27 شهریور 1400

زمان مورد نیاز برای مطالعه : 20 دقیقه

' 20

نایلون چیست؟
 نایلون با کاربردهای مختلف از فعالیتهای روزمره زندگی تا صنایع ، مفیدترین ماده مصنوعی ساخت بشر است. این پلاستیکی است که می تواند به الیاف کشیده شود و یا برای ایجاد امکانات رفاهی به محصولات روزانه تبدیل شود. ما می توانیم تمام زندگی خود را با نایلون در کنار خود زندگی کنیم. از فرش نایلون به سمت آشپزخانه می پرید ، صبحانه خود را پس از تمیز کردن دندان های خود با مسواکی که موهای آن از نایلون ساخته شده است ، روی یک کاسه نایلونی بخورید. از چتر نایلونی بالای سر شما برای خارج شدن از خانه در زیر نور شدید آفتاب یا جلوگیری از باران استفاده می شود.

نایلون از نگاه علمی چیست ؟
اصطلاح ساختار نایلون به سمت یک خانواده پلیمری معروف به پلی آمیدهای خطی است. ساخت نایلون برای کاربردهای الیاف دو روش دارد. در رویکرد اول ، مولکولهایی که از هر گروه از یک گروه اسیدی (COOH) تشکیل شده اند با مولکولهای حاوی گروههای آمینه (NH2) در هر انتها واکنش نشان می دهند. نایلون حاصل بر اساس تعداد اتم های کربن که دو آمین و دو گروه اسیدی را از هم جدا می کند ، نامی بدست می آورد. از این رو ، نایلون 66 به عنوان الیاف ساخته شده از اسید آدیپیک و هگزامتیلن دی آمین به طور گسترده ای در صنایع گوناگون استفاده می شود.

انواع نایلون
نایلون 6 – توسط Paul Schlack ساخته شده است. بوسیله پلیمریزاسیون با باز شدن حلقه تشکیل می شود.
نایلون 510 – از اسید سباسیک و پنتاماتیلن دی آمین بدست می آید.
نایلون 16 – با کمک تجزیه اسید از دینیتریل ها تولید می شود.
نایلون 66 – Wallace Carothers نایلون 66 را با استفاده از آمید به ثبت رساند
تفاوت نایلون 6 و 66
نایلون 6 و 66 تفاوتی چندانی در کاربرد و استفاده ندارند اما به دلیل وجود برخی موارد که در تفاوت این دو در زیر ذکر شده بیشتر صنایع از نایلون 66 استفاده می کنند .

نایلون 66 در یک نگاه
کاربرد : الیاف ، ترموپلاستیک ها
مونومرها : اسید آدیپیک و هگزاماتیلن دیامین
بسپارش : پلیمریزاسیون میعانات کاتالیز شده با اسید
مرفولوژی : بسیار متبلور
دمای ذوب : 260oC
دمای انتقال شیشه : 50oC
نایلون 66 چیست ؟

نایلون ها را می توان از کلریدهای دی سد و دیامین ها ساخت. نایلون 6،6 از مونومرهای آدیپوئیل کلراید و هگزامتیلن دیامین ساخته شده است.

این یکی از روش های تولید نایلون 66 در آزمایشگاه است. اما در یک کارخانه نایلون ، این ماده معمولاً با واکنش اسید آدیپیک با هگزامتیلن دیامین ساخته می شود : طبق تصویر زیر : 

نایلون 6 در یک نگاه
کاربرد : الیاف ، ترموپلاستیک ها
مونومرها : کاپرولاکتام
بسپارش : پلیمریزاسیون دهانه حلقه
مرفولوژی : بسیار متبلور
دمای ذوب : 215oC
دمای انتقال شیشه : 40oC

نوع دیگر نایلون ، نایلون 6 است . شباهت زیادی به نایلون 66 دارد با این تفاوت که فقط یک نوع زنجیره کربن دارد که شش اتم طول دارد. همانطور که در زیر نشان داده شده است ، توسط پلیمریزاسیون دهانه حلقه از کپرولاکتام مونومر ساخته شده است.

نایلون 6 رفتاری متفاوت از نایلون 66 ندارد اگرچه نقطه ذوب آن حدود 40 درجه سانتیگراد کمتر است. دلیل اصلی اختراع هر دو این است که DuPont قبل از اینکه دیگران بتوانند نایلون 66 را ثبت کند به اسم خود ثبت کرد. از همین رو شرکت های دیگر برای شروع کار نایلون مجبور شدند نایلون 6 را اختراع کنند. امروزه هر دو به صورت تجاری ساخته و به بازارهای عظیمی در سراسر جهان فروخته می شوند.

نایلون های غیر معمول
و اکنون برای چند ساختار نایلون غیرمعمول که حضور صنعتی محدود یا فاقد پیدا کردند . دو مورد اول نایلون های A-B مانند ساختار نایلون 6 هستند ، با واحدهای تکراری متشکل از یک واحد شیمیایی با یک آمین و یک اسید که توسط زنجیره های متیلن به هم متصل شده اند ، یا در مورد نایلون 1 ، به هیچ وجه متیلن وجود ندارد. برای ساختارها و سنتزهای کلی این دو شکل زیر را ببینید ، هر کدام به دنبال مراحل آزمایش شده برای ساخت آنها.

ساختار شیمیایی و کاربردهای نایلون
خلاصه از ساختار نایلون و کاربرد آن : شیمی آلی یک شاخه شیمیایی است که با ترکیبات کربن و به ویژه ترکیبات کربن موجود در موجودات زنده درگیر است. این شاخه از شیمی که در اصل به ترکیبات تولید شده توسط موجودات زنده محدود می شود ، شامل مواد ساخته شده توسط انسان مانند پلیمرها شده است. پلیمرها موادی با ساختار مولکولی هستند که عمدتا یا کاملاً از تعداد زیادی واحد مرتبط مانند نایلون تشکیل شده است. نایلون مفیدترین ماده مصنوعی با کاربردهایی است که روز به روز تا فرآیند و صنعت های متفاوت به انسان کمک های بسیار زیادی کرده است . این پلاستیکی برای ایجاد امکاناتی است که می تواند به الیاف کشیده شود و یا به محصولات روزمره تبدیل شود. از آنجا که مقرون به صرفه و با دوام است ، برای ساخت اجزای بسیار از وسایل از پلاستیک استفاده می شود. این ماده اغلب به دلیل عدم رسانایی و مقاومت در برابر حرارت در صنعت الکترونیک هم مورد استفاده قرار می گیرد.

نایلون ها از جمله پلیمرهایی هستند که بیشتر به عنوان الیاف استفاده می شوند. نایلون دارای ویژگی های خط ماهیگیری و خط اصلاح کننده عالی است ، به علاوه از آن برای برخی از پیچ های “پلاستیکی” و اتصالات فشار استفاده می شود. به دلیل گروههای آمیدی متمایز در زنجیره ستون فقرات ، نایلون ها را پلی آمید نیز می نامند. پروتئین ها ، مانند جایگزینی نایلون ابریشم ، نیز پلی آمید هستند. این گروههای آمیدی بسیار قطبی هستند و از نظر هیدروژن می توانند با یکدیگر پیوند برقرار کنند. به همین دلیل و به این دلیل که ستون فقرات نایلون بسیار منظم و متقارن است. ساختار شیمیایی آن در شکل زیر نشان داده شده است. پیوند هیدروژن مهمترین نیروی بین مولکولی در نایلون است. یک اتم هیدروژن متصل به نیتروژن یک زنجیره نایلونی یک پیوند هیدروژن بسیار قوی با اتم های اکسیژن کربونیل یک زنجیره نایلون دیگر تشکیل می دهد. این پیوندهای هیدروژنی کریستالهای نایلونی بسیار قدرتمندی تولید می کنند زیرا بسیار محکم زنجیرهای نایلونی را بهم چسبیده اند.

واکنش شیمیایی تولید نایلون
نایلون زمانی تولید می شود که یک واکنش پلیمریزاسیون چگالشی با ترکیب مونومرهای مناسب (بلوک های شیمیایی سازنده پلیمرها) یک زنجیره بلند ایجاد کند. مونومرهای نایلون 6-6 اسید آدیپیک و هگزاماتیلن دیامین هستند ، این در شکل 2 نشان داده شده است. برای تولید پلیمر ، دو مولکول ترکیب شده و آب (H2O) به عنوان محصول جانبی تولید می شود. آب از روش ساخت خارج می شود زیرا وجود مداوم آن از ایجاد پلیمر بیشتر جلوگیری می کند. زنجیره پلیمر می تواند متشکل از بیش از 20،000 واحد مونومر باشد که از طریق یک گروه آمید حاوی یک اتم نیتروژن به یکدیگر متصل شده اند. مولکولهای نایلون فقط با نیروهای ضعیف ، مانند پیوندهای هیدروژنی ، بین زنجیره های پلیمری بسیار انعطاف پذیر هستند که به طور تصادفی گره می خورند. برای ساختن نایلون 6،6 نیازی به کاتالیزور نیست ، اما اسیدها واکنش را کاتالیز می کنند ، یکی از مونومرها خود اسید است. یک پاسخ کوچک بین دو مولکول اسید آدیپیک رخ می دهد. برای شروع کار ، یک پروتون به اکسیژن کربونیل دیگری اهدا می شود. اکسیژن کربونیل هنگام پروتون شدن این اکسیژن ، در معرض حمله نیتروژن دیامین بسیار حساس تر می شود. این به این دلیل است که برای اکسیژن پروتون شده بار مثبتی دارد. اکسیژن دوست ندارد که بارگیری مثبت شود. بنابراین ، الکترونهایی را که با کربونیل مشترک است به سمت خود می کشد. این کاربونیل کربن را بدون الکترون رها می کند و آماده می شود تا به او چند نیتروژن آمین بدهد.

فرمول تولید نایلون و ترکیب مواد اولیه
موادی که توسط دو ترکیب قید شده در بالا تشکیل می شود به عنوان نایلون شناخته می شود که نسبت دقیق 1: 1 اسید به باز دارند. این نمک خشک شده و سپس در خلا heated گرم می شود تا آب خارج شده و پلیمر تشکیل شود. در رویکرد دیگر ، ترکیبی که در انتهای آن آمین و در انتهای دیگر اسید است ، پلیمریزه می شوند تا زنجیره ای با واحدهای تکرار شونده (-NH- [CH2] n-CO-) x تولید کنند. نایلون اگر n = 5 باشد ، نایلون 6 است که فرم رایج دیگر این پلیمر است. تولید تجاری نایلون 6 با کپرولاکتام شروع می شود که از پلیمریزاسیون حلقه باز استفاده می کند. در هر دو رویکرد ، پلی آمید ذوب شده و پس از خنک شدن رسم می شود تا خواص مورد نظر هر کاربری مورد نظر را بدست آورد.

خواص نایلون
پر زرق و برق
کشسانی بسیار بالا
در برابر آسیب و ضربه مقاوم است
در برابر روغن و بسیاری از مواد شیمیایی ارتجاعی آب را جذب نمی کند
سریع خشک می شود
تجزیه پذیری نایلون
بعد از استفاده از محصولات نایلونی و دیگر اینکه نمی خواهید آنها را در سطل آشغال بیندازید ، بشر باید روشی برای دفع نایلون نیز داشته باشد. این مسئله ، مشکلی را ایجاد می کند زیرا سرعت تجزیه نایلون بسیار کند است ، به این معنی که محصولات نایلون در سطح جهانی در محل دفن زباله ساخته می شوند. بنابراین یک روش جایگزین برای دفع نایلون سوزاندن آن است ، اما برخی موارد آسیب رسان در این روش وجود دارد. محبوب ترین محصولات تجزیه حرارت نایلون شامل “مونوکسیدکربن ، آمونیاک ، آمین های آلیفاتیک ، کتون ها ، نیتریل ها و هیدروژن سیانور” است. با این حال ، بر اساس متغیرهای مختلف مانند دما ، زمان قرار گرفتن در معرض و متغیرهای محیطی ، برخی از محصولات ممکن است متفاوت باشد. به عنوان مثال ، سیانید هیدروژن ، که گازی درست بالاتر از دمای اتاق است ، بسیار سمی است زیرا این محصولات برای جو و سلامتی مفید نیستند.

مزایا و معایب نیلون
مزایا : نایلون ماده ای است که به طور گسترده ای از پلیمرهای مصنوعی ساخته شده و به آن پلاستیک نیز می گویند. نایلون برای ایجاد تورهای ماهیگیری ، طناب ، چتر نجات و انواع دیگر کابل ها مفید است زیرا فیبر مقاومت بالایی دارد. یا می توان از آن برای ساخت محصولات پارچه ای استفاده کرد. از نایلون چین خورده برای تهیه جوراب بافی الاستیک استفاده می شود و حتی ممکن است از نایلون دیگر به عنوان پلاستیک برای ساخت اجزای دستگاه استفاده شود ، اما برای تقویت قدرت نیاز به مخلوط کردن با پشم دارد. نایلون ماندگار است. قابل استفاده در پوشاک است ، که در لباس و سایر پارچه ها از کاربرد های قابل توجه ای برخورد دار است. محصولات دیگر مانند پنبه یا اسپندکس را نیز می توان مخلوط کرد. نایلون ذاتاً در برابر آب مقاوم است. نایلون تمایل دارد که آن را به سمت سطح فشار دهد ، در جایی که به راحتی تبخیر می شود ، نه اینکه رطوبت را مانند الیاف طبیعی جذب و حفظ کند. از آنجا که نایلون یک پارچه مصنوعی ساخته شده توسط انسان است تا یک پارچه طبیعی که باید از دام پرورشی باشد، به طور طبیعی هزینه مواد کم است. اگرچه ممکن است هاله همان پشم مرینو یا ترمه را نداشته باشد ، به عنوان مثال ، برای به دست آوردن احساسی قابل مقایسه ، ممکن است نایلون بافته شود. در نتیجه ، لباسهای نایلونی معمولاً قیمت کمتری نسبت به محصولات تولید شده از منابع طبیعی مشابه دارند.

معایب : حتی اگر استفاده از نایلون مزایای زیادی دارد ، اما هنوز هم معایب استفاده از آن وجود دارد. در حالی که نایلون مقاوم در برابر آتش است ، به راحتی ذوب می شود. همچنین می تواند به راحتی کوچک شده و با رطوبت واکنش دهد و اجازه دهد خیلی راحت کشیده شود. نایلون نمناک است ، بنابراین حتی از هوا نیز آب را جذب می کند. نایلون هنگام خیس ورم کرده و به سرعت خراب می شود. اجزای سازنده نباید در معرض اتصال دهنده های نایلونی قرار بگیرند ، که شامل نور خورشید است. فاقد مقاومت در برابر اشعه ماورا بنفش است و بدون در نظر گرفتن رنگ زرد می شود ، شکننده شده و به سرعت رو به زوال می رود. نایلون نیز نمی تواند تحت درجه حرارت فوق العاده بالا قرار گیرد. به طور کلی ، این اتصال دهنده ها فقط می توانند دمای سرویس مداوم 121 درجه فارنهایت یا 223 درجه سانتیگراد را تحمل کنند ، و آنها را برای ماشین آلات یا محصولاتی که هنگام استفاده گرم می شوند ، مانند مواردی که در ساختمان استفاده می شوند ، نامناسب کنند.

حلال نایلون چیست ؟ نحوه بازیافت
از زمان ایجاد اولین پلاستیک ساخته شده توسط بشر ، تولید و مصرف جهانی پلاستیک به طور مداوم در حال افزایش است. با این حال ، از آنجا که مواد پلاستیکی با دوام هستند و تخریب آنها بسیار کند است ، با قدرت ماندگاری بالا تبدیل به زباله می شوند. مصرف بیش از حد ، دفع و زباله های پلاستیکی منجر به آلودگی می شود ، بنابراین عواقب جدی زیست محیطی ایجاد می کند. تا به امروز ، فقط بخشی از پلاستیک های زائد دوباره مورد استفاده و بازیافت قرار می گیرند. در حقیقت ، بازیافت پلاستیک به دلیل چالش های فنی و سود نسبتاً ناکافی ، به ویژه در پلاستیک های مخلوط ، همچنان یک چالش بزرگ است. این بررسی بر روی یک روش سازگار با محیط زیست و بالقوه سودآور برای جداسازی و بازیابی پلاستیک و استخراج حلال متمرکز است. این شامل روش انحلال ساختار نایلون / تجمع مجدد و استخراج مایع فوق بحرانی است که پلاستیک های بازیابی شده با کیفیت بالا و قابل مقایسه با مواد بکر تولید می کند. این روش ها با استفاده از پلاستیک های تولید انبوه (PS ، PC ، پلی الفین ها ، PET ، ABS و PVC) به عنوان نمونه خلاصه و مورد بحث قرار می گیرند. برای بهره برداری از روش ، کیفیت و کارایی استخراج حلال شرح داده شده است. با حذف این چالش های فنی ، روش استخراج حلال برای مسائل پلاستیکی و بازارهای پلیمر امیدوار کننده و پایدارتر می شود.

حلال چاپ نایلون
برای از بین بردن چاپ نایلون نیز روش های گوناگونی وجود دارد ، که می توان به مایعاتی همچون استون ، تینر و این دسته از مواد اشاره کرد .