Введение

Найлон 6, или поликапролактам, — это полимер, в частности, полукристаллический полиамид. В отличие от большинства других видов нейлона, нейлон 6 не является продуктом поликонденсации, а образуется посредством полимеризации с раскрытием цикла; это делает его особым случаем при сравнении поликонденсации и полимеризации присоединения. Его конкуренция с нейлоном 6,6 и пример, который он задал, также повлияли на экономику индустрии синтетических волокон. Он продается под множеством торговых марок, включая Perlon (Германия), Dederon (бывшая Восточная Германия), Nylatron, Capron, Ultramid, Akulon, Kapron (бывший Советский Союз и страны Варшавского договора), Rugopa (Турция) и Durethan.

История

Поликапролактам был разработан Полом Шлаком в IG Farben в конце 1930-х годов (впервые синтезирован в 1938 году) для воссоздания свойств нейлона 66, не нарушая патент на его производство. (Примерно в то же время Кохей Хошино в Toray также добился успеха в синтезе нейлона 6.) Он продавался под названием Перлон, а промышленное производство мощностью 3500 тонн в год было налажено в нацистской Германии в 1943 году с использованием фенола в качестве сырья. Первоначально полимер использовался для производства грубого волокна для искусственной щетины, затем качество волокна было улучшено, и немцы начали производить парашюты, корд для авиационных шин и буксировочные тросы для планеров. Советский Союз начал разработку аналога в 1940-х годах, параллельно с ведением переговоров с Гитлером о строительстве завода IG Farben на Украине, при этом основные научные работы велись с 1942 года. Производство началось только в 1948 году в Клине, после того как СССР получил в результате победы во Второй мировой войне 2000 томов документации IG Farben и 10 000 томов технической документации AEG.

Синтез

Нейлон 6 может быть модифицирован с использованием комономеров или стабилизаторов в процессе полимеризации для введения новых концевых групп или функциональных групп, что изменяет его реакционную способность и химические свойства. Это часто делается для изменения его способности к окрашиванию или повышения огнестойкости. Нейлон 6 синтезируется путем полимеризации с раскрытием цикла капролактама. Капролактам содержит 6 атомов углерода, отсюда и название «Нейлон 6». При нагревании капролактама примерно до 533 К в инертной атмосфере азота в течение 4–5 часов цикл раскрывается и происходит полимеризация. Затем расплавленная масса пропускается через фильеры для формирования волокон нейлона 6. В ходе полимеризации амидная связь внутри каждой молекулы капролактама разрывается, а активные группы с обеих сторон образуют две новые связи, поскольку мономер включается в полимерную цепь. В отличие от нейлона 6,6, где направление амидной связи меняется при каждой связи, все амидные связи нейлона 6 ориентированы в одном направлении (см. рисунок: обратите внимание на ориентацию N-C каждой амидной связи).

Свойства

Нейлон 6 – прочное волокно, обладающее высокой прочностью на растяжение, эластичностью и блеском. Он устойчив к сминанию и обладает высокой устойчивостью к истиранию и воздействию химических веществ, таких как кислоты и щелочи. Волокно способно поглощать до 2,4% влаги, однако это снижает его прочность на растяжение. Температура стеклования нейлона 6 составляет 47 °C. Как синтетическое волокно, нейлон 6 обычно имеет белый цвет, но может быть окрашен в растворе перед производством для получения различных цветовых оттенков. Его прочность составляет 6–8,5 гф/Ден при плотности 1,14 г/см³. Температура плавления составляет 215 °C, и он способен выдерживать нагрев до 150 °C в среднем.

Биоразложение

Flavobacterium sp. [85] и Pseudomonas sp. (NK87) разлагают олигомеры нейлона 6, но не полимеры. Некоторые штаммы грибов белого гниения также способны разрушать нейлон 6 посредством окисления. По сравнению с алифатическими полиэстерами, нейлон 6 считается мало биоразлагаемым. Некоторые источники утверждают, что причиной этого являются прочные межмолекулярные взаимодействия, обусловленные водородными связями между цепями нейлона. Однако в 2023 году был представлен катализатор, который быстро расщепляет нейлон 6.