尼龍
尼龍」( nylon )，是美國傑出的科學家卡羅瑟斯(Carothers)及其領導下的一個科研小組研製出來的，是世界上出現的第一種合成纖維，尼龍是聚酰胺纖維（錦綸）的一種說法。
尼龍的出現使紡織品的面貌煥然一新，它的合成是合成纖維工業的重大突破，同時也是高分子化學的一個非常重要里程碑。
目錄
結構
聚酰胺俗稱尼龍（Nylon），英文名稱Polyamide（簡稱PA），密度1.15g/cm3，是分子主鏈上含有重複酰胺基團—[NHCO]—的熱塑性樹脂總稱，包括脂肪族PA，脂肪—芳香族PA和芳香族PA。其中脂肪族PA品種多，產量大，應用廣泛，其命名由合成單體具體的碳原子數而定。由美國著名化學家卡羅瑟斯和他的科研小組發明的。
尼龍是聚酰胺纖維（錦綸）的一種說法，可製成長纖或短纖。錦綸是聚酰胺纖維的商品名稱，又稱耐綸（Nylon）。英文名稱Polyamide（簡稱PA），其基本組成物質是通過酰胺鍵—[NHCO]—連接起來的脂肪族聚酰胺。
分子結構
常用的錦綸纖維可分為兩大類。
一類是由二胺和二酸縮聚而得的聚己二酸己二胺，其長鏈分子的化學結構式為：
H-[HN(CH2)XNHCO(CH2)YCO]-OH
這類錦綸的相對分子量一般為17000-23000.根據所用二元胺和二元酸的碳原子數不同，可以得到不同的錦綸產品，並可通過加在錦綸後的數字區別，其中前一數字是二元胺的碳原子數，後一數字是二元酸的碳原子數。例如錦綸66，說明它是由己二胺和己二酸縮聚製得；錦綸610，說明它是由己二胺和癸二酸製得。
另一類是由己內酰胺縮聚或開環聚合得到的，其長鏈分子的化學結構式為：
H-[NH(CH2)XCO]-OH
根據其單元結構所含碳原子數目，可得到不同品種的命名。例如錦綸6，說明它是由含6個碳原子的己內酰胺開環聚合而得。
錦綸6、錦綸66及其他脂肪族錦綸都由帶有酰胺鍵（-NHCO-）的線型大分子組成。錦綸分子中有-CO-、-NH-基團，可以在分子間或分子內形成氫鍵結合，也可以與其他分子相結合，所以錦綸吸濕能力較好，並且能夠形成較好的結晶結構。
錦綸分子中的-CH2-(亞甲基）之間因只能產生較弱的范德華力，所以-CH2-鏈段部分的分子鏈捲曲度較大。各種錦綸因今-CH2-的個數不同，使分子間氫鍵的結合形式不完全相同，同時分子捲曲的概率也不一樣。另外，有些錦綸分子還有方向性。分子的方向性不同，纖維的結構性質也不完全相同。
形態結構
採用熔紡法製得的錦綸在顯微鏡中觀察到的形態結構具有圓形的截面和無特殊的縱向結構。在電子顯微鏡下可觀察到絲狀的原纖組織，錦綸66的原纖寬約10-15nm。如用異形噴絲板，可製成各種特殊截面形狀的錦綸，如多角形、多葉形、中空等異形截面。它的聚焦態結構與紡絲過程的拉伸及熱處理有密切關係。不同錦綸的大分子主鏈都由碳原子和氮原子相連而成。
異形纖維可改變纖維的彈性，使纖維具有特殊的光澤與膨鬆性，並改善纖維的抱合性能與覆蓋能力以及抗起球、減少靜電等性能。如三角形纖維有閃光效應；五葉形纖維有肥光般光澤，手感良好，並抗起球；中空纖維由於內部有空腔，密度小，保暖性好。
聚酰胺(PA，俗稱尼龍)是美國DuPont公司最先開發用於纖維的樹脂，於1939年實現工業化。20世紀50年代開始開發和生產注塑製品，以取代金屬滿足下游工業製品輕量化、降低成本的要求。聚酰胺主鏈上含有許多重複的酰胺基，用作塑料時稱尼龍，用作合成纖維時我們稱為錦綸，聚酰胺可由二元胺和二元酸製取，也可以用ω-氨基酸或環內酰胺來合成。根據二元胺和二元酸或氨基酸中含有碳原子數的不同，可製得多種不同的聚酰胺，聚酰胺品種多達幾十種，其中以聚酰胺-6、聚酰胺-66和聚酰胺-610的應用最廣泛。
聚酰胺-6、聚酰胺-66和聚酰胺-610的鏈節結構分別為[NH(CH2)5CO]、[NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO]和[NH(CH2)6NHCO(CH2)8CO]。聚酰胺-6和聚酰胺-66主要用於紡制合成纖維，稱為錦綸-6和錦綸-66。尼龍-610則是一種力學性能優良的熱塑性工程塑料。
PA具有良好的綜合性能，包括力學性能、耐熱性、耐磨損性、耐化學藥品性和自潤滑性，且摩擦係數低，有一定的阻燃性，易於加工，適於用玻璃纖維和其它填料填充增強改性，提高性能和擴大應用範圍。
PA的品種繁多，有PA6、PA66、PAll、PA12、PA46、PA610、PA612、PA1010等，以及近幾年開發的半芳香族尼龍PA6T和特種尼龍等很多新品種。 尼龍-6塑料製品可採用金屬鈉、氫氧化鈉等為主催化劑，N-乙酰基己內酰胺為助催化劑，使δ-己內酰胺直接在模型中通過負離子開環聚合而製得，稱為澆注尼龍。用這種方法便於製造大型塑料製件。
用途
聚酰胺主要用於合成纖維，其最突出的優點是耐磨性高於其他所有纖維，比棉花耐磨性高10倍，比羊毛高20倍，在混紡織物中稍加入一些聚酰胺纖維，可大大提高其耐磨性；當拉伸至3-6%時，彈性回復率可達100%；能經受上萬次折撓而不斷裂。
聚酰胺纖維的強度比棉花高1-2倍、比羊毛高4-5倍，是粘膠纖維的3倍。但聚酰胺纖維的耐熱性和耐光性較差，保持性也不佳，做成的衣服不如滌綸挺括。另外，用於衣着的錦綸-66和錦綸-6都存在吸濕性和染色性差的缺點，為此開發了聚酰胺纖維的新品種——錦綸-3和錦綸-4的新型聚酰胺纖維，具有質輕、防皺性優良、透氣性好以及良好的耐久性、染色性和熱定型等特點，因此被認為是很有發展前途的。
該類產品用途廣，是以塑代鋼、鐵、銅等金屬的好材料，是重要的工程塑料；鑄型尼龍廣泛代替機械設備的耐磨部件，代替銅和合金作設備的耐磨損件。適用於製作耐磨零件，傳動結構件，家用電器零件，汽車製造零件，絲杆防止機械零件，化工機械零件，化工設備。如渦輪、齒輪、軸承、葉輪、曲柄、儀錶板，驅動軸，閥門、葉片、絲杆、高壓墊圈、螺絲、螺母、密封圈，梭子、套簡，軸套連接器等。
代替銅等金屬
由於聚酰胺具有無毒、質輕、優良的機械強度、耐磨性及較好的耐腐蝕性，因此廣泛應用於代替銅等金屬在機械、化工、儀表、汽車等工業中製造軸承、齒輪、泵葉及其他零件。聚酰胺熔融紡成絲後有很高的強度，主要做合成纖維並可作為醫用縫線。
用於各種醫療及針織品
在民用上，可以混紡或純紡成各種醫療及針織品。錦綸長絲多用於針織及絲綢工業，如織單絲襪、彈力絲襪等各種耐磨的錦綸襪，錦綸紗巾，蚊帳，錦綸花邊，彈力錦綸外衣，各種錦綸綢或交織的絲綢品。錦綸短纖維大都用來與羊毛或其它化學纖維的毛型產品混紡，製成各種耐磨經穿的衣料。
主要產品
隨着汽車的小型化、電子電氣設備的高性能化、機械設備輕量化的進程加快，對尼龍的需求將更高更大。特別是尼龍作為結構性材料，對其強度、耐熱性、耐寒性等方面提出了很高的要求。尼龍的固有缺點也是限制其應用的重要因素，特別是對於PA6、PA66兩大品種來說，與PA46、PAl2等品種比具有很強的價格優勢，雖某些性能不能滿足相關行業發展的要求。
因此，必須針對某一應用領域，通過改性，提高其某些性能，來擴大其應用領域。 由於PA強極性的特點，吸濕性強，尺寸穩定性差，但可以通過改性來改善。
發展趨勢
改性PA產品的最新發展
前面提到，玻璃纖維增強PA在20世紀50年代就有研究，但形成產業化是20世紀70年代，自1976年開發出超韌PA66後，各國大公司紛紛開發新的改性PA產品，美國、西歐、日本、荷蘭、意大利等大力開發增強PA、阻燃PA、填充PA，大量的改性PA投放市場。
20世紀80年代，相容劑技術開發成功，推動了PA合金的發展，世界各國相繼開發出PA/PE、PA/PP、PA/ABS、PA/PC、PA/PBT、PA/PET、PA/PPO、PA/PPS、PA/I．CP(液晶高分子)、PA/PA等上千種合金，廣泛用於汽車、機車、電子、電氣械、紡織、體育用品、辦公用品、家電部件等行業。
20世紀90年代，改性尼龍新品種不斷增加，這個時期改性尼龍走向商品化，形成了新的產業，並得到了迅速發展，20世紀90年代末，世界尼龍合金產量達110萬噸/年。
在產品開發方面，主要以高性能尼龍PPO/PA6，PPS/PA66、增韌尼龍、納米尼龍、無鹵阻燃尼龍為主導方向；在應用方面，汽車部件、電器部件開發取得了重大進展，如汽車進氣歧管用高流動改性尼龍已經商品化，這種結構複雜的部件的塑料化，除在應用方面具有重大意義外，更重要的是延長了部件的壽命，促進了工程塑料加工技術的發展。[1]
改性尼龍發展的趨勢
尼龍作為工程塑料中最大最重要的品種，具有很強的生命力，主要在於它改性後實現高性能化，其次是汽車、電器、通訊、電子、機械等產業自身對產品高性能的要求越來越強烈，相關產業的飛速發展，促進了工程塑料高性能化的進程，改性尼龍未來發展趨勢如下。
- 高強度高剛性尼龍的市場需求量越來越大，新的增強材料如無機晶須增強、碳纖維增強PA將成為重要的品種，主要是用於汽車發動機部件，機械部件以及航空設備部件。
- 尼龍合金化將成為改性工程塑料發展的主流。尼龍合金化是實現尼龍高性能的重要途徑，也是製造尼龍專用料、提高尼龍性能的主要手段。通過摻混其他高聚物，來改善尼龍的吸水性，提高製品的尺寸穩定性，以及低溫脆性、耐熱性和耐磨性。從而，適用車種不同要求的用途。
- 納米尼龍的製造技術與應用將得到迅速發展。納米尼龍的優點在於其熱性能、力學性能、阻燃性、阻隔性比純尼龍高，而製造成本與普通尼龍相當。因而，具有很大的競爭力。
- 用於電子、電氣、電器的阻燃尼龍與日俱增，綠色化阻燃尼龍越來越受到市場的重視。
- 抗靜電、導電尼龍以及磁性尼龍將成為電子設備、礦山機械、紡織機械的首選材料。
- 加工助劑的研究與應用，將推動改性尼龍的功能化、高性能化的進程。
- 綜合技術的應用，產品的精細化是推動其產業發展的動力。
聚酰胺纖維是大分子鏈上具有C9-NH基團一類纖維的總稱。常用的為脂肪族聚酯胺夕主要品種有聚酰胺6和'聚酰胺66，我國商品名 稱為錦綸6和錦綸66。錦綸纖維以長絲為主，少量的短纖維主要用於和棉，毛或其它化纖混紡。錦綸長絲大量用於變形加工製造彈 力絲，作為機織或針織原料。錦綸纖維一般採用熔體法紡絲。 錦綸6和錦綸66纖維的強度為4～5.3cN/dtex，高強滌綸可達 7.9cN/dtex以上，伸長率18%～45%，在10%伸長時的彈性回復率在90%以上。據測定，錦綸纖維的耐磨為棉纖維的20倍、羊毛的 20倍、粘膠的50倍。耐疲勞性能居各種纖維之首。在民用上大量用於加工襪子和其他混紡製品，提高織物的耐磨牢度，但錦綸纖維模量低，抗摺皺性能不及滌綸，限制了錦綸在衣着領域的應用。錦綸帘子線的壽命比粘膠大3倍，衝擊吸收能大，因此輪胎能在壞的路面上行駛，但由於錦綸帘子線伸長大，汽車停止時，輪胎變形產生平點，起動初期汽車跳動厲害。因此只能用於貨車的輪胎，不宜作客車的輪胎帘子線之用。[2]
錦綸纖維表面平整，不加油劑的纖維摩擦係數很高，錦綸油劑貯存日久易失效，紡織加工時還需要重新添加油劑。
錦綸纖維的吸濕比滌綸高，錦綸6與錦綸66在標準條件下的回潮率為4.5%，在合纖中僅次於維綸。染色性能好，可用酸性染料，分散性染料及其他染料染色。
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