聚己內醯胺

聚己內醯胺

聚己內醯胺為球狀顆粒。溶於甲酸、苯酚、間甲酚、濃硫酸、二甲基甲醯胺等,不溶於乙醇、乙醚、丙酮、醋酸乙酯、烴類聚己內醯胺為由單體己內醯胺經開環聚合 反應生成的線型聚醯胺(見線型高分子),具有NH(CH2)5CO重複單元結構。抗拉強度和耐磨性優異,有彈性,主要用於製造合成纖維,也可用作工程塑料。中國此類纖維商品稱為錦綸6。耐綸6與耐綸66(見聚己二醯己二胺)的結構、性能和用途相似。

發展簡史


1899年已有報道:當6-氨基己酸加熱時得到不能蒸餾的聚合物質。1930年W.H.卡羅瑟斯由6-氨基己酸縮合得到分子量約3000的聚醯胺和一部分環狀己內醯胺。1938年德國P
聚己內醯胺
聚己內醯胺
.施拉克發現,己內醯胺在水、醇、酸等存在下聚合,可得適於紡絲的聚己內醯胺,1943年開始工業生產,商品名為貝綸(Perlon)。

理化性質


聚己內醯胺
聚己內醯胺
耐綸6的性質與耐 綸66相似,主要的差別是熔點較低(215℃,而耐綸66則為264℃);吸濕率較高和染色性較好。己內醯胺成本比己二胺和己二酸低,但聚合時有 8%~10%的單體不能聚合而與聚合物呈平衡狀態,需要除去。

合成方法


1.單體己內醯胺的製備
苯酚法:由苯酚加氫生成環己醇,氧化脫氫生成環己酮,肟化生成環己肟,再經轉位生成己內醯胺。
環氧己烷法:環己烷氧化生成環己醇和環己酮的混合物,環己醇分離后脫氫生成環己酮,再肟化生成環己酮肟,再經轉位生成己內醯胺。
光亞硝化法:環己烷在光照下用氯化亞硝醯進行亞硝醯化反應生成環己酮肟鹽酸鹽,在硫酸中進行貝克曼重排生成己內醯胺。
甲苯法:由甲苯氧化製得苯甲酸,氫化生成環己甲酸,再用亞硝基硫酸和發煙硫酸進行亞硝基化反應即生成己內醯胺。
己內酯法:環己酮在醋酸或過氧化氫作用下生成己內酯,再於高溫高壓下氨化即得己內醯胺。
2.尼龍6樹脂的製備:以己內醯胺為原料,在高溫(220~260℃)及引發劑(水)存在下,首先製得氨基己酸,然後縮聚和加成反應同時進行而製得尼龍6樹脂。
原料製備:單體己內醯胺的合成最早採用苯酚法,所得環己酮進行肟化,生成環己酮肟,再通過貝克曼重排反應,轉位成己內醯胺。目前的工業生產主要採用環己烷氧化法和環己烷光亞硝化法合成環己酮肟。還有一種甲苯法,所得六氫苯甲酸在亞硝醯硫酸作用下重排,製得己內醯胺(見圖)。聚己內醯胺

聚合方法


水解聚合

工業上多採用這種方法。純己內醯胺不能聚合,必須加入少量的水、酸、氨或6-氨基己酸、耐綸單體鹽等物質才能聚合。有水參與的己內醯胺聚合過程包括下列反應:
反應
反應
水是主要的引發劑。反應首先是己內醯胺在高溫(約260℃)下水解開環,生成6-氨基己酸〔式(1)〕。水量的多少影響反應的快慢和最終平衡時低分子化合物的含量。添加羧酸可以加速水解開環和聚合反應。佔優勢的聚合反應是己內醯胺逐步加成於線型分子的末端氨基,形成高分子鏈〔式 (2)〕和線型分子間氨基與羧基的縮聚反應〔式 (3)〕。反應後期還有醯胺交換反應及酸解、胺解等平衡反應發生。
工業上己內醯胺水解聚合方法一般採用間歇的高壓釜法和連續聚合法,而以後者居多。樹脂切片通常要經過水洗,以萃取單體和低聚物,再經真空干噪后供紡絲加工或注射成型用。

負離子聚合

又稱單體澆鑄聚合,即無水的己內醯胺在鹼金屬、鹼土金屬的存在下,於220℃以上加熱,幾分鐘后即能聚合成粘度極高的聚合物。此法曾稱為快速聚合或催化聚合。其反應機理為,先生成內醯胺負離子:
生成內醯胺負離子
生成內醯胺負離子
然後進行增長反應:
增長反應
增長反應
這就是50年代末發展起來的在模具內聚合成型的單體澆鑄聚合。產品稱為MC尼龍,中國稱為鑄型尼龍。此法由於是在常壓下澆鑄,工藝設備和模具簡單,成型尺寸不受限制,適於製造幾公斤以至幾百公斤的大型製件。製品因在較低溫度下成型,結晶度較高。聚合物的分子量很大(3.5萬~7萬),因此機械強度比耐綸6、耐綸66高。

正離子聚合

單體在無水的條件下和氯化氫、胺鹽、金屬鹵化物等存在下聚合。此法由於聚合轉化率和產物的聚合度不高,還僅限於實驗室研究。

應用領域


聚己內醯胺
聚己內醯胺
耐綸 6纖維(見彩圖)主要用於製造輪胎簾線、漁網、纜繩、降落傘等和民用織物,如衣料、襪子等。鑄型尼龍已廣泛用於製造大型齒輪、渦輪、軸套、輥筒、異向環、密封墊圈、萬向節軸滑塊等要求具有耐磨、減磨性能的機械零部件 (見彩圖),以及油料貯罐等。

生態數據


通常對水是不危害的,若無政府許可,勿將材料排入周圍環境。

結構數據


1、摩爾折射率:無可用
2、摩爾體積(m /mol):無可用
3、等張比容(90.2K):無可用
4、表面張力(dyne/cm):無可用
5、極化率:無可用

化學數據


1、疏水參數計算參考值(XlogP):1.3
2、氫鍵供體數量:1
3、氫鍵受體數量:1
4、可旋轉化學鍵數量:4
5、拓撲分子極性表面積(TPSA):43.1
6、重原子數量:8
7、表面電荷:0
8、複雜度:70.9
9、同位素原子數量:0
10、確定原子立構中心數量:0
11、不確定原子立構中心數量:0
12、確定化學鍵立構中心數量:0
13、不確定化學鍵立構中心數量:0
14、共價鍵單元數量:1