No kā izgatavots poliamīda dzija?

Poliamīda dzija, mūsdienu tekstilizstrādājumu un rūpniecisko materiālu ainavas stūrakmens, ir bijis revolucionārs atklājums kopš tā pirmsākumiem. Poliamīda dzija, kas plaši atzīta par savu izturību, izturību un daudzpusību, ir atradis lietojumprogrammas visā, sākot no augstas veiktspējas sporta apģērba līdz smagas rūpniecības virvēm un medicīnas ierīcēm. Lai pilnībā novērtētu tās īpašības un potenciālu, ir svarīgi izprast tā sastāvu un izejvielas, kas nonāk tās ražošanā.

Naftas ķīmijas izcelsme

Ēku bloki no naftas

Poliamīda dzijagalvenokārt tiek iegūts no naftas ķīmijas. Nafta, kas ir sarežģīts ogļūdeņražu maisījums, kalpo kā pamata avots monomēriem, ko izmanto poliamīda sintēzē. Naftas rafinēšanas process sadala garās ķēdes ogļūdeņražus mazākos, vairāk pārvaldāmos komponentos. Starp tiem dažiem savienojumiem, piemēram, benzols, toluols un ksilols, ir īpaši svarīgi poliamīdu ražošanā.

Piemēram, benzols ir galvenais izejas materiāls. Izmantojot virkni ķīmisku reakciju, benzolu var pārveidot par cikloheksānu. Šo konvertāciju bieži panāk ar hidrogenēšanas procesu, kurā katalizatora klātbūtnē benzolam pievieno ūdeņraža gāzi. Pēc tam iegūtais cikloheksāns tiek tālāk apstrādāts, lai iegūtu adipīnskābi, kas ir viens no izšķirošajiem monomēriem poliamīdam 6,6.

Monomēru ražošana

Adipīnskābes ražošana

Adipīnskābe tiek ražota plašā mērogā, oksidējot cikloheksānu. Tipiskā rūpniecības procesā cikloheksāns vispirms tiek oksidēts ar gaisu katalizatora, parasti uz kobaltu bāzes katalizatora klātbūtnē. Šīs oksidācijas reakcijas rezultātā veidojas cikloheksanols un cikloheksanons, kurus pēc tam tālāk oksidē līdz adipīnskābei. Reakciju var attēlot šādi:

Lai sasniegtu augstu ražu un tīrību, tai ir rūpīga reakcijas apstākļu, ieskaitot temperatūru, spiedienu un reaģentu attiecību, rūpīga kontrole.

Diimīnu ražošana

Poliamīdam 6,6, otrs būtisks monomērs ir heksametilēndiamīns. Šis diamīns parasti tiek ražots no adiponitrila, ko var sintezēt no butadiēna, vēl viena naftas ķīmijas atvasinājuma. Butadiēns reaģē ar ūdeņraža cianīdu procesā, kas pazīstams kā hidrocianācija, veidojot adiponitrilu. Pēc tam adiponitrils tiek hidrogenēts, lai iegūtu heksametilēndiamīnu. Ķīmiskās reakcijas ir šādas:

Šajā tabulā ir apkopoti galvenie naftas ķīmijas - atvasinātie monomēri un to ražošanas ceļi poliamīdam 6,6:

Monomērs	Sākot naftas ķīmiju	Galvenie ražošanas soļi
Adipīnskābe	Benzols (caur cikloheksānu)	Cikloheksāna oksidācija uz cikloheksanolu/cikloheksanonu, kam seko turpmāka oksidācija uz adipīnskābi
Heksametilēndiamīns	Butadiēns (caur adiponitrilu)	Butadiēna hidrocianācija līdz adiponitrilam, pēc tam adiponitrila hidrogenēšana

 

 

Poliamīds 6 - atšķirīgs monomēru avots

Kaprolaktāms kā monomērs

Poliamīdam 6 ir atšķirīgs monomēru avots, salīdzinot ar poliamīdu 6,6. To ražo no kaprolaktāma. Kaprolaktamu var sintezēt no cikloheksanona, kas, kā minēts iepriekš, ir starpposms adipīnskābes ražošanā. Kikloheksanonu vispirms pārveido par cikloheksanona oksīmu, reakciju ar hidroksilamīnu. Pēc tam cikloheksanona oksīms iziet pārkārtošanas reakciju, kas pazīstama kā Bekmana pārkārtošanās, skābes katalizatora klātbūtnē, veidojot kaprolaktamu. Ķīmiskās reakcijas ir šādas:

Kad kaprolaktams ir iegūts, to var polimerizēt, veidojot 6. poliamīdu. Polimerizācijas process ietver laktāma gredzena atvēršanu un garu ķēdes polimēru veidošanu. To var panākt, izmantojot gredzenu - atveres polimerizācijas reakciju, ko parasti veic paaugstinātā temperatūrā katalizatora klātbūtnē.

Salīdzinājums ar poliamīdu 6,6

Šajā tabulā ir salīdzināti Monomēru avoti un dažas poliamīda 6 un poliamīda 6,6 pamata īpašības:

Poliamīda tips	Monomēru avots	Vispārējās īpašības
Poliamīds 6	Kaprolaktāms	Laba nodiluma izturība, augsta elastība, salīdzinoši ātra mitruma absorbcija
Poliamīds 6,6	Adipīnskābe un heksametilēndiamīns	Augstāka kušanas temperatūra, labāka ķīmiska izturība dažos gadījumos, lieliska stiepes izturība

 

Piedevas un to loma poliamīda dzijas sastāvā

Stabilizatori

Lai uzlabotu poliamīda dzijas stabilitāti apstrādes laikā un tā beigās - lietojiet lietojumprogrammas, tiek pievienoti dažādi stabilizatori. Siltuma stabilizatori, piemēram, daži metāla sāļi un antioksidanti, tiek izmantoti, lai novērstu poliamīda polimēra noārdīšanos augstas temperatūras apstrādes laikā, piemēram, vērpšana. Pievieno ultravioleto (UV) stabilizatorus, lai aizsargātu poliamīda dziju no saules gaismas kaitīgajām sekām. UV starojums var izraisīt ķēdes šķembu polimērā, izraisot mehānisko īpašību samazināšanos. Pievienojot UV stabilizatorus, dzija var saglabāt savu integritāti, kad tie ir pakļauti āra apstākļiem.

Smērvielas

Smērvielām ir izšķiroša loma poliamīda dzijas ražošanas procesā. Vērpšanas laikā polimēra kausēšanai vienmērīgi jākļūst caur spinneretiem. Smērvielas samazina berzi starp polimēru un spinneret sienām, nodrošinot konsekventu un vienmērīgu dzijas ekstrūziju. Turklāt smērvielas var uzlabot dzijas virsmas gludumu, kas ir labvēlīgs turpmākiem apstrādes posmiem, piemēram, aušanai vai adīšanai. Parastās smērvielas, ko izmanto poliamīda dzijas ražošanā, ir taukskābju esteri un vaski.

Pigmenti un krāsvielas

Krāsainai poliamīda dzijai pievieno pigmentus vai krāsvielas. Pigmenti ir nešķīstoši krāsvielas, kas ir izkliedētas polimēra matricā. Tie nodrošina lielisku krāsu uzliesmojumu, un tos bieži izmanto lietojumprogrammām, kurās nepieciešama augsta izturības krāsa, piemēram, āra tekstilizstrādājumos. No otras puses, krāsvielas šķīst polimērā vai šķīdinātājā un var iekļūt šķiedras struktūrā. Tos parasti izmanto dinamisku un vienveidīgu krāsu ražošanai tekstilizstrādājumu lietojumos. Izvēle starp pigmentiem un krāsvielām ir atkarīga no tādiem faktoriem kā vēlamās krāsas intensitāte, kolorītu prasības un poliamīda dzijas apstrādes metode.

Liesmas slāpētāji

Lietojumos, kur ugunsdrošība rada bažas, piemēram, rūpniecības darba apģērbu un mājas mēbelēs, poliamīda dzijai tiek pievienoti liesmas slāpētāji. Liesmas slāpētāji strādā, traucējot polimēra sadegšanas procesam. Tie var darboties vairākos veidos, piemēram, uz dzijas virsmas veidot aizsargājošu šarnīru, atbrīvojot nelokāmās gāzes, lai atšķaidītu skābekli ap dedzinošo materiālu vai kavētu brīvi - radikālas reakcijas, kas notiek sadegšanas laikā. Parastie liesmas slāpētāji, ko izmanto poliamīda dzijā, ir uz halogēniem balstīti savienojumi, fosfora balstīti savienojumi un metāla hidroksīdi. Tomēr, ņemot vērā vides un veselības problēmas, kas saistītas ar dažiem halogēniem balstītiem liesmu slāpētājiem, pieaug tendence izmantot videi draudzīgākas alternatīvas, piemēram, fosfora - slāpekli balstītus liesmu slāpētājus.

 

Pārstrāde un ilgtspējīgi avoti

Pārstrādes poliamīda dzija

Arvien vairāk koncentrējoties uz ilgtspējību, poliamīda dzijas pārstrāde ir ieguvusi būtisku nozīmi. Post - patēriņa poliamīdu produktus, piemēram, lietotus apģērbu un rūpnieciskus atkritumus, var pārstrādāt, lai iegūtu jaunu poliamīda dziju. Pārstrādes process parasti ietver mehāniskās un ķīmiskās metodes. Mehāniskajā pārstrādē poliamīda produkti tiek sasmalcināti, notīrīti un izkausēti, veidojot granulas, kuras var pārnest uz dziju. No otras puses, ķīmiskā pārstrāde ietver poliamīda polimēra sadalīšanu tā monomēros vai oligomēros, izmantojot tādus procesus kā hidrolīze vai aminolīze. Pēc tam šos monomērus var attīrīt un izmantot jaunu poliamīda sintezēšanai.

Ilgtspējīgas izejvielas

Papildus pārstrādei tiek veikti centieni attīstīt ilgtspējīgas izejvielas poliamīda dzijas ražošanai. Viena pieeja ir izmantot uz bio balstītiem monomēriem. Piemēram, notiek pētījumi un attīstības centieni ražot adipīnskābi no atjaunojamiem resursiem, piemēram, biomasas. Daži uzņēmumi pēta mikroorganismu izmantošanu raudzēšanas cukuriem, kas iegūti no augiem uz adipīnskābi. Līdzīgi ir mēģinājumi radīt diamīnus no bio balstītiem avotiem. Izmantojot ilgtspējīgas izejvielas, poliamīda dzijas ražošanas ietekmi uz vidi var ievērojami samazināt, padarot to par videi draudzīgāku iespēju ilgtermiņā.

 

Secinājums

Poliamīda dzija ir izgatavota no naftas ķīmiski atvasinātu monomēru, piedevu un dažos gadījumos pārstrādātu materiālu vai ilgtspējīgu izejvielu kombinācijas. Kompleksie sintēzes procesi, sākot no naftas rafinēšanas līdz specifisku monomēru ražošanai un dažādu piedevu pievienošanai, rada daudzpusīgu materiālu ar plašu īpašību klāstu. Izpratne par poliamīda dzijas sastāvu ir ne tikai būtiska ražotājiem, lai optimizētu ražošanas procesus un produktu veiktspēju, bet arī patērētājiem un nozarēm, lai pieņemtu apzinātus lēmumus par tā izmantošanu. Tā kā nozare turpina attīstīties uz ilgtspējīgāku praksi, jaunu monomēru avotu un pārstrādes tehnoloģiju attīstībai būs arvien nozīmīgāka loma poliamīda dzijas ražošanas nākotnē.