Poliamida

editor — Thu, 11 Apr 2013 09:28:23 +0000

Pestanyes verticals

Dades generals

Classificació:

Nomenclatura:

Composició química:

(NH(CH₂)₅CO)_n

Primeres matèries:

Àcid adípic, amoníac i dinitril d'àcid adípic; fenol, benzenol, butadiè.

Es tracta d'un plàstic de nitrògen que presenta interrupcions regulars de grups amida en la seva cadena principal. El niló s'obté a partir de la policondensació entre hexametilendiamina i àcid adípic.

En les poliamides que tenen un número parell d'àtoms de carboni (PA 6, 66, 610, 12, ...) els grups CO i CH de les macromolècules adjacents estan situats un davant de l'altre de tal manera que les forces intermoleculars són màximes a causa de l'elevada formació de ponts d' hidrògen. En el cas de les poliamides amb número senar d'àtoms de carboni (PA 11) aquestes forces són menors, per tant el polímer és més elàstic i tenaç.

El nom de niló (poliamida 66) prové de les sigles New York-London (ny-lon). Moltes propietats de la poliamida és a causa de l'aparició de forces intermoleculars entre grups NH i CO de les macromolècules adjacents. El niló és la poliamida més antiga, la més coneguda i la més treballada de totes les poliamides, amb un total d'un 70% de la consumició total de poliamida.

Caracterització

Mètodes espectromètrics:

Descripció:

L'espectre d'IR s'ha realitzat a partir de mesures d'absorbància. La banda que apareix a 3282 cm^-1 correspon a l'stretching del N-H del grup amida. Al tractar-se d'una amida secundària només surt un pic.

A 3080 cm^-1, 2925 cm^-1 i 2860 cm^-1 trobem una sèrie de pics que pertanyen als stretchings de vibració del grup C-H sp³.

La banda que apareix a una freqüència de 2351 cm^-1 pertany al fòsfor present en el polímer en forma d'una banda ample que correspon a l'stretching del grup P-H.

El pic que surt a 1630 cm^-1 correspon al carbonil del grup amida. En canvi, el pic que trobem a 1537 cm^-1 correspon al bending del grup N-H i a l'stretching simètric del grup N-CO.

La banda que apareix a 1452 cm^-1 correspon al bending del grup CH₂. La resta se senyals que apareixen entre 1367 cm^-1 i 1025 cm^-1 pertanyen a l'stretching del enllaç C-N; són senyals d'intensitat mitjana.

Mètodes espectromètrics:

Descripció:

L'espectre d'IR s'ha realitzat a partir de mesures d'absorbància. La banda que apareix a 3291 cm^-1 correspon a l'stretching del N-H del grup amida. Al tractar-se d'una amida secundària només surt un pic.

A 3082 cm^-1, 2927 cm^-1 i 2863 cm^-1 trobem una sèrie de pics que pertanyen als stretchings de vibració del grup C-H sp³.

El pic que surt a 1633 cm^-1 correspon al carbonil del grup amida. En canvi, el pic que trobem a 1538 cm^-1 correspon al bending del grup N-H i a l'stretching simètric del grup N-CO.

La banda que apareix a 1452 cm^-1 correspon al bending del grup CH₂. La resta se senyals que apareixen entre 1367 cm^-1 i 1193 cm^-1 pertanyen a l'stretching del enllaç C-N; són senyals d'intensitat mitjana.

Mètodes espectromètrics:

Preparació:

Es tracta de l'espectre d'IR del niló i s'ha realitzat a partir de mesures d'absorbància. S'observa una banda ample entre 3400 i 3200cm^-1 que correspon a l'stretching del N-H del grup amida.

Trobem senyals cap a 3000 cm^-1 que pertanyen a l'stretching del grup C-H sp³. Cap a 1700-1600 cm^-1 es troba el pic que correspon a l'stretching del grup carbonil de l'amida.

Cap a 1500 cm^-1 apareixen algunes bandes que corresponen al bending del grup N-H i a l'stretching simètric del grup N-CO.

Calorimetria:

Propietats generals

Densitat:

1.12 - 1.14 g/cm³

Cristal·linitat:

30 - 40 %

Preu:

2.42 - 2.66 €/kg

Observacions:

Tot i que el niló és el més barat de totes les poliamides, aquestes són més cares que altres termoplàstics.

Propietats mecàniques

Mòdul elàstic (GPa):

2.62 - 3.2 GPa

Coeficient de Poisson:

0.34 - 0.36

Resistència mecànica a compressió:

55 - 104 MPa

Resistència mecànica a tracció(MPa):

90 - 165 MPa

Tenacitat a fractura (KIc):

2.22 - 5.62 MPa·m^1/2

Comportament a tracció:

A la temperatura de	Allargament (%)
T_amb	15 - 300 %

Duresa:

A la temperatura de:	Vikers
T_amb	25.8 - 28.4 HV

Observacions:

Com més petita és la proporció dels grups CH₂/CONH més elevada és la resistència a la tracció, la duresa i la rigidesa. Paral·lelament a aquesta proporció augmenta la tenacitat, especialment en fred. La resitència mecànica és mitjana-elevada. Té baixa duresa.

Propietats elèctriques

Resistivitat especifica:

A la temperatura de:	Resistivitat especifica
T_amb	10¹² - 10¹³ ohm·m

Constant dielèctrica:

A la temperatura de:	Constant dielèctrica
T_amb	3.7 - 3.9

Observacions:

És un bon aïllant elèctric. Té una rigidesa mitjana que es pot millorar amb fibres de vidre.

Propietats tèrmiques

Temperatura de Transició vítria:

43.9 - 55.9 ºC

Temperatura de fusió:

210 - 220 ºC

Coeficient de dilatació tèrmica lineal:

A la temperatura de:	Coeficient d’expansió lineal
T_amb	80·10^-6 1/ ºC

Conductivitat tèrmica:

A la temperatura de:	Conductivitat tèrmica
T_amb	0.233 - 0.253 W/m·K

Capacitat calorífica específica:

A la temperatura de:	Capacitat calorífica específica
T_amb	1.6e3 - 1.66e3 J/kg·K

Observacions:

És un bon aïllant tèrmic. És especialment interessant el comportament del niló a baixa temperatura.

Propietats òptiques

Índex de refracció:

1.52 - 1.53

Observacions:

Es tracta d'un material translúcid.

Propietats tecnològiques

Temperatura mínima d’utilització:

(-123) - (-73.2) ºC

Temperatura màxima d’utilització:

110 - 140 ºC

Mecanització:

Mitjà.

Soldabilitat:

És un polímer altament soldable.

Formabilitat:

Bona

Reciclabilitat:

És un material reciclable.

Propietats químiques

Resistència als àcids:

Té bona resistència als àcids febles i baixa als forts.

Resistència als àlcalis:

Té molt bona resistència als àlcalis febles i bona als àlcalis forts.

Resistència als dissolvents orgànics:

Té una resistència mitjana als dissolvents orgànics, tant olis com hidrocarburs, així com altres dissolvents.

Absorció d’aigua:

És sensible a l'aigua ja que es pot arribar a inflar fins a un 10% del seu tamany original, fent que decreixi les seves propietats mecàniques i elèctriques.

Resistència a l’oxigen:

La seva resistència front a l'oxidació a 500 ºC és molt pobre.

Observacions:

Té molt bona resistència a l'aigua, tant dolça com salada. Es tracta d'un material inflamable. La seva resistència a la radiació UV és mitjana però requereix emprar protectors, al igual que si es vol exposar a l'intempèrie.

Obtenció

Observacions:

L'obtenció de la poliamida es produeix per policondensació o polimerització. Existeixen dos tipus de poliamides en funció del tipus de síntesi que es realitzi; en aquelles on només participa un únic element bàsic, com podria ser per policondensació d'àcids aminocarboxílics o per policondensació de les seves lactames, s'acaba obtenint poliamida 6, mentres que, en aquelles que participen dos elements bàsics com són les diamines i els àcids dicarboxílics, s'obté la poliamida 66, també anomenada niló.
El número que acompanya a cada poliamida indica el número de carbonis presents en el component inicial. En aquells polímers formats per dos elements, el primer número pertany al número de carbonis de la diamina i el segon pertany a l'àcid carboxílic.
En el cas de la obtenció del niló (poliamida 66), les lactames reaccionen en presència d'aigua i d'àcids aquosos en una polimerització hidrolítica per a formar poliamides. Existeix també una polimerització en abscència d'aigua, anomenada polimerització iònica, emprant catalitzadors del tipus àcid (catiònica) o base (aniònica) per obrir o trencar l'anell. En l'actualitat es sol fabricar en continu per polimerització hidrolítica; en discontinu es fa per polimerització aniònica.

L'obtenció de la poliamida 66 (niló) es produeix a partir de àcid adípic i hexametilendiamina. Normalment es fabrica en discontinu i en dos etapes separades; en la primera es forma la sal derivada de l'àcid dicarboxílic i la diamina per escalfament. La sal obtinguda s'anomena sal AH, que correspon a les inicials de adípic i hexametilendiamina. S'obté a partir de quantitats equimolars dels reactius inicials dissolts en metanol, ja que la sal AH és pràcticament insoluble en metanol i precipita. Si els reactius inicials són molt purs es pot evitar la formació de la sal i passar directament a un procés de fusió i posterior polimerització.
La segona part del procés correspon a la polimerització de la sal. Aquesta s'introdueix en forma de solució aquosa al 60% en un reactor sota atmosfera de nitrògen, es condensa entre 210 i 220ºC i a una pressió de 17 bar, fins que es forma un precondensat que encara és soluble en aigua. A continuació la temperatura s'eleva fins a 275ºC mantenint la mateixa pressió, deixant sortir el vapor d'aigua. Quan s'assoleix un rendiment entre el 80 i el 90%, s'anula la pressió per expansió i s'acaba la reacció al buit.
La reacció es pot dur també en continu en condicions de temperatura i pressió semblants.

La diferència entre les diferents poliamides radica en la seva cristal·linitat, en la proporció entre grups CH₂/CONH dins del polímer, en el número parell o senar d'àtoms de carboni i la distància entre macromolècules veïnes, que al seu mateix temps depèn del grau de cristal·linitat. En canvi, les cadenes laterals i els segments aromàtics redueixen les forces d'atracció intermolecular, i en conseqüència, la cristal·linitat.

Conformació

Observacions:

El principal sistema de transformació de les poliamides és l'injecció; també es pot emprar l'extrusió, extrusió-bufat, emmotllat per bufat, bufat per làmines, recobriment amb PA en pols, emmotllat rotacional de PA o de lactames reactives, colada de PA en solució per fabricar làmines, compressió. També es pot soldar i enganxar.

Com a resultat d'aquesta transformació s'obtenen peces en sec, de manera que no tenen humitat. En aquest estat les poliamides no tenen la resistència al desgast ni a l'impacte que s'espera. Per a convertir-les en material útil cal donar a les peces la quantitat d'aigua apropiada equivalent a la que tindran en condicions normals a 23ºC i 50% d'humitat relativa. L'addició de l'humitat es realiza mitjançant un procés d'acondicionament. Aquest procés consisteix en mantenir les peces submergides en aigua calent o guardar-les en un ambient molt humit. La durada del procés dependrà del gruix de les parets de les peces. La humitat és absorbida per les zones amorfes. Si la transformació es realitza de forma incorrecta, ja sigui perquè s'empren temperatures excessives o perquè la massa fosa resta massa temps en l'interior de la unitat d'injecció, el PA pot degradar-se i formar vapors nocius en forma d'amoníac, amines i aldehids.

Imatges:

Descripció:

S'observen granses de PA a les que se'ls hi pot afegir el color desitjat per a obtenir un producte final colorejat.

Reciclatge

Observacions:

La PA és un material reciclable

Imatges:

Descripció:

Símbol de reciclatge per a plàstics en general.

Aplicacions

Observacions:

El PA s'empra per crear planxes, blocs, perfils, tubs, tubs flexibles, varetes, filaments, làmines i fibres. S'utilitza per fer folres de cables resistents al desgast, carrets de bobines, rodes i aspes, rodes dentades, cargols, rosques, carcasses de bombes, filtres, trepants, aparells de flash, reflectors, càmares fotogràfiques, acumuladors, peces de bombes, guies, cadenes de transport, corretges de transmissió, juntes, hèlixs de vaixells, carcasses de fars, tubs de gasolina, flotadors de carburant, pedals dels automòvils (PA reforçada amb fibra de vidre), dipòsits de motocicleta, cintes d'embalatge, làmines d'envasos impermeables als aromes, dipòsits de gasoil de calefacció, peces de frigorífic i altres aparells electrodomèstics. També s'utilitza com a recobriments per a mobles de jardí, pintes, botons, cremalleres, cascs de protecció, budells sintètics per a embotits, reds per a pescar, cabells de ninos, pròtesi, botes d'esquí, skates, ...

Imatges:

Descripció:

El tub dels aspiradors, així com altres parts, estan fabricades amb PA

Imatges:

Descripció:

El niló s'empra per a fer fils resistents, aptes per a pescar, així com vares.

Español

CMEmaterials - Poliamides

Poliamida

Pestanyes verticals