的解放牌汽车。用聚酰胺纤维制成的混纺的衣料的强力，要比人造毛高1~2倍。3、回弹性聚酰胺纤维的回弹性极好，其长丝在伸长率为10%的情况下，回弹率为99%，在同样的情况下，聚酯长丝的回弹率仅为67%，二粘胶长丝仅为32%。4、耐疲劳性由于聚酰胺纤维的回弹性好，因此它的耐疲劳性很好。聚酰胺纤维的耐疲劳性接近于涤纶而高于其他所有的化学纤维和天然纤维。在同样的实验条件下，聚酰胺纤维的年疲劳性比棉纤维高7~8倍，比粘胶纤维高几十倍。5、吸湿性聚酰胺纤维的吸湿性比天然纤维和粘胶纤维都低，但在合成纤维中仅次于维纶而高于其他合成纤维。6、染色性聚酰胺纤维的染色性虽然不及天然纤维和粘胶纤维，单在合成纤维中还是比较容易染色的。通常适用染酸性染料、分散染料。7、耐寒性聚酰胺纤维有非常优良的耐寒性，即使咋-70°C的温度下，也不会影响它的弹性。8、耐化学性聚酰胺纤维耐碱性和还原作用的能力很好，但耐酸性和氧化剂作用性能较差。因此聚酰胺纤维适用于做防腐蚀工作服。另外，还可以用他做渔网，不怕海水的侵蚀。9、耐光性聚酰胺纤维的耐光性较差，在长时间的日光和紫外线照射下，强度下降，颜色发黄。10、耐热性聚酰胺纤维的耐热性不够好，在150°C下，经历5小时就变黄，轻度和延伸率都明显增加，收缩率也增加。在170°C时开始软化，到215°C就会熔化。（四）聚酰胺纤维的代表聚酰胺纤维的种类与很多，在其中要属聚酰胺66和聚酰胺6用得最多，最广。1、聚酰胺66（尼龙66）工业生产防火服等，而尼龙6则可以用于制成渔网等。2、聚酰胺6工业生产①②