聚己内酰胺

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聚己内酰胺聚己内酰胺

聚己内酰胺正文

　　又称耐纶6。为由单体己内酰胺经开环聚合反应生成的线型聚酰胺(见线型高分子)，具有唚NH(CH₂)₅CO 聚己内酰胺

重复单元结构。抗拉强度和耐磨性优异，有弹性，主要用于制造合成纤维，也可用作工程塑料。中国此类纤维商品称为锦纶6。耐纶6与耐纶66(见聚己二酰己二胺)的结构、性能和用途相似。1977年世界耐纶 6与耐纶66产量的比例为56:44。
　　简史　1899年已有报道：当6-氨基己酸加热时得到不能蒸馏的聚合物质。1930年W.H.卡罗瑟斯由6-氨基己酸缩合得到分子量约3000的聚酰胺和一部分环状己内酰胺。1938年德国P.施拉克发现，己内酰胺在水、醇、酸等存在下聚合，可得适于纺丝的聚己内酰胺，1943年开始工业生产，商品名为贝纶(Perlon)。
　　性质　耐纶6的性质与耐纶66相似,主要的差别是熔点较低（215℃，而耐纶66则为264℃）；吸湿率较高和染色性较好。己内酰胺成本比己二胺和己二酸低，但聚合时有 8％～10％的单体不能聚合而与聚合物呈平衡状态，需要除去。
　　原料制备 单体己内酰胺的合成最早采用苯酚法,所得环己酮进行肟化，生成环己酮肟，再通过贝克曼重排反应，转位成己内酰胺。目前的工业生产主要采用环己烷氧化法和环己烷光亚硝化法合成环己酮肟。还有一种甲苯法，所得六氢苯甲酸在亚硝酰硫酸作用下重排，制得己内酰胺（见图）。

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　　聚合　根据催化引发体系的不同，己内酰胺聚合可分为三种类型：
　　水解聚合　目前工业上多采用这种方法。纯己内酰胺不能聚合,必须加入少量的水、酸、氨或6－氨基己酸、耐纶单体盐等物质才能聚合。有水参与的己内酰胺聚合过程包括下列反应：

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　　水是主要的引发剂。反应首先是己内酰胺在高温(约260℃)下水解开环，生成6－氨基己酸〔式(1)〕。水量的多少影响反应的快慢和最终平衡时低分子化合物的含量。添加羧酸可以加速水解开环和聚合反应。占优势的聚合反应是己内酰胺逐步加成于线型分子的末端氨基，形成高分子链〔式 (2)〕和线型分子间氨基与羧基的缩聚反应〔式 (3)〕。反应后期还有酰胺交换反应及酸解、胺解等平衡反应发生。
　　工业上己内酰胺水解聚合方法一般采用间歇的高压釜法和连续聚合法，而以后者居多。树脂切片通常要经过水洗，以萃取单体和低聚物，再经真空干噪后供纺丝加工或注射成型用。
　　负离子聚合　又称单体浇铸聚合，即无水的己内酰胺在碱金属、碱土金属的存在下，于220℃以上加热,几分钟后即能聚合成粘度极高的聚合物。此法曾称为快速聚合或催化聚合。其反应机理为，先生成内酰胺负离子：

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然后进行增长反应：

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这就是50年代末发展起来的在模具内聚合成型的单体浇铸聚合。产品称为MC尼龙，中国称为铸型尼龙。此法由于是在常压下浇铸，工艺设备和模具简单，成型尺寸不受限制，适于制造几公斤以至几百公斤的大型制件。制品因在较低温度下成型，结晶度较高。聚合物的分子量很大（3.5万～7万）,因此机械强度比耐纶6、耐纶66高。
　　正离子聚合　单体在无水的条件下和氯化氢、胺盐、金属卤化物等存在下聚合。此法由于聚合转化率和产物的聚合度不高，还仅限于实验室研究。
　　应用　耐纶 6纤维(见彩图)主要用于制造轮胎帘线、渔网、缆绳、降落伞等和民用织物，如衣料、袜子等。铸型尼龙已广泛用于制造大型齿轮、涡轮、轴套、辊筒、异向环、密封垫圈、万向节轴滑块等要求具有耐磨、减磨性能的机械零部件 (见彩图)，以及油料贮罐等。

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　　参考书目
　H.Klare, E.Fritzsche und V.Grbe,Synthetische Fasern aus Polyamiden,Technologie und Chemie,AkademieVerlag, Berlin, 1963.

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