聚酰胺
分类
根据其主链的成分区分
人工合成的聚酰胺根据其主链的成分可区分为以下的种类:
根据其重复单位的数目区分
根据其重复单位的数目,聚酰胺可以分为以下类型:
均聚物 :均聚物又可分为:
共聚物:
根据结晶度区分
根据他们的结晶度,聚酰胺可以是:
半结晶(由于高分子分子量太大,虽然有些高分子化学结构容许完美的结晶,通常结晶度并不完全 ):
非晶体:聚酰胺6I 由六亚甲基二胺和间苯二甲酸制成。
例
根据这三项分类,举例说明:聚酰胺66(尼龙66)是一种脂肪族半结晶的均聚酰胺。
生产聚酰胺的化学反应
酰胺链一般是从氨基组和羧酸或酰氯组的缩合反应生产。通常脱去一个小分子,可能是水或氯化氢。
高分子可由同时具有氨基和羧基的单体构成,或者可由两种不同的双功能单体构成,一个具有2个氨基酸组,另一个具有两个羧基或酸氯组。
氨基酸可以被视为单一单体(如果忽略各氨基酸不同的R组),与其他氨基酸反应,形成聚酰胺:
两种氨基酸的反应,长链蛋白质由许多这种反应产生。
克维拉(如图所示)是由两个不同的单体的不断交替反应,形成聚合物,是一种芳香聚酰胺:
1,4 - 苯基二胺(对苯二胺)和对苯二甲酰氯反应产生克维拉
一个比较特别的例子是聚酰胺6由ε-己内酰胺的开环反应制成,不是缩合反应。
己内酰胺的开环反应。
性质
克维拉的巨型分子结构:粗体标示了克维拉之重复单位,虚线标示了氢键。
氢键
聚酰胺由于分子间的氢键对其物理性质有重大影向,使得其有极端的耐用性和强度。尼龙66纤维坚韧,具有弹性和光泽,以及较高的拉伸强度。它的熔点是摄氏265度,比一般热塑性塑料要高出许多。它也具有高耐磨损和抗酸和碱等化学品。这些纤维会吸收高达 2.4%的水,而这会降低抗拉强度。尼龙11,12,610及612等,由于氢键密度较低,拉伸强度比尼龙66或尼龙6要低很多,但是吸水性较低、耐磨损和抗酸和碱性能比较好 。
芳纶纤维,如克维拉®或Twaron®,是最流行的防弹纤维,由于两个氢键中是僵硬的苯环,分子自然形成同一方向的长直晶体,使其拉伸强度非常巨大,约为同重量的钢的5倍 。克维拉没有熔点,适合用作防热材料。
静电
这些材料的一部分通常是完全绝缘体,并会产生静电,这可能会导致危险的火花,可能会损坏制造工厂的电子仪器和消费产品。这就需掺入导电添加物,如炭黑,金属和导电聚合物。最常见的导电添加物是银和炭黑。两种材料各有加工处理的缺点,而以白银作抗静电添加物很明显太昂贵。许多尼龙零件均添加炭黑而呈现黑色。
材料的性能分析
熔点、结晶度等可以由热分析及X射线晶体学等分析方法决定。
用途
人工合成的聚酰胺有以下用途:
尼龙 :牙刷、纺织品、地毯、齿轮、轴承
尼龙-MXD6 :食物包装,有卓越的气体阻隔性能,耐热性和高透明度 。
Trogamid :眼镜架 、镜片 、汽车工业、机械工业、医疗器械、体育运动器材。
克维拉 :船体、飞机、自行车轮胎、防弹衣、防弹头盔、防护手套
诺梅克斯与Kermel :防火衣、防热衣、防火头盔、防热头盔
参考资料
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