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尼龙新势力

PA56

01

PA56的简介

The first part

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尼龙（Polyamide，简称PA）作为最主要的工程材料之一，在服装、车辆、机械设备等领域都有着广泛的应用。其中，PA6与PA66产量最大、应用最广泛。我国在尼龙的生产方面，PA66的发展一直受原料进口依赖性高的限制。为了满足国防和市场的需求，我国自主研发的 生物基尼龙56，全称聚己二酸戊二胺，作为尼龙中的一股新势力，已经进入了产业化的阶段。

PA56的化学结构如图1所示。

图1 PA56的化学结构

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02

PA56的

制备工艺

The second part

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展开全文

目前市场上，大部分尼龙的生产主要依靠于石油，但石油作为不可再生资源，过度的消耗会造成资源枯竭的隐患，同时，在生产与应用过程中还会引发众多环境问题。尼龙56，作为一种生物基材料，由 生物基戊二胺和 石油基己二酸聚合而成，能够满足一定的绿色环保的要求。生物基戊二胺主要由 赖氨酸脱羧制备，其反应如图2所示。

图2 赖氨酸脱羧反应

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上海凯赛公司制备生物基戊二胺以玉米或其他含淀粉类的物质为原料，淀粉分解成 葡萄糖后，通过葡萄糖的无氧呼吸作用得到 赖氨酸，然后将经过生物工程技术改造后的微生物作用于赖氨酸使其脱羧得到戊二胺，氨基酸转化效率基本上可达100%。除此之外，也可通过 全细胞法构建大肠杆菌系统直接将赖氨酸转换成戊二胺。

合成工艺上，将戊二胺和己二酸溶于水溶液中，使其成盐，随后在一定温度和压力的条件下，将制备得到的PA56盐水溶液依次经过 预聚合、 前聚、 终聚的流程，最终获得PA56切片。所获的PA56切片可用于加工成塑料制品，也可通过 熔融纺丝得到PA56纤维。对其在纺丝过程中控制不同的工艺参数进行试纺，再对产品进行力学性能的测试与比较，得出的结论是：PA56切片干燥温度不能超过 120 ℃，切片含水质量分数应该控制在 30×10 －6 以下，而纺丝温度需严格控制在 290℃以内。

生物基PA56的主要合成 路线如图3所示。

图3 生物基PA56的合成路线

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03

PA56纤维产品的性能特点

The third part

NO.1

PA56 密度1.14g/cm 3 ，显著低于涤纶的1.4g/cm3，可以使相应的军需服饰及装备减重18%。

NO.2

PA56 饱和吸水率可达14%，远高于涤纶的吸水率，甚至比PA66及PA6的饱和吸水率8%及10%还高，优异的吸湿排干率大大提升了穿着舒适度。

NO.3

PA56的 玻璃化温度为45℃~50℃，低于PA66，远低于涤纶。使用PA56在高寒、高海拔区域，穿着使用不脆不硬，大大提高材料耐低温性能。

NO.4

PA56的 熔点在260℃左右，接近尼龙66和涤纶的熔点，远高于PA6的熔点，可以在140℃以下长期使用。

NO.5

PA56 耐磨性比棉花、羊毛、粘胶纤维好，在混纺织物中加入此类纤维，可大大提高其耐磨性、延长使用寿命、降低使用成本。

NO.6

PA56 可染性高，染色温度比PA66低。

图4 PA56 纤维的性能特点

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04

生物基PA56的晶体形态分析

The last part

用偏光显微镜观察生物基PA56在200°C时的等温结晶过程，观察到Maltese黑十字消光图像，生物基PA56形成了对称性很好的 球晶 ，如图5所示。照片还直观得反映出球晶的形态，显然生物基PA56在试验温度条件下形成的是 放射状球晶。同时，还可以看到，生物基PA56的结晶性能非常好，球晶在试验温度条件下可以长得较大，球晶直径可达到 300μm。对比图5和图6，发现结晶温度不同时，照片有所差异。在200ºC下，球晶亮度大，长得小，而204ºC下，拍摄的球晶变暗，球晶长得比较大，当球晶形成完成后，一个球晶可以充满整个实验视野。这是因为 在较高温度下，球晶生长速度慢，结晶时间长，球晶有充足的时间生长，所以高温下的球晶长得比较大，亮度减小。

图5 生物基尼龙 56 在 200ºC 等温结晶不同时间

的偏光显微镜照片

图6 生物基尼龙56在204ºC 等温结晶不同时间

的偏光显微镜照片

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参考文献：

[1]王华平,吉鹏,程博闻.尼龙家族的新成员——PA56纤维[J].纺织科学研究,2021(03):56-58.

[2]甄少同. PA56活性染料染色性能研究[D].东华大学,2018.DOI:10.27012/d.cnki.gdhuu.2018.000016.

[3]于维才.尼龙56的物理性能及可纺性探析[J].聚酯工业,2014,27(01):38-39.

[4]吴田田. 生物基尼龙56的结晶、动态热力学及流变性能研究[D].东华大学,2017.

来源：高分子物理学

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