Nailon
Nylonul [1] este o anumită familie de poliamide sintetice.
Termenul de nailon indică în special poliamide alifatice , dar uneori același termen este folosit (în mod necorespunzător) pentru a indica și clasa de poliaramide (de care aparțin Kevlar și Nomex ), care sunt în schimb poliamide aromatice .
Nylonii sunt folosiți în principal ca fibră textilă și pentru a produce artefacte mici. [2]
Primul care a sintetizat poliamide a fost Wallace Carothers . El a obținut polihexametilen adipamidă (sau nailon 6,6 ) într-un laborator DuPont din Wilmington ( Delaware , SUA ) la 28 februarie 1935 . [2] Procesul de sinteză a nailonului 6,6 (realizat din acid adipic și hexametilendiamină ) a fost brevetat în 1937 și comercializat în 1938 . [3] [4]
Nylonul 6 a fost produs pentru prima dată de Paul Schlack în laboratoarele IG Farben în 1938, pornind de la caprolactamă ca reactiv . [2] A fost brevetat în 1941 și comercializat sub numele „Perlon”. [3]
Originea numelui
În 1940 John W. Eckelberry de la DuPont a declarat că literele „nyl” au fost alese la întâmplare și sufixul „-on” a fost adoptat deoarece era deja prezent în numele altor fibre ( bumbac , în engleză bumbac și rayon ). O publicație ulterioară a DuPont [5] a explicat că numele ales inițial a fost „no-run”, unde „run” a luat semnificația de a dezlega , „a renunța” și că a fost modificat pentru a îmbunătăți sunetul și a evita potențialele reclamații.
O legendă urbană spune că nylonul nu este altceva decât acronimul pentru Now You Lose Old Nippon . Acest lucru se datorează faptului că, în urma evenimentelor din cel de-al doilea război mondial, Japonia a împiedicat importul de mătase din China, care a fost folosită de Statele Unite pentru a țese parașutele soldaților. În acest moment, Statele Unite au muncit din greu și au creat acest nou material de înlocuire dându-i exact acest acronim. O altă legendă spune, totuși, că numele derivă din cele din New York și Londra, deoarece fibra a fost dezvoltată pentru a suplini lipsa de mătase pentru parașutele alianței WW2 împotriva Axei, dar nici măcar aceasta.au dovezi. [6]
Nomenclatură
Poliamidele alifatice pot fi de tipul AB sau AABB , unde A și B indică grupările funcționale -NH și respectiv -CO. [7]
Poliamidele de tip AB au formula generală (-NH- (CH 2 ) x -CO-) n, n fiind numărul de unități repetitive , în timp ce cele de tip AABB au formula generală (-NH- (CH 2 ) x - NH - CO- (CH2) (y-2) -CO-) n. [8]
Denumirea poliamidei alifatice este compusă din termenul „nailon” (sau mai rar „poliamidă”) urmat de unul sau două numere, care indică numărul de atomi de carbon prezenți în unitatea care se repetă. Deoarece în cazul poliamidelor de tip AB (cum ar fi nailonul 6) fiecare unitate repetată este alcătuită dintr-un singur lanț de hidrocarburi legate de grupările -NH -CO, un singur număr (x) este suficient pentru a identifica poliamida în cauză, în timp ce în cazul poliamidelor de tip AABB (cum ar fi nylonul 6,6) fiecare unitate repetată constă din două lanțuri de hidrocarburi separate de grupările -NH -CO, pentru care sunt necesare două numere (x, y) pentru a o identifica în mod unic. [7]
Deoarece poliamidele alifatice sunt produse prin condensare, numerele care urmează termenului „nailon” corespund și numărului de atomi de carbon conținuți în monomerii utilizați. În cazul poliamidelor AABB, primul număr indică atomii de carbon din monomerul care conține grupa amino, în timp ce al doilea număr indică atomii de carbon din monomerul care conține grupa acidă. [8]
Tipuri de nailon
Din punct de vedere chimic, nailonii sunt poliamide . Acestea sunt sintetizate printr-o reacție de polimerizare pas cu pas . [9]
Primii care au fost produși au fost nailonul 6 și nailonul 6,6.
Ulterior au existat multe încercări de polimerizare între un diacid și o diamină, iar termenul de nailon a trecut pentru a indica întreaga familie de specii macromoleculare. În special, numerele care urmează denumirii indică, respectiv, numărul de atomi de carbon provenind din diamină și numărul de carbon provenit din diacid. Astfel avem nylon 6,7 , nylon 8,10 etc. Dacă următorul număr este unic atunci înseamnă că lanțul derivă din polimerizarea unei specii care conține un acid carboxilic și o amină pe scheletul carbonos .
În plus față de nylonul 6,6 și nylonul 6 , cele mai utilizate pe scară largă sunt nylonul 11 și nylonul 12 .
Mai jos este un tabel care conține câteva exemple de nailon: [7]
| Nume | numar CAS |
|---|---|
| nailon 4,6 | |
| nailon 6.6 | |
| nailon 6.9 | |
| nailon 11 | |
| nailon 6 (sau policaprolactam) | |
| nailon 12 (sau polilaurolactam) |
Nylon 6.6
Nylonul 6.6 are formula C 12 H 22 N 2 O 2 . Este produsul polimerizării prin condensare a hexametilendiaminei și acidului adipic ; [10] este cea mai răspândită.
Acesta poate fi , de asemenea , produs prin polimerizare interfaciala , folosind clorură de acil (cloc (CH2) 4 COCI) în loc de acid adipic. În acest caz, diamina este dizolvată în faza apoasă, în timp ce clorura de acil este dizolvată într-un solvent organic (de exemplu cloroform ). Reacția de sinteză are loc la interfața dintre cele două faze, deci vorbim de „polimerizare de suprafață”.
În procesul de producție din acid adipic, temperaturile sunt de ordinul a 200 ° C , în timp ce în cazul polimerizării de suprafață temperaturile de funcționare sunt reduse la 0-50 ° C.
Nylon 6
Nylonul 6 este sintetizat prin polimerizare în etape din ε- caprolactamă . [10]
Nylon 6.10
Nylonul 6,10 este produs din hexametilendiamină și acid 1,10-decanediu (acid sebacic) (HOOC (CH 2 ) 8 COOH)
Nylon 6.12
Nylonul 6.12 este produs din hexametilendiamină și acid dodecanedioic (HOOC (CH 2 ) 10 COOH)
Nylon 11
Nylonul 11 este obținut din acidul w-aminoundecanoic (H2N (CH2) 10COOH).
Nylon 12
Nylonul 12 poate fi sintetizat pornind de la lauril-lactam (prin deschiderea inelului) sau din acid ε-aminododecanoic (H 2 N (CH 2 ) 11 COOH). [10]
Conform definiției ISO, „fibra de poliamidă (sau nailon) este o fibră formată din macromolecule liniare care au recurența legăturilor amidice în lanț, din care cel puțin 85% sunt unite la grupuri alifatice sau alifatice ciclice”.
Operația de filare se efectuează la o temperatură de 30-40 ° C, peste punctul de topire al polimerului; pentru a evita fenomenele de polimerizare și degradare, este important ca masa să aibă un conținut de umiditate nu mai mare de 0,1%.
Principalele caracteristici ale acestei fibre sunt:
- rezistență excelentă la uzură;
- recuperare elastică ridicată;
- ușurința vopsirii;
- rezistență la căldură bună;
- ușurința întreținerii.
În ciuda acestui fapt, trebuie remarcat sensibilitatea la diferiți reactivi chimici (înălbitori și acizi minerali), rezistența slabă la temperaturi ridicate (> 100 ° C) și la condițiile de mediu particulare, cum ar fi lumina și atmosferele bogate în oxizi de azot .
În poliamide numeroasele legături de hidrogen intra și inter-moleculare datorate prezenței grupărilor CONH dau naștere unor forțe de coeziune intense care, împreună cu regularitatea lanțurilor, conduc la procente considerabile de cristalinitate . Acest lucru conferă materialului caracteristici mecanice excelente: modul elastic ridicat, duritate și rezistență la abraziune . Punctul de topire este în general ridicat: 220 ° C pentru Ny-6, 262/264 ° C pentru 6,6 și 174 ° C pentru Ny-12. Tranziția sticlei se observă în jurul valorii de 50 ° C pentru Ny-6 și 37 ° C pentru Ny-12.
Grupurile de amide polare, pe lângă faptul că fac poliamidele destul de higroscopice , îmbunătățesc foarte mult rezistența la impact. Acest lucru este posibil, deoarece moleculele de apă absorbite acționează ca un plastifiant, crescând rezistența.
Aplicații
Dacă fibra este utilizată într- un fir continuu , domeniul principal de utilizare este cel al ciorapilor ( colanților ) pentru femei . De asemenea, este adesea folosit pentru costume de baie, îmbrăcăminte sport (costume de ciclism, anoraks), în sectorul lenjeriei ( lenjerie ), genți, umbrele și căptușeli, mobilier și podele , cu fire cu diametru foarte mare.
În jurul anilor șaptezeci s-a răspândit o nouă modalitate de a finaliza faza „textilă” a producției de fire: în loc să o răsucească, este „volumizată” cu un proces numit texturizare . Firul astfel obținut capătă o elasticitate mai mare, permițând producerea șosetelor fără a coase și determinând astfel o schimbare a modei.
Dacă fibra este utilizată în capse , adică multe fibre tăiate scurt și răsucite împreună pentru a forma firul, este utilizată în principal în amestecuri cu alte fibre naturale ( bumbac , lână ) în sectorul ciorapilor pentru bărbați, tricotaje, covoare (dar cu diametre mai mari) și țesături pentru pardoseli.
La fel ca majoritatea fibrelor sintetice, nailonul are următoarele avantaje față de fibrele naturale:
- rezistență mai mare la uzură;
- nu este atacat de molii;
- ușurință;
- nu se micșorează la spălare;
- se usucă rapid și nu are nevoie de călcat.
Operații pretintoriale
- Purjare : utilizată pentru îndepărtarea impurităților (uleiuri, lipici, grăsimi etc.) care derivă din alte procese. Se face într-un mediu de bază în prezența sifonului , cu detergenți anionici sau neionici. Alternativ, un săpun pe bază de solvent poate fi utilizat pentru a dizolva grăsimile prezente pe fibră.
- Setarea căldurii : Se poate face în rameouse sau în torpilă . Fibrele de nailon care ies din lanțul de aprovizionare prezintă macromolecule dezordonate. După întindere, macromoleculele se rotesc de-a lungul axei de călcat și se formează legături aleatorii între lanțuri, care creează o structură tensionată ușor de încrețit. Cu setarea căldurii, legăturile formate sunt rupte și macromoleculele sunt aliniate. Prin răcire, se formează noi legături perpendicular, conferind fibrei o structură mai puțin tensionată.
Vopsire
PH-ul izoelectric al nailonului este în jur de 5,5 - 5,6. La vopsire nu scade niciodată sub pH 4,5 deoarece ar provoca deteriorarea structurii fibrelor, atât pentru că la un pH acid, nailonul se degradează, cât și pentru că lăsând prea mult colorant să intre în fibră, se produc daune structurii sale cristaline. În plus, sub pH 3 aveți cationizarea legăturii imide , ceea ce duce la un atac al colorantului anionic. În acest fel, epuizarea vopselei în baie este crescută, dar este de asemenea adevărat că acestea sunt legături slabe, care, în urma unei spălări ulterioare, s-ar rupe, aducând vopseaua înapoi în baie. Scăderea sub pH 3 duce în cele din urmă la crearea de legături slabe și scade soliditatea colorantului.
Coloranții acizi cu care este vopsit nylonul sunt împărțiți în două clase:
- Clasa A: coloranți cu molecule foarte mici, nu foarte asemănătoare și nu foarte solide, care dau o egalizare mai bună a colorantului. Este vopsit la pH 4,5-5.
- Clasa B: coloranți cu o moleculă mai grosieră, mai asemănători și mai solizi, dar care dau inevitabil un colorant mai puțin egalizat. Este vopsit la pH 6-7.
Coloranții acizi pot fi mono-, bi- sau tri- sulfonici . Monosulfonele, fiind mai ușoare, tind să urce mai întâi pe fibră; în prezența unei triade de coloranți cu un colorant monosulfonic și a doi coloranți trisulfonici, există riscul ca colorantul mai rapid, crescând mai devreme, să satureze fibra, nu lăsându-i pe ceilalți doi să crească. Din acest motiv, a fost stabilită o scală de compatibilitate a coloranților acizi pe nailon .
Vopselele cu K = 1 sunt cele mai rapide, cele cu K = 7 cele mai lente. Atunci când se utilizează o triadă de coloranți, este necesar să se utilizeze cele cu K și rezistență cât mai asemănătoare posibil. K nu depinde de baie , de pH sau de auxiliare anionice sau neionice. În schimb, este influențat de utilizarea de auxiliari cationici, pentru care a fost stabilită o scară K *, care depinde de pH-ul colorantului.
În plus față de vopsirea cu vopsele acide, vopsirea cu vopsele dispersate, poate fi utilizată premetalată 1: 2 și premetalată 1.1 (Neolan P permite vopsirea cu un pH mai puțin acid).
Vopsire mixtă
Într-o fibră mixtă de lână- poliamidă, nylonul tinde să ridice mai întâi vopseaua și satura mult mai puțin decât lâna. Dacă trebuie să vopsiți cu culori deschise, puteți utiliza compuși retardanți pentru nylon, adică acizi sulfonici care se leagă de nylon, întârzând creșterea colorantului. Dacă, pe de altă parte, trebuie să vopsiți cu tonuri mai închise, singura modalitate este de a vopsi nylonul mai întâi cu coloranți dispersați și apoi lâna cu coloranți acizi.
Dacă este o fibră mixtă de poliamidă-bumbac, nylonul este vopsit cu vopsele premetalate 1.2 sau clasa B și apoi, în aceeași baie, bumbacul cu vopsele directe.
Post-tratamente
Pentru a crește rezistența la apă de mare sau piscină , transpirație și spălare, se pot utiliza acizi arilsulfonici după vopsirea cu coloranți acizi (în aceeași baie dacă s-au folosit auxiliari anionici, într-o baie diferită dacă s-au folosit auxiliari cationici). Alternativ, se folosesc produse naturale ( tanin și tartaremetic ), care sunt mai scumpe, dar mai bune.
Banii și decitexul
În mod tradițional, diametrul firului se numește danaratura (prescurtat în den ). Bârlogul corespunde greutății în grame de 9.000 de metri de fir.
Cântarul utilizat în prezent la nivel internațional se bazează pe greutatea în grame a unei scobite de 10.000 de metri, numită decitex . La ciorapii pentru femei, un denier redus corespunde în general unui ciorap transparent (pur), un denier ridicat un efect de acoperire (uneori, dar nu neapărat, cu scopuri odihnitoare sau conținătoare). În firul continuu, chiar și cu același decitex, se importă numărul de bavuri. O linie cu filament mono este, de exemplu, cea utilizată pentru liniile de pescuit.
Mai jos sunt formulele care vă permit să determinați numărul, cunoscând lungimea în metri și greutatea firului, atât pentru dtex (decitex), cât și pentru den (denier):
- dtex = (greutate în grame × 10000) / lungime în metri
- den = (greutate în grame × 9000) / lungime în metri
și în consecință: dtex
- lungime în metri = (greutate în grame × 10000) / decitex
- greutate în grame = (lungime metri × dtex) / 10000
bani
- lungime în metri = (greutate în grame × 9000) / den
- greutate în grame = (lungime metri × den) / 9000
Fabricile din Italia
Rhodiatoce (o societate mixtă între Montecatini și Rhône-Poulenc ) a fost prima companie care a introdus nylonul 6,6 pe piața italiană, produs în fabrica Pallanza ca exclusivitate națională până la durata brevetelor Rhône-Poulenc. Brandul comercial cu care era cunoscut era Nylonon Rhodiatoce ; cu toate acestea, era un așa-numit „brand slab”, deoarece era prea asemănător cu denumirea comună a produsului.
Châtillon a produs fire de nailon 6 în Ivrea și Vercelli ; Snia Viscosa firul de nailon 6 în Cesano Maderno și Varedo ( MB ), precum și capsa de nailon 6 în Pisticci ( MT ).
La începutul anilor șaptezeci întregul sector al poliamidelor a fost repartizat către Montefibre (o companie a grupului Montedison născută după fuziunea Rhodiatoce și Polymer cu Châtillon ), care a absorbit și producția de Snia Viscosa . În anii optzeci , sectorul a suferit o criză gravă, atât de mult încât Montefibre (principalul producător italian de poliamide ) a fost nevoit mai întâi să raționalizeze producția, conferind activitățile companiei italiene de nylon , filiala sa, și ulterior să abandoneze definitiv exclusivitățile sectorul.
RadiciGroup și Aquafil Spa produc în prezent cea mai mare cantitate națională de nylon 6 și nylon 6,6 în fabricile lor din Italia .
Notă
- ^ Nylonon , în Treccani.it - Treccani Vocabulary online , Institute of the Italian Encyclopedia. Adus pe 7 martie 2017 .
- ^ a b c Weissermel-Arpe , p. 240 .
- ^ a b lui Ullmann , cap. 1 .
- ^ fără titlu Arhivat 4 martie 2016 la Internet Archive .
- ^ Context , vol. 7, nr. 2, 1978
- ^ Adio mătase în timpul războiului, așa s-a născut nylonul , pe tv.repubblica.it , Repubblica RadioTv, 21 octombrie 2011. Adus pe 26 octombrie 2011 .
- ^ a b c lui Ullmann , cap. 2 .
- ^ a b Brisi .
- ^ Este inexact să spunem că nylonii sunt produși prin polimerizare prin condensare: de fapt, există cazuri în care condensatul nu este produs în timpul polimerizării în etape. Un exemplu în acest sens este nylonul 6, în care singurul produs al reacției principale de polimerizare este nylonul (nu vorbim aici de reacții secundare).
- ^ a b c Weissermel-Arpe , p. 239 .
Bibliografie
- Cesare Brisi, Chimie aplicată , ed. A III-a, Torino, Levrotto & Bella, 1997, p. 448, ISBN 88-8218-016-6 .
- ( EN ) Melvin I. Kohan, Steve A. Mestemacher, Rolando U. Pagilagan, Kate Redmond, Poliamide [ link broken ] , în Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry , 2003, DOI : 10.1002 / 14356007.a21_179.pub2 .
- ( EN ) Leland L. Estes, Fibers, 4. Sintetic organic [ link broken ] , în Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry , 2002, DOI : 10.1002 / 14356007.a10_567 .
- ( EN ) Klaus Weissermel, Hans-Jürgen Arpe, Charlet R. Lindley, Industrial organic chimie , ediția a IV-a, Wiley-VCH, 2003, pp. 239-266, ISBN 3-527-30578-5 .
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikționarul conține dicționarul lema « nailon » -
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe nailon
linkuri externe
- ( EN ) Nylon , pe Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
- Poliamidele , pe pslc.ws.
- I nylons ( PDF ) [ link rupt ] , pe students.dicamp.units.it .
| Controllo di autorità | Thesaurus BNCF 46433 · LCCN ( EN ) sh85093523 · BNF ( FR ) cb131782131 (data) · NDL ( EN , JA ) 00567992 |
|---|
