\( \require{mhchem} \)
Ένα πολυαμίδιο (polyamide) είναι ένα μακρομόριο με επαναλαμβανόμενες μονάδες (repeating units) συνδεμένες με αμιδικούς δεσμούς. [1] Τα πολυαμίδια υπάρχουν και φυσικά και τεχνητά. Παραδείγματα φυσικά εμφανιζόμενων πολυαμιδίων είναι οι πρωτεΐνες, όπως το μαλλί και το μετάξι. Τεχνητά κατασκευασμένα πολυαμίδια μπορούν να παραχθούν μέσω πολυμερισμού σταδιακής ανάπτυξης (step-growth polymerization) ή σύνθεσης στερεής φάσης (solid-phase synthesis) δίνοντας υλικά όπως το νάιλον, αραμίδια και πολυασπαρτικό νάτριο (sodium poly(aspartate)). Τα συνθετικά πολυαμίδια χρησιμοποιούνται συνήθως σε υφάσματα, σε εφαρμογές οχημάτων, σε χαλιά και αθλητική ένδυση λόγω της μεγάλης τους αντοχής και ισχύος. Η βιομηχανία μεταφορών είναι ο μεγαλύτερος καταναλωτής, χρησιμοποιώντας το 35% της κατανάλωσης πολυαμιδίου (PA).[2]
Ταξινόμηση
Τα πολυμερή των αμινοξέων είναι γνωστά ως πολυπεπτίδια ή πρωτεΐνες.
Σύμφωνα με τη σύνθεση της κύριας τους αλυσίδας, τα συνθετικά πολυαμίδια ταξινομούνται ως εξής:
| Οικογένεια πολυαμιδίου | Κύρια αλυσίδα | Παραδείγματα πολυαμιδίων | Παραδείγματα εμπορικών προϊόντων |
|---|---|---|---|
| Αλειφατικά πολυαμίδια | Αλειφατική | Νάιλον-6 και νάιλον-66 | Zytel από την DuPont, Technyl από την Solvay, Rilsan και Rilsamid από την Arkema |
| Πολυφθαλαμίδια | Ημιαρωματικά | PA 6T = Εξαμεθυλενοδιαμίνη + τερφθαλικό οξύ | Trogamid T από την Evonik, Amodel από Solvay |
| Αραμίδια | Αρωματικά | Παραφαινυλενοδιαμίνη + τερεφθαλικό οξύ | Kevlar και Nomex από τη DuPont, Teijinconex, Twaron και Technora από την Teijin, Kermel από τη Kermel. |
Όλα τα πολυαμίδια παρασκευάζονται από τον σχηματισμό ενός αμιδίου που συνδέει δύο μόρια μονομερών μαζί. Τα μονομερή μπορεί να είναι τα ίδια αμίδια (συνήθως με τη μορφή μιας κυκλικής λακτάμης όπως η καπρολακτάμη), τα α,ω-αμινοξέα ή ένα στοιχειομετρικό μείγμα μιας διαμίνης και ενός διοξέος. Και τα δύο αυτά είδη πρόδρομων ουσιών δίνουν ένα ομοπολυμερές. Τα πολυαμίδια συμπολυμερίζονται εύκολα και συνεπώς είναι δυνατά πολλά μείγματα μονομερών που μπορούν με τη σειρά τους να οδηγήσουν σε πολλά συμπολυμερή. Επιπλέον πολλά πολυμερή νάιλον είναι αναμείξιμα μεταξύ τους επιτρέποντας τη δημιουργία μειγμάτων.
Η χημεία του πολυμερισμού
Στους ζωντανούς οργανισμούς, τα αμινοξέα συμπυκνώνονται μεταξύ τους από ένα ένζυμο για να σχηματίσουν αμιδικές ομάδες (γνωστές ως πεπτίδια). Τα τελικά πολυμερή είναι γνωστά ως πολυπεπτίδια ή πρωτεΐνες.
Για τη βιομηχανική παραγωγή συνθετικών πολυαμιδίων με τουλάχιστον ένα αλειφατικό μονομερές ("πολυμερή νάιλον"), ο δεσμός αμιδίου παράγεται από την αντίδραση συμπύκνωσης μιας αμινομάδας και μιας καρβοξυλικής ομάδας. Το νερό αφαιρείται. Για πλήρως αρωματικά πολυαμίδια ή 'αραμίδια' π.χ. Kevlar , χρησιμοποιείται ως μονομερές το ακυλοχλωρίδιο. Η αντίδραση πολυμερισμού με την αμινομάδα αφαιρεί το υδροχλώριο. Η οδός του ακυλοχλωριδίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εργαστηριακή σύνθεση για την αποφυγή θέρμανσης και τη λήψη μιας σχεδόν στιγμιαίας αντίδρασης.[3]
Η αμινομάδα και η καρβοξυλομάδα μπορεί να είναι στο ίδιο μονομερές, ή το πολυμερές μπορεί να αποτελείται από δύο διαφορετικά μονομερή, ένα με δύο αμινομάδες και το άλλο με δύο καρβοξυλικά οξέα ή ομάδες ακετυλοχλωριδίου.
Τα αμινοξέα μπορούν να ληφθούν ως παραδείγματα μοναδικού μονομερούς (αν παραβλεφθεί η διαφορά μεταξύ αλκυλίων) που αντιδρούν με ταυτόσημα μόρια για να σχηματίσουν ένα πολυαμίδιο:
Η αντίδραση δύο αμινοξέων. Πολλές τέτοιες αντιδράσεις παράγουν μεγάλες αλυσίδες πρωτεϊνών
Το αραμίδιο (παρακάτω εικόνα) παρασκευάζεται από δύο διαφορετικά μονομερή που εναλλάσσονται συνεχώς για να σχηματίσουν το πολυμερές που είναι αρωματικό πολυαμίδιο:
Η αντίδραση της 1,4-φαινυλοδιαμίνης (παραφαινυλοδιαμίνη) και τερεφθαλοϊλοχλωριδίου (terephthaloyl chloride) για την παραγωγή αραμιδίου
Παραπομπές
Palmer, R. J. 2001. Polyamides, Plastics. Encyclopedia Of Polymer Science and Technology. doi:10.1002/0471440264.pst251
Market Study Engineering Plastics, Ceresana, Sep 2013 [1]
«Making nylon: The "nylon rope trick"». Royal Society of Chemistry. Ανακτήθηκε στις 19 Απριλίου 2015.
Βιβλιογραφία
Kohan, Melvin I. (1995). Nylon Plastics Handbook. Hanser/Gardner Publications. ISBN 9781569901892
Hellenica World - Scientific Library
Από τη ελληνική Βικιπαίδεια http://el.wikipedia.org . Όλα τα κείμενα είναι διαθέσιμα υπό την GNU Free Documentation License