聚己内酰胺是一种有机物,化学式为(C6H11NO)n,球状颗粒,溶于
甲酸、苯酚、
间甲酚、
浓硫酸、
二甲基甲酰胺等,不溶于
乙醇、
乙醚、
丙酮、
醋酸乙酯。
1899年已有报道:当
6-氨基己酸加热时得到不能蒸馏的聚合物质。1930年W.H.卡罗瑟斯由6-氨基己酸缩合得到分子量约3000的
聚酰胺和一部分环状
己内酰胺。1938年德国P
.施拉克发现,己内酰胺在水、醇、酸等存在下聚合,可得适于纺丝的聚己内酰胺,1943年开始
工业生产,
商品名为贝纶(Perlon)。
耐纶6的性质与
耐纶66相似,主要的差别是熔点较低(215℃,而耐纶66则为264℃);吸湿率较高和染色性较好。
己内酰胺成本比
己二胺和
己二酸低,但聚合时有 8%~10%的单体不能聚合而与聚合物呈
平衡状态,需要除去。
环氧己烷法:
环己烷氧化生成环己醇和环己酮的混合物,环己醇分离后脱氢生成环己酮,再肟化生成
环己酮肟,再经转位生成己内酰胺。
2.
尼龙6树脂的制备:以己内酰胺为原料,在高温(220~260℃)及引发剂(水)存在下,首先制得
氨基己酸,然后缩聚和
加成反应同时进行而制得尼龙6树脂。
原料制备:单体己内酰胺的合成最早采用苯酚法,所得
环己酮进行肟化,生成
环己酮肟,再通过
贝克曼重排反应,转位成己内酰胺。工业生产主要采用
环己烷氧化法和环己烷光亚硝化法合成环己酮肟。还有一种
甲苯法,所得六氢
苯甲酸在亚硝酰硫酸作用下重排,制得己内酰胺(见图)。 聚己内酰胺
工业上多采用这种方法。纯
己内酰胺不能聚合,必须加入少量的水、酸、氨或6-
氨基己酸、耐纶单体盐等物质才能聚合。有水参与的己内酰胺聚合过程包括下列反应:
水是主要的
引发剂。反应首先是己内酰胺在高温(约260℃)下水解开环,生成6-
氨基己酸〔式(1)〕。水量的多少影响反应的快慢和最终平衡时
低分子化合物的含量。添加
羧酸可以加速水解开环和
聚合反应。占优势的聚合反应是
己内酰胺逐步加成于
线型分子的
末端氨基,形成
高分子链〔式 (2)〕和线型分子间氨基与
羧基的
缩聚反应〔式 (3)〕。反应后期还有
酰胺交换反应及酸解、胺解等
平衡反应发生。
工业上己内酰胺水解
聚合方法一般采用间歇的
高压釜法和连续聚合法,而以后者居多。树脂切片通常要经过水洗,以萃取单体和
低聚物,再经真空干噪后供纺丝加工或
注射成型用。
又称单体
浇铸聚合,即无水的
己内酰胺在
碱金属、
碱土金属的存在下,于220℃以上加热,几分钟后即能聚合成粘度极高的聚合物。此法曾称为快速聚合或
催化聚合。其
反应机理为,先生成
内酰胺负离子:
这就是50年代末发展起来的在模具内聚合成型的单体浇铸聚合。产品称为MC尼龙,中国称为铸型尼龙。此法由于是在常压下浇铸,
工艺设备和模具简单,成型尺寸不受限制,适于制造几公斤以至几百公斤的大型制件。制品因在较低温度下成型,
结晶度较高。聚合物的分子量很大(3.5万~7万),因此
机械强度比耐纶6、耐纶66高。
耐纶 6纤维(见彩图)主要用于制造轮胎帘线、渔网、缆绳、
降落伞等和民用织物,如衣料、袜子等。铸型尼龙已广泛用于制造大型
齿轮、涡轮、
轴套、
辊筒、异向环、密封垫圈、
万向节轴滑块等要求具有耐磨、减磨性能的机械零部件 (见彩图),以及油料
贮罐等。