Nilon, nailon, atau nylon (yang terakhir adalah nama merek dagang terdaftar) adalah jenis polimer sintetik yang ditemukan pada tahun 1933 dan sebagian besar digunakan sebagai serat tekstil.
Nilon adalah poliamida, yaitu, polimer yang mengandung gugus amida kimia (RCONR ’’), dan yang memiliki sifat fisik yang sangat spesifik, terutama dalam hal kekuatan, elastisitas, dan transparansi.
Nilon muncul pada awal abad ke-20 sebagai bahan perang untuk membuat parasut dan tali, tetapi segera terbukti menjadi pengganti yang layak untuk rayon atau sutra, karena itu kebal terhadap ngengat dan tidak memerlukan penyetrikaan, sehingga merevolusi pasar tekstil wanita.
Namun, nilon juga berguna untuk membuat bahan keras (sikat, sisir, dll.) Atau untuk mistar, jaring, dll., Dan saat ini merupakan bahan yang sangat diminati, yang diperoleh secara industri dengan polikondensasi dari bahan yang pekat dan sebuah amina.
Pengertian
Nilon adalah polimer sintetik yang termasuk dalam kelompok poliamida. Nilon adalah serat tekstil yang elastis dan tahan, tidak diserang oleh ngengat, tidak memerlukan penyetrikaan dan digunakan dalam pembuatan stoking, kain dan kain rajutan, juga bulu dan sutra. Nilon cetakan digunakan sebagai bahan keras dalam pembuatan berbagai peralatan, seperti gagang sikat, sisir, dll.
Penemu nilon dan paten pertamanya adalah Wallace Hume Carothers. Dia menemukannya pada 1933, tetapi tidak mematenkannya sampai 20 September 1938 (Paten AS 2130523, 2130947, dan 2130948). Pada kematian Carothers, perusahaan DuPont mempertahankan paten. Laboratorium DuPont, pada tahun 1938, menghasilkan serat sintetis yang kuat dan elastis ini, yang sebagian akan menggantikan sutra dan rayon.
Dengan penemuan ini pasar stocking mengalami revolusi pada tahun 1938, dengan pembuatan stocking nilon, tetapi segera mereka menjadi sangat sulit diperoleh, karena tahun berikutnya Amerika Serikat memasuki Perang Dunia Kedua dan nilon diperlukan untuk membuat bahan perang, seperti tali dan parasut. Tetapi sebelum stoking atau parasut, produk nilon pertama adalah sikat gigi bulu nilon.
Asal nama
Nama komersial produk ini berasal selama Perang Dunia Kedua, dan ada berbagai kemungkinan penjelasan tentang asal usulnya. Ada yang mengatakan bahwa itu adalah akronim antara New York (akronim NY) dan London (Lon), karena para peneliti kreatifnya berasal dari masing-masing kota tersebut.
Penjelasan lain menunjukkan bahwa mereka menggunakan inisial nama masing-masing istri tim teknis yang menghasilkan materi untuk pertama kalinya: Natalia, Yolanda, Laura, Olaya dan Norma.
Dan legenda lain menjelaskan bahwa Nylon berasal dari seruan nasionalis Amerika terhadap Jepang, seperti Now You Lousy Old Nipponese (yang akan menjadi sesuatu seperti “Anda di sana, Jepang tua yang buruk”) atau Now You Lose Old Nippon (“Sekarang Anda kehilangan, Jepang kuno ”).
Sifat
Selama pembuatan, serat nilon diekstrusi, bertekstur, dan dipintal dingin menjadi sekitar 4 kali panjang aslinya, yang meningkatkan kristalinitas dan kekuatan tariknya.
Resistansi
Viskositas lelehnya sangat rendah, yang dapat menyebabkan kesulitan dalam transformasi industri, dan paparannya terhadap unsur-unsur dapat menyebabkan embrittlement dan perubahan warna kecuali ada stabilisasi atau perlindungan sebelumnya.
Fiberglass dapat ditambahkan ke nilon untuk memberikan peningkatan kekakuan.
Ini adalah polimer kristal karena diberi waktu untuk mengatur dan mendinginkan perlahan, membuatnya sangat tahan.
Rantai nilon dengan jumlah atom karbon genap di antara gugus amida lebih padat dan titik leburnya akan lebih tinggi dibandingkan dengan jumlah atom C yang ganjil. Titik lebur berkurang dan ketahanan air meningkat hingga karena jumlah gugus metilen meningkat antara gugus amida.
Titik lebur dan kelarutan
Nilon larut dalam fenol, kresol, dan asam format. Titik leburnya adalah 263,12 ° C.
Manfaat nilon
Nilon saat ini digunakan untuk membuat produk-produk berikut:
- Pancing dan jaring.
- Resleting untuk tekstil.
- Senar sintetis untuk gitar, piano, dan instrumen lainnya.
- Bilah kipas.
- Roda gigi, sekrup dan bantalan untuk mesin.
- Tangki bensin untuk mobil.
- Stoking (stoking terkenal, stoking atau stoking nylon).
Sintesis
Nilon secara formal dihasilkan oleh polikondensasi diasid dengan diamina. Jumlah atom karbon dalam rantai amina dan asam dapat ditunjukkan di belakang inisial poliamida. Yang paling dikenal, PA6.6 atau nilon 6,6, oleh karena itu merupakan produk formal asam heksanedioat (asam adipat) dan heksametilenadiamina.
Untuk alasan praktis itu tidak dibuat dari asam dan amina, tetapi dari larutan amina dan klorida dari asam. Di antara dua fase, polimer terbentuk yang dapat mengembang untuk membentuk benang nilon.
Polimer yang serupa adalah “perlon” (Nylon 6) yang dibentuk dengan membuka dan mempolimerisasi laktam, biasanya caprolaktam. Perbedaannya adalah dalam nilon rantai terbuat dari polimer dengan rumus umum (..-NH-C(=O)-(CH2)n-C(=O)-NH-(CH2)m-…) sedangkan pada perlon rantai memiliki urutan (..-NH-C(=O)-(CH2)n-NH-C(=O)-(CH2)n-…).
Mekanisme reaksi
Nylon 6,6 memiliki monomer, yang diulang n kali, seperlunya untuk membentuk serat. 6 pertama yang menyertai nilon memberitahu kita jumlah karbon dalam amida dan angka kedua adalah jumlah karbon dalam rantai asam.
Nylon 6,6 disintesis dengan kondensasi di laboratorium dari adipoyl chloride dan hexamethylenediamine. Tetapi dalam pabrik industri nilon umumnya diproduksi dengan mereaksikan asam adipat (berasal dari fenol) dengan hexamethylenediamine (berasal dari amonia).
Kinetika
Karena nilon diproduksi oleh kondensasi, kinetika bersifat bertahap. Karena ada lebih sedikit massa dalam polimer daripada monomer asli, polimer dikatakan terkondensasi sehubungan dengan monomer. Produk sampingannya adalah air dan disebut kondensat.
Polimerisasi kondensasi menghasilkan produk sampingan.
Kekuatan molekuler
Kekuatan molekuler nilon bersifat sekunder. Ia memiliki kekuatan London (nonpolar) dan beberapa jembatan hidrogen.
Hidrogen bridging dan interaksi sekunder lainnya antara rantai individu menahan rantai polimer erat, sehingga sulit untuk meluncur satu sama lain.
Ini berarti bahwa ketika diregangkan, serat nilon tidak meregang terlalu jauh, jika tidak ada sama sekali. Ini menjelaskan mengapa serat sangat ideal untuk digunakan pada benang dan tali.
Serat juga memiliki kelemahannya. Meskipun mereka memiliki kekuatan tarik yang baik, yaitu, mereka tahan ketika diregangkan, mereka umumnya memiliki kekuatan kompresi rendah, yaitu, mereka lemah ketika dikencangkan atau dikompresi. Lebih jauh, serat-seratnya cenderung kuat dalam satu arah, serat yang diorientasikan. Jika mereka diregangkan pada sudut kanan ke orientasi mereka, mereka cenderung melemah.
Karena kombinasi kekuatan dan kelemahan yang aneh ini, sering kali ide yang baik dengan menggunakan serat bersama dengan bahan lain, seperti termoset.
Serat sering digunakan untuk menguatkan yang termo-kaku. Mereka mengkompensasi kekurangan thermo-rigid dan, pada gilirannya, resistensi thermo-rigid melakukan hal yang sama dengan kekurangan serat.
Ketika termoset atau polimer lainnya diperkuat dengan serat, maka dikatakan sebagai bahan komposit.
Polikondensasi dan tahapan
Nylon diproduksi oleh polikondensasi. Ketika oksigen karbonil terprotonasi, ia menjadi jauh lebih rentan untuk diserang oleh nitrogen diamin. Oksigen terprotonasi menarik elektron yang dibagikannya dengan karbonil, meninggalkan karbon karbonil yang kekurangan elektron dan siap untuk nitrogen amina untuk menyumbangkannya sepasang. Dimer juga dapat bereaksi dengan dimer lain untuk membentuk tetramer. Atau dapat bereaksi dengan trimer untuk membentuk pentamer dan pada gilirannya bereaksi dengan oligomer yang lebih besar. Akhirnya, ketika ini terjadi, dimer ditransformasikan menjadi trimers, tetramer, dan oligomer yang lebih besar, dan oligomer ini bereaksi satu sama lain untuk membentuk oligomer yang lebih besar. Ini berlanjut sampai mereka menjadi cukup besar untuk dianggap polimer.
Agar molekul tumbuh cukup besar untuk dianggap polimer, reaksi ini harus dilakukan di bawah vakum. Dalam hal ini, semua produk samping air akan menguap dan akan dikeluarkan dari media reaksi. Anda harus menyingkirkan air untuk mempromosikan reaksi Le Châtelier. Seperti yang dinyatakan sebelumnya, reaksi tidak memerlukan katalis asam untuk melakukan; Alasan ini diketahui adalah bahwa, ketika mendekati akhir polimerisasi, di mana tidak ada banyak gugus asam yang tersisa untuk berperilaku sebagai katalis, reaksi masih berlanjut. Yaitu, amina dapat bereaksi dengan asam karboksilat yang tidak terawasi. Jika tidak, nilon 6,6 dengan berat molekul tinggi tidak dapat diperoleh tanpa katalis eksternal, karena reaksi akan berhenti pada konversi yang lebih tinggi ketika tidak ada cukup gugus asam untuk bertindak sebagai katalis.
Bahan baku untuk produksi nilon 66 adalah benzena, yang berasal dari perengkahan dan reformasi minyak.