Apakah benang poliamida yang dibuat?

Benang Polyamide, landasan landskap material tekstil dan perindustrian moden, telah menjadi penemuan revolusioner sejak penubuhannya. Diiktiraf secara meluas untuk kekuatan, ketahanan, dan fleksibiliti, benang poliamida telah menemui aplikasi dalam segala hal dari pakaian sukan yang tinggi hingga ke tali perindustrian yang berat dan alat perubatan. Untuk sepenuhnya menghargai sifat dan potensi, adalah penting untuk memahami komposisinya dan bahan mentah yang masuk ke dalam pengeluarannya.

Asal -usul petrokimia

Blok bangunan dari petroleum

Benang poliamidaterutamanya berasal dari petrokimia. Petroleum, campuran kompleks hidrokarbon, berfungsi sebagai sumber asas bagi monomer yang digunakan dalam sintesis poliamida. Proses penapisan petroleum memecahkan hidrokarbon rantai panjang ke dalam komponen yang lebih kecil dan lebih mudah diurus. Antaranya, sebatian tertentu seperti benzena, toluena, dan xilena adalah sangat penting untuk pengeluaran poliamida.

Sebagai contoh, Benzene adalah bahan permulaan utama. Melalui satu siri tindak balas kimia, benzena dapat diubah menjadi sikloheksana. Penukaran ini sering dicapai melalui proses hidrogenasi, di mana gas hidrogen ditambah kepada benzena dengan kehadiran pemangkin. Sikloheksana yang dihasilkan kemudiannya diproses lagi untuk mendapatkan asid adipic, salah satu monomer penting untuk poliamida 6,6.

Pengeluaran monomer

Pengeluaran asid adipic

Asid adipic dihasilkan secara besar -besaran melalui pengoksidaan sikloheksana. Dalam proses perindustrian yang tipikal, sikloheksana pertama kali dioksidakan dengan udara dengan kehadiran pemangkin, biasanya pemangkin berasaskan kobalt. Reaksi pengoksidaan ini menghasilkan pembentukan sikloheksanol dan sikloheksanon, yang kemudiannya dioksidakan lagi kepada asid adipic. Reaksi boleh diwakili seperti berikut:

Pengeluaran asid adipic memerlukan kawalan yang teliti terhadap keadaan tindak balas, termasuk suhu, tekanan, dan nisbah reaktan, untuk mencapai hasil dan kesucian yang tinggi.

Pengeluaran diamine

Untuk poliamida 6,6, monomer penting lain adalah hexamethylenediamine. Diamine ini biasanya dihasilkan dari adiponitril, yang boleh disintesis dari butadiena, satu lagi derivatif petrokimia. Butadiene bertindak balas dengan sianida hidrogen dalam proses yang dikenali sebagai hidroki untuk membentuk adiponitril. Adiponitril kemudian dihidrogenasi untuk menghasilkan hexamethylenediamine. Reaksi kimia adalah seperti berikut:

Jadual berikut meringkaskan monomer petrokimia utama dan laluan pengeluaran mereka untuk poliamida 6,6:

Monomer	Memulakan petrokimia	Langkah pengeluaran utama
Asid adipic	Benzene (melalui sikloheksana)	Pengoksidaan sikloheksana kepada sikloheksanol/sikloheksanon, diikuti dengan pengoksidaan selanjutnya kepada asid adipic
Hexametilenediamina	Butadiene (melalui adiponitril)	Hidrocyanation of Butadiene to adiponitrile, kemudian penghidrogenan adiponitrile

 

 

Poliamida 6 - sumber monomer yang berbeza

Caprolactam sebagai monomer

Polyamide 6 mempunyai sumber monomer yang berbeza berbanding dengan poliamida 6,6. Ia dihasilkan dari Caprolactam. Caprolactam boleh disintesis dari sikloheksanon, yang, seperti yang dinyatakan sebelum ini, adalah pertengahan dalam pengeluaran asid adipic. Cyclohexanone mula -mula ditukar kepada oksim sikloheksanon melalui tindak balas dengan hidrokslamine. Oxime sikloheksanon kemudian menjalani tindak balas penyusunan semula, yang dikenali sebagai penyusunan semula Beckmann, dengan kehadiran pemangkin asid untuk membentuk caprolactam. Reaksi kimia adalah seperti berikut:

Sebaik sahaja caprolactam diperoleh, ia boleh dipolimerisasi untuk membentuk poliamida 6. Proses pempolimeran melibatkan pembukaan cincin laktam dan membentuk polimer rantai panjang. Ini boleh dicapai melalui tindak balas pempolimeran pembukaan cincin, biasanya dilakukan pada suhu tinggi di hadapan pemangkin.

Perbandingan dengan poliamida 6,6

Jadual berikut membandingkan sumber monomer dan beberapa sifat asas poliamida 6 dan poliamida 6,6:

Jenis poliamida	Sumber monomer	Sifat umum
Poliamida 6	Caprolactam	Rintangan haus yang baik, keanjalan tinggi, penyerapan kelembapan yang agak cepat
Poliamida 6,6	Asid adipic dan hexamethylenediamine	Titik lebur yang lebih tinggi, rintangan kimia yang lebih baik dalam beberapa kes, kekuatan tegangan yang sangat baik

 

Aditif dan peranan mereka dalam komposisi benang poliamida

Penstabil

Untuk meningkatkan kestabilan benang poliamida semasa pemprosesan dan pada akhirnya penggunaan aplikasi, pelbagai penstabil ditambah. Penstabil haba, seperti garam logam dan antioksidan tertentu, digunakan untuk mencegah kemerosotan polimer poliamida semasa pemprosesan suhu tinggi, seperti berputar. Penstabil Ultraviolet (UV) ditambah untuk melindungi benang poliamida dari kesan berbahaya cahaya matahari. Sinaran UV boleh menyebabkan pemeriksaan rantai dalam polimer, yang membawa kepada pengurangan sifat mekanik. Dengan menambah penstabil UV, benang itu dapat mengekalkan integritasnya apabila terdedah kepada keadaan luaran.

Pelincir

Pelincir memainkan peranan penting dalam proses pembuatan benang poliamida. Semasa berputar, cair polimer perlu mengalir dengan lancar melalui spinneret. Pelincir mengurangkan geseran antara polimer dan dinding spinneret, memastikan penyemperitan benang yang konsisten dan seragam. Di samping itu, pelincir dapat meningkatkan kelancaran permukaan benang, yang bermanfaat untuk langkah -langkah pemprosesan selanjutnya seperti menenun atau mengait. Pelincir biasa yang digunakan dalam pengeluaran benang poliamida termasuk ester asid lemak dan lilin.

Pigmen dan pewarna

Untuk benang poliamida berwarna, pigmen atau pewarna ditambah. Pigmen adalah pewarna tidak larut yang tersebar dalam matriks polimer. Mereka menyediakan warna ketabahan yang sangat baik dan sering digunakan untuk aplikasi di mana warna ketahanan yang tinggi diperlukan, seperti dalam tekstil luar. Pewarna, sebaliknya, larut dalam polimer atau dalam pelarut dan boleh menembusi struktur serat. Mereka biasanya digunakan untuk menghasilkan warna yang bersemangat dan seragam dalam aplikasi tekstil. Pilihan antara pigmen dan pewarna bergantung kepada faktor -faktor seperti intensiti warna yang dikehendaki, keperluan warna, dan kaedah pemprosesan benang poliamida.

Retardan api

Dalam aplikasi di mana keselamatan kebakaran adalah kebimbangan, seperti dalam pakaian kerja perindustrian dan perabot rumah, retardan api ditambah kepada benang poliamida. Retardan api berfungsi dengan mengganggu proses pembakaran polimer. Mereka boleh bertindak dalam beberapa cara, seperti membentuk lapisan pelindung di permukaan benang, melepaskan gas yang tidak mudah terbakar untuk mencairkan oksigen di sekitar bahan pembakaran, atau menghalang tindak balas radikal yang berlaku semasa pembakaran. Retardan api biasa yang digunakan dalam benang poliamida termasuk sebatian berasaskan halogen, sebatian berasaskan fosforus, dan hidroksida logam. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh kebimbangan alam sekitar dan kesihatan yang berkaitan dengan beberapa retardan api yang berasaskan halogen, terdapat trend yang semakin meningkat ke arah menggunakan alternatif yang lebih mesra alam, seperti fosforus - retardan api berasaskan nitrogen.

 

Sumber kitar semula dan lestari

Kitar semula benang poliamida

Dengan tumpuan yang semakin meningkat terhadap kemampanan, kitar semula benang poliamida telah mendapat kepentingan yang penting. Post - produk poliamida pengguna, seperti pakaian yang digunakan dan sisa industri, boleh dikitar semula untuk menghasilkan benang poliamida baru. Proses kitar semula biasanya melibatkan kaedah mekanikal dan kimia. Dalam kitar semula mekanikal, produk poliamida dicincang, dibersihkan, dan cair untuk membentuk pelet yang boleh diekstrusi ke dalam benang. Kitar semula kimia, sebaliknya, melibatkan memecahkan polimer poliamida ke dalam monomer atau oligomernya melalui proses seperti hidrolisis atau aminolisis. Monomer ini kemudiannya boleh disucikan dan digunakan untuk mensintesis poliamida baru.

Stokur yang mampan

Di samping kitar semula, usaha sedang dibuat untuk membangunkan bahan bakar yang mampan untuk pengeluaran benang poliamida. Satu pendekatan adalah menggunakan monomer berasaskan bio. Sebagai contoh, terdapat usaha penyelidikan dan pembangunan yang berterusan untuk menghasilkan asid adipic daripada sumber yang boleh diperbaharui seperti biomas. Sesetengah syarikat meneroka penggunaan mikroorganisma untuk menanam gula yang diperoleh daripada tumbuh -tumbuhan ke dalam asid adipic. Begitu juga, terdapat percubaan untuk menghasilkan diamine dari sumber berasaskan bio. Dengan menggunakan bahan mentah yang mampan, kesan alam sekitar pengeluaran benang poliamida dapat dikurangkan dengan ketara, menjadikannya pilihan yang lebih mesra eko dalam jangka masa panjang.

 

Kesimpulan

Benang poliamida dibuat dari gabungan monomer petrokimia, aditif, dan dalam beberapa kes, bahan kitar semula atau bahan bakar yang mampan. Proses sintesis kompleks, bermula dari penapisan petroleum kepada pengeluaran monomer tertentu dan penambahan pelbagai bahan tambahan, menghasilkan bahan serba boleh dengan pelbagai sifat. Memahami komposisi benang poliamida bukan sahaja penting bagi pengeluar untuk mengoptimumkan proses pengeluaran dan prestasi produk tetapi juga untuk pengguna dan industri untuk membuat keputusan yang tepat mengenai penggunaannya. Memandangkan industri terus berkembang ke arah amalan yang lebih mampan, pembangunan sumber monomer baru dan teknologi kitar semula akan memainkan peranan yang semakin penting dalam masa depan pengeluaran benang poliamida.