درباره NYLON

هدف از ساخت نایلون

در دوران جنگ جهانی دوم که ابریشم کمیاب شده بود نایلون جایگزین ترکیبی ابریشم میشود که وسایلی که بتوان با ابریشم ساخت با این ماده ساخته شود٬ که این ماده در آن دوران در ساخت برخی وسایل نظامی چون چتر نجات، جلقه توپ‌خانه ضدهوایی ˛تایرهای بسیاری از انواع خودروهای نظامی  و در صنعت نساجی و در تولید فرش و موکت نیز کاربرد دارد. از همین رو به معرفی خواص آن‌ها می‌پردازیم.

نایلون 6

نایلون 6 توسط پائول اسکلاک در هنگام بهبود خواص نایلون 66 بوجود آمد. نایلون 66 پلی‌آمیدی نیمه کریستالی است.  برخلاف دیگر نایلون‌ها و نایلون 66، یک پلیمر تراکمی است که باعث تفاوت ویژگی آن با دیگر نایلون‌ها می‌شود.

تولید نایلون6

منومر نایلون 6 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 68–69 درجه سانتی گراد است. پلیمریزاسیون کاپرولاکتم و تبدیل آن به نایلون 6 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 دستگاه اتوکلاو گذاشته و تحت فشار به مدت 8 ساعت در حرارت 240 –280 درجه سانتی گراد و دور از محیط هوا یا تحت گاز بی‌اثر همراه با کاتالیزورهای مناسب پلیمریزه می‌کنند.
2. با توجه به اینکه این روش در مقایسه با روش اول زمان زیادی میبرد 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.

در این روش به کاپرولاکتم مقدار 10درصد 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.

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

مولکول اسید آمینوکاپروئیک با یک مولکول دیگر از لاکتم ترکیب شده 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.

ویژگی های نایلون :6

• 1.سختی
• 2.استحکام کششی بالا
• 3.درخشندگی و قابلیت ارتجاعی(الاستیسیته مناسب)

قابل ذکر است که منسوج نایلون 6 در برابر مواد شیمیایی چون اسیدها ٬ بازها، سایش و چین و چروک مقاوم است.

کاربرد نایلون 6

در سال 2010 بیش از 4 میلیون تن از نایلون 6 تولید شد که حدود 60٪ آن برای تولید لیف، 30٪ آن برای تولید رزین و 10٪ آن برای تولید فیلم استفاده شد. امروزه به دلیل استحکام بالا، کاربردهای بیشتری برای استفاده از نایلون 6 بوجود آمده‌است. از جمله برای ساخت قطعه در صنعت خودروسازی (مانند چرخ‌دنده‌ها، اتصالات، یاتاقان) و…

نایلون66

مواد تشکیل دهنده نایلون 66 عبارتست 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 66 معروف است، درمی‌آید.

تولید نایلون 66 

محلول منومرهای هگزامتیلن دی آمین (60–70 درصد) و ادیپیک اسید (20 درصد) را بطور جداگانه در متانول تیکه کرده و سپس آن‌ها را با هم مخلوط می‌کنند تا نمک نایلون 66 در متانول رسوب کند.

نمک نایلون 66 را چندین بار با متانول خالص شستشو داده و پس از سانتریفیوژ آن را خشک می‌کنند و در نتیجه پودر از کریستال‌های سفید رنگ با نقطه ذوب 190–191 درجه بدست می‌آید.

محلول 60 درصد از نمک نایلون 66 در آب مقطر تهیه کرده و آن را همراه با 0٫5 درصد اسید استیک به عنوان تثبیت‌کننده گروه‌های آخر (یا تثبیت‌کننده مناسب دیگر) وارد اتوکلاو می‌کنند. هوای داخل دستگاه اتوکلاو را بوسیله پمپ خلأ یا عبور گاز بی‌اثر مانند ازت یا هیدروژن تخلیه می‌کنند. در غیر این صورت، وجود اکسیژن در محیط عمل موجب اکسایش پلیمر خواهد شد.

درجه حرارت مخزن را به 220 درجه سانتی گراد رسانده و سپس آن را در مدت1 الی 2 ساعت به 270–280 درجه سانتی گراد می‌رسانند .عمل پلیمریزاسیون را به مدت 4 ساعت در 280 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 1 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 1 درصد) اولیگومرهای حلقوی می‌باشد.

پس از تکمیل عمل پلیکریزاسیون پلیمر 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 265 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 ریسیدن مذاب و عمل کشیدن فیلامنت انجام می‌گیرد.

کاربردها 

از کاربردهای که میتوان به آن اشاره کرد برای صنعت نساجی و تولید الیاف، و باقیماندهٔ آن برای تولید رزین استفاده می‌شود.

این نایلون ها به دلیل ساختار 3بعدی خود دارای مقاومت مکانیکی بالا، استحکام، ثبات خوب گرمایی و مقاومت در برابر مواد شیمیایی و… است. از این رو به عنوان لیف برای منسوجات، فرش، موکت و قطعات قالب گیری و قطعات خودرو (مانند انتهای مخزن رادیاتور، لوله‌ها، پروفیل‌ها، تسمه نقاله، عناصر عایق برق، تابه روغن و … استفاده می‌شود.

دیگر نایلون ها 

به غیر از موارد بالا که در صنعت نساجی به صورت لیف کاربرد داشتن ˛نایلون های دیگری وارد چرخه صنعت شد که اغلب آنها در مراحل اولیه تولیدخود می‌باشند یا به علت گرانی مواد اولیه در سطح تجارتی تولید نمی‌شوند.

مهمترین آنها عبارتند از :

نایلون 1 :

از پلیمریزاسیون برخی از منوایزوسیانات‌ها در حرارت 100–120 درجه سانتی‌گراد در محلول دی‌متیل فرم‌آمید و در حضور کاتالیزورهای آنیونیک بدست می‌آید.

نایلون 2 :

از دو روش به دست می آید:

1. از حرارت دادن گلاسین آمید به مدت 20 ساعت در حرارت 100 درجه در مخزن بسته

2. از ترکیب انیدروکربوکسی گلایسین با آب

نایلون 3 :

این پلیمر در سطح تجاری لیف تهیه نشده‌است˛ ولی دارای خواص مناسب است.

دی‌متیل نایلون 3 : از پلیمریزاسیون Dimethyl Azetidin-2-one و4 بدست می‌آید.

روش تهیه آن مانند نایلون 6 است.

نایلون 4 :

از پلیمریزاسیون پیرولیدین بدست می‌آید. به دلیل بالا بودن دمای ذوب لازم است به طریق مرطوب ریسیده شود.

جذب رطوبت آن همانند پنبه می‌باشد، در صورتی‌که در سطح تجارتی تهیه شود می‌تواند با نایلون 6 و نایلون 66 رقابت کند.

نایلون 5 : به علت مشکلات پلیمریزاسیون و حلقوی شدن آن جهت تهیه الیاف، به صورت آزمایشی نیز تهیه و مورد استفاده قرار نگرفته‌ است.

نایلون T-6 : ازپلیمریزاسیون تراکمی هگزامتیلن دی‌آمین و ترفتالیک اسید بدست می‌آید، یعنی نصف آروماتیک و نصف آلیفاتیک می‌باشد. یکی از منومرهای تشکیل دهنده آن از نایلون 66 و منومر دیگر آن از پلی استر گرفته شده‌است.