Struttura chimica del nylon e applicazioni

INTRODUZIONE:

La chimica organica è un ramo della chimica che si occupa dei composti di carbonio e in particolare dei composti di carbonio che si trovano negli esseri viventi. Originariamente limitata ai composti generati dagli organismi viventi, questa branca della chimica è stata ampliata per includere sostanze prodotte dall’uomo come i polimeri. I polimeri sono sostanze con una struttura molecolare che consiste principalmente o interamente di un gran numero di unità correlate, come il Nylon. Il nylon è il materiale sintetico più utile con applicazioni che variano dal quotidiano ai processi industriali. È una plastica per creare strutture che possono essere disegnate in fibre o piegate in prodotti quotidiani. È usato per fare componenti di macchine di plastica perché è conveniente e durevole. È spesso usato per la sua non conduttività e resistenza al calore nell’industria elettronica.

NYLONCHEMICALSTRUCTURE:

I nylon sono tra i polimeri più usati come fibre. Il nylon ha ottime caratteristiche per le lenze da pesca e i trimmer, inoltre è usato per alcune viti “di plastica” e connettori push-in. A causa dei caratteristici gruppi amidici nella catena dorsale, i nylon sono anche chiamati poliammidi. Anche le proteine, come la sostituzione del nylon di seta, sono poliammidi. Questi gruppi ammidici sono molto polari e possono legarsi tra loro in termini di idrogeno. Per questo motivo, e perché la spina dorsale del nylon è così regolare e simmetrica. La sua struttura chimica è mostrata nella figura 1. Il legame a idrogeno è la forza intermolecolare più significativa nel nylon. Gli atomi di idrogeno legati all’azoto di una catena di nylon formano un legame idrogeno molto forte con gli atomi di ossigeno carbonile di un’altra catena di nylon. Questi legami a idrogeno producono cristalli di nylon molto potenti perché tengono insieme molto strettamente le catene di nylon.

Figura 1: struttura chimica del nylon

Da: (Yurtoğlu, 2018)

REAZIONI CHIMICHEINVOLTEINSPRODUZIONE:

Il nylon viene prodotto quando una reazione di polimerizzazione di condensazione combina i monomeri adatti (i blocchi chimici che costituiscono i polimeri) per formare una lunga catena. I monomeri del nylon 6-6 sono l’acido adipico e la diamina esametilenica, come mostrato nella figura 2. Per generare il polimero, le due molecole vengono combinate e l’acqua (H2O) viene generata come sottoprodotto. L’acqua viene rimossa dal metodo di fabbricazione perché la sua esistenza continua impedisce la creazione di altro polimero. La catena polimerica può essere composta da più di 20.000 unità monomeriche, legate tra loro attraverso un gruppo ammidico contenente un atomo di azoto. Con solo forze deboli, come i legami idrogeno, le molecole di nylon sono molto flessibili tra le catene polimeriche, che tendono ad aggrovigliarsi in modo casuale. Non c’è bisogno di un catalizzatore per fare il nylon 6,6, ma gli acidi catalizzano la reazione, uno dei monomeri è un acido stesso. Una piccola reazione avviene tra due molecole di acido adipico. Per iniziare, una dona un protone all’ossigeno carbonilico dell’altra. L’ossigeno carbonilico diventa molto più suscettibile all’attacco dell’azoto della diammina quando questo ossigeno è protonato. Questo perché l’ossigeno protonato ha una carica positiva. All’ossigeno non piace essere caricato positivamente. Quindi, tira verso di sé gli elettroni che condivide con il carbonile. Questo lascia il carbonio carbonilico senza elettroni ed è pronto a dargli una coppia di azoto amminico.

Figura 2: Condensazione-polimerizzazione.

Da: (PSLC, 2019)

DISPOSIZIONE DELNYLON:

Dopo aver utilizzato prodotti in nylon e non volendo più essere gettato nella spazzatura, gli esseri umani devono avere un metodo di smaltimento anche del nylon. Questo crea un problema perché il nylon ha un tasso di declino estremamente lento, il che significa che i prodotti di nylon si accumulano globalmente nelle discariche. Una tecnica alternativa di smaltimento del nylon è quindi quella di incenerirlo, ma ci sono alcuni prodotti dannosi in questa tecnica. I prodotti di decomposizione termica del nylon più popolari sono “monossido di carbonio, ammoniaca, ammine alifatiche, chetoni, nitrili e idrogeno cianuro”. Tuttavia, in base a diverse variabili come la temperatura, il tempo di esposizione e le variabili ambientali, alcuni prodotti possono variare. Per esempio, l’idrogeno cianuro, che è un gas appena sopra la temperatura ambiente, è estremamente tossico perché questi prodotti non sono utili per l’atmosfera o la salute.

Vantaggi e svantaggi del nylon:

Il nylon è un materiale ampiamente utilizzato fatto da polimeri sintetici noti anche come plastiche. Il nylon è utile per creare reti da pesca, corde, paracadute e altri tipi di cavi perché è una fibra ad alta resistenza. Oppure può essere usato per fare prodotti in tessuto. Il nylon stropicciato è usato per fare calze elastiche, e altro nylon può anche essere usato come plastica per fare componenti di macchine, ma deve essere mescolato con la lana per aumentare la potenza. Il nylon è di lunga durata. Si indossa bene, il che nell’abbigliamento e in altri tessuti è una caratteristica importante. Si possono mescolare anche altri prodotti come il cotone o l’elastan. Il nylon è intrinsecamente resistente all’acqua. Il nylon tende a spingerla in superficie, dove evapora più facilmente, piuttosto che assorbire e mantenere l’umidità come le fibre naturali. Poiché il nylon è un tessuto sintetico fatto dall’uomo piuttosto che un tessuto naturale che deve essere coltivato o raccolto dal bestiame, il materiale è naturalmente meno costoso. Anche se non può avere la stessa aura della lana merino o del cashmere, per esempio, per ottenere una sensazione paragonabile, il nylon può essere tessuto. Di conseguenza, l’abbigliamento in nylon è di solito meno costoso dei prodotti fabbricati da fonti naturali simili.

Anche se ci sono molti vantaggi dall’uso del nylon, ci sono ancora alcuni svantaggi associati al suo uso. Mentre il nylon è resistente al fuoco, si scioglie facilmente. Può anche restringersi facilmente e reagire con l’umidità, permettendogli di essere allungato troppo facilmente. Il nylon è igroscopico, quindi anche dall’aria assorbe acqua. Il nylon si gonfia e si deteriora rapidamente quando è bagnato. I componenti non devono essere sottoposti a chiusure in nylon, il che implica la luce del sole. Manca di resistenza ai raggi UV e ingiallisce indipendentemente dal colore, diventando fragile e deteriorandosi rapidamente. Né il nylon può essere sottoposto a temperature eccezionalmente elevate. In generale, questi dispositivi di fissaggio possono sopportare solo una temperatura di servizio continua di 121 ° F o 223 ° C, rendendoli inadatti per macchinari o prodotti che vengono riscaldati durante l’uso, come quelli utilizzati nell’edilizia.

VALUTAZIONE DEL NYLONIMPLICAZIONI ED UTILIZZI:

Il nylon ha molte caratteristiche che in molte applicazioni lo rendono una fibra molto utile. È molto potente ed elastico; è anche semplice da pulire e può generalmente essere pulito con prodotti simili e generalmente non comporta particolari accorgimenti di lavanderia. È usato in calze da abito, costumi da bagno, pantaloncini, pantaloni da ginnastica, abbigliamento attivo, giacche a vento, copriletti e tendaggi come tessuto. Gli usi meno frequenti includono giacche con i fiocchi, paracadute, uniformi da combattimento e giubbotti di salvataggio; la fibra è anche frequentemente usata nella fabbricazione di ombrelli, bagagli e reti per veli da sposa. I materiali tessili di nylon sviluppano elettricità statica, poiché non sono in grado di assorbire sufficienti molecole d’acqua per dissiparne l’accumulo. Composti contenenti gruppi idrossilici sono aggiunti alle sue soluzioni di filatura. L’aggiunta di composti contenenti idrossile attirerà un numero maggiore di molecole d’acqua.

Gli effetti del nylon sull’ambiente sono importanti e dovrebbero essere studiati. La produzione di nylon provoca il rilascio di ossido di azoto, un gas serra che contribuisce significativamente al riscaldamento mondiale. Inoltre, il nylon non è adatto ai coloranti naturali e ai coloranti chimici con il minimo effetto, il che significa che il metodo di colorazione delle fibre causa anche un importante inquinamento delle acque. Dato che la maggior parte del nylon viene prodotta in nazioni con una protezione ambientale più debole, questo fa sì che il nylon contribuisca in modo importante all’inquinamento dell’acqua e quindi all’insicurezza idrica nei paesi in via di sviluppo. Il nylon non è biodegradabile e continuerà ad esistere per sempre nell’ambiente. Le reti da pesca in nylon e le fibre tessili sintetiche che si consumano durante il lavaggio sono le due maggiori fonti di micro inquinamento plastico nell’oceano. Questo implica che c’è un effetto importante del nylon sull’ambiente acquatico. La produzione di nylon è un metodo molto assetato; grandi quantità d’acqua sono utilizzate per il raffreddamento delle fibre, il che può essere causa di inquinamento e contaminazione ambientale. Un altro problema con il nylon è legato alla lavorazione termica, durante questo processo il nylon potrebbe innescare diversi problemi di salute se qualcuno respira i fumi o la polvere, alcuni dei problemi includono l’irritazione delle membrane mucose del naso e della gola, l’irritazione meccanica degli occhi e l’irritazione della pelle.

RACCOMANDAZIONE/CONCLUSIONE:

Il nylon continuerà a influenzare la vita delle persone in futuro, ma può essere sia buono che cattivo. A causa delle sue grandi proprietà, sarà ancora molto utile in futuro e potrebbero esserci nuovi usi per il nylon, ma potrebbe comunque essere sostituito da altri nuovi materiali migliori. La fabbricazione del nylon utilizza grandi quantità di acqua per raffreddare, e una grande quantità di energia sarà usata per questo. Il nylon è anche dannoso per l’ambiente, anche se il nylon in sé non danneggia l’ambiente, ma il metodo del nylon sì. Un gas serra chiamato protossido di azoto si forma durante il processo di produzione del nylon e siccome questo materiale è inutile per le fabbriche, viene rilasciato come rifiuto nell’atmosfera. Il protossido d’azoto ha una durata di vita di 150 anni quindi rimarrà nella stratosfera ridotta distruggendo il nostro strato di ozono. Un altro problema con lo smaltimento del nylon è che la maggior parte dei prodotti di nylon usati sono finiti nelle discariche perché il nylon impiega molto tempo a decomporsi e i prodotti di nylon si accumulano nelle discariche. Il modo più efficiente per distruggere il nylon è quindi quello di bruciarlo, ma questa tecnica genererà alcune sostanze dannose come il monossido di carbonio e l’ammoniaca. A causa di tutti questi problemi associati all’uso del nylon, sarebbe meglio per l’ambiente essere sostituito con un altro materiale non dannoso.

APAReferencing

Lipscomb, D. (2019, March 14). Benefici del nylon. Recuperato da https://www.leaf.tv/articles/benefits-of-nylon/

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Chimica organica. (n.d.). Recuperato da https://www.merriam-webster.com/dictionary/organic chimica

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