نایلون و تولید آن و کاربرد ها

نایلون

نایلون ۶ :

نایلون ۶ یا پلی کاپرولاکتم توسط پائول اسکلاک در هنگام بهبود خواص نایلون ۶۶ بوجود آمد. نایلون ۶۶ پلی‌آمیدی نیمه کریستالی است. نایلون ۶ برخلاف دیگر نایلون‌ها و نایلون ۶،۶ یک پلیمر تراکمی است که باعث تفاوت ویژگی آن با دیگر نایلون‌ها می‌شود.

تولید نایلون ۶ :

منومر نایلون ۶ عبارتست از اتا-آمینوکاپروئیک اسید ɛ-Amino Caproic یا لاکتوم آن یعنی کاپرولاکتم (Caprolactom) با فرمول شیمیایی  CH2)5C(O)NH).

به دلیل آسانی تهیه و تصفیه، از کاپرولاکتم استفاده می‌شود. کاپرولاکتم مادهٔ کریستالی سفید رنگ با نقطه ذوب ۶۸–۶۹ درجه سانتی گراد است. پلیمریزاسیون کاپرولاکتم و تبدیل آن به نایلون ۶ به روش‌های مختلفی انجام می‌گیرد که مهمترین آن‌ها به صورت زیر می‌باشد :

  1. کاپرولاکتم را ذوب کرد و پس از فیلتر، آن را در داخل اتوکلاو و تحت فشار به مدت ۸ ساعت در حرارت ۲۴۰–۲۸۰ درجه سانتی گراد و دور از محیط هوا یا تحت گاز بی‌اثر همراه با کاتالیزورهای مناسب پلیمریزه می‌کنند.
  2. به کاپرولاکتم مقدار ۱۰ درصد وزن خود آب اضافه کرده و آن را در حرارت بالا و با کنترل خروج بخار آب همراه با کاتالیزورهای مناسب تحت عمل پلیمریزاسیون قرار می‌دهد. با وجود اینکه این روش در مقایسه با روش اول، زمان زیادی لازم دارد، ولی چون عمل پلیمریزاسیون را می‌توان به خوبی تحت کنترل درآورد و همچنین از تجزیه حرارتی پلیمر (که در روش اول امکان آن وجود دارد) جلوگیری کرد، لذا بیشتر بکار گرفته می‌شود.

اضافه کردن آب به کاپرولاکتم، حلقه منومر را باز کرده و آن را تبدیل به اتا-آمینوکاپروئیک اسید ɛAmino Caproic) ) می‌کند.

مولکول اسید آمینوکاپروئیک با یک مولکول دیگر از لاکتم ترکیب شده و دی‌مر و سپس با مولکول دیگر ترکیب شده، تری مر و بالاخره پلیمر تشکیل می‌شود.

پس از تهیه پلیمر مذاب با هریک از روش‌های فوق، آن را به صورت نوار در آب منجمد کرده و پس از تبدیل به گرانول و شستشوی کامل (به منظور برطرف کردن منومر) آن را کاملاً خشک کرده و جهت ریسیدن مذاب و تهیه لیف به کار می‌برند.

وبژگی‌ها

از ویژگی‌های نایلون ۶ می‌توان به سختی، استحام کششی بالا، درخشندگی و قابلیت ارتجاعی (الاستیسیتهٔ مناسب) می‌توان اشاره کرد. همچنین منسوج نایلون ۶ در برابر مواد شیمیایی چون اسیدها و بازها، سایش و چین و چروک مقاوم است.

کاربردها

در سال ۲۰۱۰ بیش از ۴ میلیون تن از نایلون ۶ تولید شد که حدود ۶۰٪ آن برای تولید لیف، ۳۰٪ آن برای تولید رزین و ۱۰٪ آن برای تولید فیلم استفاده شد. امروزه به دلیل استحکام بالا، کاربردهای بیشتری برای استفاده از نایلون ۶ به وجود آمده‌ است. از جمله برای ساخت قطعه در صنعت خودروسازی (مانند چرخ‌دنده‌ها، اتصالات، یاتاقان) و…

نایلون ۶ به عنوان برس مسواک، بخیه جراحی، سیم در سازهای موسیقی آکوستیک و کلاسیک از جمله گیتار، ویولن، ویولنسل و … استفاده می‌شود. همچنین در ساخت انواع طناب، رشته، کابل تایر و … و همین‌طور در جوراب‌بافی و لباس‌های کشباف استفاده می‌شود.

نایلون ۶۶ :

منومرهای تشکیل دهنده نایلون ۶۶ عبارت است از هگزامتیلن دی‌آمین (با شش اتم کربن) و اسید ادیپیک (با شش اتم کربن) که پس از متراکم شدن به صورت پلی هگزامتیلن آدیپامید که به نام نایلون ۶۶ معروف است، درمی‌آید.

درجه حرارت مخزن را به ۲۲۰ درجه سانتی گراد رسانده و سپس آن را در مدت ۱–۲ ساعت به ۲۷۰–۲۸۰ درجه سانتی گراد می‌رسانند عمل پلیمریزاسیون را به مدت ۴ ساعت در ۲۸۰ درجه سانتی گراد ادامه می‌دهند و در حین عمل پلیمریزاسیون با کنترل فشار، آب تشکیل شده از فعل و انفعال را به صورت بخار آب خارج می‌سازند و بالاخره فشار مخزن را به ۱ اتمسفر کاهش می‌دهند. عمل خارج شدن آب از مخزن ، عمل بهم زدن پلیمر مذاب تشکیل شده را نیز انجام می‌دهد. محصول پلیمر حاصل معمولاً حاوی مقدار کمی (حدود ۱ درصد) اولیگومرهای حلقوی می‌باشد.

پس از تکمیل عمل پلیکریزاسیون پلیکر مذاب را بوسیله فشار گاز ازت خالص از سوراخهای مناسب به صورت نوار یا رشته به داخل آب سرد هدایت کرده و پس از انجماد آن را به قطعات کوچک (گرانول) تبدیل می‌کنند.

گرانول‌های تهیه شده (با نقطه ذوب ۲۶۵ درجه) از تولیدات مختلف را به منظور یکنواختی محصولات با هم مخلوط کرده و پس از آماده و خشک کردن تحت پوشش گاز ازت، به دستگاه ریسنده مذاب هدایت می‌کنند و بالاخره عمل ریسیندن مذاب و عمل کشیدن فیلامنت انجام می‌گیرد.

دیگر نایلون‌ها :

غیر از نایلون ۶ و نایلون ۶،۶ که در صنعت نساجی به صورت لیف مصرف می‌شوند ، نایلون‌های دیگر نیز عرضه شده‌اند که اغلب آن‌ها در مراحل اولیه تولید خود می‌باشند یا به علت گرانی مواد اولیه در سطح تجارتی تولید نمی‌شوند. مهمترین آن‌ها عبارتند از:

  • نایلون ۱: از پلیمریزاسیون برخی از منوایزوسیانات‌ ها در حرارت ۱۰۰–۱۲۰ درجه سانتی‌گراد در محلول دی‌متیل فرم‌آمید و در حضور کاتالیزورهای آنیونیک بدست می‌آید.
  • نایلون ۲: از دو روش بدست می‌آید :
  1. از حرارت دادن گلاسین آمید به مدت ۲۰ ساعت در حرارت ۱۰۰ درجه در مخزن بسته
  2. از ترکیب انیدروکربوکسی گلایسین با آب
  • نایلون ۳ : از پلیمریزاسیون اکریل آمید . از این پلیمر در سطح تجاری لیف تهیه نشده‌است ؛ ولی دارای خواص مناسب است.
  • دی‌متیل نایلون ۳ : از پلیمریزاسیون Dimethyl Azetidin-2-one و ۴ بدست می‌آید. روش تهیه آن مانند نایلون ۶ است.
  • نایلون ۴ : از پلیمریزاسیون ۲-پیرولیدین بدست می‌آید. به دلیل بالا بودن دمای ذوبلازم است به طریق مرطوب ریسیده شود. جذب رطوبت آن همانند پنبه می‌باشد ، در صورتی ‌که در سطح تجارتی تهیه شود می‌تواند با نایلون ۶ و نایلون ۶،۶ رقابت کند.
  • نایلون ۵ : به علت مشکلات پلیمریزاسیون و حلقوی شدن آن جهت تهیه الیاف، به صورت آزمایشی نیز تهیه و مورد استفاده قرار نگرفته ‌است.
  • نایلون ۷ : یا ENANT از پلیمریزاسیون اسید هپتانوئیک لاکتم یا اسید انانتیک بدست می‌آید.
  • نایلون ۱۱ یا ریلسان
  • نایلون T-6: از پلیمریزاسیون تراکمی هگزامتیلن دی‌آمین و ترفتالیک اسیدبدست می‌آید ، یعنی نصف آروماتیک و نصف آلیفاتیک می‌باشد. یکی از منومرهای تشکیل دهنده آن از نایلون ۶۶ و منومر دیگر آن از پلی استر گرفته شده‌ است.
  • نومکسNomex این پلیمر از متراکم شدن متا-فنیلن دی‌آمین با ایزوفتالیک اسید بدست می‌آید. قدرت لیف آن ۳٫۶ گرم بر دنیر و ازدیاد طول تا حد پارگی‌اش ۲۳ درصد می‌باشد.