نایلکس و نایلون چیست؟

نایلون گونه‌ای پلیمر ترکیبی و پلی امید است که نخستین بار در ۲۸ فوریهٔ ۱۹۳۵ توسط والاس کاروترز در مرکز پژوهش دوپونت ساخته شد. نایلون یکی از پرکاربردترین پلیمر ها در دسترس عموم است. مونومرهایی که در اثر ترکیب حاوی گروه‌های امید (CONH-Amides-) هستند تولید پلی‌آمیدها را کرده و تحت عنوان نایلون (Nylon) شناخته می‌شوند.

نایلون گونه‌ای از گرمانرم است که از مواد نرم ساخته شده‌است. نخستین کاربری‌های تجاری از نایلون در ساختن برس مسواک (۱۹۳۸) و جوراب زنانه (۱۹۴۰) بود. این مواد از واحدهای تکرارشونده که با پیوند پپتاید (یا پیوند شیمیایی امید) به یکدیگر پیوند یافته‌اند، تشکیل شده و نوعی پلی‌آمید است. نایلون نخستین پلیمر ترکیبی موفق در بازرگانی است. هدف از ساخت نایلون آن بود که چون در دوران جنگ جهانی دوم، ابریشم کمیاب شده بود، نایلون جایگزین ترکیبی ابریشم شود و بتوان چیزهایی را که با ابریشم ساخته می‌شد با این ماده ساخت؛ این ماده در آن دوران در ساخت برخی وسایل نظامی چون چتر نجات، جلیقه توپ‌خانه ضدهوایی و تایر ها بسیاری از انواع خودروهای نظامی به‌کار رفت.

نایلون ۶ و نایلون ۶٬۶ مهم‌ترین پلی امید هستند که در صنعت نساجی و در تولید فرش و موکت نیز کاربرد دارد.

نایلون ۶ یا پلی‌کاپرولاکتم توسط پائول اسکلاک در هنگام بهبود خواص نایلون ۶۶ به وجود آمد. نایلون ۶۶ پلی‌آمیدی نیمه‌کریستالی است. نایلون ۶ برخلاف دیگر نایلون‌ها و نایلون ۶۶، یک پلیمر تراکمی است که باعث تفاوت ویژگی آن با دیگر نایلون‌ها می‌شود.

به دلیل آسانی تهیه و تصفیه، از کاپر ولاکتم استفاده می‌شود. کاپرولاکتم مادهٔ کریستالی سفیدرنگ با نقطه ذوب ۶۸–۶۹ درجهٔ سانتی‌گراد است. پلیمریسازیون کاپرولاکتم و تبدیل آن به نایلون ۶ به روش‌های مختلفی انجام می‌گیرد که مهم‌ترین آن‌ها به صورت زیر است:

1. کاپرولاکتم را ذوب کرد و پس از فیلتر، آن را در داخل اتوکلاو و تحت فشار به مدت ۸ ساعت در دمای ۲۴۰–۲۸۰ درجهٔ سانتی‌گراد و دور از محیط هوا یا تحت گاز بی اثر همراه با کاتالیزورهای مناسب پلیمریزه می‌کنند.
2. به کاپرولاکتم مقدار ۱۰ درصد وزن خود آب اضافه کرده و آن را در حرارت بالا و با کنترل خروج بخار اب همراه با کاتالیزورهای مناسب تحت عمل پلیمریزاسیون قرار می‌دهد. با وجود اینکه این روش در مقایسه با روش اول، زمان زیادی لازم دارد، ولی چون عمل پلیمریزاسیون را می‌توان به خوبی تحت کنترل درآورد و همچنین از تجزیهٔ حرارتی پلیمر (که در روش اول امکان آن وجود دارد) جلوگیری کرد، پس بیشتر به‌کار گرفته می‌شود.

اضافه کردن آب به کاپرولاکتم، حلقهٔ منومر را باز کرده و آن را تبدیل به اتا-آمینوکاپروئیک اسید (ɛ-Amino Caproic) می‌کند.

مولکول اسید آمینوکاپروئیک با یک مولکول دیگر از لاکتم ترکیب شده و دی‌مر و سپس با مولکول دیگر ترکیب شده، تری‌مر و بالاخره پلیمر تشکیل می‌شود.

پس از تهیهٔ پلیمر مذاب با هریک از روش‌های فوق، آن را به‌صورت نوار در آب منجمد کرده و پس از تبدیل به گرانول و شستشوی کامل (به منظور برطرف کردن منومر) آن را کاملاً خشک کرده و جهت ریسیدن مذاب و تهیهٔ الیاف به‌کار می‌برند.

از ویژگی‌های نایلون ۶ می‌توان به سختی، استحکام کششی بالا، درخشندگی و قابلیت ارتجاعی (الاستیسیتهٔ مناسب) می‌توان اشاره کرد. همچنین منسوج نایلون ۶ در برابر مواد شیمیایی چون اسیدها و بازها، سایش و چین و چروک مقاوم است.

در سال ۲۰۱۰ بیش از ۴ میلیون تن از نایلون ۶ تولید شد که حدود ۶۰٪ آن برای تولید لیف، ۳۰٪ آن برای تولید رزین و ۱۰٪ آن برای تولید فیلم استفاده شد. امروزه به‌دلیل استحکام بالا، کاربردهای بیشتری برای استفاده از نایلون ۶ به‌وجود آمده‌است. از جمله برای ساخت قطعه در صنعت خودروسازی (مانند چرخ دنده ها، اتصالات، یاتاقان) و…

نایلون ۶ به‌عنوان برس مسواک، بخیه جراحی، سیم در سازهای موسیقی اکوستیک و کلاسیک از جمله گیتار، ویولین، ویولنسل و … استفاده می‌شود. همچنین در ساخت انواع طناب، رشته، کابل تایر و … و همین‌طور در جوراب‌بافی و لباس‌های کشباف استفاده می‌شود.

منومرهای تشکیل‌دهندهٔ نایلون ۶۶ عبارت‌اند از هگزامتیلن دی‌آمین (با شش اتم کرین) و ادیپیک اسید (با شش اتم کربن) که پس از متراکم شدن به‌صورت پلی هگزامتیلن آدیپامید که به نام نایلون ۶۶ معروف است، درمی‌آید.

محلول منومرهای هگزا متالین دی امین (۶۰–۷۰ درصد) و ادیپیک اسید (۲۰ درصد) را به‌طور جداگانه در متانول تهیه کرده و سپس آن‌ها را با هم مخلوط می‌کنند تا نمک نایلون ۶۶ در متانول رسوب کند.

نمک نایلون ۶۶ را چندین بار با متانول خالص شستشو داده و پس از سانتریژوف آن را خشک می‌کنند و در نتیجه پودری از کریستال های سفیدرنگ با نقطه ذوب ۱۹۰–۱۹۱ درجه به‌دست می‌آید.

محلول ۶۰ درصد از نمک نایلون ۶۶ در اب مقطر تهیه کرده و آن را همراه با ۰٫۵ درصد استیک اسید به عنوان تثبیت‌کنندهٔ گروه‌های آخر (یا تثبیت‌کنندهٔ مناسب دیگر) وارد اتوکلاو می‌کنند. هوای داخل اتوکلاو را به‌وسیلهٔ پمپ خلا یا عبور گاز بی اثر مانند ازت یا هیدروژن تخلیه می‌کنند. در غیر این صورت، وجود اکسیژن در محیط عمل موجب اکسایش پلیمر خواهد شد.