Nylon
| Dichte | 1150kg /m³ |
| Elektrische Leitfähigkeit (σ) | 10 -12 (m Ohm ) -1 |
| Wärmeleitfähigkeit | 0,25 W/(m·K) |
Nylon oder Nylon [ 1 ] ( spanische Schreibweise des Handelsnamens Nylon, eingetragenes Warenzeichen [ 2 ] ) ist ein synthetisches Polymer , das zur Gruppe der Polyamide gehört . Nylon ist eine elastische und sehr widerstandsfähige Textilfaser , sie wird nicht von Motten befallen , muss nicht gebügelt werden und wird zur Herstellung von Strümpfen, Stoffen und Maschenwaren sowie Borsten und Angelschnüren verwendet. Geformtes Nylon wird als hartes Material bei der Herstellung verschiedener Utensilien wie Bürstengriffe, Kämme usw. verwendet.
Nylon wurde von Wallace Hume Carothers entdeckt und zuerst patentiert . Er entdeckte es 1933, [ 3 ] patentierte es aber erst am 20. September 1938 (US-Patente 2130523, 2130947 und 2130948). Nach dem Tod von Carothers behielt die Firma DuPont das Patent. DuPont Laboratories produzierte 1938 diese starke und elastische synthetische Faser, die teilweise Seide und Kunstseide ersetzte .
Mit dieser Erfindung wurde der Strumpfmarkt 1938 mit der Herstellung von Nylonstrümpfen revolutioniert, aber sie wurden bald sehr schwer zu bekommen, da die Vereinigten Staaten im folgenden Jahr in den Zweiten Weltkrieg eintraten und Nylon zur Herstellung von Kriegsmaterial benötigt wurde, wie z Seile und Fallschirme. Aber vor Strumpfhosen oder Fallschirmen war das erste Nylonprodukt die Zahnbürste mit Nylonborsten. Die ersten Chargen kamen 1945 nach Europa .
Etymologie
Es gibt mehrere Interpretationen des Namens. Eine davon ist, dass es sich um ein Wortspiel handelt, das sich auf NY ( New York ) und Lon ( London ) bezieht, zwei Städte , die in der englischen Sprache als Ergebnis NyLon konjugieren , da es von zwei dort lebenden Forschern entdeckt wurde jede Stadt und sie meldeten die Patente fast gleichzeitig an.
Laut John W. Eckelberry (DuPont) [ Zitieren erforderlich ] war „nyl“ eine zufällig gewählte Silbe und „on“ ist im Englischen ein Suffix, das auf vielen Fasern verwendet wird.
Ein weiterer Grund ist, dass beim Versand von New York (NY) nach London (LON) die Initialen der Städte auf den Lieferscheinen erschienen und es für die Hafenarbeiter einfacher war, NY-LON als den richtigen Namen zu identifizieren.
Ein weiterer Grund ist, dass sie die Anfangsbuchstaben der Namen der Frauen der Forscher sind, die die Faser entdeckt haben: Norma, Yolanda, Laura, Olaya und Natalia. [ 4 ]
Eine andere Version besagt, dass der Name "no-run" hätte sein sollen, was darauf hinweist, dass Strümpfe aus diesem Material nicht leicht brechen, aber aus rechtlichen Gründen wurde es in Nylon geändert.
Eine andere Legende führt den Namen auf Abkürzungen von Ausrufen wie „Now You Lousy Old Nipponese“ (oder „Now You Look Old Nippon“ oder „Now You Lose Old Nippon“) gegen die Japaner zurück, da es ein Ersatz für Seide ist, die es hatte im Zweiten Weltkrieg aus dem von Japan besetzten China importiert .
Eigenschaften
Während der Herstellung werden Nylonfasern auf etwa das Vierfache ihrer ursprünglichen Länge extrudiert , texturiert und kaltgesponnen , was ihre Kristallinität und Zugfestigkeit erhöht .
Widerstand
| Verbindung | Wert |
| Alkohole | Gut |
| Ketone | Gut |
| Fette und Öle | Schlecht |
| Halogene | Schlecht |
| aromatische Kohlenwasserstoffe | Gut |
Seine Schmelzviskosität ist sehr niedrig, was zu Schwierigkeiten bei der industriellen Verarbeitung führen kann, und seine Einwirkung von Witterungseinflüssen kann zu Versprödung und Farbänderung führen, wenn keine vorherige Stabilisierung oder Schutz vorhanden ist.
Glasfaser kann Nylon hinzugefügt werden, um eine erhöhte Steifheit bereitzustellen.
Es ist ein kristallines Polymer, da es Zeit hat, sich zu organisieren und langsam abzukühlen, was es sehr widerstandsfähig macht.
Nylonketten mit einer geraden Anzahl an Kohlenstoffatomen zwischen den Amidgruppen sind kompakter und haben auch höhere Schmelzpunkte als solche mit einer ungeraden Anzahl an Kohlenstoffatomen . Mit zunehmender Zahl der Methylengruppen zwischen den Amidgruppen nimmt der Schmelzpunkt ab und die Wasserbeständigkeit zu.
Schmelzpunkt und Löslichkeit
Nylon ist in Phenol , Kresol und Ameisensäure löslich . Sein Schmelzpunkt liegt bei 263,12 °C.
Synthese
Nylon wird formal durch die Polykondensation einer Disäure mit einem Diamin erzeugt . Die Anzahl der Kohlenstoffatome in den Amin- und Säureketten kann hinter den Polyamid-Initialen angegeben werden. Das bekannteste, PA6.6 oder Nylon 6,6, ist das formale Produkt von Hexandisäure (Adipinsäure ) und Hexamethylendiamin .
Aus praktischen Gründen wird es nicht aus der Säure und dem Amin hergestellt, sondern aus Lösungen des Amins und des Disäurechlorids . Zwischen den beiden Phasen entsteht das Polymer, das zum Nylonfaden expandiert werden kann.
Ein ähnliches Polymer ist "Perlon" (Nylon 6), das durch Öffnen und Polymerisieren eines Lactams, üblicherweise Caprolactam , gebildet wird . Der Unterschied besteht darin, dass bei Nylon die Ketten aus Polymeren mit der allgemeinen Formel (..-NH-C(=O)-(CH 2 ) n -C(=O)-NH-(CH 2 ) m - bestehen. ..), während in Perlon die Ketten die Sequenz (..-NH-C(=O)-(CH 2 ) n -NH-C(=O)-(CH 2 ) n -... ) haben.
Reaktionsmechanismus
Nylon 6,6 hat ein Monomer , das sich nach Bedarf n -mal wiederholt , um eine Faser zu bilden. Die erste 6, die Nylon begleitet, stellt die Anzahl der Kohlenstoffe im Amid dar und die zweite Zahl ist die Anzahl der Kohlenstoffe in der Säurekette.
Nylon 6,6 wird durch Kondensation im Labor aus Adipoylchlorid und Hexamethylendiamin synthetisiert. Aber in einer Industrieanlage wird Nylon normalerweise durch Umsetzen von Adipinsäure (abgeleitet von Phenol) mit Hexamethylendiamin (abgeleitet von Ammoniak ) hergestellt.
Kinetik
Da Nylon durch Kondensation hergestellt wird, ist die Kinetik schrittweise. Da im Polymer weniger Masse als in den ursprünglichen Monomeren vorhanden ist, wird das Polymer in Bezug auf die Monomere als kondensiert bezeichnet. Das Nebenprodukt ist Wasser und wird als Kondensat bezeichnet.
Kondensationspolymerisationen erzeugen Nebenprodukte. Additionspolymerisationen nicht.
Staat
Gemäß der Funktionalität F = 2 ist Nylon eine Faser, im Allgemeinen hochschmelzend.
Die Organisation der Moleküle und die sorgfältige Kühlung, mit der es zu diesem Zweck durchgeführt wird, bestimmen, dass das Polymer kristallin ist.
Molekulare Kräfte
Die Molekularkräfte von Nylon sind zweitrangig. Es zeigt London-Kräfte (nicht polar) und mehrere Wasserstoffbrückenbindungen, wie in der obigen Abbildung zu sehen ist.
Wasserstoffbrückenbindungen und andere sekundäre Wechselwirkungen zwischen einzelnen Ketten halten Polymerketten fest zusammen, was es schwierig macht, übereinander zu gleiten.
Das bedeutet, dass Nylonfasern, wenn sie gedehnt werden, sich nicht stark dehnen, wenn überhaupt. Das erklärt, warum die Fasern ideal für Garne und Seile geeignet sind.
Fasern haben auch ihre Nachteile. Obwohl sie eine gute Zugfestigkeit haben, was bedeutet, dass sie stark sind, wenn sie gedehnt werden, haben sie im Allgemeinen eine geringe Druckfestigkeit, was bedeutet, dass sie schwach sind, wenn sie gequetscht oder komprimiert werden. Darüber hinaus neigen Fasern dazu, in einer Richtung stark zu sein, derjenigen, in der sie orientiert sind. Werden sie rechtwinklig zu ihrer Orientierungsrichtung gedehnt, neigen sie zur Schwächung.
Aufgrund dieser seltsamen Kombination von Stärken und Schwächen ist es oft sinnvoll, die Fasern in Verbindung mit einem anderen Material, beispielsweise einem Duroplast, zu verwenden.
Die Fasern werden häufig zur Verstärkung von Duroplasten verwendet. Sie kompensieren die Mängel der Thermostarre und der Widerstand der Thermostarre wiederum gleicht die Mängel der Fasern aus.
Wenn ein Duroplast oder ein anderes Polymer auf diese Weise mit einer Faser verstärkt wird, spricht man von einem Verbundwerkstoff.
Polykondensation und Stufen
Nylon wird durch Polykondensation hergestellt . Wenn der Carbonylsauerstoff protoniert wird , wird er viel anfälliger für Angriffe durch den Diaminstickstoff . Der protonierte Sauerstoff zieht die Elektronen an, die er mit dem Carbonyl teilt, wodurch das Carbonyl-Kohlenstoff-Elektron mangelhaft bleibt und bereit ist, dass der Amin-Stickstoff ein Paar abgibt. Das Dimer kann auch mit anderen Dimeren reagieren, um ein Tetramer zu bilden. Oder es kann mit einem Trimer zu einem Pentamer reagieren und wiederum mit größeren Oligomeren reagieren. Wenn dies geschieht, wandeln sich die Dimere schließlich in Trimere, Tetramere und größere Oligomere um, und diese Oligomere reagieren miteinander, um noch größere Oligomere zu bilden. Dies geht so weiter, bis sie groß genug werden, um als Polymere betrachtet zu werden.
Damit Moleküle groß genug werden, um als Polymere betrachtet zu werden, muss diese Reaktion unter Vakuum durchgeführt werden. In diesem Fall verdampft das gesamte Wassernebenprodukt und wird aus dem Reaktionsmedium entfernt. Sie müssen das Wasser entfernen, um die Le-Châtelier -Reaktion zu begünstigen . Wie bereits erwähnt, benötigt die Reaktion keinen Säurekatalysator , um stattzufinden; Der Grund dafür ist, dass die Reaktion gegen Ende der Polymerisation, wo nicht mehr viele Säuregruppen übrig sind, um als Katalysatoren zu wirken, immer noch abläuft. Das heißt, das Amin kann mit unprotonierten Carbonsäuren reagieren . Wenn dies nicht der Fall wäre, könnte Nylon 6,6 mit hohem Molekulargewicht nicht ohne einen externen Katalysator erhalten werden, da die Reaktion bei höheren Umwandlungen stoppen würde, wenn nicht genügend Säuregruppen vorhanden wären, um als Katalysatoren zu wirken.
Der Rohstoff für die Herstellung von Nylon 6,6 ist Benzol , das beim Cracken und Reformieren von Erdöl gewonnen wird .
Verwendung von Nylon
Außer als Textilfaser wird Nylon verwendet für:
- Angelschnüre
- Autoteile (z. B. Benzintank)
- Maschinenteile (wie Zahnräder und Lager)
- Gitarrensaiten
- Reißverschlüsse
- Flügel für industrielle Ventilatoren
- Schrauben
- Nähte (Chirurgie)
- Uhrenarmbänder (hauptsächlich für militärische Zwecke und zum Tauchen )
Siehe auch
Referenzen
- ↑ Königliche Spanische Akademie und Verband der Akademien der spanischen Sprache. «Nylon» . Wörterbuch der spanischen Sprache (23. Auflage).
- ↑ Audra J. Wolfe (Hrsg.). "Nylon: Eine Revolution in Textilien" . Chemical Heritage Magazine (auf Englisch) . Philadelphia (USA): Chemical Heritage Foundation . Abgerufen am 17. Juli 2012 . „Das Unternehmen entschied sich dann, den Namen nicht als Marke zu registrieren, und hoffte stattdessen, die Verbraucher dazu zu ermutigen, Nylon als ein generisches, bereits vorhandenes Material wie Holz oder Glas zu betrachten. »
- ↑ Klaus., Weißermel, (1981). Industrielle Organische Chemie: Wichtigste Ausgangs- und Zwischenprodukte . Ich habe umgekehrt. ISBN 8429179895 . OCLC 53782395 .
- ↑ Silva Rodríguez, Francisco; Sanz Aragones, José Emilio (1996). «Punkt 13. Textilfasern. 13.6. Synthetische Fasern". Industrielle Technik I (1. Auflage). Aravaca (Madrid, Spanien): McGraw-Hill/Interamericana de España, SAU S. 194-205. ISBN 84-481-0444-7 . «1938 erhielten fünf Forscher der Firma Du Pont de Nemours (USA) die erste Textilfaser durch Polykondensation, die unter dem Namen Nylon patentiert wurde. Besagte Faser wurde zu Ehren der Ehefrauen der Mitglieder der Gruppe auf diesen Namen getauft: Nina, Yolanda, Lucy, Olga, Norma = NYLON».
Externe Links
Wikimedia Commons hat eine Mediengalerie über Nylon .
