Dubitinsider

for your information

Prezentare generală

invenția nailonului de Wallace Carothers (1896-1937) în 1935 a lansat Epoca țesăturilor artificiale și a stabilit principiile de bază ale chimiei Polimerilor care au făcut din materialele plastice o parte omniprezentă a civilizației. Nylonul în sine are o gamă de neegalat de proprietăți avantajoase, inclusiv rezistență ridicată, flexibilitate și rezistență la zgârieturi. Nailonul a fost depășit în popularitate de poliester, dar este încă utilizat pe scară largă în îmbrăcăminte, covoare, periuțe de dinți și mobilier. Fibrele artificiale, care alcătuiesc o industrie de mai multe miliarde de dolari, oferă capacitatea de a controla caracteristicile în moduri imposibile cu fibrele naturale. De fapt, polimerii de astăzi au înlocuit materialele naturale în multe aplicații, inclusiv majoritatea textilelor din SUA au furnizat materiale noi, cum ar fi armuri ușoare, rezistente la șocuri, care au caracteristici imposibil de reprodus prin metode naturale. Nailonul și alți polimeri au creat, de asemenea, preocupări de mediu și probleme de eliminare, ducând la eforturi pe scară largă la reciclare.

context

În 1931, accesul SUA la mătase era în pericol, din cauza tensiunilor politice și comerciale cu Japonia.A existat un mare interes în găsirea unui înlocuitor, o fibră artificială. Wallace Hume Carothers a făcut descoperirea în 1934, datorită unei combinații între o abordare sistematică a cercetării și înțelegerea sa profundă a chimiei polimerilor.

laboratorul lui Carothers de la DuPont a fost o excepție în lumea cercetării industriale. A fost dedicat științei de bază și a permis oamenilor de știință de top să urmărească experimente care au fost conduse de curiozitățile lor, mai degrabă decât de cerințele pieței. Acest lucru era nou pentru DuPont, care îl ademenise pe tânărul profesor de chimie de la Universitatea Harvard.DuPont a fost o companie de succes, fondată în 1802, care și-a construit averea pe explozivi. În 1902, concurența în praful de pușcă a forțat compania să caute noi surse de venituri, iar laboratorul său de cercetare a fost fondat. Acesta a fost începutul interesului companiei pentru moleculele cu greutate moleculară mare (macromolecule), iar laboratorul său de cercetare a început să investigheze fibrele în 1909. Până atunci, DuPont devenise o companie chimică diversificată, cu expertiză în solvenți, acizi și stabilizatori. În acel an, a fost introdus un exemplu notabil de succes în domeniul macromoleculelor, bachelita. Numit după Leo Baekeland (1863-1944), bachelita a fost primul plastic termorezistent. Era greu, rezistent la solvenți și valora o avere pentru compania sa.

deci, Carothers a sosit în 1928 pentru a direcționa cercetarea în chimia organică. Carothers a fost un expert în polimeri, molecule care sunt alcătuite din lanțuri lungi de unități repetate. Era un câmp arcan la acea vreme, cu puține principii și fără nici măcar un mod standard de denumire și clasificare a compușilor. Abordarea lui Carothers a fost atât fundamentală, cât și practică și, până în 1931, laboratorul său a produs o formă sintetică de cauciuc numită neopren. Ei au dezvoltat, de asemenea, o înțelegere a polimerizării radicale, folosind și creând molecule organice încărcate în reacții în lanț care au dus la molecule mari. Ei au determinat compozițiile polimerilor de condensare, care au fost creați prin despicarea apei pe măsură ce s-au format legături și au stabilit principii de bază pentru conducerea acestor reacții.

când a venit provocarea de a crea o nouă fibră, erau gata. A existat un precedent pentru încercarea lor. Louis Chardonnet (1839-1924) a creat un hit la Expoziția de la Paris din 1891 cu rayon, așa-numitul pentru că era atât de strălucitor încât părea să trimită razele soarelui. El a făcut pentru prima dată materialul în 1889 prin extrudarea nitrocelulozei dizolvate prin găuri mici și lăsând solventul să se usuce. Rayon a fost prima fibră artificială utilizată pe scară largă, deși fibrele erau uneori slabe și puteau fi foarte inflamabile.

Carothers și-a propus să creeze prima fibră complet sintetică. Când a combinat amină, hexametildiamină și acid adipic în 1934, a reușit să producă fibre într-o eprubetă. Acestea au fost rezultatul unei reacții de condensare și a fost o perspectivă esențială a lui Carothers care a schimbat această curiozitate de laborator în baza unei noi industrii. Reacțiile de condensare produc apă ca produs secundar, iar Carothers și-a dat seama că această apă interferează cu reacțiile ulterioare, limitând dimensiunea fibrelor. Prin distilarea apei pe măsură ce s-a format, el a fost capabil să producă molecule lungi, puternice și elastice. Molecula a fost numită Nylon 66, deoarece fiecare dintre cele două molecule constituente conținea șase atomi de carbon. DuPont a brevetat nailonul în 1935 și l-a adus pe piață în 1939.

impactul

nailonul a fost un succes imediat. A găsit zeci de utilizări, inclusiv în periuțe de dinți, ca linii de pescuit, fir chirurgical și, în special, ciorapi (care au ajuns să se numească nylon). Proprietățile fizice ale nailonului îl fac atât de atractiv. Nylonul, o poliamină, are un raport mare rezistență la greutate, rezistă modificărilor formei sale și nu se zgârie ușor. Este rezistent la umiditate și are proprietăți de curgere care îl fac perfect pentru turnarea prin injecție.

nailonul se pretează la o varietate mai mare de țesături decât orice fibră naturală. Poate fi țesut în tricot, nod reversibil, tafta, crep, satin, lână de catifea, brocart, dantelă, organza și seersucker. Fiecare țesătură profită de proprietățile naturale ale nailonului într-un mod diferit, făcându-l mătăsos sau grosier, strălucitor sau plictisitor, pur sau voluminos. Aceasta înseamnă că orice, de la lenjerie și costume de baie la pulovere și mănuși, poate fi făcut din nailon. Pe lângă îmbrăcăminte, nailonul a găsit utilizări în parașute, frânghii, ecranare, armuri de corp și cabluri pentru anvelope auto.în timp ce reproduc calitățile fibrelor naturale, chimiștii și inginerii chimici folosesc ceea ce au învățat despre polimeri pentru a schimba proprietățile fibrelor, reglându-le la sarcini specifice, de exemplu, făcându-le mai izolante, mai ușoare sau rezistente la foc. Acest lucru este valabil atât pentru materiale plastice, cât și pentru textile, iar multe dintre materialele artificiale care ne înconjoară în viața de zi cu zi își datorează originile descoperirilor lui Carothers și ale colegilor săi.industria textilă sintetică este o întreprindere uriașă și în creștere. În 1900, fibrele fabricate reprezentau, cel mult, 1% din piața americană a fibrelor. Până în 1998, fibrele fabricate reprezentau 70% din fibra utilizată. Fenomenul este la nivel mondial, cu 16 milioane de tone metrice (17.636.684 tone) de fibre sintetice produse anual în Asia și aproximativ o treime din fiecare în Europa și America de Nord. Poliesterul este regele textilelor, cu o dimensiune a pieței de peste trei ori mai mare decât cea a nailonului și o valoare anuală de piață la nivel mondial în zeci de miliarde de dolari. Impactul fibrelor artificiale asupra economiilor naționale este mult mai mare atunci când sunt luate în considerare marjele pentru îmbrăcămintea finită, marketingul și distribuția.

noile materiale care au început cu nailonul au schimbat, de asemenea, cultura și limba. Poliesterul va fi întotdeauna asociat cu discoteca și moda anilor ‘ 70.cuvântul „plastic” sugerează mai mult decât materiale sintetice; se referă și la orice este fals în cultură și societate. O reacție la omniprezența materialelor sintetice a fost o piață pentru alimente, țesături și mobilier „naturale”. Două evoluții recente au făcut sinteticele mai populare în rândul publicului. În primul rând, amestecurile au fost folosite pentru a obține aspectul fibrelor naturale, obținând în același timp avantaje, cum ar fi durabilitatea și presa permanentă, a sinteticelor. În al doilea rând, au fost dezvoltate fire mai fine de poliesteri (microfibre de 100 de ori mai subțiri decât părul uman) pentru a îmbunătăți manipularea umidității și senzația țesăturii. Caracteristicile poliesterului din microfibră sunt atât de atrăgătoare încât acum este frecvent utilizat pentru moda înaltă. La fiecare nivel al societății, fibrele sintetice îmbracă lumea.

o consecință neintenționată a succesului nailonului este deșeurile pe care le generează. Polimerii sintetici, spre deosebire de polimerii naturali precum lemnul, bumbacul și mătasea, nu sunt biodegradabili. Acestea reprezintă o contribuție semnificativă la haldele și depozitele de deșeuri și pot persista în mediu timp de sute de ani. Recunoașterea problemei a dus la două inițiative: în primul rând, multe municipalități au început programe de reciclare, care colectează și reutilizează materialele plastice vechi în produse noi. Nailonul este o țintă deosebit de bună pentru reciclare datorită punctului său ridicat de topire. Producătorii și-au luat un angajament specific de a recicla mocheta (pentru care se folosesc 2 miliarde de kilograme de nailon în fiecare an), dar încă din 1996 doar 1% din covorul aruncat își găsea drumul în mocheta nouă. În al doilea rând, cercetătorii au început să dezvolte polimeri biodegradabili care au caracteristicile fizice benefice ale polimerilor sintetici tradiționali, având în același timp o cale de descompunere biologică, de obicei de microorganisme. Acest lucruimplică adesea utilizarea unui material biologic, cum ar fi chitina, ca materie primă, mai degrabă decât produse petroliere. Polimerii biodegradabili pot avea avantajul suplimentar de a fi alegeri bune pentru utilizări medicale, cum ar fi baza pentru dizolvarea cusăturilor sau furnizarea de schele pentru creșterea organelor de înlocuire.

după descoperirea nailonului, reputația lui Carothers a crescut printre colegii săi și a fost primul chimist organic ales la Academia Națională de științe, dar nu a trăit pentru a vedea lumea pe care a creat-o. S-a sinucis în 1937, înainte de comercializarea nailonului. DuPont, pe de altă parte, a beneficiat enorm de produse. Nu numai că nailonul a adăugat bogăția DuPont, dar Laboratorul pe care Carothers îl înființase a continuat să creeze acoperiri antiaderente, fibre spandex, Kevlar și mulți alți polimeri de importanță comercială.

PETER J. ANDREWS

lecturi suplimentare

Cărți

Asimov, Isaac. Enciclopedia biografică a științei a lui Isaac Asimov & tehnologie. New York: Doubleday și Co., 1976.

Hermes, Matthew E. suficient pentru o viață: Wallace Carothers, inventatorul nailonului. Philadelphia: Fundația Patrimoniului Chimic, 1996.

Internet Sites

Biodegradable Polymer Research Center. http://www.eng.uml.edu/Dept/BPRC

DuPont.http://www.dupont.com

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.