Terbuat dari apa benang poliamida?

Benang Polyamide, landasan lanskap bahan tekstil dan industri modern, telah menjadi penemuan revolusioner sejak awal. Diakui secara luas karena kekuatan, daya tahan, dan keserbagunaannya, benang poliamida telah menemukan aplikasi dalam segala hal mulai dari pakaian olahraga berkinerja tinggi hingga tali industri yang berat dan perangkat medis. Untuk sepenuhnya menghargai sifat dan potensinya, penting untuk memahami komposisinya dan bahan baku yang masuk ke dalam produksinya.

Asal Petrokimia

Blok bangunan dari minyak bumi

Benang poliamidaterutama berasal dari petrokimia. Minyak, campuran kompleks hidrokarbon, berfungsi sebagai sumber mendasar untuk monomer yang digunakan dalam sintesis poliamida. Proses pemurnian minyak bumi memecah hidrokarbon rantai panjang menjadi komponen yang lebih kecil dan lebih mudah dikelola. Di antara ini, senyawa tertentu seperti benzena, toluena, dan xylene sangat penting untuk produksi poliamida.

Benzene, misalnya, adalah bahan awal utama. Melalui serangkaian reaksi kimia, benzena dapat diubah menjadi sikloheksana. Konversi ini sering dicapai melalui proses hidrogenasi, di mana gas hidrogen ditambahkan ke benzena di hadapan katalis. Sikloheksana yang dihasilkan kemudian diproses lebih lanjut untuk mendapatkan asam adipat, salah satu monomer penting untuk poliamida 6,6.

Produksi monomer

Produksi asam adipat

Asam adipat diproduksi dalam skala besar melalui oksidasi sikloheksana. Dalam proses industri yang khas, sikloheksana pertama kali dioksidasi dengan udara di hadapan katalis, biasanya katalis berbasis kobalt. Reaksi oksidasi ini menghasilkan pembentukan sikloheksanol dan sikloheksanon, yang kemudian dioksidasi lebih lanjut menjadi asam adipat. Reaksi dapat direpresentasikan sebagai berikut:

Produksi asam adipat membutuhkan kontrol yang cermat terhadap kondisi reaksi, termasuk suhu, tekanan, dan rasio reaktan, untuk mencapai hasil tinggi dan kemurnian.

Produksi Diamine

Untuk polyamide 6,6, monomer penting lainnya adalah hexamethylenediamine. Diamine ini biasanya diproduksi dari adiponitril, yang dapat disintesis dari butadiene, turunan petrokimia lainnya. Butadiene bereaksi dengan hidrogen sianida dalam proses yang dikenal sebagai hidrosianasi untuk membentuk adiponitril. Adiponitril kemudian dihidrogenasi untuk menghasilkan hexamethylenediamine. Reaksi kimianya adalah sebagai berikut:

Tabel berikut merangkum monomer Petrochemical - turunan utama dan rute produksinya untuk Polyamide 6,6:

Monomer	Mulai petrokimia	Langkah Produksi Utama
Asam adipat	Benzena (via cyclohexane)	Oksidasi sikloheksana menjadi sikloheksanol/sikloheksanon, diikuti oleh oksidasi lebih lanjut menjadi asam adipat
Heksametilenediamin	Butadiene (melalui adiponitril)	Hidrosianasi butadiene ke adiponitril, kemudian hidrogenasi adiponitril

 

 

Polyamide 6 - Sumber monomer yang berbeda

Caprolactam sebagai monomer

Polyamide 6 memiliki sumber monomer yang berbeda dibandingkan dengan poliamida 6,6. Diproduksi dari caprolactam. Caprolactam dapat disintesis dari sikloheksanon, yang, seperti yang disebutkan sebelumnya, merupakan perantara dalam produksi asam adipat. Sikloheksanon pertama kali dikonversi menjadi sikloheksanon oksim melalui reaksi dengan hidroksilamin. Oxime sikloheksanon kemudian mengalami reaksi penataan ulang, yang dikenal sebagai penataan ulang Beckmann, dengan adanya katalis asam untuk membentuk caprolactam. Reaksi kimianya adalah sebagai berikut:

Setelah caprolactam diperoleh, dapat dipolimerisasi untuk membentuk poliamida 6. Proses polimerisasi melibatkan pembukaan cincin laktam dan membentuk polimer rantai panjang. Ini dapat dicapai melalui reaksi polimerisasi pembukaan cincin, biasanya dilakukan pada suhu tinggi di hadapan katalis.

Perbandingan dengan Polyamide 6,6

Tabel berikut membandingkan sumber monomer dan beberapa sifat dasar poliamida 6 dan poliamida 6,6:

Tipe poliamida	Sumber monomer	Properti Umum
Poliamida 6	Caprolaktam	Ketahanan aus yang baik, elastisitas tinggi, penyerapan kelembaban yang relatif cepat
Poliamida 6,6	Asam adipat dan heksametilenediamine	Titik leleh yang lebih tinggi, resistensi kimia yang lebih baik dalam beberapa kasus, kekuatan tarik yang sangat baik

 

Aditif dan perannya dalam komposisi benang poliamida

Penstabil

Untuk meningkatkan stabilitas benang poliamida selama pemrosesan dan pada akhirnya - menggunakan aplikasi, berbagai penstabil ditambahkan. Penstabil panas, seperti garam logam dan antioksidan tertentu, digunakan untuk mencegah degradasi polimer poliamida selama pemrosesan suhu tinggi, seperti pemintalan. Penstabil Ultraviolet (UV) ditambahkan untuk melindungi benang poliamida dari efek berbahaya sinar matahari. Radiasi UV dapat menyebabkan pemotongan rantai dalam polimer, yang menyebabkan pengurangan sifat mekanik. Dengan menambahkan penstabil UV, benang dapat mempertahankan integritasnya ketika terpapar kondisi luar ruangan.

Pelumas

Pelumas memainkan peran penting dalam proses pembuatan benang poliamida. Selama pemintalan, peleburan polimer perlu mengalir dengan lancar melalui pemintal. Pelumas mengurangi gesekan antara polimer dan dinding spinneret, memastikan ekstrusi benang yang konsisten dan seragam. Selain itu, pelumas dapat meningkatkan kehalusan permukaan benang, yang bermanfaat untuk langkah pemrosesan lebih lanjut seperti menenun atau merajut. Pelumas umum yang digunakan dalam produksi benang poliamida termasuk ester asam lemak dan lilin.

Pigmen dan pewarna

Untuk benang poliamida berwarna, pigmen atau pewarna ditambahkan. Pigmen adalah pewarna yang tidak larut yang tersebar dalam matriks polimer. Mereka memberikan rasa coloratness yang sangat baik dan sering digunakan untuk aplikasi di mana warna daya tahan tinggi diperlukan, seperti dalam tekstil luar ruangan. Pewarna, di sisi lain, larut dalam polimer atau dalam pelarut dan dapat menembus struktur serat. Mereka umumnya digunakan untuk menghasilkan warna -warna cerah dan seragam dalam aplikasi tekstil. Pilihan antara pigmen dan pewarna tergantung pada faktor -faktor seperti intensitas warna yang diinginkan, persyaratan colorfastness, dan metode pemrosesan benang poliamida.

Retardants api

Dalam aplikasi di mana keselamatan kebakaran menjadi perhatian, seperti dalam pakaian kerja industri dan perabotan rumah, penghambat api ditambahkan ke benang poliamida. Retardants api bekerja dengan mengganggu proses pembakaran polimer. Mereka dapat bertindak dalam beberapa cara, seperti membentuk lapisan arang pelindung pada permukaan benang, melepaskan gas yang tidak mudah terbakar untuk melemahkan oksigen di sekitar bahan pembakaran, atau menghambat reaksi radikal bebas yang terjadi selama pembakaran. Retardan nyala umum yang digunakan dalam benang poliamida termasuk senyawa berbasis halogen, senyawa berbasis fosfor, dan logam hidroksida. Namun, karena masalah lingkungan dan kesehatan yang terkait dengan beberapa penghambat api berbasis halogen, ada tren yang berkembang untuk menggunakan alternatif yang lebih ramah lingkungan, seperti fosfor - retardan api berbasis nitrogen.

 

Sumber daur ulang dan berkelanjutan

Daur Ulang Benang Polyamide

Dengan meningkatnya fokus pada keberlanjutan, daur ulang benang poliamida telah menjadi penting yang signifikan. Produk Post - Consumer Polyamide, seperti pakaian bekas dan limbah industri, dapat didaur ulang untuk menghasilkan benang poliamida baru. Proses daur ulang biasanya melibatkan metode mekanis dan kimia. Dalam daur ulang mekanis, produk -produk poliamida dirobek, dibersihkan, dan dilebur untuk membentuk pelet yang dapat diekstrusi menjadi benang. Daur ulang kimia, di sisi lain, melibatkan memecah polimer poliamida menjadi monomer atau oligomernya melalui proses seperti hidrolisis atau aminolisis. Monomer ini kemudian dapat dimurnikan dan digunakan untuk mensintesis poliamida baru.

Bahan Baku Berkelanjutan

Selain daur ulang, upaya sedang dilakukan untuk mengembangkan bahan baku berkelanjutan untuk produksi benang poliamida. Salah satu pendekatan adalah menggunakan monomer berbasis bio. Misalnya, ada upaya penelitian dan pengembangan yang sedang berlangsung untuk menghasilkan asam adipat dari sumber daya terbarukan seperti biomassa. Beberapa perusahaan sedang mengeksplorasi penggunaan mikroorganisme untuk memfermentasi gula yang berasal dari tanaman menjadi asam adipat. Demikian pula, ada upaya untuk menghasilkan diamina dari sumber berbasis bio. Dengan menggunakan bahan baku berkelanjutan, dampak lingkungan dari produksi benang poliamida dapat dikurangi secara signifikan, menjadikannya pilihan yang lebih ramah lingkungan dalam jangka panjang.

 

Kesimpulan

Benang poliamida terbuat dari kombinasi monomer yang diturunkan oleh petrokimia, aditif, dan dalam beberapa kasus, bahan daur ulang atau bahan baku yang berkelanjutan. Proses sintesis yang kompleks, mulai dari pemurnian minyak bumi ke produksi monomer spesifik dan penambahan berbagai aditif, menghasilkan bahan serbaguna dengan berbagai sifat. Memahami komposisi benang poliamida tidak hanya penting bagi produsen untuk mengoptimalkan proses produksi dan kinerja produk tetapi juga bagi konsumen dan industri untuk membuat keputusan berdasarkan informasi tentang penggunaannya. Ketika industri terus berkembang menuju praktik yang lebih berkelanjutan, pengembangan sumber monomer baru dan teknologi daur ulang akan memainkan peran yang semakin penting dalam masa depan produksi benang poliamida.