viernes, 2 de mayo de 2008

¿Qué es el Nylon?


El nailon es un polímero artificial que pertenece al grupo de las poliamidas (designado con las siglas PA),debido a las características de los grupos amidas en la cadena principal.En su polímero se encuentran unidades repetidas de enlaces de amidas entre ellos.El enlace amida se forma a partir de una amina y un grupo carbonílico.
El nylon 6(figura abajo) esta sintetizado a partir de la caprolactona y el nylon 6.6 del acído adíptico.
El nylon 6 o poliprolactona es formado por la polimerización de la abertura del anillo de la caprolactona. En este proceso, la banda de péptido sin la molécula de la caprolactona es rota, con los grupos activos de cada uno de los lados; se reforman 2 nuevas bandas, mientras que el monómero llega a formar parte de la cadena polimérica. En este polímero todas las bandas de amidas estan en la misma dirección.
El nylon 6.6, es obtenida por la policondensación de la hexametilendiamina (6 atómos de carbono)y el acido adíptico (6 atómos de carbono). las unidades de diásido y de diamina alternan en la cadena polimérica.
El nylon puede presentarse de diferentes formas, aunque los dos más conocidos son la rígida y la fibra: en su presentación rígida se utiliza para fabricar piezas de transmisión de movimientos tales como ruedas de todo tipo (convencionales,etc)tornillos piezas de maquinaria, piezas de electrodomésticos, herramientas, utensilios caseros, etc.
En conclusión el nylon es una fibra textil elástica y resistente, no la ataca la polilla, no requiere de planchado y se utiliza en la confección de medias, tejidos y telas de punto, también cerdas y sedales. El nailon moldeado se utiliza como material duro en la fabricación de diversos utensilios, como mangos de cepillos, peines, etc.

Historia del Nylon


El Nylon fue la primera fibra producida enteramente de polímero sintético y se caracterizó por primera vez en 1899. En 1929, este estudio fue renovado por Carothers en la Compañía Du Pont de Neumors. La primera patente se solicitó en 1931 y fue publicada en 1936. En julio de 1935, el nylon 6,6 fue elegido por Dupont para ser introducido en el mercado. Esta fue seguida por una patente de aplicación que se publicó en 1937. Las principales poliamidas ilustradas en estas dos primeras patentes fueron NYLON-6, NYLON-7, NYLON-8, NYLON-9, NYLON-11 y NYLON-17. La primera patente de aplicación para el NYLON-6,6 se publicó en 1938.
Du Pont comenzó la producción experimental del nylon en 1938 y la primer planta comercial comenzó su producción en 1939 en Seaford, Delaware (EE.UU). Las primeras medias de nylon se introdujeron en el mercado en 1940 y fueron un inmediato éxito comercial. En EE.UU. una segunda planta de Du Pont comenzó a producir en 1941, una tercera en 1947, una cuarta en 1954, y una quinta en 1967 utiiizando un avanzado proceso de spinning (hilado). La producción comercial de NYLON-6 en EE.UU. comenzó con la disponibilidad a gran escala de caprolactama, producida por primera vez en 1955 por Allied Chemical Corporation. Desde entonces la producción de fibras poliamidicas se ha expandido ampliamente alrededor del mundo.
La segunda guerra ayudó a incorporar en vestimenta, parachoques y cubiertas al nylon 6,6 con un impacto indescriptible.

estructura




HOOC-(CH2)4-COOH + n H2N-(CH2)6-NH2 ác. hexanodioico (ác. adípico) 1,6-diaminohexano (hexametilendiamina) -(OC-(CH2)4-CO-HN-(CH2)6-HN)- nailon 6,6




El grupo atómico C=O es característico de las amidas, y es por estoH N que se dice que el nailon es una poliamida.


*El nylon 6,6 es una estructura heterogénea ya que está conformado por C, H, CO, NH.
Es un polímero lineal (de alta densidad), y su organización es isotáctica, ya que sus cadenas colgantes están en un mismo sentido, y así los puentes de hidrógeno se formen.



La regularidad de las uniones amida a lo largo de la cadena determina dos clases de poliamidas:




Las tipo AB, que tienen todas las uniones amida en la misma orientación a lo largo de la cadena y las tipo AABB donde las uniones amidas alternan en orientación a lo largo de la cadena. Tanto R1 como R2 pueden ser radicales alifáticos, aromáticos o ambos. Las propiedades varían considerablemente cuando tienen más de un 15% de radicales alifáticos.





Nomenclatura:
La nomenclatura de las poliamidas varía según las fuentes entre sistemática, semisistemática y nombre común. En América del Norte, la práctica común es llamar a las tipo AB o a las tipo AABB, como nylon X o nylon X,X respectivamente, siendo X la cantidad de carbonos que tiene la cadena del monómero. En las tipo AABB, se denomina primero la cantidad de carbonos de la diamina. En Europa, se acostumbra llamarlas poliamida o su abreviatura PA. La IUPAC, acepta como denominación la forma abreviada de poliamida. El nombre común se basa en nombrar cada uno de los monómeros. Pero todas estas están cayendo en desuso a favor de la nomenclatura sistemática que se basa en nombrarlas como derivados de las cadenas carbonadas divalentes de nitrógenos sustituidos (imino). Por ejemplo, el nylon 6,6 se llamará poli(imino (1,6 dioxo-hexanediil) imino hexanediil.

.características y usos del nylon.

De manera general las características del nylon son:

· Dureza
· capacidad de amortiguación de golpes, ruido y vibraciones
· Resistencia al desgaste y calor
· Resistencia a la abrasión
· Inercia química casi total
· Antiadherente
· Inflamable
· Excelente dieléctrico
· Alta fuerza sensible
· Excelente abrasión

Punto de fusión y solubilidad:
El nailon es soluble en fenol, cresol y ácido fórmico. Su punto de fusión es de 263 ºC.

Comportamiento:
Es termoplástico,ya que al calentarse se ablanda. Tiene una buena resistencia a los aceites, las grasas, los solventes y los álcalis, pero no a los ácidos que le hidrolizan.

Resistencia:
Su viscosidad de fundido es muy baja, lo cual puede acarrear dificultades en la transformación industrial, y su exposición al intemperie puede causar una fragilización y un cambio de color salvo si hay estabilización o protección previa.
Al nylon se le puede agregar fibra de vidrio para proporcionar un incremento en la rigidez.
Es un polímero cristalino ya que se le da un tiempo para que se organice y se enfríe lentamente, siendo por esto muy resistente.
Las cadenas de nylon con un número par de átomos de carbono entre los grupos amida son más compactas y sus puntos de fusión serán más altos que los nylons con un número impar de átomos de C. El punto de fusión disminuye y la resistencia al agua aumenta a medida que aumenta el número de grupos metileno entre los grupos amida.

Estado:
De acuerdo con la funcionalidad F=2, el nylon es una fibra, generalmente de alta densidad.
La organización de las moléculas y el enfriamiento cuidadoso con que se hace para este fin, determina que el polímero sea cristalino

Fuerzas moleculares:
Las fuerzas moleculares del nylon son secundarias. Presenta fuerza de London (no polar) y múltiples puentes de hidrógeno, como se puede ver en la gráfica anterior.
Los enlaces por puente de hidrógeno y otras interacciones secundarias entre cadenas individuales, mantienen fuertemente unidas a las cadenas poliméricas. Tan fuerte, que éstas no apetecen particularmente deslizarse una sobre otra.
Esto significa que cuando usted estira las fibras de nylon, no se extienden mucho, si es que lo hacen. Lo cual explica por qué las fibras son ideales para emplearlas en hilos y sogas.
Bueno, en ese caso, creo que puedo decirle que las fibras también tienen sus inconvenientes. Si bien poseen buena fuerza tensil, es decir que son resistentes cuando se las estira, por lo general tienen baja fuerza compresional, o sea, son débiles cuando se aprietan o se comprimen. Además, las fibras tienden a ser resistentes en una dirección, la dirección en la cual están orientadas. Si se las estira en ángulos rectos a la dirección de su orientación, tienden a debilitarse.
Debido a esta extraña combinación de resistencias y debilidades, a menudo resulta una buena idea emplear las fibras juntamente con otro material, como un termorrígido.
Las fibras frecuentemente son usadas para reforzar los termorrígidos. Compensan las falencias de los termorrígidos y a su vez, las resistencias de los termorrígidos hacen lo propio con las falencias de las fibras.
Cuando un termorrígido o cualquier otro polímero es reforzado de este modo con una fibra, se dice que es un material compuesto.

policondensación y etapas:
El nylon se produce por medio de policondensación.
Cuando el oxígeno del carbonilo es protonado, se vuelve mucho más vulnerable al ataque del nitrógeno de nuestra diamina. Esto ocurre porque el oxígeno protonado porta una carga positiva.
Al oxígeno no le gusta tener una carga positiva. Entonces atrae hacia sí mismo los electrones que comparte con el carbonilo. Esto deja al carbono del carbonilo deficiente de electrones y listo para que el nitrógeno de la amina le done un par.
El dímero, si lo desea, también puede reaccionar con otros dímeros para formar un tetrámero. O puede reaccionar con un trímero para formar un pentámero y a su vez reaccionar con oligómeros más grandes.
Finalmente, cuando esto sucede, los dímeros se transforman en trímeros, tetrámeros y oligómeros más grandes y estos oligómeros reaccionan entre sí para formar oligómeros aún más grandes. Esto sigue así hasta que se hacen lo suficientemente grandes como para ser considerados polímeros
Para que las moléculas crezcan lo suficiente como para ser consideradas polímeros, tenemos que hacer esta reacción bajo vacío. En este caso, todo el subproducto agua se evaporará y será eliminado del medio de reacción. Debemos deshacernos del agua debido a una pequeña regla llamada Principio de Le Châtelier.
Como se dijo antes, la reacción no necesita un catalizador ácido para llevarse a cabo; La razón por la que se sabe esto, es que cuando nos acercamos al final de la polimerización, donde no hay muchos grupos ácidos remanentes para comportarse como catalizadores, la reacción aún prosigue.
Es decir, la amina puede reaccionar con los ácidos carboxílicos no protonados. Si no fuera así, no se podría obtener nylon 6,6 de alto peso molecular sin un catalizador externo, ya que la reacción se detendría a conversiones más altas, cuando no haya suficientes grupos ácidos para actuar como catalizadores.

USOS:

· Fibra de nylon
· Medias
· Polainas
· Cerdas de los cepillos de dientes
· Hilo para pescar
· Redes
· Fibra de alfombra
· Fibra de bolsas de aire
· Piezas de autos (como el deposito de gasolina)
· Piezas de máquinas (como engranes y cojinetes)
· Paracaídas
· Cuerdas de Guitarra
· Chaqueta
· Cremalleras
· Palas de ventiladores industriales
· Tornillos
etc.

El nylon también tiene númerosas aplicaciones en ingeniería, gracias a la gran resistencia que presenta este material a los agentes químicos , disolventes y de abrasión, aunado de gran dureza y tenacidad que hacen de este material ideal para su uso en piezas que esta sometidas aun gran desgaste . por ejemplos rodamientos, engranajes, neumáticos, etc.

¿Qué es el Nylon?








nylon 6.6 (arriba) y nylon 6 (abajo)