Estructura química del nylon y aplicaciones

INTRODUCCIÓN:

La química orgánica es una rama química que se ocupa de los compuestos de carbono y, en particular, de los compuestos de carbono que se encuentran en los seres vivos. Originalmente restringida a los compuestos generados por los organismos vivos, esta rama de la química se ha ampliado para incluir sustancias fabricadas por el hombre como los polímeros. Los polímeros son sustancias con una estructura molecular que consiste principalmente o totalmente en un gran número de unidades relacionadas, como el nylon. El nylon es el material sintético más socorrido, con aplicaciones que van desde el día a día hasta los procesos industriales. Es un plástico para crear instalaciones que pueden ser dibujadas en fibras o plegadas en productos cotidianos. Se utiliza para fabricar componentes de máquinas de plástico, ya que es rentable y duradero. Se utiliza a menudo por su no conductividad y resistencia al calor en la industria electrónica.

ESTRUCTURA QUÍMICA DEL NYLON:

Los nylons se encuentran entre los polímeros más utilizados como fibras. El nylon tiene grandes características de hilo de pescar y de hilo de corte, además de utilizarse para algunos tornillos «de plástico» y conectores a presión. Debido a los característicos grupos amida en la cadena de la columna vertebral, los nilones también se denominan poliamidas. Las proteínas, como la sustitución del nylon de seda, también son poliamidas. Estos grupos amida son muy polares y pueden enlazarse entre sí en términos de hidrógeno. Por esta razón, y porque la columna vertebral del nailon es muy regular y simétrica. Su estructura química se muestra en la figura 1. El enlace de hidrógeno es la fuerza intermolecular más importante en el nailon. Los átomos de hidrógeno de una cadena de nylon formarán un enlace de hidrógeno muy fuerte con los átomos de oxígeno carbonilo de otra cadena de nylon. Estos enlaces de hidrógeno producen cristales de nailon muy potentes porque mantienen muy unidas las cadenas de nailon.

Figura 1: estructura química del nailon

Por: (Yurtoğlu, 2018)

REACCIONES QUÍMICAS EN LA PRODUCCIÓN:

El nailon se produce cuando una reacción de polimerización por condensación combina los monómeros adecuados (los bloques de construcción químicos que forman los polímeros) para formar una cadena larga. Los monómeros del nylon 6-6 son el ácido adípico y la diamina hexametileno, como se muestra en la figura 2. Para generar el polímero, las dos moléculas se combinan y se genera agua (H2O) como subproducto. El agua se elimina del método de fabricación, ya que su existencia continua impide que se cree más polímero. La cadena polimérica puede estar formada por más de 20.000 unidades de monómero, unidas entre sí por un grupo amida que contiene un átomo de nitrógeno. Con sólo fuerzas débiles, como los enlaces de hidrógeno, las moléculas de nailon son muy flexibles entre las cadenas de polímeros, que tienden a enredarse al azar. No se necesita un catalizador para fabricar nylon 6,6, pero los ácidos catalizan la reacción, uno de los monómeros es un ácido en sí mismo. Se produce una pequeña respuesta entre dos moléculas de ácido adípico. Para empezar, una dona un protón al oxígeno carbonílico de la otra. El oxígeno carbonilo se vuelve mucho más susceptible al ataque del nitrógeno de la diamina cuando este oxígeno está protonado. Esto se debe a que el oxígeno protonado tiene una carga positiva. Al oxígeno no le gusta estar cargado positivamente. Así que atrae hacia sí los electrones que comparte con el carbonilo. Esto deja al carbono del carbonilo sin electrones y está preparado para darle un par de nitrógeno de amina.

Figura 2: Condensaciónpolimerización.

Por: (PSLC, 2019)

DESECHO DEL NILON:

Después de utilizar productos de nylon y no querer seguir tirándolos a la basura, el ser humano debe tener un método para desechar también el nylon. Esto crea un problema porque el nylon tiene una tasa de disminución extremadamente lenta, lo que significa que los productos de nylon se acumulan globalmente en los vertederos. Por lo tanto, una técnica alternativa para deshacerse del nylon es incinerarlo, pero hay algunos productos perjudiciales en esta técnica. Los productos de descomposición por calor más populares del nylon incluyen «monóxido de carbono, amoníaco, aminas alifáticas, cetonas, nitrilos e hidrógeno cianurado». Sin embargo, en función de diferentes variables como la temperatura, el tiempo de exposición y las variables ambientales, algunos productos pueden variar. Por ejemplo, el cianuro de hidrógeno, que es un gas justo por encima de la temperatura ambiente, es extremadamente tóxico, ya que estos productos no son útiles para la atmósfera ni para la salud.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL NILÓN:

El nailon es un material muy utilizado hecho de polímeros sintéticos también conocidos como plásticos. El nylon es útil para crear redes de pesca, cuerdas, paracaídas y otros tipos de cables porque es una fibra de alta resistencia. También se puede utilizar para fabricar productos de tela. El nylon arrugado se utiliza para fabricar medias elásticas, y otro nylon puede incluso utilizarse como plástico para fabricar componentes de máquinas, pero es necesario mezclarlo con lana para aumentar su potencia. El nylon es duradero. Se desgasta bien, lo que en la ropa y otros tejidos es una característica importante. También se pueden mezclar otros productos como el algodón o el spandex. El nailon es inherentemente resistente al agua. El nailon tiende a empujarla hacia la superficie, donde se evapora más fácilmente, en lugar de absorber y mantener la humedad como las fibras naturales. Como el nailon es un tejido sintético fabricado por el hombre, en lugar de un tejido natural que debe cultivarse o cosecharse del ganado, el material es menos costoso naturalmente. Aunque no tenga el mismo aura que la lana merina o la cachemira, por ejemplo, para obtener una sensación comparable, el nailon puede tejerse. Como consecuencia, la ropa de nylon suele ser menos costosa que los productos producidos a partir de fuentes naturales similares.

Aunque hay muchas ventajas de usar el nylon, todavía hay algunas desventajas asociadas de su uso. Aunque el nylon es resistente al fuego, se funde fácilmente. También puede encogerse fácilmente y reaccionar con la humedad, permitiendo que se estire con demasiada facilidad. El nylon es higroscópico, por lo que incluso del aire absorbe agua. El nylon se hincha y se deteriora rápidamente cuando se moja. Los componentes no deben someterse a los cierres de nylon, lo que implica la luz del sol. Carece de resistencia a los rayos UV y amarillea independientemente del color, volviéndose frágil y deteriorándose rápidamente. El nailon tampoco puede someterse a temperaturas excepcionalmente elevadas. En general, estas fijaciones sólo pueden soportar una temperatura de servicio continua de 121 °F o 223 °C, lo que las hace inadecuadas para la maquinaria o los productos que se calientan cuando se utilizan, como los que se emplean en la construcción.

EVALUACIÓN DE LAS APLICACIONES Y UTILIDADES DEL NILÓN:

El nailon tiene muchas características que en muchas aplicaciones lo convierten en una fibra muy útil. Es muy potente y elástica; también es sencilla de limpiar y, por lo general, puede limpiarse con productos comparables y, por lo general, no requiere arreglos especiales de lavandería. Se utiliza en calcetines de vestir, trajes de baño, pantalones cortos, pantalones de chándal, ropa deportiva, cortavientos, colchas y cortinas como tejido. Entre los usos menos frecuentes se encuentran las chaquetas de escamas, los paracaídas, los uniformes de combate y los chalecos salvavidas; la fibra también se utiliza con frecuencia en la fabricación de paraguas, maletas y redes para velos de novia. Los materiales textiles de nylon desarrollan electricidad estática, ya que son incapaces de absorber suficientes moléculas de agua para disipar cualquier acumulación de la misma. Los compuestos que contienen grupos hidroxilos se añaden a sus soluciones de hilado. La adición de compuestos que contienen hidroxilos atraerá un mayor número de moléculas de agua.

Los efectos del nylon en el medio ambiente son importantes y deben ser investigados. La fabricación de nylon provoca la liberación de óxido nitroso, un gas de efecto invernadero que contribuye significativamente al calentamiento mundial. Además, el nylon no es apto para los tintes naturales ni para los tintes químicos de menor efecto, lo que significa que el método de coloración de las fibras también provoca una importante contaminación del agua. Al producirse más nylon en naciones con menor protección medioambiental, esto hace que el nylon contribuya en gran medida a la contaminación del agua y, por tanto, a la inseguridad hídrica en el mundo en desarrollo. El nylon no es biodegradable y seguirá existiendo para siempre en el entorno. Las redes de pesca de nylon y las fibras textiles sintéticas que se desgastan durante el lavado son las dos mayores fuentes de contaminación por microplásticos en el océano. Esto implica que hay un efecto importante del nylon en el entorno acuático. La producción de nylon es un método muy sediento; se utilizan grandes cantidades de agua para el enfriamiento de las fibras, lo que puede ser una causa de polución y contaminación ambiental. Otro problema con el nylon está relacionado con el procesamiento térmico, durante este proceso el nylon podría desencadenar varios problemas de salud si alguien respira los humos o el polvo, algunos de los problemas incluyen la irritación de las membranas mucosas de la nariz y la garganta, la irritación mecánica de los ojos y la irritación de la piel.

RECOMENDACIÓN/CONCLUSIÓN:

El nylon seguirá influyendo en la vida de las personas en el futuro, pero puede ser bueno o malo. Debido a sus grandes propiedades, seguirá siendo muy útil en el futuro y puede haber nuevos usos para el nylon, pero todavía podría ser sustituido por otros nuevos materiales mejores. La fabricación de nylon utiliza grandes cantidades de agua para enfriarse, y para ello se utiliza una gran cantidad de energía. El nylon también es perjudicial para el medio ambiente, aunque el nylon en sí mismo no daña el medio ambiente, pero el método del nylon sí. Durante el proceso de fabricación del nylon se forma un gas de efecto invernadero llamado óxido nitroso, y como este material es inútil para las fábricas, se libera como residuo a la atmósfera. El óxido nitroso tiene una vida útil de 150 años, por lo que permanecerá en la reducida estratosfera destruyendo nuestra capa de ozono. Otro problema con la eliminación del nylon es que la mayoría de los productos de nylon utilizados acaban en los vertederos porque el nylon tarda mucho tiempo en descomponerse y los productos de nylon se acumulan en los vertederos. Por tanto, la forma más eficaz de destruir el nailon es quemarlo, pero esta técnica generará algunas sustancias nocivas como el monóxido de carbono y el amoníaco. Debido a todos estos problemas asociados al uso del nylon, sería mejor para el medio ambiente que se sustituyera por otro material que no sea dañino.

APAReferencias

Lipscomb, D. (2019, 14 de marzo). Beneficios del nylon. Recuperado de https://www.leaf.tv/articles/benefits-of-nylon/

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Nylons. (s.f.). Recuperado de https://pslc.ws/macrog/nylon.htm

Química orgánica. (s.f.). Recuperado de https://www.merriam-webster.com/dictionary/organic química

¿Por qué es útil el nylon? (n.d.). Recuperado de https://nylonrukunlin8dms1.weebly.com/why-is-nylon-useful.html