聚酰胺纤维的密度、热性能、力学性能、耐光性、吸湿与染色性能
聚酰胺纤维的密度、热性能、力学性能、耐光性、吸湿与染色性能
聚酰胺纤维，又称锦纶，是一种重要的合成纤维材料，广泛应用于纺织、机械、电子等多个领域。其独特的分子结构赋予了它优异的物理和化学性能。本文将从密度、热性能、力学性能、耐光性、吸湿与染色性能以及化学性质等方面，全面介绍聚酰胺纤维的特性。
聚酰胺纤维大分子中的酰胺键与丝素大分子中的肽键结构相同，但聚酰胺分子链上除了氢、氧原子外，并无其他侧基，因此分子间结合紧密，纤维的化学稳定性、力学强度、形状稳定性等都比蚕丝高得多。
1. 密度
聚己内酰胺的密度随着内部结构和制造条件的不同而有差异，通常聚己内酰胺是部分结晶的，测得的密度为1.12～1.14g/cm³；聚己二酰己二胺也是部分结晶的，其密度为1.13～1.16g/cm³。
2. 热性能
（1）热转变点：聚酰胺是部分结晶高聚物，具有较窄的熔融转变温度范围。锦纶6和锦纶66的分子结构十分相似，化学组成可以认为完全相同，但锦纶66的熔点比锦纶6高40℃。通常测得聚己内酰胺的熔点为215～220℃，软化点为160～180℃，玻璃化转变温度为47～50℃，聚己二酰己二胺的熔点为250～265℃，软化点为235℃，玻璃化转变温度为47～50℃。
（2）耐热性：锦纶的耐热性较差，在150℃下受热5h，断裂比强度和断裂伸长率会明显下降，收缩率增加。锦纶66和锦纶6的安全使用温度分别为130℃和93℃。在高温条件下，锦纶会发生各种氧化和裂解反应，主要是—C—N—键断裂形成双键和氰基。
3. 力学性能
锦纶的初始模量接近羊毛，比涤纶低得多，其手感柔软，但易变形。在同样条件下，锦纶66的初始模量略高于锦纶6。锦纶短纤维的断裂比强度为3.35～4.85cN/dtex；一般纺织用锦纶长丝的断裂比强度为3.53～5.29cN/dtex，比蚕丝高1～2倍，比黏胶纤维高2～3倍；特殊用途的高强力丝比强度可达6.17～8.38cN/dtex，甚至更高，这种强力丝适合制造载重汽车和飞机轮胎的帘子线及降落伞、缆绳等。湿态时，锦纶的断裂比强度稍有降低，为干态的85％～90％。
锦纶的断裂伸长率比较高，其大小随品种而异，普通长丝为25％～40％，高强力丝为20％～30％，湿态断裂伸长率较干态高3％～5％。在所有普通纤维中，锦纶的回弹性最高。当伸长3％时，锦纶6的回弹率为100％，当伸长10％时，回弹率90％，而涤纶为67％，黏胶长丝为32％。
由于锦纶的强度高、弹性回复率高，所以锦纶是所有纤维中耐磨性最好的纤维，它的耐磨性比蚕丝和棉纤维高10倍，比羊毛高20倍，因此最适合做袜子，与其他纤维混纺，可提高织物的耐磨性。
4. 耐光性
锦纶的耐光性较差，但优于蚕丝，在长时间日光或紫外光照射下，会引起大分子链断裂，强度下降，颜色发黄。实验表明，经日光照射16周后，有光锦纶、无光锦纶、棉纤维和蚕丝的强度分别降低23％、50％、18％和82％。
5. 吸湿与染色性能
锦纶除大分子首尾的一个氨基和一个羧基都是亲水性基团外，链中的酰胺基也具有一定的亲水性，因此它具有中等的吸湿性（标准大气条件下回潮率为4.5％左右）。锦纶膨胀的各向异性很小，几乎是各向同性的，关于这个问题，多数认为是皮层结构限制了截面方向的溶胀。
锦纶大分子两端含有氨基和羧基，因此可以用酸性染料染色，也可以用阳离子染料（碱性染料）染色，还可以用分散染料染色。
6. 化学性质
与碳链纤维相比，锦纶因含酰胺键，因此容易发生水解，在温度为100℃以下时，水解作用不明显；但温度超过100℃时，则水解反应逐渐剧烈。
酸是水解反应的催化剂，因此锦纶对酸是不稳定的，对浓的强无机酸特别敏感。在常温下，浓硝酸、盐酸、硫酸都能使锦纶迅速水解，如在10％的硝酸中浸渍24h，锦纶强度将下降30％。
锦纶对碱的稳定性较高，在温度为100℃、浓度为10％的苛性钠溶液中浸渍100h，纤维强度下降不多，对其他碱及氨水的作用也很稳定。
锦纶对氧化剂的稳定性较差。在通常使用的漂白剂中，次氯酸钠对锦纶的损伤最严重，氯能取代酰胺键上的氢，进而使纤维水解。双氧水也能使聚酰胺大分子降解。因此，锦纶不适于用次氯酸钠和双氧水漂白，而亚氯酸钠、过氧乙酸能使锦纶获得良好的漂白效果。
素材鸣谢：促织网
编辑整理：绿色PA联盟