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如何將聚酰胺（PA）改性尼龍
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發(fā)表時間：2022-12-30 14:41:04
如何將聚酰胺（PA）改性尼龍
聚酰胺(PA)是十分重要的工程塑料，用于機(jī)器和汽車制造、電子工業(yè)、建筑、家具和休閑品工業(yè)等領(lǐng)域。
通過聚合物單體的選擇性合成，可以實(shí)現(xiàn)工程塑料的改性。采取這種方式，聚合物的特性——包括加工特性，如加工速度、加工難易度、阻燃性、抗疲勞性和機(jī)械性能——和光學(xué)特性或設(shè)計(jì)潛力都可得到提高。另外，在選擇原料或確定聚合物組成時，可持續(xù)性和環(huán)境友好性也是目前考慮的關(guān)鍵因素之一。
聚酰胺(PA)是十分重要的工程塑料，用于機(jī)器和汽車制造、電子工業(yè)、建筑、家具和休閑品工業(yè)等領(lǐng)域。因?yàn)榫埘０肪哂懈咦枞夹院透邲_擊強(qiáng)度，并且具有優(yōu)異的成型性和耐磨性，所以在許多技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域成為重要的結(jié)構(gòu)材料。除了以氨基酸為單體合成的聚酰胺如尼龍6和尼龍12，還有許多類型是由兩種單體(二元胺和二元酸)縮聚而成的。通過兩種或更多單體聚合反應(yīng)，這些所謂共聚酰胺可以獲得所需要的性能。
不同碳鏈長度的二元酸
德國科寧公司開發(fā)和生產(chǎn)了一系列可供選擇的聚合物單體，用于工程塑料如聚酰胺、共聚酰胺和聚酯的合成。以脂肪酸二聚體（也稱為非尼龍聚酰胺）為基礎(chǔ)的聚酰胺被廣泛使用，如作為熱熔膠用在汽車、過濾器、電纜和電子工業(yè)等。
傳統(tǒng)上，聚酰胺如尼龍6和尼龍66用于生產(chǎn)婦女的長統(tǒng)襪，但是現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，聚酰胺在技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域也有廣泛的用途，如汽車、電子、機(jī)器、器械制造、包裝、運(yùn)動和休閑工業(yè)等。壬二酸，一種九個碳鏈的二元酸，在這些應(yīng)用中被作為共聚單體改善聚酰胺的結(jié)晶性能（如尼龍69和尼龍669）。
壬二酸和其他新型長鏈二元酸同系物（LCDA，等級：Emerox）在室溫下是固體。它們能提高所有聚合物的韌性、彈性和抗水性能，主要用在聚酰胺和聚酯的合成中，如作為單體，與甲基丙烯酸縮水甘油酯反應(yīng)制備粉體涂料。壬二酸是通過十八烯酸與臭氧的氧化反應(yīng)（臭氧分解）獲得的。這種結(jié)晶固體溶于熱水、乙醇、二乙醚和其它極性溶劑中。一般來說，壬二酸的衍生物具有比偶數(shù)碳鏈的二元酸衍生物更低的熔點(diǎn)和高的溶解性能。
碳十和碳十二的二元酸可以簡單地從蓖麻油或1，4-丁二烯衍生制得。但是，更長碳鏈的擴(kuò)展不能采用這樣的辦法。
長鏈脂肪二元酸是新一代化合物。這些碳鏈長度在11—18的二元酸可以通過脂肪酸或石蠟的生物氧化法生產(chǎn)制備。除了具有低熔點(diǎn)的特性外——這意味著適應(yīng)的加工溫度——這些二元酸的引入，還賦予聚酰胺和聚酯許多特性，如：
◆低吸濕性，
◆高耐化學(xué)性
◆高抗水解性（如耐洗性）
◆高韌性和剛性
◆低固化和加工周期
◆良好的結(jié)晶性，從而縮短模塑周期
◆得到改善的低溫性能
◆高拉伸強(qiáng)度，伸長率和彈性模量
◆高透明性
◆環(huán)境友好性，可以回收。
聚酰胺的改性
與上述二元酸共聚，可以獲得下列塑料：
◆改性聚酰胺和聚酯，如生產(chǎn)膠粘劑，可應(yīng)用于柔性包裝材料，紡織，過濾器，運(yùn)輸和制鞋業(yè)。
◆聚酰胺工程塑料，如尼龍69，尼龍66 18和聚酰胺共聚物、三聚物和聚氨酯彈性體，
◆纖維塑料，
◆聚酯薄膜。
通過引入碳18二元酸，改性尼龍6 18的熔點(diǎn)從原來尼龍66的260℃顯著降低到200℃，這樣改善了尼龍6、18的加工和流變性能。另外，優(yōu)化聚合物的結(jié)晶行為，可以縮短加工周期。但碳12二元酸改性聚酰胺如尼龍6、12沒有表現(xiàn)出短的溫度內(nèi)達(dá)到結(jié)晶峰的特點(diǎn)。尼龍6、12結(jié)晶緩慢，結(jié)晶溫度范圍達(dá)15℃。
降低尼龍6的熔點(diǎn)的另一個方法是與尼龍6、18共聚。例如，60%尼龍6、 18與尼龍6共聚，熔點(diǎn)可以從原來的220℃降低到150℃左右。這樣，如前述，可以獲得優(yōu)異的加工參數(shù)。
比較尼龍6和LCDA改性聚酰胺的吸濕性能，可以看出長鏈二元酸結(jié)構(gòu)的引入——更加疏水——顯著降低了衍生物的水分吸收。這種性質(zhì)在紡織工業(yè)中非常重要，其中纖維成品的憎水性和耐洗性是關(guān)鍵指標(biāo)。
如果用尼龍6、18取代尼龍6、12，可以生產(chǎn)出透明聚酰胺。例如，當(dāng)碳18二元酸引入到尼龍6中時，可以獲得透明的產(chǎn)品。但是相對尼龍6、18或尼龍6/尼龍6、18共聚物而言，尼龍12或尼龍6、12的透明性就差了許多。前述的結(jié)晶行為是造成這種差異的原因。
結(jié)論:不同碳鏈長度的二元酸可以改性聚合物或塑料。由于長碳鏈的引入，聚合物的熔點(diǎn)和加工溫度都顯著降低，結(jié)晶性能得到改善，從而縮短固化時間，如在熱熔膠的應(yīng)用中。較長側(cè)鏈——增加疏水性——減少水分吸收，可以提高耐洗性。另外，長碳鏈的引入還提高了聚合物的韌性和彈性。最后同樣重要的是，與短鏈同系物相比，碳18二元酸提高了聚酰胺的透明度。
混合技術(shù)領(lǐng)域的結(jié)論已表明長鏈單體可以改善相容性，從而提高共混物(如聚酰胺和聚丙烯)的形態(tài)。
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