背景及概述^[1]

聚酰胺俗稱尼龍，通稱耐綸。主鏈上含許多重復(fù)基團(tuán)的一類線性高分子化合物。1889年首先由加勃瑞爾等人發(fā)現(xiàn)，1929年美國杜邦公司的卡羅瑟斯開始進(jìn)行系統(tǒng)研究，1937年制得個(gè)聚酰胺品種——尼龍66，并于1939年正式投入工業(yè)生產(chǎn)。由二元胺和二元酸縮聚而成，也可由內(nèi)酰胺自聚而得。中國用它作塑料時(shí)稱為尼龍，其命名由二元胺和二元酸中的碳原子數(shù)決定，如己二胺與癸二酸的縮聚物稱為尼龍610，其中6指二元胺中碳原子數(shù)，10是二元酸中碳原子數(shù)。如由內(nèi)酰胺開環(huán)制取的聚酰胺，則其命名由氨基酸中碳原子數(shù)而定，如己內(nèi)酰胺可制得尼龍6。目前已開發(fā)的品種有10多種，其中尼龍66、尼龍610和尼龍6等已投入工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。

應(yīng)用^[1]

尼龍以強(qiáng)韌、自潤滑、耐磨、耐油、耐腐蝕而著稱，對(duì)一般化學(xué)藥品有很強(qiáng)的抵抗力，在普通使用條件下不受醇、酸、醚、烴類、油類和洗滌劑等侵蝕，是優(yōu)良的工程塑料。在電氣、電子、汽車制造、醫(yī)療和輕工業(yè)等部門，廣泛用作結(jié)構(gòu)材料、耐磨材料和介電材料，常用作齒輪、軸承、泵葉輪、風(fēng)扇葉片、輸油管、儲(chǔ)油容器、電器架座以及摩托車、汽車的結(jié)構(gòu)件。透明尼龍可作各類鏡片。礦物填料增強(qiáng)尼龍和玻璃纖維增強(qiáng)尼龍都可用于制造汽車構(gòu)件。澆鑄尼龍宜于制造大型齒輪、蝸輪、導(dǎo)軌、滾動(dòng)軸承等。燒結(jié)尼龍可制多孔性尼龍器件，如軸承、凸輪、閥座等?？扇苄阅猃堄米骷垙?、纖維、皮革以及電氣、機(jī)械零件的膠粘劑。無損傷尼龍縫合針線為顯微外科的縫合材料。有些品種的尼龍還可用于制造醫(yī)療器械和人工臟器。

花樣繁多的尼龍制品只是聚酰胺應(yīng)用的一部分，其主要應(yīng)用還在于合成纖維。在中國，聚酰胺纖維的商名為錦綸，主要品種為錦綸66和錦綸6，用作輪胎簾子線、漁網(wǎng)、繩索、傳送帶和降落傘等。芳香聚酰胺纖維可制宇宙服、防彈衣、高溫濾布、耐高溫衣服、海底電纜，以此纖維增強(qiáng)的塑料可用于宇宙飛船、飛機(jī)、導(dǎo)彈殼體、賽車等。但尼龍?jiān)诔叵氯苡诜宇惡图姿幔訜釙r(shí)溶于鹵代醇、乙二醇等溶劑，不耐酸，有無機(jī)酸存在時(shí)容易水解，而且具吸水性，尺寸穩(wěn)定性和電絕緣性能較差。

制備^[2-3]

聚酰胺是由含有羧基和氨基的單體，通過聚合反應(yīng)合成的分子主鏈中含有酰胺基團(tuán)的高分子，最初是由美國DuPont公司開發(fā)的用作纖維的樹脂，并最早于1939年實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。聚酰胺產(chǎn)品的品種非常之多，可達(dá)幾十種，包括PA6、PA66、PA11、PA12、PA610、PA612、PA1010、PA1110、PA1111等，另外還有PA46、PA7、PA9、PA13等。PA6和PA66作為最早開發(fā)應(yīng)用的產(chǎn)品，至今仍占據(jù)著市場的主導(dǎo)地位。

1. 聚己內(nèi)酰胺聚己內(nèi)酰胺可簡寫為PA6，其結(jié)構(gòu)式如下：

由ω-己內(nèi)酰胺開環(huán)聚合制備的PA6，作為眾多聚酰胺樹脂中產(chǎn)量1種，其生產(chǎn)規(guī)模很大。PA6的生產(chǎn)路線，從聚合機(jī)理角度可以大致分為4種，分別是水解聚合、陰離子聚合、固相聚合及插層聚合，其中最主要的工藝路線是水解聚合，PA6樹脂的制備多采用該路線；陰離子聚合是將處于熔融狀態(tài)的己內(nèi)酰胺，在堿性引發(fā)劑的作用下，進(jìn)行快速聚合，用于澆鑄聚合制備鑄型尼龍制品；聚酰胺6切片則可采用固相聚合法制備來提高其分子量；插層聚合是將層狀無機(jī)化合物有機(jī)化并作為聚合反應(yīng)的場所，與共混法制備的有機(jī)－無機(jī)復(fù)合材料不同，另外這種聚合方式還可以用來制備聚酰胺/黏土納米復(fù)合材料［6－8］。

2. 聚己二酰己二胺聚己二酰己二胺可簡寫為PA66，其結(jié)構(gòu)式如下：

工業(yè)生產(chǎn)的PA66，往往采用等物質(zhì)的量的己二胺和己二酸進(jìn)行縮合聚合，具有良好的綜合性能，主要用作工程塑料、纖維和薄膜等，已被廣泛的應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。工業(yè)上PA66逐步聚合的實(shí)施方法一般包括熔融聚合、固相聚合和界面聚合。為了保證PA66的分子量，通常首先將己二酸和己二胺等摩爾量反應(yīng)制備成己二酰己二胺鹽，進(jìn)而再實(shí)施縮聚反應(yīng)制備得到PA66。制備過程的主要影響因素包括單體等摩爾比，反應(yīng)的可逆平衡特性、溫度和壓力的控制、分子量調(diào)節(jié)劑、聚合物的熱穩(wěn)定性等，其中較為關(guān)鍵的是二酸與二胺等摩爾比的控制。熔融縮聚工藝包括間歇和連續(xù)2種方式。2種方法各有利弊，間歇縮聚法工藝較為成熟，使用的設(shè)備簡單，更換產(chǎn)品靈活，但生產(chǎn)效率低。連續(xù)縮聚法工藝先進(jìn)，操作也簡便，適合大規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)率高，既經(jīng)濟(jì)又合理。

聚酰胺的改性^[3]

聚酰胺之所以具有旺盛的生命力，能成為工程塑料最重要的品種，一方面源于其本身的優(yōu)異性能，另一方面在于其改性后所達(dá)到的高性能化和功能化能夠滿足電子、電器、通訊、機(jī)械、汽車等產(chǎn)業(yè)對(duì)產(chǎn)品性能越來越高的要求.

1. 聚酰胺的阻燃改性聚酰胺同大多數(shù)的聚合物一樣，容易燃燒，以聚酰胺6為例，其極限氧指數(shù)僅為23%，是可燃的塑料材料，這限制了其在許多工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，因而聚酰胺的阻燃改性具有非常重要的意義。聚合物阻燃的常用方法是添加阻燃劑。阻燃劑通常又可分為有機(jī)阻燃劑和無機(jī)阻燃劑，其中有機(jī)阻燃劑包括溴系、氯系、氮系、磷系和氮磷阻燃劑，無機(jī)阻燃劑則包括水合氫氧化鋁、水合氫氧化鎂、紅磷及硼化物。聚酰胺常用的阻燃劑有溴系、磷系、氮系阻燃劑以及無機(jī)阻燃劑，有時(shí)還采用不同的阻燃劑可以達(dá)到更好的協(xié)同效應(yīng)。

2. 聚酰胺納米復(fù)合改性

隨著納米材料成為人們研究的熱點(diǎn)，而聚合物基納米復(fù)合材料也吸引了研究者的目光。納米復(fù)合材料指的是材料中分散相的尺度在三維空間中至少有一維滿足納米尺度范圍的一類復(fù)合材料。納米材料因其特殊的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)及宏觀量子隧道效應(yīng)，可以賦予材料特殊的性能聚酰胺納米復(fù)合材料在保持聚酰胺本身的優(yōu)異性能的基礎(chǔ)上也擁有了獨(dú)特的性能，拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。

1)聚酰胺納米復(fù)合改性方法：通過原位聚合法制備了PA610/改性蒙脫土(MMT)納米復(fù)合材料，其中MMT采用增塑劑N－甲基苯磺酰胺改性。研究結(jié)果表明：改性MMT均勻分散在PA610基體中，改性MMT的加入，提高了材料的沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度，同時(shí)降低了斷裂伸長率。該復(fù)合材料兼具了添加組分和本身的特性，保持了樹脂本身密度小、加工性好的特性的同時(shí)還具備了優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能。

2）聚酰胺納米復(fù)合改性材料的應(yīng)用：聚酰胺納米復(fù)合材料作為1種新型材料，不同納米粒子的加入除了改善其力學(xué)性能、熱性能、電性能之外還可以降低其吸水性，提高氣體阻隔性和生物力學(xué)性能，使PA納米復(fù)合材料具有了新的應(yīng)用。以納米羥基磷灰石與聚酰胺66制備的復(fù)合人工骨，作為1種新型仿生生物活性材料生物力學(xué)性能良好，與人體骨皮質(zhì)具有十分接近的抗彎、抗壓及彈性模量等力學(xué)性能，同時(shí)還具備組織相容性和血液相容性，無毒，無刺激與骨匹配良好。

主要參考資料

[1] 科學(xué)技術(shù)社會(huì)辭典·化學(xué)

[2] 透明聚酰胺的研究進(jìn)展

[3] 聚酰胺的制備方法與改性