Nailon

El Nailon o Nylon es una designación genérica para una familia de polímeros sintéticos compuestos de poliamidas (unidades repetitivas unidas por enlaces amida). El nailon es un termoplástico similar a la seda, generalmente hecho de petróleo, que se puede procesar por fusión en fibras, películas o formas. Los polímeros de nylon se pueden mezclar con una amplia variedad de aditivos para lograr muchas variaciones de propiedades diferentes. Los polímeros de nailon han encontrado importantes aplicaciones comerciales en tejidos y fibras (prendas de vestir, suelos y refuerzos de caucho), en formas (piezas moldeadas para automóviles, equipos eléctricos, etc.) y en películas (principalmente para envases de alimentos).

El nailon fue el primer polímero termoplástico sintético comercialmente exitoso. DuPont comenzó su proyecto de investigación en 1927. El primer ejemplo de nylon, (nylon 66), fue sintetizado utilizando diaminas el 28 de febrero de 1935 por Wallace Hume Carothers en las instalaciones de investigación de DuPont en la Estación Experimental de DuPont. En respuesta al trabajo de Carothers, Paul Schlack de IG Farben desarrolló el nailon 6, una molécula diferente basada en caprolactama, el 29 de enero de 1938.

El nailon se utilizó comercialmente por primera vez en un cepillo de dientes con cerdas de nailon en 1938, seguido de forma más famosa en las medias de mujer o "medias de nailon" que se mostraron en la Feria Mundial de Nueva York de 1939 y se vendieron comercialmente por primera vez en 1940, después de lo cual se convirtieron en un éxito comercial instantáneo con 64 millones de pares vendidos durante su primer año en el mercado. Durante la Segunda Guerra Mundial, casi toda la producción de nailon se desvió a los militares para su uso en paracaídas y cuerdas de paracaídas. Los usos de nailon y otros plásticos durante la guerra aumentaron considerablemente el mercado de los nuevos materiales.

Historia

DuPont y la invención del Nylon

DuPont, fundada por Éleuthère Irénée du Pont, primero produjo pólvora y luego pinturas a base de celulosa. Después de la Primera Guerra Mundial, DuPont produjo amoníaco sintético y otros productos químicos. DuPont comenzó a experimentar con el desarrollo de fibras a base de celulosa y finalmente produjo la fibra sintética de rayón. La experiencia de DuPont con el rayón fue un importante precursor de su desarrollo y comercialización de nailon.

La invención del nailon de DuPont abarcó un período de once años, desde el programa de investigación inicial en polímeros en 1927 hasta su anuncio en 1938, poco antes de la inauguración de la Feria Mundial de Nueva York de 1939. El proyecto surgió de una nueva estructura organizativa en DuPont, sugerida por Charles Stine en 1927, en la que el departamento químico estaría compuesto por varios pequeños equipos de investigación que se centrarían en la "investigación pionera" en química y "conducirían a aplicaciones prácticas". El instructor de Harvard, Wallace Hume Carothers, fue contratado para dirigir el grupo de investigación de polímeros. Inicialmente, se le permitió concentrarse en la investigación pura, basándose y probando las teorías del químico alemán Hermann Staudinger.Tuvo mucho éxito, ya que la investigación que emprendió mejoró enormemente el conocimiento de los polímeros y contribuyó a la ciencia.

En la primavera de 1930, Carothers y su equipo ya habían sintetizado dos nuevos polímeros. Uno era el neopreno, un caucho sintético muy utilizado durante la Segunda Guerra Mundial. El otro era una pasta blanca elástica pero fuerte que luego se convertiría en nailon. Después de estos descubrimientos, el equipo de Carothers se vio obligado a cambiar su investigación de un enfoque de investigación más puro que investigaba la polimerización general a un objetivo más centrado en la práctica de encontrar "una combinación química que se prestara a aplicaciones industriales".

No fue hasta principios de 1935 que finalmente se produjo un polímero llamado "polímero 6-6". El compañero de trabajo de Carothers, el ex alumno de la Universidad de Washington, Julian W. Hill, había utilizado un método de estirado en frío para producir un poliéster en 1930. Carothers utilizó más tarde este método de estirado en frío en 1935 para desarrollar completamente el nailon. El primer ejemplo de nylon (nylon 6,6) se produjo el 28 de febrero de 1935 en las instalaciones de investigación de DuPont en la Estación Experimental de DuPont. Tenía todas las propiedades deseadas de elasticidad y resistencia. Sin embargo, también requería un complejo proceso de fabricación que se convertiría en la base de la producción industrial en el futuro. DuPont obtuvo una patente para el polímero en septiembre de 1938 y rápidamente logró el monopolio de la fibra.Carothers murió 16 meses antes del anuncio del nailon, por lo que nunca pudo ver su éxito.

La producción de nailon requirió la colaboración interdepartamental entre tres departamentos de DuPont: el Departamento de Investigación Química, el Departamento de Amoníaco y el Departamento de Rayón. Algunos de los ingredientes clave del nailon tenían que producirse mediante química de alta presión, el área principal de especialización del Departamento de amoníaco. Nylon fue considerado un "regalo del cielo para el Departamento de Amoníaco", que había tenido dificultades financieras. Los reactivos de nailon pronto constituyeron la mitad de las ventas del departamento de amoníaco y los ayudaron a salir del período de la Gran Depresión al crear empleos e ingresos en DuPont.

El proyecto de nailon de DuPont demostró la importancia de la ingeniería química en la industria, ayudó a crear puestos de trabajo y fomentó el avance de las técnicas de ingeniería química. De hecho, desarrolló una planta química que proporcionó 1800 puestos de trabajo y utilizó las últimas tecnologías de la época, que todavía se utilizan como modelo para las plantas químicas en la actualidad. La capacidad de adquirir rápidamente una gran cantidad de químicos e ingenieros fue una gran contribución al éxito del proyecto de nailon de DuPont. La primera planta de nailon se ubicó en Seaford, Delaware, y comenzó la producción comercial el 15 de diciembre de 1939. El 26 de octubre de 1995, la American Chemical Society designó a la planta de Seaford como Monumento Histórico Nacional Químico.

Primeras estrategias de marketing

Una parte importante de la popularidad del nailon proviene de la estrategia de marketing de DuPont. DuPont promocionó la fibra para aumentar la demanda antes de que el producto estuviera disponible para el mercado general. El anuncio comercial de Nylon se produjo el 27 de octubre de 1938, en la sesión final del "Foro sobre problemas actuales" anual del Herald Tribune, en el sitio de la próxima feria mundial de la ciudad de Nueva York. La "primera fibra textil orgánica hecha por el hombre" que se derivó del "carbón, el agua y el aire" y prometía ser "tan fuerte como el acero, tan fina como la tela de araña" fue recibida con entusiasmo por el público, muchos de ellos de mediana edad. mujeres de clase, y ocupó los titulares de la mayoría de los periódicos. El nailon se introdujo como parte de "El mundo del mañana".y se presentó en "Wonder World of Chemistry" de DuPont en la Exposición Internacional Golden Gate en San Francisco en 1939. Las medias de nailon reales no se enviaron a tiendas seleccionadas en el mercado nacional hasta el 15 de mayo de 1940. Sin embargo, se lanzó un número limitado para venta en Delaware antes de eso. La primera venta pública de medias de nailon se produjo el 24 de octubre de 1939 en Wilmington, Delaware. Había 4.000 pares de medias disponibles, todos los cuales se vendieron en tres horas.

Otra ventaja añadida a la campaña fue que significaba reducir las importaciones de seda de Japón, un argumento que convenció a muchos clientes desconfiados. El nylon incluso fue mencionado por el gabinete del presidente Roosevelt, que abordó sus "enormes e interesantes posibilidades económicas" cinco días después de que se anunciara formalmente el material.

Sin embargo, el entusiasmo inicial por el nailon también causó problemas. Alimentaba expectativas irrazonables de que el nailon sería mejor que la seda, un tejido milagroso tan fuerte como el acero que duraría para siempre y nunca correría. Al darse cuenta del peligro de afirmaciones como "Nueva calcetería sostenida como el acero" y "No más carreras", DuPont redujo los términos del anuncio original, especialmente aquellos que afirmaban que el nailon tendría la fuerza del acero.

Además, los ejecutivos de DuPont que comercializan el nailon como un material revolucionario hecho por el hombre no se dieron cuenta al principio de que algunos consumidores experimentaban una sensación de inquietud y desconfianza, incluso miedo, hacia las telas sintéticas. Una noticia particularmente dañina, basada en la patente de DuPont de 1938 para el nuevo polímero, sugirió que un método para producir nailon podría ser el uso de cadaverina (pentametilendiamina), una sustancia química extraída de los cadáveres. Aunque los científicos afirmaron que la cadaverina también se extraía calentando carbón, el público a menudo se negaba a escuchar. Una mujer se enfrentó a uno de los principales científicos de DuPont y se negó a aceptar que el rumor no era cierto.

DuPont cambió su estrategia de campaña, enfatizando que el nailon estaba hecho de "carbón, aire y agua", y comenzó a centrarse en los aspectos personales y estéticos del nailon, en lugar de sus cualidades intrínsecas. El nailon fue así domesticado y la atención se centró en el aspecto material y de consumo de la fibra con lemas como "Si es nailon, es más bonito y ¡ay! ¡Qué rápido se seca!".

Producción de tejido de nailon.

Después del lanzamiento a nivel nacional del nailon en 1940, se incrementó la producción. Se produjeron 1300 toneladas de la tela durante 1940. Durante su primer año en el mercado, se vendieron 64 millones de pares de medias de nailon. En 1941, se abrió una segunda planta en Martinsville, Virginia, debido al éxito de la tela.

Si bien el nailon se comercializaba como el material duradero e indestructible de la gente, se vendía a casi el doble del precio de las medias de seda (4,27 dólares por libra de nailon frente a 2,79 dólares por libra de seda). Las ventas de medias de nylon fueron fuertes en parte debido a los cambios en la moda femenina. Como explica Lauren Olds: "en 1939 [los dobladillos] habían retrocedido poco a poco hasta la rodilla, cerrando la década tal como comenzó". Las faldas más cortas fueron acompañadas por una demanda de medias que ofrecieran una cobertura más completa sin el uso de ligas para sujetarlas.

Sin embargo, a partir del 11 de febrero de 1942, la producción de nailon pasó de ser un material de consumo a uno utilizado por los militares. La producción de DuPont de medias de nailon y otra lencería se detuvo, y la mayor parte del nailon fabricado se utilizó para fabricar paracaídas y tiendas de campaña para la Segunda Guerra Mundial. Aunque las medias de nailon ya hechas antes de la guerra se podían comprar, generalmente se vendían en el mercado negro por hasta $ 20.

Una vez finalizada la guerra, se esperaba con gran expectación el regreso del nailon. Aunque DuPont proyectó una producción anual de 360 ​​millones de pares de medias, hubo retrasos en la conversión a la producción de consumo en lugar de la de guerra. En 1946, la demanda de medias de nylon no pudo ser satisfecha, lo que provocó los disturbios de Nylon. En un caso, aproximadamente 40 000 personas hicieron fila en Pittsburgh para comprar 13 000 pares de medias de nailon. Mientras tanto, las mujeres cortan las tiendas de campaña de nailon y los paracaídas que quedaron de la guerra para confeccionar blusas y vestidos de novia. Entre el final de la guerra y 1952, la producción de medias y lencería utilizó el 80% del nailon mundial. DuPont se centró en satisfacer la demanda civil y expandió continuamente su producción.

Introducción de mezclas de nailon.

A medida que las medias de nailon puro se vendían en un mercado más amplio, los problemas se hicieron evidentes. Se descubrió que las medias de nailon eran frágiles, en el sentido de que el hilo a menudo tendía a desenredarse a lo largo, creando 'corridas'. La gente también informó que los textiles de nailon puro podrían ser incómodos debido a la falta de absorción del nailon. La humedad permaneció dentro de la tela cerca de la piel en condiciones de calor o humedad en lugar de ser "absorbida". La tela de nailon también puede causar picazón y tiende a adherirse y, a veces, genera chispas como resultado de la carga eléctrica estática acumulada por la fricción. Además, bajo algunas condiciones, las medias podrían descomponerse.volviendo a los componentes originales del nailon de aire, carbón y agua. Los científicos explicaron esto como resultado de la contaminación del aire, atribuyéndolo al smog de Londres en 1952, así como a la mala calidad del aire en Nueva York y Los Ángeles.

La solución que se encontró a los problemas con la tela de nailon puro fue mezclar el nailon con otras fibras o polímeros existentes, como el algodón, el poliéster y el spandex. Esto condujo al desarrollo de una amplia gama de tejidos mixtos. Las nuevas mezclas de nailon conservaron las propiedades deseables del nailon (elasticidad, durabilidad, capacidad de teñirse) y mantuvieron los precios de la ropa bajos y asequibles. A partir de 1950, la Agencia de Adquisiciones del Intendente de Nueva York (NYQMPA), que desarrolló y probó textiles para el ejército y la marina, se había comprometido a desarrollar una mezcla de lana y nailon. No fueron los únicos en introducir mezclas de fibras naturales y sintéticas. America's Textile Reporter se refirió a 1951 como el "Año de la mezcla de fibras".Las mezclas de telas incluyeron mezclas como "Bunara" (lana-conejo-nylon) y "Casmet" (lana-nylon-piel). En Gran Bretaña, en noviembre de 1951, el discurso inaugural de la 198ª sesión de la Royal Society for the Fomento de las Artes, las Manufacturas y el Comercio se centró en la mezcla de textiles.

El Departamento de Desarrollo de Tejidos de DuPont se centró inteligentemente en los diseñadores de moda franceses, proporcionándoles muestras de tejido. En 1955, diseñadores como Coco Chanel, Jean Patou y Christian Dior mostraron vestidos creados con fibras DuPont, y se contrató al fotógrafo de moda Horst P. Horst para documentar el uso de telas DuPont. American Fabrics reconoció que las mezclas brindan "posibilidades creativas y nuevas ideas para la moda que hasta ahora no habían sido soñadas".

Origen del nombre

DuPont pasó por un extenso proceso para generar nombres para su nuevo producto. En 1940, John W. Eckelberry de DuPont afirmó que las letras "nyl" eran arbitrarias y que "on" se copiaba de los sufijos de otras fibras como el algodón y el rayón. Una publicación posterior de DuPont (Context, vol. 7, no. 2, 1978) explicó que originalmente se pretendía que el nombre fuera "No-Run" ("correr" que significa "desenredar"), pero se modificó para evitar hacer tal cosa. reclamo injustificado. Dado que los productos no eran realmente a prueba de corridas, las vocales se intercambiaron para producir "nuron", que se cambió a "nilon" "para que suene menos como un tónico para los nervios". Para mayor claridad en la pronunciación, la "i" se cambió a "y".

Existe una leyenda urbana persistente de que el nombre se deriva de "Nueva York" y "Londres"; sin embargo, ninguna organización en Londres estuvo involucrada en la investigación y producción de nailon.

Popularidad a largo plazo

A pesar de la escasez de petróleo en la década de 1970, el consumo de textiles de nailon siguió creciendo un 7,5% anual entre las décadas de 1960 y 1980. Sin embargo, la producción total de fibras sintéticas cayó del 63% de la producción textil mundial en 1965 al 45% de la producción textil mundial a principios de la década de 1970. El atractivo de las "nuevas" tecnologías se desvaneció y la tela de nailon "estaba pasando de moda en la década de 1970". Además, los consumidores se preocuparon por los costos ambientales a lo largo del ciclo de producción: la obtención de materias primas (petróleo), el uso de energía durante la producción, los desechos producidos durante la creación de la fibra y el eventual desecho de materiales que no eran biodegradables. Las fibras sintéticas no han dominado el mercado desde los años 50 y 60. A partir de 2020, la producción mundial de nailon se estima en 8,9 millones de toneladas. Como una de las familias de polímeros de ingeniería más grandes, la demanda mundial de resinas y compuestos de nailon se valoró en aproximadamente 20 500 millones de USD en 2013. Se espera que el mercado alcance los 30 000 millones de USD en 2020 siguiendo un crecimiento anual promedio del 5,5 %.

Aunque el nailon puro tiene muchos defectos y ahora se usa poco, sus derivados han influido y contribuido mucho a la sociedad. Desde los descubrimientos científicos relacionados con la producción de plásticos y la polimerización hasta el impacto económico durante la depresión y el cambio de la moda femenina, el nailon fue un producto revolucionario. La Asamblea de la Bandera Lunar, la primera bandera plantada en la luna en un gesto simbólico de celebración, estaba hecha de nailon. La bandera en sí costaba $ 5,50, pero tenía que tener un asta de bandera especialmente diseñada con una barra horizontal para que pareciera "volar". Un historiador describe el nylon como "un objeto de deseo", comparando la invención con Coca-Cola a los ojos de los consumidores del siglo XX.

Química

Los nailons son polímeros o copolímeros de condensación, formados por la reacción de monómeros difuncionales que contienen partes iguales de amina y ácido carboxílico, de modo que se forman amidas en ambos extremos de cada monómero en un proceso análogo a los biopolímeros polipeptídicos. La mayoría de las medias de nailon se fabrican a partir de la reacción de un ácido dicarboxílico con una diamina (p. ej., PA66) o una lactama o aminoácido consigo mismo (p. ej., PA6). En el primer caso, la "unidad repetitiva" está formada por uno de cada monómero, de forma que se alternan en la cadena, de forma similar a la denominada estructura ABAB de los poliésteres y los poliuretanos. Dado que cada monómero en este copolímero tiene el mismo grupo reactivo en ambos extremos, la dirección del enlace amida se invierte entre cada monómero, a diferencia de las proteínas de poliamida naturales, que tienen una direccionalidad general: C terminal → N terminal. En el segundo caso (llamado AA), la unidad repetitiva corresponde al monómero único.

Nomenclatura

En el uso común, el prefijo "PA" (poliamida) o el nombre "Nylon" se usan indistintamente y tienen un significado equivalente.

La nomenclatura utilizada para los polímeros de nailon se ideó durante la síntesis de los primeros nailon alifáticos simples y utiliza números para describir la cantidad de carbonos en cada unidad de monómero, incluidos los carbonos de los ácidos carboxílicos. El uso posterior de monómeros cíclicos y aromáticos requirió el uso de letras o conjuntos de letras. Un número después de "PA" o "Nylon" indica un homopolímero que es monádico o se basa en un aminoácido (menos H ₂ O) como monómero:PA 6 o Nylon 6: [NH−(CH ₂) ₅ −CO] _n hecho de ε-caprolactama.

Dos números o conjuntos de letras indican un homopolímero diádico formado a partir de dos monómeros: una diamina y un ácido dicarboxílico. El primer número indica el número de carbonos en la diamina. Los dos números deben estar separados por una coma para mayor claridad, pero la coma a menudo se omite.PA o Nylon 6,10 (o 610): [NH−(CH ₂) ₆ −NH−CO−(CH ₂) ₈ −CO] _n elaborado a partir de hexametilendiamina y ácido sebácico;

Para copolímeros, los comonómeros o pares de comonómeros están separados por barras:PA 6/66: [NH−(CH ₂) ₆ −NH−CO−(CH ₂) ₄ −CO] _n −[NH−(CH ₂) ₅ −CO] _m elaborado a partir de caprolactama, hexametilendiamina y ácido adípico;PA 66/610: [NH−(CH ₂) ₆ −NH−CO−(CH ₂) ₄ −CO] _n −[NH−(CH ₂) ₆ −NH−CO−(CH ₂) ₈ −CO] _m a base de hexametilendiamina, ácido adípico y ácido sebácico.

El término poliftalamida (abreviado como PPA) se usa cuando el 60 % o más de los moles de la porción de ácido carboxílico de la unidad repetitiva en la cadena polimérica se compone de una combinación de ácido tereftálico (TPA) y ácido isoftálico (IPA).

Tipos de nailon

Nailon 66

Wallace Carothers de DuPont patentó el nailon 66 utilizando amidas. En el caso de los nylons que involucran la reacción de una diamina y un ácido dicarboxílico, es difícil obtener las proporciones exactamente correctas, y las desviaciones pueden conducir a la terminación de la cadena a pesos moleculares inferiores a los deseables 10.000 daltons (u). Para superar este problema, se puede formar una "sal de nailon" sólida y cristalina a temperatura ambiente, usando una proporción exacta de 1:1 del ácido y la base para neutralizarse entre sí. La sal se cristaliza para purificarla y obtener la estequiometría precisa deseada. Calentada a 285 °C (545 °F), la sal reacciona para formar un polímero de nailon con la producción de agua.

Nailon 6

La ruta sintética que utiliza lactamas (amidas cíclicas) fue desarrollada por Paul Schlack en IG Farben, lo que condujo al nailon 6 o policaprolactama, formado por una polimerización de apertura de anillo. El enlace peptídico dentro de la caprolactama se rompe y los grupos activos expuestos en cada lado se incorporan en dos nuevos enlaces a medida que el monómero se convierte en parte del esqueleto del polímero.

El punto de fusión de 220 °C (428 °F) del nailon 6 es más bajo que el punto de fusión de 265 °C (509 °F) del nailon 66.

Nailon 510

El nailon 510, hecho de pentametilendiamina y ácido sebácico, se incluyó en la patente de Carothers para el nailon 66 y tiene propiedades superiores, pero es más caro de fabricar. De acuerdo con esta convención de nomenclatura, "nylon 6,12" o "PA 612" es un copolímero de una diamina 6C y un diácido 12C. Análogamente para PA 510 PA 611; PA 1012, etc. Otros nailons incluyen productos de ácido dicarboxílico/diamina copolimerizados que no sonbasado en los monómeros enumerados anteriormente. Por ejemplo, algunos nailon totalmente aromáticos (conocidos como "aramidas") se polimerizan con la adición de diácidos como ácido tereftálico (→ Kevlar, Twaron) o ácido isoftálico (→ Nomex), más comúnmente asociados con poliésteres. Hay copolímeros de PA 66/6; copolímeros de PA 66/6/12; y otros. En general, los polímeros lineales son los más útiles, pero es posible introducir ramificaciones en el nailon mediante la condensación de ácidos dicarboxílicos con poliaminas que tengan tres o más grupos amino.

La reacción general es:

Se desprenden dos moléculas de agua y se forma el nailon. Sus propiedades están determinadas por los grupos R y R' en los monómeros. En nylon 6,6, R = 4C y R' = 6C alcanos, pero también se deben incluir los dos carbonos carboxílicos en el diácido para obtener el número que dona a la cadena. En Kevlar, tanto R como R' son anillos de benceno.

La síntesis industrial generalmente se realiza calentando los ácidos, aminas o lactamas para eliminar el agua, pero en el laboratorio, los cloruros de diácido pueden reaccionar con diaminas. Por ejemplo, una demostración popular de polimerización interfacial (el "truco de la cuerda de nailon") es la síntesis de nailon 66 a partir de cloruro de adipoílo y hexametilendiamina.

Nailon 1,6

Los nailon también se pueden sintetizar a partir de dinitrilos mediante catálisis ácida. Por ejemplo, este método es aplicable para la preparación de nailon 1,6 a partir de adiponitrilo, formaldehído y agua. Además, los nailons también se pueden sintetizar a partir de dioles y dinitrilos utilizando este método.

Monómeros

Los monómeros de nylon se fabrican por una variedad de rutas, comenzando en la mayoría de los casos a partir del petróleo crudo, pero a veces a partir de la biomasa. Los que están en producción actual se describen a continuación.

Aminoácidos y lactamas

• ε-caprolactama: petróleo crudo → benceno → ciclohexano → ciclohexanona → ciclohexanona oxima → caprolactama
• Ácido 11-aminoundecanoico: aceite de ricino → ácido ricinoleico → metilricinoleato → metil-11-undecenoato → ácido undecenoico → ácido 11-undecenoico → ácido 11-bromoundecanoico → ácido 11-aminoundecanoico
• Laurolactama: butadieno → ciclododecatrieno → ciclododecano → ciclododecanona → ciclododecanona oxima → laurolactama

Diácidos

• Ácido adípico: Petróleo crudo → benceno → ciclohexano → ciclohexanona + ciclohexanol → ácido adípico
• Ácido sebácico (ácido decanodioico): aceite de ricino → ácido ricinoleico → ácido sebácico
• Ácido dodecanodioico: butadieno → cicloclododecatrieno → ciclododecano → (oxidación) → ácido dodecanodioico
• Ácido tereftálico: Petróleo crudo → p-xileno → ácido tereftálico
• Ácido isoftálico: Petróleo crudo → m-xileno → ácido isoftálico

Diaminas

Se pueden usar varios componentes de diamina, que se derivan de una variedad de fuentes. La mayoría son productos petroquímicos, pero también se están desarrollando materiales de base biológica.

• Tetrametilendiamina (putrescina): Petróleo crudo → propileno → acrilonitrilo → succinonitrilo → tetrametilendiamina
• Hexametilendiamina (HMD): Petróleo crudo → butadieno → adiponitrilo → hexametilendiamina
• 1,9-diaminononano: Petróleo crudo → butadieno → 7-octen-1-al → 1,9-nonanedial → 1,9-diaminononano
• 2-metilpentametilendiamina: un subproducto de la producción de HMD
• Trimetil hexametilen diamina (TMD): Petróleo crudo → propileno → acetona → isoforona → TMD
• m-xililendiamina (MXD): Petróleo crudo → m-xileno → ácido isoftálico → isoftalonitrilo → m-xililendiamina
• 1,5-pentanodiamina (cadaverina) (PMD): almidón (p. ej. yuca) → glucosa → lisina → PMD.

Polímeros

Debido a la gran cantidad de diaminas, diácidos y aminoácidos que se pueden sintetizar, muchos polímeros de nailon se han fabricado experimentalmente y se han caracterizado en diversos grados. Se ha ampliado y ofrecido comercialmente un número más pequeño, que se detallan a continuación.

Homopolímeros

Nylon homopolímero derivado de un monómero

monómero	Polímero
caprolactama	6
ácido 11-aminoundecanoico	11
ácido ω-aminoláurico	12

Ejemplos de estos polímeros que están o estuvieron disponibles comercialmente

• PA6 Lanxess Durethan B
• PA11 Arkema Rilsan
• PA12 Evonik Vestamid L

Poliamidas homopoliméricas derivadas de pares de diaminas y diácidos (o derivados de diácidos). En la siguiente tabla se muestran polímeros que se ofrecen o se han ofrecido comercialmente como homopolímeros o como parte de un copolímero.

	1,4-diaminobutano	1,5-diaminopentano	MPMD	HMD	MXD	nonanediamina	Decanodiamina	dodecanodiamina	Bis(para-aminociclohexil)metano	Trimetilhexametilendiamina
Acido adipico	46		D6	66	MXD6
ácido sebácico	410	510		610			1010
ácido dodecanodioico				612				1212	PACM12
Ácido tereftálico	4T		DT	6T		9T	10T	12T		TMDT
ácido isoftálico			DI	6i

Ejemplos de estos polímeros que están o estuvieron disponibles comercialmente

• PA46 DSM Estanilo
• PA410 DSM Ecopaxx
• PA4T DSM Cuatro Tii
• PA66 DuPont Zitel

Copolímeros

Es fácil hacer mezclas de los monómeros o conjuntos de monómeros utilizados para fabricar nailon para obtener copolímeros. Esto reduce la cristalinidad y, por lo tanto, puede reducir el punto de fusión.

A continuación se enumeran algunos copolímeros que han estado o están disponibles comercialmente:

• PA6/66 DuPont Zitel
• PA6/6T BASF Ultramid T (6/6T copolímero)
• PA6I/6T DuPont Selar PA
• PA66/6T DuPont Zytel HTN
• PA12/MACMI EMS Grilamid TR

Mezclas

La mayoría de los polímeros de nailon son miscibles entre sí, lo que permite realizar una variedad de mezclas. Los dos polímeros pueden reaccionar entre sí por transamidación para formar copolímeros aleatorios.

Según su cristalinidad, las poliamidas pueden ser:

• semicristalino:
  • alta cristalinidad: PA46 y PA66;
  • baja cristalinidad: PAMXD6 elaborado a partir de m-xililendiamina y ácido adípico;
• amorfo: PA6I elaborado a partir de hexametilendiamina y ácido isoftálico.

Según esta clasificación, PA66, por ejemplo, es una homopoliamida semicristalina alifática.

Hidrólisis y degradación

Todos los nailons son susceptibles a la hidrólisis, especialmente por ácidos fuertes, una reacción esencialmente inversa a la reacción sintética que se muestra arriba. El peso molecular de los productos de nylon así atacados disminuye y las grietas se forman rápidamente en las zonas afectadas. Los miembros inferiores de los nailon (como el nailon 6) se ven más afectados que los miembros superiores, como el nailon 12. Esto significa que las piezas de nailon no se pueden usar en contacto con ácido sulfúrico, por ejemplo, como el electrolito que se usa en las baterías de plomo-ácido.

Cuando se moldea, el nailon debe secarse para evitar la hidrólisis en el cilindro de la máquina de moldeo, ya que el agua a altas temperaturas también puede degradar el polímero. La reacción es del tipo:

Impacto ambiental, incineración y reciclaje

Berners-Lee calcula la huella media de gases de efecto invernadero del nailon en la fabricación de alfombras en 5,43 kg de CO ₂ equivalente por kg, cuando se produce en Europa. Esto le da casi la misma huella de carbono que la lana, pero con una mayor durabilidad y, por lo tanto, una menor huella de carbono en general.

Los datos publicados por PlasticsEurope indican que el nailon 66 tiene una huella de gases de efecto invernadero de 6,4 kg de CO ₂ equivalente por kg y un consumo de energía de 138 kJ/kg. Al considerar el impacto ambiental del nailon, es importante tener en cuenta la fase de uso. En particular, cuando los automóviles son livianos, se logran ahorros significativos en el consumo de combustible y las emisiones de CO _2.

Varios nailon se descomponen en el fuego y forman un humo peligroso y gases tóxicos o cenizas, que normalmente contienen cianuro de hidrógeno. Incinerar medias de nailon para recuperar la alta energía utilizada para crearlas suele ser costoso, por lo que la mayoría de las medias de nailon llegan a los basureros y se descomponen lentamente.

La tela de nailon desechada tarda entre 30 y 40 años en descomponerse. El nailon utilizado en los aparejos de pesca desechados, como las redes de pesca, contribuye a la acumulación de desechos en el océano. El nailon es un polímero resistente y se presta bien al reciclaje. Gran parte de la resina de nailon se recicla directamente en un circuito cerrado en la máquina de moldeo por inyección, triturando bebederos y canales y mezclándolos con los gránulos vírgenes que consume la máquina de moldeo.

Debido a los gastos y las dificultades del proceso de reciclaje de nailon, pocas empresas lo utilizan, mientras que la mayoría prefiere usar plásticos nuevos y más baratos para sus productos. La empresa de ropa estadounidense Patagonia tiene productos que contienen nailon reciclado y, a mediados de la década de 2010, invirtió en Bureo, una empresa que recicla el nailon de las redes de pesca usadas para usarlo en gafas de sol y patinetas. La empresa italiana Aquafil también ha demostrado reciclar redes de pesca perdidas en el océano en prendas de vestir. Vanden Recycling recicla nailon y otras poliamidas (PA) y tiene operaciones en el Reino Unido, Australia, Hong Kong, los Emiratos Árabes Unidos, Turquía y Finlandia.

El nailon es el tipo de fibra más popular en la industria de las alfombras residenciales en la actualidad. La EPA de EE. UU. estima que el 9,2 % de la fibra, el respaldo y el acolchado de las alfombras se recicló en 2018, el 17,8 % se incineró en instalaciones de conversión de residuos en energía y el 73 % se desechó en vertederos. Algunas de las empresas de alfombras y tapetes más grandes del mundo están promoviendo "de la cuna a la cuna", la reutilización de materiales no vírgenes, incluidos los que históricamente no se han reciclado, como el camino a seguir de la industria.

Propiedades a granel

Por encima de sus temperaturas de fusión, _Tm , los termoplásticos como el nailon son sólidos amorfos o fluidos viscosos en los que las cadenas se aproximan a espirales aleatorias. Por debajo de Tm, las regiones _amorfas se alternan con regiones que son cristales laminares. Las regiones amorfas aportan elasticidad y las regiones cristalinas aportan fuerza y ​​rigidez. Los grupos de amida plana (-CO-NH-) son muy polares, por lo que el nailon forma múltiples enlaces de hidrógeno entre hebras adyacentes. Debido a que la columna vertebral de nailon es tan regular y simétrica, especialmente si todos los enlaces amida están en el transconfiguración, los nylons a menudo tienen una alta cristalinidad y son excelentes fibras. La cantidad de cristalinidad depende de los detalles de formación, así como del tipo de nailon.

El nailon 66 puede tener múltiples hebras paralelas alineadas con sus enlaces peptídicos vecinos en separaciones coordinadas de exactamente 6 y 4 carbonos para longitudes considerables, por lo que los oxígenos de carbonilo y los hidrógenos de amida pueden alinearse para formar enlaces de hidrógeno entre cadenas repetidamente, sin interrupción (ver la figura opuesta).). El nailon 510 puede tener tiradas coordinadas de 5 y 8 carbonos. Por lo tanto, las hebras paralelas (pero no antiparalelas) pueden participar en láminas plegadas β de múltiples cadenas extendidas e ininterrumpidas, una estructura supermolecular fuerte y resistente similar a la que se encuentra en la fibroína de seda natural y las queratinas β en las plumas. (Las proteínas tienen solo un aminoácido α-carbono que separa los grupos -CO-NH- secuenciales). El nailon 6 formará láminas unidas por H ininterrumpidas con direcciones mixtas, pero el arrugamiento de la lámina β es algo diferente.

Cuando se extruye en fibras a través de los poros en una hilera industrial, las cadenas de polímero individuales tienden a alinearse debido al flujo viscoso. Si se someten a estirado en frío posteriormente, las fibras se alinean aún más, aumentando su cristalinidad, y el material adquiere una resistencia a la tracción adicional. En la práctica, las fibras de nailon suelen estirarse con rodillos calentados a altas velocidades.

El bloque de nailon tiende a ser menos cristalino, excepto cerca de las superficies debido a los esfuerzos cortantes durante la formación. El nailon es transparente e incoloro, o lechoso, pero se tiñe fácilmente. El cordón y la cuerda de nailon multitrenzado son resbaladizos y tienden a desenredarse. Los extremos se pueden derretir y fusionar con una fuente de calor como una llama o un electrodo para evitarlo.

Los nylons son higroscópicos y absorberán o desorberán la humedad en función de la humedad ambiental. Las variaciones en el contenido de humedad tienen varios efectos sobre el polímero. En primer lugar, las dimensiones cambiarán, pero lo que es más importante, la humedad actúa como plastificante, reduciendo la temperatura de transición vítrea (T _g) y, en consecuencia, el módulo de elasticidad a temperaturas por debajo de la T _g.

Cuando está seca, la poliamida es un buen aislante eléctrico. Sin embargo, la poliamida es higroscópica. La absorción de agua cambiará algunas de las propiedades del material, como su resistencia eléctrica. El nailon es menos absorbente que la lana o el algodón.

Características

Los rasgos característicos del nailon 6,6 incluyen:

• Los pliegues y las arrugas se pueden termofijar a temperaturas más altas
• Estructura molecular más compacta
• Mejores propiedades a la intemperie; mejor resistencia a la luz solar
• "Mano" más suave
• Alto punto de fusión (256 °C, 492,8 °F)
• Solidez de color superior
• Excelente resistencia a la abrasión

Por otro lado, el nailon 6 es fácil de teñir, se desvanece más fácilmente; tiene una mayor resistencia al impacto, una absorción de humedad más rápida, mayor elasticidad y recuperación elástica.

• Variación de brillo: el nailon tiene la capacidad de ser muy brillante, semibrillante u opaco.
• Durabilidad: sus fibras de alta tenacidad se utilizan para cinturones de seguridad, cuerdas para llantas, telas balísticas y otros usos.
• Alta elongación
• Excelente resistencia a la abrasión
• Altamente resistente (las telas de nailon se fijan con calor)
• Allanó el camino para prendas fáciles de cuidar
• Alta resistencia a insectos, hongos, animales, así como moho, hongos, putrefacción y muchos productos químicos.
• Utilizado en alfombras y medias de nailon.
• Se derrite en lugar de quemarse
• Utilizado en muchas aplicaciones militares.
• Buena fuerza especifica
• Transparente a luz infrarroja (−12 dB)

Inflamabilidad

La ropa de nailon tiende a ser menos inflamable que el algodón y el rayón, pero las fibras de nailon pueden derretirse y adherirse a la piel.

Usos del nailon

El nailon se utilizó comercialmente por primera vez en un cepillo de dientes con cerdas de nailon en 1938, seguido de forma más famosa en las medias de mujer o "medias de nailon" que se mostraron en la Feria Mundial de Nueva York de 1939 y se vendieron comercialmente por primera vez en 1940. Su uso aumentó drásticamente durante la Segunda Guerra Mundial. cuando la necesidad de telas aumentó dramáticamente.

Fibras de nailon

Bill Pittendreigh, DuPont y otros individuos y corporaciones trabajaron diligentemente durante los primeros meses de la Segunda Guerra Mundial para encontrar una manera de reemplazar la seda y el cáñamo asiáticos con nailon en los paracaídas. También se utilizó para fabricar neumáticos, tiendas de campaña, cuerdas, ponchos y otros suministros militares. Incluso se utilizó en la producción de papel de alta calidad para la moneda estadounidense. Al comienzo de la guerra, el algodón representaba más del 80 % de todas las fibras utilizadas y fabricadas, y las fibras de lana representaban casi todo el resto. En agosto de 1945, las fibras manufacturadas habían ocupado una cuota de mercado del 25%, a expensas del algodón. Después de la guerra, debido a la escasez de seda y nailon, el material de paracaídas de nailon a veces se reutilizaba para hacer vestidos.

Las fibras de nailon 6 y 66 se utilizan en la fabricación de alfombras.

El nailon es un tipo de fibra que se utiliza en las cuerdas para neumáticos. Herman E. Schroeder fue pionero en la aplicación de nailon en neumáticos.

Moldes y resinas

Las resinas de nailon se utilizan ampliamente en la industria del automóvil, especialmente en el compartimento del motor.

El nailon moldeado se utiliza en peines para el cabello y piezas mecánicas como tornillos para metales, engranajes, juntas y otros componentes de baja a media tensión previamente fundidos en metal. El nailon de ingeniería se procesa mediante extrusión, fundición y moldeo por inyección. Tipo 6,6 Nylon 101 es el grado comercial más común de nylon, y Nylon 6 es el grado comercial más común de nylon moldeado. Para su uso en herramientas como spudgers, el nailon está disponible en variantes con relleno de vidrio que aumentan la resistencia y rigidez estructural y de impacto, y variantes con relleno de disulfuro de molibdeno que aumentan la lubricidad. El nailon se puede utilizar como material de matriz en materiales compuestos, con fibras de refuerzo como el vidrio o la fibra de carbono; tal compuesto tiene una densidad más alta que el nailon puro.Dichos compuestos termoplásticos (25% a 30% de fibra de vidrio) se utilizan con frecuencia en los componentes del automóvil junto al motor, como los colectores de admisión, donde la buena resistencia al calor de dichos materiales los convierte en competidores factibles de los metales.

El nailon se utilizó para fabricar la culata del rifle Remington Nylon 66. El marco de la pistola Glock moderna está hecho de un compuesto de nailon.

Envasado de alimentos

Las resinas de nailon se utilizan como componente de las películas de envasado de alimentos donde se necesita una barrera contra el oxígeno. Algunos de los terpolímeros a base de nailon se utilizan todos los días en el envasado. El nailon se ha utilizado para envolturas de carne y fundas para salchichas. La resistencia a altas temperaturas del nailon lo hace útil para bolsas de horno.

Filamentos

Los filamentos de nailon se utilizan principalmente en cepillos, especialmente cepillos de dientes y recortadoras de hilo. También se utilizan como monofilamentos en la línea de pesca. El nailon 610 y 612 son los polímeros más utilizados para filamentos.

Sus diversas propiedades también lo hacen muy útil como material en la fabricación aditiva; específicamente como filamento en impresoras 3D de modelado por deposición fundida de grado profesional y de consumo.

Otras formas

Perfiles extruidos

Las resinas de nailon se pueden extruir en varillas, tubos y láminas.

Recubrimiento en polvo

Los polvos de nailon se utilizan para recubrir metales con polvo. El nailon 11 y el nailon 12 son los más utilizados.

Cuerdas de instrumentos

A mediados de la década de 1940, el guitarrista clásico Andrés Segovia mencionó la escasez de buenas cuerdas de guitarra en los Estados Unidos, particularmente sus cuerdas catgut favoritas de Pirastro, a varios diplomáticos extranjeros en una fiesta, incluido el general Lindeman de la embajada británica. Un mes después, el General obsequió a Segovia con unas cuerdas de nailon que había obtenido a través de algunos miembros de la familia DuPont. Segovia descubrió que aunque las cuerdas producían un sonido claro, tenían un timbre metálico débil que esperaba poder eliminar.

Las cuerdas de nailon fueron probadas por primera vez en el escenario por Olga Coelho en Nueva York en enero de 1944.

En 1946, Segovia y el fabricante de cuerdas Albert Augustine fueron presentados por su amigo común Vladimir Bobri, editor de Guitar Review. Sobre la base del interés de Segovia y los experimentos anteriores de Agustín, decidieron continuar con el desarrollo de las cuerdas de nailon. DuPont, escéptico ante la idea, acordó suministrar el nailon si Augustine se esforzaba por desarrollar y producir las cuerdas reales. Después de tres años de desarrollo, Augustine demostró una primera cuerda de nailon cuya calidad impresionó a los guitarristas, incluido Segovia, además de DuPont.

Las cuerdas enrolladas, sin embargo, eran más problemáticas. Eventualmente, sin embargo, después de experimentar con varios tipos de metal y técnicas de alisado y pulido, Augustine también pudo producir cuerdas de nailon de alta calidad.