聚酰胺 6 和 6,6的(介绍,制造)
Release Time:2021-11-25聚酰胺 6 和 6,6的介绍
聚酰胺 6.6 和聚酰胺 6 都具有高拉伸强度,但聚酰胺 6.6 能够吸水,而聚酰胺 6 具有增强的弹性。两者都坚韧且具有耐磨性。它们以固体形式和纤维形式生产。占所制造聚酰胺一半以上的纤维以多种形式生产,如纺织长丝(用于服装)、地毯长丝和工业长丝(例如,用于绳索)。然而,对于从熔融聚合物以非常高的速度(每分钟约 6 公里)纺成的连续长丝或短纤维,非常强调控制聚合物化学和纱线的生产方式,以确保生产特定用途所需的高质量材料。例如,用于长袜的线既要结实又要细,因此必须仔细控制聚合物的分子量和拉伸性能。尽管聚酰胺 6,6 和 6 占女性袜子所用材料的 95%,但这仍仅占用于制作服装的总纤维的 5% 左右。然而,这比聚丙烯酸酯(丙烯酸树脂)或羊毛多,但比棉或聚酯要少得多。
当用作工程塑料时,聚酰胺通常用作共聚物(例如 6 和 6,6 的共聚物)并与其他材料复合。这些填料包括玻璃珠、玻璃纤维和碳纤维。还添加了颜料和阻燃剂。近年来,已经开发并销售了全系列的这些聚酰胺混合物,为使用聚酰胺的制造商提供了更广泛的特性。根据所需的性能,例如是否需要增强强度和刚性、冲击强度、弹性或耐化学品或耐热性,可以使用不同浓度的不同共聚物和不同填料。
聚酰胺 6 和 6,6 的制造
两种聚酰胺均由苯通过环己烷制造。在镍催化剂的存在下,氢气在压力下通过液态苯:
在催化剂(通常是钴盐)的存在下,在压力下使空气通过液体,从而氧化环己烷,产生两种产物:
环己醇和环己酮的混合物被称为“混合油”或KA(酮/醇)。
另一种制备环己醇的途径是使用镍催化剂在约 400 K 和 5 个大气压下通过苯酚氢化:
最近的一条生产环己醇的路线是 Asahi 工艺,将苯加氢成环己烯,然后再水合成醇。这比其他过程更节能。
要制造聚酰胺 6,需要纯环己酮。当混合油与氧化铜 (II) 和铬 (III) 氧化物一起在压力下加热时,作为仲醇的环己醇脱氢为相应的酮,环己酮:
然后环己酮通过肟(由酮与羟胺反应产生 - 以盐的形式,羟胺硫酸氢盐)转化为己内酰胺:
通过硫酸将肟异构化为己内酰胺是贝克曼重排的一个例子,其中在酸的存在下将肟转化为酰胺。
甲沸石,具有酸性部位,也被用于实现重排。沸石得到再生,节省了硫酸的使用。
为了生产聚合物,将己内酰胺、水(作为催化剂)和分子量调节剂(例如乙酸)倒入反应容器中,并在氮气下在 500 K 下加热约 12 小时:
聚酰胺 6,6是由 1,6-二氨基己烷(六亚甲基二胺)与己二酸(己二酸)通过缩聚反应生产的。单体之一,己二酸也由KA混合油(环己醇和环己酮)生产。混合油在液相中使用中等浓度 (60%) 的硝酸和硝酸铜 (II) 和钒酸铵 (V) 催化剂在 330 K 下氧化以形成己二酸:
这个过程有一个相当大的缺点。副产品是一氧化二氮(N 2 O ),这是一种强大的温室气体,但会通过热处理或催化处理装置小心去除。有多种制造二氨基己烷(六亚甲基二胺)的方法。其他单元中描述了两种重要的方法。一种使用丁-1,3-二烯作为起始原料,将其与氰化氢反应并对产物进行氢化。另一个用途 propenonitrile(丙烯腈)作为起始材料和二氨基己烷经由新的电化学方法生产。为了形成聚合物,然后将酸和二胺一起加热以形成盐。脂肪族二羧酸和脂肪族二胺通过缩聚反应生成脂肪族聚酰胺的化学反应可以表示为:
链长通过控制工艺条件来调节,例如反应时间、温度和压力。在没有空气的情况下,将盐的水溶液加热到大约500 K。在容器中产生压力。然后将温度升至 540 K,并排出蒸汽以保持压力恒定。最后,降低压力并在氮气下挤出聚合物以产生花边,然后将其造粒。已经尝试使该过程“更环保”。其中一项发展是生产至少部分由可再生原材料制成的聚酰胺。一个例子是生产聚酰胺 6,10。10是使用辛二酸(癸二酸)代替己二酸(己二酸)与胺反应,1,6-二氨基己烷(六亚甲基二胺)。辛二酸是由蓖麻油氧化产生的,蓖麻油是从蓖麻植物的种子中提取油制成的油。这些种子被称为蓖麻子。