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聚酰胺的结构?聚酰胺纤维的结构与性能的关系
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2025-1-16 10:10:31
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聚酰胺由带酰胺键(—NHCO—)的线型大分子组成。分子中有羰基(—CO—)、亚氨基(—NH—)基团,可以在分子间或分子内形成氢键结合,也可以与其他分子相结合,聚酰胺在晶体中为完全伸展的平面锯齿形结构。
聚酰胺分子中的亚甲基之间只能产生较弱的范德华力,所以亚甲基链段部分的分子链卷曲度较大。各种聚酰胺因亚甲基的个数不同,分子间氢键的结合形式不完全相同,同时分子卷曲的概率也不一样。另外,有些聚酰胺分子还有方向性。分子的方向性不同,纤维的结构性质也不完全相同。
聚酰胺中的酰胺基排列规整,其聚集态结构是折叠链和伸直链晶体共存的体系;聚酰胺66的晶态结构有α型和β型两种形式。聚己内酰胺大分子在晶体中的排列方式有平行排列和反平行排列两种可能。当反平行排列时,羰基上的氧和氨基上的氢才能全部形成氢键;而平行排列时,只能部分地形成氢键。由于氢键作用的不同,聚己内酰胺的晶态结构有γ型(假六方晶系)、β型(六方晶系)、α型(单斜晶系)。其中α型晶体是最稳定的形式,大分子呈完全伸展的平面锯齿形构象,相邻分子链以反平行方式排列,形成氢键。
聚酰胺纤维的形态结构与普通聚酯纤维相似,在显微镜下观察,纵向光滑,横截面接近圆形。锦纶的聚集态结构也与涤纶相似,为折叠链和伸直链晶体共存的体系。锦纶的结晶度为50%~60%,最高可达70%。锦纶纤维具有皮芯结构,一般皮层较为紧密,取向度较高而结晶度较低;芯层则取向度较低而结晶度较高。
(1)侧链基团对聚酰胺成纤的影响
当—NH—上的氢原子被其他原子或基团所取代,会破坏氢键结构,使熔点下降并丧失成纤能力。
(2)聚酰胺成纤的分子量和分子量分布指数
成纤聚酰胺6的数均相对分子量为14000~20000,相对分子量分布指数Mw/Mn为2左右。成纤聚酰胺66的相对分子量为20000~30000,相对分子量分布指数Mw/Mn为1.85左右。
(3)聚酰胺的晶态结构
聚酰胺大分子链受到分子间氢键的强烈作用联结成氢键面,易于结晶(一般结晶度在50%以下)。
(4)聚酰胺的熔点(Tm)及玻璃化温度(Tg)
由于链间氢键的影响,聚酰胺66的Tm比聚酰胺6高40 ℃。聚酰胺的性能还受亚甲基的奇偶数影响,偶数聚酰胺的熔点比奇数聚酰胺的熔点高。
聚酰胺纤维
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