Nylon kémiai szerkezete és alkalmazásai

BEVEZETÉS:

A szerves kémia a szénvegyületekkel, különösen az élőlényekben található szénvegyületekkel foglalkozó kémiai ág. Eredetileg az élő szervezetek által létrehozott vegyületekre korlátozódott, de a kémia ezen ága mára kibővült az ember által előállított anyagokkal, például a polimerekkel. A polimerek olyan anyagok, amelyek molekulaszerkezete főként vagy teljes egészében nagyszámú, egymáshoz kapcsolódó egységből áll, mint például a nejlon. A nejlon a leghasznosabb szintetikus anyag, amelynek alkalmazásai a mindennapoktól az ipari folyamatokig terjednek. Ez a műanyag olyan létesítmények létrehozására szolgáló műanyag, amelyek szálakká húzhatók vagy mindennapi termékekké hajtogathatók. Műanyag gépalkatrészek készítésére használják, mivel költséghatékony és tartós. Az elektronikai iparban gyakran használják nem vezetőképessége és hőállósága miatt.

NYLONKÉMIAI SZERKEZET:

A nejlonok a szálanként leggyakrabban használt polimerek közé tartoznak. A nejlon nagyszerű horgászzsinór és trimmelőzsinór tulajdonságokkal rendelkezik, emellett egyes “műanyag” csavarokhoz és nyomócsatlakozókhoz is használják. A gerincláncban található jellegzetes amidcsoportok miatt a nejlonokat poliamidoknak is nevezik. A fehérjék, mint például a selyem nejlon helyettesítője, szintén poliamidok. Ezek az amidcsoportok nagyon polárisak, és hidrogén szempontjából képesek egymáshoz kötődni. Emiatt, és azért, mert a nylon gerinchálózata olyan szabályos és szimmetrikus. Kémiai szerkezete az 1. ábrán látható. A hidrogénkötés a legjelentősebb intermolekuláris erő a nejlonban. Az egyik nejlonlánc nitrogénkötésű hidrogénatomjai nagyon erős hidrogénkötést képeznek egy másik nejlonlánc karbonil oxigénatomjaival. Ezek a hidrogénkötések nagyon erős nylonkristályokat hoznak létre, mert nagyon szorosan összetartják a nylonláncokat.

1. ábra: a nylon kémiai szerkezete

Szerző: dr: (Yurtoğlu, 2018)

A KÉMIAI REAKCIÓK MEGVALÓSÍTÁSA:

Nylon akkor keletkezik, amikor egy kondenzációs polimerizációs reakcióban a megfelelő monomerek (a polimereket alkotó kémiai építőelemek) hosszú láncot alkotva egyesülnek. A Nylon 6-6 monomerek az adipinsav és a diamin-hexametilén, ez látható a 2. ábrán. A polimer előállításához a két molekula egyesül, és melléktermékként víz (H2O) keletkezik. A vizet eltávolítják a gyártási eljárásból, mivel folyamatos létezése megakadályozza, hogy több polimer jöjjön létre. A polimerlánc több mint 20 000 monomeregységből állhat, amelyek egy nitrogénatomot tartalmazó amidcsoporton keresztül kapcsolódnak egymáshoz. A csak gyenge erők, például hidrogénkötések révén a nejlonmolekulák nagyon rugalmasak a polimerláncok között, amelyek hajlamosak véletlenszerűen összegabalyodni. A nejlon 6,6 előállításához nincs szükség katalizátorra, hanem savak katalizálják a reakciót, az egyik monomer maga is sav. Egy kis reakció két adipinsavmolekula között jön létre. A dolgok beindításához az egyik egy protont adományoz a másik karbonil oxigénjének. A karbonil oxigén sokkal érzékenyebbé válik a diamin nitrogénjének támadására, ha ez az oxigén protonálódik. Ennek oka, hogy a protonált oxigénnek pozitív töltése van. Az oxigén nem szereti a pozitív töltést. Ezért magához húzza a karbonillal megosztott elektronjait. Ezáltal a karbonil szén elektronok nélkül marad, és felkészül arra, hogy egy pár amin nitrogént adjon neki.

2. ábra: Kondenzációs polimerizáció.

By: (PSLC, 2019)

A NYLON MEGSZÜNTETÉSE:

A nejlontermékek használata után, miután nem akarják többé a szemétbe dobni, az embereknek is rendelkezniük kell egy módszerrel a nejlon megszabadulására. Ez problémát okoz, mert a nejlon rendkívül lassan bomlik, ami azt jelenti, hogy a nejlontermékek világszerte felhalmozódnak a hulladéklerakókban. A nejlon ártalmatlanításának alternatív technikája ezért a nejlon elégetése, de ennek a technikának vannak káros termékei. A nejlon legnépszerűbb hőbomlástermékei közé tartozik a “szén-monoxid, ammónia, alifás aminok, ketonok, nitrilek és ciánhidrogén”. A különböző változók, például a hőmérséklet, az expozíciós idő és a környezeti változók alapján azonban egyes termékek változhatnak. Például a hidrogén-cianid, amely közvetlenül szobahőmérséklet feletti gáz, rendkívül mérgező, mivel ezek a termékek nem hasznosak a légkör vagy az egészség szempontjából.

ADVANTAGESANDDISADVANTAGESOFNYLON:

A nejlon egy széles körben használt anyag, amely szintetikus polimerekből készül, más néven műanyagokból. A nejlon hasznos a halászhálók, kötelek, ejtőernyők és más típusú kábelek készítéséhez, mivel nagy ellenállású szál. Vagy szövettermékek készítésére is felhasználható. A gyűrött nejlonból rugalmas harisnyákat készítenek, más nejlonból pedig akár műanyagként gépalkatrészek is készülhetnek, de az erő növeléséhez gyapjúval kell keverni. A nejlon hosszú élettartamú. Jól kopik, ami a ruházatban és más szövetekben jelentős tulajdonság. Más termékek, például pamut vagy spandex is keverhető vele. A nejlon eleve vízálló. A nejlon hajlamos azt a felszínre nyomni, ahol könnyebben elpárolog, ahelyett, hogy magába szívná és megtartaná a nedvességet, mint a természetes szálak. Mivel a nejlon szintetikus mesterséges anyag, nem pedig természetes anyag, amelyet tenyészállatokból kell megtermelni vagy betakarítani, az anyag természetesen kevésbé költséges. Bár nem hordozza ugyanazt az aurát, mint például a merinógyapjú vagy a kasmír, a hasonló érzés elérése érdekében a nejlont lehet szőni. Ennek következtében a nejlon ruházat általában olcsóbb, mint a hasonló természetes forrásokból előállított termékek.

Noha a nejlon használatának számos előnye van, a használatához még mindig társul néhány hátrány is. Bár a nejlon tűzálló, könnyen megolvad. Emellett könnyen zsugorodik és reagál a nedvességgel, így túl könnyen nyúlik. A nejlon higroszkópos, tehát még a levegőből is felszívja a vizet. Nedvesség hatására a nejlon megduzzad és gyorsan romlik. Az alkatrészeket nem szabad nejlon kötőelemeknek kitenni, ami napfénnyel jár. Hiányzik belőle az UV-ellenállás, és színétől függetlenül sárgává válik, törékennyé válik és gyorsan romlik. A nejlon nem tehető ki kivételesen magas hőmérsékletnek sem. Általánosságban elmondható, hogy ezek a kötőelemek csak 121 ° F vagy 223 ° C folyamatos üzemi hőmérsékletet bírnak el, ami alkalmatlanná teszi őket olyan gépekhez vagy termékekhez, amelyek használat közben melegednek, mint például az építőiparban használtak.

ÉRTÉKELJÜK A NYLON ALKALMAZÁSÁT ÉS HASZNÁLATÁT:

A nejlon számos olyan tulajdonsággal rendelkezik, amelyek sok alkalmazásban nagyon hasznos szálakká teszik. Nagyon erős és rugalmas; tisztítása is egyszerű, általában hasonló termékekkel tisztítható, és általában nem igényel különleges mosási intézkedéseket. Ruhazoknik, fürdőruhák, rövidnadrágok, tréningnadrágok, aktív ruházat, széldzsekik, ágytakarók és drapériák szöveteként használják. A ritkábban előforduló felhasználások közé tartoznak a pelyhesített kabátok, ejtőernyők, harci egyenruhák és mentőmellények; a szálat gyakran használják esernyők, poggyászok és menyasszonyi fátyolháló gyártásához is. A nejlon textilanyagok statikus elektromosságot fejlesztenek, mivel nem képesek elegendő vízmolekulát elnyelni ahhoz, hogy a felgyülemlett elektromosságot elvezessék. Fonóoldataihoz hidroxilcsoportokat tartalmazó vegyületeket adnak. A hidroxil tartalmú vegyületek hozzáadása megnövekedett számú vízmolekulát vonz.

A nejlon környezetre gyakorolt hatása fontos, és azt meg kell vizsgálni. A nejlon gyártása dinitrogén-oxid kibocsátását eredményezi, amely üvegházhatású gáz, és jelentősen hozzájárul a világméretű felmelegedéshez. Emellett a nejlon nem alkalmas a természetes színezékek és a legkisebb hatású kémiai színezékek használatára, ami azt jelenti, hogy a szálak színezési módszere is jelentős vízszennyezést okoz. Mivel egyre több nejlont állítanak elő a gyengébb környezetvédelemmel rendelkező országokban, ez a nejlont a fejlődő világ vízszennyezésének és ezáltal a vízellátás bizonytalanságának egyik fő okozójává teszi. A nejlon nem biológiailag lebomló, és a környezetben örökké létezni fog. Az óceánok mikroműanyag-szennyezésének két legnagyobb forrása a nejlon halászhálók és a mosás során lekopó szintetikus textilszálak. Ez azt jelenti, hogy a nejlon jelentős hatással van a vízi környezetre. A nejlongyártás nagyon szomjas módszer; a szálak hűtéséhez nagy mennyiségű vizet használnak fel, ami szennyezést és környezetszennyezést okozhat. A nejlonnal kapcsolatos másik probléma a hőkezeléshez kapcsolódik, e folyamat során a nejlon számos egészségügyi problémát okozhat, ha valaki belélegzi a füstöt vagy a port, néhány probléma közé tartozik az orr és a torok nyálkahártyájának irritációja, mechanikus szemirritáció és bőrirritáció.

AJÁNLÁS/Összefoglalás:

A nejlon a jövőben is befolyásolni fogja az emberek életét, de ez lehet jó vagy rossz. Nagyszerű tulajdonságai miatt a jövőben is nagyon hasznos lesz, és új felhasználási módjai lehetnek a nejlonnak, de még mindig fel lehet váltani más, jobb új anyagokkal. A nejlon előállítása nagy mennyiségű vizet használ fel a hűtéshez, és ehhez nagy mennyiségű energiát használnak fel. A nejlon a környezetre is káros, bár maga a nejlon nem károsítja a környezetet, de a nejlon előállításának módszere igen. A nejlon gyártása során egy dinitrogén-oxid nevű üvegházhatású gáz képződik, és mivel ez az anyag a gyárak számára haszontalan, hulladékként a légkörbe kerül. A dinitrogén-oxid élettartama 150 év, így a csökkentett sztratoszférában marad, tönkretéve az ózonrétegünket. A nejlon ártalmatlanításával kapcsolatos másik probléma, hogy a legtöbb felhasznált nejlontermék a hulladéklerakókban végzi, mivel a nejlon lebomlása hosszú időt vesz igénybe, és a nejlontermékek felhalmozódnak a hulladéklerakókban. A nylon megsemmisítésének leghatékonyabb módja ezért az égetés, de ez a technika olyan káros anyagokat termel, mint a szén-monoxid és az ammónia. A nejlon használatával járó összes ilyen probléma miatt jobb lenne a környezet számára, ha más, nem káros anyaggal helyettesítenék.

APAReferencing

Lipscomb, D. (2019, március 14.). A nejlon előnyei. Retrieved from https://www.leaf.tv/articles/benefits-of-nylon/

Making Nylon 6,6. (n.d.). Retrieved from https://pslc.ws/macrog/nysyn.htm

Nylon a jövőben. (n.d.). Visszakeresve a https://nylonrukunlin8dms1.weebly.com/nylon-in-the-future.html

Nylonok. (n.d.). Letölthető a https://pslc.ws/macrog/nylon.htm

Organic Chemistry (hivatkozással). (n.d.). Retrieved from https://www.merriam-webster.com/dictionary/organic kémia

Miért hasznos a nejlon? (n.d.). Retrieved from https://nylonrukunlin8dms1.weebly.com/why-is-nylon-useful.html