Mistä polyamidilanka on tehty?

Polyamid -lanka, modernin tekstiili- ja teollisuusmateriaalin maiseman kulmakivi, on ollut vallankumouksellinen löytö sen perustamisesta lähtien. Polyamidilanka on laajalti tunnustettu vahvuudesta, kestävyydestä ja monipuolisuudestaan, ja se on löytänyt sovelluksia kaikessa korkean suorituskyvyn urheiluvaatteisiin raskaisiin - tuottoihin teollisuusköyksiin ja lääkinnällisiin laitteisiin. Sen ominaisuuksien ja potentiaalin täysin arvostamiseksi on välttämätöntä ymmärtää sen koostumus ja raaka -aineet, jotka menevät sen tuotantoon.

Petrokemiallinen alkuperän

Öljyn rakennuspalikat

Polyamidilankaon pääasiassa johdettu petrokemikaaleista. Petroleum, monimutkainen hiilivetyjen seos, toimii polyamidisynteesissä käytettyjen monomeerien perustavanlaatuisena lähteenä. Petroleumin puhdistusprosessi hajottaa pitkät ketjun hiilivedyt pienemmiksi, hallittavissa oleviksi komponenteiksi. Näiden joukossa tietyt yhdisteet, kuten bentseeni, tolueeni ja ksyleeni, ovat erityisen tärkeitä polyamidin tuotannossa.

Esimerkiksi bentseeni on keskeinen lähtöaine. Kemiallisten reaktioiden sarjan kautta bentseeni voidaan muuttaa sykloheksaaniksi. Tämä muuntaminen saavutetaan usein hydrausprosessilla, jossa vetykaasua lisätään bentseeniin katalyytin läsnä ollessa. Tuloksena oleva sykloheksaani prosessoidaan sitten edelleen adipiinihapon saamiseksi, joka on yksi polyamidin 6,6 tärkeistä monomeereistä.

Monomeerien tuotanto

Adipiinihapon tuotanto

Adipiinihappoa tuotetaan suuressa mittakaavassa sykloheksaanin hapettumisen kautta. Tyypillisessä teollisuusprosessissa sykloheksaani hapettuu ensin ilman kanssa katalyytin, yleensä kobolttipohjaisen katalyytin läsnä ollessa. Tämä hapettumisreaktio johtaa sykloheksanolin ja sykloheksanonin muodostumiseen, jotka sitten hapettuu edelleen adipiinihapoksi. Reaktio voidaan esittää seuraavasti:

Adipiinihapon tuotanto vaatii reaktio -olosuhteiden huolellisen hallinnan, mukaan lukien lämpötila, paine ja reagenssien suhde korkean saannon ja puhtauden saavuttamiseksi.

Diameenien tuotanto

Polyamidille 6,6 toinen olennainen monomeeri on heksaametyleenidiamiini. Tämä timiini tuotetaan tyypillisesti adiponitriilistä, joka voidaan syntetisoida butadieenista, toisesta petrokemian johdannaisesta. Butadieeni reagoi syanidin vety -syanidin kanssa prosessissa, jota kutsutaan hydrosyanaatioksi adiponitriilin muodostamiseksi. Adiponitriili on sitten hydrattu heksametyleenidiamiinin tuottamiseksi. Kemialliset reaktiot ovat seuraavat:

Seuraava taulukko on yhteenveto keskeisistä petrokemiallisista - johdetut monomeerit ja niiden tuotantoretit polyamidille 6,6:

Monomeeri	Petrokemian aloittaminen	Tärkeimmät tuotantovaiheet
Adiinihappo	Bentseeni (sykloheksaanin kautta)	Sykloheksaanin hapettuminen sykloheksanoliksi/sykloheksanoniksi, mitä seurasi lisähapetus adipiinihappoon
Heksametyleenidiamiini	Butadieeni (adiponitriilin kautta)	Butadieenin hydrosyanaatio adiponitriiliksi, sitten adiponitriilin hydraus

 

 

Polyamidi 6 - erilainen monomeerilähde

Caprolaktaami monomeerinä

Polyamidi 6: lla on erilainen monomeerilähde verrattuna polyamidiin 6,6. Se on valmistettu caprolaktamista. Caprolaktaami voidaan syntetisoida sykloheksanonista, joka, kuten aiemmin mainittiin, on välituote adipiinihapon tuotannossa. Sykloheksanoni muunnetaan ensin sykloheksanonioksimiksi reaktiolla hydroksyyliamiinin kanssa. Sitten sykloheksanonioksimi käy läpi uudelleenjärjestelyreaktion, joka tunnetaan nimellä Beckmann -uudelleenjärjestely, happokatalyytin läsnä ollessa kaprolaktaamin muodostamiseksi. Kemialliset reaktiot ovat seuraavat:

Kun kaprolaktaami on saatu, se voidaan polymeroitua polyamidin 6 muodostamiseksi. Polymerointiprosessi sisältää laktamirenkaan avaamisen ja pitkien ketjun polymeerien muodostamisen. Tämä voidaan saavuttaa renkaan avauspolymerointireaktiolla, joka yleensä suoritetaan kohonneissa lämpötiloissa katalyytin läsnä ollessa.

Vertailu polyamidiin 6,6

Seuraavassa taulukossa verrataan monomeerilähteitä ja joitain polyamidin 6 ja polyamidin 6,6 emäksisiä ominaisuuksia:

Polyamidityyppi	Monomeerilähde	Yleiset ominaisuudet
Polyamidi 6	Kaprolaktaami	Hyvä kulumiskestävyys, korkea joustavuus, suhteellisen nopea kosteuden imeytyminen
Polyamidi 6,6	Adipiinihappo ja heksametyleenidiamiini	Joissakin tapauksissa korkeampi sulamispiste, parempi kemiallinen vastus, erinomainen vetolujuus

 

Lisäaineet ja niiden rooli polyamidilangan koostumuksessa

Stabilisaattorit

Polyamidilangan stabiilisuuden parantamiseksi prosessoinnin aikana ja sen lopussa käytettäessä sovelluksia lisätään erilaisia ​​stabilointiaineita. Lämpötabilointiaineita, kuten tiettyjä metallisuoloja ja antioksidantteja, käytetään polyamidipolymeerin hajoamisen estämiseen korkean lämpötilan prosessoinnin aikana, kuten kehruu. Ultravioletti (UV) stabilointiaineita lisätään polyamidilangan suojaamiseksi auringonvalon haitallisilta vaikutuksilta. UV -säteily voi aiheuttaa ketjun leikkaamista polymeerissä, mikä johtaa mekaanisten ominaisuuksien vähentymiseen. Lisäämällä UV -stabilointiaineita, lanka voi säilyttää eheytensä, kun ne altistetaan ulkotiloihin.

Voiteluaineet

Voiteluaineilla on ratkaiseva rooli polyamidilangan valmistusprosessissa. Pyörityksen aikana polymeerisulan on virtattava sujuvasti kehruuten läpi. Voiteluaineet vähentävät polymeerin ja kehrujen seinien välistä kitkaa, mikä varmistaa langan johdonmukaisen ja tasaisen suulakepuristuksen. Lisäksi voiteluaineet voivat parantaa langan pinnan sileyttä, mikä on hyödyllistä jatkokäsittelyvaiheissa, kuten kutomisessa tai neulomisessa. Polyamidilankojen tuotannossa käytettyjä yleisiä voiteluaineita ovat rasvahappoesterit ja vahat.

Pigmentit ja väriaineet

Värilliseen polyamidilangaan lisätään pigmenttejä tai väriaineita. Pigmentit ovat liukenemattomia väriaineita, jotka ovat dispergoituneet polymeerimatriisiin. Ne tarjoavat erinomaisen värimaailman ja niitä käytetään usein sovelluksiin, joissa tarvitaan korkeaa kestävää väriä, kuten ulkotekstiileissä. Väriaineet toisaalta liukenee polymeeriin tai liuottimeen ja voivat tunkeutua kuiturakenteeseen. Niitä käytetään yleisesti elinvoimaisten ja tasaisten värien tuottamiseen tekstiilisovelluksissa. Valinta pigmenttien ja väriaineiden välillä riippuu tekijöistä, kuten halutusta värin voimakkuudesta, väri -fastness -vaatimuksista ja polyamidilangan prosessointimenetelmästä.

Liekinestoaineet

Hakemuksissa, joissa paloturvallisuus on huolenaihe, kuten teollisuustyövaatteissa ja kodin kalusteissa, liekinestoaineet lisätään polyamidilankaan. Liekinestoaineet toimivat häiritsemällä polymeerin palamisprosessia. Ne voivat toimia monin tavoin, kuten muodostaa suojaavan char -kerroksen langan pinnalle, vapauttaen ei -syttyviä kaasuja laimentaakseen happea palavan materiaalin ympärillä tai estämään palamisen aikana tapahtuvia vapaiden radikaaleja reaktioita. Polyamidilangassa käytettyjä yleisiä liekinestoaineita ovat halogeenipohjaiset yhdisteet, fosforipohjaiset yhdisteet ja metallihydroksidit. Joihinkin halogeeniin perustuviin liekinestoaineisiin liittyvien ympäristö- ja terveysongelmien vuoksi on kuitenkin kasvava suuntaus käyttää ympäristöystävällisempiä vaihtoehtoja, kuten fosfori -typpipohjaisia ​​liekinestoaineita.

 

Kierrätys ja kestävät lähteet

Polyamidilangan kierrätys

Kasvavan kestävyyteen keskittymisen myötä polyamidilangan kierrätys on saanut merkittävän merkityksen. POST - Kuluttajapolyamidituotteet, kuten käytetyt vaatteet ja teollisuusjätteet, voidaan kierrättää uuden polyamidilangan tuottamiseksi. Kierrätysprosessi sisältää tyypillisesti mekaanisia ja kemiallisia menetelmiä. Mekaanisessa kierrätyksessä polyamidituotteet silputut, puhdistetaan ja sulaa muodostamaan pellettejä, jotka voidaan puristaa langaan. Kemiallinen kierrätys puolestaan ​​sisältyy polyamidipolymeerin hajottaminen monomeereihin tai oligomeereihin prosessien, kuten hydrolyysin tai aminolyysin, kautta. Nämä monomeerit voidaan sitten puhdistaa ja käyttää syntetisoimaan uutta polyamidia.

Kestävät raaka -aineet

Kierrätyksen lisäksi pyritään kehittämään kestäviä raaka -aineita polyamidilangan tuotantoon. Yksi lähestymistapa on käyttää biopohjaisia ​​monomeerejä. Esimerkiksi uusiutuvien resurssien, kuten biomassan, adipiinihapon tuottamiseksi jatkuvat tutkimus- ja kehityspyrkimyksiä. Jotkut yritykset tutkivat mikro -organismien käyttöä kasveista johdettuihin sokeriin adipiinihapoksi. Samoin yrityksiä tuottaa biopohjaisista lähteistä olevia diamineja. Kestävien raaka -aineiden avulla polyamidilankojen tuotannon ympäristövaikutuksia voidaan vähentää huomattavasti, mikä tekee siitä pitkällä tähtäimellä ystävällisemmän vaihtoehdon.

 

Johtopäätös

Polyamidilanka on valmistettu yhdistelmästä petrokemiallisia - johdettuja monomeerejä, lisäaineita ja joissain tapauksissa kierrätettyjä materiaaleja tai kestäviä raaka -aineita. Kompleksiset synteesiprosessit, jotka alkavat öljyn puhdistamisesta tiettyjen monomeerien tuotantoon ja erilaisten lisäaineiden lisäämiseen, johtavat monipuoliseen materiaaliin, jolla on laaja ominaisuuksia. Polyamidilangan koostumuksen ymmärtäminen ei ole vain tärkeätä valmistajille tuotantoprosessien ja tuotteiden suorituskyvyn optimoimiseksi, vaan myös kuluttajille ja teollisuudelle tehdä tietoisia päätöksiä sen käytöstä. Kun teollisuus kehittyy edelleen kestävämpiin käytäntöihin, uusien monomeerilähteiden ja kierrätystekniikoiden kehittämisellä on yhä tärkeämpi rooli polyamidilankojen tuotannon tulevaisuudessa.