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聚酰胺

聚酰胺是一种包含通过肽键连接的单体的聚合物。它们可以自然存在，例如蛋白质，如羊毛和丝绸，也可以人工合成，例如尼龙，凯夫拉和聚天冬氨酸钠。

单体生产

酰胺键由胺基和羧酸或酰氯基的缩合反应产生。通常会消除一个小分子，通常是水、氨或氯化氢。

胺基和羧酸基可以在同一个单体上，或者聚合物可以由两个不同的双功能单体构成，一个具有两个胺基，另一个具有两个羧酸或酰氯基。

氨基酸可以作为单体（如果忽略烷基|R 基团之间的差异）与相同的分子反应形成聚酰胺的例子

凯夫拉（下图）是由两种不同的单体制成的，它们交替排列形成聚合物

尼龙

尼龙
密度	1.15 g/cm³
电导率 (σ)	10⁻¹² S/m
热导率	0.25 W/(m·K)
熔点	463 K-624 K] 190 °C-350 °C 374 °F-663 °F

尼龙代表一个合成聚合物家族，一种热塑性材料，由杜邦公司沃拉斯·卡罗瑟斯的研发团队的杰拉德·J·贝切特于 1935 年 2 月 28 日首次生产。第一款产品是尼龙刷毛牙刷（1938 年），之后更著名的是女士的“尼龙”袜子（1940 年）。它由通过肽键（酰胺键的另一种名称）连接的重复单元组成，通常被称为聚酰胺 (PA)。尼龙是第一个商业上成功的聚合物，也是第一个完全由煤炭、水和空气制成的合成纤维。它们形成中间分子量的单体，然后反应形成长聚合物链。它原本是丝绸的合成替代品，在 1941 年美国加入二战后，它取代了丝绸，用于降落伞，直到战争结束，袜子才难以买到。尼龙纤维现在用于织物和绳索，而固体尼龙用于机械零件和工程材料。工程级尼龙通过挤出、浇铸和注塑成型加工。6/6 型尼龙 101 是最常见的商业级尼龙，而尼龙 6 是最常见的商业级浇铸尼龙。

尼龙的化学性质

大多数尼龙是通过使等量的二胺和二羧酸反应形成的缩合共聚物，使得肽键在每个单体的两端形成，该过程类似于多肽生物聚合物。数值后缀指定单体提供的碳原子数量；首先是二胺，然后是二酸。最常见的变体是尼龙 6,6，也称为尼龙 66，指的是二胺（六亚甲基二胺）和二酸（己二酸）分别向聚合物链提供 6 个碳原子。与其他规则共聚物（如聚酯和聚氨酯）一样，重复单元包含一个每个单体，因此它们在链中交替排列。由于这种共聚物中的每个单体在两端都有相同的反应基团，因此酰胺键的方向在每个单体之间相反，这与具有整体方向性的天然聚酰胺蛋白质不同：C 终端→ N 终端。在实验室中，尼龙 6,6 也可以使用己二酰氯而不是己二酸来制备。

很难使比例完全准确，偏差会导致链终止，分子量小于理想的 10,000 道尔顿 (amu)。为了克服这个问题，可以使用酸和碱的 1:1 比例来中和彼此，在室温下形成结晶固体“尼龙盐”。加热至 285°C 时，盐会反应生成尼龙聚合物。高于 20,000 道尔顿，无法将链纺成纱线，因此为了解决这个问题，在聚合物伸长过程中添加一些乙酸，与游离的胺端基反应，限制分子量。在实践中，尤其是对于 6,6，单体通常在水溶液中混合。用于制备溶液的水在受控条件下蒸发，并且“盐”的浓度增加，聚合到最终分子量。

杜邦公司对尼龙 6,6 进行了专利保护^[1]，因此为了竞争，其他公司（特别是德国的巴斯夫）开发了均聚物尼龙 6 或聚己内酰胺——不是缩合聚合物，而是通过开环聚合形成的（或者通过己内酰胺酸的缩合聚合制备）。

尼龙 6 的性质有时与尼龙 6,6 的性质无法区分——除了熔融温度（N6 较低）以及地毯和纺织品等产品中的一些纤维性质。还有一种尼龙 9。

其他尼龙包括其他共聚的二羧酸/二胺。例如，一些芳香族尼龙通过添加对苯二甲酸（→ 凯夫拉）或间苯二甲酸（→ 诺美克斯）等二酸来聚合，这些二酸通常与聚酯相关联。

由于聚酰胺的形成方式，尼龙似乎仅限于无支链的直链。但可以通过将二羧酸与具有三个或更多个胺基的聚胺缩合来生产“星形”支链尼龙。

一般反应为

会释放出一个水分子（或其他小分子，例如 HCl），然后形成尼龙。它的特性由单体中的 R 和 R' 基团决定。在尼龙 6,6 中，R' = 6C 和 R = 4C 烷烃，但还需要包括二酸中的两个羧基碳来获得它贡献给链的数字。在凯夫拉尔中，R 和 R' 都是苯环。

尼龙的整体性质

高于其熔点的热塑性塑料（如尼龙）是无定形固体或粘性液体，其中链近似于无规卷曲。低于T_m，无定形区域与层状晶体区域交替出现。[1] 无定形区域提供弹性，而晶体区域提供强度和刚度。平面酰胺（-CO-NH-）基团极性很大，因此尼龙在相邻链之间形成多个氢键。由于尼龙主链非常规则和对称，尤其是在所有酰胺键都处于反式构型时，尼龙通常具有很高的结晶度，并能制成极好的纤维。结晶度取决于形成的细节，以及尼龙的种类。显然，它不能从熔体中淬火成完全无定形的固体。

尼龙 6,6 可以具有多个平行链，这些平行链与其相邻的肽键以精确的 6 个和 4 个碳的协调间距排列，因此羰基氧原子和酰胺氢原子可以排列成重复形成链间氢键，而不会中断。尼龙 5,10 可以具有 5 个和 8 个碳的协调运行。因此，平行链（但不是反平行链）可以参与扩展的、不间断的、多链 β 折叠片，这是一种类似于天然丝绸和 [eathers 中的 β 角蛋白的强大而坚韧的超分子结构。（蛋白质仅有一个氨基酸 α-碳原子将顺序的 -CO-NH- 基团隔开。）尼龙 6 将形成具有混合方向性的不间断 H 键片，但 β 片的起皱方式有所不同。每个烷烃烃链的三维排列取决于单键碳原子 109.47° 四面体键的旋转。

当通过工业纺丝板上的孔挤出成纤维时，由于粘性流动，单个聚合物链倾向于对齐。如果随后进行冷拉伸，纤维将进一步对齐，增加其结晶度，并且材料将获得额外的抗拉强度。块状尼龙倾向于结晶度较低，但由于形成过程中的剪切应力，在表面附近除外。尼龙是透明无色的，或乳白色的，但很容易染色。多股尼龙绳索和绳索很滑，容易散开。可以通过火焰熔化并熔合端部以防止这种情况。

存在密度高于纯尼龙的碳纤维/尼龙复合材料。

历史用途

在第二次世界大战期间，尼龙取代了亚洲丝绸用于降落伞。它还用于制造轮胎、帐篷、绳索、雨衣和其他军用物资。它甚至用于生产用于美国货币的高档纸张。在战争开始时，棉花占所有使用纤维的 80% 以上，而人造纤维和羊毛纤维占剩余的 20%。到 1945 年 8 月，人造纤维的市场份额已达到 25%，棉花的份额则下降了。

有些人，比如杰克·赫勒，推测大麻属植物被宣布为非法是因为大麻植物的纤维（用于制造织物和绳索）与尼龙（以及纸张、燃料和其他行业）存在激烈竞争。虽然生产大麻绳不需要化学品或工业流程，但尼龙纤维的强度是大麻的两倍以上，重量轻 25%。另一个问题是大麻绳从内到外腐烂，因此难以一眼判断绳索的状况。虽然大麻最初用于攀岩绳索，但现在不再使用，即使在大麻合法化的国家也是如此。即使工业生产的尼龙绳索优于大麻绳，大麻仍然是尼龙和塑料在许多其他产品中的强力替代品，并且具有生物降解的额外优势。

尼龙的用途

尼龙纤维
服装
紧身裤和长袜
牙刷刷毛
钓鱼线
网
地毯纤维
安全气囊纤维
汽车零件：进气歧管，汽油箱
攀岩装备中使用的吊带和绳索
机器零件，例如齿轮和轴承
降落伞
金属化尼龙气球
古典和弗拉明戈吉他弦
彩弹发射器螺栓
壁球、壁球和网球拍线

外部链接

↑ 尼龙的历史美国专利 2,130,523 “适用于纺成坚韧柔韧纤维的线性聚酰胺”、美国专利 2,130,947 “二胺二羧酸盐” 以及美国专利 2,130,948 “合成纤维”，均于 1938 年 9 月 20 日颁布

丝绸

丝绸是一种天然蛋白质纤维，可以织成纺织品。它从人工饲养的蚕幼虫的茧中获得（养蚕业）。丝绸珍视的闪闪发光的外观来自纤维的三角棱柱形结构，这使得丝绸布料能够以不同的角度折射入射光。

早期历史

丝绸面料最早是在古代中国开发的，可能早在公元前 6000 年，肯定是在公元前 3000 年。传说将功劳归功于中国皇后西陵氏。虽然最初只为中国皇帝保留，但它逐渐在整个中国文化中在地理和社会上普及。从那里，丝绸服装开始到达整个亚洲的地区。由于其纹理和光泽，丝绸迅速成为许多中国商人可以到达的地区的受欢迎的奢侈面料。由于对这种面料的高需求，丝绸成为工业化之前国际贸易的主要商品之一。

动物权利

从茧中收获丝绸的过程会杀死幼虫。丝绸最近受到一些动物权利活动人士的批评，他们声称，将蚕在茧中煮沸致死的常见做法是残酷的。

其他用途

除了服装制造和其他手工艺品外，丝绸还用于降落伞、自行车轮胎、羽绒被填充物和火炮火药袋等物品。在黑火药武器时代，早期的防弹背心也由丝绸制成，一直到第一次世界大战左右。丝绸经过特殊加工才能使其适合在外科手术中用作不可吸收缝合线。中国医生也用它来制作人工动脉。丝绸布也用作书写材料。

外部链接

养蚕（带照片日记）：[2]
科学家们成功地利用基因工程蜘蛛蛋白制造了人造丝绸
什么是杜邦丝？：[3]

羊毛

请参阅羊驼毛、安哥拉羊毛（兔子）和羊绒（山羊）以获取有关其他羊毛的信息。

羊毛是来自牛科动物毛皮的纤维，主要是绵羊和山羊，但某些其他哺乳动物物种的毛发，如羊驼和兔子的毛发，也可能被称为羊毛。本文明确地涉及从家养绵羊身上生产的羊毛。

大多数来自家养绵羊的纤维具有两种特性，使其区别于毛发或皮毛：它具有像屋顶上的瓦片一样重叠的鳞片，并且它有卷曲；在一些羊毛中，羊毛纤维每英寸有 20 多个弯曲。

羊毛的质量由以下因素决定：纤维细度、长度、鳞片结构、颜色、清洁度和无损伤。例如，美利奴羊毛的典型长度为 3-5 英寸，非常细。从为肉类而饲养的绵羊身上取得的羊毛通常更粗、直径更大，纤维长度为 1.5 至 6 英寸。无损伤指的是羊毛从绵羊身上移除时的结构，这意味着羊毛干净、白色、长、细，并且没有来自环境的缺陷[2]。

鳞片和卷曲都使羊毛能够纺纱和毡化。它们有助于单个纤维相互连接，使它们保持在一起。由于卷曲，羊毛织物比其他纺织品具有更大的体积，并且可以保留空气，这使得产品能够保留热量。隔热也双向工作；贝都因人和图阿雷格人使用羊毛衣服来隔热。

卷曲的量与羊毛纤维的细度相对应。像美利奴羊毛这样的细羊毛每英寸可能有多达一百个卷曲，而像卡拉库尔羊毛这样的粗羊毛每英寸可能只有 1 到 2 个卷曲。

相反，毛发几乎没有或根本没有鳞片，也没有卷曲，几乎没有结合成纱线的可能性。在绵羊身上，羊毛中毛发的部分称为肯普。肯普与羊毛的比例因品种而异，使一些羊毛更适合纺纱、毡化或梳成针织品或其他保温产品的针织品。

羊毛通常呈乳白色，尽管某些品种的绵羊会产生天然颜色，如黑色、棕色（也称为墨绿色）和灰色。

直接从绵羊身上取得的羊毛含有高含量的油脂（因此称为“油羊毛”），其中含有宝贵的羊毛脂。在这种状态下，它可以被加工成纱线或编织成防水手套或毛衣，例如阿兰岛渔民的毛衣。通常通过用洗涤剂和碱液清洗来去除油脂以进行加工。从羊毛中去除的羊毛脂被广泛用于化妆品行业。

剪毛后，羊毛被分成五个主要类别：羊毛（占绝大多数）、碎毛、腹部毛、臀部毛和长毛。后四种包装单独出售。羊毛的质量由一种称为羊毛分级技术来确定，在这种技术中，合格的羊毛分级员试图将等级相似的羊毛分组在一起，以最大限度地提高农民或羊主人的收益。

羊毛的纤维直径从 15 微米（超细美利奴羊毛）到较粗羊毛的 30 微米或更多。较细的直径通常更值钱。

由于二氧化碳浓度高，羊毛不会燃烧，因此也被用作隔热材料。

羊毛生产

全球羊毛年产量约为 130 万吨，其中 60% 用于服装。澳大利亚、中国和新西兰是领先的商业羊毛生产国。大多数澳大利亚羊毛来自美利奴羊品种。林肯和罗姆尼等品种生产较粗的纤维，这些羊的羊毛通常用于制作地毯。

在美国，德克萨斯州、新墨西哥州和科罗拉多州也有大型商业羊群，他们的主要品种是 Rambouillet（或法国美利奴羊）。还有一些小型农场主经营着繁荣的“家庭羊群”，他们为手工纺纱市场饲养少量特殊品种的绵羊。这些小型农场主可以饲养任何类型的绵羊，因此羊毛的选择范围非常广泛。

2004/2005 年全球羊毛剪切量

澳大利亚：全球羊毛剪切量的 25%（2004/2005 年，4.75 亿公斤油羊毛）
中国：18%
新西兰：11%
阿根廷：3%
土耳其：2%
伊朗：2%
英国：2%
印度：2%
苏丹：2%
南非：1%
美国：0.77%

（来源）

随着时代的变迁，有机羊毛越来越受欢迎。这种羊毛混合物的供应量非常有限，其中大部分来自新西兰和澳大利亚[1]。

羊毛的用途

除了服装之外，羊毛还被用于地毯、毛毡、隔热（参见链接）和室内装饰。羊毛毡覆盖钢琴槌，并用于吸收重型机械和立体声扬声器中的气味和噪音。古希腊人用毛毡衬里头盔。

参考文献

羊毛事实 2005 年 9 月版：澳大利亚羊毛产业

1. 服装杂志。创新前沿。乔丹·K·斯皮尔。2006 年 5 月 1 日 2. 卡多尔夫，萨拉·J. 安娜·L·朗福德。纺织品 皮尔森教育公司。新泽西州上鞍河 2002 年

外部链接

马海毛

马海毛是一种用安哥拉山羊的毛发制成的丝绸般的织物。马海毛耐用、轻便且保暖。马海毛用于制作毛衣和其他服装和毯子。它也是制作毛绒玩具熊的流行材料。

马海毛不应与安哥拉兔的毛皮混淆，安哥拉兔的毛皮被称为安哥拉。

术语“马海毛”通常用于描述用于敞篷车折叠顶的材料类型，但在这种情况下，它与该术语更传统的用法无关。在这种情况下，马海毛指的是一种类似牛仔布的帆布。

安哥拉羊毛

安哥拉羊毛是一个通用术语，指的是安哥拉山羊的毛发制成的马海毛，或安哥拉兔的毛发制成的安哥拉织物。

羊驼毛

羊驼纤维比绵羊毛更保暖，重量更轻。它柔软、奢华，没有“扎人”的感觉。但是，与所有产毛动物一样，质量因动物而异，有些羊驼产生的纤维并不理想。纤维和体型是决定羊驼价值的两个最重要的因素。

从物理结构上来说，羊驼纤维有点像毛发，非常有光泽，但它的柔软度和细度使得纺纱师能够相对轻松地生产出令人满意的纱线。羊驼纤维甚至可以用手指纺成纱线。

羊驼纤维产业

近年来，人们对羊驼纤维服装的兴趣重新兴起，这可能是因为羊驼养殖对环境的影响较小。户外运动爱好者认识到，它更轻的重量和更好的保暖性在寒冷的天气中为他们提供了更多的舒适度，因此像 REI 等装备供应商开始库存更多的羊驼产品。有时，羊驼纤维与美利奴羊毛一起编织，以获得更高的柔软度和耐用性。羊驼纤维很难单独毡化，但通过与美利奴羊毛混合可以克服这个问题。

羊驼和马海毛的准备、梳理、纺纱、织造和整理过程与羊毛类似。

注释

参考文献

霍夫曼，埃里克博士，羊驼全书，由邦尼顿出版社出版，2003 年

羊绒

山羊绒是从克什米尔山羊身上获取的羊毛。这个名字来源于克什米尔的古旧拼写。它有时被错误地用于描述任何极柔软的羊毛，类似于香槟被用来描述任何起泡酒。

分类

山羊绒的特点是其柔软的纤维。对于被认为是山羊绒的天然羊毛纤维，其直径必须小于 19 微米，长度至少为 3.175 厘米。它以提供自然的轻质隔热而闻名，且没有体积。纤维具有高度适应性，可以轻松地制成细或粗的纱线，以及轻质或重质的织物。适用于所有气候，高含水量使隔热性能随空气中的相对湿度而变化。

主要用途

山羊绒用于男女服装。山羊绒最显著的应用之一是备受推崇的山羊绒毛衣。

一般特性

山羊绒的特点是其奢华柔软的纤维。对于被认为是山羊绒的天然羊毛纤维，其直径必须小于 19 微米，长度至少为 3.175 厘米。它以提供自然的轻质隔热而闻名，且没有体积。山羊绒非常保暖（为了满足其最初保护山羊免受寒冷山区气温的用途）。纤维具有高度适应性，可以轻松地制成细或粗的纱线，以及轻质或重质的织物。适用于所有气候，高含水量使隔热性能随空气中的相对湿度而变化。

最优质的纤维来自山羊绒山羊的鞍部；大部分山羊绒来自侧面和背部，从肩膀到臀部。认为最优质的纤维来自脖子和腹部是一个误解，因为这些部位会积聚最多的碎屑。如果山羊被剪毛，纤维必须进行“除毛”以去除粗糙的、不可用的毛发。有时细纤维通过梳理山羊来收集；无论是哪种方法都需要时间和耐心，因此山羊绒的价格很高。

自然颜色

山羊绒原生的未染色或自然颜色是各种灰色、棕色和白色。纤维来源山羊绒纤维用于服装和其他纺织品，是从克什米尔家养山羊身上获取的。山羊（Capra hircus laniger）是一种哺乳动物，属于牛科动物亚科。山羊产出双层毛，包括细密的柔软绒毛或绒毛，与较直、粗糙的外层毛发混合，称为护毛。为了将细绒毛出售并进一步加工，必须首先进行除毛。除毛是一种机械过程，将粗毛与细毛分离，除毛后，得到的“山羊绒”就可以染色，并加工成纱线、织物和服装。 “山羊绒”一词有时被错误地用于描述任何极柔软的羊毛。

纤维来源

克什米尔（克什米尔）或绒山羊是用于服装和其他纺织品的山羊绒纤维来源。

山羊产出双层毛，包括细密的柔软绒毛或绒毛，与较直、粗糙的外层毛发混合，称为护毛。为了将细绒毛分类并用作山羊绒，必须进行除毛。除毛是一种机械过程，将粗毛与细毛分离，除毛后，得到的“山羊绒”就可以染色并加工成纱线、织物和服装。

生产

中国是原毛山羊绒的最大生产国，目前估计其年产量约为 10,000 吨。蒙古的年产量略高于 3,000 吨，伊朗、阿富汗、土耳其、巴基斯坦、印度和中亚共和国的产量也很高，但低于蒙古。据估计，全球年产量总计超过 15,000 吨，但不到 20,000 吨。从羊毛中去除天然动物油脂、积聚的污垢和粗毛后，得到“纯山羊绒”，估计精制后的产量约为 6,500 吨。

纯山羊绒可以染色并纺成纱线，编织成毛衣、帽子、手套、袜子和其它服装，或织成面料，然后裁剪和组装成外套、夹克、裤子、围巾、毯子和其他极具奢华和吸引力的商品。