ما هو غزل البولي أميد مصنوع من؟

كان بولي أميد غزل ، حجر الزاوية في المناظر الطبيعية للمواد النسيجية والصناعية الحديثة ، اكتشافًا ثوريًا منذ بدايته. معترف به على نطاق واسع لقوته ومتانته وتنوعه ، وجدت غزل البولياميد تطبيقات في كل شيء من الملابس الرياضية عالية الأداء إلى الحبال الصناعية الثقيلة والأجهزة الطبية. لتقدير خصائصها وإمكاناتها تمامًا ، من الضروري فهم تكوينه والمواد الخام التي تدخل في إنتاجها.

أصول البتروكيماويات

لبنات البناء من البترول

غزل البولي أميدمشتق في المقام الأول من البتروكيماويات. البترول ، وهو مزيج معقد من الهيدروكربونات ، بمثابة المصدر الأساسي للمونومرات المستخدمة في تخليق البولي أميد. تنقسم عملية تكرير البترول الهيدروكربونات الطويلة السلسلة إلى مكونات أصغر وأكثر قابلية للإدارة. من بين هذه ، بعض المركبات مثل البنزين والتولوين والزيلين لها أهمية خاصة لإنتاج البولي أميد.

البنزين ، على سبيل المثال ، هو مادة بداية رئيسية. من خلال سلسلة من التفاعلات الكيميائية ، يمكن تحويل البنزين إلى سيكلوهيكسان. غالبًا ما يتم تحقيق هذا التحويل من خلال عملية هدرجة ، حيث يضاف غاز الهيدروجين إلى البنزين في وجود محفز. ثم تتم بعد ذلك معالجة السيكلوهيكسان الناتجة للحصول على حمض الأديبيك ، أحد المونومرات الحاسمة للبولي أميد 6،6.

إنتاج المونومرات

إنتاج حمض الأديبيك

يتم إنتاج حمض الأديبيك على نطاق واسع من خلال أكسدة السيكلوهيكسان. في عملية صناعية نموذجية ، يتأكسد السيكلوهيكسان أولاً بالهواء في وجود محفز ، وعادة ما يكون محفزًا يعتمد على الكوبالت. يؤدي تفاعل الأكسدة هذا إلى تكوين سيكلوهيكسانول وسيكلوهيكسانون ، والتي تتأكسد بعد ذلك إلى حمض الأديبيك. يمكن تمثيل رد الفعل على النحو التالي:

يتطلب إنتاج حمض الأديبيك التحكم الدقيق في ظروف التفاعل ، بما في ذلك درجة الحرارة والضغط ونسبة المتفاعلات ، لتحقيق عوائد عالية ونقاء.

إنتاج diamines

بالنسبة للبولي أميد 6،6 ، المونومر الأساسي الآخر هو hexamethylenediamine. عادة ما يتم إنتاج هذا diamine من adiponitrile ، والتي يمكن تصنيعها من البوتادين ، مشتق البتروكيماويات الآخر. يتفاعل البوتادين مع السيانيد الهيدروجين في عملية تُعرف باسم الهيدروكيان لتشكيل أديبونيتريل. ثم يتم هدرجة أديبونيتريل لإنتاج هيكساميثيل أديامين. التفاعلات الكيميائية هي كما يلي:

يلخص الجدول التالي المونومرات البتروكيماوية المشتقة الرئيسية وطرق إنتاجها للبولي أميد 6،6:

مونومر	بدء البتروكيماويات	خطوات الإنتاج الرئيسية
حمض الأديبيك	البنزين (عبر سيكلوهيكسان)	أكسدة السيكلوهيكسان إلى سيكلوهيكسانول/سيكلوهيكسانون ، تليها مزيد من الأكسدة إلى حمض الأديبيك
hexamethylenediamine	بوتادين (عبر أديبونيتريل)	الهيدروكيان من البوتادين إلى أديبونيتريل ، ثم هدرجة أديبونيتريل

 

 

polyamide 6 - مصدر مونومر مختلف

كابرولاكتام كمونومر

يحتوي البولي أميد 6 على مصدر مونومر مختلف مقارنة مع البولي أميد 6،6. يتم إنتاجه من كابروولاكتام. يمكن تصنيع Caprolactam من cyclohexanone ، والتي ، كما ذكرنا سابقًا ، وسيطة في إنتاج حمض الأديبيك. يتم تحويل Cyclohexanone أولاً إلى أوكسيم سيكلوهيكسانون من خلال تفاعل مع هيدروكسيسيل أمين. ثم يخضع أوكسيم سيكلوهيكسانون لتفاعل إعادة الترتيب ، والمعروف باسم إعادة ترتيب Beckmann ، في وجود محفز حمض لتشكيل الكابرولاكتام. التفاعلات الكيميائية هي كما يلي:

بمجرد الحصول على الكابرولاكتام ، يمكن أن يتم بلمرة لتشكيل البولياميد 6. تتضمن عملية البلمرة فتح حلقة اللاكتام وتشكيل البوليمرات الطويلة. يمكن تحقيق ذلك من خلال تفاعل البلمرة فتح الحلقة ، وعادة ما يتم تنفيذها في درجات حرارة مرتفعة في وجود محفز.

مقارنة مع البولي أميد 6،6

يقارن الجدول التالي مصادر المونومر وبعض الخصائص الأساسية للبولي أميد 6 و polyamide 6،6:

نوع البولي أميد	مصدر المونومر	الخصائص العامة
البولي أميد 6	كابرولاكتام	مقاومة جيدة للارتداء ، مرونة عالية ، امتصاص الرطوبة السريعة نسبيا
البولي أميد 6،6	حمض الأديبيك و hexamethylenediamine	نقطة انصهار أعلى ، مقاومة كيميائية أفضل في بعض الحالات ، قوة الشد ممتازة

 

إضافات ودورها في تكوين غزل البولي أميد

مثبتات

لتحسين استقرار غزل البولي أميد أثناء المعالجة وفي نهايته - استخدام التطبيقات ، تتم إضافة مثبتات مختلفة. يتم استخدام مثبتات الحرارة ، مثل بعض الأملاح المعدنية ومضادات الأكسدة ، لمنع تدهور بوليمر البولي أميد أثناء معالجة درجة الحرارة العالية ، مثل الغزل. تتم إضافة مثبتات الأشعة فوق البنفسجية (UV) لحماية خيوط البولي أميد من الآثار الضارة لأشعة الشمس. يمكن أن يسبب إشعاع الأشعة فوق البنفسجية انشقاق سلسلة في البوليمر ، مما يؤدي إلى انخفاض في الخواص الميكانيكية. عن طريق إضافة مثبتات الأشعة فوق البنفسجية ، يمكن أن يحافظ الغزل على سلامته عند تعرضه للظروف الخارجية.

مواد التشحيم

تلعب مواد التشحيم دورًا مهمًا في عملية تصنيع خيوط البولي أميد. أثناء الغزل ، يحتاج ذوبان البوليمر إلى التدفق بسلاسة عبر الدوار. يقلل زيوت التشحيم من الاحتكاك بين بوليمر وجدران الدوار ، مما يضمن حدوث استمرار ثابت وموحد للغزل. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لمواد التشحيم تحسين نعومة سطح الغزل ، وهو مفيد لمزيد من خطوات المعالجة مثل النسيج أو الحياكة. تشمل مواد التشحيم الشائعة المستخدمة في إنتاج غزل البولي أميد استرات الأحماض الدهنية والشمع.

أصباغ وأصباغ

لغزل البولي أميد الملون ، تتم إضافة أصباغ أو أصباغ. الأصباغ تلوين غير قابلة للذوبان يتم تشتتها في مصفوفة البوليمر. أنها توفر لونًا ممتازًا وغالبًا ما يتم استخدامه للتطبيقات التي يلزم فيها لون المتانة العالي ، كما هو الحال في المنسوجات الخارجية. الأصباغ ، من ناحية أخرى ، قابلة للذوبان في البوليمر أو في مذيب ويمكن أن تخترق بنية الألياف. يتم استخدامها بشكل شائع لإنتاج ألوان نابضة بالحياة وموحدة في تطبيقات النسيج. يعتمد الاختيار بين الأصباغ والأصباغ على عوامل مثل شدة اللون المطلوبة ، ومتطلبات الصعود إلى اللون ، وطريقة معالجة خيوط البولي أميد.

مثبطات اللهب

في التطبيقات التي تشكل فيها السلامة من الحرائق مصدر قلق ، كما هو الحال في ملابس العمل الصناعية والمفروشات المنزلية ، تتم إضافة مثبطات اللهب إلى غزل البولي أميد. تعمل مثبطات اللهب عن طريق التدخل في عملية الاحتراق في البوليمر. يمكنهم التصرف بعدة طرق ، مثل تشكيل طبقة char واقية على سطح الغزل ، وإطلاق الغازات غير القابلة للاشتعال لتخفيف الأكسجين حول مادة الحرق ، أو تثبيط التفاعلات الجذرية الحرة التي تحدث أثناء الاحتراق. تشمل مثبطات اللهب الشائعة المستخدمة في غزل البولي أميد المركبات القائمة على الهالوجين ، والمركبات القائمة على الفوسفور ، والهيدروكسيدات المعدنية. ومع ذلك ، نظرًا لوجود مخاوف بيئية وصحية مرتبطة ببعض مثبطات اللهب القائمة على الهالوجين ، هناك اتجاه متزايد نحو استخدام بدائل أكثر ملاءمة للبيئة ، مثل مثبطات اللهب القائمة على النيتروجين.

 

مصادر إعادة التدوير والمستدامة

إعادة تدوير غزل البولي أميد

مع التركيز المتزايد على الاستدامة ، اكتسبت إعادة تدوير غزل البولي أميد أهمية كبيرة. يمكن إعادة تدوير منتجات بولي أميد المستهلك ، مثل الملابس المستخدمة والنفايات الصناعية ، لإنتاج خيوط جديدة للبولي أميد. تتضمن عملية إعادة التدوير عادة الطرق الميكانيكية والكيميائية. في إعادة التدوير الميكانيكي ، يتم تمزيق منتجات البولي أميد وتنظيفها وتذوب لتشكيل كريات يمكن إعادة تفعيلها في الغزل. إعادة التدوير الكيميائي ، من ناحية أخرى ، تتضمن تحطيم بوليمر البولي أميد إلى مونومرات أو قلة من خلال عمليات مثل التحلل المائي أو التحلل الأميني. يمكن بعد ذلك تنقية هذه المونومرات واستخدامها لتوليف البولياميد الجديد.

المواد الأولية المستدامة

بالإضافة إلى إعادة التدوير ، يتم بذل الجهود لتطوير المواد الأولية المستدامة لإنتاج غزل البولي أميد. نهج واحد هو استخدام المونومرات القائمة على الحيوية. على سبيل المثال ، هناك جهود البحث والتطوير المستمرة لإنتاج حمض الأديبيك من الموارد المتجددة مثل الكتلة الحيوية. تستكشف بعض الشركات استخدام الكائنات الحية الدقيقة لتخمير السكريات المستمدة من النباتات إلى حمض الأديبيك. وبالمثل ، هناك محاولات لإنتاج diamines من مصادر قائمة على الحيوية. باستخدام المواد الأولية المستدامة ، يمكن تقليل التأثير البيئي لإنتاج غزل البولي أميد بشكل كبير ، مما يجعله خيارًا أكثر ودية للبيئة على المدى الطويل.

 

خاتمة

يتكون غزل البولي أميد من مزيج من المونومرات البتروكيماوية المشتقة ، والمضافات ، وفي بعض الحالات ، المواد المعاد تدويرها أو المواد الأولية المستدامة. تؤدي عمليات التوليف المعقدة ، بدءًا من تكرير البترول إلى إنتاج مونومرات محددة وإضافة إضافات مختلفة ، إلى مادة متعددة الاستخدامات مع مجموعة واسعة من الخصائص. إن فهم تكوين خيوط البولي أميد ليس أمرًا بالغ الأهمية للمصنعين فقط لتحسين عمليات الإنتاج وأداء المنتج ولكن أيضًا للمستهلكين والصناعات لاتخاذ قرارات مستنيرة بشأن استخدامها. مع استمرار تطور الصناعة نحو ممارسات أكثر استدامة ، فإن تطوير مصادر المونومر الجديدة وتقنيات إعادة التدوير ستلعب دورًا متزايد الأهمية في مستقبل إنتاج غزل البولي أميد.