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聚酰胺

十一月 24, 2023

聚酰胺（英語：Polyamide，PA）是由含有羧基和氨基的單體通過醯胺鍵聚合成的高分子。此聚合物可天然生成（如羊毛及蠶絲等各種天然蛋白質），或以人工方式通過逐步聚合或固相聚合（如尼龍）或芳香聚酰胺和鈉聚（如天門冬氨酸）生產。由於其極端的耐用性和強度，人工聚酰胺聚合物常見於紡織品、地毯、運動裝、食物包裝、眼鏡零件、汽車飛機零件輪胎、軍用品及防護裝備等用品生產。

分類 编辑

根據其主鏈的成份區分 编辑

人工合成的聚酰胺根據其主鏈的成份可區分為以下的種類:

聚酰胺種類 主鏈的特色 化學組成的例子 商業產品的例子
脂肪聚酰胺 脂肪族化合物 聚酰胺6 聚酰胺66 杜邦的尼龍6、尼龍66
聚苯二甲酰胺 半芳香族化合物 聚酰胺6T = 六亞甲基二胺 （1,6己二胺） + 對苯二甲酸 德國贏創工業（Evonik Industries）的 Trogamid
杜邦的 Zytel
芳香聚酰胺 芳香族化合物 克維拉 = 對苯二胺 + 對苯二甲酸
諾梅克斯（Nomex） = 間苯二胺 + 間苯二甲酸		 杜邦的克維拉和諾梅克斯
日本帝人株式会社的Teijinconex，Twaron，與Technora
法国Kermel公司的Kermel。

根據其重複單位的數目區分 编辑

根據其重複單位的數目，聚酰胺可以分為以下類型：

  • 均聚物 ：均聚物又可分為：
    • 單獨單體均聚物
      • 聚酰胺6：  由ε- 己內酰胺製成；
      • 聚酰胺11，（聚ω-氨基十一酰）：  由11-氨基十一酸製成；
      • 聚酰胺12，（聚十二内酰胺）：  由12-氨基十二酸製成；
    • 雙單體均聚物
      • 聚酰胺66：  由己二胺和己二酸製成；
      • 聚酰胺610：  由己二胺和癸二酸製成；
      • 聚酰胺6T：  由己二胺和對苯二甲酸製成；
      • 聚酰胺6I：  由己二胺和間苯二甲酸製成；
      • 聚酰胺9T：  由1,9壬二胺和對苯二甲酸製成；
      • 聚酰胺M5T：  由2－甲基－1,5－戊二胺和對苯二甲酸製成；
  • 共聚物 ：
    • 聚酰胺6/66：  由己內酰胺，己二胺和己二酸製成;
    • 聚酰胺66/610    由己二胺，己二酸和癸二酸製成。

根據結晶度區分 编辑

根據他們的結晶度，聚酰胺可以是：

  • 半結晶 （由於高分子分子量太大，雖然有些高分子化學結構容許完美的結晶，通常結晶度並不完全[1]）：
    • 高結晶度：聚酰胺46、聚酰胺66等;
    • 低結晶度：聚酰胺MXD6 由間苯二甲胺和己二酸製成;

例 编辑

根據這三項分類，舉例說明：聚酰胺66（尼龍66）是一種脂肪族半結晶的均聚酰胺。

化學反應 编辑

酰胺鏈一般是從氨基和羧酸或酰氯的縮合反應生產。通常脫去一個小分子，可能是水或氯化氢。

高分子可由同時具有氨基和羧基的單體構成，或者可由兩種不同的雙功能單體構成，一個具有2個氨基酸組，另一個具有兩個羧基或酸氯組。

氨基酸可以被視為單一單體（如果忽略各氨基酸不同的 R組），與其他氨基酸反應，形成聚酰胺：

 
兩種氨基酸的反應，長鏈蛋白質由許多這種反應產生。

克維拉（如圖所示）是由兩個不同的單體的不斷交替反應，形成聚合物，是一種芳香聚酰胺：

 
1,4 - 苯基二胺（對苯二胺）和對苯二甲酰氯反應產生克維拉

一個比較特别的例子是聚酰胺6由ε- 己內酰胺的開環反應製成，不是縮合反應。

 
己內酰胺的開環反應。

化學性質 编辑

 
克維拉的巨型分子結構:粗體標示了克維拉之重複單位，虛線標示了氫鍵。

氫鍵 编辑

聚酰胺由於分子間的氫鍵對其物理性質有重大影嚮，使得其有極端的耐用性和強度。尼龍66纖維堅韌，具有彈性和光澤，以及較高的拉伸強度。它的熔點是攝氏265度，比一般熱塑性塑料要高出許多。它也具有高耐磨損和抗酸和鹼等化學品。這些纖維會吸收高達 2.4％的水，而這會降低抗拉強度。尼龍11，12，610及612等，由於氫鍵密度較低，拉伸強度比尼龍66或尼龍6要低很多，但是吸水性較低、耐磨損和抗酸和鹼性能比較好[2]。

芳綸纖維，如克維拉®或Twaron®，是最流行的防彈纖維，由於兩個氫鍵中是僵硬的苯環，分子自然形成同一方向的長直晶體，使其拉伸強度非常巨大，約為同重量的鋼的5倍[3]。克維拉沒有熔點，適合用作防熱材料。

靜電 编辑

這些材料的一部分通常是完全絕緣體，並會產生靜電，這可能會導致危險的火花，可能會損壞製造工廠的電子儀器和消費產品。這就需摻入導電添加物，如炭黑，金屬和導電聚合物。最常見的導電添加物是銀和炭黑。兩種材料各有加工處理的缺點，而以白銀作抗靜電添加物很明顯太昂貴。許多尼龍零件均添加炭黑而呈現黑色。

性能分析 编辑

熔點、結晶度等可以由熱分析及X射線晶體學等分析方法決定。

用途 编辑

人工合成的聚酰胺有以下用途：

  • 尼龍：牙刷、紡織品、地毯、齒輪、軸承
  • 尼龍-MXD6：食物包裝，有卓越的氣體阻隔性能，耐熱性和高透明度[4]。
  • Trogamid：眼鏡架[5]、鏡片[6]、汽車工業、機械工業、醫療器械、體育運動器材。
  • 克維拉：船體、飛機、自行車輪胎、防彈衣、防彈頭盔、防護手套[7]
  • 諾梅克斯與Kermel：防火衣、防熱衣、防火頭盔、防熱頭盔

參考資料 编辑

  1. ^ Morrison and Boyd,《Organic Chemistry》, Chapter 32 Macromolecules, Polymers and Polymerization
  2. ^ Fred W. Billmeyer, 《Textbook of Polymer Science》， Polyamide
  3. ^ Bullet Proof ME Body Armor. [2011-08-21]. （原始内容于2011-08-18）. 
  4. ^ (PDF). [2011-08-21]. （原始内容 (PDF)存档于2011-01-09）. 
  5. ^ 镜架 TROGAMID CX. [2011-08-21]. （原始内容于2016-03-05）. 
  6. ^ 镜片 TROGAMID CX. [2011-08-21]. （原始内容于2016-03-05）. 
  7. ^ Kevlar®. [2011-08-21]. （原始内容于2011-08-16）. 


十一月 24, 2023
聚酰胺, 英語, polyamide, 是由含有羧基和氨基的單體通過醯胺鍵聚合成的高分子, 此聚合物可天然生成, 如羊毛及蠶絲等各種天然蛋白質, 或以人工方式通過逐步聚合或固相聚合, 如尼龍, 或芳香和鈉聚, 如天門冬氨酸, 生產, 由於其極端的耐用性和強度, 人工聚合物常見於紡織品, 地毯, 運動裝, 食物包裝, 眼鏡零件, 汽車飛機零件輪胎, 軍用品及防護裝備等用品生產, 目录, 分類, 根據其主鏈的成份區分, 根據其重複單位的數目區分, 根據結晶度區分, 化學反應, 化學性質, 氫鍵, 靜電, 性能分析, 用. 聚酰胺 英語 Polyamide PA 是由含有羧基和氨基的單體通過醯胺鍵聚合成的高分子 此聚合物可天然生成 如羊毛及蠶絲等各種天然蛋白質 或以人工方式通過逐步聚合或固相聚合 如尼龍 或芳香聚酰胺和鈉聚 如天門冬氨酸 生產 由於其極端的耐用性和強度 人工聚酰胺聚合物常見於紡織品 地毯 運動裝 食物包裝 眼鏡零件 汽車飛機零件輪胎 軍用品及防護裝備等用品生產 目录 1 分類 1 1 根據其主鏈的成份區分 1 2 根據其重複單位的數目區分 1 3 根據結晶度區分 1 4 例 2 化學反應 3 化學性質 3 1 氫鍵 3 2 靜電 4 性能分析 5 用途 6 參考資料分類 编辑根據其主鏈的成份區分 编辑 人工合成的聚酰胺根據其主鏈的成份可區分為以下的種類 聚酰胺種類 主鏈的特色 化學組成的例子 商業產品的例子脂肪聚酰胺 脂肪族化合物 聚酰胺6 聚酰胺66 杜邦的尼龍6 尼龍66聚苯二甲酰胺 半芳香族化合物 聚酰胺6T 六亞甲基二胺 1 6己二胺 對苯二甲酸 德國贏創工業 Evonik Industries 的 Trogamid 杜邦的 Zytel芳香聚酰胺 芳香族化合物 克維拉 對苯二胺 對苯二甲酸 諾梅克斯 Nomex 間苯二胺 間苯二甲酸 杜邦的克維拉和諾梅克斯日本帝人株式会社的Teijinconex Twaron 與Technora法国Kermel公司的Kermel 根據其重複單位的數目區分 编辑 根據其重複單位的數目 聚酰胺可以分為以下類型 均聚物 均聚物又可分為 單獨單體均聚物 聚酰胺6 NH CH 2 5 CO N displaystyle ce NH CH2 5 CO N nbsp 由e 己內酰胺製成 聚酰胺11 聚w 氨基十一酰 NH CH 2 10 CO N displaystyle ce NH CH2 10 CO N nbsp 由11 氨基十一酸製成 聚酰胺12 聚十二内酰胺 NH CH 2 11 CO N displaystyle ce NH CH2 11 CO N nbsp 由12 氨基十二酸製成 雙單體均聚物 聚酰胺66 NH CH 2 6 NH CO CH 2 4 CO N displaystyle ce NH CH2 6 NH CO CH2 4 CO N nbsp 由己二胺和己二酸製成 聚酰胺610 NH CH 2 6 NH CO CH 2 8 CO N displaystyle ce NH CH2 6 NH CO CH2 8 CO N nbsp 由己二胺和癸二酸製成 聚酰胺6T NH CH 2 6 NH CO C 6 H 4 CO N displaystyle ce NH CH2 6 NH CO C6H4 CO N nbsp 由己二胺和對苯二甲酸製成 聚酰胺6I NH CH 2 6 NH CO C 6 H 4 CO N displaystyle ce NH CH2 6 NH CO C6H4 CO N nbsp 由己二胺和間苯二甲酸製成 聚酰胺9T NH CH 2 9 NH CO C 6 H 4 CO N displaystyle ce NH CH2 9 NH CO C6H4 CO N nbsp 由1 9壬二胺和對苯二甲酸製成 聚酰胺M5T NH C 2 H 3 CH 3 CH 2 3 NH CO C 6 H 4 CO N displaystyle ce NH C2H3 CH3 CH2 3 NH CO C6H4 CO N nbsp 由2 甲基 1 5 戊二胺和對苯二甲酸製成 共聚物 聚酰胺6 66 NH CH 2 6 NH CO CH 2 4 CO n displaystyle ce NH CH2 6 NH CO CH2 4 CO n nbsp NH CH 2 5 CO m displaystyle ce NH CH2 5 CO m nbsp 由己內酰胺 己二胺和己二酸製成 聚酰胺66 610 NH CH 2 6 NH CO CH 2 4 CO n displaystyle ce NH CH2 6 NH CO CH2 4 CO n nbsp NH CH 2 6 NH CO CH 2 8 CO m displaystyle ce NH CH2 6 NH CO CH2 8 CO m nbsp 由己二胺 己二酸和癸二酸製成 根據結晶度區分 编辑 根據他們的結晶度 聚酰胺可以是 半結晶 由於高分子分子量太大 雖然有些高分子化學結構容許完美的結晶 通常結晶度並不完全 1 高結晶度 聚酰胺46 聚酰胺66等 低結晶度 聚酰胺MXD6 由間苯二甲胺和己二酸製成 非晶體 聚酰胺6I 由六亞甲基二胺和間苯二甲酸製成 例 编辑 根據這三項分類 舉例說明 聚酰胺66 尼龍66 是一種脂肪族半結晶的均聚酰胺 化學反應 编辑酰胺鏈一般是從氨基和羧酸或酰氯的縮合反應生產 通常脫去一個小分子 可能是水或氯化氢 高分子可由同時具有氨基和羧基的單體構成 或者可由兩種不同的雙功能單體構成 一個具有2個氨基酸組 另一個具有兩個羧基或酸氯組 氨基酸可以被視為單一單體 如果忽略各氨基酸不同的R組 與其他氨基酸反應 形成聚酰胺 nbsp 兩種氨基酸的反應 長鏈蛋白質由許多這種反應產生 克維拉 如圖所示 是由兩個不同的單體的不斷交替反應 形成聚合物 是一種芳香聚酰胺 nbsp 1 4 苯基二胺 對苯二胺 和對苯二甲酰氯反應產生克維拉一個比較特别的例子是聚酰胺6由e 己內酰胺的開環反應製成 不是縮合反應 nbsp 己內酰胺的開環反應 化學性質 编辑 nbsp 克維拉的巨型分子結構 粗體標示了克維拉之重複單位 虛線標示了氫鍵 氫鍵 编辑 聚酰胺由於分子間的氫鍵對其物理性質有重大影嚮 使得其有極端的耐用性和強度 尼龍66纖維堅韌 具有彈性和光澤 以及較高的拉伸強度 它的熔點是攝氏265度 比一般熱塑性塑料要高出許多 它也具有高耐磨損和抗酸和鹼等化學品 這些纖維會吸收高達 2 4 的水 而這會降低抗拉強度 尼龍11 12 610及612等 由於氫鍵密度較低 拉伸強度比尼龍66或尼龍6要低很多 但是吸水性較低 耐磨損和抗酸和鹼性能比較好 2 芳綸纖維 如克維拉 或Twaron 是最流行的防彈纖維 由於兩個氫鍵中是僵硬的苯環 分子自然形成同一方向的長直晶體 使其拉伸強度非常巨大 約為同重量的鋼的5倍 3 克維拉沒有熔點 適合用作防熱材料 靜電 编辑 這些材料的一部分通常是完全絕緣體 並會產生靜電 這可能會導致危險的火花 可能會損壞製造工廠的電子儀器和消費產品 這就需摻入導電添加物 如炭黑 金屬和導電聚合物 最常見的導電添加物是銀和炭黑 兩種材料各有加工處理的缺點 而以白銀作抗靜電添加物很明顯太昂貴 許多尼龍零件均添加炭黑而呈現黑色 性能分析 编辑熔點 結晶度等可以由熱分析及X射線晶體學等分析方法決定 用途 编辑人工合成的聚酰胺有以下用途 尼龍 牙刷 紡織品 地毯 齒輪 軸承 尼龍 MXD6 食物包裝 有卓越的氣體阻隔性能 耐熱性和高透明度 4 Trogamid 眼鏡架 5 鏡片 6 汽車工業 機械工業 醫療器械 體育運動器材 克維拉 船體 飛機 自行車輪胎 防彈衣 防彈頭盔 防護手套 7 諾梅克斯與Kermel 防火衣 防熱衣 防火頭盔 防熱頭盔參考資料 编辑 Morrison and Boyd Organic Chemistry Chapter 32 Macromolecules Polymers and Polymerization Fred W Billmeyer Textbook of Polymer Science Polyamide Bullet Proof ME Body Armor 2011 08 21 原始内容存档于2011 08 18 Nylon MXD6 PDF 2011 08 21 原始内容 PDF 存档于2011 01 09 镜架 TROGAMID CX 2011 08 21 原始内容存档于2016 03 05 镜片 TROGAMID CX 2011 08 21 原始内容存档于2016 03 05 Kevlar 2011 08 21 原始内容存档于2011 08 16 取自 https zh wikipedia org w index php title 聚酰胺 amp oldid 75736311, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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