6聚酰胺纤维
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第 6章 聚酰胺纤维
目录
➢概述 ➢聚酰胺的结构与性质 ➢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
由这类高分子纺制的纤维称为聚酰胺纤维 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)
尼龙66的合成
（ 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。
(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，聚合物的平均分子量也 达到一定值。
尼龙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、混合、聚合、排料、 水冷、经铸带、切粒、洗涤、干燥。
概述
❖（尼龙66）最早投入工业化生产的合成 纤维
❖1935年 du Pont 公司的Carother发明 ❖1936～1937年发明了用熔体纺丝法制造
聚酰胺66纤维的技术 ❖1941年开始尼龙66纤维工业化生产
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
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
（6）缩聚时反应压力控制的特点
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。
尼龙66的合成
• 缩聚工艺及设备 • 通常采用熔融缩聚的方法，以尼龙66盐
作为中间体进行缩聚制取聚己二酰己二 胺。 • 目前工业生产聚己酰己二胺有间歇缩聚 和连续缩聚两种方法。 • 间歇缩聚；聚酰胺66间歇缩聚包括溶解、 调配、缩聚、铸带、切粒等工序。
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。
尼龙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
– 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。
尼龙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，诱导期缩短，反应速率增加，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相应单体含量增加，并且容易产 生热裂解，使聚合度降低。 (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)
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晶态结构有、两种形式
聚酰胺的结构与性质
• 尼龙6的晶型复杂，有、、三种晶态结构 • 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
HOOC(CH2)4COOH + NH2(CH2)6NH +H3N(CH2)6NH2-HOOC(CH2)4COO-
产物经冷却、结晶、分离、清洗、干燥得66盐。
尼龙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
尼龙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
❖生产纤维用的聚己内酰胺主要采用水解聚合工 艺。
尼龙6的合成
• 聚合机理
尼龙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，相对分子质量为8000～14000 的齐聚物。
(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。
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。
尼龙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。
尼龙66的合成
尼龙66的合成
尼龙6的合成
• 原料
❖ 聚己内酰胺可以由-氨基己酸缩聚制得，也可 由己内酰胺开环聚合前得。
❖己内酰胺的制造方法和精制提纯均比-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。
– 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
原料的合成
一、Baidu Nhomakorabea龙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， 因为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。
目录
➢概述 ➢聚酰胺的结构与性质 ➢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
由这类高分子纺制的纤维称为聚酰胺纤维 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)
尼龙66的合成
（ 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。
(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，聚合物的平均分子量也 达到一定值。
尼龙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、混合、聚合、排料、 水冷、经铸带、切粒、洗涤、干燥。
概述
❖（尼龙66）最早投入工业化生产的合成 纤维
❖1935年 du Pont 公司的Carother发明 ❖1936～1937年发明了用熔体纺丝法制造
聚酰胺66纤维的技术 ❖1941年开始尼龙66纤维工业化生产
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
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
（6）缩聚时反应压力控制的特点
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。
尼龙66的合成
• 缩聚工艺及设备 • 通常采用熔融缩聚的方法，以尼龙66盐
作为中间体进行缩聚制取聚己二酰己二 胺。 • 目前工业生产聚己酰己二胺有间歇缩聚 和连续缩聚两种方法。 • 间歇缩聚；聚酰胺66间歇缩聚包括溶解、 调配、缩聚、铸带、切粒等工序。
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。
尼龙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
– 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。
尼龙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，诱导期缩短，反应速率增加，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相应单体含量增加，并且容易产 生热裂解，使聚合度降低。 (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)
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晶态结构有、两种形式
聚酰胺的结构与性质
• 尼龙6的晶型复杂，有、、三种晶态结构 • 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
HOOC(CH2)4COOH + NH2(CH2)6NH +H3N(CH2)6NH2-HOOC(CH2)4COO-
产物经冷却、结晶、分离、清洗、干燥得66盐。
尼龙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
尼龙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
❖生产纤维用的聚己内酰胺主要采用水解聚合工 艺。
尼龙6的合成
• 聚合机理
尼龙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，相对分子质量为8000～14000 的齐聚物。
(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。
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。
尼龙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。
尼龙66的合成
尼龙66的合成
尼龙6的合成
• 原料
❖ 聚己内酰胺可以由-氨基己酸缩聚制得，也可 由己内酰胺开环聚合前得。
❖己内酰胺的制造方法和精制提纯均比-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。
– 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
原料的合成
一、Baidu Nhomakorabea龙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， 因为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。