نخ پلی آمید از چه چیزی ساخته شده است؟

پلی آمید نخ ، سنگ بنای چشم انداز مدرن نساجی و مادی صنعتی ، از زمان آغاز آن یک کشف انقلابی بوده است. پلی آمید نخ به طور گسترده به دلیل قدرت ، دوام و تطبیق پذیری آن ، کاربردهای خود را در همه چیز از لباس ورزشی با کارایی بالا گرفته تا طناب های صنعتی سنگین و وسایل پزشکی پیدا کرده است. برای درک کامل از خواص و پتانسیل های آن ، درک ترکیب آن و مواد اولیه که به تولید آن می روند ، ضروری است.

ریشه های پتروشیمی

بلوک های ساختمانی از نفت

نخ پلی آمیددر درجه اول از پتروشیمیایی حاصل می شود. نفت ، ترکیبی پیچیده از هیدروکربن ها ، به عنوان منبع اساسی برای مونومرهای مورد استفاده در سنتز پلی آمید خدمت می کند. فرآیند پالایش نفت ، هیدروکربن های زنجیره ای طولانی را به اجزای کوچکتر و قابل کنترل تر تجزیه می کند. در میان اینها ، ترکیبات خاصی مانند بنزن ، تولوئن و زایلن برای تولید پلی آمید از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند.

به عنوان مثال ، بنزن یک ماده اصلی شروع است. از طریق یک سری واکنش های شیمیایی ، بنزن می تواند به سیکلوهگزان تبدیل شود. این تبدیل اغلب از طریق یک فرآیند هیدروژناسیون حاصل می شود ، جایی که گاز هیدروژن در حضور یک کاتالیزور به بنزن اضافه می شود. سیکلوهگزان حاصل از آن برای به دست آوردن اسید آدیپیک ، یکی از مونومرهای مهم برای پلی آمید 6،6 بیشتر پردازش می شود.

تولید مونومرها

تولید اسید چربی

اسید آدیپیک از طریق اکسیداسیون سیکلوهگزان در مقیاس بزرگ تولید می شود. در یک فرآیند صنعتی معمولی ، سیکلوهگزان ابتدا با حضور یک کاتالیزور ، معمولاً یک کاتالیزور مبتنی بر کبالت ، با هوا اکسیده می شود. این واکنش اکسیداسیون منجر به تشکیل سیکلوهگزانول و سیکلوهگزانون می شود که سپس بیشتر به اسید چربی اکسیده می شوند. این واکنش را می توان به شرح زیر نشان داد:

تولید اسید چربی نیاز به کنترل دقیق شرایط واکنش ، از جمله دما ، فشار و نسبت واکنش دهنده ها دارد تا به بازده و خلوص بالا برسد.

تولید قطر

برای پلی آمید 6،6 ، مونومر اساسی دیگر هگزامتیلن دی آمین است. این قطر به طور معمول از آدیپونیتریل تولید می شود ، که می تواند از بوتادین ، ​​یکی دیگر از مشتقات پتروشیمی سنتز شود. بوتادین در فرآیند معروف به هیدروسیتاسیون با سیانید هیدروژن واکنش نشان می دهد تا آدیپونیتریل تشکیل شود. سپس آدیپونیتریل برای تولید هگزامتیلن دی آمین هیدروژنه می شود. واکنشهای شیمیایی به شرح زیر است:

در جدول زیر ، مونومرهای کلیدی پتروشیمی - مشتق شده و مسیرهای تولید آنها برای پلی آمید 6،6 خلاصه شده است:

یک دسته	شروع پتروشیمی	مراحل کلیدی تولید
اسید چربی	بنزن (از طریق سیکلوهگزان)	اکسیداسیون سیکلوهگزان به سیکلوهگزانول\/سیکلوهگزانون ، و به دنبال آن اکسیداسیون بیشتر به اسید چربی
هگزامتیلن دی آمین	بوتادین (از طریق adiponitrile)	هیدروسیتاناسیون بوتادین به آدیپونیتریل ، سپس هیدروژناسیون آدیپونیتریل

 

 

پلی آمید 6 - یک منبع مونومر متفاوت

caprolactam به عنوان مونومر

پلی آمید 6 در مقایسه با پلی آمید 6،6 منبع مونومر متفاوت دارد. از Caprolactam تولید می شود. کاپرولاکتام را می توان از سیکلوهگزانون سنتز کرد ، که همانطور که قبلاً نیز اشاره شد ، واسطه ای در تولید اسید آدیپیک است. سیکلوهگزانون برای اولین بار از طریق واکنشی با هیدروکسیلامین به سیکلوهگزانون اکسیم تبدیل می شود. Oxime Cyclohexanone سپس در صورت وجود یک کاتالیزور اسید برای تشکیل کاپرولاکتام ، تحت یک واکنش بازآرایی ، معروف به بازآرایی بکمن قرار می گیرد. واکنشهای شیمیایی به شرح زیر است:

پس از به دست آوردن کاپرولاکتام ، می توان برای تشکیل پلی آمید 6 پلیمریزه شد. فرآیند پلیمریزاسیون شامل باز کردن حلقه لاکتام و تشکیل پلیمرهای زنجیره ای طولانی است. این می تواند از طریق یک واکنش پلیمریزاسیون حلقه ای که معمولاً در دمای بالا در حضور یک کاتالیزور انجام می شود ، حاصل شود.

مقایسه با پلی آمید 6،6

جدول زیر منابع مونومر و برخی از خصوصیات اساسی پلی آمید 6 و پلی آمید 6،6 را مقایسه می کند:

نوع پلی آمید	منبع	خواص عمومی
پلی آمید 6	کپرولاکتام	مقاومت در برابر سایش خوب ، خاصیت ارتجاعی بالا ، جذب رطوبت نسبتاً سریع
پلی آمید 6،6	اسید آدیپیک و هگزامتیلن دی آمین	نقطه ذوب بالاتر ، مقاومت شیمیایی بهتر در بعضی موارد ، مقاومت کششی عالی

 

مواد افزودنی و نقش آنها در ترکیب نخ پلی آمید

تثبیت کننده

برای بهبود پایداری نخ پلی آمید در حین پردازش و در پایان آن - از برنامه های کاربردی استفاده کنید ، تثبیت کننده های مختلفی اضافه می شود. از تثبیت کننده های حرارتی ، مانند نمک های فلزی خاص و آنتی اکسیدان ها ، برای جلوگیری از تخریب پلیمر پلی آمید در طی پردازش درجه حرارت بالا ، مانند چرخش استفاده می شود. تثبیت کننده های ماوراء بنفش (UV) برای محافظت از نخ پلی آمید از اثرات مضر نور خورشید اضافه می شوند. تابش اشعه ماوراء بنفش می تواند باعث کاهش زنجیره ای در پلیمر شود و منجر به کاهش خواص مکانیکی شود. با افزودن تثبیت کننده های UV ، نخ می تواند یکپارچگی خود را در هنگام قرار گرفتن در معرض شرایط فضای باز حفظ کند.

روان کننده ها

روان کننده ها نقش مهمی در فرآیند تولید نخ پلی آمید دارند. در حین چرخش ، ذوب پلیمر باید به راحتی از طریق اسپینرها جریان یابد. روان کننده ها اصطکاک بین پلیمر و دیواره های اسپینر را کاهش می دهد و یک اکستروژن مداوم و یکنواخت نخ را تضمین می کند. علاوه بر این ، روان کننده ها می توانند صافی سطح نخ را بهبود بخشند ، که برای مراحل پردازش بیشتر مانند بافندگی یا بافندگی مفید است. روان کننده های متداول مورد استفاده در تولید نخ پلی آمید شامل استرهای اسید چرب و موم است.

رنگدانه ها و رنگها

برای نخ پلی آمید رنگی ، رنگدانه ها یا رنگها اضافه می شود. رنگدانه ها رنگهای نامحلول هستند که در ماتریس پلیمر پراکنده می شوند. آنها رنگ آمیزی بسیار خوبی را ارائه می دهند و اغلب برای برنامه هایی که در آن رنگ دوام بالا مورد نیاز است ، مانند منسوجات در فضای باز استفاده می شود. از طرف دیگر رنگها در پلیمر یا در یک حلال محلول هستند و می توانند به ساختار فیبر نفوذ کنند. آنها معمولاً برای تولید رنگهای پر جنب و جوش و یکنواخت در کاربردهای نساجی استفاده می شوند. انتخاب بین رنگدانه ها و رنگها به عواملی مانند شدت رنگ مورد نظر ، نیاز به رنگ آمیزی و روش پردازش نخ پلی آمید بستگی دارد.

مقاوم در برابر شعله

در برنامه هایی که ایمنی در برابر آتش سوزی نگرانی دارد ، مانند لباس های صنعتی و اثاثیه منزل ، مقاومش های شعله به نخ پلی آمید اضافه می شوند. بازدارنده های شعله با دخالت در فرآیند احتراق پلیمر کار می کنند. آنها می توانند به روش های مختلفی عمل کنند ، مانند تشکیل یک لایه کاراکتر محافظ بر روی سطح نخ ، آزاد کردن گازهای غیر قابل اشتعال برای رقیق کردن اکسیژن اطراف ماده سوزان ، یا مهار واکنشهای رادیکال آزاد که در هنگام احتراق رخ می دهد. بازدارنده های شعله مشترک مورد استفاده در نخ پلی آمید شامل ترکیبات مبتنی بر هالوژن ، ترکیبات مبتنی بر فسفر و هیدروکسیدهای فلزی است. با این حال ، به دلیل نگرانی های زیست محیطی و بهداشتی مرتبط با برخی از بازدارنده های شعله مبتنی بر هالوژن ، روند رو به رشد در جهت استفاده از گزینه های سازگار با محیط زیست ، مانند بازدارنده های شعله ای مبتنی بر فسفر - نیتروژن وجود دارد.

 

منابع بازیافت و پایدار

نخ پلی آمید بازیافت

با تمرکز روزافزون بر پایداری ، بازیافت نخ پلی آمید از اهمیت چشمگیری برخوردار شده است. محصولات پلی آمید مصرف کننده ، مانند پوشاک و زباله های صنعتی ، می توانند برای تولید نخ پلی آمید جدید بازیافت شوند. فرآیند بازیافت به طور معمول شامل روشهای مکانیکی و شیمیایی است. در بازیافت مکانیکی ، محصولات پلی آمید خرد شده ، تمیز و ذوب می شوند تا گلوله هایی را تشکیل دهند که می توانند دوباره به نخ تبدیل شوند. از طرف دیگر ، بازیافت شیمیایی شامل تجزیه پلیمر پلی آمید در مونومرها یا الیگومرها از طریق فرآیندهای مانند هیدرولیز یا آمینولیز است. سپس این مونومرها می توانند تصفیه و برای سنتز پلی آمید جدید استفاده شوند.

خوراکهای پایدار

علاوه بر بازیافت ، تلاش هایی برای توسعه مواد اولیه پایدار برای تولید نخ پلی آمید انجام می شود. یک رویکرد استفاده از مونومرهای مبتنی بر زیستی است. به عنوان مثال ، تلاش های تحقیقاتی و توسعه در حال انجام برای تولید اسید چربی از منابع تجدید پذیر مانند زیست توده وجود دارد. برخی از شرکت ها در حال بررسی استفاده از میکروارگانیسم ها برای تخمیر تخمیر از گیاهان به اسید چربی هستند. به طور مشابه ، تلاش هایی برای تولید قطر از منابع مبتنی بر زیستی وجود دارد. با استفاده از مواد اولیه پایدار ، می توان تأثیرات زیست محیطی تولید نخ پلی آمید را به میزان قابل توجهی کاهش داد و آن را در طولانی مدت به گزینه سازگار با محیط زیست تبدیل کرد.

 

پایان

نخ پلی آمید از ترکیبی از مونومرهای مشتق شده پتروشیمی ، مواد افزودنی و در برخی موارد ، مواد بازیافت شده یا مواد اولیه پایدار ساخته شده است. فرآیندهای سنتز پیچیده ، با شروع پالایش نفت تا تولید مونومرهای خاص و افزودن مواد افزودنی مختلف ، منجر به یک ماده همه کاره با طیف گسترده ای از خواص می شوند. دانستن ترکیب نخ پلی آمید نه تنها برای تولید کنندگان برای بهینه سازی فرآیندهای تولید و عملکرد محصول بسیار مهم است بلکه برای مصرف کنندگان و صنایع نیز تصمیم گیری آگاهانه در مورد استفاده از آن دارد. از آنجا که این صنعت همچنان به سمت شیوه های پایدار تکامل می یابد ، توسعه منابع جدید مونومر و فناوری های بازیافت نقش مهمی در آینده تولید نخ پلی آمید بازی خواهد کرد.