یکی از مفیدترین و سازگارترین مواد مصنوعی در سراسر جهان نایلون است. یک پلیمر ساخته شده از نفت که برای ایجاد الیاف و منسوجات نساجی در صنعت مد استفاده می شود. ترموپلاستیک مصنوعی معروف به نایلون در سال 1935 ساخته شد و در ابتدا به عنوان پارچه در نمایشگاه جهانی نیویورک در سال 1939 مورد استفاده قرار گرفت . در کنار پلی استر، یکی از محبوب ترین الیاف مصنوعی است که شرکت ها و فروشگاه های لباس از آن استفاده می کنند. ساخت آن ارزان است و ویژگی های ظاهری فوق العاده ای دارد، به ویژه برای جوراب شلواری و جوراب ساق بلند. این محصول از مواد پتروشیمی ساخته شده است که می‌توان با قالب‌گیری لباس‌های ارزان قیمت را تولید کرد و در مصرف مواد خام مورد استفاده قرار داد.
مزیت اساسی نایلون مصنوعی، که به نام پلی آمید نیز شناخته می شود، نسبت به الیاف طبیعی این است که هزینه بسیار کمتری دارد. تولید نایلون جهانی به طور مداوم در حال افزایش است و به شدت بر انسان ها، حیوانات و محیط زیست محیطی تاثیر می گذارد. هر آنچه را که باید در مورد منسوجات نایلونی مصنوعی بدانید، در این مقاله از نادی پک ارائه میشود.
تاریخچه نایلون
والاس کاروترز را می توان پدر علم پلیمرهای ساخت بشر و مسئول اختراع نایلون و نئوپرن دانست. این مرد شیمیدان، مخترع و دانشمندی باهوش و روحی پریشان بود. علیرغم یک حرفه شگفت انگیز، والاس کاروترز بیش از پنجاه حق ثبت اختراع داشت.
پیشینه و آموزش
والاس کاروترز در آیووا به دنیا آمد و ابتدا در رشته حسابداری تحصیل کرد و بعداً در میسوری به تحصیل علوم (در حین تدریس حسابداری) پرداخت. والاس کاروترز در حالی که هنوز در مقطع کارشناسی دانشجو بود، رئیس بخش شیمی شد. او در رشته شیمی با استعداد بود، اما دلیل واقعی این انتصاب، کمبود پرسنل به دلیل تلاش جنگ (جنگ جهانی اول) بود. او هم مدرک کارشناسی ارشد و هم دکترا را از دانشگاه ایلینویز گرفت و سپس استاد دانشگاه هاروارد شد و در آنجا تحقیقات خود را در مورد ساختارهای شیمیایی پلیمرها در سال 1924 آغاز کرد.
کار برای DuPont
در سال 1928، شرکت شیمیایی DuPont یک آزمایشگاه تحقیقاتی را برای توسعه مواد مصنوعی افتتاح کرد و نتیحه گرفت که تحقیقات اساسی راهی است که باید طی شود.
والاس کاروترز سمت خود را در هاروارد ترک کرد و بخش تحقیقات دوپون را رهبری کرد. زمانی که والاس کاروترز کار خود را در آنجا شروع کرد، کمبود دانش اساسی در مورد مولکول های پلیمر وجود داشت. والاس کاروترز و تیمش اولین کسانی بودند که در مورد خانواده مواد شیمیایی استیلن تحقیق کردند.
نئوپرن و نایلون
در سال 1931، DuPont شروع به تولید نئوپرن کرد، یک لاستیک مصنوعی که توسط آزمایشگاه Carothers ساخته شد. سپس تیم تحقیقاتی تلاش خود را به سمت الیاف مصنوعی معطوف کردند که می تواند جایگزین ابریشم شود. در آن زمان، ژاپن منبع اصلی ابریشم ایالات متحده بود، اما روابط تجاری بین دو کشور در حال از هم پاشیدن بود.
تا سال 1934، والاس کاروترز با ترکیب مواد شیمیایی آمین، هگزامتیلن دی آمین و اسید آدیپیک گام های مهمی در جهت ایجاد ابریشم مصنوعی برداشت تا فیبر جدیدی ایجاد کند که از فرآیند پلیمریزاسیون تشکیل شده و به عنوان واکنش تراکم شناخته می شود . در یک واکنش تراکم، مولکول های منفرد به عنوان یک محصول جانبی به آب می پیوندند.
والاس کاروترز این فرآیند را (از آنجایی که آب تولید شده توسط واکنش دوباره به داخل مخلوط چکه می‌کرد و الیاف را ضعیف می‌کرد) با تنظیم تجهیزات به‌گونه‌ای که آب تقطیر شده و از فرآیند حذف می‌شد و الیاف قوی‌تر می‌شد، تصفیه کرد.
به گفته دوپون
نایلون از تحقیقاتی که دکتر والاس کاروترز و همکارانش در اوایل دهه 1930 در ایستگاه آزمایشی DuPont انجام دادند، روی پلیمرها، مولکول‌های بسیار بزرگ با ساختارهای شیمیایی تکرار شونده، پدید آمد. در آوریل 1930، یک دستیار آزمایشگاهی که با استرها کار می‌کرد – ترکیباتی که اسید تولید می‌کنند و یک الکل یا فنل در واکنش با آب – یک پلیمر بسیار قوی را کشف کرد که می‌توان آن را به داخل یک الیاف کشید. این الیاف پلی استر نقطه ذوب پایینی داشت. در سال 1935، Carothers یک الیاف پلی آمید قوی پیدا کرد که به خوبی در برابر گرما و حلال ها مقاومت می کرد. او قبل از انتخاب یک [نایلون] برای توسعه، بیش از 100 پلی آمید مختلف را ارزیابی کرد.
انواع نایلون چیست؟
Wallace Carothers از Dupont نایلون را توسعه داد و به ثبت رساند. در همان زمان، پل شلاک، دانشمند محقق آلمانی که برای IG Farben کار می کرد، آن را (به عنوان نایلون 6) سه سال بعد، در سال 1938، با استفاده از روشی متفاوت ساخت. در دوره حاضر، توسط چندین تجارت تولید می شود که هر یک معمولاً روش تولید، دستور پخت متمایز و نام تجاری خود را دارند.
اعداد نشان دهنده تعداد اتم های کربن بین گروه اسید و آمین است
نایلون 6 ، نایلون 6/6، نایلون 66 و نایلون 6/66 نمونه هایی از تغییرات رایج هستند. اعداد نشان دهنده تعداد اتم های کربن بین گروه اسید و آمین است. اعداد منفرد (مانند «6») نشان می دهد که ماده ای از ترکیب یک مونومر منفرد با خودش ساخته شده است (یعنی کل مولکول یک هموپلیمر است). دو عدد مانند “66” نشان می دهد که این ماده از ترکیب بسیاری از مونومرها (کومونومرها) ایجاد شده است. اسلش نشان می دهد که این ماده از گروه های کومونومر زیاد شده است (یعنی یک کوپلیمر است). نایلون ۶ و نایلون ۶۶ مهم‌ترین پلی‌آمید هستند که در صنعت به صورت لیف به کار برده می‌شوند.
نایلون چگونه ساخته می شود؟
نایلون از ۴عنصر کربن ،هیدروژن ،نیتروژن و اکسیژن تشکیل شده است. مانند سایر پلاستیک‌ها، نایلون معمولاً از تقطیر سوخت‌های هیدروکربنی به گروه‌های سبک‌تر به نام «کسری» ساخته میشود که برخی از آنها سپس با کاتالیزورهای دیگر برای ایجاد پلیمر (معمولاً از طریق پلیمریزاسیون یا چند تراکم) مخلوط می‌شوند. همچنین می توان از زیست توده برای ساخت نایلون استفاده کرد. بسته به زیست توده، می تواند زیست محیطی را تخریب یا تولید کند. در ساختن واقعی نایلون از دو کاربرد متفاوت استفاده می شود. اولین مورد شامل مونومرهای حاوی گروه آمین (NH2) است که با کربوکسیک اسید (COOH) موجود است. دومی شامل برهمکنش اسید دی کربوکسیلیک و دی آمین با دو گروه NH2 (یک مولکول با 2 گروه COOH) است.
نایلون: فیبر معجزه آسا
در سال 1935، دوپونت الیاف جدیدی را به نام نایلون به ثبت رساند. نایلون، فیبر معجزه آسا ، در سال 1938 به جهان معرفی شد.
در مقاله ای در مجله فورچون در سال 1938، نوشته شده بود که “نایلون عناصر اساسی مانند نیتروژن و کربن را از زغال سنگ، هوا و آب می شکند تا ساختار مولکولی کاملاً جدیدی را برای خود ایجاد کند. این یک آرایش کاملاً جدید است. مواد زیر نور خورشید و اولین الیاف مصنوعی کاملاً جدید ساخته شده توسط انسان. در بیش از چهار هزار سال، منسوجات به غیر از تولید انبوه مکانیکی، تنها سه پیشرفت اساسی را شاهد بوده اند: پنبه مرسریزه، رنگ های مصنوعی، و ابریشم مصنوعی. نایلون چهارمین مورد است. ”
ویژگی های نایلون
این ویژگی های فیزیکی نایلون است که آن را بسیار جذاب می کند. نایلون، پلی آمین، نسبت به استحکام، وزن بالایی دارد.
در برابر تغییرات شکل خود مقاومت می کند و به راحتی خراش نمی گیرد. در برابر رطوبت مقاوم است. هزینه کمتری دارد. خاصیت جریان دارد که آن را برای قالب گیری تزریقی عالی می کند. همچنین نقطه ذوب نایلون به علت پیوندهای هیدروژنی ایجاد شده در بین زنجیرهای پلیمر بالا می باشد.
کاربرد نایلون
نایلون یک موفقیت فوری بود. ده‌ها کاربرد از جمله؛
- در مسواک‌ها، لیف، به‌عنوان نخ ماهیگیری، نخ جراحی و به‌ویژه جوراب‌های ساق بلند (که نایلون نامیده میشود) یافت میشود.
- نایلون نسبت به هر الیاف طبیعی، خود را به انواع پارچه‌ها می‌دهد. می توان آن را به صورت تریکو، گره برگشت پذیر، تافته، کرپ، ساتن، پرز مخملی، پارچه ابریشمی، توری، ارگانزا، و خرطومی بافته کرد.
- هر بافت از خواص طبیعی نایلون به روشی متفاوت بهره می برد و آن را ابریشمی یا درشت، براق یا کدر، شفاف یا حجیم می کند. این بدان معنی است که هر چیزی از لباس زیر زنانه و لباس شنا گرفته تا ژاکت و دستکش را می توان از نایلون درست کرد.
- علاوه بر لباس، نایلون در چتر نجات، طناب، غربالگری، زره بدن و طناب لاستیک‌های خودرو کاربرد پیدا کرده است.
استفاده از نایلون در تولید جوراب های ساق بلند
شیمیدانان و مهندسان شیمی در حالی که کیفیت الیاف طبیعی را تکرار می کنند، از آموخته های خود در مورد پلیمرها برای تغییر خواص الیاف استفاده می کنند و آنها را برای کارهای خاص تنظیم می کنند، به عنوان مثال، آنها را عایق تر، وزن سبک تر یا مقاوم در برابر آتش می کنند. این در مورد پلاستیک و همچنین منسوجات صادق است و بسیاری از مواد مصنوعی که در زندگی روزمره ما را احاطه کرده اند، منشأ خود را مدیون اکتشافات کاروترز و همکارانش هستند.
پس از کشف نایلون، شهرت کاروترز در میان همتایانش افزایش یافت و او اولین شیمیدان آلی بود که به عضویت آکادمی ملی علوم انتخاب شد ، اما او زندگی نکرد تا دنیایی را که ساخته بود ببیند. او در سال 1937، قبل از اینکه نایلون تجاری شود، خودکشی کرد. از طرف دیگر، DuPont از محصولات بسیار سود برد. نایلون نه تنها به ثروت دوپونت افزود، بلکه آزمایشگاهی که کاروترز تاسیس کرده بود، به تولید پوشش‌های نچسب، الیاف اسپندکس، کولار و بسیاری دیگر از پلیمرهای دارای اهمیت تجاری پرداخت.
کلام پایانی
در پایان، باید مطمئن شوید که با ویژگی‌های نوع نایلونی که می‌خواهید در یک پروژه استفاده کنید، آشنا شوید. ما خوشحالیم که اگر در مورد استفاده از نایلون برای ساخت قطعات پلاستیکی کوچک سوالی دارید، نظرات خود را به اشتراک بگذارید. ما کار زیادی با این ماده نایلونی فوق العاده سازگار انجام داده ایم. لطفا هم اکنون جهت مشاوره و راهنمایی به وب سایت ما مراجعه کنید.