Nylon
| Hustota | 1150 kg /m³ |
| Elektrická vodivost (σ) | 10-12 ( m ohm ) -1 |
| Tepelná vodivost | 0,25 W/(m K) |
Nylon nebo nylon [ 1 ] ( španělský pravopis obchodního názvu Nylon, registrovaná ochranná známka [ 2 ] ) je syntetický polymer , který patří do skupiny polyamidů . Nylon je elastické a velmi odolné textilní vlákno , nenapadají ho moli , nevyžaduje žehlení a používá se při výrobě punčoch, látek a pletenin, ale i štětin a vlasců. Lisovaný nylon se používá jako tvrdý materiál při výrobě různého náčiní, jako jsou násady kartáčů, hřebeny atd.
Nylon objevil a poprvé patentoval Wallace Hume Carothers . Objevil ho v roce 1933, [ 3 ] ale patentoval jej až 20. září 1938 (americké patenty 2130523, 2130947 a 2130948). Po Carothersově smrti si patent ponechala společnost DuPont . DuPont Laboratories v roce 1938 vyrobily toto silné a elastické syntetické vlákno, které částečně nahradilo hedvábí a umělé hedvábí .
S tímto vynálezem došlo v roce 1938 k převratu na trhu s punčochami, kdy se vyrobily nylonové punčochy, které se však brzy staly velmi obtížně sehnatelné, protože v následujícím roce vstoupily Spojené státy do druhé světové války a nylon byl nezbytný k výrobě válečného materiálu, jako např. lana a padáky. Ale před punčochami nebo padáky byl prvním nylonovým výrobkem zubní kartáček s nylonovými štětinami. První várky dorazily do Evropy v roce 1945 .
Etymologie
Existují různé interpretace názvu. Jedním z nich je, že jde o slovní hříčku, odkazující na NY ( New York ) a Lon ( Londýn ), dvě města konjugovaná v angličtině jako výsledek dávají NyLon , protože jej objevili dva výzkumníci, kteří žili v každé město a patenty zaregistrovali téměř ve stejnou dobu.
Podle Johna W. Eckelberryho (DuPont) [ pochvalná zmínka potřebovaný ] , “nyl” byla náhodně vybraná slabika a “on” , v angličtině, je přípona použitá na mnoha vláknech.
Další je, že při přepravě z New Yorku (NY) do Londýna (LON) se na přepravních listech objevily iniciály měst a pro přístavní dělníky bylo snazší je identifikovat jako NY-LON než podle skutečného jména.
Další je, že jsou to iniciály jmen manželek výzkumníků, kteří vlákno objevili: Norma, Yolanda, Laura, Olaya a Natalia. [ 4 ]
Jiná verze říká, že název měl být „no-run“, což naznačuje, že punčochy vyrobené z tohoto materiálu se snadno nerozbily, ale z právních důvodů byl změněn na Nylon.
Jiná legenda připisuje jméno zkratkám zvolání jako „Now You Lousy Old Nipponese“ (nebo „Now You Look Old Nippon“ nebo „Now You Lose Old Nippon“) proti Japoncům, protože je to náhražka za hedvábí , které měl. dovezené z Japonci okupované Číny ve druhé světové válce .
Vlastnosti
Během výroby jsou nylonová vlákna extrudována , texturována a spřádána za studena na přibližně 4násobek své původní délky, což zvyšuje jejich krystalinitu a pevnost v tahu .
Odolnost
| Sloučenina | Hodnota |
| alkoholy | Dobrý |
| ketony | Dobrý |
| Tuky a oleje | Špatný |
| halogeny | Špatný |
| aromatické uhlovodíky | Dobrý |
Jeho viskozita taveniny je velmi nízká, což může vést k obtížím při průmyslové transformaci, a jeho vystavení prvkům může způsobit zkřehnutí a změnu barvy, pokud nedojde k předchozí stabilizaci nebo ochraně.
K nylonu lze přidat sklolaminát , aby se zvýšila tuhost.
Je to krystalický polymer, protože má čas se uspořádat a pomalu chladnout, takže je velmi odolný.
Nylonové řetězce se sudým počtem atomů uhlíku mezi amidovými skupinami jsou kompaktnější a jejich teploty tání jsou také vyšší než u řetězců s lichým počtem atomů uhlíku . S rostoucím počtem methylenových skupin mezi amidovými skupinami se snižuje teplota tání a zvyšuje se odolnost vůči vodě.
Bod tání a rozpustnost
Nylon je rozpustný ve fenolu , kresolu a kyselině mravenčí . Jeho teplota tání je 263,12 °C.
Syntéza
Nylon je formálně generován polykondenzací dikyseliny s diaminem . Počet atomů uhlíku v řetězcích aminů a kyselin může být uveden za iniciálami polyamidu. Nejznámější, PA6.6 nebo nylon 6,6, je formální produkt kyseliny hexandiové (kyseliny adipové ) a hexamethylendiaminu .
Z praktických důvodů se nepřipravuje z kyseliny a aminu, ale z roztoků aminu a chloridu dikyseliny . Mezi těmito dvěma fázemi se vytvoří polymer, který může být expandován za vzniku nylonového vlákna.
Podobným polymerem je „perlon“ (Nylon 6), který vzniká otevřením a polymerací laktamu, obvykle kaprolaktamu . Rozdíl je v tom, že v nylonu jsou řetězce tvořeny polymery s obecným vzorcem (..-NH-C(=0)-(CH2 ) n - C(=0)-NH-( CH2 ) m- . ..), zatímco v perlonu mají řetězce sekvenci (..-NH-C(=O)-(CH 2 ) n -NH-C(=O)-(CH 2 ) n -... ).
Mechanismus reakce
Nylon 6,6 má monomer , který se nkrát opakuje, jak je potřeba k vytvoření vlákna. Prvních 6, které doprovází nylon, představuje počet uhlíků v amidu a druhé číslo je počet uhlíků v řetězci kyseliny.
Nylon 6,6 se syntetizuje kondenzací v laboratoři z adipoylchloridu a hexamethylendiaminu. Ale v průmyslovém závodě se nylon obvykle vyrábí reakcí kyseliny adipové (odvozené z fenolu) s hexamethylendiaminem (odvozeným z amoniaku ).
Kinetika
Protože se nylon vyrábí kondenzací, kinetika je stupňovitá. Protože je v polymeru méně hmoty než v původních monomerech, říká se, že polymer je kondenzovaný vzhledem k monomerům. Vedlejším produktem je voda a nazývá se kondenzát.
Kondenzační polymerace vytvářejí vedlejší produkty. Adiční polymerace ne.
stát
Podle funkčnosti F=2 je nylon vlákno, obecně s vysokou teplotou tání.
Uspořádání molekul a pečlivé chlazení, se kterým se to pro tento účel provádí, určuje, že polymer je krystalický.
Molekulární síly
Molekulární síly nylonu jsou sekundární. Představuje londýnské síly (nepolární) a vícenásobné vodíkové vazby, jak je vidět na obrázku výše.
Vodíkové vazby a další sekundární interakce mezi jednotlivými řetězci drží polymerní řetězce pevně pohromadě, takže je obtížné klouzat po druhém.
To znamená, že když jsou nylonová vlákna natažena, příliš se nenatahují, pokud vůbec. To vysvětluje, proč jsou vlákna ideální pro použití v přízi a lanech.
Vlákna mají také své nevýhody. Ačkoli mají dobrou pevnost v tahu, což znamená, že jsou pevné, když jsou nataženy, mají obecně nízkou pevnost v tlaku, což znamená, že jsou slabé, když jsou stlačeny nebo stlačeny. Kromě toho mají vlákna tendenci být silná v jednom směru, ve kterém jsou orientována. Pokud jsou nataženy v pravém úhlu ke směru jejich orientace, mají tendenci slábnout.
Kvůli této podivné kombinaci silných a slabých stránek je často dobrý nápad použít vlákna ve spojení s jiným materiálem, jako je termoset.
Vlákna se často používají k vyztužení termosetů. Vyrovnávají nedostatky termorigidu a naopak odpor termorigidu dělá totéž s nedostatky vláken.
Když je termoset nebo jakýkoli jiný polymer vyztužený vláknem tímto způsobem, říká se, že jde o kompozitní materiál.
Polykondenzace a fáze
Nylon se vyrábí polykondenzací . Když je karbonylový kyslík protonován , stává se mnohem zranitelnějším vůči útoku diaminového dusíku . Protonovaný kyslík přitahuje elektrony, které sdílí s karbonylem, takže karbonylový uhlíkový elektron je nedostatečný a připravený na aminový dusík darovat pár. Dimer může také reagovat s jinými dimery za vzniku tetrameru. Nebo může reagovat s trimerem za vzniku pentameru a následně reagovat s většími oligomery. Nakonec, když k tomu dojde, dimery se transformují na trimery, tetramery a větší oligomery a tyto oligomery spolu reagují za vzniku ještě větších oligomerů . To pokračuje, dokud nejsou dostatečně velké, aby je bylo možné považovat za polymery.
Aby molekuly narostly dostatečně velké, aby je bylo možné považovat za polymery, musí tato reakce probíhat ve vakuu. V tomto případě se veškerý vedlejší produkt vody odpaří a odstraní se z reakčního média. Abyste podpořili Le Châtelierovu reakci , musíte se zbavit vody . Jak bylo uvedeno dříve, reakce nepotřebuje kyselý katalyzátor , aby proběhla; Důvodem je to, že se blíží konec polymerace, kde již nezbývá mnoho kyselých skupin, které by působily jako katalyzátory, reakce stále probíhá. To znamená, že amin může reagovat s neprotonovanými karboxylovými kyselinami . Pokud by tomu tak nebylo, nebylo by možné získat vysokomolekulární nylon 6,6 bez externího katalyzátoru, protože reakce by se zastavila při vyšších konverzích, kdy by nebylo dostatek kyselých skupin, aby působily jako katalyzátory.
Surovinou pro výrobu nylonu 6,6 je benzen , který se získává při krakování a reformování ropy .
Použití nylonu
Kromě textilního vlákna se nylon používá pro:
- vlasce
- Autodíly (jako je plynová nádrž)
- Části strojů (jako jsou ozubená kola a ložiska)
- Kytarové struny
- zipy
- Lopatky průmyslového ventilátoru
- Šrouby
- Šití (chirurgie)
- Pásky na hodinky (hlavně pro vojenské použití a pro potápění )
Viz také
Reference
- ↑ Královská španělská akademie a Asociace akademií španělského jazyka. "nylon" . Slovník španělského jazyka (23. vydání).
- ↑ Audra J. Wolfe (ed.). „Nylon: Revoluce v textilu“ . Chemical Heritage Magazine (v angličtině) . Philadelphia (USA): Chemical Heritage Foundation . Staženo 17. července 2012 . „Společnost se poté rozhodla, že nebude název ochrannou známkou, a doufala, že místo toho povzbudí spotřebitele, aby přemýšleli o nylonu jako o generickém již existujícím materiálu, jako je dřevo nebo sklo. »
- ↑ Klaus., Weissermel, (1981). Průmyslová organická chemie: Nejdůležitější výchozí produkty a meziprodukty . obrátil jsem se. ISBN 8429179895 . OCLC 53782395 .
- ↑ Silva Rodriguez, Francisco; Sanz Aragones, José Emilio (1996). «Položka 13. Textilní vlákna. 13.6. Syntetická vlákna". Průmyslová technologie I (1. vydání). Aravaca (Madrid, Španělsko): McGraw-Hill/Interamericana de España, SAU pp. 194-205. ISBN 84-481-0444-7 . „V roce 1938 pět výzkumníků z firmy Du Pont de Nemours (USA) získalo první textilní vlákno polykondenzací, které bylo patentováno pod názvem nylon. Uvedené vlákno bylo pokřtěno tímto jménem na počest manželek členů skupiny: Nina, Yolanda, Lucy, Olga, Norma = NYLON».
Externí odkazy
Wikimedia Commons má mediální galerii o Nylonu .
