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 |
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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:
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:
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。
化學性質 编辑
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
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]. (原始内容于2011-08-18).
- ^ (PDF). [2011-08-21]. (原始内容 (PDF)存档于2011-01-09).
- ^ 镜架 TROGAMID CX. [2011-08-21]. (原始内容于2016-03-05).
- ^ 镜片 TROGAMID CX. [2011-08-21]. (原始内容于2016-03-05).
- ^ Kevlar®. [2011-08-21]. (原始内容于2011-08-16).