Нейлон: синтетическое полиамидное волокно¶

Нейлон — общее название группы синтетических полиамидных волокон и полимеров, получаемых поликонденсацией дикарбоновых кислот и диаминов. Впервые синтезирован в США в 1935 году химиком Уоллесом Карозерсом в лабораториях компании DuPont. Нейлон относится к классу термопластичных полимеров и стал первым полностью синтетическим волокном, получившим массовое промышленное применение. В русскоязычной технической традиции закрепилось также название «капрон» — так называют один из наиболее распространённых видов полиамидного волокна, выпускавшегося в СССР.

¶История открытия

Работы над синтетическими высокомолекулярными соединениями велись в DuPont с конца 1920-х годов под руководством Уоллеса Карозерса. В 1935 году был получен полиамид, пригодный для формования нитей — полигексаметиленадипамид, получивший торговое название «нейлон 6,6». Первые образцы волокна были представлены публике в 1938 году, а промышленное производство началось в 1939 году на заводе в штате Делавэр.

Первым массовым изделием из нейлона стали женские чулки, поступившие в продажу в США в 1940 году. В годы Второй мировой войны производство переориентировали на военные нужды: из нейлона изготовляли парашюты, стропы, канаты, обшивку и технические ткани. После войны волокно вновь вернулось на потребительский рынок.

В СССР полиамидное волокно начали выпускать в конце 1940-х годов под названием «капрон». Технология была разработана на основе поликапролактама — сырья, получаемого из фенола. Позднее появились и другие разновидности: анид, энант и прочие.

¶Химическое строение и свойства

Нейлон представляет собой полиамид — полимер, в макромолекуле которого регулярно повторяются амидные группы. Между соседними цепями возникают водородные связи, что придаёт материалу высокую прочность и упругость.

Основные свойства нейлонового волокна:

• высокая прочность на разрыв, превосходящая натуральные волокна;
• устойчивость к истиранию и многократным деформациям;
• низкая гигроскопичность — волокно почти не впитывает влагу;
• стойкость к действию многих растворителей, щелочей и микроорганизмов;
• термопластичность — размягчение при нагреве и плавление при температуре около 215–260 °C в зависимости от типа;
• горючесть с образованием характерного запаха.

К недостаткам относят низкую воздухопроницаемость, накопление статического электричества, чувствительность к свету и окислению, а также потерю прочности при длительном нагреве.

¶Виды и марки

Различают несколько основных типов полиамидных волокон:

В России и странах бывшего СССР наибольшее распространение получил капрон, выпускаемый в виде нитей, кордной ткани, волокна и гранул для литья.

¶Производство

Технологический процесс включает несколько стадий:

1. Синтез полимера из мономеров при высокой температуре в инертной среде.
2. Формование нитей продавливанием расплава через фильеры.
3. Вытяжка нитей для ориентации макромолекул и повышения прочности.
4. Термофиксация, кручение, текстурирование.
5. Отделка: промывка, нанесение замасливателей, сушка.

Из расплава также получают гранулят для последующей переработки литьём под давлением и экструзией.

¶Применение

Нейлон применяется в самых разных отраслях:

• Текстильная промышленность — чулочно-носочные изделия, трикотаж, спортивная одежда, ковры, технические ткани.
• Рыболовство и судоходство — сети, канаты, тросы, снасти.
• Машиностроение — корд для автомобильных шин, ремни, шланги, втулки, шестерни.
• Электротехника — изоляция проводов, корпуса разъёмов.
• Медицина — шовный материал, элементы протезов.
• Быт — щётки, крепёж, упаковка, детали бытовой техники.

Из нейлона изготавливают также плёнки, порошки для 3D-печати и композиционные материалы.

¶Нейлон в России

В России и ранее в СССР полиамидные волокна выпускаются на ряде химических комбинатов. Крупнейшие производства расположены в Тверской, Курской, Саратовской областях и других регионах. Отрасль обеспечивает потребности текстильной, шинной и кабельной промышленности. В постсоветский период часть мощностей была модернизирована, освоен выпуск новых марок волокна и технических нитей.

¶Экологические аспекты

Нейлон не разлагается в природной среде в течение десятилетий, что создаёт проблему накопления отходов. Синтез полимера связан с использованием нефтехимического сырья и выбросами оксидов азота. Вместе с тем нейлон поддаётся вторичной переработке: из отработанных изделий получают гранулят, пригодный для повторного формования. Разрабатываются также биотехнологические методы получения мономеров из возобновляемого сырья.

¶Интересные факты

• Название «nylon» не имеет однозначной расшифровки; распространённая версия о происхождении от «New York» и «London» официально не подтверждена.
• В СССР капрон долгое время оставался практически единственным массовым синтетическим волокном.
• Нейлоновая нить использовалась в первых экспериментах по созданию искусственных кровеносных сосудов.
• Изделия из нейлона легко отличить по характерному запаху при горении.

Источники: технические справочники по полимерам, материалы по истории химической промышленности, отраслевые обзоры производства синтетических волокон.