1。2  聚酰胺 6

1。2。1 聚酰胺的简介

尼龙（Nylon）最早是由美国杜邦（DuPont）公司研制出来的一种合成纤维。

1926 年杜邦公司处于对基础科学的兴趣，开展了对发现新的科学事实的研究。1927

年该公司决定每年支付 25 万美元作为研究经费，并聘请了年仅 32 岁的克罗瑟斯

（Wallace H。Carothers）博士担任负责人。他主持了许多用不同的聚合方法合成 高分子量物质的研究。1935 年他以己二酸和己二胺为原料制得聚合物，由于这两个 组分均含有 6 个碳原子，当时称为聚合物 66。罗瑟斯博士先将聚合物在高温下融化，

然后用注射针把熔体从针孔中挤压出来，最后再把挤压出来的熔体拉伸称为丝状 物，当时他将这种丝状物称为纤维。尼龙的出现，使得合成纤维产业得到了迅速的 发展，极大的改变着纺织业，纺织品的种类也越来越丰富。 杜邦公司用尼龙纤维 织成的尼龙丝袜当时更是在美国风靡一时，女人们争相购买这时尚新颖的消费品。 在二战期间，由于战略物资的需求，尼龙产业发生了转变，开始生产各种军工产品。 战争结束以后，尼龙的发展也异常迅猛，从服装到地毯、渔具，成为三大合成纤维 之一。我国第一批国产己内酰胺实验样品是在辽宁锦州化工厂试制成功的，因此这 种合成纤维被命名为“锦纶”。

聚酰胺最重要的用途就是生产纤维，优异的耐磨性是聚酰胺纤维产品最显著的 特点，与棉花相比，聚酰胺的耐磨性比其高出数十倍，人们通常会在纺织物中加入 一定量的聚酰胺来增强纺织物的耐磨性。而且聚酰胺还具有很好的韧性，能经受上

万次的弯折而不发生断裂。其强度比棉花高 1-2 倍，比羊毛高 4-5 倍。但聚酰胺也 有自身的缺点，其耐热性较差，另外用于衣着的聚酰胺吸湿性和透气性均比较差。

由于聚酰胺具有几乎没有毒性、质量轻、机械性能好、耐腐蚀等有点，因此被广泛 应用于机械、汽车、医疗设备、仪表、体育器材等产品中制造轴承、泵叶等零件。 聚酰胺纺丝成纤后可用于医用缝线。

1。2。2 聚酰胺 6 的性质

（1）化学性质：聚酰胺 6 的结构式如图 1-1 所示

图 1-1 聚酰胺 6 的结构式

聚酰胺 6 是由己内酰胺聚合而成的，按照聚合机理的不同，又可以分为水解聚 合、阴离子开环聚合和阳离子开环聚合。文献综述

水解聚合可以看成是无催化的反应过程。然后是氨基酸的逐步聚合或者是氨 基酸中的 N 原子对羰基的亲核加成而发生开环聚合。然后进行的链增长的方式是一 样的，在形成氨基己酸以后,就可以把聚合的过程看作是自动催化的了,聚合反应就 会按照酸催化的机理而进行,相应的链增长反应也就可以看作己内酰胺被质子化而 形成质子己内酰胺，由己内酰胺的聚合机理可知，其引发过程需要有水的参与，在 这里水就充当了引发剂的作用。因此，在反应物中需要加入少量的水，聚合则是一 个动态平衡的过程，同时聚合的过程又有小分子水的生成，根据化学反应动态平衡 的理论，为了使平衡向着生成聚合物的方向，也就是反应方程式的正向移动，除了 调控反应温度和反应物的用量，将产物中的小分子水及时地移出是一种非常必要且 有效的方法，否则就很难合成出理想的分子量的聚合物。为此，本实验采用减压， 抽真空的方式将小分子水抽出去。那么聚合过程后期的真空度就成为衡量聚合物分 子量的重要指标，甚至可以说真空度的高低直接决定着实验的成败。

己内酰胺的阴离子聚合过程可以分为：链引发、链增长、链终止三个步骤。 链引发反应中首先是己内酰胺和碱金属或者碱金属的衍生物反应生成内酰胺单体 阴离子，通常选用的碱金属为氢氧化钠和甲醇钠，但需要注意的是选用这两种碱金 属时需要排除副产物水，然后就进入了真正的链引发过程。然后己内酰胺单阴离子 和己内酰胺单体发生加成反应，形成活泼的二聚体胺阴离子活性种。在链引发的过 程存在明显的诱导期，这是因为己内酰胺的单体阴离子会和己内酰胺环上的羰基产 生共轭效应，使反应的活性降低。其次己内酰胺单体中酰胺键的碳原子缺电性又不 足，活性也很低。这两个因素导致了诱导期的延长。己内酰胺阴离子开环聚合的链 增长过程要比经典的活性阴离子聚合复杂的多。二聚体阴离子并没有共轭效应具有 很高的活性，它不能直接引发单体反应，而是首先夺取单体上的质子进行链转移， 形成新的二聚体，同时又有新的内酰胺单体阴离子生成。新生成的二聚体中环酰胺 上的氮原子受到两侧羰基的双重影响。使环酰胺的电点子性和活性显著增加，有利 于低活性的己内酰胺单体阴离子的亲和加成，很容易发生开环增长。己内酰胺阴离 子开环聚合的速率与单体的浓度没有必然的联系，其速率主要取决于活化单体的浓 度和内酰胺单体阴离子的浓度。而这两种物质的浓度又由碱金属的浓度决定，因此 可以说，最终的速率主要取决于碱金属的浓度。通过以上的分析可以看出，具有高 活性的酰化内酰胺是聚合能够顺利进行的必要条件，目前工业上通常的做法是用酸 酐、酰氯等酰化剂和己内酰胺反应，预先生成酰化己内酰胺，然后再加入到聚合物 反应体系中进行反应。这样就可以有效消除诱导期，加速反应过程的进行，从而达 到缩短聚合周期的目的。来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-