聚酰胺-6
01聚酰胺-6简介
聚酰胺(polyamide，PA)通常成为尼龙(Nylon)，是主链中含有酰胺基团（-NHCO-）的杂链聚合物，可以分为脂肪族和芳香族两类，是开发最早、使用量最大的热塑性工程材料。
聚酰胺主链上含有许多重复的酰胺基,用作塑料时为称尼龙,用作合成纤维时称为锦纶。根据二元胺和二元酸或氨基酸中含有碳原子数的不同,可制得多种不同的聚酰胺,目前聚酰胺品种多达几十种,其中以聚酰胺-6、聚酰胺-66和聚酰胺-的应用最为广泛。
聚酰胺-6是脂肪族聚酰胺，具有质轻、强度大、抗磨损、耐弱酸弱碱及一些有机溶剂、容易成型加工等优良的性能，广泛应用在纤维、工程塑料和薄膜等领域，但是PA6的分子链段中含有极性强的酰胺基团，容易与水分子形成氢键，产品具有吸水性大、尺寸稳定性差、干态和低温时冲击强度低、耐强酸强碱性差等缺点。
02合成工艺
1.单体的合成
1)苯酚法：由苯酚加氢生成环己醇，再脱氢生成环己酮，肟化生成环己酮肟，环己酮肟在等量的发烟硫酸中转位生成己内酰胺。反应式如下：
2)环己烷氧化法：环己烷空气氧化生成环己醇与环己酮，经分离后环己醇脱氢生成环己酮，环己酮肟化生成环己酮肟，环己酮肟在等量的发烟硫酸中，转位生成己内酰胺。反应式如下：
3)光亚硝化法：环己烷在光照下用氯化亚硝酰进行亚硝基化反应生成环己酮肟盐酸盐，然后在硫酸中经转位生成己内酰胺。反应式如下：
4)甲苯法：由甲苯氧化制苯甲酸，氢化生成环己甲酸，然后在发烟硫酸存在下与亚硝酰硫酸反应，生成己内酰胺。反应式如下：
2.聚合
己内酰胺单体在高温下水解得氨基己酸，然后在高温下聚合制得聚酰胺-6。
1）己内酰胺水解成氨基酸（开环反应）
2）氨基酸自缩聚
3）氨基上氮向己内酰胺亲电进攻而开环，不断增长
3.纺丝工艺
目前国内尼龙6主要采用熔融纺丝法，将制得的切片经过萃取、熔融纺丝、初生纤维的拉伸以及纤维后处理得到所需要的成品纤维。
03产品性能与改性
尼龙6的优点：
机械强度高，韧性好，有较高的抗拉、抗压强度。对冲击、应力振动的吸收能力强，冲击强度比一般塑料高了许多，并优于缩醛树脂。
耐疲劳性能突出，制件经多次反复屈折仍能保持原有机械强度。
软化点高，耐热。
表面光滑，摩擦系数小，耐磨。作活动机械构件时有自润滑性，噪声低，在摩擦作用不太高时可不加润滑剂使用。
耐腐蚀，十分耐碱和大多数盐液，还耐弱酸、机油、汽油，耐芳烃类化合物和一般溶剂，对芳香族化合物呈惰性，但不耐强酸和氧化剂。能抵御汽油、油、脂肪、酒精、弱堿等的侵蚀和有很好的抗老化能力。
有自熄性，无*，无臭，耐候性好，对生物侵蚀呈惰性，有良好的抗菌、抗霉能力。
有优良的电气性能，电绝缘性好，尼龙的体积电阻很高，耐击穿电压高，在干燥环境下，可作工频绝缘材料，即使在高湿环境下仍具有较好的电绝缘性。
制件重量轻、易染色、易成型，因有较低的熔融粘度，能快速流动。易于充模，充模后凝固点高，能快速定型，故成型周期短，生产效率高。
尼龙6的缺点：
易吸水，吸水性大，饱和水可以达到3%以上。一定的程度上影响尺寸稳定性和电性能，特别是薄壁件增厚影响较大;吸水亦会大大降低塑料的机械强度。
耐光性较差，在长期偏高温环境下会与空气中的氧发生氧化作用，开始时颜色变褐，继面破碎开裂。
注塑技术要求较严：微量水分的存在都会对成型质量造成很大损害;因热膨胀作用使制品尺寸稳定性较难控制;制品中尖角的存在会导致应力集中而降低机械强度;壁厚如果不均匀会导致制件的扭曲、变形;制件后加工时设备精度要求高。
会吸收水、醇而溶胀，不耐强酸及氧化剂，不能作耐酸材料使用。
PA6具有质轻、强度大、抗磨损、耐弱酸弱碱及一些有机溶剂、容易成型加工等优良的性能，广泛应用在纤维、工程塑料和薄膜等领域，但是PA6的分子链段中含有极性强的酰胺基团，容易与水分子形成氢键，产品具有吸水性大、尺寸稳定性差、干态和低温时冲击强度低、耐强酸强碱性差等缺点。随着科技的发展及生活质量水平的提高，传统PA6材料在某些性能方面的缺陷已经限制了其在一些领域的发展。为了改善PA6的性能，扩展其应用领域，应对PA6进行改性。
1）共混改性
共混改性是通过将尼龙6与PP、PE、ABS、PET、PC、POM、PPO等塑料或热塑性聚氨酯弹性体、三元乙丙橡胶等弹性体或其他材料共混，而对尼龙6进行改性的一种常用方法。通过共混改性，将尼龙6与其它材料优势互补，可以有效地提高尼龙6的力学性能和尺寸稳定性、降低吸水率等。
2）填充增强改性
填充增强改性是对PA6进行物理改性的一种常用方法，指的是通过在基体中添加玻璃纤维、碳纤维、晶须、硅灰石、碳酸钙、滑石粉、稀土、云母、二氧化硅等填料对PA6进行改性，显著地提高材料的力学性能、阻燃性能、导热性能、尺寸稳定性等。
3）共聚改性
PA6共聚改性主要包括酰胺和酰胺单体之间、酰胺和非酰胺单体之间的共聚，通过共聚改性可以对分子链进行改造设计，将其他官能团或高聚物接枝、嵌段到PA6分子链上，提高其各方面的性能，制备出满足特定要求的PA6共聚新产品。
4）纳米复合改性
目前主要用来改性PA6的纳米材料有碳纤维、碳纳米管、石墨烯、蒙脱土、无机纳米粒子等。利用纳米材料比表面积大、良好的力学性能、导电性能、导热性能等独特优势，将PA6与纳米材料通过熔融共混和原位聚合等方式进行复合改性，从而增强PA6各方面的性能。
04产品应用
1）纤维级切片
可用于纺民用丝，做内衣、袜子、衬衣等；用于纺工业丝，做轮胎帘线、帆布线、降落伞、绝缘材料、渔网丝、安全带等。
2）工程塑料级切片
可用于生产精密机器的齿轮、外壳、软管、耐油容器、电缆护套、纺织工业的设备零件等。
3）拉膜级切片
可用于包装工业，如食品包装、医用包装等。
4）尼龙复合材料
包括抗冲击尼龙、增强耐高温尼龙等，用于制作有特殊需求的用具，如增强耐高温尼龙可用于制造冲击钻、剪草机等。
5）汽车制品
目前PA6汽车制品种类繁多，如散热器箱、加热器箱、散热器叶片、转向柱罩、尾灯罩、定时齿轮外罩、风扇叶片、各种齿轮、散热器水室、空气滤清器外壳、进气歧管、控制开关、进气导管、真空连接管、安全气囊、电气仪表外壳、刮水器、泵叶轮、轴承、衬套、阀座、车门把手、车轮罩等，总之，涉及汽车发动机部件、电气部件、车身部件和安全气囊等多部位。
参考文献
[1]王钰.尼龙6的改性研究进展[J].纺织科学研究,(01):78-80.
[2]谭延坤,丁尔民,刘冬青,尹翠玉.聚酰胺6的静电纺丝研究进展[J].河南工程学院学报（自然科学版),,28(03):1-5.
[3]刘长生,王琪.尼龙6/聚丙烯共混改性研究[J].湖北化工,(03):1-3.
[4]杨业昕,李迎春,王盼,孔宇飞,李曦,张毅.无机填料对PA6/MCA阻燃复合材料性能的影响[J].工程塑料应用,,44(02):-.
[5]李璐.聚酰胺6/聚醚胺共聚物的制备及表征[D].东华大学,.
编辑：谷思思
校对：张子琪、唐梦秋、郭晶
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