Нейлон — синтетический полиамидный материал¶
Нейлон — общее название группы синтетических полиамидных волокон и пластмасс, получаемых синтезом из нефтехимического сырья. По химической природе нейлон относится к синтетическим материалам: в его основе лежат полиамиды — продукты поликонденсации или полимеризации, содержащие в цепи амидные группы (—CO—NH—). Натуральным сырьём для нейлона не является ни в одной стадии производства. Термин «нейлон» был введён компанией DuPont в 1938 году и первоначально обозначал полиамид-6,6; в настоящее время под ним понимают также полиамид-6, полиамид-6,10 и другие полиамидные волокна.
¶Происхождение названия и история
Разработкой синтетического заменителя шёлкового волокна в 1920—1930-х годах занималась американская компания DuPont под руководством химика Уоллеса Карозерса. В 1935 году Карозерс получил полиамид-6,6 — продукт поликонденсации адипиновой кислоты и гексаметилендиамина. В 1938 году DuPont запатентовала материал, а в 1939 году начала промышленное производство под торговой маркой «нейлон». Название было выбрано из нескольких вариантов, предложенных отделом продаж; точное этимологическое значение не раскрыто, но существует версия связи с нью-йоркским топонимом «Найлон» (NyLon) — пара Бруклин—Манхэттен.
В СССР производство полиамидных волокон налаживалось в 1940-е годы под названием «капрон» — по названию мономера капролактама, из которого получают полиамид-6. Аналогичный материал, выпускаемый в Германии, назывался «перлон» (от нем. Perle — «жемчуг»). Все эти названия обозначают по сути один класс материалов — синтетические полиамиды.
¶Химическая природа и производство
Нейлон получают из сырья нефтехимического происхождения: адипиновой кислоты, гексаметилендиамина, капролактама и других мономеров. Процесс включает:
- Синтез мономеров из бензола, фенола, циклогексана и других продуктов переработки нефти и природного газа.
- Поликонденсацию (для полиамида-6,6) или полимеризацию капролактама (для полиамида-6) с образованием полимера.
- Формование волокна — расплав полимера продавливают через фильеры (металлические пластины с отверстиями) и вытягивают, что обеспечивает ориентацию молекулярных цепей и повышает прочность.
Полиамид-6,6 содержит в основе цепи шесть атомов углерода в звене диамина и шесть — в звене кислоты; полиамид-6 образуется из одного мономера — капролактама с шестью атомами углерода.
¶Свойства
Нейлон обладает набором свойств, определяющих его широкое применение:
- Прочность. Разрывная прочность нейлонового волокна в 10—15 раз превышает прочность хлопкового и в 2 раза — шёлкового.
- Износостойкость. По стойкости к истиранию нейлон превосходит большинство природных и синтетических волокон.
- Упругость. Изделия из нейлона хорошо держат форму и восстанавливают её после деформации.
- Лёгкость. Плотность нейлона — около 1,14 г/см³, что примерно на 15 % ниже плотности хлопка.
- Гигроскопичность. Нейлон способен впитывать до 4—8 % влаги от массы, что приближает его по комфорту ношения к натуральным тканям, но уступает хлопку (впитываемость до 25 %).
- Термостойкость. Температура плавления полиамида-6,6 — около 260 °C, полиамида-6 — около 220 °C.
К недостаткам относят склонность к накоплению статического электричества, снижение прочности при длительном увлажнении (гидролиз), а также образование катышков при трении.
¶Классификация
По химическому составу выделяют:
| Тип | Мономер | Особенности |
|---|---|---|
| Полиамид-6,6 | Адипиновая кислота + гексаметилендиамин | Наиболее прочный, температура плавления ~260 °C |
| Полиамид-6 (капрон) | Капролактам | Более гибкий, температура плавления ~220 °C |
| Полиамид-6,10 | Себациновая кислота + гексаметилендиамин | Меньшая гигроскопичность |
| Ароматические полиамиды (арамиды) | Ароматические диамины и кислоты | Жаростойкие, используются в бронежилетах |
¶Применение
Нейлон применяется в широком спектре отраслей:
- Текстильная промышленность. Производство чулочно-носочных изделий, трикотажа, спортивной одежды, купальных костюмов, обивки мебели. Нейлоновые нити используются как основа и уток в тканях, а также в смесовых тканях с хлопком, шерстью и эластаном.
- Производство рыболовных снастей — нейлоновые сети и лески вытеснили в 1950-е годы пеньковые и капроновые.
- Парашютные ткани — нейлоновое волокно используется с 1940-х годов.
- Ковровые покрытия — нейлоновые волокна составляют значительную часть мирового производства ковров.
- Машиностроение и техника — шестерни, подшипники, втулки, шланги, ремни из нейлоновых пластмасс (текстолит, капроновые заготовки).
- Медицинские изделия — хирургические нити, протезные материалы.
- Армия — бронежилеты из арамидных волокон (кевлар — ароматический полиамид, разработан DuPont в 1965 году).
¶Нейлон и экология
Нейлон, как и другие синтетические полимеры, не подвергается биологическому разложению. При стирке синтетических тканей в воду попадают микроволокна нейлона, которые относятся к категории микропластика. Утилизация нейлоновых изделий затруднена: материал не разлагается в компостных условиях, а при сжигании выделяет оксиды азота. Вместе с тем нейлон поддаётся механической переработке — из изношенных изделий получают волокно повторного использования.
¶Примечания
В русском языке слово «нейлон» в обиходе часто используется как обобщённое обозначение любой синтетической ткани, что не вполне корректно: к нейлону не относятся полиэстер, акрил, лайкра и другие синтетические волокна. Точное определение — нейлон это полиамидное синтетическое волокно, полученное химическим синтезом из нефтехимического сырья.
Источники: Большая советская энциклопедия; «Химическая энциклопедия»; DuPont Technical Archives; ГОСТ 10774-76 «Нити капроновые»; Википедия (статьи «Нейлон», «Полиамид», «Капрон»).