Nylonstrümpfe sind eine allgemeine Benennung für eine Familie von synthetischen Polymern bekannt allgemein als polyamides, zuerst erzeugt am 28. Februar 1935, durch Wallace Carothers an der Forschungsmöglichkeit von DuPont am DuPont Experimentelle Station. Nylonstrümpfe sind eines der meistens verwendeten Polymer.

Übersicht

Nylonstrümpfe sind ein Thermoplast, seidiges Material, zuerst verwendet gewerblich in einer Nylonstrümpfe-gestrotzten Zahnbürste (1938), gefolgt berühmter von Frauenstrümpfen ("Nylonstrümpfe"; 1940). Es wird aus sich wiederholenden Einheiten gemacht, die durch amide Obligationen verbunden sind, und wird oft Polyamid (PAPA) genannt. Nylonstrümpfe waren das erste gewerblich erfolgreiche synthetische Polymer. Es gibt zwei übliche Methodik, Nylonstrümpfe für Faser-Anwendungen zu machen. In einer Annäherung werden Moleküle mit einer Säure (-COOH) Gruppe auf jedem Ende mit Molekülen reagiert, die Amin (-NH) Gruppen auf jedem Ende enthalten. Die resultierenden Nylonstrümpfe werden auf der Grundlage von der Zahl von Kohlenstoff-Atomen genannt, die die zwei sauren Gruppen und die zwei Amine trennen. Diese werden in monomers des Zwischenmolekulargewichtes gebildet, die dann reagiert werden, um lange Polymer-Ketten zu bilden.

Nylonstrümpfe waren beabsichtigt, um ein synthetischer Ersatz für Seide zu sein, und sie in vielen verschiedenen Produkten ausgewechselt, nachdem Seide knapp während des Zweiten Weltkriegs geworden ist. Es hat Seide in militärischen Anwendungen wie Fallschirme und Luftabwehr-Westen ersetzt, und wurde in vielen Typen von Fahrzeugreifen verwendet.

Nylonstrümpfe-Fasern werden in vielen Anwendungen, einschließlich Stoffe, Brautschleier, Teppiche, Musikschnuren und Taues verwendet.

Feste Nylonstrümpfe werden für mechanische Teile wie Maschinenschrauben, Getriebe und anderer niedrig - zu in Metall vorher geworfenen Bestandteilen der mittleren Betonung verwendet. Technikrang-Nylonstrümpfe werden durch das Herauspressen, das Gussteil und die Spritzenzierleiste bearbeitet. Feste Nylonstrümpfe werden in Haarkämmen verwendet. Nylonstrümpfe des Typs 6,6 101 sind die allgemeinste Handelssorte von Nylonstrümpfen, und Nylonstrümpfe 6 sind die allgemeinste Handelssorte von geformten Nylonstrümpfen. Für den Gebrauch in Werkzeugen wie der spudger sind Nylonstrümpfe in glasgefüllten Varianten verfügbar, die strukturell und Einfluss-Kraft und Starrheit und Molybdän Sulfid-gefüllte Varianten zunehmen, die Schlüpfrigkeit vergrößern.

Aramids sind ein anderer Typ des Polyamids mit ziemlich verschiedenen Kettenstrukturen, die aromatische Gruppen in die Hauptkette einschließen. Solche Polymer machen ausgezeichnete ballistische Fasern.

Chemie

Nylonstrümpfe sind gebildete Kondensationscopolymerisate durch das Reagieren gleicher Teile eines diamine und einer dicarboxylic Säure, so dass amides an beiden Enden jedes monomer in einem Prozess gebildet werden, der polypeptide biopolymers analog ist. Chemische eingeschlossene Elemente sind Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff. Die numerische Nachsilbe gibt die Zahlen von durch den monomers geschenktem Kohlenstoff an; der diamine zuerst und die diacid Sekunde. Die allgemeinste Variante ist Nylonstrümpfe 6-6, der sich auf die Tatsache bezieht, dass der diamine (hexamethylene diamine, IUPAC Name: hexane-1,6-diamine) und der diacid (Adipinsäure, IUPAC Name: hexanedioic Säure) jeder 6 Kohlenstoff der Polymer-Kette schenkt. Als mit anderen regelmäßigen Copolymerisaten wie Polyester und Polyurethan besteht die "sich wiederholende Einheit" aus einem jedes monomer, so dass sie in der Kette abwechseln. Da jeder monomer in diesem Copolymerisat dieselbe reaktive Gruppe auf beiden Enden, der Richtung der amide Band-Rückseiten zwischen jedem monomer verschieden von natürlichen Polyamid-Proteinen hat, die gesamten directionality haben: C Terminal  N Terminal. Im Laboratorium können Nylonstrümpfe 6-6 auch mit adipoyl Chlorid statt adipic gemacht werden.

Es ist schwierig zu kommen die Verhältnisse korrigieren genau, und Abweichungen können zu Kettenbeendigung an Molekulargewichten weniger als ein wünschenswerten 10,000 daltons (u) führen. Um dieses Problem zu überwinden, kann ein kristallenes, festes "Nylonstrümpfe-Salz" bei der Raumtemperatur, mit einem genauen 1:1 Verhältnis der Säure und der Basis gebildet werden, um einander für neutral zu erklären. Geheizt zu 285 °C (545 °F) reagiert das Salz, um Nylonstrümpfe-Polymer zu bilden. Über 20,000 daltons ist es unmöglich, die Ketten ins Garn zu spinnen, so um das zu bekämpfen, wird etwas essigsaure Säure hinzugefügt, um mit einer freien Amin-Endgruppe während der Polymer-Verlängerung zu reagieren, um das Molekulargewicht zu beschränken. In der Praxis, und besonders für 6,6 werden die monomers häufig in einer Wasserlösung verbunden. Das Wasser, das verwendet ist, um die Lösung zu machen, wird unter kontrollierten Bedingungen verdampft, und die zunehmende Konzentration von "Salz" ist polymerized zum Endmolekulargewicht.

DuPont hat Nylonstrümpfe 6,6, so patentiert, um sich zu bewerben, haben andere Gesellschaften (besonders der deutsche BASF) die homopolymer Nylonstrümpfe 6, oder polycaprolactam — nicht ein Kondensationspolymer entwickelt, aber haben sich durch eine Ringöffnung polymerization (wechselweise gemacht durch polymerizing aminocaproic Säure) geformt. Das peptide Band innerhalb des caprolactam wird mit den ausgestellten energischen Gruppen auf jeder Seite gebrochen, die in zwei neue Obligationen wird vereinigt, weil der monomer ein Teil des Polymer-Rückgrats wird. In diesem Fall liegen alle amide Obligationen in derselben Richtung, aber die Eigenschaften von Nylonstrümpfen 6 sind manchmal von denjenigen von Nylonstrümpfen 6,6 — abgesehen davon nicht zu unterscheidend schmelzen Temperatur und einige Faser-Eigenschaften in Produkten wie Teppiche und Textilwaren. Es gibt auch Nylonstrümpfe 9.

Die 428 °F (220 °C) Schmelzpunkt von Nylonstrümpfen 6 sind niedriger als die 509 °F (265 °C) Schmelzpunkt von Nylonstrümpfen 6,6.

Nylonstrümpfe 5,10, gemacht von pentamethylene diamine und sebacic Säure, wurden von Carothers sogar vor Nylonstrümpfen 6,6 studiert und haben höhere Eigenschaften, aber sind teurer, um zu machen. In Übereinstimmung mit dieser Namengeben-Tagung, "sind Nylonstrümpfe 6,12" (N-6,12) oder "PAPA 6,12" ein Copolymerisat 6C diamine und 12C diacid. Ähnlich für N-5,10 N-6,11; N-10,12, usw. Andere Nylonstrümpfe schließen copolymerized dicarboxylic acid/diamine Produkte ein, die auf den monomers nicht basieren, der oben verzeichnet ist. Zum Beispiel sind einige aromatische Nylonstrümpfe polymerized mit der Hinzufügung von diacids wie terephthalic Säure ( Kevlar, Twaron) oder isophthalic Säure ( Nomex), allgemeiner vereinigt mit Polyestern. Es gibt Copolymerisate N-6,6/N6; Copolymerisate N-6,6/N-6/N-12; und andere. Wegen des Weges werden polyamides gebildet, Nylonstrümpfe würden scheinen, auf unverzweigte, gerade Ketten beschränkt zu werden. Aber "Stern" hat sich verzweigt Nylonstrümpfe können durch die Kondensation von dicarboxylic Säuren mit Polyaminen erzeugt werden, die drei oder mehr amino Gruppen haben.

Die allgemeine Reaktion ist:

Ein Molekül von Wasser wird abgegeben, und die Nylonstrümpfe werden gebildet. Seine Eigenschaften werden durch den R und R' Gruppen im monomers bestimmt. In Nylonstrümpfen 6,6, R = 4C und R' = 6C alkanes, aber muss man auch den zwei carboxyl Kohlenstoff in den diacid einschließen, um die Zahl zu bekommen, die es der Kette schenkt. In Kevlar sind sowohl R als auch R' Benzol-Ringe.

Konzepte der Nylonstrümpfe-Produktion

Die erste Annäherung: Das Kombinieren von Molekülen mit einer Säure (COOH) die Gruppe auf jedem Ende wird mit zwei Chemikalien reagiert, die Amin (NH) Gruppen auf jedem Ende enthalten. Dieser Prozess schafft Nylonstrümpfe 6,6, gemacht aus hexamethylene diamine mit sechs Kohlenstoff-Atomen und Adipinsäure.

Die zweite Annäherung: Eine Zusammensetzung hat eine Säure an einem Ende und ein Amin an ander und ist polymerized, um eine Kette mit sich wiederholenden Einheiten (-nh-[CH]-co-) zu bilden. Mit anderen Worten werden Nylonstrümpfe 6 von genanntem caprolactam einer einzelnen Sechs-Kohlenstoff-Substanz gemacht. In dieser Gleichung, wenn n = 5, dann sind Nylonstrümpfe 6 der zugeteilte Name (kann auch Polymer genannt werden).

Die charakteristischen Eigenschaften von Nylonstrümpfen 6,6 schließen ein:

• Falten und Falten können bei höheren Temperaturen hitzegesetzt werden
• Kompaktere molekulare Struktur
• Besser verwitternde Eigenschaften; besserer Sonnenlicht-Widerstand
• Weichere "Hand"
• Höherer Schmelzpunkt (256 °C/492.8 °F)
• Höhere Farbechtkeit
• Ausgezeichneter Abreiben-Widerstand

Andererseits sind Nylonstrümpfe 6 leicht sich zu färben, mehr sogleich verwelkt; es hat einen höheren Einfluss-Widerstand, eine schnellere Feuchtigkeitsabsorption, größere Elastizität und elastische Wiederherstellung.

Eigenschaften

• Schwankung des Schimmers: Nylonstrümpfe sind in der Lage, sehr glänzend, halbglänzend oder dumm zu sein.
• Beständigkeit: Seine hohen Zähigkeitsfasern werden für Sicherheitsgurte, Reifenschnuren, ballistischen Stoff und anderen Gebrauch verwendet.
• Hohe Verlängerung

Ausgezeichneter Abreiben-Widerstand

• Hoch elastisch (werden Nylonstrümpfe-Stoffe hitzegesetzt)
• Den Weg geebnet für Kleidungsstücke der leichten Sorge
• Der hohe Widerstand gegen Kerbtiere, Fungi, Tiere, sowie Formen, Schimmel, fault und viele Chemikalien
• Verwendet in Teppichen und Nylonstrümpfen
• Schmilzt, anstatt zu verbrennen
• Verwendet in vielen militärischen Anwendungen
• Gute spezifische Kraft
• Durchsichtig zum Infrarotlicht (12dB)

Hauptteil-Eigenschaften

Über ihren schmelzenden Temperaturen, T, sind Thermoplaste wie Nylonstrümpfe amorphe Festkörper oder klebrige Flüssigkeiten, in denen die Ketten zufälligen Rollen näher kommen. Unter T wechseln amorphe Gebiete mit Gebieten ab, die lamellar Kristalle sind. Die amorphen Gebiete tragen Elastizität bei, und die kristallenen Gebiete tragen Kraft und Starrheit bei. Die planaren amide (-co-nh-) Gruppen sind sehr polar, so bilden Nylonstrümpfe vielfache Wasserstoffobligationen unter angrenzenden Ufern. Weil das Nylonstrümpfe-Rückgrat so regelmäßig und besonders symmetrisch ist, wenn alle amide Obligationen in der trans Konfiguration sind, haben Nylonstrümpfe häufig hohen crystallinity und machen ausgezeichnete Fasern. Der Betrag von crystallinity hängt von den Details der Bildung, sowie auf der Art von Nylonstrümpfen ab. Anscheinend kann es von einem Schmelzen als ein völlig amorpher Festkörper nie gelöscht werden.

Nylonstrümpfe 6,6 können vielfache parallele Ufer auf ihre benachbarten peptide Obligationen an koordinierten Trennungen von genau 6 und 4 Kohlenstoff für beträchtliche Längen ausrichten lassen, so können sich der carbonyl oxygens und amide hydrogens bis zu Form-Zwischenkettenwasserstoffobligationen wiederholt ohne Unterbrechung aufstellen (sieh die Zahl gegenüber). Nylonstrümpfe 5,10 können Läufe von 5 und 8 Kohlenstoff koordiniert haben. So kann Parallele (aber nicht antiparallel) Ufer am verlängerten, ungebrochenen, Mehrkette β-pleated Platten, eine starke und zähe supermolekulare Struktur teilnehmen, die dem ähnlich ist, das im natürlichen Seidenseidenfibroin und dem β-keratins in Federn gefunden ist. (Proteine haben nur eine Aminosäure α-carbon das Trennen folgender-co-nh-Gruppen.) Nylonstrümpfe 6 werden ununterbrochene H-bonded Platten mit Mischdirectionalities bilden, aber der β-sheet wrinkling ist etwas verschieden. Die dreidimensionale Verfügung jeder alkane Kohlenwasserstoff-Kette hängt von Folgen über die 109.47 ° vierflächigen Obligationen einzeln verpfändeter Kohlenstoff-Atome ab.

Wenn ausgestoßen, in Fasern durch Poren in einem industriellen spinneret neigen die individuellen Polymer-Ketten dazu, sich wegen des klebrigen Flusses auszurichten. Wenn unterworfen, der kalten Zeichnung später richten sich die Fasern weiter aus, ihren crystallinity vergrößernd, und das Material erwirbt zusätzliche Zugbelastung. In der Praxis werden Nylonstrümpfe-Fasern meistenteils mit geheizten Rollen mit hohen Geschwindigkeiten gezogen.

Block-Nylonstrümpfe neigen dazu, weniger kristallen zu sein, außer der Nähe die Oberflächen wegen der Schur von Betonungen während der Bildung. Nylonstrümpfe sind klar und farblos, oder milchig, aber werden leicht gefärbt. Mehrgestrandete Nylonstrümpfe-Schnur und Tau sind schlüpfrig und neigen dazu aufzugehen. Die Enden können geschmolzen und mit einer Hitzequelle wie eine Flamme oder Elektrode verschmolzen werden, um das zu verhindern.

Wenn trocken, ist Polyamid ein guter elektrischer Isolator. Jedoch ist Polyamid hygroskopisch. Die Absorption von Wasser wird einige von den Eigenschaften des Materials wie sein elektrischer Widerstand ändern. Nylonstrümpfe sind weniger Absorptionsmittel als Wolle oder Baumwolle.

Historischer Gebrauch

Bill Pittendreigh, DuPont, und andere Personen und Vereinigungen haben fleißig während der ersten paar Monate des Zweiten Weltkriegs gearbeitet, um eine Weise zu finden, asiatische Seide und Hanf mit Nylonstrümpfen in Fallschirmen zu ersetzen. Es wurde auch verwendet, um Reifen, Zelte, Taue, Ponchos und anderen militärischen Bedarf zu machen. Es wurde sogar in der Produktion einer hochwertigen Zeitung für die amerikanische Währung verwendet. Am Anfang vom Krieg ist Baumwolle für mehr als 80 % aller Fasern verwendet und verfertigt verantwortlich gewesen, und Wolle-Fasern sind fast für den ganzen Rest verantwortlich gewesen. Vor dem August 1945 hatten verfertigte Fasern einen Marktanteil von 25 % auf Kosten von Baumwolle genommen.

Einige der auf Nylonstrümpfen gestützten terpolymers werden jeder Tag im Verpacken verwendet. Nylonstrümpfe sind für Fleisch-Verpackungen und Wurst-Scheiden verwendet worden.

Verwenden Sie in Zusammensetzungen

Nylonstrümpfe können als das Matrixmaterial in zerlegbaren Materialien, mit der Verstärkung von Fasern wie Glas oder Kohlenstoff-Faser verwendet werden; solch eine Zusammensetzung hat eine höhere Dichte als reine Nylonstrümpfe. Solche thermoplastischen Zusammensetzungen (25-%-Glasfaser) werden oft in Autobestandteilen neben dem Motor wie Aufnahme-Sammelleitungen verwendet, wo der gute Hitzewiderstand solcher Materialien sie ausführbare Mitbewerber zu Metallen macht.

Hydrolyse und Degradierung

Alle Nylonstrümpfe sind gegen die Hydrolyse, besonders durch starke Säuren, eine Reaktion im Wesentlichen die Rückseite der synthetischen Reaktion empfindlich, die oben gezeigt ist. Das Molekulargewicht von Nylonstrümpfe-Produkten so angegriffene Fälle schnell und Spalten formt sich schnell an den betroffenen Zonen. Sinken Sie Mitglieder der Nylonstrümpfe (wie Nylonstrümpfe 6) werden mehr betroffen als höhere Mitglieder wie Nylonstrümpfe 12. Das bedeutet, dass Nylonstrümpfe-Teile im Kontakt mit Schwefelsäure zum Beispiel wie der in leitungssauren Batterien verwendete Elektrolyt nicht verwendet werden können. Wenn man geformt wird, müssen Nylonstrümpfe ausgetrocknet werden, um Hydrolyse im Zierleiste-Maschinenbarrel zu verhindern, da das Wasser bei hohen Temperaturen auch das Polymer erniedrigen kann. Die Reaktion ist des Typs:

:

Einäscherung und Wiederverwertung

Verschiedene Nylonstrümpfe brechen im Feuer zusammen und bilden gefährlichen Rauch, und toxische Ausströmungen oder Asche, normalerweise Wasserstoffzyanid enthaltend. Das Einäschern von Nylonstrümpfen, um die hohe Energie wieder zu erlangen, die verwendet ist, um sie zu schaffen, ist gewöhnlich teuer, so erreichen die meisten Nylonstrümpfe die Müll-Müllkippen, sehr langsam verfallend. Etwas Wiederverwertung wird auf Nylonstrümpfen getan, gewöhnlich Kügelchen für den Wiedergebrauch in der Industrie schaffend.

Etymologie

1940 hat John W. Eckelberry von DuPont festgestellt, dass die Briefe "nyl" willkürlich waren und "darauf" von den Nachsilben anderer Fasern wie Baumwolle und Kunstseide kopiert wurde. Eine spätere Veröffentlichung von DuPont hat erklärt, dass der Name ursprünglich beabsichtigt war, um "ohne Läufe" zu sein ("geführte" Bedeutung "gehen auf"), aber wurde modifiziert, um zu vermeiden, solch einen unberechtigten Anspruch zu erheben und das Wort besser klingen zu lassen.

Eine apokryphische Erklärung besteht darin, dass Nylonstrümpfe eine Verschmelzung "New Yorks" und "Londons" sind. Ein humorvoller backronym ist "Jetzt haben Sie, Alter Nippon Verloren", sich auf den angenommenen Verlust der Nachfrage nach japanischer Seide beziehend.

Siehe auch

• Aramid
• Forensische Technik
• Polymer
• Plastik
• Nylonstrümpfe 6
• Nylonstrümpfe 6-6
• Ballistische Nylonstrümpfe
• Nylonstrümpfe des Riss-Halts
• Cordura
• Nylonstrümpfe nehmen an einem Aufruhr teil
• Stiefwachstum polymerization
• Nylonstrümpfe essende Bakterien

Weiterführende Literatur

• Textilwaren durch Sara J. Kadolph, internationale Standardbuchnummer 0131187694

Links

Für historische Perspektiven auf Nylonstrümpfen, sieh die Dokumentenliste "Der Strumpf-Geschichte: Sie, Der Historiker" an der Website von Smithsonian, durch Das Zentrum von Lemelson für die Studie von Erfindung und Neuerung, Nationalem Museum der amerikanischen Geschichte, Smithsonian Einrichtung Sein.

• Eine chemische Demonstration der Synthese von Nylonstrümpfen im CHEM der Carleton Universität 1000 Kurs. (Video)
• Typische Eigenschaften von Nylonstrümpfen / Polyamid
• Polyamid-Material-Beschreibung
• Diskussion der Nylonstrümpfe-Synthese und Eigenschaften
• "Wie Nylonstrümpfe-Garn", Januar 1946, Populäre Wissenschaft vom Rohstoff bis Sendungsartikel mit Zeichnungen und Illustrationen Gemacht Wird