2004 IKE 40-0

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PIKE-icon-IKE-20-50 Read document   塑膠物語: 聚醯胺纖維 (PA,尼龍)

Materials  │ Compounding  │ Basic  │
 PA; polyamide; Nylon; fiber; spining; aromatic
PlasTerm.Figure   ..PIKE

 
聚醯胺纖維 (polyamide fibre, Nylon, PA)     用主鏈上含有醯胺鍵的高分子聚合物紡製的合成纖維。包括脂肪族聚醯胺纖維、含有脂肪環的脂環族聚醯胺纖維、含芳香環的脂肪族聚醯胺纖維。主要品種是脂肪族聚醯胺纖維﹐它分為兩大類﹕ 一類是由ω-氨基酸或內醯胺聚合而得的高聚物﹐大分子通式為 NH(CH2)xCOn。根據單元結構中碳原子的數目來命名﹐例如通式中  x =5﹐命名時將 x +1 稱聚醯胺 6。 另一類是由二元胺和二元酸縮聚而得的高聚物﹐大分子通式為 [NH(CH2)xNHCO(CH2)yCO]n。按照二元胺 (x )和二元酸 (y+2) 中的碳原子數命名﹐例如通式中 x =6﹐y =4 稱為聚醯胺 66 。由聚醯胺 66和聚醯胺 6 紡製的纖維是脂肪族聚醯胺纖維中的主要品種。
1935  年美國化學家卡羅瑟斯﹐W.H.用己二胺、己二酸合成聚醯胺 66﹐兩年後又發明用熔融法製造聚醯胺 66 纖維的技術﹐產品稱做尼龍(Nylon) 或尼龍 66。1938 年德國的 P.施拉克發明聚醯胺 6製造技術﹐1941年工業化生產。聚醯胺 6 纖維在中國稱做“錦綸”﹐英美稱 尼龍 6 (Nylon 6)﹐德國稱貝綸(Perlon)﹐蘇聯稱卡普綸 (Ka Π pon)﹐日本稱阿米綸 (Amilan)。繼聚醯胺 6 纖維工業化生產不久﹐聚醯胺 4、聚醯胺 7、聚醯胺 9、聚醯胺 11、聚醯胺 610、聚醯胺 1010 等也相繼問世。
        

性質和用途
聚醯胺纖維的主要品種是尼龍66和尼龍6。尼龍66熔點255∼260℃﹐軟化點約220℃﹐尼龍 6熔點215∼220℃﹐軟化點約180℃。兩者的比重相同(1.14)﹐許多其他性質也都類似﹐如強度高﹐回彈性好﹐耐磨性在紡織纖維中最高﹐耐多次變形性和耐疲勞性接近於滌綸(見聚酯纖維)﹐高於其他化學纖維﹐有良好的吸濕性﹐可以用酸性染料和其他染料直接染色。 尼龍 66 和尼龍 6 的主要缺點是耐光和耐熱性能較差﹐初始模量較低。 尼龍 66 的耐熱性和初始模量高於尼龍 6。在聚合物中添加耐光劑和熱穩定劑可以改善耐光和耐熱性能。聚醯胺纖維的用途很廣﹐長絲可製做襪子、內衣、襯衣、運動衫、滑雪衫、雨衣等﹔短纖維可與棉、毛和黏膠纖維混紡﹐使混紡織物具有良好的耐磨性和強度。還可以用作尼龍搭扣帶、地毯、裝飾布等﹔在工業上主要用於製造簾子布、傳送帶、漁網、纜繩、篷帆等。 < /font>


製造
聚醯胺 6和聚醯胺 66 的製造工藝不盡相同。
  • 聚醯胺 6﹕

    工業上以環狀分子己內醯胺為原料﹐在活化劑和分子量穩定劑的作用下開環、聚合而得線形高分子聚己內醯胺。以鹼為活化劑時﹐能在幾分鐘內快速聚合。缺點是分子量較難控制﹐熔融紡絲時的黏度變化較大。工業上一般以水為活化劑進行開環聚合﹐稱做水解聚合。己內醯胺的聚合反應是可逆平衡反應﹐聚合後聚合物中仍含有 8∼10% 的單體 和 低聚物﹐紡絲時單體能氧化而產生氣泡﹐影響纖維質量。聚醯胺 6 可採用連續聚合切片紡絲工藝和連續聚合直接紡絲工藝製得纖維。




    己內醯胺連續聚合工藝流程圖



    上圖為連續聚合切片紡絲工藝過程示意圖。將己內醯胺、水、分子量穩定劑 (己二酸或醋酸等)和消光劑 (TiO2) 等加入熔融鍋內﹐待熔融後送往連續聚合管。從聚合管出來的聚合體傾入注帶槽製成帶條再送往切片機切片﹐然後用熱水萃洗﹐除去殘留的單體﹐經過乾燥後送去紡絲。長絲和簾子線纖維的生產大都採用這一工藝。連續聚合直接紡絲工藝是將連續聚合管出來的聚合體直接經紡絲機紡絲﹐然後經拉伸、水洗、捲曲、切斷成短纖維﹐或用此法生 產鬃絲。也可以將聚合管出來的聚合物熔體連續地送往真空容器﹐利用閃蒸法脫除單體後直接紡絲﹔或先使己內醯胺聚合﹐達到 2.5 左右的相對黏度﹐將熔體進行真空閃蒸以除去單體﹐經後聚合器進一步聚合後送往紡絲。簾子線纖維生產也可採用這種工藝。聚醯胺纖維生產所採用的主要聚合設備是連續聚合管﹐又稱 VK管(下圖  )。


      
           VK管結構簡圖


    連續聚合管一般由 3∼5 節直管組成﹐長徑比通常在 20 以下﹐以利於排水和保證一定的傳熱面積。管內裝有擋板﹐有平板形、傾斜形、圓弧形、錐形、螺旋形等多種形式﹐作用是使管內物料均勻流動﹐縮小管壁和中心處物料在管內停留時間的差異。

    由紡絲得到的初生纖維必須經過拉伸。民用長絲一般在室溫下拉伸 3∼5倍﹔工業用長絲採用二級拉伸﹐即第一級室溫下冷拉伸和第二級熱拉伸。生產供簾子線用的強力纖維採用第一級熱盤、第二級熱板的二級熱拉伸﹐拉伸倍數在5倍以上。生產短纖維時需將紡絲所得的絲條匯集成束再進行拉伸﹐拉伸後的纖維經捲曲、切斷、淋洗等後處理即為成品。
  • 聚醯胺 66﹕

    用己二胺和己二酸為原料﹐先將己二胺和己二酸製成己二醯己二胺 (簡稱 66 鹽)﹐再以 66 鹽為中間體進行縮聚。66 鹽中的己二胺在反應中容易揮發﹐所以聚合時先在高壓 (約 18 個大氣壓)下預縮聚﹐再在常壓或真空下進行後縮聚。聚合方式有間歇式和連續式兩種。間歇式所用的主要設備為高壓釜﹐優點是設備簡單、產品更換比較靈活﹐適合於多品種和小批量生產﹐但生產效率低。一般多採用連續縮聚工藝﹐將濃度為 60∼70% 的 66鹽水溶液在混合器內與分子量穩定劑(醋酸或己二酸)和消光劑(二氧化鈦)等混合﹐通過預縮聚器使 66鹽轉化為低聚物。然後進入閃蒸器﹐使水分蒸發﹐再進入後縮聚釜。它是一個薄膜反應器﹐附有螺旋攪拌器。物料在後縮聚釜內進一步排除水分﹐黏度控制在800∼1000泊 之間。聚合物經鑄帶、切片、紡絲或直接紡絲﹐而後進行後加工。

聚醯胺纖維除聚醯胺6和聚醯胺 66 外﹐還有奎阿納尼龍 6T 等。奎阿納(Qiana) 是美國杜邦公司生產的商品名﹐由雙一對氨基環己基甲烷和二羧酸縮聚﹐經熔融紡絲製得的纖維﹐屬於含脂肪環的聚醯胺纖維。纖維的強度、伸長和吸濕性較尼龍6、尼龍 66 稍低﹐但楊氏模量高﹐彈性、耐光性好﹐比重小﹐覆蓋能力強﹐光澤良好﹐有類絲纖維之稱。奎阿納纖維的抗摺皺性、尺寸穩定性、染色性能和洗可穿性能都很好。尼龍-6T 是含芳香環的脂肪族聚醯胺纖維。由己二胺和對苯二甲酸縮聚後得到的聚合物溶於冷濃硫酸中製成紡絲液﹐經濕法紡絲製成纖維。這種纖維的熔點高 (370℃)﹐強度、延伸度以及吸濕性類似尼龍66﹐尺寸穩定性良好﹐不易摺皺。尼龍 6T 纖維的耐熱性優於尼龍 66﹐在 220℃ 溫度下5小時強度仍保持原始強度的 60%。尼龍-6T 纖維因有這些特性而在民用和工業方面受到人們的重視。

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  更新期別: 2004IKE40-0. Date: 2004/10/16.
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