نایلون

بررسی

نایلون گونه‌ای از گرمانرم است که از مواد نرم ساخته شده‌است. نخستین کاربری‌های تجاری از نایلون در ساختن برس مسواک (۱۹۳۸) و جوراب زنانه (۱۹۴۰) بود. این مواد از واحدهای تکرارشونده که با پیوند پپتاید (یا پیوند شیمیایی آمید) به یکدیگر پیوند یافته‌اند، تشکیل شده و نوعی پلیامید است. نایلون نخستین پلیمر ترکیبی موفق در بازرگانی است. هدف از ساخت نایلون آن بود که چون در دوران جنگ جهانی دوم، ابریشم کمیاب شده بود، نایلون جایگزین ترکیبی ابریشم شود و بتوان چیزهایی را که با ابریشم ساخته می‌شد با این ماده ساخت؛ این ماده در آن دوران در ساخت برخی وسایل نظامی چون چتر نجات، جلقه توپ‌خانه ضدهوایی و تایرهای بسیاری از انواع خودروهای نظامی بکار رفت.
نایلون ۶ و نایلون ۶٬۶ مهم‌ترین پلی آمید می‌باشند که در صنعت نساجی و در تولید فرش و موکت نیز کاربرد دارد. از همین رو به معرفی خواص آن‌ها می‌پردازیم.

نایلون ۶

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

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 آمده‌است. 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 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 ۶۶ معروف است، درمی‌آید.

تولید نایلون ۶۶

محلول منومرهای هگزامتیلن دی آمین (۶۰–۷۰ درصد) و ادیپیک اسید (۲۰ درصد) را به‌طور جداگانه در متانول تیه کرده و سپس آن‌ها را با هم مخلوط می‌کنند تا نمک نایلون ۶۶ در متانول رسوب کند.
نمک نایلون ۶۶ 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 ۱۹۰–۱۹۱ درجه بدست می‌آید.
محلول ۶۰ درصد از نمک نایلون ۶۶ در آب مقطر تهیه کرده و آن را همراه با ۰٫۵ درصد اسید استیک به عنوان تثبیت‌کننده گروه‌های آخر (یا تثبیت‌کننده مناسب دیگر) وارد اتوکلاو می‌کنند. هوای داخل اتوکلاو را به وسیلهٔ 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 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 بالاخخره 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 به وسیلهٔ 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.

کاربردها

در سال ۲۰۱۱تولید جهانی نایلون ۶٬۶–۲ میلیون تن بود. در آن زمان بیشتر از نیمی از نایلون ۶٬۶ تولید شده برای نساجی و تولید الیاف، و باقیماندهٔ آن برای تولید رزین استفاده می‌شد.
نایلون ۶٬۶ به دلیل ساختار ۳بعدی 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 قالبگیری و قطعات خودرو (مانند انتهای مخزن رادیاتور، لوله‌ها، پروفیل‌ها، تسمه نقاله، عناصر عایق برق، تابه روغن و … استفاده می‌شود.