尼龍溯源

  聚酰胺(PA，俗稱尼龍)是美國DuPont公司最先開發(fā)用于纖維的樹脂，于1939年實現(xiàn)工業(yè)化。20世紀50年代開始開發(fā)和生產注塑制品，以取代金屬滿足下游工業(yè)制品輕量化、降低成本的要求。聚酰胺主鏈上含有許多重復的酰胺基，用作塑料時稱尼龍，用作合成纖維時我們稱為錦綸，聚酰胺可由二元胺和二元酸制取，也可以用ω-氨基酸或環(huán)內酰胺來合成。根據二元胺和二元酸或氨基酸中含有碳原子數的不同，可制得多種不同的聚酰胺，目前聚酰胺品種多達幾十種，其中以聚酰胺-6、聚酰胺-66和聚酰胺-610的應用最廣泛。

  PA具有良好的綜合性能，包括力學性能、耐熱性、耐磨損性、耐化學藥品性和自潤滑性，且摩擦系數低，有一定的阻燃性，易于加工，適于用玻璃纖維和其它填料填充增強改性，提高性能和擴大應用范圍。PA的品種繁多，有PA6、PA66、PAll、PAl2、PA46、PA610、PA612、PAl010等，以及近幾年開發(fā)的半芳香族尼龍PA6T和特種尼龍等很多新品種。 尼龍-6塑料制品可采用金屬鈉、氫氧化鈉等為主催化劑，N-乙?；簝弱０窞橹呋瘎?delta;-己內酰胺直接在模型中通過負離子開環(huán)聚合而制得，稱為澆注尼龍。用這種方法便于制造大型塑料制件。

  主要用于合成纖維

  聚酰胺主要用于合成纖維，其最突出的優(yōu)點是耐磨性高于其他所有纖維，比棉花耐磨性高10倍，比羊毛高20倍，在混紡織物中稍加入一些聚酰胺纖維，可大大提高其耐磨性；當拉伸至3-6%時，彈性回復率可達100%；能經受上萬次折撓而不斷裂。聚酰胺纖維的強度比棉花高1-2倍、比羊毛高4-5倍，是粘膠纖維的3倍。但聚酰胺纖維的耐熱性和耐光性較差，保持性也不佳，做成的衣服不如滌綸挺括。另外，用于衣著的錦綸-66和錦綸-6都存在吸濕性和染色性差的缺點，為此開發(fā)了聚酰胺纖維的新品種——錦綸-3和錦綸-4的新型聚酰胺纖維，具有質輕、防皺性優(yōu)良、透氣性好以及良好的耐久性、染色性和熱定型等特點，因此被認為是很有發(fā)展前途的。

  代替銅等金屬

  由于聚酰胺具有無毒、質輕、優(yōu)良的機械強度、耐磨性及較好的耐腐蝕性，因此廣泛應用于代替銅等金屬在機械、化工、儀表、汽車等工業(yè)中制造軸承、齒輪、泵葉及其他零件。聚酰胺熔融紡成絲后有很高的強度，主要做合成纖維并可作為醫(yī)用縫線。

  用于各種醫(yī)療及針織品

  在民用上，可以混紡或純紡成各種醫(yī)療及針織品。錦綸長絲多用于針織及絲綢工業(yè)，如織單絲襪、彈力絲襪等各種耐磨解釋的錦綸襪，錦綸紗巾，蚊帳，錦綸花邊，彈力錦綸外衣，各種錦綸綢或交織的絲綢品。錦綸短纖維大都用來與羊毛或其它化學纖維的毛型產品混紡，制成各種耐磨經穿的衣料。

  在工業(yè)上錦綸大量用來制造簾子線、工業(yè)用布、纜繩、傳送帶、帳篷、漁網等。在國防上主要用作降落傘及其他軍用織物。

  改性尼龍的概念和分類

  改性尼龍是工程塑料中的一類，是以尼龍原料為基料在加以改變其物理性質而形成的顆粒狀產品。此類產品產出是依據一些生產廠家所需求的不同而進行改性制作的。改性尼龍大致包括：增強尼龍，增韌尼龍，耐磨尼龍，無鹵阻燃尼龍，導電尼龍，阻燃尼龍等等。

  1.熱性質：玻璃轉移溫度(Tg)及熔點(Tm)；熱變形溫度(HDT)高；長期使用溫度高(UL-746B)；使用溫度范圍大；熱膨脹系數小。

  2.機械性質：高強度、高機械模數、低潛變性、強耐磨損及耐疲勞性。

  3.其它：耐化學藥品性、抗電性、耐燃性、耐候性、尺寸安定性佳。此類產品產出是依據一些生產廠家所需求的不同而進行改性制作的，改性尼龍大致包括：增強尼龍，增韌尼龍，耐磨尼龍，無鹵阻燃尼龍，導電尼龍，阻燃尼龍等等。改性尼龍具有很多的特性，因此，在汽車、電氣設備、機械部構、交通器材、紡織、造紙機械等方面得到廣泛應用。

  尼龍改性的方向

  概括起來，主要在以下幾方面進行改性。

  ①改善尼龍的吸水性，提高制品的尺寸穩(wěn)定性。

  ②提高尼龍的阻燃性，以適應電子、電氣、通訊等行業(yè)的要求。

  ③提高尼龍的機械強度，以達到金屬材料的強度，取代金屬

  ④提高尼龍的抗低溫性能，增強其對耐環(huán)境應變的能力。

  ⑤提高尼龍的耐磨性，以適應耐磨要求高的場合。

  ⑥提高尼龍的抗靜電性，以適應礦山及其機械應用的要求。

  ⑦提高尼龍的耐熱性，以適應如汽車發(fā)動機等耐高溫條件的領域。

  ⑧降低尼龍的成本，提高產品競爭力。

  總之，通過上述改進，實現(xiàn)尼龍復合材料的高性能化與功能化。

  幾種常見的改性尼龍

  玻璃纖維增強PA

  在PA 加入30% 的玻璃纖維，PA 的力學性能、尺寸穩(wěn)定性、耐熱性、耐老化性能有明顯提高，耐疲勞強度是未增強的2.5 倍。玻璃纖維增強PA 的成型工藝與未增強時大致相同，但因流動較增強前差，所以注射壓力和注射速度要適當提高，機筒溫度提高10-40℃。由于玻纖在注塑過程中會沿流動方向取向，引起力學性能和收縮率在取向方向上增強，導致制品變形翹曲，因此，模具設計時，澆口的位置、形狀要合理，工藝上可以提高模具的溫度，制品取出后放入熱水中讓其緩慢冷卻。另外，加入玻纖的比例越大，其對注塑機的塑化元件的磨損越大，最好是采用雙金屬螺桿、機筒。

 阻燃PA

 由于在PA中加入了阻燃劑，大部分阻燃劑在高溫下易分解，釋放出酸性物質，對金屬具有腐蝕作用，因此，塑化元件（螺桿、過膠頭、過膠圈、過膠墊圈、法蘭等）需鍍硬鉻處理。工藝方面，盡量控制機筒溫度不能過高，注射速度不能太快，以避免因膠料溫度過高而分解引起制品變色和力學性能下降。

 透明PA 

 具有良好的拉伸強度、耐沖擊強度、剛性、耐磨性、耐化學性、表面硬度等性能，透光率高，與光學玻璃相近，加工溫度為300-315 ℃，成型加工時，需嚴格控制機筒溫度，熔體溫度太高會因降解而導致制品變色，溫度太低會因塑化不良而影響制品的透明度。模具溫度盡量取低些，模具溫度高會因結晶而使制品的透明度降低。

 耐候PA

 在PA 中加入了碳黑等吸收紫外線的助劑，這些對PA的自潤滑性和對金屬的磨損大大增強，成型加工時會影響下料和磨損機件。因此，需要采用進料能力強及耐磨性高的螺桿、機筒、過膠頭、過膠圈、過膠墊圈組合。聚酰胺分子鏈上的重復結構單無是酰胺基的一類聚合物。

 改性尼龍產品的發(fā)展趨勢

  玻璃纖維增強PA在20世紀50年代就有研究，但形成產業(yè)化是20世紀70年代，自1976年美國杜邦公司開發(fā)出超韌PA66后，各國大公司紛紛開發(fā)新的改性PA產品，美國、西歐、日本、荷蘭、意大利等大力開發(fā)增強PA、阻燃PA、填充PA，大量的改性PA投放市場。

 20世紀80年代，相容劑技術開發(fā)成功，推動了PA合金的發(fā)展，世界各國相繼開發(fā)出PA/PE、PA/PP、PA/ABS、PA/PC、PA/PBT、PA/PET、PA/PPO、PA/PPS、PA/I．CP(液晶高分子)、PA/PA等上千種合金，廣泛用于汽車、機車、電子、電氣械、紡織、體育用品、辦公用品、家電部件等行業(yè)。

 20世紀90年代，改性尼龍新品種不斷增加，這個時期改性尼龍走向商品化，形成了新的產業(yè)，并得到了迅速發(fā)展，20世紀90年代末，世界尼龍合金產量達110萬噸/年。

  在產品開發(fā)方面，主要以高性能尼龍PPO/PA6，PPS/PA66、增韌尼龍、納米尼龍、無鹵阻燃尼龍為主導方向；在應用方面，汽車部件、電器部件開發(fā)取得了重大進展，如汽車進氣歧管用高流動改性尼龍已經商品化，這種結構復雜的部件的塑料化，除在應用方面具有重大意義外，更重要的是延長了部件的壽命，促進了工程塑料加工技術的發(fā)展。

  尼龍作為工程塑料中最大最重要的品種，具有很強的生命力，主要在于它改性后實現(xiàn)高性能化，其次是汽車、電器、通訊、電子、機械等產業(yè)自身對產品高性能的要求越來越強烈，相關產業(yè)的飛速發(fā)展，促進了工程塑料高性能化的進程，改性尼龍未來發(fā)展趨勢如下：

 ①高強度高剛性尼龍的市場需求量越來越大，新的增強材料如無機晶須增強、碳纖維增強PA將成為重要的品種，主要是用于汽車發(fā)動機部件，機械部件以及航空設備部件。 

 ②尼龍合金化將成為改性工程塑料發(fā)展的主流。尼龍合金化是實現(xiàn)尼龍高性能的重要途徑，也是制造尼龍、尼龍專用料、提高尼龍性能的主要手段。通過摻混其他高聚物，來改善尼龍的吸水性，提高制品的尺寸穩(wěn)定性，以及低溫脆性、耐熱性和耐磨性。從而，適用車種不同要求的用途。 

 ③納米尼龍的制造技術與應用將得到迅速發(fā)展。納米尼龍的優(yōu)點在于其熱性能、力學性能、阻燃性、阻隔性比純尼龍高，而制造成本與普通尼龍相當。因而，具有很大的競爭力。 

 ④用于電子、電氣、電器的阻燃尼龍與日俱增，綠色化阻燃尼龍越來越受到市場的重視。 

 ⑤抗靜電、導電尼龍以及磁性尼龍將成為電子設備、礦山機械、紡織機械的首選材料。 

 ⑥加工助劑的研究與應用，將推動改性尼龍的功能化、高性能化的進程。 

 ⑦綜合技術的應用，產品的精細化是推動其產業(yè)發(fā)展的動力。
 

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