第4者 聚酰胺纤维.ppt

概述 聚酰胺纤维是指分子主链由酰胺键 （ ）连接起来的一类合成纤维。是世界上最早实现工业化生产的合成纤维。 已工业化的聚酰胺品种有： 聚己二酰己二胺纤维（单体为己二酸、己二胺），即聚酰胺66 （PA-66）； 聚己内酰胺纤维（单体为己内酰胺） ，即聚酰胺6（PA-6）； 聚癸二酰癸二胺纤维（单体为癸二酸、癸二胺），即聚酰胺1010（PA-1010）； 聚己二酰癸二胺纤维（癸二酸、己二胺），即聚酰胺610（PA-610）。 PA-66和PA-6的产量约占聚酰胺的90％以上（两者比例各半）。我国PA-66的产量约占60％， PA-6约占40％左右。 本章主要介绍聚酰胺66和聚酰胺6两大纤维品种的生产过程及其成型加工工艺。 第一节 聚酰胺的生产 一、聚己二酰己二胺的制备 聚己二酰己二胺（聚酰胺66，PA-66）由己二酸和己二胺缩聚制得。为了保证获得相对分子质量足够高的聚合体，要求在缩聚反应时己二胺和己二酸有相等的摩尔比，因为任何一种组分过量都会使由酸或氨端基构成的链增长终止。 为此，在工业生产聚己二酰己二胺时，先使己二酸和己二胺生成聚酰胺66盐（PA-66盐），然后用这种盐作为中间体进行缩聚制取聚己二酰己二胺。 ⒉聚酰胺66盐缩聚反应 ⑴缩聚反应方程式为： ②反应压力 a.高压下预缩聚，即先使66盐在一定压力下初步缩聚成具有一定粘度的预聚体（聚合度在20左右），压力一般控制在1.47-1.96MPa。 b. 真空下后缩聚（待PA-66盐中的己二胺和己二酸在预缩聚中形成酰胺键后），以排除水分，提高产物的相对分子质量。 ③反应温度 缩聚初期反应温度为210～215℃，中期为250～260℃，后期为285℃。升高温度可以提高反应速度，但反应初期为防止己二胺的挥发，温度不能太高。随着缩聚反应的不断进 行，游离的己二胺逐渐消失，体系的粘度不断增大。提高温度可以降低聚合体粘度，有利于排除水分，提高聚合物相对分子质量。 ④体系中的水分 缩聚反应后期排除水分有利于提高聚合度。 ⑤添加剂 包括相对分子质量稳定剂（醋酸或己二酸），光、热稳定剂（锰盐、铜盐、卤化物等）。 ⑥熔融聚合体的热稳定性 在缩聚过程中，聚己二酰己二胺比聚己内酰胺等更易热分解和产生凝胶。在聚己二酰己二胺的缩聚和纺丝过程中，应特别注意防止凝胶的生成和防止聚合体泛黄。 ⒊缩聚工艺及设备 ⑴间歇缩聚 包括溶解、调配、缩聚、铸带、切粒等工序。 二、聚己内酰胺的制备 聚己内酰胺（PA-6）可以由ω-氨基己酸缩聚制得，也可由己内酰胺开环聚合制得。大规模工业生产采用以己内酰胺作为原料。己内酰胺开环聚合制备聚己内酰胺的生产工艺可以采用水解聚合、阴离子聚合和固相聚合。目前生产纤维用的聚己内酰胺主要采用水解聚合工艺。 ⒈己内酰胺的开环聚合 引发： 加成： 缩聚： 链交换： 根据以上水解聚合反应式，可将其过程划分为三个阶段。 ⑴己内酰胺的引发和加成 当己内酰胺被水解生成氨基己酸后，己内酰胺分子就逐个连接到氨基己酸的链上，相对分子质量为8000～14000。 ⑵链的增长 这一阶段主要是进行上阶段形成的短链之间的连接，聚合物的相对分子质量得到进一步提高。这一阶段以缩聚反应为主，也伴随发生少量引发和加成反应。 ⑶平衡阶段 此阶段同时进行链交换、缩聚和水解等反应，使相对分子质量重新分布，最后根据反应条件（如温度、水分及相对分子质量稳定剂的用量等）达到一定的动态平衡，聚合物的平均相对分子质量也达到一定值。 ⒉己内酰胺的聚合工艺 ⒊影响聚合的工艺参数 ⑴开环剂水的用量 水解开环存在诱导期，随水量↑，诱导期↓，反应速率↑，达到平衡的时间↓，分子量↓，反应后期除去水。 ⑵聚合温度 ⑶聚合时间 ⑷相对分子量稳定剂 三、聚酰胺的结构与性能 ⒈聚酰胺的结构 ⑴分子结构 聚酰胺的分子是由许多重复结构单元（即链节），通过酰胺键（ ）连接起来的线型长链分子，在晶体中为完全伸展的平面锯齿形构型。聚己内酰胺的链节结构为-NH(CH2)5CO-，聚己二酰己二胺的链节结构为-OC(CH2)4CONH(CH2)6NH-。 成纤聚己内酰胺的数均相对分子质量为14000～20000左右，成纤聚己二酰己二胺的相对分子质量为20000～30000左右。聚己二酰己二胺的 =1.85, 聚己内酰胺的 =2。 ⑵晶态结构 聚己二酰己二胺的晶态结构有两种形式：α型和β型。其分子链在晶体中具有完全伸展的平面锯齿形构象。氢键将这些分子固定形成片，这些片的简单堆砌就形成了α结构的三斜晶胞。其结构单元中有偶数的碳原子，大分子中的羰基上的氧和