Właściwości i zastosowanie poliamidów

Właściwości i zastosowanie…

Poliamidami (PA) nazywa się polimery heterołańcuchowe, zawierające w głównym łańcuchu makrocząsteczki powtarzające się ugrupowania amidowe –CO–NH–. Z poliamidami często spotykamy się w życiu codziennym, chociażby w sklepie – widniejące na metkach naszych ubrań słowo „poliamid” odnosi się do włókna syntetycznego, które zostało opracowane w 1935 r. przez wybitnego chemika Wallace’a Carothersa w Wilmington z laboratorium DuPont. W 1938 r. wynalazek wprowadzono do masowej produkcji pod handlową nazwą „nylon”. 

W tamtym okresie, w związku z Wielkim Kryzysem, intensywnie pracowano nad wymyśleniem niedrogich tworzyw sztucznych dla celów odzieżowych. Ubrania próbowano szyć nawet z… winylu. Jednak ten znalazł szersze zastosowanie w produkcji płyt gramofonowych. Zresztą dzisiaj winyl również nie należy do zbyt lubianych materiałów do produkcji ubrań, bo zazwyczaj daje supersztuczny efekt – ale cóż, niektórym się podoba. Wróćmy jednak do PA. Bo to nylon zrobił w tym biznesie oszałamiającą karierę.

Wynaleziony przez Carothersa poliamid był pierwszym syntetycznym polimerem, który odniósł komercyjny sukces. Z założenia miał być tańszym zamiennikiem jedwabiu o zastosowaniach militarnych (spadochrony, plandeki etc.) – zwłaszcza że ten w okresie II wojny światowej był trudno dostępny. Chyba znaczna część kobiet miała kiedyś na sobie pończochy – otóż przez długie lata wynalazek Carothersa kojarzył się niemal wyłącznie z nimi. Do tego stopnia, że wyroby te powszechnie nazywano kiedyś nylonami. Raczej nie trzeba nikomu przypominać, iż niedrogie i estetyczne (choć nierzucające się w oczy) pończochy nylonowe przyspieszyły proces upowszechniania się krótkich sukienek i spódnic. Głęboko zakorzeniony był przecież pogląd, że kobieta nie może pokazywać światu gołych nóg. Gdyby dziewczyny nie mogły sobie pozwolić na pończochy, pewnie jeszcze bardziej wzbraniałyby się przed modą na skracanie sukienek i spódnic. 

Ale najpierw warto wspomnieć, że syntetyczny poliamid zrewolucjonizował nasze życie także w zakresie… higieny jamy ustnej. W 1938 r. w USA pojawiły się na rynku pierwsze szczoteczki do zębów uzbrojone w nylonowe włókna. Wiecie, czego używano przedtem? Szczoteczek z włosiem zwierząt, m.in. dzika lub konia. Będzie ciekawie, jak ta moda powróci. Potwierdzam na własnym przykładzie, że szczotka do włosów z włosia dzika włosów nie szarpie. 

W latach 40. XX w. w USA Carothers prowadził nadal bardzo intensywne badania nad poliamidami, które doprowadziły do opracowania różnych metod ich otrzymywania i finalnie uruchomienia przemysłowej produkcji włókien, a później folii i tworzyw wtryskowych. W 1941 r. wprowadzono na rynek PA nadający się do wytłaczania. W tym samym roku w IG Farbenindustrie w Niemczech wyprodukowano po raz pierwszy nylon 6 w wyniku polimeryzacji kaprolaktamu. Wynalazek opatentowano jeszcze w 1941 r.

Chociaż większa część produkcji poliamidów (nylonów) stosowana jest do wytwarzania włókien, to od lat 50. XX w. wzrasta zużycie PA jako surowców w innych gałęziach przemysłu. PA stanowią szeroką klasę materiałów, których właściwości zależą od użytych do ich syntezy monomerów. Wśród wszystkich komercyjnych poliamidów najbardziej popularne są PA 6 i 6.6., stanowiące 90% globalnego rynku nylonów. 

Na przestrzeni lat wiele się zmieniło. Obecnie z poliamidu produkowane są włókna elastyczne typu stretch, które dodawane są do pończoch, rajstop oraz bielizny. W biustonoszach czy majtkach jest on składnikiem koronek i haftów, zazwyczaj z dodatkiem elastanu. Chętnie używa się go do produkcji strojów plażowo-kąpielowych. Jest to dla branży odzieżowej bardzo wdzięczny materiał – lekki, odporny na gniecenie, bardzo wytrzymały, łatwo się pierze i szybko wysycha.

Z poliamidu produkuje się również buty, dywany, plecaki, piłki koszykowe, poduszki powietrzne, szczoteczki do zębów, struny gitarowe, spadochrony czy odzież ochronną.

PA służą głównie do wytwarzania włókien zwanych nylonami i aramidami oraz materiałów o podwyższonej odporności mechanicznej. Włókna poliamidowe stosuje się do produkcji np.: pokryć podłogowych, tkanin technicznych i odzieżowych, kamizelek kuloodpornych. Wykorzystywane są także w medycynie – wytwarza się z nich niewchłanialne nici chirurgiczne. Poliamidy o podwyższonej odporności mechanicznej są stosowane do produkcji części maszyn, tj. gniazd przegubów, łożysk ślizgowych, kół zębatych, a także rur ciśnieniowych do cieczy, folii opakowaniowych, żyłek wędkarskich, sztucznych kości i ścięgien, włókien, itp.

W elektrotechnice i elektronice PA wykorzystywane są z uwagi na dobre właściwości termiczne, mechaniczne, dielektryczne oraz lekkość. Produkuje się z nich wyłączniki i elementy zabezpieczeń linii przesyłowych. Najszersze zastosowanie poliamidy konstrukcyjne znalazły w przemyśle samochodowym. Tutaj coraz częściej wykorzystuje się nie tylko czysty poliamid, ale także jego odmiany wzmocnione.

Chemia poliamidów

Poliamid (PA) jest polimerem o bardzo wielu odmianach oraz zastosowaniach. To syntetyczny polimer zawierający tzw. grupę amidową – jak wspomniano we wstępie. Poliamidy są polimerami, których łańcuchy są zbudowane z merów zawierających charakterystyczne ugrupowanie atomów –CO–NH–. W nazwach zwyczajowych typu poliamid 6, poliamid 6.6, poliamid 6.10 itd. jedna cyfra sygnalizuje, że poliamid jest produktem polikondensacji V-aminokwasu lub polimeryzacji laktamu i oznacza liczbę atomów węgla w łańcuchu aminokwasu. Dwie cyfry arabskie sygnalizują, że poliamid jest produktem polikondensacji dikwasu z diaminą. Pierwsza cyfra oznacza liczbę grup metylenowych w diaminie, druga – liczbę atomów węgla w dikwasie.



Reportaże

Forum