Од чега је направљена полиамидна пређа?

Полиамидна пређа, камен темељац модерног текстилног и индустријског материјала, била је револуционарно откриће од њеног оснивања. Широко препозната по својој снази, трабилности и свестраности, пређа од полиамиде пронашла је апликације у свему од високих перформанси спортске одеће у тешке индустријске конопце и медицинске уређаје. Да би у потпуности цени њена својства и потенцијал, од суштинског је значаја да разуме његов састав и сировине који улазе у његову производњу.

Петрохемијски порекло

Грађевински блокови из нафте

Полиамидна пређапрвенствено је изведено из петрохемијских средстава. Нафта, сложена мешавина угљоводоника, служи као основни извор за мономере који се користе у синтези полиамида. Процес рафинирања нафте пробија дугорочне угљоводонике у мање, управене компоненте. Међу њима су одређена једињења попут бензена, толуена и ксилена од посебног значаја за производњу полиамида.

На пример, бензен је кључни почетни материјал. Кроз низ хемијских реакција, бензен се може трансформисати у циклохексан. Ова конверзија се често постиже кроз процес хидрогенизације, где се гас водоника додаје бензену у присуству катализатора. Добијени циклохексан се затим даље обрађује да би се добила адипинска киселина, један од пресудних мономера за полиамид 6,6.

Производња мономера

Производња адипинске киселине

Адипинска киселина се производи у великој мјери кроз оксидацију циклохексана. У типичном индустријском процесу, циклохексан је први оксидан са ваздухом у присуству катализатора, обично катализатор на бази кобалта. Ова оксидациона реакција резултира формирањем циклохексанола и циклохексанона, који се затим даље оксидира на адипинску киселину. Реакција се може заступа на следећи начин:

Производња Адипинске киселине захтева пажљиву контролу реакционих услова, укључујући температуру, притисак и однос реактаната, како би се постигло високе приносе и чистоћу.

Производња диамине

За полиамид 6,6, други основни мономер је хексаметилендиамин. Овај диамин се обично производи од адипонитрила, који се може синтетизовати из бутадиена, другог петрохемијског деривата. Бутадиени реагује са водоничним цијанидом у процесу познатом као хидроцијањација да би се формирала адипонитрил. Адипонитрил је затим хидрогениван за производњу хексаметилендиамин. Хемијске реакције су следеће:

Следећа табела резимира кључне мономере које потиче петрохемијске и њихове производне руте за полиамид 6,6:

Мономер	Покретање петрохемијског језика	Кључни кораци производње
Адипинска киселина	Бензен (преко циклохексана)	Оксидација циклохексана до циклохексанола / циклохексанона, а затим даље оксидација на адипинске киселине
Хексаметилендиамин	Бутадиене (преко адипонитрила)	Хидроцијањација бутадиена до адипонитрила, затим хидрогенација адипонитрила

 

 

Полиамид 6 - Другачији извор мономера

Цапролацтам као мономер

Полиамид 6 има други извор мономера у поређењу са полиамидом 6,6. Производи се од капролактама. Цапролацтам се може синтетизовати из циклохексанона, који је, као што је раније поменуто, средњи у производњи адипинске киселине. Циклохексанон се први пут претвори у циклохексанонски оксим кроз реакцију са хидроксиламином. Циклохексанонски оксим затим пролази реакцију преуређења, познат као Бецкманн преуређивање, у присуству киселине катализатора да би се формирао капролактам. Хемијске реакције су следеће:

Једном када се добије Цапролацтам, може се полимеризирати да формира полиамид 6. Процес полимеризације укључује отварање лактама и формирајући полимере дугог ланца. То се може постићи кроз прстен за отварање полимеризационе реакције, обично се врши на повишеним температурама у присуству катализатора.

Поређење са полиамидом 6,6

Следећа табела упоређује мономер извори и нека основна својства полиамида 6 и полиамида 6,6:

Тип полиамида	Извор мономера	Општа својства
Полиамид 6	Капролактам	Добра отпорност на хабање, висока еластичност, релативно брзи апсорпција влаге
Полиамид 6,6	Адипинска киселина и хексаметилендиамин	Већа тачка топљења, боља хемијска отпорност у неким случајевима, одлична затезна чврстоћа

 

Адитиви и њихова улога у саставу пређе полиамида

Стабилизатори

Да би се побољшала стабилност пређе полиамида током обраде и на својим апликацијама за крајње употребе додају се различити стабилизатори. Стабилизатори топлоте, као што су одређене металне соли и антиоксиданте, користе се за спречавање разградње полимера полиамида током прераде високе температуре, као што је предење. Ултраљубичасто (УВ) стабилизатори се додају како би се заштитила полиамидна пређа са штетних утицаја сунчеве светлости. УВ зрачење може проузроковати ланац у полимеру, што доводи до смањења механичких својстава. Додавањем УВ стабилизатора, пређа може да одржава интегритет када је изложена условима на отвореном.

Мазива

Мазива играју пресудну улогу у производном процесу пређе полиамиде. Током предења, полимерни топ је потребно глатко да тече кроз Спиннеретс. Мазива смањују трење између полимера и зидова Спиннерета, осигуравајући доследан и уједначен екструзија пређе. Поред тога, мазива могу побољшати површинску глаткоћу пређе, која је корисна за даље кораке за прераду као што су ткање или плетење. Заједнички мазиво који се користе у производњи пређа полиамида укључују естере и воскове масних киселина.

Пигменти и боје

За обојену пређу полиамид, додају се пигменти или боје. Пигменти су нерастворљиви бојили који се расипају у полимерној матрици. Они пружају одличну страност у боји и често се користе за апликације где је потребна боја са високим издржљивошћу, као што су у на отвореном текстили. С друге стране, су растворљиви у полимеру или у растварачу и могу продрети у структуру влакана. Они се обично користе за производњу живих и једноличних боја у текстилним апликацијама. Избор између пигмената и боја зависи од фактора као што су жељени интензитет боје, захтеви за заштиту у боји и метода обраде полиамидне пређе.

Стартанти

У апликацијама где је пожарна сигурност забринутост, попут индустријске радне одеће и кућног намештаја, атради за пламене се додају полиамидном предиви. Понављања пламена раде месањем у процес сагоревања полимера. Они могу да делују на више начина, попут формирања заштитног слоја на површини пређе, ослобађајући се не-запаљиве гасове да би разблажили кисеоник око горућег материјала или инхибирање слободних радикалних реакција које се јављају током сагоревања. Заједнички успорави пламена који се користе у полиамидном предиви укључују једињења са седиштем у халогену, фосфорним једињењима и металним хидроксидима. Међутим, због забринутости и здравствене заштите повезане са неким заосталима на бази халогена на бази халогена, постоји растући тренд ка коришћењу еколошки прихватљивијих алтернатива, као што су фосфор - азот-азот-азот-азот-азот.

 

Рециклирање и одрживи извори

Рециклирање полиамидне пређе

Са све већим фокусом на одрживост, рециклирање пређе полиамиде добило је значајан значај. Поштански производи за полиамиде, попут половних одевних и индустријски отпад, могу се рециклирати за производњу нове полиамидне пређе. Процес рециклаже обично укључује механичке и хемијске методе. У механичком рециклирању, производи од полиамида су уништени, очишћени и растопљени да формирају пелете који се могу поново екструдитирати у пређу. Хемијска рециклирања, с друге стране, укључује разбијање полимера полиамида у своје мономере или олигомере кроз процесе као што су хидролиза или аминолиза. Ови мономери се затим могу пречистити и користити за синтетизовати нови полиамид.

Одрживи столови

Поред рециклирања, направљени су напори да се развијају одрживи столови за производњу полиамидне пређе. Један приступ је употреба мономера заснованих на Био-базирању. На пример, постоје текући истраживачки и развојни напори за производњу адипинске киселине из обновљивих извора ресурса као што је биомаса. Неке компаније истражују употребу микроорганизама до ферментације шећера који потичу из биљака у адипичну киселину. Слично томе, постоје покушаји производње диамина из биолошких извора. Коришћењем одрживих сточара, утицај на животну средину производње полиамидних пређе може се значајно смањити, што је дугорочно чинило еколошки прихватљивијом опцијом.

 

Закључак

Полиамидна пређа је направљена од комбинације мономера који потиче петрохемијске добијене, адитиве и у неким случајевима рециклираним материјалима или одрживим хранилицама. Сложени процеси синтезе, почев од рафинирања нафте према производњи одређених мономера и додавање различитих адитива, резултира свестраним материјалом са широким спектром својстава. Разумевање састава пређе полиамида није само пресудан за произвођачи да оптимизирају производне процесе и перформансе производа, већ и за потрошаче и индустрије да доносе информисане одлуке о њеној употреби. Како се индустрија и даље развија према одрживијим праксама, развој нових мономерних извора и технологија рециклирања играће све важну улогу у будућности производње пређа од полиамиде.