热塑性树脂---聚酰胺的概述及合成过程

  一、聚酰胺的概念
凡主链上含有酰胺基 重复单元的高分子化合物称为聚酰胺。其商品名称分别为耐纶、尼龙或锦纶。
  二、聚酰胺的发展
  聚酰胺早期主要用于生产合成纤维。1938年问世, 40年代通过熔融纺丝和单丝牵引技术使其在合成纤维工业上得到了很大发展,成为生产合成纤维的重要的高聚物。我国在这方面也进行了不少工作。例如,关于己内酰胺的聚合反应机理及其相对分子质量的测定等工作有一定成绩。到60年代由于聚酯纤维(涤纶)的发展,才有了与其竞争的对手。
  聚酰胺不仅用于制造合成纤维,它还是工业上先应用的工程塑料。之所以早被用作工程塑料,原因有三: 1:它是个合成的可结晶的高聚物,因此由固体转变成熔融状态时有明显的熔点;2:使用温度范围比聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂类塑料广; 3:聚酰胺塑料具有韧性、刚性以及自润滑性能等综合性能。因此,聚酰胺模压粉早在1941年就工业化生产了。之后,又陆续开发了注塑、挤压塑料制品。此外还可用于制造薄膜。
   三、聚酰胺的用途
  聚酰胺在工业上有着广泛用途,它可作环氧树脂的增韧剂,制备性能优异的玻璃钢和结构粘合剂(详见第四章);粉末聚酰胺可涂在金属表面上,用于提高耐磨、耐腐蚀、自润滑、电绝缘等性能;与橡胶一起混炼、硫化制得具有耐磨、耐油、高弹性及高强度的橡胶制品。
  这里我们要特别指出的是,聚酰胺用玻璃纤维增强后的机械强度和耐热性提高得十分明显,例如,添加30.4%玻璃纤维的锦纶1010与普通的锦纶1010相比,机械性能影响见下表。聚酰胺是热塑性玻璃钢中的主要品种之一。


  聚酰胺塑料已在国民经济的各个领域使用,可以有效地代替铜及不锈钢等金属材料,而且在某些情况下,例如,在难于加油或忌油的机械中,聚酰胺更是不可缺少的材料。
  四、聚酰胺种类及合成
  聚酰胺分为脂肪族类、芳香族类和酯环族聚酰胺三类。我们将重点介绍脂肪族聚酰胺。
  合成脂肪族聚酰胺,在工业上常用的是通过单体中氨基与羧基的缩聚而得。
  (一)缩聚形式
  1、二元胺与二元酸的线型缩聚

式中n代表二元胺中碳原子数; m代表二元酸中碳原子数;生产的的聚酰胺称为聚酰胺nm。
  例如,由己二酸和己二胺缩聚成的聚酰胺称为聚酰胺66(即耐纶66、尼龙66或锦纶66)。
   2、由氨基酸或内酰胺的线型缩聚



反应(11-2)是由氨基酸缩聚而成的聚酰胺称为聚酰胺n,例如由11-氨基酸缩聚而成的聚酰胺就称为聚酰胺11;而反应(11-3))是由内酰胺合成的聚酰胺也称为聚酰胺n,例如由ε-己内酰胺合成的聚酰胺称为聚酰胺6,它们又分别为耐纶11、耐纶6(亦称尼龙11、尼龙6或锦纶11、锦纶6)。
  酸对缩聚反应有催化作用。
  (二)聚酰胺的合成
  由二元胺与二元酸或氨基酸自身通过氨基与羟基的缩聚反应生成聚酰胺的过程完全遵循线型缩聚反应的规律―――主要反应包括链开始、链增长和链终止及链增长中的副反应(链的裂解和交换)。为了加速缩聚反应,可用酸催化。聚酰胺的相对分子质量必须超过10000才有实用价值,为了合成相对分子质量较高的聚酰胺,需使反应物中的氨基、羧基保持等摩尔。