Od čega se napravi poliamidna pređa?

Poliamidna pređa, kamen temeljac modernog tekstilnog i industrijskog pejzaža, bio je revolucionarno otkriće od svog osnivanja. Široko prepoznat za njegovu snagu, izdržljivost i svestranost, poliamidna pređa pronašla je aplikacije u svemu, od visokih - sportskih sportskih odjeća na teške - dužnosti industrijskih užadi i medicinskih sredstava. Da bi u potpunosti cijenio njegova svojstva i potencijal, ključno je razumjeti njen sastav i sirovine koje ulaze u njegovu proizvodnju.

Petrohemijsko porijeklo

Građevinski blokovi iz nafte

Poliamidna pređaprvenstveno je izveden iz petrohemijskih. Petroleum, složena mješavina ugljovodonika, služi kao temeljni izvor za monomere koji se koriste u sintezi poliamida. Proces rafiniranja nafte probija se dugim ugljikovodicima u lancu na manje, rukovodeće komponente. Među njima su određeni spojevi poput benzena, toluena i ksilena od posebnog značaja za proizvodnju poliamida.

Benzen je, na primjer, ključni početni materijal. Kroz niz kemijskih reakcija benzen se može transformirati u Ciklohexane. Ta se pretvorba često postiže kroz proces hidrogenacije, gdje se u Benzenu dodaje vodonik u prisustvu katalizatora. Rezultirajući cikloheksane se zatim nadalje obrađuje kako bi se dobila adipična kiselina, jedan od ključnih monomera za poliamid 6,6.

Proizvodnja monomera

Proizvodnja adipike kiseline

Adipična kiselina se proizvodi u velikoj mjeri kroz oksidaciju cikloheksana. U tipičnom industrijskom procesu, Cikloheksane se prvi oksidira sa zrakom u prisustvu katalizatora, obično kobaltskog katalizatora. Ova reakcija oksidacije rezultira formiranju cikloheksanola i cikloheksanona, koji su zatim dalje oksidirani u adipiću kiselinu. Reakcija se može predstavljati na sljedeći način:

Proizvodnja adipičke kiseline zahtijeva pažljivu kontrolu reakcijskih uvjeta, uključujući temperaturu, pritisak i omjer reaktanata, za postizanje visokih prinosa i čistoće.

Proizvodnja diamonika

Za poliamid 6,6, drugi bištinski monomer je heksametilendiamin. Ova seminacija se obično proizvodi iz adiponitrila, koji se može sintetizirati iz butadiena, još jednog petrohemijskog derivata. Butadiene reagira s cijanidom vodika u procesu poznatom kao hidrocijanacija za formiranje adiponitrila. Adiponitrila je tada hidrogenirana za proizvodnju heksametalendizene. Hemijske reakcije su sljedeće:

Sljedeća tablica sažima ključno petrohemijski - izvedeni monomeri i njihove proizvodne rute za poliamid 6,6:

Monomer	Pokretanje petrohemijskog	Ključni koraci proizvodnje
Adipična kiselina	Benzene (Via Ciclohexane)	Oksidacija cikloheksana do cikloheksanola \/ cikloheksanona, praćena daljnjom oksidom do adipike kiseline
Heksametilendiamin	Butadiene (preko adiponitrila)	Hidrocijanacija butadiena do adiponitrila, zatim hidrogenacija adiponitrila

 

 

Poliamid 6 - Drugi izvor monomera

Kaprolaktam kao monomer

Poliamid 6 ima drugačiji izvor monomera u odnosu na poliamid 6,6. Proizvodi se iz kaprolaktama. Kaprolaktam se može sintetizirati iz Cicoheksanone, koji je, kao što je spomenuto ranije, međusobno posrednik u proizvodnji adipičke kiseline. Cikloheksonone se prvo pretvori u cikloheksononski oksime kroz reakciju hidroksilamina. Cikloheksononski oksime tada podvrgava reakciju preuređenja, poznata kao Beckmannov preuređivanje, u prisustvu kiselinskog katalizatora za oblikovanje kaprotaktama. Hemijske reakcije su sljedeće:

Jednom kada se pribavi kaprolaktam, može se polimerizirati za formiranje poliamida 6. Postupak polimerizacije uključuje otvaranje laktamnog prstena i formiranje dugih polimera. To se može postići prstenom - otvaranje reakcije polimerizacije, obično se vrši na povišenim temperaturama u prisustvu katalizatora.

Poređenje sa poliamidom 6,6

Sljedeća tablica uspoređuje monomerni izvori i neka osnovna svojstva poliamida 6 i poliamid 6,6:

Vrsta poliamida	Izvor monomera	Opća svojstva
Poliamid 6	Kaprolaktam	Dobra otpornost na habanje, visoka elastičnost, relativno brza apsorpcija vlage
Poliamid 6,6	Adipična kiselina i heksametilendiamine	Veća tačka topljenja, bolja hemijsko otpornost u nekim slučajevima, odlična zatezna čvrstoća

 

Aditivi i njihovu ulogu u sastavljanju poliamidnog pređe

Stabilizatori

Da bi se poboljšala stabilnost poliamidne pređe tokom prerade i u svom kraju - koriste se primjene, dodani su različiti stabilizatori. Stabilizatori topline, poput određenih metalnih soli i antioksidanta, koriste se za sprečavanje degradacije poliamidnog polimera tokom visokog - obrade temperature, poput predenja. Dodaju se ultraljubičasti (UV) stabilizatori za zaštitu od pređe od poliamidne pređe od štetnih efekata sunčeve svetlosti. UV zračenje može prouzrokovati izmjenu lanca u polimeru, što dovodi do smanjenja mehaničkih svojstava. Dodavanjem UV stabilizatora, pređa može održati svoj integritet kada je izložen vanjskim uvjetima.

Maziva

Maziva igraju ključnu ulogu u proizvodnom procesu poliamidne pređe. Tokom predenja, polimer topljenje mora glatko teći kroz spinnerete. Maziva smanjuju trenje između polimera i zidova spinnera, osiguravajući konzistentnu i ujednačenu ekstruziju pređe. Uz to, maziva mogu poboljšati površinu glatkoće pređe, što je korisno za daljnja koraka obrade poput tkanja ili pletenja. Uobičajena maziva koja se koriste u proizvodnji poliamidnih pređe uključuju masne kiselinske estere i voskove.

Pigmenti i boje

Za obojenu poliamidnu pređu, dodaju se pigmenti ili boje. Pigmenti su nerastvorljivi u boji koji se raspršuju u polimerskoj matrici. Oni pružaju odličnu brzinu boje i često se koriste za aplikacije u kojima je potrebna visoka boja - izdržljivost, poput na otvorenom tekstilom. Boje, s druge strane, rastvorljivi su u polimeru ili u otapalu i mogu prodrijeti u strukturu vlakana. Obično se koriste za proizvodnju živih i ujednačenih boja u tekstilnim aplikacijama. Izbor između pigmenata i boja ovisi o faktorima kao što su željeni intenzitet boja, zahtjevima za bojanje i način obrade poliamidne pređe.

Retardanti plamena

U prijavama gdje je vatrena sigurnost zabrinutost, poput industrijskog radne odjeće i namještaja za dom, dodaci plamena dodaju se u poliamidnu pređu. Plamen retardanti rade miješajući se sa procesom izgaranja polimera. Oni mogu postupiti na više načina, poput formiranja zaštitnog sloja na površini pređe, oslobađajući ne zapaljive gasove za razrjeđivanje kisika oko sagorijevanja ili inhibiraju besplatne reakcije koje se događaju tokom izgaranja. Uobičajeni retardanti plamena koji se koriste u poliamidnoj predizi uključuju halogene jedinjenja zasnovane na bazi, fosfor - sa sjedištem - na bazi i metalnih hidroksida. Međutim, zbog zabrinutosti okoliša i zdravlja povezanih s nekim retardantima plamena na halogenu - zasnovan na plamenu, postoji rastući trend ka korištenju više ekološki prihvatljivih alternativa, kao što su fosfor - azotni retardanti.

 

Recikliranje i održivi izvori

Recikliranje poliamidne pređe

Uz sve veći fokus na održivost, recikliranje poliamidne pređe stekla je značajan značaj. Pošta - Potrošački poliamidni proizvodi, poput rabljenih odeća i industrijskog otpada, mogu se reciklirati za proizvodnju nove pređe za poliamidu. Proces recikliranja obično uključuje mehaničke i hemijske metode. U mehaničkom recikliranju, poliamidni proizvodi se isjeckaju, čiste i tope se za formiranje peleta koji mogu biti re - ekstrudirani u pređu. Kemijsko recikliranje, s druge strane, uključuje razbijanje poliamidnog polimera u svoje monomere ili oligomere kroz procese poput hidrolize ili aminolize. Ovi se monomeri tada mogu pročistiti i koristiti za sintetisanje novog poliamida.

Održivi ženkovi

Pored recikliranja, rade se napori za razvoj održivih sirovina za proizvodnju poliamidnih pređe. Jedan je pristup korištenje biomera zasnovanih na bio-on-bazira. Na primjer, postoje tekući istraživački i razvojni napori za proizvodnju adipičke kiseline iz obnovljivih izvora poput biomase. Neke kompanije istražuju upotrebu mikroorganizama za fermentiranje šećera izvedenih iz biljaka u adipiću kiselinu. Slično tome, postoje pokušaji proizvodnje dializa iz bio-baziranih izvora. Korištenjem održivih sirovina, utjecaj proizvodnje poliamidnog pređe, može se značajno smanjiti, čineći ga ekološkim opcijama na duže roku.

 

Zaključak

Poliamidna pređa izrađena je od kombinacije petrohemijskih - dobivenih monomera, aditiva i u nekim slučajevima, recikliranim materijalima ili održivim sirovinama. Kompleksni procesi sinteze, počevši od rafiniranja nafte do proizvodnje specifičnih monomera i dodavanje različitih aditiva, rezultiraju svestranim materijalom sa širokim spektrom svojstava. Razumijevanje sastava poliamidne pređe nije samo ključno za proizvođače da optimiziraju proizvodne procese i performanse proizvoda, već i za potrošače i industrije da donose informirane odluke o njegovoj upotrebi. Kako se industrija i dalje razvija prema održivijim praksama, razvoj novih tehnologija monomera i recikliranja igrat će sve važnu ulogu u budućnosti proizvodnje poliamidnog pređe.