Нейлон 6 или поликапролактам — это полимер , в частности полукристаллический полиамид . В отличие от большинства других нейлонов , нейлон 6 не является конденсационным полимером , а вместо этого образуется путем полимеризации с раскрытием кольца ; это делает его особым случаем в сравнении между конденсационными и аддитивными полимерами . Его конкуренция с нейлоном 6,6 и поданным им примером также сформировали экономику промышленности синтетических волокон . Он продается под многочисленными торговыми наименованиями, включая Perlon (Германия), Dederon (бывшая Восточная Германия), [1] Nylatron, Capron, Ultramid, Akulon, Kapron (бывший Советский Союз и государства-сателлиты), Rugopa (Турция) и Durethan.
Поликапролактам был разработан Полом Шлаком в IG Farben в конце 1930-х годов (впервые синтезирован в 1938 году) для воспроизведения свойств нейлона 66 без нарушения патента на его производство. (Примерно в то же время Кохеи Хосино в Toray также преуспел в синтезе нейлона 6.) Он был продан как перлон, и в 1943 году в нацистской Германии было налажено промышленное производство мощностью 3500 тонн в год с использованием фенола в качестве сырья. Сначала полимер использовался для производства грубого волокна для искусственной щетины, затем качество волокна было улучшено, и немцы начали делать парашюты, корд для авиационных шин и буксировочные тросы для планеров.
Советский Союз начал разработку аналога в 1940-х годах, одновременно ведя переговоры с Германией о строительстве завода IG Farben на Украине, [ когда? ] основные научные работы велись в 1942 году. Производство началось только в 1948 году в Клину Московской области , после того как СССР получил 2000 томов IG Farben и 10 000 томов технической документации AEG , [2] в результате победы во Второй мировой войне.
Нейлон 6 может быть модифицирован с использованием сомономеров или стабилизаторов во время полимеризации для введения новых концевых цепей или функциональных групп, что изменяет реакционную способность и химические свойства. Это часто делается для изменения его окрашиваемости или огнестойкости. [3] Нейлон 6 синтезируется путем полимеризации с раскрытием кольца капролактама . Капролактам имеет 6 атомов углерода, отсюда и Нейлон 6. Когда капролактам нагревают примерно до 533 К в инертной атмосфере азота в течение примерно 4–5 часов, кольцо разрывается и подвергается полимеризации . Затем расплавленная масса пропускается через фильеры для формирования волокон нейлона 6.
Во время полимеризации амидная связь внутри каждой молекулы капролактама разрывается, при этом активные группы с каждой стороны повторно формируют две новые связи, поскольку мономер становится частью полимерной цепи. В отличие от нейлона 6,6, в котором направление амидной связи меняется на противоположное в каждой связи, все амидные связи нейлона 6 лежат в одном направлении (см. рисунок: обратите внимание на ориентацию N к C каждой амидной связи).
Волокна нейлона 6 прочные, обладают высокой прочностью на разрыв, эластичностью и блеском. Они не мнется и обладают высокой устойчивостью к истиранию и воздействию химикатов, таких как кислоты и щелочи. Волокна могут впитывать до 2,4% воды, хотя это снижает прочность на разрыв. Температура стеклования нейлона 6 составляет 47 °C.
Как синтетическое волокно, нейлон 6 обычно белый, но может быть окрашен в растворе перед производством для получения различных цветовых результатов. Его прочность на разрыв составляет 6–8,5 гс / D при плотности 1,14 г/см3 . Его температура плавления составляет 215 °C, и он может защищать от тепла в среднем до 150 °C. [4]
Flavobacterium sp. [85] и Pseudomonas sp. (NK87) разрушают олигомеры нейлона 6, но не полимеры. Некоторые штаммы грибков белой гнили также могут разрушать нейлон 6 путем окисления. По сравнению с алифатическими полиэфирами, нейлон 6, как говорят, имеет плохую биоразлагаемость . Некоторые источники говорят, что причиной являются сильные межцепочечные взаимодействия из-за водородных связей между молекулярными цепями нейлона. [5]
Однако в 2023 году группа химиков Северо-Западного университета под руководством Линды Бродбелт и Тобина Дж. Маркса разработала редкоземельные металлоценовые катализаторы, которые быстро расщепляют нейлон 6 до капролактама при 220 °C, что считается мягкими условиями. [6] [7] [8]
В настоящее время полиамид 6 является важным конструкционным материалом, используемым во многих отраслях промышленности, например, в автомобильной промышленности, авиастроении, электронной и электротехнической промышленности, швейной промышленности и медицине. Годовой спрос на полиамиды в Европе составляет миллион тонн . Их производят все ведущие химические компании.
Крупнейшие производители полиамида 6 в Европе: [9]