Nylon Struktura chemiczna i zastosowania

WPROWADZENIE:

Chemia organiczna jest gałęzią chemii związaną ze związkami węgla, a w szczególności ze związkami węgla występującymi w organizmach żywych. Pierwotnie ograniczona do związków wytwarzanych przez organizmy żywe, ta gałąź chemii została rozszerzona o substancje wytworzone przez człowieka, takie jak polimery. Polimery to substancje o strukturze molekularnej, która składa się głównie lub całkowicie z dużej liczby powiązanych ze sobą jednostek, takich jak nylon. Nylon jest najbardziej pomocnym materiałem syntetycznym o zastosowaniach, które różnią się od codziennych po procesy przemysłowe. Jest to tworzywo sztuczne do tworzenia obiektów, które mogą być ciągnięte we włókna lub składane w produkty codziennego użytku. Jest on stosowany do produkcji elementów maszyn z tworzyw sztucznych, ponieważ jest opłacalny i trwały. Jest często używany do jego nieprzewodzenia i odporność na ciepło w przemyśle elektronicznym.

NYLONCHEMICALSTRUCTURE:

Nylony są jednymi z najczęściej używanych polimerów jako włókna. Nylon ma doskonałe właściwości żyłki wędkarskiej i żyłki do podkaszarki, a ponadto jest stosowany w niektórych „plastikowych” śrubach i złączach typu push-in. Ze względu na charakterystyczne grupy amidowe w łańcuchu szkieletowym, nylony są również nazywane poliamidami. Białka, takie jak substytut jedwabiu nylonowego, są również poliamidami. Te grupy amidowe są bardzo polarne i mogą wiązać się ze sobą wodorowo. Z tego powodu, a także dlatego, że szkielet nylonu jest tak regularny i symetryczny. Jego struktura chemiczna przedstawiona jest na rysunku 1. Wiązanie wodorowe jest najbardziej znaczącą siłą międzycząsteczkową w nylonie. Atomy wodoru związane z azotem w jednym łańcuchu nylonowym utworzą bardzo silne wiązanie wodorowe z atomami karbonylku tlenu w innym łańcuchu nylonowym. Te wiązania wodorowe wytwarzają bardzo mocne kryształy nylonu, ponieważ bardzo mocno trzymają łańcuchy nylonowe razem.

Figure 1: chemicalstructureofNylon

By: (Yurtoğlu, 2018)

CHEMICALREACTIONSINVOLVEDINITSPRODUCTION:

Nylon jest wytwarzany, gdy reakcja polimeryzacji kondensacyjnej łączy odpowiednie monomery (chemiczne bloki budulcowe, które tworzą polimery), aby utworzyć długi łańcuch. Monomerami nylonu 6-6 są kwas adypinowy i heksametylenodiaminy, co pokazano na rysunku 2. Aby wytworzyć polimer, te dwie cząsteczki są łączone, a woda (H2O) powstaje jako produkt uboczny. Woda jest usuwana z metody produkcyjnej, ponieważ jej ciągłe istnienie uniemożliwia wytworzenie większej ilości polimeru. Łańcuch polimeru może składać się z ponad 20 000 jednostek monomeru, połączonych ze sobą za pomocą grupy amidowej zawierającej atom azotu. Dzięki jedynie słabym siłom, takim jak wiązania wodorowe, cząsteczki nylonu są bardzo elastyczne pomiędzy łańcuchami polimerowymi, które mają tendencję do przypadkowego plątania się. Do wytworzenia nylonu 6,6 nie jest potrzebny katalizator, ale kwasy katalizują reakcję, jeden z monomerów sam jest kwasem. Mała reakcja zachodzi między dwiema cząsteczkami kwasu adypinowego. Aby wszystko się zaczęło, jedna z nich oddaje proton do tlenu karbonylowego drugiej. Tlen karbonylowy staje się znacznie bardziej podatny na atak azotu diaminy, gdy tlen ten jest protonowany. Dzieje się tak, ponieważ ma ładunek dodatni dla protonowanego tlenu. Tlen nie lubi być naładowany dodatnio. Tak więc, ciągnie do siebie elektrony, które dzieli z karbonylem. To pozostawia węgiel karbonylowy bez elektronów i jest przygotowany do nadania mu pary azotu aminowego.

Rysunek 2: Kondensacjapolimeryzacja.

Przez: (PSLC, 2019)

DISPOSALOFNYLON:

Po użyciu produktów nylonowych i nie chcąc już być wyrzuconym do kosza, istoty ludzkie muszą mieć metodę pozbywania się nylonu, jak również. Stwarza to problem, ponieważ nylon ma niezwykle powolne tempo spadku, co oznacza, że produkty nylonowe są budowane globalnie na wysypiskach śmieci. Alternatywną techniką pozbywania się nylonu jest więc jego spalanie, ale w tej technice występują pewne szkodliwe produkty. Do najpopularniejszych produktów rozkładu termicznego nylonu należą „tlenek węgla, amoniak, aminy alifatyczne, ketony, nitryle i wodór cyjankowy”. Jednakże, w oparciu o różne zmienne, takie jak temperatura, czas ekspozycji i zmienne środowiskowe, niektóre produkty mogą się różnić. Na przykład, cyjanowodór, który jest gazem tuż powyżej temperatury pokojowej, jest niezwykle toksyczny, ponieważ produkty te nie są przydatne dla atmosfery lub zdrowia.

ADVANTAGESANDDISADVANTAGESOFNYLON:

Nylon jest szeroko stosowanym materiałem wykonanym z syntetycznych polimerów znanych również jako tworzywa sztuczne. Nylon jest pomocny przy tworzeniu sieci rybackich, lin, spadochronów i innych rodzajów lin, ponieważ jest to włókno o wysokiej odporności. Może być również wykorzystywany do produkcji wyrobów włókienniczych. Nylon marszczony jest używany do produkcji elastycznych wyrobów pończoszniczych, a inny nylon może być nawet używany jako tworzywo sztuczne do produkcji części maszyn, ale musi być zmieszany z wełną, aby zwiększyć moc. Nylon jest trwały. Dobrze się nosi, co w przypadku odzieży i innych tkanin jest istotną cechą. Inne produkty, takie jak bawełna lub spandex mogą być również mieszane. Nylon jest z natury odporny na wodę. Nylon ma tendencję do wypychania jej na powierzchnię, gdzie łatwiej odparowuje, zamiast wchłaniać i utrzymywać wilgoć, jak włókna naturalne. Ponieważ nylon jest syntetyczną tkaniną wytworzoną przez człowieka, a nie tkaniną naturalną, która musi być hodowana lub zbierana ze zwierząt gospodarskich, materiał ten jest naturalnie tańszy. Chociaż może nie roztaczać takiej samej aury jak na przykład wełna merynosów lub kaszmir, aby uzyskać porównywalne odczucia, nylon może być tkany. W konsekwencji, odzież z nylonu jest zazwyczaj tańsza niż produkty wytwarzane z podobnych źródeł naturalnych.

Nawet jeśli istnieje wiele korzyści z używania nylonu, nadal istnieją pewne wady związane z jego użyciem. Chociaż nylon jest ognioodporny, łatwo się topi. Może również łatwo kurczyć się i reagować z wilgocią, pozwalając na zbyt łatwe rozciąganie. Nylon jest higroskopijny, więc nawet z powietrza wchłania wodę. Nylon pęcznieje i szybko niszczeje, gdy jest mokry. Elementy nie powinny być poddawane działaniu nylonowych łączników, co wiąże się z działaniem promieni słonecznych. Nie jest on odporny na promieniowanie UV i niezależnie od koloru żółknie, staje się kruchy i ulega szybkiemu zniszczeniu. Nylon nie może być również poddawany działaniu wyjątkowo wysokich temperatur. Ogólnie rzecz biorąc, te łączniki mogą wytrzymać tylko ciągłą temperaturę roboczą 121 ° F lub 223 ° C, co czyni je nieodpowiednimi do maszyn lub produktów, które są ogrzewane podczas użytkowania, takich jak te używane w budownictwie.

OCENA WYDAJNOŚCI I ZASTOSOWAŃ NYLONU:

Nylon ma wiele cech, które w wielu zastosowaniach czynią go bardzo pomocnym włóknem. Jest bardzo mocny i elastyczny; jest również łatwy w czyszczeniu i może być ogólnie czyszczony przy użyciu porównywalnych produktów i ogólnie nie wymaga specjalnych przygotowań do prania. Stosowany jest w skarpetkach, strojach kąpielowych, szortach, spodenkach, aktywnej odzieży, wiatrówkach, narzutach i draperiach jako materiał. Rzadziej spotykane zastosowania obejmują kurtki z płatkami, spadochrony, mundury bojowe i kamizelki ratunkowe; włókno to jest również często wykorzystywane do produkcji parasoli, bagażu i siatek na welony ślubne. Nylonowe materiały tekstylne wytwarzają elektryczność statyczną, ponieważ nie są w stanie wchłonąć wystarczającej ilości cząsteczek wody, aby rozproszyć jej nagromadzenie. Związki zawierające grupy hydroksylowe są dodawane do roztworów przędzalniczych. Dodatek związków zawierających grupy hydroksylowe będzie przyciągał zwiększoną liczbę cząsteczek wody.

Wpływ nylonu na środowisko jest ważny i powinien być zbadany. Produkcja nylonu powoduje uwalnianie podtlenku azotu, gazu cieplarnianego, który w znacznym stopniu przyczynia się do globalnego ocieplenia. Ponadto nylon nie jest odpowiedni dla barwników naturalnych i barwników chemicznych o najmniejszym działaniu, co oznacza, że metoda barwienia włókien również powoduje istotne zanieczyszczenie wody. Ponieważ więcej nylonu produkuje się w krajach o słabszej ochronie środowiska, czyni to nylon głównym czynnikiem przyczyniającym się do zanieczyszczenia wody, a tym samym do braku bezpieczeństwa wodnego w krajach rozwijających się. Nylon nie ulega biodegradacji i będzie istniał wiecznie w środowisku naturalnym. Nylonowe sieci rybackie i syntetyczne włókna tekstylne, które zużywają się podczas prania, są dwoma największymi źródłami mikrozanieczyszczeń plastiku w oceanie. Oznacza to, że istnieje istotny wpływ nylonu na środowisko wodne. Produkcja nylonu jest bardzo pracochłonną metodą; do chłodzenia włókien zużywa się duże ilości wody, co może być przyczyną zanieczyszczenia i skażenia środowiska. Inny problem z nylonem jest związany z przetwarzaniem termicznym, podczas tego procesu nylon może wywołać kilka problemów zdrowotnych, jeśli ktoś wdycha opary lub pył, niektóre z tych problemów obejmują podrażnienie błon śluzowych w nosie i gardle, mechaniczne podrażnienie oczu i podrażnienie skóry.

ZALECENIE/WNIOSEK:

Nylon będzie nadal wpływał na życie ludzi w przyszłości, ale może to być zarówno dobre, jak i złe. Ze względu na jego wspaniałe właściwości, nadal będzie bardzo użyteczny w przyszłości i mogą być nowe zastosowania dla nylonu, ale nadal może być zastąpiony przez inne lepsze nowe materiały. Do produkcji nylonu wykorzystuje się duże ilości wody do chłodzenia, a do tego zużywa się duże ilości energii. Nylon jest również szkodliwy dla środowiska, chociaż sam nylon nie szkodzi środowisku, ale metoda produkcji nylonu już tak. Podczas procesu produkcji nylonu powstaje gaz cieplarniany zwany podtlenkiem azotu, a ponieważ materiał ten jest bezużyteczny dla fabryk, jest uwalniany jako odpad do atmosfery. Podtlenek azotu ma 150-letnią żywotność, więc pozostanie w zredukowanej stratosferze, niszcząc naszą warstwę ozonową. Innym problemem związanym z utylizacją nylonu jest to, że większość używanych produktów nylonowych trafia na wysypiska śmieci, ponieważ nylon długo się rozkłada, a produkty nylonowe będą zalegać na wysypiskach. Najbardziej efektywnym sposobem zniszczenia nylonu jest więc jego spalenie, ale ta technika będzie generować pewne szkodliwe substancje, takie jak tlenek węgla i amoniak. Ze względu na wszystkie te problemy związane z używaniem nylonu, lepiej dla środowiska byłoby, gdyby został on zastąpiony innym materiałem, który nie jest szkodliwy.

APAReferencje

Lipscomb, D. (2019, March 14). Benefits Of Nylon. Retrieved from https://www.leaf.tv/articles/benefits-of-nylon/

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

Nylon w przyszłości. (n.d.). Retrieved from https://nylonrukunlin8dms1.weebly.com/nylon-in-the-future.html

Nylony. (n.d.). Retrieved from https://pslc.ws/macrog/nylon.htm

Chemia organiczna. (n.d.). Retrieved from https://www.merriam-webster.com/dictionary/organic chemia

Dlaczego nylon jest użyteczny? (n.d.). Retrieved from https://nylonrukunlin8dms1.weebly.com/why-is-nylon-useful.html

.