聚酰胺长丝简述

• 7、锦纶6大分子链上除酰胺基外，都是由烷烃链（-CH2-） 组成，C-C单键的内旋转阻力小，大分子的柔性较好。由于 酰胺基的存在大分子形成氢键，对大分子的滑移起到一定 的牵制作用。分子链间氢键中夹有较多的非极性的亚甲基 的结构，是使锦纶6的回弹性较其他合成纤维好的主要原因。 锦纶的分子结构
• 锦纶6大分子的柔顺性好，的初始模量低，织物的抗皱性差， 不挺括。 • 回弹性好、初始模量低是纤维耐磨性好的必备条件，锦纶6 正好符合此条件，它的耐磨性是合成纤维中最好的。
锦纶6的合成
• 聚合工艺 • 己内酰胺的聚合工艺也分间歇式和连续式 两种。
– 间歇聚合：一次投料 水冷 经铸带 切粒 混合 洗涤 聚合 排料 干燥。
– 连续聚合：混合 熔融 过滤 单体贮罐 聚合 排料 冷却 切粒 洗涤 干燥。
锦纶6的合成
• 影响聚合的工艺参数
(1)开环剂水的用量：开环聚合反应存在诱导期。水量增加，
锦纶大分子结构特点对性能的影响
• 1、聚酰胺纤维的大分子之间存在氢键，分子之间 的作用力大，纤维强力高。 2、在大分子长度相同的情况下，酰胺基间的亚甲基 数愈多，分子间的氢键数愈少，大分子间的作用 力愈小，结构紧密度下降，密度变小。大分子前 的氢键数除了和亚甲基的数目有关外，还和亚甲 基的奇偶数有关，亚甲基为偶数时全部-NH-正好 对着CO-，所以形成的氢键较多。而亚甲基为奇 数时只有一半的-NH-对着-CO-，形成的氢键少。
结构 • 晶型之间在一定的条件下可转换，不稳 定的晶型可以向稳定的晶型转变
聚酰胺的结构与性质
• 聚酰胺的物理性质和化学性质
– 密度：尼龙6：1.12~1.14克/厘米3 尼龙66：1.13~1.16克/厘米3 – 熔点：
• 尼龙66为~260oC • 尼龙6为~220oC
– 玻璃化温度
• 尼龙66为40~60oC • 尼龙6为53~75oC
锦纶66的合成
• 66盐缩聚反应的特点和影响因素 （1）单体的等摩尔比
锦纶66的合成
(2)可逆平衡反应
• 66盐的缩聚反应是可逆平衡反应 • 在整个缩聚反应过程中要供给大量的热量 • 反应时有水产生，除去水是获得高分子量的聚酰胺 66 必不可少的条件。无论是间歇缩聚还是连续缩聚，在 反应后期都要采取真空排水等措施。 • 聚合体的产量总比投入的原料单体重量少，如平均分 子量为13000的聚合体，其理论产量仅为原料单体重量 的86％左右。
• 锦纶66的性能和用途除耐热性和尺寸稳定性优于锦纶6外， 其他与锦纶6大致相同。染色性上锦纶-66更容易好染，染 色也更鲜艳。
锦纶的缺点
• 1、初始模量低 锦纶6的初始模量比涤纶低得多，纤维容易变形，织物挺括 性较差，制得的轮胎容易产生平点现象，而使汽车在行驶的 最初几公里路内会产生颠簸现象。 • 2、耐热和耐光性差 它的物理机械性能随温度而变化，当温度升高时，强力和伸 长下降，收缩率增加。PA-6熔点为215℃左右，软化点为 170℃左右;PA-66的熔点为255℃左右，软化点为210℃左右。 锦纶6和锦纶66的安全使用温度分别是93℃和130℃，汽车轮 胎帘子线在使用中温度较高，故需加入防老化剂。
3、锦纶6分子链节中亚甲基数为5个，在聚酰胺纤维中是比 较少的，大分子之间所形成的氢键多，密度在聚酰胺纤维 中是比较大的。锦纶66分子链节中亚甲基数为6个，虽然 较PA-6多一个，但亚甲基数为偶数，它的大分子间存在 更多的氢键，分子间的作用力也更大。氢键的存在又近一 步引导结晶，故PA-66的结晶度也较PA-6大。 • 因此锦纶6的熔点比（215℃），聚酰胺66（250-260℃） 相比熔点则低得多。 • PA-6的密度（1.12—1.14g/cm3）,也较PA-66(1.13— 1.16g/cm3)
3、耐光性差 在光的长期照射下，纤维颜色发黄，强力 下降，无光纤维比消光纤维下降更为厉害. 例如:锦纶在日光照射下16周后，有光纤维 强力降低23%，消光纤维强力降低50%， 在同样条件下棉纤维仅下降18%。
• 对于上述主要缺点，近年来已研究出各种 办法如添加耐光剂以改善耐光性；纺制异 形纤维以改善外观和手感；采用共混或共 聚改进其织物的挺括性等；采用复合纺丝 来改善耐酸性。
锦纶66的合成
• 成盐工艺
• 己二酸的20%甲醇溶液和己二胺的50%甲醇溶 液综合，反应温度60~70oC,pH 6.7~7, 甲醇回流 HOOC(CH2)4COOH + NH2(CH2)6NH +H N(CH ) NH -HOOC(CH ) COO3 2 6 2 2 4 产物经冷却、结晶、分离、清洗、干燥得66盐。
锦纶66的合成
（3）分子量的控制及多分散性 • 在生产实际中，加入少量己二酸作为分 子量调节剂，由体系中水的分压和分子 量调节剂共同控制尼龙66的分子量。 • 加入单官能团化合物（如醋酸）作为分 子量调节剂，单官能团化合物作为链端 • 加入的单官能团分子数目为系统中聚合 物分子链总数的两倍。
锦纶66的合成
• 锦纶6由于结构上的特点决定了它具有下列优良性能： • 1、强度高 普通丝的强度为4-6元克/旦，强力丝高达7-9.5克力/旦， 甚至更高。 • 2、回弹性好 锦纶的回弹性极好，例如在纤维伸长3-6%时，弹性恢复 率接近100%，当伸长10%时为92-99%，而在此状态下， 涤纶的弹性恢复率为67%，腈纶为56%，维纶为45-50%， 粘胶仅为32-40%。 • 3、耐磨性好 在纺织纤维中锦纶的耐磨性最好，它比棉纤维高10倍，比 羊毛高20倍。
原料的合成
一、锦纶66的合成
聚己二酰己二胺(尼龙66)，由己二酸和己二胺缩聚
制得。 缩聚反应时要求己二胺和己二酸有相等的摩尔比， 任何一种组分过量都会使由酸或氨端基构成的链 增长终止。 在工业生产聚己二酰己二胺时，先使己二酸和己 二胺生成尼龙 66 盐 ( 简称 66 盐 ) ，然后用这种盐作 为中间体进行缩聚制取聚己二酰己二胺。 采用熔融缩聚的方法生产聚己二酰己二胺。 间歇法和连续法两种聚合生产工艺。
锦纶6 的特性与用途
•
4、耐疲劳性好（轮胎） 锦纶的耐疲劳性好，它可经得住数万次双曲挠，在同样 试验条件下，比棉花高7-8倍，比粘胶高几十倍。 5、耐碱性和耐微生物性好 锦纶对碱的稳定性较高，它在高温下不受碱的作用，即 使把它放在100℃的10%的苛性钠溶液中浸渍100小时， 纤维强力也降低甚少，但对无机酸作用的抵抗力很差， 对细菌和微生物的作用具有较好的抵抗力，它耐腐蚀、 不发霉、不怕虫蛀。
（ 4）聚合体中低分子物的含量少，一般小于1％， 不需要脱单体过程。 （5）熔融聚合体的热稳定性差。聚己二酰己二 胺在高温时能生成环戊酮，环戊酮是聚己二酰 己二胺的一种交联剂，能促使大分子链间交联， 产生网状结构而形成凝胶。大分子链上的己二 酰结构容易与末端的氨基缩合生成吡咯结构， 使聚合体泛黄。 （6）缩聚时反应压力控制的特点
聚酰胺的结构与性质
分子结构：含有酰胺基，在完全伸直的
情况下为平面锯齿形结构 适合于纤维的分子量
尼龙6：14000~20000 尼龙66：20000~30000
分子量分布
尼龙6：~2 尼龙66：~1.85
聚酰胺的结构与性质
• 晶态结构
– 聚酰胺为部分结晶，结晶度<50%
• 尼龙66晶态速率增加，达到平衡时间短，但会降 低分子量，后期尽量除去体系中的水。 (2)聚合温度，提高温度可加快聚合速度，缩短聚合时间， 但也使反应平衡时的单体含量增加，并且容易产生热裂 解，降低聚合度。 (3)聚合时间：时间延长，单体转化率、分子量增加，分子 量分布越趋平均。 (4)分子量稳定剂：分子量稳定剂可以封闭聚己内酰胺的端 基，控制分子链的增长，保证其熔体有比较稳定的粘度。 常用的稳定剂：己二酸、醋酸等有机酸。一般加入量： 0.15％～0.4％(对己内酰胺的重量)
先在高压下预缩聚的方法以防止己二胺的挥发， 待66盐中的己二胺和己二酸在预缩聚中化合成酰胺键 后，再在真空条件下进行后缩聚，以排除水分，提高 产物的分子量。
锦纶66的合成
锦纶66的合成
尼龙6的合成
• 原料
PA-6 可以由 - 氨基己酸缩聚制得，也可由己 内酰胺开环聚合制得。 己内酰胺的制造和精制提纯均比 -氨基己酸简 单，大规模工业生产中大都采用以己内酰胺为 原料。 己内酰胺的聚合方法主要有三种
水解聚合 阴离子聚合(由于采用碱性催化剂，也称碱聚合) 固相聚合。
生产纤维用的聚己内酰胺主要采用水解聚合工 艺。
锦纶6的合成
• 聚合机理
锦纶6的合成
• 聚合过程
(1)己内酰胺的引发和加成：当己内酰胺被水解生 成氨基己酸后，己内酰胺分子就逐个连接到氨 基己酸的链上，形成齐聚物。 (2)链的增长：主要是齐聚物之间的缩聚，也伴随 少量引发和加成反应。 (3)平衡阶段：此阶段同时进行链交换、缩聚和水 解等反应，使分子量重新分布，最后根据反应 条件 ( 如温度、水分及分子量稳定剂的用量等 达到一定的动态平衡，聚合物的平均分子 （14000~20000）也达到一定值。
• 4、酰胺基-CO-NH-中的C-N键和大分子主链中的C-O键受 热后均易断裂，使大分子聚合度下降引起强力下降。大分 子两端的氨基和羧基对光和热、氧较敏感，特别是氨基， 在有氧环境下容易发生氧化热裂解。
• 上述因素使锦纶6和其他聚酰胺纤维的热稳定性较差。 • 5、大分子的端基（氨基和羧基）亲水性比较好，所以锦纶 的吸湿性较好，回潮率为3.5%-4.5%,锦纶的公定回潮率为 4.5%。大分子中的亚氨基，可用酸性染料、分散性染料及 其它染料，且易上染色。 • 6、因大分子链上的酰胺基易发生酸解，而导致键的断裂， 使聚合度下降，因此锦纶不耐酸，特别是无机酸。
概述
聚酰胺纤维在各国的商品名：
中国-锦纶、尼龙 美国-尼龙（Nylon) 德国-贝纶（Perlon) 俄罗斯-卡普纶（Kapron) 日本-阿米纶（Amilan)
概述
聚酰胺纤维一般可以分为两大类。
一类是由二元胺和二元酸缩聚而得 -[HN(CH2)xNHCO(CH2)yCO]命名-尼龙x(y+2) 另一类是由-氨基酸缩聚或由内酰胺开环聚合而得 -[HN(CH2)xCO]命名-尼龙x 根据原料的不同，聚酰胺纤维有很多种如：PA-6，PA-66， PA1010，PA610等，目前最主要的是PA-6和PA-66.
聚酰胺纤维的纺丝
• 采用熔体纺丝 • PA-6,PA66除了纺前处理不同以外，其他纺丝过程基 本相同 一、PA-6的纺前处理及切片干燥 PA-66的切片中单体的含量较少（不到1%），不需脱 单体，可以直接纺丝。 尼龙6的切片含有约10%的单体和低聚物，纺前需要除 去。 （1）直接纺丝纺前脱单体 如采用直接纺丝方法，残余单体须在纺前脱去。 原理是利用单体与聚合物的挥发性的差别，将单体与 聚合物分离。 由于己内酰胺的沸点较高（262.5oC），在工业上采用 中等温度，减压蒸发的方法脱单体。
聚酰胺纤维
锦纶长丝
锦纶DTY系列产品
锦纶POY.FDY系列产品
PA6切片
目录
概述 聚酰胺的结构、性质、用途 原料的合成 纺丝 后加工
概述
聚酰胺是指主链含有酰胺基的一大类高分子材料，这类 高分子纺制的纤维称为聚酰胺纤维。
1935年，杜邦公司的卡罗瑟斯发现了尼龙66，1939年 实现了工业化，奠定了合成纤维工业的基础。 1938年德国施拉克（Schlack）第一个制成尼龙6， 1939年试生产尼龙6纤维，同年德国法本（Farben）公 司工业化生产，商品名贝纶（Perlon）。 1941年锦纶纤维的美国开始工业化生产，商品名 Dacron。 聚酰胺纤维在三大合成纤维中实现工业化最早， 一度 是化学纤维中产量最大的品种。
6、染色性能良好 锦纶的染色性能虽不及天然纤维和人造纤维，但在合成 纤维中是比较易染色的，它可用酸性染料、分散染料及 其它染料染色。
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锦纶的主要用途
• 民用： 锦纶可以纯纺和混纺作各种衣料及针织品，特别是它 的单丝、复丝、弹力丝更宜于制成各种美观、舒适而弹性 极好的袜子。锦纶袜耐磨性佳，一双锦纶袜可相当于棉线 袜子3-5双。 工业用 在工业方面，可制工业用布、绳索、帐篷、渔网、容 器、覆盖布、传动带、轮胎帘子线、降落伞和军用织物等。 其中大量用于轮胎帘子线的优点是强力高，耐冲击。