聚己內醯胺

聚己內醯胺

又稱耐綸6。為由單體己內醯胺經開環聚合反應生成的線型聚醯胺(見線型高分子),具有唚NH(CH2)5CO重複單元結構。

正文

抗拉強度和耐磨性優異,有彈性,主要用於製造合成纖維,也可用作工程塑膠。中國此類纖維商品稱為錦綸6。耐綸6與耐綸66(見聚己二醯己二胺)的結構、性能和用途相似。1977年世界耐綸 6與耐綸66產量的比例為56:44。

簡史

 1899年已有報導:當6-氨基己酸加熱時得到不能蒸餾的聚合物質。1930年W.H.卡羅瑟斯由6-氨基己酸縮合得到分子量約3000的聚醯胺和一部分環狀己內醯胺。1938年德國P.施拉克發現,己內醯胺在水、醇、酸等存在下聚合,可得適於紡絲的聚己內醯胺,1943年開始工業生產,商品名為貝綸(Perlon)。

性質

 耐綸6的性質與耐綸66相似,主要的差別是熔點較低(215℃,而耐綸66則為264℃);吸濕率較高和染色性較好。己內醯胺成本比己二胺和己二酸低,但聚合時有 8%~10%的單體不能聚合而與聚合物呈平衡狀態,需要除去。

原料製備

單體己內醯胺的合成最早採用苯酚法,所得環己酮進行肟化,生成環己酮肟,再通過貝克曼重排反應,轉位成己內醯胺。目前的工業生產主要採用環己烷氧化法和環己烷光亞硝化法合成環己酮肟。還有一種甲苯法,所得六氫苯甲酸在亞硝醯硫酸作用下重排,製得己內醯胺(見圖)。
聚己內醯胺聚己內醯胺
聚合 根據催化引發體系的不同,己內醯胺聚合可分為三種類型:
水解聚合 目前工業上多採用這種方法。純己內醯胺不能聚合,必須加入少量的水、酸、氨或6-氨基己酸、耐綸單體鹽等物質才能聚合。有水參與的己內醯胺聚合過程包括下列反應:

聚己內醯胺

水是主要的引發劑。反應首先是己內醯胺在高溫(約260℃)下水解開環,生成6-氨基己酸〔式(1)〕。水量的多少影響反應的快慢和最終平衡時低分子化合物的含量。添加羧酸可以加速水解開環和聚合反應。占優勢的聚合反應是己內醯胺逐步加成於線型分子的末端氨基,形成高分子鏈〔式 (2)〕和線型分子間氨基與羧基的縮聚反應〔式 (3)〕。反應後期還有醯胺交換反應及酸解、胺解等平衡反應發生。
工業上己內醯胺水解聚合方法一般採用間歇的高壓釜法和連續聚合法,而以後者居多。樹脂切片通常要經過水洗,以萃取單體和低聚物,再經真空乾噪後供紡絲加工或注射成型用。
負離子聚合 又稱單體澆鑄聚合,即無水的己內醯胺在鹼金屬、鹼土金屬的存在下,於220℃以上加熱,幾分鐘後即能聚合成粘度極高的聚合物。此法曾稱為快速聚合或催化聚合。其反應機理為,先生成內醯胺負離子:

聚己內醯胺

然後進行增長反應:

聚己內醯胺

這就是50年代末發展起來的在模具內聚合成型的單體澆鑄聚合。產品稱為MC尼龍,中國稱為鑄型尼龍。此法由於是在常壓下澆鑄,工藝設備和模具簡單,成型尺寸不受限制,適於製造幾公斤以至幾百公斤的大型製件。製品因在較低溫度下成型,結晶度較高。聚合物的分子量很大(3.5萬~7萬),因此機械強度比耐綸6、耐綸66高。
正離子聚合 單體在無水的條件下和氯化氫、胺鹽、金屬鹵化物等存在下聚合。此法由於聚合轉化率和產物的聚合度不高,還僅限於實驗室研究。
套用 耐綸 6纖維(見彩圖)主要用於製造輪胎簾線、漁網、纜繩、降落傘等和民用織物,如衣料、襪子等。鑄型尼龍已廣泛用於製造大型齒輪、渦輪、軸套、輥筒、異向環、密封墊圈、萬向節軸滑塊等要求具有耐磨、減磨性能的機械零部件 (見彩圖),以及油料貯罐等。
聚己內醯胺聚己內醯胺
聚己內醯胺聚己內醯胺
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參考書目
 H.Klare, E.Fritzsche und V.Grbe,Synthetische Fasern aus Polyamiden,Technologie und Chemie,AkademieVerlag, Berlin, 1963.

配圖

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