Nylon Kemisk struktur och tillämpningar

INLEDNING:

Organisk kemi är en kemisk gren som handlar om kolföreningar, särskilt kolföreningar som finns i levande organismer. Ursprungligen begränsat till föreningar som genereras av levande organismer, har denna gren av kemin utvidgats till att även omfatta ämnen som skapats av människor, t.ex. polymerer. Polymerer är ämnen med en molekylär struktur som huvudsakligen eller helt och hållet består av ett stort antal besläktade enheter, t.ex. nylon. Nylon är det mest användbara syntetiska materialet med tillämpningar som varierar från vardagliga till industriella processer. Det är en plast för att skapa anläggningar som kan dras till fibrer eller vikas till vardagsprodukter. Den används för att tillverka maskinkomponenter av plast eftersom den är kostnadseffektiv och hållbar. Den används ofta för sin icke-ledningsförmåga och värmebeständighet inom elektronikindustrin.

NYLONCHEMISKSTRUKTUR:

Nyloner är bland de mest frekvent använda polymererna som fibrer. Nylon har utmärkta egenskaper för fiskelinor och trimmerlinor, och det används dessutom för vissa ”plastskruvar” och push-in-kontakter. På grund av de utmärkande amidgrupperna i ryggradskedjan kallas nyloner också för polyamider. Proteiner, som t.ex. ersättningen för silkesnylon, är också polyamider. Dessa amidgrupper är mycket polära och kan binda till varandra i form av väte. Av denna anledning, och för att nylonens ryggrad är så regelbunden och symmetrisk. Dess kemiska struktur visas i figur 1. Vätgasbindning är den viktigaste intermolekylära kraften i nylon. En nylonkedjas kvävebundna väteatomer kommer att bilda en mycket stark vätebindning med en annan nylonkedjas karbonylsyreatomer. Dessa vätebindningar ger mycket kraftiga nylonkristaller eftersom de håller nylonkedjorna mycket hårt samman.

Figur 1: ChemicalstructureofNylon

Av: (Yurtoğlu, 2018)

KEMISKAREAKTIONERINVOLVEDINITSPRODUKTION:

Nylon produceras när en kondensationspolymeriseringsreaktion kombinerar lämpliga monomerer (de kemiska byggstenarna som utgör polymerer) för att bilda en lång kedja. Nylon 6-6-monomerer är adipinsyra och diaminhexametylen, detta visas i figur 2. För att skapa polymeren kombineras de två molekylerna och vatten (H2O) bildas som biprodukt. Vattnet avlägsnas från tillverkningsmetoden eftersom dess fortsatta existens förhindrar att mer polymer skapas. Polymerkedjan kan bestå av mer än 20 000 monomerenheter som är sammanlänkade genom en amidgrupp som innehåller en kväveatom. Med endast svaga krafter, t.ex. vätebindningar, är nylonmolekylerna mycket flexibla mellan polymerkedjorna, som tenderar att trassla ihop sig slumpmässigt. Det behövs ingen katalysator för att göra nylon 6,6, men syror katalyserar reaktionen, en av monomererna är själv en syra. En liten reaktion uppstår mellan två molekyler av adipinsyra. För att komma igång kommer den ena att donera en proton till den andras karbonylsyre. Karbonylsyre blir mycket mer mottagligt för angrepp av diamins kväve när detta syre är protonerat. Detta beror på att det har en positiv laddning för det protonerade syret. Syre tycker inte om att bli positivt laddat. Därför drar den till sig de elektroner som den delar med karbonylen. Detta lämnar karbonylkolet utan elektroner och är berett att ge det ett par aminkväve.

Figur 2: Kondensationspolymerisering.

Av: (PSLC, 2019)

Bortskaffande av nylon:

Efter att ha använt nylonprodukter och inte längre vill slängas i soporna måste människan ha en metod för att också göra sig av med nylon. Detta skapar problem eftersom nylon har en extremt långsam nedbrytningshastighet, vilket innebär att nylonprodukter byggs upp globalt på soptippar. En alternativ teknik för att göra sig av med nylon är därför att förbränna det, men det finns några skadliga produkter i denna teknik. Nylons mest populära nedbrytningsprodukter genom värme är ”kolmonoxid, ammoniak, alifatiska aminer, ketoner, nitriler och cyanväte”. Baserat på olika variabler som temperatur, exponeringstid och miljövariabler kan dock vissa produkter variera. Cyanväte, som är en gas strax över rumstemperatur, är till exempel extremt giftigt eftersom dessa produkter inte är användbara för atmosfären eller hälsan.

FÖRDELAR OCH FÖRDELAR AVNYLON:

Nylon är ett allmänt använt material som tillverkas av syntetiska polymerer, även kända som plaster. Nylon är användbart för att skapa fiskenät, rep, fallskärmar och andra typer av kablar eftersom det är en fiber med hög motståndskraft. Eller så kan det användas för att göra tygprodukter. Kringlad nylon används för att göra elastiska strumpbyxor, och annan nylon kan till och med användas som plast för att tillverka maskinkomponenter, men den måste blandas med ull för att öka kraften. Nylon har en lång livslängd. Det slits bra, vilket i kläder och andra tyger är en viktig egenskap. Andra produkter som bomull eller spandex kan också blandas. Nylon är vattenavvisande i sig självt. Nylon tenderar att trycka upp den till ytan, där den lättare avdunstar, i stället för att absorbera och behålla fukt som naturfibrer. Eftersom nylon är ett syntetiskt konstgjort tyg snarare än ett naturligt tyg som måste odlas eller skördas från boskap, är materialet naturligt sett billigare. Även om det kanske inte har samma aura som till exempel merinoull eller kashmir, kan nylon vävas för att få en jämförbar känsla. Som en följd av detta är nylonkläder vanligtvis billigare än produkter som tillverkas av liknande naturliga källor.

Även om det finns många fördelar med att använda nylon, finns det fortfarande några nackdelar förknippade med dess användning. Även om nylon är brandsäkert smälter det lätt. Det kan också lätt krympa och reagera med fukt, vilket gör att det kan sträckas för lätt. Nylon är hygroskopiskt, så även från luft absorberar det vatten. Nylon sväller och försämras snabbt när det är vått. Komponenterna bör inte utsättas för nylonfästen, vilket innebär solljus. Den saknar UV-beständighet och blir gul oavsett färg, blir bräcklig och försämras snabbt. Nylon får inte heller utsättas för exceptionellt höga temperaturer. Generellt sett klarar dessa fästelement endast en kontinuerlig servicetemperatur på 121 ° F eller 223 ° C, vilket gör dem olämpliga för maskiner eller produkter som värms upp när de används, t.ex. inom byggbranschen.

EVALUERING AVNYLONIMPLIKATIONER OCH ANVÄNDNINGAR:

Nylon har många egenskaper som i många tillämpningar gör den till en mycket användbar fiber. Den är mycket kraftfull och elastisk; den är också enkel att rengöra och kan i allmänhet rengöras med jämförbara produkter och kräver i allmänhet inga särskilda tvättarrangemang. Den används i klädstrumpor, badkläder, shorts, träningsbyxor, aktivkläder, vindjackor, sängöverkast och draperier som tyg. Mindre vanligt förekommande användningsområden är bl.a. fjälljackor, fallskärmar, stridsuniformer och flytvästar. Fibrerna används också ofta för att tillverka paraplyer, bagage och nät för brudslöjor. Textilmaterial av nylon utvecklar statisk elektricitet, eftersom de inte kan absorbera tillräckligt många vattenmolekyler för att avleda en eventuell uppbyggnad av den. Föreningar som innehåller hydroxylgrupper tillsätts till dess spinnlösningar. Tillsatsen av hydroxylhaltiga föreningar drar till sig ett ökat antal vattenmolekyler.

Nylons effekter på miljön är viktiga och bör undersökas. Nylontillverkning resulterar i utsläpp av lustgas, en växthusgas som i hög grad bidrar till den globala uppvärmningen. Dessutom lämpar sig nylon inte för naturliga färgämnen och kemiska färgämnen med den minsta effekten, vilket innebär att fiberfärgningsmetoden också orsakar betydande vattenföroreningar. Eftersom mer nylon produceras i länder med sämre miljöskydd gör detta nylon till en viktig bidragande orsak till vattenförorening och därmed vattenbrist i utvecklingsländerna. Nylon är inte biologiskt nedbrytbart och kommer att fortsätta att existera för evigt i miljön. Fisknät av nylon och syntetiska textilfibrer som slits av vid tvätt är de två största källorna till mikroplastföroreningar i havet. Detta innebär att nylon har en viktig effekt på vattenmiljön. Nylontillverkning är en mycket törstig metod; stora mängder vatten används för att kyla fibrerna, vilket kan vara en orsak till föroreningar och miljöförstöring. Ett annat problem med nylon är kopplat till termisk bearbetning, under denna process kan nylon utlösa flera hälsoproblem om någon andas in rök eller damm, några av problemen är irritation av slemhinnor i näsa och hals, mekanisk ögonirritation och hudirritation.

REKOMMENDATION/KONKLUSION:

Nylon kommer att fortsätta att påverka människans liv i framtiden, men det kan vara antingen bra eller dåligt. På grund av dess fantastiska egenskaper kommer det fortfarande att vara mycket användbart i framtiden och det kan finnas nya användningsområden för nylon, men det kan fortfarande ersättas med andra bättre nya material. Vid tillverkningen av nylon används stora mängder vatten för att kyla, och en stor mängd energi kommer att användas för detta. Nylon är också skadligt för miljön, även om nylon i sig inte skadar miljön, men nylonmetoden gör det. En växthusgas som kallas lustgas bildas under tillverkningen av nylon och eftersom detta material är värdelöst för fabrikerna släpps det ut som avfall i atmosfären. Dikväveoxid har en livslängd på 150 år, så den kommer att stanna kvar i den reducerade stratosfären och förstöra vårt ozonskikt. Ett annat problem med bortskaffandet av nylon är att de flesta av de använda nylonprodukterna hamnade på soptippar eftersom nylon tar lång tid att bryta ner och nylonprodukter kommer att byggas upp på soptippar. Det effektivaste sättet att förstöra nylon är därför att bränna det, men denna teknik kommer att generera vissa skadliga ämnen som kolmonoxid och ammoniak. På grund av alla dessa problem som är förknippade med användningen av nylon skulle det vara bättre för miljön att ersättas med andra material som inte är skadliga.

APAReferencing

Lipscomb, D. (2019, March 14). Fördelar med nylon. Hämtad från https://www.leaf.tv/articles/benefits-of-nylon/

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

Nylon i framtiden. (n.d.). Hämtad från https://nylonrukunlin8dms1.weebly.com/nylon-in-the-future.html

Nylons. (n.d.). Hämtad från https://pslc.ws/macrog/nylon.htm

Organisk kemi. (n.d.). Hämtad från https://www.merriam-webster.com/dictionary/organickemi

Varför är nylon användbart? (n.d.). Hämtad från https://nylonrukunlin8dms1.weebly.com/why-is-nylon-useful.html