Nylon 6, proprietà, sintesi e applicazioni

Il policaprolattame noto anche come nylon 6 o poliammide-6 appartiene alle poliammidi ottenuto dal chimico tedesco  Paul Schlack alla IG Farben alla fine degli anni ’30 con l’intento di ottenere un polimero che avesse  proprietà simili al nylon 6,6 che era coperto da brevetto detenuto dalla DuPont Company.

La versatilità, la resistenza, la durata e l’ampia gamma di applicazioni del nylon 6 lo hanno reso un polimero ampiamente diffuso in vari settori. Dai tessuti ai componenti automobilistici, dai dispositivi elettrici agli imballaggi, il nylon 6 contribuisce ai progressi della tecnologia, del comfort e della funzionalità.

Il monomero di partenza per la sintesi del nylon 6 è il caprolattame che è il lattame dell’acido 6-amminoesanoico noto come acido amminocaproico. Inizialmente era preparato per ciclizzazione dell’acido 6-amminoesanoico.

sintesi caprolattame da Chimicamo
sintesi caprolattame

Attualmente è ottenuto a partire dal cicloesanone che, per trattamento con idrossilammina, dà luogo alla formazione di cicloesanonossima. In presenza di acido solforico dà il caprolattame a seguito di una trasposizione di Beckmann.

Tale reazione fu scoperta dal chimico prussiano e premio Nobel Otto Wallach nel 1900. Il prodotto immediato del riarrangiamento indotto dall’acido è il bisolfato di caprolattame che neutralizzato con ammoniaca per rilasciare il lattame libero e dare, come sottoprodotto, il solfato di ammonio.

Proprietà del nylon 6

Il nylon 6 è uno dei più noti polimeri termoplastici dotato di un’elevata resistenza agli urti e alla trazione, ha un’eccellente resistenza chimica, ai solventi e all’abrasione. Tuttavia, a causa della sua grande igroscopicità, la stabilità dimensionale del prodotto è scarsa.

Ha una temperatura di transizione vetrosa di 48°C e una temperatura di fusione di 214°C. È una fibra altamente elastica in quanto recupera le sue dimensioni originali dopo essere stata deformata a seguito dall’applicazione di una sollecitazione. In caso di esposizione prolungata alla luce, il nylon 6 subisce una perdita di resistenza, con ingiallimento superficiale e un generale deterioramento delle altre proprietà della fibra.

Sebbene dotato di resistenza agli agenti chimici vi sono alcune sostanze che hanno un effetto permanente sul nylon 6 come, ad esempio, una soluzione al 3% di acido ossalico in acqua a 99°C per 3 ore provoca una perdita di quasi il 30% di forza e allungamento. Nonostante sia igroscopico ha una buona resistenza all’idrolisi mantenendo la sua integrità strutturale.

È infiammabile e tende a sciogliersi e gocciolare se esposto alla fiamma pertanto sono utilizzati additivi ritardanti di fiamma per migliorarne le proprietà di resistenza al fuoco. La temperatura di fusione relativamente bassa ne limita l’utilizzo in alcune applicazioni come, ad esempio negli pneumatici, che devono resistere a temperature elevate.

Sintesi del nylon 6

A differenza della maggior parte delle altre varianti di nylon, il nylon 6 non è prodotto mediante policondensazione. La sintesi del nylon 6 è condotta generalmente in atmosfera inerte di azoto a 260°C per circa 4-5 ore tramite polimerizzazione per apertura di anello del caprolattame.

sintesi nylon 6 da Chimicamo
sintesi nylon 6

La polimerizzazione ad apertura di anello tipica dei lattoni e dei lattami, è una forma di polimerizzazione a catena, in cui la parte terminale di una catena polimerica attacca i monomeri ciclici per formare un polimero più lungo.

Durante il processo di polimerizzazione, viene scisso il legame ammidico presente in ciascuna molecola di caprolattame. I gruppi reattivi su entrambi i lati formano quindi due nuovi legami man mano che il monomero si integra nella struttura polimerica.

Per modificarne alcune proprietà il nylon 6 può essere modificato durante la polimerizzazione incorporando monomeri o stabilizzanti, che introducono nuove estremità di catena o gruppi funzionali. Questa modifica ne altera la reattività e le proprietà chimiche, spesso per migliorare la tingibilità o il ritardo di fiamma.

Applicazioni

Il nylon 6 è e utilizzato nell’industria tessile per la sua eccellente elasticità, resistenza all’abrasione e proprietà di assorbimento dell’umidità. È largamente usato settore dell’abbigliamento e, in particolare, nell’abbigliamento sportivo.

cavi elettrici da Chimicamo
cavi elettrici

L’industria automobilistica utilizza tale polimero per la sua elevata robustezza e resistenza al calore ed è comunemente impiegato nella produzione di coperchi motore, serbatoi carburante, collettori di aspirazione aria, ingranaggi, cuscinetti e vari altri componenti.

Per le sue proprietà isolanti e per la capacità del materiale di resistere alle alte temperature è ampiamente utilizzato nell’industria elettrica ed elettronica per produrre isolamento di cavi, connettori, interruttori, prese e interruttori automatici.

In campo industriale è utilizzato nella produzione di nastri trasportatori, tubi flessibili, guarnizioni, guarnizioni e cuscinetti grazie alla sua eccellente resistenza all’usura, al basso coefficiente di attrito e alle proprietà autolubrificanti.

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