聚酰胺(尼龙,PA)是指分子链含有酰胺键
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的聚合物,一般由二元胺和二元酸缩聚而成,也可由ω-氨基酸或内酰胺自聚而成。
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常见尼龙分类及名称: 尼龙类型 | 代表物质 |
脂肪族P型 | PA 3、4、6、7、8、9、11、12 |
脂肪族MP型 | 66、46、610、1010、1212 |
半芳香族PA | 尼龙6I、6T、9T、MXD6、透明尼龙 |
芳香族PA | 芳纶1313、芳纶1414 |
其他 | 脂环族PA,含杂环的PA |
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众多尼龙依靠什么来区分呢?
1.利用红外光谱区分不同的尼龙 (1)聚酰胺红外光谱的共同特征:3300cm
-1(NH-伸缩振动),1640cm
-1(酰胺吸收带Ⅰ),1560cm
-1(酰胺吸收带Ⅰ)。在不同聚酰胺中,上述峰位移不大,强度较接近,以此可用来快速确定聚酰胺。
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(2)半芳香族聚酰胺和芳香族聚酰胺在红外上有明显苯环的出峰(1500cm
-1),以此可以与脂肪族聚酰胺进行区分。
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脂肪族尼龙在化学上的差别只是由于-(CH2)- 链的不同,在熔融温度以下,不同的聚酰胺结晶区域分子间的相互作用不同,其红外光谱是由差别的,可用于鉴别。
几种脂肪族聚酰胺的特征出峰:
表1 常见脂肪族聚酰胺的IR特征出峰
尼龙名称 | 特征峰/cm-1 |
PA6 | 960、930 |
PA66 | 935、906 |
PA11 | 1279、1261、1242、1225 |
PA12 | 1288、1271、1246、1223 |
PA610 | 3061、1240、1292 |
PA612 | 3062、1234、1281 |
然而很多时候,非专业人士依靠红外还是无法区别各种尼龙。所以需要运用更多的手段去鉴别。
2.利用DSC测熔点可以区分大部分尼龙。![]()
表2 常见尼龙的合成单体及熔点
尼龙种类 | 合成单体 | 熔点/℃ |
PA6 | 己内酰胺 | 220 |
PA66 | 己二胺+己二酸 | 260 |
PA46 | 丁二胺+己二酸 | 290 |
PA11 | 十一内酰胺 | 186 |
PA12 | 十二内酰胺 | 178 |
PA612 | 己二胺+十二碳二元酸 | 218 |
PA610 | 癸二酸+己二胺 | 210 |
PA1010 | 癸二酸+癸二胺 | 200-210 |
PA6T | 对苯二甲酸+己二胺 | 370 |
PA9T | 对苯二甲酸+壬二胺 | 308 |
PA10T | 对苯二甲酸+癸二胺 | 300-316 |
PA1313 | 间苯二甲酰氯+间苯二胺 | / |
PA1414 | 对苯二甲酸+对苯二胺 | / |
3. NMR 将尼龙在氘代溶剂中溶解后测NMR氢谱,位于分子链不同官能团位置碳上的氢原子有不同的化学位移,其中3.5ppm处吸收峰归属于与氮原子相连的亚甲基质子,2.7ppm处吸收峰归属于与羰基碳相连的亚甲基质子,1.0-2.0ppm处吸收峰归属于剩余亚甲基质子,不同的聚酰胺,三处的峰面积比例不同,由此可根据积分面积区别不同尼龙。
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表3 常见尼龙的NMR积分比例
尼龙名称 | NMR积分比例 |
PA6 | 1:1:3 |
PA66 | 1:1:3 |
PA46 | 1:1:2 |
PA11 | 1:1:8 |
PA12 | 1:1:9 |
PA610 | 1:1:5 |
PA612 | 1:1:6 |
PA1010 | 1:1:7 |
PA1212 | 1:1:9 |
PA6T | 1:1:2 |
PA9T | 2:2:7 |
尽管方法看似很多了,但是上述方法只能对付一些简单的产品,对于共混或者多元共聚尼龙,以上方法就显得力不从心了。这时候我们就需要必杀技MS。
4.MS 做MS需要对产品进行复杂的前处理,一般是将尼龙从高聚物状态水解成二酸和二铵盐,然后再经过专业的前处理,送样测试。利用MS的特征离子出峰解析聚酰胺的合成单体。如下图中,114、132体现PA6单体的相关信息,117、145体现PA66单体的相关信息。对于复杂体系的单体判断,必要时也可结合MS的联用技术,如GC-MS、Py-GCMS等。
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然而,情况往往都是复杂的,如果在工业生产或产品研发过程中,需要准确了解尼龙种类,一般可以通过上述方法实现,但是遇到复杂的产品时,可能还需要结合各种分析手段综合分析。