Le Nylon 6, polyamide 6 ou polycaprolactame, est un polymère de la classe des polyamides. Il a été développé en 1938 chez IG Farben pour reproduire les propriétés du Nylon sans enfreindre son brevet de production. Contrairement à la plupart des autres Nylons, il ne s'agit pas d'un polymère de condensation car on le produit au moyen d'une polymérisation par ouverture de cycle d'. Son développement a été structurant pour les textiles en fibre synthétique et il est distribué sous de nombreuses dénominations, comme Perlon en Allemagne, Nylatron, Capron, Duréthane
Synthèse
Polymérisation en chaîne hydrolytique
La réaction commence avec l'acide . On l'obtient à partir d' par ouverture de cycle amorcée par hydrolyse initiale en ajoutant de petites quantités d'eau :
redresse=1.65|centré|frameless|class=skin-invert-image|Ouverture du cycle du caprolactame par une molécule d'eau.
L'acide ε-aminocaproïque réagit avec l'ε-caprolactame pour former des liaisons amide pour former du polycaprolactame :
redresse=2.75|centré|frameless|class=skin-invert-image|Réaction de polymérisation en polycaprolactame.
La polymérisation en chaîne se produit avec l'ouverture du cycle au niveau du groupe amino terminal de la chaîne en croissance Bernd Tieke, Makromolekulare Chemie: Eine Einführung, , Wiley, 2014, . . Dans les procédés continus ou discontinus, la réaction a lieu dans la plage de . Le temps de réaction est de . Les monomères restants sont dégazés du produit fondu sous vide ou éliminés des granulés par lavage à l'eau Wolfgang Kaiser, Kunststoffchemie für Ingenieure, , Carl Hanser, Munich, 2011, . .
Polymérisation en chaîne anionique
Cette polymérisation est relativement compliquée Bernd Tieke, Makromolekulare Chemie: Eine Einfhrung, , Wiley, 2014, . . Pour l'amorçage, l' est converti en anion avec des alcoolates, des amines primaires ou secondaires ; l'ajout de caprolactame conduit à la formation d'un caprolactame qui constitue l'extrémité active de la chaîne polymérique en croissance :
redresse=2.4|centré|frameless|class=skin-invert-image|Formation d'anions à partir d'ε-caprolactame. redresse=2.8|centré|frameless|class=skin-invert-image|Polymérisation par ouverture de cycle via un caprolactame N-acylé.
La formation des extrémités actives des chaînes de polymère en croissance est assez lente et peut être accélérée à l'aide d'anhydrides d'acides, de chlorures d'acyle ou d'isocyanates, comme illustré ci-dessous pour ces deux derniers cas :
redresse=1.8|centré|frameless|class=skin-invert-image|Action d'un chlorure d'acyle ou d'un isocyanate.
La polymérisation en chaîne, exothermique, a lieu en quelques minutes de sous atmosphère d'azote.
Polycondensation
Le polyamide 6 peut également être produit par polycondensation de l'acide :
redresse=2.4|centré|frameless|class=skin-invert-image|Polycondensation de l'acide ε-aminocaproïque.
Propriétés et utilisations
vignette|Monomères du en haut et du en bas. Noter le sens , homogène dans le premier cas, alterné dans le second.
Les liaisons amide du sont toutes orientées dans le même sens , contrairement à celles du , qui sont alternées. Les fibres de ont une ténacité (), une résistance et une élasticité élevées. Leur masse volumique est de . Elles ont un point de fusion de et peuvent résister à la chaleur généralement jusqu'à .. Elles ne peuvent être froissées et sont très résistantes à l'abrasion et aux agressions chimiques telles qu'aux acides et aux bases. Les fibres peuvent absorber jusqu'à 2,4 % d'eau, bien que cela diminue leur résistance à la traction. La température de transition vitreuse du est de .
Les bactéries des genres Flavobacterium et Pseudomonas peuvent dégrader les oligomères de , mais pas les longues chaînes de polymère. Certains champignons de la pourriture fibreuse peuvent également dégrader le par oxydation. Cependant, le est sensiblement moins biodégradable que les polyesters aliphatiques. Certaines sources attribuent cette difficulté aux nombreuses interactions interchaînes par liaisons hydrogène qui bloqueraient l'action des microorganismes.
Le est généralement blanc mais peut être teint dans un bain de solution pour obtenir des produits de couleurs différentes. Il est employé comme fibre synthétique sous diverses dénominations telles que ou Perlon Karl-Heinz Lautenschläger et Werner Schröter, Taschenbuch der Chemie, Harri Deutsch, 2007. . De nombreux composants coulés et extrudés sont fabriqués à partir de polycaprolactame. Sa ténacité et sa résistance à l'usure font qu'il est utilisé en génie mécanique pour réaliser des engrenages et des vis à faible charge ; ses bonnes propriétés de glissement le font également utiliser pour réaliser des paliers lisses et les plaques à charge élevée.
Le polyamide 6 est employé comme matériau de support en chromatographie, sur couche mince et sur colonne Reinhard Mattisek, Gabriele Steiner et Markus Fischer, Lebensmittelanalytik, , Springer, 2010. .
Notes et références
Catégorie:Polyamide Catégorie:Plastique Catégorie:Fibre