尼龍溯源

  聚酰胺(PA，俗稱尼龍)是美國(guó)DuPont公司最先開發(fā)用于纖維的樹脂，于1939年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。20世紀(jì)50年代開始開發(fā)和生產(chǎn)注塑制品，以取代金屬滿足下游工業(yè)制品輕量化、降低成本的要求。聚酰胺主鏈上含有許多重復(fù)的酰胺基，用作塑料時(shí)稱尼龍，用作合成纖維時(shí)我們稱為錦綸，聚酰胺可由二元胺和二元酸制取，也可以用ω-氨基酸或環(huán)內(nèi)酰胺來(lái)合成。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)用最廣泛。

  PA具有良好的綜合性能，包括力學(xué)性能、耐熱性、耐磨損性、耐化學(xué)藥品性和自潤(rùn)滑性，且摩擦系數(shù)低，有一定的阻燃性，易于加工，適于用玻璃纖維和其它填料填充增強(qiáng)改性，提高性能和擴(kuò)大應(yīng)用范圍。PA的品種繁多，有PA6、PA66、PAll、PAl2、PA46、PA610、PA612、PAl010等，以及近幾年開發(fā)的半芳香族尼龍PA6T和特種尼龍等很多新品種。 尼龍-6塑料制品可采用金屬鈉、氫氧化鈉等為主催化劑，N-乙?；簝?nèi)酰胺為助催化劑，使δ-己內(nèi)酰胺直接在模型中通過負(fù)離子開環(huán)聚合而制得，稱為澆注尼龍。用這種方法便于制造大型塑料制件。

  主要用于合成纖維

  聚酰胺主要用于合成纖維，其最突出的優(yōu)點(diǎn)是耐磨性高于其他所有纖維，比棉花耐磨性高10倍，比羊毛高20倍，在混紡織物中稍加入一些聚酰胺纖維，可大大提高其耐磨性；當(dāng)拉伸至3-6%時(shí)，彈性回復(fù)率可達(dá)100%；能經(jīng)受上萬(wàn)次折撓而不斷裂。聚酰胺纖維的強(qiáng)度比棉花高1-2倍、比羊毛高4-5倍，是粘膠纖維的3倍。但聚酰胺纖維的耐熱性和耐光性較差，保持性也不佳，做成的衣服不如滌綸挺括。另外，用于衣著的錦綸-66和錦綸-6都存在吸濕性和染色性差的缺點(diǎn)，為此開發(fā)了聚酰胺纖維的新品種——錦綸-3和錦綸-4的新型聚酰胺纖維，具有質(zhì)輕、防皺性優(yōu)良、透氣性好以及良好的耐久性、染色性和熱定型等特點(diǎn)，因此被認(rèn)為是很有發(fā)展前途的。

  代替銅等金屬

  由于聚酰胺具有無(wú)毒、質(zhì)輕、優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性及較好的耐腐蝕性，因此廣泛應(yīng)用于代替銅等金屬在機(jī)械、化工、儀表、汽車等工業(yè)中制造軸承、齒輪、泵葉及其他零件。聚酰胺熔融紡成絲后有很高的強(qiáng)度，主要做合成纖維并可作為醫(yī)用縫線。

  用于各種醫(yī)療及針織品

  在民用上，可以混紡或純紡成各種醫(yī)療及針織品。錦綸長(zhǎng)絲多用于針織及絲綢工業(yè)，如織單絲襪、彈力絲襪等各種耐磨解釋的錦綸襪，錦綸紗巾，蚊帳，錦綸花邊，彈力錦綸外衣，各種錦綸綢或交織的絲綢品。錦綸短纖維大都用來(lái)與羊毛或其它化學(xué)纖維的毛型產(chǎn)品混紡，制成各種耐磨經(jīng)穿的衣料。

  在工業(yè)上錦綸大量用來(lái)制造簾子線、工業(yè)用布、纜繩、傳送帶、帳篷、漁網(wǎng)等。在國(guó)防上主要用作降落傘及其他軍用織物。

  改性尼龍的概念和分類

  改性尼龍是工程塑料中的一類，是以尼龍?jiān)蠟榛显诩右愿淖兤湮锢硇再|(zhì)而形成的顆粒狀產(chǎn)品。此類產(chǎn)品產(chǎn)出是依據(jù)一些生產(chǎn)廠家所需求的不同而進(jìn)行改性制作的。改性尼龍大致包括：增強(qiáng)尼龍，增韌尼龍，耐磨尼龍，無(wú)鹵阻燃尼龍，導(dǎo)電尼龍，阻燃尼龍等等。

  1.熱性質(zhì)：玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)及熔點(diǎn)(Tm)；熱變形溫度(HDT)高；長(zhǎng)期使用溫度高(UL-746B)；使用溫度范圍大；熱膨脹系數(shù)小。

  2.機(jī)械性質(zhì)：高強(qiáng)度、高機(jī)械模數(shù)、低潛變性、強(qiáng)耐磨損及耐疲勞性。

  3.其它：耐化學(xué)藥品性、抗電性、耐燃性、耐候性、尺寸安定性佳。此類產(chǎn)品產(chǎn)出是依據(jù)一些生產(chǎn)廠家所需求的不同而進(jìn)行改性制作的，改性尼龍大致包括：增強(qiáng)尼龍，增韌尼龍，耐磨尼龍，無(wú)鹵阻燃尼龍，導(dǎo)電尼龍，阻燃尼龍等等。改性尼龍具有很多的特性，因此，在汽車、電氣設(shè)備、機(jī)械部構(gòu)、交通器材、紡織、造紙機(jī)械等方面得到廣泛應(yīng)用。

  尼龍改性的方向

  概括起來(lái)，主要在以下幾方面進(jìn)行改性。

  ①改善尼龍的吸水性，提高制品的尺寸穩(wěn)定性。

  ②提高尼龍的阻燃性，以適應(yīng)電子、電氣、通訊等行業(yè)的要求。

  ③提高尼龍的機(jī)械強(qiáng)度，以達(dá)到金屬材料的強(qiáng)度，取代金屬

  ④提高尼龍的抗低溫性能，增強(qiáng)其對(duì)耐環(huán)境應(yīng)變的能力。

  ⑤提高尼龍的耐磨性，以適應(yīng)耐磨要求高的場(chǎng)合。

  ⑥提高尼龍的抗靜電性，以適應(yīng)礦山及其機(jī)械應(yīng)用的要求。

  ⑦提高尼龍的耐熱性，以適應(yīng)如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等耐高溫條件的領(lǐng)域。

  ⑧降低尼龍的成本，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

  總之，通過上述改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)尼龍復(fù)合材料的高性能化與功能化。

  幾種常見的改性尼龍

  玻璃纖維增強(qiáng)PA

  在PA 加入30% 的玻璃纖維，PA 的力學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定性、耐熱性、耐老化性能有明顯提高，耐疲勞強(qiáng)度是未增強(qiáng)的2.5 倍。玻璃纖維增強(qiáng)PA 的成型工藝與未增強(qiáng)時(shí)大致相同，但因流動(dòng)較增強(qiáng)前差，所以注射壓力和注射速度要適當(dāng)提高，機(jī)筒溫度提高10-40℃。由于玻纖在注塑過程中會(huì)沿流動(dòng)方向取向，引起力學(xué)性能和收縮率在取向方向上增強(qiáng)，導(dǎo)致制品變形翹曲，因此，模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口的位置、形狀要合理，工藝上可以提高模具的溫度，制品取出后放入熱水中讓其緩慢冷卻。另外，加入玻纖的比例越大，其對(duì)注塑機(jī)的塑化元件的磨損越大，最好是采用雙金屬螺桿、機(jī)筒。

 阻燃PA

 由于在PA中加入了阻燃劑，大部分阻燃劑在高溫下易分解，釋放出酸性物質(zhì)，對(duì)金屬具有腐蝕作用，因此，塑化元件（螺桿、過膠頭、過膠圈、過膠墊圈、法蘭等）需鍍硬鉻處理。工藝方面，盡量控制機(jī)筒溫度不能過高，注射速度不能太快，以避免因膠料溫度過高而分解引起制品變色和力學(xué)性能下降。

 透明PA 

 具有良好的拉伸強(qiáng)度、耐沖擊強(qiáng)度、剛性、耐磨性、耐化學(xué)性、表面硬度等性能，透光率高，與光學(xué)玻璃相近，加工溫度為300-315 ℃，成型加工時(shí)，需嚴(yán)格控制機(jī)筒溫度，熔體溫度太高會(huì)因降解而導(dǎo)致制品變色，溫度太低會(huì)因塑化不良而影響制品的透明度。模具溫度盡量取低些，模具溫度高會(huì)因結(jié)晶而使制品的透明度降低。

 耐候PA

 在PA 中加入了碳黑等吸收紫外線的助劑，這些對(duì)PA的自潤(rùn)滑性和對(duì)金屬的磨損大大增強(qiáng)，成型加工時(shí)會(huì)影響下料和磨損機(jī)件。因此，需要采用進(jìn)料能力強(qiáng)及耐磨性高的螺桿、機(jī)筒、過膠頭、過膠圈、過膠墊圈組合。聚酰胺分子鏈上的重復(fù)結(jié)構(gòu)單無(wú)是酰胺基的一類聚合物。

 改性尼龍產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)

  玻璃纖維增強(qiáng)PA在20世紀(jì)50年代就有研究，但形成產(chǎn)業(yè)化是20世紀(jì)70年代，自1976年美國(guó)杜邦公司開發(fā)出超韌PA66后，各國(guó)大公司紛紛開發(fā)新的改性PA產(chǎn)品，美國(guó)、西歐、日本、荷蘭、意大利等大力開發(fā)增強(qiáng)PA、阻燃PA、填充PA，大量的改性PA投放市場(chǎng)。

 20世紀(jì)80年代，相容劑技術(shù)開發(fā)成功，推動(dòng)了PA合金的發(fā)展，世界各國(guó)相繼開發(fā)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等上千種合金，廣泛用于汽車、機(jī)車、電子、電氣械、紡織、體育用品、辦公用品、家電部件等行業(yè)。

 20世紀(jì)90年代，改性尼龍新品種不斷增加，這個(gè)時(shí)期改性尼龍走向商品化，形成了新的產(chǎn)業(yè)，并得到了迅速發(fā)展，20世紀(jì)90年代末，世界尼龍合金產(chǎn)量達(dá)110萬(wàn)噸/年。

  在產(chǎn)品開發(fā)方面，主要以高性能尼龍PPO/PA6，PPS/PA66、增韌尼龍、納米尼龍、無(wú)鹵阻燃尼龍為主導(dǎo)方向；在應(yīng)用方面，汽車部件、電器部件開發(fā)取得了重大進(jìn)展，如汽車進(jìn)氣歧管用高流動(dòng)改性尼龍已經(jīng)商品化，這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部件的塑料化，除在應(yīng)用方面具有重大意義外，更重要的是延長(zhǎng)了部件的壽命，促進(jìn)了工程塑料加工技術(shù)的發(fā)展。

  尼龍作為工程塑料中最大最重要的品種，具有很強(qiáng)的生命力，主要在于它改性后實(shí)現(xiàn)高性能化，其次是汽車、電器、通訊、電子、機(jī)械等產(chǎn)業(yè)自身對(duì)產(chǎn)品高性能的要求越來(lái)越強(qiáng)烈，相關(guān)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，促進(jìn)了工程塑料高性能化的進(jìn)程，改性尼龍未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)如下：

 ①高強(qiáng)度高剛性尼龍的市場(chǎng)需求量越來(lái)越大，新的增強(qiáng)材料如無(wú)機(jī)晶須增強(qiáng)、碳纖維增強(qiáng)PA將成為重要的品種，主要是用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件，機(jī)械部件以及航空設(shè)備部件。 

 ②尼龍合金化將成為改性工程塑料發(fā)展的主流。尼龍合金化是實(shí)現(xiàn)尼龍高性能的重要途徑，也是制造尼龍、尼龍專用料、提高尼龍性能的主要手段。通過摻混其他高聚物，來(lái)改善尼龍的吸水性，提高制品的尺寸穩(wěn)定性，以及低溫脆性、耐熱性和耐磨性。從而，適用車種不同要求的用途。 

 ③納米尼龍的制造技術(shù)與應(yīng)用將得到迅速發(fā)展。納米尼龍的優(yōu)點(diǎn)在于其熱性能、力學(xué)性能、阻燃性、阻隔性比純尼龍高，而制造成本與普通尼龍相當(dāng)。因而，具有很大的競(jìng)爭(zhēng)力。 

 ④用于電子、電氣、電器的阻燃尼龍與日俱增，綠色化阻燃尼龍?jiān)絹?lái)越受到市場(chǎng)的重視。 

 ⑤抗靜電、導(dǎo)電尼龍以及磁性尼龍將成為電子設(shè)備、礦山機(jī)械、紡織機(jī)械的首選材料。 

 ⑥加工助劑的研究與應(yīng)用，將推動(dòng)改性尼龍的功能化、高性能化的進(jìn)程。 

 ⑦綜合技術(shù)的應(yīng)用，產(chǎn)品的精細(xì)化是推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動(dòng)力。
 

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