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尼龙概述
[技术热点] 来源:西安吉耐 发布时间:2009-6-18

    尼龙的历史

    它是美国杰出的科学家卡罗瑟斯(Carothers)及其领导下的一个科研小组研制出来的,是世界上出现的第一种合成纤维。尼龙的出现使纺织品的面貌焕然一新,它的合成是合成纤维工业的重大突破,同时也是高分子化学的一个重要里程碑。  

    1928年,美国最大的化学工业公司──杜邦公司成立了基础化学研究所,年仅32岁的卡罗瑟斯博士受聘担任该所的负责人。他主要从事聚合反应方面的研究。他首先研究双官能团分子的缩聚反应,通过二元醇和二元羧酸的酯化缩合,合成长链的、相对分子质量高的聚酯。在不到两年的时间内,卡罗瑟斯在制备线型聚合物特别是聚酯方面,取得了重要的进展,将聚合物的相对分子质量提高到10 000~25 000,他把相对分子质量高于10 000的聚合物称为高聚物(Superpolymer)。1930年,卡罗瑟斯的助手发现,二元醇和二元羧酸通过缩聚反应制取的高聚酯,其熔融物能像制棉花糖那样抽出丝来,而且这种纤维状的细丝即使冷却后还能继续拉伸,拉伸长度可达到原来的几倍,经过冷却拉伸后纤维的强度、弹性、透明度和光泽度都大大增加。这种聚酯的奇特性质使他们预感到可能具有重大的商业价值,有可能用熔融的聚合物来纺制纤维。然而,继续研究表明,从聚酯得到纤维只具有理论上的意义。因为高聚酯在100 ℃以下即熔化,特别易溶于各种有机溶剂,只是在水中还稍稳定些,因此不适合用于纺织。 

      随后卡罗瑟斯又对一系列的聚酯和聚酰胺类化合物进行了深入的研究。经过多方对比,选定他在1935年2月28日首次由己二胺和己二酸合成出的聚酰胺66(第一个6表示二胺中的碳原子数,第二个6表示二酸中的碳原子数)。这种聚酰胺不溶于普通溶剂,熔点为263 ℃,高于通常使用的熨烫温度,拉制的纤维具有丝的外观和光泽,在结构和性质上也接近天然丝,其耐磨性和强度超过当时任何一种纤维。从其性质和制造成本综合考虑,在已知聚酰胺中它是最佳选择。接着,杜邦公司又解决了生产聚酰胺66原料的工业来源问题,1938年10月27日正式宣布世界上第一种合成纤维诞生了,并将聚酰胺66这种合成纤维命名为尼龙(Nylon)。尼龙后来在英语中成了“从煤、空气、水或其他物质合成的,具有耐磨性和柔韧性、类似蛋白质化学结构的所有聚酰胺的总称”。 
  
    尼龙6与尼龙66 

    * 结构:尼龙6为聚己内酰胺,而尼龙66为聚己二酸己二胺。尼龙66比尼龙6要硬12%,而理论上说,硬度越高,纤维的脆性越大,从而越容易断裂。但在地毯使用中这点微小的差别是无法分别的。 

    * 清洗性及防污性:影响这两种性能的是是纤维的截面形状及后道的防污处理。而纤维本身的强度及硬度对清洗及防污性影响很小。 

    * 熔点及弹性:尼龙6的熔点为220C而尼龙66的熔点为260C。但对地毯的使用温度条件而言,这并不是一个差别。而较低的熔点使得尼龙6与尼龙66相比具有更好的回弹性,抗疲劳性及热稳定性。 

    * 色牢度:色牢度并不是尼龙的一个特性,是尼龙中的染料而不是尼龙本身在光照下褪色。 

    * 耐磨性及抗尘性:美国Clemson大学曾在Tampa国际机场分别用巴斯夫 Zeftron500尼龙6地毯和杜邦Antron XL尼龙66地毯进行了一个 长达两年半的实验。地毯处于人流量极高的状态下,结果表明:巴斯夫Zeftron500尼龙在颜色保持性及绒头耐磨性方面要稍好于杜邦 Antron XL。两种纱线的抗尘性能没有差别。 

    尼龙的改性 

    由于尼龙具有很多的特性,因此,在汽车、电气设备、机械部构:、交通器材、纺织、造纸机械等方面得到广泛应用。 

  随着汽车的小型化、电子电气设备的高性能化、机械设备轻量化的进程加快,对尼龙的需求将更高更大。特别是尼龙作为结构性材料,对其强度、耐热性、耐寒性等方面提出了很高的要求。尼龙的固有缺点也是限制其应用的重要因素,特别是对于PA6、PA66两大品种来说,与PA46、PAl2等品种比具有很强的价格优势,虽某些性能不能满足相关行业发展的要求。因此,必须针对某一应用领域,通过改性,提高其某些性能,来扩大其应用领域。主要在以下几方面进行改性。 

   ①改善尼龙的吸水性,提高制品的尺寸稳定性。 
   ②提高尼龙的阻燃性,以适应电子、电气、通讯等行业的要求。 
   ③提高尼龙的机械强度,以达到金属材料的强度,取代金属 
   ④提高尼龙的抗低温性能,增强其对耐环境应变的能力。 
   ⑤提高尼龙的耐磨性,以适应耐磨要求高的场合。 
   ⑥提高尼龙的抗静电性,以适应矿山及其机械应用的要求。 
   ⑦提高尼龙的耐热性,以适应如汽车发动机等耐高温条件的领域。 
   ⑧降低尼龙的成本,提高产品竞争力。 

   总之,通过上述改进,实现尼龙复合材料的高性能化与功能化,进而促进相关行业产品向高性能、高质量方向发展。 

    改性PA产品的最新发展 

  前面提到,玻璃纤维增强PA在20世纪50年代就有研究,但形成产业化是20世纪70年代,自1976年美国杜邦公司开发出超韧PA66后,各国大公司纷纷开发新的改性PA产品,美国、西欧、日本、荷兰、意大利等大力开发增强PA、阻燃PA、填充PA,大量的改性PA投放市场。

    20世纪80年代,相容剂技术开发成功,推动了PA合金的发展,世界各国相继开发出PA/PE、PA/PP、PA/ABS、PA/PC、PA/PBT、PA/PET、PA/PPO、PA/PPS、PA/I.CP(液晶高分子)、PA/PA等上千种合金,广泛用于汽车、机车、电子、电气械、纺织、体育用品、办公用品、家电部件等行业。

    20世纪90年代,改性尼龙新品种不断增加,这个时期改性尼龙走向商品化,形成了新的产业,并得到了迅速发展,20世纪90年代末,世界尼龙合金产量达110万吨/年。

    在产品开发方面,主要以高性能尼龙PPO/PA6,PPS/PA66、增韧尼龙、纳米尼龙、无卤阻燃尼龙为主导方向;在应用方面,汽车部件、电器部件开发取得了重大进展,如汽车进气歧管用高流动改性尼龙已经商品化,这种结构复杂的部件的塑料化,除在应用方面具有重大意义外,更重要的是延长了部件的寿命,促进了工程塑料加工技术的发展。 

    改性尼龙发展的趋势  

    尼龙作为工程塑料中最大最重要的品种,具有很强的生命力,主要在于它改性后实现高性能化,其次是汽车、电器、通讯、电子、机械等产业自身对产品高性能的要求越来越强烈,相关产业的飞速发展,促进了工程塑料高性能化的进程,改性尼龙未来发展趋势如下。
   ①高强度高刚性尼龙的市场需求量越来越大,新的增强材料如无机晶须增强、碳纤维增强PA将成为重要的品种,主要是用于汽车发动机部件,机械部件以及航空设备部件。 
   ②尼龙合金化将成为改性工程塑料发展的主流。尼龙合金化是实现尼龙高性能的重要途径,也是制造尼龙专用料、提高尼龙性能的主要手段。通过掺混其他高聚物,来改善尼龙的吸水性,提高制品的尺寸稳定性,以及低温脆性、耐热性和耐磨性。从而,适用车种不同要求的用途。 
   ③纳米尼龙的制造技术与应用将得到迅速发展。纳米尼龙的优点在于其热性能、力学性能、阻燃性、阻隔性比纯尼龙高,而制造成本与背通尼龙相当。因而,具有很大的竞争力。 
   ④用于电子、电气、电器的阻燃尼龙与日俱增,绿色化阻燃尼龙越来越受到市场的重视。 
   ⑤抗静电、导电尼龙以及磁性尼龙将成为电子设备、矿山机械、纺织机械的首选材料。 
   ⑥加工助剂的研究与应用,将推动改性尼龙的功能化、高性能化的进程。 
   ⑦综合技术的应用,产品的精细化是推动其产业发展的动力。  

 

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