Полиамиды ПА Полиамидами называются полимеры содержащие амидную группу

Полиамиды (ПА) Полиамидами называются полимеры, содержащие амидную группу в основной цепи макромолекул Широкое применение нашли полиамиды: ПА-6, ПА-610 и смешанный полиамид ПА-54. Цифры 6, 10 и др. в условном обозначении полиамидов указывают на количество атомов углерода в составе исходных мономеров. Другие названия полиамидов – найлон, капрон, Chemlon, перлон, зайтел и др.

Внешние признаки полиамидов. Это твердые, рогоподобные вещества от белого до светло-кремового цвета. В ходе переработки и эксплуатации немного темнеют. В тонком слое прозрачные. При горении имеют запах жженого рога или горелых растений. Немного тяжелее воды.

Основные свойства. Полиамиды – частично кристаллические термопластичные полимеры невысокой молекулярной массы – 8 000 – 25 000. Имеют плотность 1140 - 1170 кг/м 3 и температуру плавления Тm = 215 -290ºС. Отличительные свойства полиамидов – высокая твердость, прочность на изгиб, износоустойчивость, т. е. высокая стойкость к истиранию, устойчивость к действию воды, масел и растворителей, хорошая совместимость с металлами. Большая часть свойств объясняется наличием амидных групп, которые связаны между собой с помощью водородных связей. Ряд свойств полиамидов зависит от их кристаллического устройства, в частности от содержания воды. Полиамиды взаимодействуют с окружающей средой обратимо впитывая влагу, при этом вода собирается в аморфных областях полиамида. Так, например в окружении воздуха, полиамид 6 принимает примерно 2, 5 -3, 5% воды, а полиамид 610 около 0, 5%. Влагопоглощение полиамидов напрямую влияет на их долговечность.

Получение Полиамиды получают поликонденсацией амидов многоосновных кислот с альдегидами, поликонденсацией высших аминокислот или диаминов с дикарбоновыми кислотами, конденсацией капролактама и солей диаминов дикарбоновых кислот и др. Соединение двух аминокислот. Множественная реакция образует длинные цепочки белков

Альдегиды Общая структура α-аминокислот, составляющих белки (кроме пролина). Составные части молекулы аминокислоты — аминогруппа NH 2, карбоксильна группа COOH, радикал (различается у всех α-аминокислот), αатом углерода (в центре).

Капролактам Диамины — углеводороды, у которых два атома водорода замещены NH 2 -группами.

Применение полиамидов. Благодаря этому полиамиды применяют для производства трущихся деталей (шестерни, подшипники), крепежной фурнитуры (мебельные стяжки, петли, дюбели, полкодержатели, опоры и колесики для мебели небольших размеров) и металлопластовой фурнитуры (мебельные ручки), а также при изготовлении нагруженных деталей офисных кресел. Полиамиды используют для производства износостойких, эластичных волокон, из которых изготовляют прочные ткани для обивки мебели, сетки для стульев, качалок и кресел. На основе полиамидов выпускают клеевые нити, искусственную кожу, меха и ковры.

Клеевые нити применяют для соединения листов натурального шпона "встык". Отдельные листы шпона закрепляют клеевыми нитями швом "зигзаг" Лист шпона Вершины "зигзага", в которых клеевая нить расплавляется и после охлаждения остывает, затвердевает и скрепляет листы шпона.

В машиностроении полиамиды наиболее часто применяются как конструкционный материал и могут быть армированы следующими компонентами: стекловолокно тальк графит масло дисульфид молибдена Полиамид также может быть использован как антикоррозийный материал для защиты металлов и для защиты бетона. В медицинской промышленности полиамидные волокна используются для изготовления протезов, хирургических нитей, искусственных кровеносных сосудов. В текстильной промышленности из полиамида изготавливают нити, ткани. В народном хозяйстве полиамид часто используется в качестве пленки, клеёв. В пищевой промышленности из полиамида производят различные оболочки для колбасных изделий.

Капрон (поли-ε-капроамид, найлон-6, полиамид 6)— синтетическое полиамидное волокно, получаемое из поли-εкапроамида — продукта полимеризации капролактама. Капролактам получают в ходе Бекмановской перегруппировки: Впервые поликапролактам как полимер для формования полиамидного волокна (под названием перлон) был синтезирован в 1938 г. в Германии Паулем Шлаком , работавшим в компании I. G. Farben

Синтез поликапролактама проводится гидролитической полимеризацией расплава капролактама по механизму «раскрытие цикла — присоединение» :

Свойства и применение Капрона Капрон или капроновое волокно — бело-прозрачное, очень прочное вещество. Эластичность капрона намного выше шелка. Прочность капрона зависит от технологии и тщательности производства. Капроновая нить диаметром 0, 1 миллиметра выдерживает 0, 55 килограммов. За рубежом синтетическое волокно типа капрон именуется перлон и нейлон. Капрон вырабатывается нескольких сортов; хрустальнопрозрачный капрон более прочен, чем непрозрачный с мутножелтоватым или молочным оттенком. Наряду с высокой прочностью капроновые волокна характеризуются устойчивостью к истиранию, действию многократной деформации (изгибов).

Капроновые волокна не впитывают влагу, поэтому не теряют прочности во влажном состоянии. Но у капронового волокна есть и недостатки. Оно малоустойчиво к действию кислот — макромолекулы капрона подвергаются гидролизу по месту амидных связей. Сравнительно невелика и теплостойкость капрона. При нагревании его прочность снижается, при 215°С происходит плавление. Из капрона изготовляют канаты, рыболовные сети, леску, гитарные струны, фильтровальные материалы, кордную ткань, а также штапельные ткани, чулки и другие бытовые товары. Изделия из капрона, и в сочетании с капроном, широко используются в быту. Из капроновых нитей шьют одежду, которая стоит намного дешевле, чем одежда из натуральных природных материалов. Из кордной ткани делают каркасы авто- и авиапокрышек. Будучи термопластичной, капроновая смола используется и в качестве пластмассы для изготовления деталей машин и механизмов — зубчатых колес, втулок, подшипников и т. п. , отличающихся большой прочностью и износостойкостью.

Полиамид-66 Найло н (найлон-66, полиамид 66 — найлон, nylon; найлон-6, полиамид 6 — капрон) — синтетический полиамид, используемый преимущественно в производстве волокон. Существуют два изомерных вида нейлона: полигексаметиленадипинамид (анид, найлон-66) и поли-ε-капроамид (капрон, найлон-6). Структура найлона

Капрон(вверху) и найлон-66 (внизу).

Нейлон-66 синтезируется поликонденсацией адипиновой кислоты и гексаметилендиамина. Для обеспечения стехиометрического отношения реагентов 1: 1, необходимого для получения полимера с максимальной молекулярной массой, используется соль адипиновой кислоты и гексаметилендиамина (АГ-соль):

Адипи новая кислота (гександиовая кислота) НООС(СН 2)4 СООН — двухосновная предельная карбоновая кислота. Гексаметилендиамин NH 2(CH 2)6 NH 2 —

В кристаллических участках макромолекулы нейлонов имеют конформацию плоского зигзага с образованием с соседними молекулами водородных связей между атомами кислорода карбонила и атомами водорода соседних амидных групп. Вследствие этого нейлоны обладают более высокими, по сравнению с полиэфирами и полиалкенами физико-механическими свойствами, более высокой степенью кристалличности (40 -60%) и температурами стеклования и плавления. При повышении степени кристалличности нейлонов их прочностные характеристики улучшаются, такое повышение кристалличности происходит и при холодной вытяжке волокна на 400600%, происходящая при этом ориентация макромолекул в направлении вытяжки ведет к повышению кристалличности и упрочнению волокна в 4 -6 раз. Нейлоны при нагревании на воздухе подвергаются термоокислительной деструкции, ведущей к снижению прочностных характеристик: при выдерживании на воздухе при температурах 100 -120°C предел прочности на растяжение снижается в 5 -10 раз. Деструкция ускоряется под воздействием ультрафиолетового излучения.

Водородные связи в кристаллическом нейлоне-66

Синтез 66 -монополимера (нейлон) впервые был проведён 28 февраля 1935 года У. Карозерсом, главным химиком исследовательской лаборатории американской компании Du. Pont. Широкой общественности об этом было объявлено 27 октября 1938 года. Существует версия, что слово «нейло н» произошло от названий городов Нью -Йорк и Лондон (NYLON = New York + London). Также встречается мнение, что это слово — аббревиатура от New York Lab of Organic Nitrocompounds, однако достоверных сведений об этом нет. В словаре Вебстера сообщается, что это искусственно придуманное слово. В этимологическом словаре Дугласа Харпера указано, что название создано компанией Du. Pont из случайно выбранного родового слога nyl- и окончания on, часто употребляемого в названиях волокон (например, капрон), исходно взятого из английского слова «cotton» ( «хлопок» ).