杜邦公司由艾尔·内·渡厄·庞特(éleuthèreIrénéeduPont)创立,最初生产火药,后来生产纤维素基涂料。一战之后,杜邦公司生产合成氨和其他化学品。杜邦公司开始尝试开发纤维素纤维,最终生产出合成纤维人造丝。杜邦在人造丝领域的经验是其对尼龙进行开发和营销的重要基础。
尼龙的生产需要杜邦公司三个部门之间的跨部门合作:化学研究部、氨部和人造丝部。尼龙的一些关键成分必须通过高压化学法来生产,而高压化学是氨部门的主要专业领域。对一直处于财政困难之中的氨部门来说,尼龙可谓是“天赐之物”。尼龙反应物的生产很快就占了氨部门销售额的一半,在杜邦公司创造了大量就业机会和收入,帮助他们走出了大萧条时期。
这场尼龙运动的另一个额外好处是减少了日本丝绸的进口,这一点使其赢得了许多谨慎的消费者的青睐。在尼龙正式公告的五天后,罗斯福总统的内阁甚至提到了尼龙,称尼龙拥有“巨大而有趣的经济潜力”。
之后,杜邦改变了其营销策略,强调尼龙是由“煤、空气和水”制成的,并开始注重尼龙的个性和美学方面,而不是其内在成分。尼龙的问题就这样被解决了,消费者的注意力转移到了纤维的材料和消费者方面,杜邦公司宣传的口号是“尼龙更漂亮!尼龙干的更快!”。
File:NylonfibreSEM.tif
在常见的用法中,前缀“PA”(聚酰胺)或名称“Nylon”可互换使用,含义相同。
两个数字或两组字母表示一个由两种单体形成的均聚物:一种二胺和一种二羧酸。第一个数字表示二胺中的碳数。为了清楚起见,这两个数字应该用逗号分开,但是逗号经常被省略。
对于共聚物,共聚单体或共聚单体对由斜线分开:
当聚合物链中重复单元的羧酸部分的60%以上由对苯二甲酸(TPA)和间苯二甲酸(IPA)的组合组成时,使用术语聚邻苯二甲酰胺(缩写为PPA)。
尼龙66
尼龙6
保罗·施拉克(PaulSchlack)在法本公司开发出由内酰胺(环状酰胺)开环聚合得到尼龙6或聚己内酰胺的合成路线。己内酰胺内的肽键被破坏,随着单体成为聚合物主链的一部分,每侧上暴露的活性基团反应产生两个新键。
尼龙510
总的反应是:
反应生成两个水分子,形成尼龙。它的性质由单体中的RandR基团决定。尼龙6,6,R=4C和R’=6C烷烃,但是还必须在二元酸中包含两个羧基碳,以获得它提供给链的数量。在凯夫拉纤维中,两个RandR’都是苯环。
工业合成通常通过加热酸、胺或内酰胺来除去水,但是在实验室中,二酰氯可以与二胺反应。例如,界面聚合的一个流行的证明(“尼龙绳技巧”)是由己二酰氯和己二胺合成尼龙66。
尼龙1,6
尼龙单体通过多种途径制造,大多数情况下从原油开始,但有时从生物质开始。目前生产的产品如下所述。
氨基酸和内酰胺
二元酸
二胺
由于可以合成大量的二胺、二酸和氨基酸,许多尼龙聚合物已经通过实验制备并在不同程度上表征。一小部分已经扩大规模并提供商业服务,详情如下。
均聚物
源自一种单体的均聚物尼龙
这些聚合物的例子已被商业化
均聚物聚酰胺由二胺和二酸(或二酸衍生物)对衍生而来。下表所示为聚合物,这些聚合物或作为均聚物,或作为共聚物的一部分在市场上出售。
共聚物
制造用于制造尼龙的单体或单体组的混合物以获得共聚物是容易的。这降低了结晶度,从而降低熔点。
以下列出了一些已经或市售的共聚物:
混溶
根据结晶度,聚酰胺可以分为:
根据这一分类,例如PA66是脂肪族半结晶均聚酰胺。
所有尼龙都易水解,特别是被强酸水解,该反应基本上与上述合成反应相反。尼龙产品的分子量下降,在受影响的区域迅速形成裂纹。尼龙(如尼龙6)的较低构件比尼龙12等较高构件受影响更大。这意味着尼龙部件不能与硫酸接触使用,例如铅酸电池中使用的电解质。
尼龙66可以有多条平行的链,在相当长的距离内以6和4个碳的配位分离与相邻的肽键对齐,因此羰基氧基和酰胺氢可以连续排列,形成链间氢键,而不会中断。尼龙510可以有5和8个碳的协同运行。因此,平行的(但不是反平行的)链可以参与延伸的、未断裂的、多链的β-折叠薄片,这是一种强韧的超分子结构,类似于天然丝素蛋白和羽毛中的β-角蛋白(蛋白质只有一个氨基酸α-碳分离序列-CO-NH-基团)尼龙6将形成具有混合方向性的不连续h-键合片,但β-片褶皱有所不同。每个烷烃链的三维结构取决于单个键合碳原子的109.47°四面体键的旋转。
块状尼龙的结晶性较差,除了靠近表面的聚合物在形成过程中会受到剪应力的作用结晶度提高。尼龙透明无色,或呈乳白色,但容易染色。多股尼龙绳绳很滑,容易散开。为了防止这种情况的发生,可以用火焰或电极等热源熔化和熔合两端。
干燥时,尼龙是一种良好的电绝缘材料。然而,尼龙是吸湿的。水的吸收会改变材料的一些性质,例如电阻。尼龙的吸水性不如羊毛或棉花。
尼龙6,6的特征包括:
另一方面,尼龙6容易染色,更容易褪色;它具有更高的抗冲击性、更快的吸湿性、更大的弹性和弹性回复性。
可燃性
尼龙6和66纤维用于地毯制造。
尼龙是轮胎帘子布的一种纤维。HermanE.Schroeder开创了尼龙在轮胎中的应用。
它的各种性能也使得它在增材制造中非常有用;特别是尼龙细丝可用于消费级和专业级熔融沉积建模三维打印机中。
挤出型材
粉末涂料
乐器弦
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