Nilon

Nilon
Kepadatan	1.15 g/cm³
Pengaliran elektrik (σ)	10-12 S/m
Pengaliran haba	0.25 W/(m·K)
Takat lebur	463 K-624 K 190°C-350°C 374°F-663°F

Nilon merupakan nama generik bagi keluarga polimer buatan yang dikenali secara generik sebagai poliamida dan pertama kali dihasilkan pada 28 Februari 1935 oleh Wallace Carothers di DuPont. Nilon merupakan polimer paling biasa dan secara teknikal dikenali sebagai benang buatan.

Latar

Nilon merupakan bahan termoplastik seperti sutera, yang pertama kali diperdagangkan adalah berus gigi bulu nilon (1938), diikuti stokin kaki wanita “nilon” yang popular (1940). Ia terhasil dari unit berulang dengan ikatan peptida (nama lain bagi ikatan amida) dan sering kali dirujuk sebagai poliamida (PA). Nilon merupakan polimer yang pertama berjaya diperdagangkan dan gentian buatan pertama dihasilkan sepenuhnya dari batu arang, air dan udara. Ini dibentuk menjadi monomer bagi perantaraan berat molekul, yang kemudian bertindak balas untuk membentuk jaringan polimer yang panjang.

Nilon bertujuan sebagai pengganti buatan bagi sutera dan menggantikannya bagi banyak barangan selepas sutera menjadi sukar didapati semasa Perang Dunia II. Ia menggantikan sutera dalam kegunaan ketenteraan seperti payung terjun, jaket tembakan ("flak vest"), dan digunakan dalam kebanyakan jenis tayar kenderaan. Gentian nilon digunakan dalam banyak kegunaan, termasuk tekstil, penutup muka pengantin, permaidani, tali alat muzik dan tali.

Nilon padu digunakan bagi bahagian mesin seperti gear komponen tekanan rendah hingga serdahana yang dahulunya diperbuat dari logam. Nilon gred pengilangan diproses dengan rembesan, acuan, dan acuan suntikan. Nilon padu digunakan bagi menghasilkan sikat. Nilon jenis 6/6 101 merupakan gred perdagangan biasa, dan Nilon 6 adalah gred perdagangan biasa bagi nilon acuan. Nilon terdapat dalam kelainan diisi kaca ("glass-filled" dan diisi molibdenum sulfida yang meningkatkan struktur dan kekuatan hentaman dan ketegaran dan kelicinan.

Aramid merupakan satu lagi jenis poliamida dengan struktur rantaian yang agak berlainan yang termasuk kumpulan haruman dalam jaringan utama. Polimer sedemikian menghasilkan gentian balistik yang elok.

Kegunaan dalam sejarah

Bill Pittendreigh, DuPont, dan beberapa individu dan koperasi berkeja keras semasa beberapa bulan pertama Perang Dunia II untuk mencari cara menggantikan sutera Asia dengan nilon bagi payung terjun. Ia turut digunakan bagi menghasilkan tayar, khemah, ponco, dan bekalan tentera lain. Malah ia digunakan dalam penghasilan kertas berkualiti tinggi bagi mata wang Amerika Syarikat. Pada permulaan perang, kapas merupakan 80% dari kesemua gentian yang digunakan dan dikilangkan, dan gentian buku kambing merupakan baki 20%. Menjelang Ogos 1945, gentian buatan telah menguasai 25% pasaran menggantikan kapas.

Sesetengah nilon berasaskan terpolimer digunakan dalam bungkusan harian. Nilon telah digunakan bagi membungkus daging dan sarung sosej.

Kimia

Nilon merupakan polimer pemeluwapan yang terbentuk hasil tindak balas campuran diamina dan asid dikarboksilik yang sama banyak, dengan itu membentuk ikatan peptida pada hujung kedua belah monomer dalam proses yang sama dengan biopolimer polipeptida. Nombor akhiran menentukan bilangan karbon diberikan oleh monomer; pertama diamina dan kedua diasid. Variasi paling biasa adalah nylon 6-6 yang merujuk kepada fakta bahawa diamina (heksametilenadiamina) dan diasid (asid adipik) setiap satu menyerah 6 karbon kepada rantaian polimer. Sebagaimana kopolimer biasa seperti poliester dan poliuretana, "unit berulang" terdiri dari satu bagi setiap monomer, dengan itu ia berselang dalam rantaian. DIsebabkan setiap monomer dalam kopolimer ini mempunyai tindak balas kimia yang sama pada setiap hujung, arah ikatan amida menyongsang antara setiap monomer, tidak seperti protein poliamida semulajadi yang mempunyai satu arah pada keseluruhannya: C terminal → N terminal. Dalam makmal, nylon 6,6 boleh juga dihasilkan dengan menggunakan adipoil klorida dan bukannya adipik.

Adalah sukar bagi mendapatkan nisbah yang sempurna, dan sebarang perbezaan mampu mendorong kepada rantaian tamat pada berat molekul kurang dari 10,000 unit jisim atom (atomic mass unit - daltons) (unit jisim atom disatukan (unified atomic mass unit (u)) yang diingini. Untuk mengatasi masalah ini, kristal pepejal "garam nylon" boleh dibentuk pada suhu bilik, dengan menggunakan nisbah 1:1 asid dan bes kimia bagi meneutral sesama sendiri. Apabila dipanaskan sehingga 285°C, garam bertindak balas untuk membentuk polimer nilon. Lebih dari 20,000 dalton, ia mustahil bagi memutar rantaian menjadi bebenang (yarn), jadi bagi mengatasi hal ini, sedikit asid asetik ditambah bagi bertindak balas dengan kumpulan akhir amina bebas semasa pemanjangan polimer bagi mengehadkan berat molekul. Dalam pelaksanaan, dan terutamanya bagi nylon 6,6, monomer sering kali bergabung dalam larutan air. Air yang digunakan bagi menghasilkan sebatian dipelowapkan di bawah keadaan terkawal, dan peningkatan "garam" membentuk polimer kepada berat molekul akhir.

DuPont mempaten nilon 6,6, dengan itu untuk kekal bersaing, syarikat lain (terutamanya BASF Jerman) membangunkan homopolimer nylon 6, atau polikaprolaktam — bukannya polimer pemeluwapan, tetapi terbentuk melalui pempolimeran bukaan gelang (dibuat secara alternatif melalui pempolimeran asid aminokaproik (aminocaproic)). Ikatan peptida dalam kaprolaktam terputus dengan dedahan kumpulan aktif di setiap sisi dijadikan dua ikatan baru ketika monomer menjadi sebahagian dari tunjang belakang polimer. Dalam kes ini, semua ikatan amida terletak dalam arah yang sama, tetapi ciri-ciri nilon 6 kadang kala tidak dapat dibezakan dengan nilon  6,6 — kecuali suhu lebur (lebih rendah bagi N6) dan sesetengah ciri-ciri gentian dalam keluaran seperti permaidani dan tekstil. Terdapat juga nilon 9 dan Nylon 5,10, yang dihasilkan dari pentametilena diamina dan asid sebasik, yang dikaji oleh Carothers sebelum nylon 6,6 dan mempunyai kualiti lebih baik, tetapi lebih mahal untuk dihasilkan. Mengekalkan kebiasaan penamaan ini, "nilon 6,12" (N-6,12) atau "PA-6,12" adalah kopolymer bagi diamina 6C dan diasid 12C. Sama juga bagi N-5,10 N-6,11; N-10,12 dan jenis-jenis lain. Nilon lain termasuk kopolimer asid dikarboksilik/diamina yang tidak berasaskan monomer disenaraikan di atas. Sebagai contoh, sesetengah nylon harum dipolimerkan dengan tambahan diasid seperti asid tereftalik (→ Kevlar) atau asid isoftalik (→ Nomex), yang paling biasa dikaitkan dengan poliester. Terdapat kopolimer bagi N-6,6/N6; kopolymer bagi N-6,6/N-6/N-12; dan lain-lain. DIsebabkan cara pembentukan poliamida, nilon kemungkinanya kelihatan terhad kepada rantaian lurus tanpa cabang. Tetapi nilon cabang "bintang" boleh dihasilkan dengan pemelowapan asid dikarboksilik dengan poliamina yang memiliki tiga atau lebih kumpulan amino.

Tindak balas umum adalah:

Molekul air disingkirkan dan membentuk nilon. Ciri-cirinya ditentukan oleh R dan kumpulan R' dalam monomer. Bagi nilon 6,6, R' = 6C dan R = alkana 4C, tetapi ia perlu mengambil kira dua karboksil karbon dalam diasid bagi mendapatkan jumlah didermakan kepada rantaian. Bagi Kevlar, kedua-dua R dan R' adalah cecincin benzena.

Kegunaan dalam sejarah

Bill Pittendreigh, DuPont, dan beberapa individual dan koorperasi berkeja keras semasa beberapa bulan pertama Perang Dunia II untuk mencari cara menggantikan sutera Asia dengan nylon bagi payung terjun. Ia turut digunakan bagi menghasilkan tayar, khemah, ponco, dan bekalan tentera lain. Malah ia digunakan dalam penghasilan kertas berkualiti tinggi bagi matawang Amerika Syarikat. Pada permulaan perang, kapas merupakan 80% dari kesemua gentian yang digunakan dan dikilangkan, dan gentian buku kambing merupakan baki 20%. Menjelang Ogos 1945, gentian buatan telah menguasai 25% pasaran menggantikan kapas. Sesetengah nylon berasaskan terpolymers digunakan dalam bungkusan harian. Nylon telah digunakan bagi membungkus daging dan sarung sosage.

Lihat juga

• Polimer
• Plastik

Rujukan

• Textiles by Sara J. Kadolph, ISBN 0-13-118769-4

Pautan luar

For historical perspectives on nylon, see the Documents List of "The Stocking Story: You Be The Historian" Diarkibkan 2014-02-12 di Wayback Machine at the Smithsonian website, by The Lemelson Center for the Study of Invention and Innovation, National Museum of American History, Smithsonian Institution.

• A chemical demonstration of the synthesis of nylon in Carleton University's CHEM 1000 course. (Video)
• Article on making Nylon at home
• Typical physical characteristics of nylon
• Polyamide material description Diarkibkan 2009-05-24 di Wayback Machine
• Nylon at fibersource.com Diarkibkan 2010-06-29 di Wayback Machine