锦纶6、锦纶66及其他脂肪族锦纶都由带有酰胺键（—NHCO—）的线型大分子组成。锦纶分子中有—CO—、—NH—基团，可以在分子间或分子内形成氢键结合，也可以与其他分子相结合，所以锦纶吸湿能力较好，并且能够形成较好的结晶结构。锦纶分子中的—CH2—(亚甲基）之间因只能产生较弱的范德华力，所以—CH2—链段部分的分子链卷曲度较大。各种锦纶因今—CH2—的个数不同，使分子间氢键的结合形式不完全相同，同时分子卷曲的概率也不一样。另外，有些锦纶分子还有方向性。分子的方向性不同，纤维的结构性质也不完全相同。
形态结构
采用熔纺法制得的锦纶在显微镜中观察到的形态结构具有圆形的截面和无特殊的纵向结构。在电子显微镜下可观察到丝状的原纤组织，锦纶66的原纤宽约10-15nm。如用异形喷丝板，可制成各种特殊截面形状的锦纶，如多角形、多叶形、中空等异形截面。它的聚焦态结构与纺丝过程的拉伸及热处理有密切关系。不同锦纶的大分子主链都由碳原子和氮原子相连而成。
异形纤维可改变纤维的弹性，使纤维具有特殊的光泽与膨松性，并改善纤维的抱合性能与覆盖能力以及抗起球、减少静电等性能。如三角形纤维有闪光效应；五叶形纤维有肥光般光泽，手感良好，并抗起球；中空纤维由于内部有空腔，密度小，保暖性好。
聚焦态结构
锦纶的聚焦态结构与纺丝过程的拉伸及热处理有密切关系。采用一般纺丝速度纺制的锦纶分子容易结晶，在纺丝过程中即结晶，锦纶6在纺丝后的放置过程中也会发生结晶。由于冷却成形时内外温度不一致，一般锦纶的皮层取向度较高，结晶度较低，而芯层结晶度较高，取向性较低。锦纶的结晶度一般为30%~40%，表征取向度的双折射率为0.05~0.063，相对密度为1.14。
锦纶的聚焦态结构属于折叠链/伸直链的晶体共存体系，锦纶的单元晶格均属三斜晶系，其原纤之间具有较大的微隙，并由一些排列不规则的无定形分子所联系，而原纤维则由高侧序度的分子所组成的微原纤堆砌而成；微原纤间可能存在较小的微空隙，并由一些侧序度稍差的分子所联系。
不同锦纶的大分子主链都由碳原子和氮原子相连而成。在碳原子、氮原子上所附着的原子数量很少，并且没有侧基存在，故分子成伸展的平面锯齿状，相邻分子间可借主链上的=C=O和=NH生成氢键而相互吸引。
常用的锦纶6具有α、β、Υ三种不同晶体，可以形成三种分子链排列密度，其中α晶体最稳定，密度较高，为1.235g/㏄,而β和Υ晶体不稳定，在一定条件下，可相互转变。锦纶6的晶体属单斜晶系，由氢键连接的分子层在晶体中呈上、下交替排列。
研发
1928年，美国最大的化学工业公司──杜邦公司成立了基础化学研究所，年仅32岁的卡罗瑟斯博士受聘担任该所的负责人。他主要从事聚合反应方面的研究。他首先研究双官能团分子的缩聚反应，通过二元醇和二元羧酸的酯化缩合，合成长链的、相对分子质量高的聚酯。在不到两年的时间内，卡罗瑟斯在制备线型聚合物特别是聚酯方面，取得了重要的进展，将聚合物的相对分子质量提高到10 000～25 000，他把相对分子质量高于10 000的聚合物称为高聚物(Superpolymer)。1930年，卡罗瑟斯的助手发现，二元醇和二元羧酸通过缩聚反应制取的高聚酯，其熔融物能像制棉花糖那样抽出丝来，而且这种纤维状的细丝即使冷却后还能继续拉伸，拉伸长度可达到原来的几倍，经过冷却拉伸后纤维的强度、弹性、透明度和光泽度都大大增加。这种聚酯的奇特性质使他们预感到可能具有重大的商业价值，有可能用熔融的聚合物来纺制 尼龙纤维。然而，继续研究表明，从聚酯得到纤维只具有理论上的意义。因为高聚酯在100 ℃以下即熔化，特别易溶于各种有机溶剂，只是在水中还稍稳定些，因此不适合用于纺织。
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