尼龙
编辑尼龙是基于脂肪族或半芳香族的一类聚酰胺化合物。尼龙是一种热塑性丝状材料[1]，可熔融加工成纤维、薄膜或片状材料。许多重复单元通过酰胺键连接组成尼龙[2]，酰胺键与蛋白质中的肽键类似。尼龙聚合物可以通过混入各种添加剂，来实现多种性能变化。尼龙聚合物在纺织和纤维（服装、地板和橡胶增强材料）、形状（汽车、电气设备等的模制零件）、薄膜（主要用于食品包装）等方面有重要的商业应用。
尼龙是第一种成功商品化的合成热塑性聚合物。[3]杜邦公司于1927年开始这项研究项目。1935年2月28日，华莱士·休姆·卡罗瑟斯在杜邦实验站的研究设施中通过二胺合成了尼龙的第一个样品（尼龙6，6）。[4]为了响应卡罗斯的工作，法本公司的保罗·施莱克于1938年1月29日开发出一种以己内酰胺为单体的新型样品——尼龙6。[5]
1938年，尼龙首次以尼龙刷毛牙刷的形式商业化。[6]随后在1939年纽约世界博览会展出的女性长筒袜，或称“尼龙袜”，使其名声大噪。1940年，尼龙袜商品化销售。第二次世界大战期间，几乎所有生产的尼龙都被转用于军事降落伞和伞绳。尼龙和其他塑料材料的战时用途大大扩宽了新材料的市场。[7]
目录编辑
1 历史编辑
1.1 杜邦和尼龙的发明
杜邦公司由艾尔·内·渡厄·庞特（Éleuthère Irénée du Pont）创立，最初生产火药，后来生产纤维素基涂料。一战之后，杜邦公司生产合成氨和其他化学品。杜邦公司开始尝试开发纤维素纤维，最终生产出合成纤维人造丝。杜邦在人造丝领域的经验是其对尼龙进行开发和营销的重要基础。
杜邦公司对尼龙的研发历时11年，1927年就开始对聚合物进行初步研究，直到1938年1939年纽约世界博览会开幕前才宣布成功。[8]负责该项目的部门由查尔斯·斯汀（Charles Stine）于1927创立，其中化学部由几个专注于化学领域的“开创性研究”和“实际应用”的小型研究团队组成。哈佛讲师华莱士·休姆·卡罗瑟斯被请来指导聚合物研究小组。起初，他被允许专注于纯粹的研究，在德国化学家赫尔曼·施陶丁格（Hermann Staudinger）的理论基础上进行测试。[8]他进行的研究十分成功，极大地提高了对聚合物的认知，为科学做出了贡献。
1930年春天，卡罗斯和他的团队合成出两种新的聚合物。一种是氯丁橡胶，这种合成橡胶在第二次世界大战期间被大量使用。[9]另一种是白色、有弹性但强度较高的浆糊，就是尼龙的前身。这之后，卡罗斯的团队将研究目标从研究一般聚合的纯研究方法转向更注重实践的目标，即找到一种“适合工业应用的化合反应”。
直到1935年初，一种叫做“聚合物6-6”的聚合物才最终被生产出来。尼龙（尼龙66）的第一个样品是华莱士·卡罗瑟斯（Wallace Carothers）于1935年2月28日在杜邦实验站的研究机构中合成的，[10]，具有理想的弹性和强度。尽管它的制造过程仍然很复杂，但并不妨碍它成为未来工业生产的基础。杜邦公司于1938年9月获得了这种聚合物的专利，[10]并很快垄断了纤维产业。然而卡罗斯在尼龙被公开前16个月便去世了，因此未能看到自己的成功。[8]
尼龙的生产需要杜邦公司三个部门之间的跨部门合作：化学研究部、氨部和人造丝部。尼龙的一些关键成分必须通过高压化学法来生产，而高压化学是氨部门的主要专业领域。对一直处于财政困难之中的氨部门来说，尼龙可谓是“天赐之物”。尼龙反应物的生产很快就占了氨部门销售额的一半，在杜邦公司创造了大量就业机会和收入，帮助他们走出了大萧条时期。
杜邦的尼龙项目不但证明了化工在工业中的重要性，还创造了大量就业机会，并推动了化工技术的进步。事实上，杜邦公司开设了一个化工厂，提供了1800个工作岗位，并使用了当时最新的技术，这些技术至今仍被用作化工厂的模范。杜邦的尼龙项目能快速招揽大量化学家和工程师的能力是它成功的关键。1939年12月15日，第一家尼龙厂在锡福德（特拉华州）开始商业生产。1995年10月26日，西弗德工厂被美国化学学会指定为国家历史化学地标。[11]
1.2 早期营销策略
尼龙受欢迎的一个重要原因是杜邦的营销策略。杜邦公司在该产品进入市场之前对其进行宣传以扩大需求。尼龙的商业声明于1938年10月27日在《先驱报》年度“当前问题论坛”的最后一次会议上发布，该会议在即将到来的纽约世界博览会现场举行。[8]“第一种人造有机纺织纤维”由“煤、水和空气”提炼而成，承诺“钢铁般坚韧，蜘蛛网般细腻”，受到观众，尤其是中产阶级妇女的热烈欢迎，并成为了大多数报纸的头条新闻。在1939年的纽约世界博览会[21]上，尼龙作为“明日世界”的一部分被推出[12]，并在1939年的旧金山金门国际博览会上杜邦公司的“神奇的化学世界”上亮相。[8][13]直到1940年5月15日，尼龙长筒袜才被运往全国市场的指定商店。然而，在此之前，在特拉华州曾售卖过少量的尼龙袜。尼龙袜的首次公开销售是在1939年10月24日的威尔明顿（特拉华州），共有4000双长袜，在三小时内被全数售出。[8]
这场尼龙运动的另一个额外好处是减少了日本丝绸的进口，这一点使其赢得了许多谨慎的消费者的青睐。在尼龙正式公告的五天后，罗斯福总统的内阁甚至提到了尼龙，称尼龙拥有“巨大而有趣的经济潜力”。
然而，早期对尼龙的狂热也引起了一些问题，助长了不合理的期望，认为尼龙会比丝绸更好，这种神奇的织物像钢一样坚固，永远不会断裂。[14]意识到“新袜子像钢一样结实”和“永不跑线”等声明的危险，杜邦撤销了最初的一些宣传语，尤其是那些声称尼龙将拥有钢的强度的宣传语。
此外，杜邦公司的高管将尼龙作为革命性的人造材料进行宣传时，起初并没有意识到一些消费者对合成纤维有一种不安、不信任感，甚至是恐惧感。一则特别具有破坏性的新闻报道援引了杜邦公司1938年对这种新型聚合物的专利，指出生产尼龙的一种方法可能是使用从尸体中提取的化学物质——尸胺(五甲基二胺)。[14]尽管科学家宣称尸胺也是通过加热，从煤中提炼出来的，但公众往往拒绝接受这种说法。有一名妇女曾与杜邦公司的一名首席科学家对质，且坚信谣言是真实的。
之后，杜邦改变了其营销策略，强调尼龙是由“煤、空气和水”制成的，并开始注重尼龙的个性和美学方面，而不是其内在成分。尼龙的问题就这样被解决了，消费者的注意力转移到了纤维的材料和消费者方面，杜邦公司宣传的口号是“尼龙更漂亮！尼龙干的更快！”。
1.3 尼龙织物的生产
自1940年尼龙在全国发行后，产量大幅增加。1940年共生产了1300吨这种织物。在上市的第一年，售出了6400万双尼龙长袜。1941年，由于这种织物好评如潮，第二家工厂在马丁斯维尔（维吉尼亚州）开张。[15]
File:Nylon fibre SEM.tif
虽然尼龙被宣传为经久耐用、不可摧毁的材料，但它的售价几乎是丝袜的两倍（每磅尼龙4.27美元，每磅丝绸2.79美元）。尼龙袜的销量强劲，部分原因是女性时尚的变迁。正如劳伦·奥兹（Lauren Olds）所解释的：“到1939年，裙摆已经慢慢回到膝盖，就像十年前一样”。短裙的流行伴随着对长筒袜的需求，因为长筒袜提供了更充分的遮盖，且不用吊袜带作为支撑。[16]
然而，从1942年2月11日起，尼龙从一种消费材料变成了军用的材料。[8]杜邦公司停止了尼龙袜和其他内衣的生产，生产的大多数尼龙被用于制造二战时期的降落伞和帐篷。[17]尽管人们仍能买到战前制造出来的尼龙袜，但它们通常在黑市上以高达20美元的价格出售。[15]
战争一结束，人们就期待着尼龙的回归。尽管杜邦公司预计每年生产3.6亿双长袜，但在战时生产转回消费生产的时候有所延误。[8]1946年，人们对尼龙袜的需求得不到满足，导致了“尼龙暴动”。某次，约有40，000人在匹兹堡排队购买13，000双尼龙袜。[14]此外，妇女们切割战争遗留下来的尼龙帐篷和降落伞来制作女衬衫和婚纱。[18][19]从战争结束到1952年，丝袜和内衣的生产使用了全世界80%的尼龙。杜邦公司非常注重满足民用需求，不断扩大生产规模。
1.4 尼龙混纺
随着纯尼龙袜子拥有了更广阔的销售市场，它的问题也开始凸显。尼龙袜的线往往会纵向散开，产生“滑丝”，使其变得脆弱。人们还报告说，由于尼龙缺乏吸水性，穿着纯尼龙纺织品可能不舒服。[20]在炎热或潮湿的条件下，水分会留在织物内靠近皮肤的地方，而不是被“吸走”。[21]尼龙织物也可能会使人发痒，并且由于摩擦产生的静电电荷，尼龙织物容易粘附，有时甚至会着火。[22][23]此外，在某些情况下，尼龙长袜会分解，变回原来的空气、煤和水。科学家将这解释为空气污染的结果，将其归因于1952年伦敦的烟雾，以及纽约和洛杉矶糟糕的空气质量。[24][25][26]
之后发现，将尼龙与其他现有纤维或聚合物如棉、聚酯和氨纶混合，就能解决纯尼龙织物存在的问题。这使得各种混纺织物得到发展。新的尼龙混合物保留了尼龙的理想性能（弹性、耐用性、染色能力）和低廉的价格。[17]1950年，为陆军和海军开发和测试纺织品的纽约军需采购局（NYQMPA）承诺开发羊毛-尼龙混合物。他们不是唯一引入天然纤维和合成纤维混纺的公司。美国纺织记者称1951年为“纤维混纺年”。[27]混纺面料包括“Bunara”(羊毛-兔子-尼龙)和“Casmet”(羊毛-尼龙-毛皮)等混纺面料。[28]1951年11月在英国举行的第198届英国皇家学会鼓励艺术、制造业和商业协会的开幕演说中，重点讨论了纺织品的混纺。[29]
杜邦公司的面料开发部门巧妙地以法国时装设计师为目标，为他们提供面料样品。1955年，可可·香奈儿(Coco Chanel)、让·帕图(Jean Patou)和克里斯汀·迪奥(Christian Dior)等设计师展示了用杜邦纤维制作的礼服，霍斯特·P·霍斯特(Horst P. Horst)记录了他们对杜邦织物的使用。[14]美国纺织品协会认为，混纺面料为“迄今为止人们从未梦想过的时尚提供了创造性的可能性和新想法”[28]
2 名字的由来编辑
3 经久不衰编辑
尽管20世纪70年代石油短缺，但在20世纪60年代至80年代期间，尼龙纺织品的消费量仍以每年7.5％的速率增长。[31]然而，合成纤维的总产量却从1965年占世界纺织品产量的63%下降到20世纪70年代初占世界纺织品产量的45%。[31]“新”技术的吸引力逐渐消失，尼龙织物“在20世纪70年代已经过时”。[32]此外，消费者开始关注整个生产周期的环境成本：获取原材料（石油）、生产过程中的能源使用、纤维生产过程中产生的废物，以及不可生物降解材料的最终废物处理。[31]自20世纪50年代和60年代以来，合成纤维一直没有主导市场。截至2008年，尼龙仍然占世界合成纤维产量的12%（800万磅）。[32]作为最大的工程聚合物家族之一，2013年全球尼龙树脂和化合物的需求约为205亿美元。到2020年，市场预计将达到300亿美元，年平均增长率为5.5%。[32]
尽管纯尼龙有许多缺点，现在已经很少使用，但它的衍生物对社会产生了巨大的影响和贡献。从有关塑料生产和聚合的科学发现，到大萧条时期的经济影响和女性时尚的改变，尼龙是一种革命性的产品。[32]第一面插在月球上以示庆祝的旗帜，就由尼龙制成。这面旗帜本身价值5.50美元，但必须使用一根专门设计的带水平杆的旗杆，这样才能让国旗看起来像是在“飞”。[33][34]一位历史学家将尼龙描述为“人们渴望的物品”，将其与20世纪消费者的眼中的可口可乐相提并论。[32]
4 化学编辑
尼龙是缩聚物或共聚物，通过含有等量胺和羧酸的双官能团单体反应形成，在每个单体的两端形成酰胺，这一过程类似于多肽生物聚合物的形成过程。大多数尼龙是由二羧酸与二胺（例如PA66）或内酰胺和氨基酸（例如PA6）与其自身反应得到。[35]在第一种情况下，“重复单元”由每个单体中的一个组成，它们在链中交替，类似于聚酯和聚氨酯的所谓ABAB结构。由于该共聚物中的每个单体在两端具有相同的反应基团，所以每个单体之间的酰胺键方向相反，不像天然的聚酰胺蛋白，其总体方向为：C端→N端。在第二种情况下（所谓的AA结构），重复单元对应单个单体。[36][36]
4.1 术语
在常见的用法中，前缀“PA”（聚酰胺）或名称“Nylon”可互换使用，含义相同。
尼龙聚合物的命名法是在第一批简单脂肪族尼龙的合成过程中设计的，使用数字来描述每个单体单元中的碳数，包括羧酸的碳数。[37][38]环状和芳香族单体需要使用字母或字母组。“PA”或“Nylon”后的一个数字表示单体或者以一个氨基酸（减去H2O）作为单体的均聚物。
- PA 6或Nylon 6：[NH-(CH 2) 5-CO] n由ε-己内酰胺合成。
两个数字或两组字母表示一个由两种单体形成的均聚物：一种二胺和一种二羧酸。第一个数字表示二胺中的碳数。为了清楚起见，这两个数字应该用逗号分开，但是逗号经常被省略。
- PA或Nylon 6，10(或610) ：[NH-(CH 2) 6-NH- CO-(CH 2) 8-CO] n由己二胺和癸二酸制成；
对于共聚物，共聚单体或共聚单体对由斜线分开：
- PA 6/66 ：[NH-(CH 2) 6-NH-CO-(CH 2) 4-CO] n[NH-(CH 2) 5-CO] m由己内酰胺、己二胺和己二酸制成；
- PA 66/610 ：[NH(CH 2) 6-NH-CO-(CH 2) 4-CO] n[NH-(CH 2) 6-NH-CO-(CH 2) 8-CO] m由己二胺、己二酸和癸二酸制成。
当聚合物链中重复单元的羧酸部分的60%以上由对苯二甲酸（TPA）和间苯二甲酸（IPA）的组合组成时，使用术语聚邻苯二甲酰胺（缩写为PPA）。
4.2 尼龙的类型
尼龙66
杜邦的Wallace Carothers为使用酰胺制得尼龙66的方法申请了专利。[39][39][40]在用二胺和二羧酸反应制备尼龙的情况下，很难控制两者准确的比例，并且偏差可导致分子量小于理想的10,000daltons（u）时就发生链终止。为了克服这个问题，可以在室温下先形成结晶固体“尼龙盐”，使用精确的1：1比例的酸和碱相互中和。盐被结晶纯化，并获得所需的精确化学计量。加热至285°C（545°F），盐反应形成尼龙聚合物并产生水。
尼龙6
保罗·施拉克（Paul Schlack）在法本公司开发出由内酰胺（环状酰胺）开环聚合得到尼龙6或聚己内酰胺的合成路线。己内酰胺内的肽键被破坏，随着单体成为聚合物主链的一部分，每侧上暴露的活性基团反应产生两个新键。
尼龙6的熔点428°F（220°C）低于尼龙66的熔点509°F（265°C）。[41]
尼龙510
尼龙510由戊二胺和癸二酸制成，早在尼龙66问世之前就被Carothers研究过。它具有优越的性能，但是生产成本较高。根据命名惯例，“尼龙 6，12”或“PA 612”是6C二胺和12C二酸的共聚物。类似于PA 510、PA 611、PA 1012等。其他尼龙包括共聚二羧酸/二胺产物，这些产品不基于上面列出的单体。例如，一些全芳族尼龙（称为“芳族聚酰胺”）通过添加二酸来聚合，如对苯二甲酸（Kevlar，Twaron）或间苯二甲酸（Nomex），更常见的是与聚酯相关联。有聚酰胺66/6的共聚物、PA 66/6/12的共聚物和别的共聚物。在一般情况下，线性聚合物是最有用的，但它是有可能通过缩合二羧酸与具有三个或更多氨基的多胺引入分支尼龙。
总的反应是：
反应生成两个水分子，形成尼龙。它的性质由单体中的R and R基团决定。尼龙6，6，R = 4C和R’ = 6C烷烃，但是还必须在二元酸中包含两个羧基碳，以获得它提供给链的数量。在凯夫拉纤维中，两个R and R’都是苯环。
工业合成通常通过加热酸、胺或内酰胺来除去水，但是在实验室中，二酰氯可以与二胺反应。例如，界面聚合的一个流行的证明（“尼龙绳技巧”）是由己二酰氯和己二胺合成尼龙66。
尼龙1，6
尼龙也可以使用酸催化由二腈合成。例如，该方法可用于由己二腈、甲醛和水制备尼龙1，6。[42]此外，使用这种方法也可以由二醇和二腈合成尼龙。[43]
4.3 单体
尼龙单体通过多种途径制造，大多数情况下从原油开始，但有时从生物质开始。目前生产的产品如下所述。
氨基酸和内酰胺
- ε-己内酰胺：原油 →苯→ 环己烷 → 环己酮 →环己酮肟 →己内酰胺
- 11-氨基十一酸 ： 蓖麻油 → 蓖麻油酸 →蓖麻油酸甲酯→11-十一酸甲酯→10-十一烯酸→11-10-十一烯酸→11-溴十一酸→11-氨基十一酸[44]
- 月桂内酰胺 ： 丁二烯 → 环十二碳三烯 → 环十二烷 → 环十二酮 →环十二酮肟 →月桂内酰胺
二元酸
- 己二酸：原油→ 苯 → 环己烷 → 环己酮 + 环己醇 →己二酸
- 癸二酸（癸二酸）：蓖麻油 → 蓖麻油酸 →癸二酸
- 十二烷二酸 ： 丁二烯 →十环十二烯→ 环十二烷 →（氧化）→十二烷二酸[45]
- 对苯二甲酸：原油→ 对二甲苯 →对苯二甲酸
- 间苯二甲酸：原油→ 间二甲苯 →间苯二甲酸
二胺
可以使用各种二胺组分，它们的来源多种多样。大多数是石化，但也在开发生物基材料。
- 四亚甲基二胺（腐胺）：原油→ 丙烯 → 丙烯腈 → 丁二腈 →四亚甲基二胺
- 己二胺（HMD）：原油→丁二烯→ 己二腈 →己二胺
- 1，9-二氨基壬烷：原油→丁二烯→7-辛烯-1-al → 1，9-壬烷醛→ 1，9-二氨基壬烷[46]
- 2-甲基戊二胺：HMD生产的副产品
- 三甲基己二胺（TMD）：原油→丙烯→ 丙酮→→异佛尔酮 → TMD
- 间二甲苯二胺（MXD）：原油→ 间二甲苯 →间苯二甲酸→间苯二甲腈→间二甲苯二胺[47]
- 1，5-戊二胺（尸胺） （PMD）： 淀粉（例如木薯 ） → 葡萄糖 → 赖氨酸 → PMD。[48]
4.4 聚合物
由于可以合成大量的二胺、二酸和氨基酸，许多尼龙聚合物已经通过实验制备并在不同程度上表征。一小部分已经扩大规模并提供商业服务，详情如下。
均聚物
源自一种单体的均聚物尼龙
| 单体 | 聚合物 |
|---|---|
| 己内酰胺 | 6 |
| 11-氨基十一酸 | 11 |
| ω-氨基月桂酸 | 12 |
这些聚合物的例子已被商业化
均聚物聚酰胺由二胺和二酸(或二酸衍生物)对衍生而来。下表所示为聚合物，这些聚合物或作为均聚物，或作为共聚物的一部分在市场上出售。
| 1，4-二氨基丁烷 | 1，5-二氨基戊烷 | 2-甲基戊二胺 | 己二胺 | 间笨二甲酸已二胺 | 壬烷二胺 | 癸烷二胺 | 十二烷二胺 | 重复（对氨基环己基）甲烷 | 三甲基六亚甲基二胺 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 己二酸 | 46 | D6 | 66 | MXD6 | ||||||
| 癸二酸 | 410 | 510 | 610 | 1010 | ||||||
| 十二烷二酸 | 612 | 1212 | PACM12 | |||||||
| 对苯二甲酸 | 4T | DT | 6T | 9T | 10T | 12T | TMDT | |||
| 间苯二甲酸 | DI | 6I |
这些聚合物的例子已被商业化
共聚物
制造用于制造尼龙的单体或单体组的混合物以获得共聚物是容易的。这降低了结晶度，从而降低熔点。
以下列出了一些已经或市售的共聚物：
- PA6/66杜邦Zytel[56]
- PA6/6T 德国巴斯夫Ultramid T（6/6T共聚物）[57]
- PA6I/6T 杜邦Selar PA[58]
- PA66/6T 杜邦Zytel[57]
- pa12/ 麦克米EMS Grilamid TR[59]
混溶
大多数尼龙聚合物可以相互混溶，从而可以制备一系列共混物。两种聚合物可以通过转酰胺作用相互反应形成无规共聚物。[60]
根据结晶度，聚酰胺可以分为：
- 半晶状：
- 高结晶度：PA46和PA66
- 低结晶度：由间二甲苯二胺和己二酸制成的PAMXD6
- 无定形：由六亚甲基二胺和间苯二甲酸制成的PA6I。
根据这一分类，例如PA66是脂肪族半结晶均聚酰胺。
4.5 水解和降解
所有尼龙都易水解，特别是被强酸水解，该反应基本上与上述合成反应相反。尼龙产品的分子量下降，在受影响的区域迅速形成裂纹。尼龙（如尼龙6）的较低构件比尼龙12等较高构件受影响更大。这意味着尼龙部件不能与硫酸接触使用，例如铅酸电池中使用的电解质。
模塑时，尼龙必须干燥以防止在模塑机筒中水解，因为高温下水也会导致聚合物的降解。[61]反应为：
4.6 环境影响、焚烧和回收
伯纳斯-李计算出，欧洲生产的尼龙地毯的平均温室气体排放量为每公斤5.43公斤二氧化碳当量。这使得它的碳足迹几乎与羊毛相同，但更耐用，因此整体碳足迹更低。[62]
欧洲塑料协会公布的数据显示，尼龙66的温室气体足迹为每公斤6.4公斤二氧化碳当量，能源消耗为每公斤138 kJ。[63]在考虑尼龙对环境的影响时，重要的是考虑使用阶段。特别是当汽车很轻的时候，就可以在燃料消耗和二氧化碳排放方面实现显著的节约。
尼龙在火中分解，形成危险的烟雾、有毒的烟雾或灰烬，通常含有氰化氢。焚烧尼龙以回收用于制造它们的高能量通常是昂贵的，所以大多数尼龙会进入垃圾场，慢慢腐烂。[64]废弃的尼龙织物需要30-40年才能分解。[65]尼龙是一种结实的聚合物，易于回收利用。许多尼龙树脂在注塑机上通过研磨浇口和流道，并将其与注塑机消耗的原始颗粒混合，直接循环使用。[66]Aquafil展示了如何将海洋中丢失的渔网回收利用成服装。[67]
5 综合性质编辑
在熔化温度以上，像尼龙这样的热塑性塑料是无定形固体或粘性流体，其中的链近似于无规绕制线圈。在熔化温度以下，非晶区与片状晶体区交替出现。[68]无定形区域贡献弹性，结晶区域贡献强度和刚性。平面的酰胺基团（-CO-NH-）具有很强的极性，因此尼龙在相邻链之间形成多个氢键。因为尼龙骨架是如此规则和对称，特别是如果所有的酰胺键都在反式时，尼龙通常具有高结晶度，可以制成优异的纤维。结晶度的大小取决于形成的细节以及尼龙的种类。
尼龙66可以有多条平行的链，在相当长的距离内以6和4个碳的配位分离与相邻的肽键对齐，因此羰基氧基和酰胺氢可以连续排列，形成链间氢键，而不会中断。尼龙510可以有5和8个碳的协同运行。因此，平行的（但不是反平行的）链可以参与延伸的、未断裂的、多链的β-折叠薄片，这是一种强韧的超分子结构，类似于天然丝素蛋白和羽毛中的β-角蛋白（蛋白质只有一个氨基酸α-碳分离序列-CO-NH-基团）尼龙6将形成具有混合方向性的不连续h-键合片，但β-片褶皱有所不同。每个烷烃链的三维结构取决于单个键合碳原子的109.47°四面体键的旋转。
在工业喷丝器中，当通过小孔挤压成纤维时，由于粘性流动，单个聚合物链往往会对齐。然后进行冷拉伸，纤维进一步排列，增加其结晶度，并且材料获得额外的拉伸强度。实际上，尼龙纤维通常是用加热辊在高速下拉伸的。[69]
块状尼龙的结晶性较差，除了靠近表面的聚合物在形成过程中会受到剪应力的作用结晶度提高。尼龙透明无色，或呈乳白色，但容易染色。多股尼龙绳绳很滑，容易散开。为了防止这种情况的发生，可以用火焰或电极等热源熔化和熔合两端。
尼龙具有吸湿性，并将根据环境湿度吸收或解吸水分。含水量的变化对聚合物有几个影响。首先，尺寸会改变，但更重要的是水分能起到增塑剂的作用，降低玻璃化转变温度（Tg），从而降低温度低于Tg时的弹性模量[70]
干燥时，尼龙是一种良好的电绝缘材料。然而，尼龙是吸湿的。水的吸收会改变材料的一些性质，例如电阻。尼龙的吸水性不如羊毛或棉花。
5.1 特征
尼龙6，6的特征包括：
- 褶皱和折痕可以在较高温度下热定型
- 更紧凑的分子结构
- 更好的耐候性；更好的耐光性
- 柔软的“触感”
- 高熔点（256°C/492.8°F）
- 卓越的色牢度
- 优异的耐磨性
另一方面，尼龙6容易染色，更容易褪色；它具有更高的抗冲击性、更快的吸湿性、更大的弹性和弹性回复性。
- 光泽的变化：尼龙能够变得有光泽，也能变得半有光泽或暗淡。
- 耐用性：其高韧性纤维用于安全带、轮胎帘线、防弹布和其他用途。
- 高伸长率
- 优异的耐磨性
- 高弹性（尼龙织物是热定型的）
- 为易护理服装铺平了道路
- 对昆虫、真菌、动物以及霉菌、霉菌、腐病和许多化学物质有很高的抵抗力
- 用于地毯和尼龙袜
- 受热熔化而不是燃烧
- 用于许多军事应用
- 良好的比强度
- 对红外光透明（12 dB）[71]
可燃性
6 应用编辑
6.1 尼龙纤维
在第二次世界大战的头几个月里，比尔·皮滕德雷(Bill Pittendreigh)、杜邦公司(DuPont)以及其他个人和公司都在努力寻找一种方法，在降落伞的面料里用尼龙代替亚洲的丝绸和麻。它还被用来制造轮胎、帐篷、绳子、雨披和其他军用物资，它甚至被用于生产美国货币的高级纸。在战争开始时，棉花占所有使用和生产的纤维的80%以上，其余的几乎全是羊毛纤维。到1945年8月，1945年8月20日，人造纤维以牺牲棉花为代价，占有25%的市场份额。战后，由于丝绸和尼龙的短缺，尼龙降落伞的材料有时被用来制作服装。[74]
尼龙6和66纤维用于地毯制造。
尼龙是轮胎帘子布的一种纤维。Herman E. Schroeder开创了尼龙在轮胎中的应用。
6.2 模具和树脂
尼龙树脂广泛应用于汽车工业，特别是在发动机舱中。[75][76]
尼龙模具用于制备梳子和机械部件，如机械螺钉、齿轮、垫圈和其他以前用金属铸造的低应力到中等应力部件。[76][77]工程级尼龙的加工方法有挤出、浇铸和注射成型。6，6型尼龙101是最常见的商业尼龙，尼龙6是最常见的模塑商业尼龙。[78][79]尼龙可用于诸如钻球之类的工具中，有玻璃填充型，可提高结构和冲击强度及刚性，也有二硫化钼填充型，可提高润滑性。它的各种性能也使得它在增材制造中非常有用；尼龙丝广泛应用于消费级和专业级熔融沉积成型的3D打印机。尼龙可用作复合材料的基体材料，如玻璃纤维或碳纤维等增强纤维；这种复合材料的密度比纯尼龙高。[80]这种热塑性复合材料（25%至30%玻璃纤维）经常用于发动机旁边的汽车部件，如进气歧管，在这些部件中，这种材料的良好耐热性使其成为金属的有力竞争对手。[81]
尼龙被用来制造雷明登Nylon 66半自动步枪的枪托。[82]现代格洛克手枪的枪架是由尼龙复合材料制成的。[83]
6.3 食品包装
尼龙树脂被用作需要氧气屏障的食品包装薄膜的成分。[84]一些基于尼龙的三元共聚物每天用于包装。尼龙已被用于肉类包装和香肠外皮。[84]尼龙的耐高温性能使其可用于制作烤箱袋。[85]
6.4 长丝
尼龙丝主要用于刷子，尤其是牙刷[86]和线修剪器。尼龙丝也被用作钓鱼线的单丝。尼龙610和612是最常用的尼龙长丝聚合物。
它的各种性能也使得它在增材制造中非常有用；特别是尼龙细丝可用于消费级和专业级熔融沉积建模三维打印机中。
6.5 其他形式
挤出型材
尼龙树脂可以挤压成棒、管和片。[76]
粉末涂料
尼龙粉末用于金属粉末涂层。 尼龙-11和尼龙12使用最广泛。[76]
乐器弦
上世纪40年代中期，古典吉他手安德烈斯·塞戈维亚(Andres Segovia)在一次派对上向包括英国大使馆的林德曼将军(General Lindeman)在内的多位外国外交官提到，美国缺乏好的吉他弦，尤其是他最喜欢的皮亚斯托(Pirastro)羊肠弦。一个月后，将军送给塞戈维亚一些尼龙绳，这是他从杜邦家族的一些成员那里得到的。塞戈维亚发现，尽管琴弦能发出清晰的声音，但它们有微弱的金属音色，他希望这种音色可以消除。[86]
1944年1月，奥尔加·科埃略在纽约首次在舞台上试用尼龙弦。[87]
1946年，塞戈维亚和弦乐器制造者阿尔伯特·奥古斯丁由他们共同的朋友、《吉他评论》编辑弗拉迪米尔·波布里介绍认识。根据塞戈维亚的兴趣和奥古斯丁过去的实验，他们决定继续发展尼龙弦。杜邦公司对这一想法持怀疑态度，同意如果奥古斯丁愿意努力开发和生产实际的尼龙弦，就提供尼龙。经过三年的发展，奥古斯丁展示了一种尼龙第一弦，它的质量给吉他手留下了深刻的印象，包括塞戈维亚和杜邦。[86]
然而，缠绕弦有更多的问题。然而，最终，在试验了各种类型的金属、光滑和抛光技术之后，奥古斯丁也能够生产出高质量的尼龙缠绕线。[86]
7 尼龙的护理方法编辑
7.1 洗涤
虽然尼龙织物可以清洗，但使用任何肥皂或洗涤剂时，请参考制造商关于清洗或干洗产品的说明。添加到织物中的染料、整理剂和饰边可能无法机洗。精致的物品应该经常用手清洗。由于织物变色，白色尼龙制品应与有颜色的衣物分开洗涤。[88]
7.2 漂白
漂白会损坏尼龙制品，因此只能在常规洗涤无法去除的污渍上谨慎使用。[88]
7.3 干燥
首先用温水冲洗并用手抹平。产品可以在挤出水分后晾干，也可以滴湿挂干。虽然尼龙制品可以在室内或室外干燥，但保持染色尼龙远离阳光直射是很重要的。颜色会随着时间而褪色。[88]
7.4 熨烫
当悬挂晾干时，许多尼龙服装几乎不需要熨烫。如果需要，使用大约250°的熨斗，保持物品潮湿或干燥。高于此温度会造成损坏，并可能融化塑料类材料。使用蒸汽熨烫也是可以接受的。[88]
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