khái quát về Nilon6, nilon6,6

Nilon-6,6 nilon-6 Sinh viên thực : Lương Đức Tài Vũ Quốc Bình Nội dung: 1.Giới thiệu chung polyamit 2.Cấu trúc phân tử Nilon Nilon 6,6 3.Tính chất Nilon-6,6 Nilon- Phương pháp tổng hợp sơ đồ công nghệ Ứng dụng Giới thiệu chung Polyamit Polyamit polyme mạch cacbon dị nguyên tố, có nhóm chức [-CO-NH-] phân tử Có nhiều polyamit có ứng dụng sống Nilon -3; Nilon -6,6 ; Nilon -6; Nilon -6,10 ;Nilon-6,12; Nilon- 11; Nilon -12… Polyamit khó tan, nóng chảy nhiệt độ cao, nóng chảy 180-2500C Nhiệt độ nóng chảy phụ thuộc cấu trúc mạch số liên kết hidro mạch Khối lượng phân tử polyamit giới hạn 8000-25000 Polyamit có tính bền tính đàn hồi cao tương tác phân tử với Kéo dãn đến 350-500% độ bền đứt đạt 4000-45000kG/cm2 Tơ poliamit bền với nhiệt bền mặt hóa học (do nhóm phân tử dễ tác dụng với axit kiềm) Ít thấm nước, mềm mại mà có dáng đẹp tơ tằm, giặt mau khô Tơ poliamit dùng để dệt vải lót lốp ôtô,máy bay ; vải may mặc ; bện làm dây cáp,dây dù,lưới đánh cá ; làm khâu vết mổ Poliamit dùng để đúc phận máy chạy êm,không gỉ (bánh xe cưa,chân vịt tầu thủy,cánh quạt điện ) Cấu trúc phân tử Nilon Nilon 6,6 Công thức hoá học Nilon-6,6; Nilon-6 Ở nhiệt độ thường Nilon 6,6 tồn trạng thái kết tinh phần, song kết tinh có kéo giãn O O CH2 C NH CH2 CH2 CH2 NH CH2 CH2 C 17,2 A O CH2 CH2 CH2 C CH2 NH Khoảng cách mạch 2,8 Ǻ Cấu trúc Nilon 6,6 kết tinh dạng tam tà α β Trong dạng α ổn định nên chiếu ưu cấu trúc tơ nilon a b c α β γ 0 Dạng α 4,9 Ǻ 5,4 Ǻ 17,2 Ǻ 48,5 77 63,50 0 Dạng β 4,9 Ǻ 8,0 Ǻ 17,2 Ǻ 90 77 670 Nhận xét: Cả dạng α β có chu kì đồng chất khác độ dài b góc α Nilon có cấu trúc đơn tà, có chu kì đồng chất giống với Nilon 6,6 17,2 Ǻ a b c α =β γ 9,56 Ǻ 8,01 Ǻ 17,2 Ǻ 90 67,50 Tính chất Nilon Nilon 6,6 a Tính chất vật lý Nilon 6: Nhiệt độ nóng chảy 2200C; nhiệt độ chuyển pha là: 40-500 C Giới hạn khối lượng phân tử khoảng 105 g/ mol Khối lượng riêng 1,13 g/cm3 Có khả chụi tải tốt nhiệt độ cao Có đặc tính hoá học độ chụi mài mòn tốt Hệ số ma sát nhỏ Có tính cứng chụi va đập Nilon-6,6: Nhiệt độ nóng chảy 2800C nhiệt độ chuyển pha:500C Khối lượng phân tử khoảng 12000-20000 g/mol Khối lượng riêng khoảng 1,09g/cm3 Có độ bền học cao; độ cứng lớn Ít bị ăn mòn hoá học; có độ bền nhiệt độ thấp Đặc tính ma sát, chịu mài mòn tốt Khả chống chụi hoá chất tốt Cách nhiệt tốt Quá trình gia công xử lí nhanh b Tính chất hoá học Cả Nilon Nilon-6,6 không bền môi trường axit bazơ Nhóm amit bị thuỷ phân tạo thành amin cacboxyl: H OH NH H+ CO OH- - NH2 + -COO H Chúng dễ bị thuỷ phân môi trường axit, bazơ làm mạch polymer thuỷ phân hoàn toàn thành monomer tạo thành chúng Thuỷ phân Nilon môi trường axit bazơ: H [ NH-CH2CH2CH2CH2CH2C ]nOH H+ OH- O Thuỷ phân Nilon-6,6 môi trường axit bazơ: n NH2CH2CH2CH2CH2CH2C-OH O H [ NH(CH2)6NHC(CH2)4C O ]nOH H+ OH- n NH2(CH2)6NH2 + n HOC (CH2)4 COH O O O Trong trình tổng hợp Nilon Nilon 6,6 xảy phản ứng trao đổi tạo nên hệ cân trùng ngưng Quá trình phản ứng trao đổi xảy nhóm amit mạch polymer với nhóm chức axit amin nhóm amit với nhau: - Phản ứng axit phân: NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO HO NH(CH2)6NHCO(CH2)4COOH NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO CO(CH2)4CONH(CH2)6NH NH(CH2)6NHCO(CH2)4CONH(CH2)6NHCO(CH2)4CO + - Phản ứng amin phân: NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO CO(CH2)4CONH(CH2)6NH NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO H NH(CH2)6NHCO(CH2)4CONH(CH2)6NHCO(CH2)4CO + H2N(CH2)6NHCO(CH2)4CO - Phản ứng amit phân: NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO CONH(CH2)6NH NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO CO(CH2)4CO NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO CONH(CH2)6NH CO(CH2)4CO Nilon-6 Nilon-6,6 tham gia phản ứng khâu mạch tạo mạng lưới không gian chiều 4.Phương pháp tổng hợp Nilon Nilon 6,6 a Tổng hợp Nilon-6 Trùng hợp caprolactam có nước làm chất hoạt hoá nhiệt độ 240-2700C với khoảng 5-10% nước Phương trình phản ứng: - Cơ chế phản ứng: Sự tương tác nhóm cacbonyl phân tử caprolactam với H phân tử H2O Trong môi trường axit phản ứng dễ xảy tạo thành cacbocation Nhóm cacbonyl phân tử ε – caprolactam lấy nguyên tử H phân tử nước Nhóm OH- công vào cacbocation trên: Phản ứng mở vòng tạo thành aminoaxit: ε-aminocaproic ε – aminocaproic có chứa N có cặp electron chưa tham gia liên kết công vào cacbocation Phản ứng tiếp tục xảy tạo Nilon-6 Ngoài tổng hợp Nilon- cách trùng ngưng amino axit: ε – aminocaproic b.Tổng hợp Nilon-6,6: Thực phản ứng trùng ngưng axit adipic với hexametylendiamin: Cơ chế phản ứng: Phản ứng tổng hợp Nilon-6,6 từ axit ađipic hexametylen diamin không cần sử dụng xúc tác axit ađipic xúc tác cho phản ứng xảy Phản ứng xảy phân tử axit adipic: Một phân tử axit ađipic nhường H nhóm cacboxyl cho phân tử axit ađipic lại: Oxi nhóm cacboxyl proton hoá chở lên hoạt động, tham gia liên kết với nguyên tử N cặp electron chưa tham gia liên kết hexametylen diamin Tách nước tạo thành đimer Các dimmer tạo tác dụng với axit ađipic với hexametylen diamin tạo trimer + Dimer tác dụng với axit ađipic: Nhóm –NH2 đimer tác dụng với nhóm cacboxyl axit adipic tạo thành trimer + Dimer tác dụng với hexametylen diamin: Nhóm –NH2 hexametylen điamin tham gia liên kết với nhóm cacboxyl đimer vừa hình thành: Phản ứng tiếp tục xảy giữ nhóm cacboxyl với nhóm amin hình thành phân tử Nilon-6,6: Khi tạo thành phân tử có khối lượng đủ lớn gọi polymer phản ứng cần tiến hành điều kiện áp suất thấp Dưới điều kiện nước sinh bị bốc nên phản ứng dễ xảy Để tạo Nilon-6,6 người ta thực phản ứng clorua axit với hexametylen điamin Để phản ứng dễ dàng xảy ban đâu nên cho thêm lượng nhỏ axit để làm xúc tác cho phản ứng Khi phản ứng xảy tạo HCl lại xúc tác cho phản ứng Sơ đồ công nghệ sản xuất Nilon-6: Sơ đồ công nghệ sản xuất Nilon-6,6: Ứng dụng Nilon-6 va Nilon-6,6: Nilon−6,6 có tính dai, bền, mềm óng mượt, thấm nước, mau khô, bền nhiệt, axit, kiềm Dùng dệt vải, may mặc, vải lót săm lốp xe, bít tất, dây cáp, dây dù, đan lưới, … Trong may mặc tơ Nilon ngày sử dụng rộng rãi quan tâm nhiều dần thay loại vải dệt thủ công, số lượng ít, màu sắc đơn điệu… loại polyme có chất lượng cao, màu sắc phong phú ,đáp ứng cầu sử dụng thẩm mỹ người tiêu dùng… Nilon-6 Nilon- 6,6 có việc chế tạo chi tiết máy: Nilon- 6: Thành phần chế tạo bánh răng, phận kết nối phận dẫn động động Thiết bị ngát mạch điện, lõi cuộn dây điện, phích điện Chế tạo bỏ bọc loại màng mỏng Vỏ bọc loại dây điện Hộp vỏ thiết bị điện Là sợi máy xén cỏ hay dây để câu cá Bánh, lốp loại xe Tạo khuân cho loại bình đựng Nilon-6,6: Bánh có khía, khuôn vòng bi Thiết bị ngắt điện, lõi quấn, thiết bị cạch ly điện Chế tạo nhiều chi tiết máy, chi tiết đặc biệt dễ bị ăn mòn bạc lót Các cánh quạt bơm nước cấu khoá cửa; cánh quạt, chi tiết vỏ