01 聚酰胺-6簡(jiǎn)介

聚酰胺(polyamide，PA)通常成為尼龍(Nylon)，是主鏈中含有酰胺基團(tuán)（-NHCO-）的雜鏈聚合物，可以分為脂肪族和芳香族兩類，是開(kāi)發(fā)最早、使用量最大的熱塑性工程材料。

聚酰胺主鏈上含有許多重復(fù)的酰胺基,用作塑料時(shí)為稱尼龍,用作合成纖維時(shí)稱為錦綸。根據(jù)二元胺和二元酸或氨基酸中含有碳原子數(shù)的不同,可制得多種不同的聚酰胺,目前聚酰胺品種多達(dá)幾十種,其中以聚酰胺-6、聚酰胺-66和聚酰胺-610的應(yīng)用最為廣泛。

聚酰胺-6是脂肪族聚酰胺，具有質(zhì)輕、強(qiáng)度大、抗磨損、耐弱酸弱堿及一些有機(jī)溶劑、容易成型加工等優(yōu)良的性能，廣泛應(yīng)用在纖維、工程塑料和薄膜等領(lǐng)域，但是PA6的分子鏈段中含有極性強(qiáng)的酰胺基團(tuán)，容易與水分子形成氫鍵，產(chǎn)品具有吸水性大、尺寸穩(wěn)定性差、干態(tài)和低溫時(shí)沖擊強(qiáng)度低、耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿性差等缺點(diǎn)。

02 合成工藝

1.單體的合成

1)苯酚法：由苯酚加氫生成環(huán)己醇，再脫氫生成環(huán)己酮，肟化生成環(huán)己酮肟，環(huán)己酮肟在等量的發(fā)煙硫酸中轉(zhuǎn)位生成己內(nèi)酰胺。反應(yīng)式如下：

2)環(huán)己烷氧化法：環(huán)己烷空氣氧化生成環(huán)己醇與環(huán)己酮，經(jīng)分離后環(huán)己醇脫氫生成環(huán)己酮，環(huán)己酮肟化生成環(huán)己酮肟，環(huán)己酮肟在等量的發(fā)煙硫酸中，轉(zhuǎn)位生成己內(nèi)酰胺。反應(yīng)式如下：

3)光亞硝化法：環(huán)己烷在光照下用氯化亞硝酰進(jìn)行亞硝基化反應(yīng)生成環(huán)己酮肟鹽酸鹽，然后在硫酸中經(jīng)轉(zhuǎn)位生成己內(nèi)酰胺。反應(yīng)式如下：

4)甲苯法：由甲苯氧化制苯甲酸，氫化生成環(huán)己甲酸，然后在發(fā)煙硫酸存在下與亞硝酰硫酸反應(yīng)，生成己內(nèi)酰胺。反應(yīng)式如下：

2.聚合

己內(nèi)酰胺單體在高溫下水解得氨基己酸，然后在高溫下聚合制得聚酰胺-6。

1）己內(nèi)酰胺水解成氨基酸（開(kāi)環(huán)反應(yīng)）

2）氨基酸自縮聚

3）氨基上氮向己內(nèi)酰胺親電進(jìn)攻而開(kāi)環(huán)，不斷增長(zhǎng)

3.紡絲工藝

目前國(guó)內(nèi)尼龍6主要采用熔融紡絲法，將制得的切片經(jīng)過(guò)萃取、熔融紡絲、初生纖維的拉伸以及纖維后處理得到所需要的成品纖維。

03 產(chǎn)品性能與改性

尼龍6的優(yōu)點(diǎn)：

機(jī)械強(qiáng)度高，韌性好，有較高的抗拉、抗壓強(qiáng)度。對(duì)沖擊、應(yīng)力振動(dòng)的吸收能力強(qiáng)，沖擊強(qiáng)度比一般塑料高了許多，并優(yōu)于縮醛樹(shù)脂。

耐疲勞性能突出，制件經(jīng)多次反復(fù)屈折仍能保持原有機(jī)械強(qiáng)度。

軟化點(diǎn)高，耐熱。

表面光滑，摩擦系數(shù)小，耐磨。作活動(dòng)機(jī)械構(gòu)件時(shí)有自潤(rùn)滑性，噪聲低，在摩擦作用不太高時(shí)可不加潤(rùn)滑劑使用。

耐腐蝕，十分耐堿和大多數(shù)鹽液，還耐弱酸、機(jī)油、汽油，耐芳烴類化合物和一般溶劑，對(duì)芳香族化合物呈惰性，但不耐強(qiáng)酸和氧化劑。能抵御汽油、油、脂肪、酒精、弱堿等的侵蝕和有很好的抗老化能力。

有自熄性，無(wú)毒，無(wú)臭，耐候性好，對(duì)生物侵蝕呈惰性，有良好的抗菌、抗霉能力。

有優(yōu)良的電氣性能，電絕緣性好，尼龍的體積電阻很高，耐擊穿電壓高，在干燥環(huán)境下，可作工頻絕緣材料，即使在高濕環(huán)境下仍具有較好的電絕緣性。

制件重量輕、易染色、易成型，因有較低的熔融粘度，能快速流動(dòng)。易于充模，充模后凝固點(diǎn)高，能快速定型，故成型周期短，生產(chǎn)效率高。

尼龍6的缺點(diǎn)：

易吸水，吸水性大，飽和水可以達(dá)到3%以上。一定的程度上影響尺寸穩(wěn)定性和電性能，特別是薄壁件增厚影響較大;吸水亦會(huì)大大降低塑料的機(jī)械強(qiáng)度。

耐光性較差，在長(zhǎng)期偏高溫環(huán)境下會(huì)與空氣中的氧發(fā)生氧化作用，開(kāi)始時(shí)顏色變褐，繼面破碎開(kāi)裂。

注塑技術(shù)要求較嚴(yán)：微量水分的存在都會(huì)對(duì)成型質(zhì)量造成很大損害;因熱膨脹作用使制品尺寸穩(wěn)定性較難控制;制品中尖角的存在會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中而降低機(jī)械強(qiáng)度;壁厚如果不均勻會(huì)導(dǎo)致制件的扭曲、變形;制件后加工時(shí)設(shè)備精度要求高。

會(huì)吸收水、醇而溶脹，不耐強(qiáng)酸及氧化劑，不能作耐酸材料使用。

PA6具有質(zhì)輕、強(qiáng)度大、抗磨損、耐弱酸弱堿及一些有機(jī)溶劑、容易成型加工等優(yōu)良的性能，廣泛應(yīng)用在纖維、工程塑料和薄膜等領(lǐng)域，但是PA6的分子鏈段中含有極性強(qiáng)的酰胺基團(tuán)，容易與水分子形成氫鍵，產(chǎn)品具有吸水性大、尺寸穩(wěn)定性差、干態(tài)和低溫時(shí)沖擊強(qiáng)度低、耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿性差等缺點(diǎn)。隨著科技的發(fā)展及生活質(zhì)量水平的提高，傳統(tǒng)PA6材料在某些性能方面的缺陷已經(jīng)限制了其在一些領(lǐng)域的發(fā)展。為了改善PA6 的性能，擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)對(duì)PA6進(jìn)行改性。

1）共混改性

共混改性是通過(guò)將尼龍6與PP、PE、ABS、PET、PC、POM、PPO等塑料或熱塑性聚氨酯彈性體、三元乙丙橡膠等彈性體或其他材料共混，而對(duì)尼龍6進(jìn)行改性的一種常用方法。通過(guò)共混改性，將尼龍6與其它材料優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，可以有效地提高尼龍6的力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性、降低吸水率等。

2）填充增強(qiáng)改性

填充增強(qiáng)改性是對(duì)PA6進(jìn)行物理 改性的一種常用方法，指的是通過(guò)在基體中添加玻璃纖維、碳纖維、晶須、硅灰石、碳酸鈣、滑石粉、稀土、云母、二氧化硅等填料對(duì)PA6進(jìn)行改性，顯著地提高材料的力學(xué)性能、阻燃性能、導(dǎo)熱性能、尺寸穩(wěn)定性等。

3）共聚改性

PA6共聚改性主要包括酰胺和酰胺單體之間、酰胺和非酰胺單體之間的共聚，通過(guò)共聚改性可以對(duì)分子鏈進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，將其他官能團(tuán)或高聚物接枝、嵌段到PA6分子鏈上，提高其各方面的性能，制備出滿足特定要求的 PA6 共聚新產(chǎn)品。

4）納米復(fù)合改性

目前主要用來(lái)改性PA6的納米材料有碳纖維、碳納米管、石墨烯、蒙脫土、無(wú)機(jī)納米粒子等。利用納米材料比表面積大、良好的力學(xué)性能、導(dǎo)電性能、導(dǎo)熱性能等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，將 PA6與納米材料通過(guò)熔融共混和原位聚合等方式進(jìn)行復(fù)合改性，從而增強(qiáng) PA6 各方面的性能。

04 產(chǎn)品應(yīng)用

1）纖維級(jí)切片

可用于紡民用絲，做內(nèi)衣、襪子、襯衣等；用于紡工業(yè)絲，做輪胎簾線、帆布線、降落傘、絕緣材料、漁網(wǎng)絲、安全帶等。

2）工程塑料級(jí)切片

可用于生產(chǎn)精密機(jī)器的齒輪、外殼、軟管、耐油容器、電纜護(hù)套、紡織工業(yè)的設(shè)備零件等。

3）拉膜級(jí)切片

可用于包裝工業(yè)，如食品包裝、醫(yī)用包裝等。

4）尼龍復(fù)合材料

包括抗沖擊尼龍、增強(qiáng)耐高溫尼龍等，用于制作有特殊需求的用具，如增強(qiáng)耐高溫尼龍可用于制造沖擊鉆、剪草機(jī)等。

5）汽車制品

目前PA6汽車制品種類繁多，如散熱器箱、加熱器箱、散熱器葉片、轉(zhuǎn)向柱罩、尾燈罩、定時(shí)齒輪外罩、風(fēng)扇葉片、各種齒輪、散熱器水室、空氣濾清器外殼、進(jìn)氣歧管、控制開(kāi)關(guān)、進(jìn)氣導(dǎo)管、真空連接管、安全氣囊、電氣儀表外殼、刮水器、泵葉輪、軸承、襯套、閥座、車門把手、車輪罩等，總之，涉及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件、電氣部件、車身部件和安全氣囊等多部位。

參考文獻(xiàn)

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