聚酰胺纤维

　　聚酰胺纤维

　　polyamide fibre

　　用主链上含有酰胺键的高分子聚合物纺制的合成纤维。包括脂肪族聚酰胺纤维、含有脂肪环的脂环族聚酰胺纤维、含芳香环的脂肪族聚酰胺纤维。主要品种是脂肪族聚酰胺纤维， 它分为两大类： 一类是由ω-氨基酸或内酰胺聚合而得的高聚物， 大分子通式为NH(CH2)xCOn。根据单元结构中碳原子的数目来命名，例如通式中 x＝5，命名时将 x＋1称聚酰胺 6。另一类是由二元胺和二元酸缩聚而得的高聚物，大分子通式为[NH(CH2)xNHCO(CH2)yCO]n。 按照二元胺 （x）和二元酸(y＋2)中的碳原子数命名，例如通式中x＝6，y＝4称为聚酰胺66。由聚酰胺66和聚酰胺 6纺制的纤维是脂肪族聚酰胺纤维中的主要品种。

　　1935年美国化学家W.H.卡罗瑟斯用己二胺、己二酸合成聚酰胺66，两年后又发明用熔融法制造聚酰胺66纤维的技术,产品称做尼龙(Nylon)或尼龙66。1938年德国的P.施拉克发明聚酰胺 6制造技术，1941年工业化生产。聚酰胺6纤维在中国称做“锦纶”，英美称尼龙6，德国称贝纶(Perlon)，苏联称卡普纶（Капрон）,日本称阿米纶(Amilan)。继聚酰胺6纤维工业化生产不久,聚酰胺4、聚酰胺7、聚酰胺9、聚酰胺11、聚酰胺610、聚酰胺1010等也相继问世。

　　性质和用途 聚酰胺纤维的主要品种是尼龙66和尼龙6。尼龙66熔点255～260℃,软化点约220℃,尼龙 6熔点215～220℃,软化点约180℃。两者的比重相同(1.14)，许多其他性质也都类似，如强度高，回弹性好，耐磨性在纺织纤维中最高，耐多次变形性和耐疲劳性接近于涤纶(见聚酯纤维)，高于其他化学纤维，有良好的吸湿性，可以用酸性染料和其他染料直接染色。 尼龙66和尼龙6的主要缺点是耐光和耐热性能较差，初始模量较低。尼龙66 的耐热性和初始模量高于尼龙6。在聚合物中添加耐光剂和热稳定剂可以改善耐光和耐热性能。聚酰胺纤维的用途很广，长丝可制做袜子、内衣、衬衣、运动衫、滑雪衫、雨衣等;短纤维可与棉、毛和粘胶纤维混纺,使混纺织物具有良好的耐磨性和强度。还可以用作尼龙搭扣带、地毯、装饰布等；在工业上主要用于制造帘子布、传送带、渔网、缆绳、篷帆等。

　　聚酰胺 6和聚酰胺66的制造工艺不尽相同。

　　①聚酰胺6：工业上以环状分子己内酰胺为原料,在活化剂和分子量稳定剂的作用下开环、聚合而得线形高分子聚己内酰胺。以碱为活化剂时，能在几分钟内快速聚合。缺点是分子量较难控制，熔融纺丝时的粘度变化较大。工业上一般以水为活化剂进行开环聚合，称做水解聚合。己内酰胺的聚合反应是可逆平衡反应，聚合后聚合物中仍含有8～10％的单体和低聚物,纺丝时单体能氧化而产生气泡,影响纤维质量。聚酰胺6可采用连续聚合切片纺丝工艺和连续聚合直接纺丝工艺制得纤维。将己内酰胺、水、分子量稳定剂（己二酸或醋酸等）和消光剂(TiO2)等加入熔融锅内，待熔融后送往连续聚合管。从聚合管出来的聚合体倾入注带槽制成带条再送往切片机切片，然后用热水萃洗，除去残留的单体，经过干燥后送去纺丝。长丝和帘子线纤维的生产大都采用这一工艺。连续聚合直接纺丝工艺是将连续聚合管出来的聚合体直接经纺丝机纺丝，然后经拉伸、水洗、卷曲、切断成短纤维，或用此法生产鬃丝。也可以将聚合管出来的聚合物熔体连续地送往真空容器，利用闪蒸法脱除单体后直接纺丝；或先使己内酰胺聚合,达到2.5左右的相对粘度，将熔体进行真空闪蒸以除去单体，经后聚合器进一步聚合后送往纺丝。帘子线纤维生产也可采用这种工艺。聚酰胺纤维生产所采用的主要聚合设备是连续聚合管,又称VK管。连续聚合管一般由3～5节直管组成,长径比通常在20以下,以利于排水和保证一定的传热面积。管内装有挡板，有平板形、倾斜形、圆弧形、锥形、螺旋形等多种形式，作用是使管内物料均匀流动，缩小管壁和中心处物料在管内停留时间的差异。

　　由纺丝（见熔体纺丝）得到的初生纤维必须经过拉伸。民用长丝一般在室温下拉伸3～5倍；工业用长丝采用二级拉伸，即第一级室温下冷拉伸和第二级热拉伸。生产供帘子线用的强力纤维采用第一级热盘、第二级热板的二级热拉伸,拉伸倍数在5倍以上。生产短纤维时需将纺丝所得的丝条汇集成束再进行拉伸，拉伸后的纤维经卷曲、切断、淋洗等后处理即为成品。

　　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

尼龙

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”。