Poliamida

Una poliamida (PA) es un polímero que contiene funciones amida que pueden resultar de la policondensación entre las funciones ácido carboxílico y amina . -VS(=O)-NOH-{\ Displaystyle \ mathrm {-C (= O) -NH-}}

En 1927, la empresa estadounidense Du Pont de Nemours creó un departamento de investigación para estudiar la síntesis de polímeros de cadena larga. La gestión está a cargo de Wallace Hume Carothers . La poliamida 6/6 fue descubierta en 1936, la producción a escala industrial comenzó en 1938. Al mismo tiempo, Paul Schlack, un químico alemán, obtuvo por apertura y luego policondensación de una caprolactama (amina cíclica), una resina de poliamida con seis átomos de carbono llamado Perlon. Ciertas poliamidas se utilizan rápidamente en la industria textil, en particular para la fabricación de fundas para paracaídas . Las poliamidas se conocerán mejor en lo sucesivo con el nombre de nailon .

Desde entonces, la familia de las poliamidas ha crecido al igual que los productores . El consumo ha aumentado significativamente en las últimas décadas en respuesta a la demanda de la industria automotriz. Encuentran una amplia variedad de aplicaciones técnicas gracias a sus excelentes propiedades, en inyección por ejemplo, como sustituto de metales y otras resinas termoendurecibles . Algunos grados permiten la extrusión o incluso el termoformado .

Clasificación

Según la composición de su cadena esquelética, las poliamidas se clasifican en alifáticas , semiaromáticas y aromáticas (poliftalamidas cuando la proporción de diácidos aromáticos es al menos igual al 50% de los diácidos totales). Según el tipo de unidades repetidas , las poliamidas pueden ser homopolímeros o copolímeros  :

• Poliamidas alifáticas (ejemplo: nailon de DuPont):
  • Homopolímeros:
    • PA 6: Policaprolactama [NH− (CH 2 ) 5 −CO] n producida al abrir el anillo de caprolactama ,
    • PA 12: Polilauroamida producida al abrir el anillo de laurilactama ,
    • PA 11  : Poliundecanamida elaborada a partir del ácido 11-aminoundecanoico , un aminoácido obtenido del aceite de ricino ,
    • PA 4.6: Politetrametilenadipamida elaborada a partir de tetrametilendiamina y ácido adípico ,
    • PA 6.6 (nailon): Polihexametilenadipamida: [NH− (CH 2 ) 6 −NH - CO− (CH 2 ) 4 −CO] n elaborado a partir de hexametilendiamina y ácido adípico,
    • PA 6.9: Polihexametilen nonandiamida elaborada a partir de hexametilendiamina y ácido 1,9-nonanodioico ,
    • PA 6.10: Polihexametilen sebacamida elaborada a partir de hexametilendiamina y ácido sebácico ,
    • PA 6.12: Polihexametilendodecanodiamida elaborada a partir de hexametilendiamina y ácido 1,12-dodecanodioico ,
    • PA 10.10: Polidecametilen sebacamida elaborada a partir de decandiamina y ácido sebácico,
    • PA 10.12: Polidecametilen sebacamida hecha de decandiamina y ácido 1,12-dodecanodioico;
  • Copolímeros:
    • PA 6.6 / 6: [NH- (CH 2 ) 6 −NH - CO− (CH 2 ) 4 −CO] n - [NH− (CH 2 ) 5 −CO] m hecho de caprolactama, hexametilendiamina y ácido adípico,
    • PA 6 / 6.6 / 6.10: [NH− (CH 2 ) 5 −CO] n - [NH− (CH 2 ) 6 −NH - CO− (CH 2 ) 4 −CO] m - [NH− (CH 2 ) 6 -NH - CO- (CH 2 ) 8 -CO] p hecho a partir de hexametilendiamina, ácido adípico y ácido sebácico;

• Poliamidas o poliftalamidas semi-aromáticas, ejemplo: Trogamid de Evonik Industries  :
  • PA 6.I: Polihexametilen isoftalamida hecha de hexametilendiamina y ácido isoftálico ,
  • PA 6.T elaborado a partir de hexametilendiamina y ácido tereftálico ,
  • PA mXD.6: polimetaxililenadipamida hecha de m- xililendiamina y ácido adípico;

• Poliamidas aromáticas o aramidas ( ar omatic poli amida s), ejemplos de Kevlar y Nomex de DuPont, Teijinconex, Twaron y Technora Teijin:
  • PA MPD.I: Polimetafenilen isoftalamida hecha de metafenilendiamina y ácido isoftálico,
  • PA PPD.T: Tereftalamida de poliparanfenileno hecha de parafenilendiamina y ácido tereftálico,
  • PA ND.T / IND.T: elaborado a partir de 2,2,4 / 2,4,4-trimetil-hexametilendiamina y ácido tereftálico.

Según su grado de cristalinidad , las poliamidas pueden ser:

• semicristalino  :
  • con alta cristalinidad: PA 4.6 y PA 6.6,
  • baja cristalinidad: PA mXD.6;
• amorfo  : PA 6.I.

Según esta clasificación, PA 6.6, por ejemplo, es una homopoliamida alifática semicristalina.

Poliamidas alifáticas

Las poliamidas alifáticas (AP) se designan con uno (o más) números relacionados con el número de átomos de carbono contenidos en la unidad repetitiva  :

• las poliamidas designadas por un solo número (PA 6 por ejemplo) se obtienen generalmente por polimerización en cadena de una lactama (PA 6 se obtiene a partir de caprolactama; su unidad contiene 6 átomos de carbono ); otro método es la policondensación de un aminoácido ( por ejemplo: PA 11 );
• las poliamidas designadas con dos dígitos (PA 4.6, PA 6.6, PA 6.10, PA 6.9, PA 6.12 por ejemplo) se obtienen generalmente por policondensación entre un ácido dicarboxílico y una diamina . Los valores corresponden al número de átomos de carbono que forman una unidad de la cadena, incluido el número de átomos de carbono de la diamina y del diácido, respectivamente.

En el caso de la poli anteriormente (tetrametilen adipamida), la reacción se llevará a cabo a partir de 1,4-tetrametilendiamina en presencia de ácido adípico con liberación de una molécula residual (H 2 O).

Caracteristicas

Se trata de polímeros generalmente con estructuras semicristalinas, que presentan un buen compromiso entre características mecánicas y químicas. La concentración de función amida y la regularidad de su espaciamiento determinan las propiedades del material. El punto de fusión (T f ) aumenta con la concentración de la función amida, y además cuando el número de carbono que compone los dos segmentos de cadena es par en el caso de un sistema - (AA - BB) n -.

Las poliamidas son generalmente materiales sensibles a la humedad por la presencia de grupos polares. Las propiedades dimensionales y mecánicas pueden verse afectadas por las condiciones de almacenamiento y la implementación . También están sujetos a oxidación a alta temperatura, así como a una resistencia al fuego limitada. Para superar esto último, es posible el uso de retardadores de llama a partir de compuestos halogenados ( bromados o clorados) o también a partir de compuestos inorgánicos.

Uso especifico

BASF, DuPont, Lanxess, Rhodia, A Schulman, han desarrollado poliamidas 6 y unas 6,6 especialmente adaptadas al proceso de inyección asistida por agua (IAE). Este proceso, junto con poliamidas de grados específicos, se está volviendo común para aplicaciones bajo el capó o destinadas al transporte de fluidos. Por sus propiedades mecánicas a alta temperatura y su resistencia a los fluidos industriales (aceite, glicol ,  etc. ), las poliamidas procesadas por IAE entran así en competencia directa con el polipropileno .

Poliftalamidas

A medio camino entre las poliamidas alifáticas y las poliarilamidas (PAA), las poliftalamidas (PPA) se encuentran entre los polímeros de alto rendimiento. La diferencia fundamental en comparación con las poliamidas alifáticas radica en la presencia de un anillo aromático en los segmentos diácidos, de ahí su nombre trivial de poliamida semiaromática.

Esta "rigidez" proporcionada por los ciclos aromáticos da como resultado una mejor conservación de las propiedades a altas temperaturas con, además, una buena estabilidad dimensional. Para los PPA en general, la transición vítrea y las temperaturas de fusión son más altas en comparación con una poliamida alifática. Su capacidad para cristalizar depende de la naturaleza del patrón, algunos lo lograrán, otros serán amorfos y en algunos casos también hablamos de microcristalinidad .

El ejemplo de un ND.T / IND.T PA anterior es un polímero amorfo y transparente, resultante de una copolicondensación entre una 2,2,4 / 2,4,4-trimetil-hexametilendiamina y un ácido tereftálico , comercializado por Evonik Industries bajo el nombre de Trogamid T.

Rilsanización

La rilsanización consiste en depositar poliamida 11 (comercializada por Arkema bajo la marca Rilsan PA11), un polímero termoplástico de la familia de las poliamidas, sobre una pieza generalmente metálica. PA 11 es un bioplástico de base biológica no biodegradable . Proviene de un material de origen vegetal, el aceite de ricino .

Este recubrimiento es particularmente ventajoso cuando se busca protección anticorrosión (buena resistencia al ensayo de niebla salina ), aislamiento eléctrico, resistencia a la abrasión y cavitación y ataque químico. Además de estas características "industriales", se puede utilizar con fines estéticos.

Notas y referencias

1. Nombre y abreviatura según EN ISO 1043-1, Plásticos - Símbolos y términos abreviados - Parte 1  : Polímeros básicos y sus características especiales
2. Buenas propiedades mecánicas en un amplio rango de temperatura, de -50  a  170  ° C dependiendo de las condiciones de estrés.
3. Buena resistencia a disolventes y aceites.
4. Como el bromofeniléter (BPE) o la bistetrabromoftalamida de etileno (TBPIE) que se utilizan comúnmente para las poliamidas 6 o 6/6.
5. Como hidróxido de magnesio Mg (OH) 2 .
6. Bajo la designación PA 6/3-T en DIN 16773.
7. Anteriormente Degussa.

enlaces externos

• (es) NILIT Plastics, “  Two Nilit Companies Start Production after Expansion  ” ,2013
• Jean-Claude Bernier y Rose Agnès Jacquesy, "  Nylon, Rilsan y Kevlar: la gran aventura de las poliamidas  " ,2012
• (es) Plastics Technology, "  Inyección de agua: todo se une  " ,2005
• (es) DuPont Engineering Polymers, "  Poliamidas de alto rendimiento que cumplen los exigentes requisitos para componentes de gestión térmica de la automoción  " ,2006
• (es) Evonik Industries, "  Trogamid® CX, poliamida transparente con una excelente combinación de propiedades  "