|
 پلی امید ها
الیاف پلی امید
در سال 1928 کپانی دوپنت یک برننامه ی تحقیقاتی اساسی را روی پلیمر ها به سرپرستی کاروترز اغاز کرد. دو سال پس از شروع تحقیقات گروه متخصصین توجه خود را به پلیمر های تشکیل دهنده الیا ف معطوف نمودند.موفقیت های اولیه در زمینه پلی استر بود . انها با ترکیب کردن هگزا متیلن گلیکول و اسید ادیپیک یک استر تهیه نم.دند که قابلیت خود پلیمر شوندگی و ایجاد یک زنجیر مولکول بلند و نیز خاصیت لیف شوندگی داشت.
به هر حال الیافی که از این پلی استر اولیه ساخته شدند خیلی محکم نبودند و مشکلات جدی فراهم نمودند به طوری که گروه تحقیقاتی تقریبا کار را متوقف نمودند . کاروترز با جانشین کردن هگزا متیلن دی امین به جای هگزا متیلن گلیکول این مشکلات انی را بر طرف نمود و با ترکیب کردن هگزا متیلن امین با اسید ادیپیک ماده مقدماتی نایلون را به دست اورد.
h2n(ch2)6nhco(ch2)4-conh(ch2)6-nhco(ch2)4cooh
این مولکول قابلیت خود متراکم شونده و تشکیل زنجیر بلند مولکولی با خواص لیف شوندگی داشت و نظر به تعداد اتم کربن که در مونومرهای ان وجود دارد نایلون 66 نامیده می شود.
این گروه تحقیقاتی تعداد کثیری از سایر پلیمر های نایلون از جمله امینو کاپرویک اسید که قابلیت خود متراکم شوندگی و تشکیل ماده مقدماتی نایلون 6 را داشت مورد ازمایش قرار داد .واکنش
h2n-(ch2)5-cooh +h2n-(ch2)5-cooh à h2n-9ch205conh9ch205coohàh{nh(ch2)5co}oh
این لیف به دلیل اینکه 6 اتم کربن در ساختمان اسید امینه ها در ان وجود دارد نایلون 6 نامیده می شود.در ان زمان ساختن دی امین ها و دی کربوکسیلیک اسید ها ساده تر و ارزان تر از امینو اسید ها بود. به این علت نایلون 66توسعه ی بیشتری یافت و اولین لیف پلیمر سنتز شده تجارتی بود که در سال 1938 در ویلمینگتون امریکا تولید گشت. در انگلستان این لیف ابتدا به وسیله کمپانی بریتیش نایلون اسپینرز ریسیده شد و لیف نایلون 66 تحت نام bri- nylon تجاری
شهرت یافت .هنگامی که متخصصین در امریکا و انگلستان شدیدا روی توسعه نایلون 66 کار می کردند در اروپا نیز کارهای تقیقاتی و پیشرفته در مورد نایلون ها جریان داشت .د ر سال 1937 یک کمپانی المانی برای ساختن نایلون 6 کاپرو لاکتام را پلیمر کرد .گرچه نایلون 66و 6 جز اولین الیاف پلی امیدی بودند که به بازار عرضه شدند اما پلی امید های دیگری نیز تهیه و به بازار عرضه شدند ریلسان که به نام نایلون11 شهرت دارد در فرانسه تهیه گردید .که ماه اولیه ان روغن کرچک بوده است .
روش تهیه نایلون
اولین مرحله در تولید نایلون 66 تشکیل جداسازی و خالص سازی نمک هگزامتیلن دی امین از ادیپیک اسید
(هگزا متیلن دی امونیوم دی ادیپات)می باشد.به این منظور ابتدا هگزا متیلن دی امین و ادیپیک اسیددر اب مخلوط می گردند.در دمای 18 درجه سانتی گرا د نمک تشکیل شده به مقدار 47% در اب حل می شود قبل از پلیمزاسیون رنگ محلول این نمک توسط کربن فعال از بین برده می شود و سپس
ان به مقدار 7.6 و غلظت ان به کمک تبخیر به 60 درصد رسانده شده و با 0.6-1.2 مول درصد اسید استیک به عنوان کنترل کننده درجه پلیمرزاسیون به راکتور تغذیه میگردد.قبل از حرارت دادن ابتدا هوای داخل راکتور به بیرون رانده می شود تا خطر هیدرولیز پلیمرهایی را که تشکیل می گردند تهدید نکند.
پلیمرزاسیون نمک نایلون تحت فشار 1.8 مگا پاسکال در دمای بیش از 200 درجه سانتی گراد انجام می گردد.در دمای 200 درجه سانتی گراد نمک نایلون پایدار بوده و پلیمریزه نمی شود.با پیشرفت پلیمرزاسیون دما افزایش می یابد در 257 درجه سانتی گراد فشار به تدریج کاهش داده می شود تا فشار اتمسفر حاصل شود.توده پلیمر مذا ب در فشار اتمسفر و در دمای 270 درجه سانتی گراد به مدت 30 دقیقه نکه داشته می شود تا بخار اب راکتور را ترک کند .در پلیمرزاسیون
-nh2 -cooh
با یکدیگر واکنش داده و طبق فرمول زیر با از دست دادن یک مولکول اب با یکدیگر پیوند می خورند
nh2 + cooh à co nh +h2o
nh2 پلیمرزاسیون نایلون 6و6 به کمک دما و غلظت اب در محیط پلیمرزاسیون کنترل گردد . اسید استیک با
واکنش نموده و به این ترتیب از رشد بیشتر زنجیره جلوگیری به عمل می اید در صورت پیوسته نبودن پلیمرزاسیون و ریسندگی اولیه پلیمر مذاب از طریق رشته ساز خاص وارد اب سرد گردیده و به صورت نوار منجمد می شود . نوار پس از خشک شدن جهت تبدیل شدن به چیبس و یا پرک به ماشین خرد کننده تغذیه می گردد.به طور کلی پلی امید به استثنای انواع ارامید (اروماتیک پلی امید ) روش ذوب ریسی تهیه می گردند . در این روش پلیمر مذاب پس از روزنه های رشته شاز به بیرون رانده شده و وارد هوای سرد می گردند که بر اثر ان جامد شده و تهایتا جامد شده و روی بسته پیچیده می شوند. تغذیه پلیمر مذاب با سرعت یکنواخت از طریق پمپ تغذیه کننده با فشار حدود 10000 به رشته ساز صورت می گیرد.صافی کردن بلیمر مذاب با دمای حدود 300 درجه سانتی گراد از اهمیت زیاد برخوردار است تا نا خالصی های همراه ان باعث گرفتگی روزنه های رشته شاز نگردد. صافی هایممکن است انواع مختلفی داشته باشند. ***** های اولیه دارای لایه های مختلفی از شن های ویژه با ظرافت متفاوت بودند که لایه های اول از ذرات درشت تر و لایه های اخر از ذرات بسیار ریز تشکیل می گردند.امروزه توری های ویزه به عنوان صافی مورد استفاده قرار می گیرند.
در اوایل تولید فیلامنت نایلون به صورت غیر مداوم انجام شد . در این روش ابتدا چیپس نایلون تهیه شده و سپس با تغذیه ان به خط ریسندگی اولیه ذوب ریسی به فیلامنت تبدیل می گردید . در دهه 1950 تولید نایلون به روش مداوم امکان پذیر گردید و به این ترتیب دیکر به تولید چیپس پلیمری انجام شد . هر رشته ساز برای تولید نخ فیلامنتی ممکن است تا 500 روزنه و هر رشته ساز برای تولید نوار (تو9 و تهایتا الیاف بریده شده ممکن است تا 4000 روزنه داشته باشد.بعد از خروج رشته ساز و ورود ام به ستون ریسندگی اولیه رشته های پلیمر مذاب در معرض جریان هوای سرد قرار می گیرند که معمولا همود بر جهت حرکت خط ریسندگی به انها وارد می اید و در نتیجه منجمد می گردند . جریان هوای سرد باید جهت جلوگیری از شکل گرفتن تلاطم در ان دقیقا کنترل گردد . بغد از انجماد کامل و عبور از چند راهنما نخ و یا نوار تولید شده از حمام روغن تکمیلی گذشته و نهایتا به روی بسته ای پیچیده می شود . وزن بوبین های فیلامنتی ممکن است به 25 زکیلو گرم و سرعت تولید نخ نایلونی ممکن است تا به 10000 متر در دقیقه برسد .
سرعت تولید تولید فیلامنت از عوامل موثر بر نظم داخلی الیاف بوده و خواص و همچنین درجه کشش باقیمانده ولازمرا مشخص می نماید. به عنوان مثال با سرعت تولید 500 متر در دقیقه به درجه کشش 4 تا 5 برابر احتیاج است. حال انکه افزایش سرعت ریسندگی اوبیه به 6000 متر در دقیقه نظم کافی و به عبارت دیگر عدم احتیاج به کشش را برای فیلامنت به همراه دارد. با افزایش سرعت تولید فیلامنت های نایلونیکه افزایش یافته و بلور های تشکیل شده ارایش یافتگی بیشتری را در جهت محور لیف پیدا می کنند .
خصوصیات کلی الیاف پلی امید
الیا ف پلی امید از جمله الیافی هستند که در محیط های اسیدی ضعیف مقاومند .محیط های اسیدی قوی سبب متلاشی شدن انها می شود مثلا اگر اگر پلیمر های پلی امیدی در محلول غلیظ اسید کلریدریک به مدت 2 الی 3 ساعت قرار بگیرد می تران هیدرو کلراید و ادیپیک اسید به دست اورد . جهت شناسای الیاف پلی امید می توان از فنول یا اسید فرمیک استفاده کرد .هر دو معرف حتی در درجه اتق نیز نایلون را در خود حل می کنند .الیاف پلی امیدی درصد جذب رطوبت پایینی دارند بین (15-20%) این الیا ف در برابر محیط های قلیایی قوی مقاومند چنانچه به مدت 10 ساعت در درجه حرارت 85 درجه سانتی گراد با محلول 5 % سودکسیتیک عمل شوند مقاومت اولیه شان تغییر نمی کند . مقاومت بیولوژیکی الیا ف پلی امیدی بالاست.میکرو ارگانیزم ها تاثیر چندانی روی این الیاف ندارند کما این که اگر ازمایش مدفون کردن در زباله در شرایط استاندارد ازمایشگاهی انجام شود به این نتیجه میرسیم که پس از 6 ماه فقط در حدود 4 الی 5 در صد از مقاومت اولیه کاسته می شود و پس از طی یک ماه الیاف کاملا متلاشی می گردد .وقتی این پارچه ها در معرض نور خورشید انبار میشوند گروه های امین انتهایی اکسیدشده و تریب می شوند . دراین صورت پارچه ها نسبت به رنگرزی انیونیکی تمایل به جذب کمتری خواهند داشت .
انتخاب مواد رنگرزی برای نایلون
الیاف نایلون هر دو گروه انتهایی امین و کربوکسیلیک اسید را در بر دارند و با انتخاب شرایط مناسب جهت رنگرزی یکی از انها مواد رنگزای کاتیونی یا کاتیونی می توانند جذب گردندوهمچنین نایلون میتواند با موا د رنگزای دیسپرس رنگ نمود.
کاربرد های اصلی نایلون
نایلون 6 و نایلون66 را نخ کفپوش های تافتینگ نخ خامه قالی پوشاک به ویژه جوراب تشکیل می دهد.انواع نخ های نایلونی با استحکام بالادر مواردی مثل تقویت تایر خودرو و هواپیما ومرد استفاده قرار می گیرند . این الیاف دارای مقاومت عالی در مقابل سایش می باشند.الیاف نایلونی با توجه به استحکام بالا و سختی برای تولید های مثل طناب کمربند ایمنی چتر نجات نخ و تور ماهیگیری مورد استفاده قرار می گیرند.در صورت احتیاج به الیاف
نایلون بریده شده تولید تعدادی از رشته ساز ها با تعداد بسیار زیاد فیلامنت پس از کشیده شدن استراحت و چین زده شدن به ماشین های تبدیل تغذیه می گردند.
منابع: الیاف بشر ساخته ( دکترحسین توانایی)
رنگرزی الیاف مصنوعی و استات ( کما ل الدین قرنجیک) |
.gif)
