尼龍（nylon），化學(xué)名稱為聚酰胺（簡(jiǎn)稱PA），是主鏈上含有胺基團(tuán)的一類聚合物，外觀呈白色或淡黃色顆粒狀，密度為1.04 ~ 1.36 g/cm3，熔點(diǎn)180 ~ 280 ℃，可由內(nèi)酰胺的分子通過開環(huán)聚合制成，也可由二元胺和二元酸通過縮聚反應(yīng)而制得。具有機(jī)械性能優(yōu)異、耐磨性好、摩擦系數(shù)低、優(yōu)異的自潤(rùn)滑性、電絕緣性好、耐化學(xué)腐蝕、易于成型加工等優(yōu)點(diǎn)，但其吸水性大、尺寸穩(wěn)定性差。尼龍是通用工程塑料中開發(fā)最早、產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的品種，其主要品種有脂肪族聚酰胺、半芳香族聚酰胺及全芳香族聚酰胺等；尼龍可廣泛應(yīng)用于汽車、電子電氣及機(jī)械等領(lǐng)域。
發(fā)展歷史
1935年，美國化學(xué)家卡羅瑟斯（Carothers）及其合作者在進(jìn)行縮聚反應(yīng)的理論研究時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室用己二酸和已二胺制成了高分子量的線型縮聚物聚己二酰己二胺（聚酰胺66）。1936 ~ 1937年，杜邦公司據(jù) Carothers 的研究結(jié)果，用熔體紡絲法制成聚酰胺66纖維，并將該纖維產(chǎn)品定名為尼龍，1939 年實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。
另外，德國的科學(xué)家施拉克（Schlack），1938 年發(fā)明了用己內(nèi)酰胺合成尼龍6和生產(chǎn)纖維的技術(shù)，于1941年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。之后，英國、法國、意大利等各企業(yè)也相繼開發(fā)成功尼龍6及聚己二酰己二胺纖維產(chǎn)品并建廠投產(chǎn)，進(jìn)一步擴(kuò)大了尼龍的產(chǎn)能。由于尼龍具有優(yōu)良的物理性能和紡織性z能，發(fā)展速度快，20世紀(jì)70年代以前居合成纖維產(chǎn)量首位，后來被聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯超過退居第二位。
1944 ~ 1947年間又以氨基十一酸進(jìn)行縮聚制成了聚酰胺11聚合物，并于1954年完成了由”聚酰胺11“聚合物制造“聚酰胺11”纖維的研究工作，1954年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。其后，經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，許多聚酰胺品種相繼問世，如脂肪族聚酰胺、芳香族聚酰胺及混合型聚酰胺，還合成了聚酰亞胺和聚酰胺亞胺等品種。而隨著聚酰胺品種的增加，其應(yīng)用領(lǐng)域也從纖維擴(kuò)展到機(jī)械、電氣、化工、汽車、醫(yī)藥和建筑等領(lǐng)域。
結(jié)構(gòu)
聚酰胺可以看作是聚乙烯分子鏈中每間隔一定距離嵌入一個(gè)聚酰胺基團(tuán)，這種間隔會(huì)隨鏈節(jié)種碳數(shù)的增加而增大，其性能受聚酰胺基團(tuán)的影響較小。按聚合機(jī)理分類，可分為兩類：一是由內(nèi)酰胺開環(huán)聚合制得，簡(jiǎn)稱尼龍l，其中l(wèi)表示重復(fù)的內(nèi)酰胺中的碳原子數(shù)；二則是由二元胺和二元酸縮合聚合制得，簡(jiǎn)稱尼龍mp，其中m和p分別為重復(fù)的二元胺和二元酸中的碳原子數(shù)。
性能
一般物性
聚酰胺無毒、無味，外觀為白色或淡黃色顆粒，質(zhì)地堅(jiān)韌有光澤，密度為1.01 ~ 1.16 g/cm3，由于存在氫鍵，熔點(diǎn)高于普通脂肪鏈聚烯烴。氧指數(shù)為26 % ~ 30 %，在火源作用下可以燃燒。火焰呈藍(lán)黃色，冒藍(lán)煙，燃燒時(shí)有噼啪聲及熔融滴落的現(xiàn)象，同時(shí)材料會(huì)起泡，發(fā)出角質(zhì)燃燒的氣味。
力學(xué)性能
聚酰胺是典型的硬而韌聚合物，其拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和剛性較好，綜合力學(xué)性能優(yōu)于通用塑料，但是其拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和硬度會(huì)隨溫度和吸水率的增大而降低，沖擊強(qiáng)度則會(huì)隨溫度和吸水率的增大而提高。而且，其耐磨性優(yōu)良，各種聚酰胺的摩擦系數(shù)差別不大，通常在0.1 ~ 0.3之間，如果在其中添加二硫化鉬、石墨等填料，可進(jìn)一步提高其耐磨性。
熱性能
聚酰胺熔融溫度范圍較窄，但其熱變形溫度不高，一般在80 ℃以下，用玻璃纖維增強(qiáng)后，其變形溫度可達(dá)到200 ℃，主鏈中導(dǎo)入環(huán)狀和芳香族結(jié)構(gòu)，將提高力學(xué)性能和耐熱性，但加工性能下降；熱導(dǎo)率很低，為0.18 ~ 0.4 W/(m·K)，線膨脹系數(shù)較大，約金屬的5 ~ 7倍，會(huì)隨溫度的升高而增加。
電性能
由于含有極性的酰胺基團(tuán)，使聚酰胺的電絕緣性低于聚乙烯、聚苯乙烯等材料。在干燥的情況下，聚酰胺的電絕緣性較好，但電阻會(huì)隨溫度和吸水率的增加而降低，介電常數(shù)和介質(zhì)損耗會(huì)增大。
耐化學(xué)性
聚酰胺的耐溶劑性優(yōu)良，能耐烴類、油類及一般溶劑，如四氯化碳、乙酸甲酯、苯、四氫呋喃等；它對(duì)礦物油、植物油均呈惰性，但水和醇及其類似的化合物能使聚酰胺溶脹，常溫下可溶于極性的酚類化合物和氯化鈣的甲醇溶液。
耐環(huán)境性
在室內(nèi)的室溫環(huán)境下，聚酰胺性能穩(wěn)定，可長(zhǎng)時(shí)間保持不變，但若暴露到室外，性能會(huì)逐漸下降，尤其當(dāng)溫度超過60 ℃時(shí)，性能下降更明顯，其力學(xué)性能會(huì)下降。
種類
脂肪族聚酰胺
（1）尼龍6
尼龍6是由內(nèi)酰胺在高溫和引發(fā)劑的作用下發(fā)生開環(huán)聚合而形成的。是乳白色或微黃色的結(jié)晶聚合物，熔點(diǎn)215 ~ 225 ℃，玻璃化溫度48 ℃，長(zhǎng)期耐熱溫度105 ℃，連續(xù)使用溫度65 ℃；具有自熄性，在空氣中不延續(xù)燃燒，吸水率較高，有優(yōu)異的耐磨性、自潤(rùn)滑性，而且對(duì)烴類有機(jī)溶劑有強(qiáng)的耐溶性。
（2）聚己二酰己二胺
尼龍66是由等摩爾比的己二胺和己二酸在270 ~ 275 ℃下熔融縮聚而制得的。是半透明或不透明的乳白色結(jié)晶聚合物，熔點(diǎn)260 ~ 265 ℃，玻璃化溫度65 ℃，熱變形溫度70 ℃，加入30 %玻璃纖維后可躍遷至250 ℃；具有良好的絕緣性能，但電氣性能會(huì)隨溫度和吸水率的增大而下降，還具有高強(qiáng)度、硬度、剛度和抗蠕變性能，優(yōu)良的耐疲勞性，而且對(duì)多數(shù)的溶劑在高溫下具有良好的耐受性，但易受無機(jī)酸、氯化溶劑及重金屬鹽的腐蝕。
（3）尼龍1010
尼龍1010是先將癸二胺和癸二酸合成聚酰胺1010鹽，然后加熱熔融，經(jīng)脫水縮聚反應(yīng)制得而成的。為白色或淡黃色固體，無毒、無味，密度為1.03 ~ 1.05 g/cm3，熔點(diǎn)195 ~ 210 ℃；吸濕性較低，耐寒性好，其剛性大、耐磨性和自潤(rùn)滑性優(yōu)良，富有彈性，抗沖擊性好，介電性能較好，而且耐溶劑性好，能溶于濃硫酸、酚類和甲酸等，但不溶于烴、脂類、低級(jí)醇和一般有機(jī)溶劑。
半芳香族聚酰胺
半芳香族聚酰胺是由二元胺和二元酸縮聚制成的。如尼龍MXD-6，其熔點(diǎn)237 ℃，相對(duì)密度1.22 g/cm3，玻璃化溫度85 ℃，熱膨脹系數(shù)小，可在很寬的溫度范圍內(nèi)保持高強(qiáng)度、高剛性；耐藥品性、阻隔性優(yōu)異，可作為貴重設(shè)備和精密儀器的包裝材料；而且其吸水率較低，尺寸穩(wěn)定性好，成型收縮率小，適合精密成型加工。
全芳香族聚酰胺
全芳香族聚酰胺是全部由芳香二酸和芳香二胺聚合而成。如聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺（芳綸1414），其耐熱性高，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高，長(zhǎng)期連續(xù)使用溫度高，耐疲勞性、耐老化性優(yōu)良，吸濕性小，引起制品尺寸變化和力學(xué)性能變化小，而且還有優(yōu)良的阻燃性、電性能、耐化學(xué)藥品性等，主要應(yīng)用于高性能的輪胎簾線和橡膠制品補(bǔ)強(qiáng)材料。
成型加工
加工特性
聚酰胺是一種晶型聚合物，成型收縮率較大，且成型工藝條件對(duì)制品的結(jié)晶度、收縮率及性能的影響較大，所以合理控制成型條件能獲得高質(zhì)量的制品；原料吸水性大，高溫時(shí)易氧化變色，故粒料加工前必須干燥；熔體粘度低，流動(dòng)性大，所以必須采用自鎖式噴嘴，防止漏料；其熱穩(wěn)定較差，易熱分解而降低制品性能。
加工方法
（1）注塑成型
通過注塑成型可以制得各種形狀復(fù)雜、尺寸精度較高的尼龍制品，其注射設(shè)備分為柱塞式和螺桿式注射機(jī)。由于尼龍品種較多，多類注射制品在材料選擇上既要注意其共性，又要了解各種品種的特性，根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境和條件進(jìn)行選用。尼龍注射成型過程包括原料烘干、注射成型和后處理，主要用于生產(chǎn)一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件。
（2）擠出成型
尼龍可通過擠出成型加工成薄膜、單絲、管材（包括硬管與軟管）、片材、棒材、纖維等產(chǎn)品。擠出過程包括配料、擠出、冷卻、定型拉伸、切割、卷繞、包裝等工序，所需工藝條件必須按照尼龍品種和擠出制品類型等合理地確定。
（3）單體澆鑄
單體澆鑄尼龍（MC 尼龍）是指己內(nèi)酰胺采用堿為催化劑，直接在模具內(nèi)聚合成型。其相對(duì)分子量是尼龍6的兩倍左右，故其力學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定性、耐熱性、電性能遠(yuǎn)高于尼龍6。MC 尼龍成型設(shè)備及模具簡(jiǎn)單，可直接澆鑄，尤其適合生產(chǎn)大件、多品種和小批量的制品，如大型齒輪、軸承等。
應(yīng)用領(lǐng)域
汽車行業(yè)
尼龍可用于汽車的絕大多數(shù)部件，如發(fā)動(dòng)機(jī)部件、電氣部件和車體部件，具體如下：尼龍具有優(yōu)良的耐油性，可用于制造燃料濾網(wǎng)、燃料過濾器、儲(chǔ)油槽等；具有極好的沖擊韌性，可用于制作散熱器水缸可抗汽車行駛時(shí)的飛蝗石沖擊；尼龍也可用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的保險(xiǎn)絲盒、箱；在車體部位主要用于制造驅(qū)動(dòng)和控制部件。另外，尼龍管材也可應(yīng)用于汽車行業(yè)。
電子電氣工業(yè)
電氣制件中，尼龍主要用于制造電飯煲、電動(dòng)吸塵器、高頻電子食品加熱器，也可用作空調(diào)器管；在電子制品中，尼龍主要用作接線柱、開關(guān)和電阻等。
機(jī)械工業(yè)
尼龍具有強(qiáng)韌、耐磨、自潤(rùn)滑性、耐熱等一系列優(yōu)良性能，故可廣泛用于制造一些大型機(jī)械的零件，如齒輪、渦輪、螺栓、螺母以及罩殼等。通過擠出生產(chǎn)的尼龍棒材也可通過二次加工制成各種機(jī)械零件，以彌補(bǔ)小批量尼龍制品的需要。
其他行業(yè)
在日用品方面，因尼龍薄膜的力學(xué)性能高、氣密性好，尤其是對(duì)香味、油脂和氧的阻隔性能突出，但成本較高，主要用于食品包裝行業(yè)，如肉類、奶酪和藥品等的包裝；在體育方面，尼龍可用作滑雪板、球拍框、冰鞋、釣魚竿、釣魚線等；在機(jī)器人領(lǐng)域，挪威1XTechnologies公司最新款家用機(jī)器人NeoGamma采用編織尼龍材質(zhì)外殼，標(biāo)志著尼龍材料在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)入新階段；尼龍還可用于制造辦公用椅的腳輪和靠背等。
參考資料 >