Chemická struktura a aplikace nylonu

ÚVOD:

Organická chemie je chemický obor zabývající se sloučeninami uhlíku, a to zejména sloučeninami uhlíku, které se nacházejí v živých organismech. Původně se tento obor chemie omezoval na sloučeniny vznikající v živých organismech, ale postupem času se rozšířil i na látky vytvořené člověkem, jako jsou polymery. Polymery jsou látky s molekulární strukturou, která se skládá převážně nebo zcela z velkého počtu příbuzných jednotek, například nylon. Nylon je nejužitečnějším syntetickým materiálem s různými aplikacemi, od každodenních až po průmyslové procesy. Je to plast pro vytváření zařízení, která mohou být tažena do vláken nebo skládána do každodenních výrobků. Používá se k výrobě plastových strojních součástí, protože je cenově výhodný a odolný. Často se používá pro svou nevodivost a tepelnou odolnost v elektronickém průmyslu.

NYLONCHEMICKÁ STRUKTURA:

Nylony patří mezi nejčastěji používané polymery jako vlákna. Nylon má skvělé vlastnosti rybářských vlasců a střihacích šňůr, navíc se používá pro některé „plastové“ šrouby a násuvné konektory. Kvůli výrazným amidovým skupinám v páteřním řetězci se nylony nazývají také polyamidy. Bílkoviny, jako je náhrada hedvábí nylonem, jsou také polyamidy. Tyto amidové skupiny jsou velmi polární a mohou se vzájemně vázat ve smyslu vodíku. Z tohoto důvodu a proto, že páteř nylonu je tak pravidelná a symetrická. Jeho chemická struktura je znázorněna na obrázku 1. Vodíková vazba je nejvýznamnější mezimolekulární silou v nylonu. Vodíkové atomy jednoho nylonového řetězce vázané dusíkem vytvoří velmi silnou vodíkovou vazbu s kyslíkovými atomy karbonylu jiného nylonového řetězce. Tyto vodíkové vazby vytvářejí velmi silné nylonové krystaly, protože velmi pevně drží nylonové řetězce pohromadě.

Obrázek 1: chemická struktura nylonu

Podle: (Yurtoğlu, 2018)

CHEMICKÉ REAKCE VYTVOŘENÉ V PŘÍRODĚ:

Nylon vzniká, když se kondenzační polymerační reakcí spojí vhodné monomery (chemické stavební kameny, z nichž se skládají polymery) a vytvoří dlouhý řetězec. Monomery nylonu 6-6 jsou kyselina adipová a diamantový hexamethylen, to je znázorněno na obrázku 2. Pro vytvoření polymeru se obě molekuly spojí a jako vedlejší produkt vzniká voda (H2O). Voda se z výrobní metody odstraňuje, protože její trvalá existence brání vzniku dalšího polymeru. Polymerní řetězec se může skládat z více než 20 000 monomerních jednotek, spojených amidovou skupinou obsahující atom dusíku. Díky pouze slabým silám, jako jsou vodíkové vazby, jsou molekuly nylonu velmi pružné mezi polymerními řetězci, které mají tendenci se náhodně zaplétat. K výrobě nylonu 6,6 není potřeba katalyzátor, ale reakci katalyzují kyseliny, přičemž jedním z monomerů je sama kyselina. K malé reakci dochází mezi dvěma molekulami kyseliny adipové. Aby se věci daly do pohybu, jedna z nich daruje proton karbonylovému kyslíku druhé. Karbonylový kyslík se stane mnohem náchylnějším k útoku dusíku diaminu, když je tento kyslík protonován. Je to proto, že má protonovaný kyslík kladný náboj. Kyslík nemá rád, když je kladně nabitý. Proto k sobě přitahuje elektrony, které sdílí s karbonylem. Tím zůstává karbonylový uhlík bez elektronů a je připraven dát mu pár aminového dusíku.

Obrázek 2: Kondenzační polymerace.

Podle: (PSLC, 2019)

DISPOSALOFNYLON:

Po použití nylonových výrobků, které již nechtějí být vyhozeny do koše, musí mít člověk také způsob, jak nylon zlikvidovat. To vytváří problém, protože nylon má extrémně pomalou rychlost úbytku, což znamená, že nylonové výrobky se celosvětově hromadí na skládkách. Alternativní technikou likvidace nylonu je proto jeho spalování, ale při této technice dochází k poškozování některých produktů. Mezi nejoblíbenější produkty tepelného rozkladu nylonu patří „oxid uhelnatý, amoniak, alifatické aminy, ketony, nitrily a kyanovodík“. Na základě různých proměnných, jako je teplota, doba expozice a proměnné prostředí, se však některé produkty mohou lišit. Například kyanovodík, což je plyn těsně nad pokojovou teplotou, je extrémně toxický, protože tyto produkty nejsou užitečné pro atmosféru ani pro zdraví.

VÝHODY A NEVÝHODY NYLONU:

Nylon je široce používaný materiál vyrobený ze syntetických polymerů známých také jako plasty. Nylon je užitečný pro vytváření rybářských sítí, lan, padáků a dalších typů kabelů, protože se jedná o vysoce odolné vlákno. Nebo může být použit k výrobě textilních výrobků. Zvrásněný nylon se používá k výrobě elastického punčochového zboží a jiný nylon lze dokonce použít jako plast k výrobě strojních součástí, ale pro zvýšení výkonu je třeba jej smíchat s vlnou. Nylon má dlouhou životnost. Dobře se opotřebovává, což je u oděvů a jiných tkanin významná vlastnost. Lze přimíchávat i jiné výrobky, jako je bavlna nebo spandex. Nylon je ze své podstaty odolný vůči vodě. Nylon má tendenci ji vytlačovat na povrch, kde se snáze odpařuje, místo aby vlhkost absorboval a udržoval jako přírodní vlákna. Vzhledem k tomu, že nylon je syntetická tkanina vyrobená člověkem, nikoliv přírodní tkanina, která se musí pěstovat nebo sklízet z hospodářských zvířat, je tento materiál přirozeně levnější. I když nemá stejnou auru jako například merino vlna nebo kašmír, pro dosažení srovnatelného pocitu může být nylon tkaný. V důsledku toho je nylonové oblečení obvykle levnější než výrobky vyrobené z podobných přírodních zdrojů.

Přestože existuje mnoho výhod z používání nylonu, stále existují některé nevýhody spojené s jeho použitím. Nylon je sice ohnivzdorný, ale snadno se taví. Může se také snadno smršťovat a reagovat s vlhkostí, což umožňuje jeho příliš snadné natahování. Nylon je hygroskopický, takže i ze vzduchu absorbuje vodu. Za mokra nylon rychle bobtná a zhoršuje se jeho kvalita. Součásti by neměly být vystaveny nylonovým spojovacím prvkům, což zahrnuje sluneční záření. Chybí mu odolnost proti UV záření a bez ohledu na barvu žloutne, stává se křehkým a rychle se kazí. Nylon nelze vystavovat ani mimořádně zvýšeným teplotám. Obecně lze říci, že tyto spojovací prvky vydrží pouze trvalou provozní teplotu 121 °F nebo 223 °C, takže jsou nevhodné pro stroje nebo výrobky, které jsou při používání zahřívány, jako například ty, které se používají ve stavebnictví.

VYHODNOCENÍ VLASTNOSTÍ NYLONU A JEHO POUŽITÍ:

Nylon má mnoho vlastností, které z něj v mnoha aplikacích činí velmi užitečné vlákno. Je velmi silný a pružný; je také jednoduchý na čištění a lze jej obecně čistit srovnatelnými prostředky a zpravidla nevyžaduje zvláštní opatření pro praní. Jako tkanina se používá na ponožky, plavky, šortky, tepláky, aktivní oblečení, větrovky, přehozy a závěsy. Mezi méně častá použití patří vločkové bundy, padáky, bojové uniformy a záchranné vesty; vlákno se také často používá při výrobě deštníků, zavazadel a síťovin na svatební závoje. V nylonových textilních materiálech vzniká statická elektřina, protože nejsou schopny absorbovat dostatečné množství molekul vody, aby odvedly její případné nahromadění. Do jeho spřádacích roztoků se přidávají sloučeniny obsahující hydroxylové skupiny. Přídavek sloučenin obsahujících hydroxylové skupiny přitahuje zvýšený počet molekul vody.

Vliv nylonu na životní prostředí je důležitý a měl by být zkoumán. Při výrobě nylonu se uvolňuje oxid dusný, skleníkový plyn, který významně přispívá k celosvětovému oteplování. Nylon také není vhodný pro přírodní barviva a chemická barviva s nejmenším účinkem, což znamená, že metoda barvení vláken také způsobuje významné znečištění vody. Vzhledem k tomu, že se více nylonu vyrábí v zemích se slabší ochranou životního prostředí, přispívá nylon významnou měrou ke znečištění vody, a tím i k jejímu nedostatku v rozvojových zemích. Nylon není biologicky odbouratelný a bude v tomto prostředí existovat navždy. Nylonové rybářské sítě a syntetická textilní vlákna, která se při praní opotřebovávají, jsou dvěma největšími zdroji mikroplastového znečištění oceánů. Z toho vyplývá, že nylon má významný vliv na vodní prostředí. Výroba nylonu je velmi žíznivá metoda; na chlazení vláken se spotřebuje velké množství vody, což může být příčinou znečištění a kontaminace životního prostředí. Další problém s nylonem je spojen s tepelným zpracováním, během tohoto procesu může nylon vyvolat několik zdravotních problémů, pokud se někdo nadýchá výparů nebo prachu, některé z problémů zahrnují podráždění sliznic v nose a krku, mechanické podráždění očí a podráždění kůže.

DOPORUČENÍ/ZÁVĚR:

Nylon bude i v budoucnu ovlivňovat život lidí, ale může to být buď dobře, nebo špatně. Díky svým skvělým vlastnostem bude i v budoucnu velmi užitečný a mohou se objevit nová využití nylonu, ale stále může být nahrazen jinými lepšími novými materiály. Při výrobě nylonu se využívá velké množství vody k chlazení a spotřebuje se na to velké množství energie. Nylon je také škodlivý pro životní prostředí, i když nylon sám o sobě životní prostředí nepoškozuje, ale způsob výroby nylonu ano. Při výrobě nylonu vzniká skleníkový plyn zvaný oxid dusný, a protože je tento materiál pro továrny zbytečný, vypouští se jako odpad do atmosféry. Oxid dusný má životnost 150 let, takže zůstane ve snížené stratosféře a ničí naši ozónovou vrstvu. Dalším problémem při likvidaci nylonu je, že většina použitých nylonových výrobků skončila na skládkách, protože nylon se dlouho rozkládá a nylonové výrobky se budou hromadit na skládkách. Nejúčinnějším způsobem likvidace nylonu je proto jeho spalování, ale při této technice vznikají některé škodlivé látky, jako je oxid uhelnatý a čpavek. Kvůli všem těmto problémům spojeným s používáním nylonu by bylo pro životní prostředí lepší, kdyby byl nahrazen jiným materiálem, který není škodlivý.

APAReferencing

Lipscomb, D. (2019, 14. března). Výhody nylonu. Převzato z https://www.leaf.tv/articles/benefits-of-nylon/

Výroba nylonu 6,6. (n.d.). Získáno z https://pslc.ws/macrog/nysyn.htm

Nylon v budoucnosti. (n.d.). Získáno z https://nylonrukunlin8dms1.weebly.com/nylon-in-the-future.html

Nylon. (n.d.). Získáno z https://pslc.ws/macrog/nylon.htm

Organická chemie. (n.d.). Získáno z https://www.merriam-webster.com/dictionary/organic chemie

Proč je nylon užitečný? (n.d.). Získáno z https://nylonrukunlin8dms1.weebly.com/why-is-nylon-useful.html

.