山东理工大学：《高分子材料加工工艺学》课程电子教案（PPT课件讲稿）第三章 聚酰胺纤维

高分子材料加工 工艺学 第三章聚酰胺纤维

第三章 聚酰胺纤维 内容提要： 本章共有4节内容，其中： 第1节聚酰胺原料的制备与性质，要了解清 楚 第2、3节是纤维成型与后加工，是重点， 要很好掌握； 第4节是产品性能与改性简介，是扩展知识 结构的内容，要适当了解

第三章聚酰胺纤维 也是合成纤维的第一个品种。 1935年 Carothers等人在实验室中用己二酸和 已二胺制成聚酰胺66,于1936-1937年发明 用熔体纺丝法制造聚酰胺66纤维的技术, 1938年以中间实验规模开始生产,几乎与此 同时.德国的 Schlack在1938年发明用己内 酰胺聚合制取聚酰胺6和生产纤维的技术, 1941年这种纤维开始工业化生产

v1.聚酰胺纤维是世界上最早投入工业化生产 的合成纤维，也是合成纤维的第一个品种。 l 935年Carothers等人在实验室中用己二酸和 已二胺制成聚酰胺66，于1936—1937年发明 用熔体纺丝法制造聚酰胺66纤维的技术， 1938年以中间实验规模开始生产，几乎与此 同时．德国的Schlack在1938年发明用己内 酰胺聚合制取聚酰胺6和生产纤维的技术， 1941年这种纤维开始工业化生产

2聚酰胺纤维有许多品种,以聚酰胺6和聚 酰胺66为主。 3聚酰胺的合成路线一般分两类,一类是用 元胺和二元酸缩聚而成,通式为: -[-HN(CH2)XNHCO(CH2)Co-In ◆另一类是由o-氨基酸缩聚或由内酰胺开环 聚合而得.通式为: -[ HN(CH2)x Co-In

☆4根据其单元结构所含碳原子数目.可得到不 同品种的命名(见表2-1)例如聚酰胺6纤维就 是由含6个碳原子的己内酰胺开环聚合而得的。 其他聚酰胺纤维的命名,依此类推。 冷5聚酰胺纤维除脂肪族聚酰胺纤维外,还有含 脂肪环的脂环族聚酰胺纤维,含芳香环的脂肪 族(芳香族)聚酰胺纤维等类别。根据国际标准 化组织(1SO的新定义,聚酰胺纤维仅包括上 面几种类型的纤维,而不包括全芳香族聚酰胺 纤维。 冷表2—1中列出了目前主要聚酰胺纤维的品种

v4.根据其单元结构所含碳原子数目．可得到不 同品种的命名（见表2-1）例如聚酰胺6纤维就 是由含6个碳原子的己内酰胺开环聚合而得的。 其他聚酰胺纤维的命名，依此类推。 v5.聚酰胺纤维除脂肪族聚酰胺纤维外，还有含 脂肪环的脂环族聚酰胺纤维，含芳香环的脂肪 族(芳香族)聚酰胺纤维等类别。根据国际标准 化组织(1SO)的新定义，聚酰胺纤维仅包括上 面几种类型的纤维，而不包括全芳香族聚酰胺 纤维。 v表2—1中列出了目前主要聚酰胺纤维的品种

夜o-1 聚酰胺纤维的主要品种 纤维名称 单体或原料 分子结构 内通用名称 聚酰胺4 丁内酰胺 fNH(CH:)ACO大 尼龙4 案酰胶6 己内胺 NHCH2)2CO卡 锦纶 袋酰胺7 7·氨基庚酸 ENH(CH2)CO3 7 聚酰胺8 辛内酰胺 t NHCH2) Co)* 尼尼8 聚酰胺9 9-氯基壬梭 INH(CH2)aCOk 尼龙9 聚酰胺11 11-氨基卜-酸 壬NH(CH2)(OOk 尼龙11 聚酰胺12 十二内酰胺 士NHCH2)1CO 尼龙12 聚酰胺G6 t胺和已酸 tNH(CH:)NHCO(CH2).Co- 尼龙66 聚酰胺610 己肢和癸二酸 fNH(CH:), NHCO(CH).CO* 龙610 酰胺:010 英二胺和癸酸 NH(CH2) IONHCO(CH,Cm卡 尼駝1010 案酰胺6T 胺和对苯甲酸 tNR(CH,) NHCO 尼龙6T CH2NHCO(CH,>CO-1 MXD5 向苯一甲胺和己二酸 NHCHrA 尼屁MXD6 凯纳Qian) ∵(4-氨基环己基)甲烷 CH (PACM-12) 和十二二酸 NHCO(CH,)uCO-* 聚酰胺62 己二和二二酸 NH(CH3)NHCO(CH2)ocol. 尼龙62

第一节聚酰胺纤维的原料 聚酰胺纤维原料生产简述 1)聚酰胺的制造方法很多,但工业上最重 要的方法不外乎熔融缩聚法,开环聚合法和 低温溶液聚合法三种。低温聚合法包括界面 聚合和溶液聚合。根据原料单体以及聚合体 的特性不同而采用不同的制备方法

v一、聚酰胺纤维原料生产简述 v1）聚酰胺的制造方法很多，但工业上最重 要的方法不外乎熔融缩聚法，开环聚合法和 低温溶液聚合法三种。低温聚合法包括界面 聚合和溶液聚合。根据原料单体以及聚合体 的特性不同而采用不同的制备方法

☆2)聚酰胺6(聚己内酰胺)可以由ω氨基己酸 缩聚制得,也可由己内酰胺开环聚合制得。 但是,在大规模工业生产上,都是采用己内 酰胺作为原料。 ◇3)已内配胺开环聚合制备聚己内酰胺的生 产工艺可以来用三种不同的聚合方法:水解 聚合、阴离子聚合(由于采用碱性催化剂,也 称碱聚合)和固相聚合。目前水解聚合工艺占 优势,纤维用聚己内酰胺的工业生产中尤其 如此

v2）聚酰胺6(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制得。 但是，在大规模工业生产上，都是采用己内 酰胺作为原料。 v3）已内配胺开环聚合制备聚己内酰胺的生 产工艺可以来用三种不同的聚合方法：水解 聚合、阴离子聚合(由于采用碱性催化剂，也 称碱聚合)和固相聚合。目前水解聚合工艺占 优势，纤维用聚己内酰胺的工业生产中尤其 如此

1.己内酰胺开环聚合 1)环状化合物能否转变成聚合物,是由热力学函 数决定的。环状化合物的自由能F1大于聚合物的自由 光F2,即满足:AF=F2F1<0,聚合反应才可能进行。 己内酰胺开环聚合生成聚己内配胺时,反应进行的自 由能ΔF变化很小,所以已内配胺开环聚合具有可逆 平衡的性质,它不可能全部转变成高聚物,而总残留 有部分单体和低聚体 2)热力学上能够聚合的环状单体,还必须满足动 力学的条件才能聚合。己内酰胺在热力学上能够聚合, 但是相当纯的无水己内酰胺加热时并不能发生聚合 工业上普遍采用添加少量的水使己内酰胺聚合.称为 水解聚合

v 1）环状化合物能否转变成聚合物，是由热力学函 数决定的。环状化合物的自由能F1大于聚合物的自由 能F2，即满足:F＝F2—F1＜0，聚合反应才可能进行。 己内酰胺开环聚合生成聚己内配胺时，反应进行的自 由能F变化很小，所以已内配胺开环聚合具有可逆 平衡的性质，它不可能全部转变成高聚物，而总残留 有部分单体和低聚体。 v2）热力学上能够聚合的环状单体，还必须满足动 力学的条件才能聚合。己内酰胺在热力学上能够聚合， 但是相当纯的无水己内酰胺加热时并不能发生聚合。 工业上普遍采用添加少量的水使己内酰胺聚合．称为 水解聚合

3)关于已内酰胺的水解聚合机理,多年来 有两种不同的学说: 一种是以荷兰的赫尔曼斯为首的学派,认为 己内酰胺的水解过程是一个缩聚过程 另一种是以德国的威洛士为首的学派,认为 是一个加成聚合反应。 现在,通过大量的实验工作,比较客观的看 法认为;整个聚合反应过程中同时存在加聚 反应和缩聚反应,每一个聚己内酰胺大分子 的形成都通过下列三个阶段:链的引发;链 的增长;链的终止

v3）关于已内酰胺的水解聚合机理，多年来 有两种不同的学说： v一种是以荷兰的赫尔曼斯为首的学派，认为 己内酰胺的水解过程是一个缩聚过程。 v另一种是以德国的威洛士为首的学派，认为 是一个加成聚合反应。 v现在，通过大量的实验工作，比较客观的看 法认为；整个聚合反应过程中同时存在加聚 反应和缩聚反应，每一个聚己内酰胺大分子 的形成都通过下列三个阶段：链的引发；链 的增长；链的终止