Miből készül a poliamidfonal?

A poliamidfonal, a modern textil- és ipari anyagi táj sarokköve, a kezdetektől kezdve forradalmi felfedezés volt. Széles körben elismert ereje, tartóssága és sokoldalúság miatt a poliamidfonalak mindent megtaláltak a nagy teljesítményű sportruházattól a nehéz szolgálatig tartó ipari kötelekig és orvostechnikai eszközökig. Annak tulajdonságainak és potenciáljának teljes értékelése érdekében elengedhetetlen, hogy megértsük összetételét és a termelésbe kerülő alapanyagokat.

Petrolkémiai eredet

Az építőelemek a kőolajból

Poliamidfonalelsősorban a petrolkémiai anyagokból származik. A kőolaj, a szénhidrogének komplex keveréke, a poliamid -szintézisben alkalmazott monomerek alapvető forrása. A kőolaj finomítási folyamata a hosszú láncú szénhidrogéneket kisebb, kezelhetőbb alkatrészekre bontja. Ezek közül egyes vegyületek, például a benzol, a toluol és a xilol, különös jelentőséggel bírnak a poliamidtermelés szempontjából.

Például a benzol kulcsfontosságú kiindulási anyag. A kémiai reakciók sorozatán keresztül a benzol ciklohexánvá alakulhat. Ezt az átalakítást gyakran hidrogénezési eljárás útján érik el, ahol katalizátor jelenlétében hidrogéngázt adnak a benzolhoz. A kapott ciklohexánt ezután tovább feldolgozzuk, hogy adipinsavat kapjanak, amely a 6,6 poliamid egyik kritikus monomerje.

Monomerek előállítása

Adipinsavtermelés

Az adipinsavat nagy léptékben állítják elő a ciklohexán oxidációja révén. Egy tipikus ipari folyamatban a ciklohexánt először levegővel oxidálják katalizátor, általában kobalt alapú katalizátor jelenlétében. Ez az oxidációs reakció ciklohexanol és ciklohexanon képződését eredményezi, amelyeket ezután tovább oxidálnak adipinsavvá. A reakció a következőképpen ábrázolható:

Az adipinsav előállítása a magas hozamok és tisztaság elérése érdekében a reakciós körülmények és a reagensek arányának gondos ellenőrzését igényli.

Diaminek előállítása

A 6,6 poliamid esetében a másik alapvető monomer a hexametilén -diamin. Ezt a diamint általában adiponitrilből állítják elő, amelyet butadiénből, egy másik petrolkémiai származékból szintetizálhatnak. A butadién hidrogén -cianiddal reagál egy hidrogén -cianiddal, amelyet hidrogén -cianidként adiponitril képződése érdekében ismert. Az adiponitrilt ezután hidrogénezjük, hogy hexametilén -diamint termeljenek. A kémiai reakciók a következők:

Az alábbi táblázat összefoglalja a petrolkémiai kulcsfontosságú monomereket és azok termelési útvonalait a 6,6 poliamidhoz:

Monomer	Kezdve petrolkémiai	Kulcsfontosságú termelési lépések
Adipinsav	Benzol (ciklohexánon keresztül)	A ciklohexán oxidációja ciklohexanol/ciklohexanonré, majd az adipinsavvá történő oxidáció követi
Hexametilén -diamin	Butadiene (adiponitril útján)	A butadién szénhidrogénje adiponitrilre, majd az adiponitril hidrogénezésére

 

 

Poliamid 6 - Egy másik monomer forrás

Caprolactam mint monomer

A 6 poliamidon eltérő monomer -forrás van, mint a 6,6 poliamidhoz. A Caprolactamből készül. A kaprolaktámot ciklohexanonból szintetizálhatjuk, amely - amint már korábban említettük - az adipinsav előállításának közbenső terméke. A ciklohexanont először ciklohexanon -oximmá alakítják át hidroxil -aminnal végzett reakcióval. A ciklohexanon -oxim ezután átrendező reakción megy keresztül, amelyet Beckmann átrendeződésnek hívnak, savkatalizátor jelenlétében, hogy a kaprolaktámot képezzék. A kémiai reakciók a következők:

A kaprolaktám megszerzése után polimerizálható, hogy poliamidot képezzenek. Ez egy gyűrűs - nyitó polimerizációs reakción keresztül érhető el, amelyet általában megemelt hőmérsékleten hajtanak végre katalizátor jelenlétében.

Összehasonlítás a 6,6 poliamiddal

Az alábbi táblázat összehasonlítja a monomer forrásait és a poliamid 6 és a 6,6 poliamid néhány alapvető tulajdonságát:

Poliamid típus	Monomer forrás	Általános tulajdonságok
Poliamid	Kaprolaktám	Jó kopásállóság, nagy rugalmasság, viszonylag gyors nedvességkorpció
Poliamid 6,6	Adipinsav és hexametilén -diamin	Magasabb olvadáspont, bizonyos esetekben jobb kémiai ellenállás, kiváló szakítószilárdság

 

Adalékanyagok és szerepük a poliamidfonal összetételében

Stabilizátorok

A poliamidfonal stabilitásának javítása érdekében a feldolgozás során és annak végén - használja az alkalmazásokat, különféle stabilizátorokat adnak hozzá. A hőstabilizátorokat, például bizonyos fémsókat és antioxidánsokat használják a poliamid polimer lebomlásának megakadályozására a magas hőmérséklet -feldolgozás során, például a fonás során. Az ultraibolya (UV) stabilizátorokat hozzáadjuk, hogy megvédjék a poliamidfonalat a napfény káros hatásaitól. Az UV -sugárzás láncolási illesztést okozhat a polimerben, ami a mechanikai tulajdonságok csökkentéséhez vezethet. Az UV -stabilizátorok hozzáadásával a fonal fenntarthatja integritását, ha kültéri körülmények között van kitéve.

Kenőanyagok

A kenőanyagok döntő szerepet játszanak a poliamidfonal gyártási folyamatában. A fonás közben a polimer olvadéknak simán át kell áramolnia a fonóféléken. A kenőanyagok csökkentik a polimer és a fonófalak közötti súrlódást, biztosítva a fonal következetes és egyenletes extrudálását. Ezenkívül a kenőanyagok javíthatják a fonal felületének simaságát, ami előnyös a további feldolgozási lépésekhez, például a szövéshez vagy a kötéshez. A poliamidfonaltermelésben használt általános kenőanyagok közé tartozik a zsírsav -észterek és a viaszok.

Pigmentek és színezékek

Színes poliamid fonalhoz pigmenteket vagy festékeket adunk hozzá. A pigmentek oldhatatlan színezékek, amelyek diszpergálódnak a polimer mátrixban. Kiváló színességet biztosítanak, és gyakran használják azokat az alkalmazásokhoz, ahol nagy tartósságra van szükség, például a kültéri textilekben. A festékek viszont oldódnak a polimerben vagy egy oldószerben, és behatolhatnak a rostszerkezetbe. Általában élénk és egységes színek előállítására használják a textil alkalmazásokban. A pigmentek és a színezékek közötti választás olyan tényezőktől függ, mint a kívánt színintenzitás, a színességi követelmények és a poliamidfonal feldolgozási módszere.

Blaem retardánsok

Azokban az alkalmazásokban, ahol a tűzbiztonság aggodalomra ad okot, például az ipari munkaruhákban és az otthoni bútorokban, a poliamid fonalba adják a lángrésítő anyagokat. Az égésgátlók úgy működnek, hogy zavarják a polimer égési folyamatát. Többféle módon is működhetnek, például védő charréteget képezve a fonal felületén, felszabadítva a nem gyúlékony gázokat, hogy az oxigént az égő anyag körül hígítsák, vagy gátolják az égés során bekövetkező szabad -radikális reakciókat. A poliamidfonalban használt általános lángrátlók közé tartoznak a halogén alapú vegyületek, a foszfor -alapú vegyületek és a fém -hidroxidok. Néhány halogén alapú égésgátlóval kapcsolatos környezeti és egészségügyi aggályok miatt azonban egyre növekszik a környezetbarátabb alternatívák, például a foszfor - nitrogén alapú lángrésítő anyagok felhasználása.

 

Újrahasznosítás és fenntartható források

Újrahasznosító poliamidfonal

A fenntarthatóságra való egyre növekvő hangsúly miatt a poliamidfonal újrahasznosítása jelentős jelentőséggel bír. Posta - A fogyasztói poliamid termékek, például a használt ruházat és az ipari hulladékok újrahasznosíthatók új poliamidfonal előállításához. Az újrahasznosítási folyamat általában mechanikai és kémiai módszereket foglal magában. A mechanikus újrahasznosítás során a poliamid termékeket aprítják, megtisztítják és megolvasztják, hogy pelleteket képezzenek, amelyek fonalba extrudálhatók. A kémiai újrahasznosítás viszont magában foglalja a poliamid polimer monomereire vagy oligomereire történő bontását olyan folyamatok révén, mint például hidrolízis vagy aminolízis. Ezeket a monomereket ezután megtisztíthatjuk és felhasználhatjuk az új poliamid szintetizálására.

Fenntartható alapanyagok

Az újrahasznosítás mellett erőfeszítéseket tesznek a poliamidfonal előállításának fenntartható alapanyagok fejlesztésére. Az egyik megközelítés a bio -alapú monomerek használata. Például vannak folyamatban lévő kutatási és fejlesztési erőfeszítések az adipinsav előállítására a megújuló forrásokból, például a biomasszából. Egyes vállalatok feltárják a mikroorganizmusok használatát a növényekből származó cukrok adipinsavvá történő fermentációjára. Hasonlóképpen vannak kísérletek a bio -alapú forrásokból származó diaminek előállítására. A fenntartható alapanyagok felhasználásával a poliamidfonaltermelés környezeti hatása jelentősen csökkenthető, így hosszú távon öko -barátságosabb lehetőséget jelent.

 

Következtetés

A poliamidfonal petrolkémiai eredetű monomerek, adalékanyagok és egyes esetekben újrahasznosított anyagok vagy fenntartható alapanyagok kombinációjából készül. A komplex szintézis folyamatok, kezdve a kőolaj finomításától a specifikus monomerek előállításáig és a különféle adalékanyagok hozzáadásáig, sokoldalú anyagot eredményeznek, széles tulajdonságokkal. A poliamidfonal összetételének megértése nemcsak a gyártók számára döntő jelentőségű a termelési folyamatok és a termékteljesítmény optimalizálása érdekében, hanem a fogyasztók és az ipar számára is, hogy megalapozott döntéseket hozzanak annak használatáról. Ahogy az iparág tovább fejlődik a fenntarthatóbb gyakorlatok felé, az új monomer források és az újrahasznosítási technológiák fejlesztése egyre fontosabb szerepet fog játszani a poliamid fonaltermelés jövőjében.