Chemie pro šílence 4. Polyamid

26. ledna 2014 v 6:16 | Petr |  Chemie pro šílence
Předpokládám, že už jsem se kdysi chlubil, že současnou manželku jsem "uchvátil" tím, že jsem denodenně psal na nástěnku "molekulu dne" a vydržel jsem to celý rok, proto teď mohu pokračovat jediným možným plastem a to je "nylon" ze kterého bratři anglosassové vyrábějí "nylonky" neboli silon, ze kterého české firmy vyrábějí neméně erotickým aspektem nabité "silonky"
Peptidická vazba
Takže když vezmete nějaký obyčejný uhlovodík a dáte jej do směsi kyseliny dusičné a sírové (tzv nitrační směsi) vznikne vám uhlovodík který má na konci skupinu -NO2 - ta má velký význam ve výbušinách, které probereme v budoucnu. Pokud vzniklou nitrosloučeninu redukujeme vodíkem -NO2 se změní na - NH2 - aminosloučeninu. Její dva vodíky na dusíku reagují s -COOH skupinou organických kyselin za vzniku peptidické vazby. Peptidickou vazbu využívá matička příroda k výrobě bílkovin. Bílkoviny mají běžně i sacharidové řetězce, které vážou vodu a bilkovina pak má vzhled vaječného bílku. Polotekuté bílkoviny jsou ovšem někdy poněkud na obtíž, proto tady máme pár bílkovin, které jsou čisté peptidy bez sacharidů a jsou zcela suché. Nejzhnámější peptid tohoto typu je keratin - známý taky pod přezdívkami "vlasy", "nehty", "kopyta", "srst", "rohy", "nosorohy" a jiné části zvířátek, které mě momentálně nenapadají.

V hmyzí říši jsou ještě zajímavější "suché peptidy". Například pavoučí vlákno a jemu velmi příbuzné zámotky bource morušového známé pod krycím názvem Hedvábí. ty mají tu vlastnost, že se syntezují jako krátké peptidy, které teprve na vzduchu polymerizují v extrémně tenká a extrémně pevná vlákna.
Na přírodní hedvábí měli odedávna monopol Číňani a Japonci, a taky se ho po stovky let snažili udržet - první housenky bource morušového byly do Evropy propašovány ilegálně, stejně jako recept na výrobu porcelánu, střelného prachu a další Čínské technologie (my v současnosti tak chytří nejsme a servírujeme soudruhům know-how na stříbrném tácu).

Dokud se jednalo jenom o textil pro ženské - nic se nedělo, ale k jistému zlomu v polyamidech došlo za války, kdy Japonci prví co udělali, když se dali do holportu s Hitlerem - bylo embargo na padákové hedvábí do USA....
Takže chemici firmy Du Pont dali hlavy dohromady a v roce 1939 vymysleli výrobu Nylonu-66 - známého taky jako poylamid-66. 66 znamená, že spolu reagují 6 uhlíkatý amin a 6 ulíkatá karboxylová kyselina - v našem případě tedy hexamethylendiamin a kyselina adipová.
Polyamid 66
Reakční mechanismus chemickou hantýrkou vypadá nějak takto - vznikají dlouhé řetěžce kde každých 6 uhlíků je peptidická vazba. Zvídavější z vás se ptají proč zrovna 6 uhlíkaté molekuly - nemůžeme vzít jakýkoliv diamin a jakoukoliv dikarboxylovou kyselinu. Odpověď je ano - reagovat to bude, ale kvalita takového plastu bude asi dosti ubohá - v nejlepším to bude viskózní smradlavá "hňahňanina".
Tím že se peptidické skupiny -CO-NH-opakují v přesně stejných intervalech mohou mezi CO a NH sousedních molekul vzniknout tzv. vodíkové můstky, které vytvoří teprve tu správnou peptidickou - síťovitou - strukturu. Podobnost s organickými proteiny je natolik dokonalá, že tento plast vytváří dokonce tzv. beta-strukturu "skládaného listu" známou z organických bílkovin.

Tím měli Američani otázku padákového hedvábí vyřešenou, a taky otázku "nylonek" kterými po válce "uchvátili" hromadu shoppaholiček v Evropě. Traduje se, že slovo NYLON znamená Now You Lousy Old Niponnese. Tedy něco jako A teď vy hnusní staří Japončíci.

Nicméně to bychom nebyli na mém blogu aby to nemělo jisté probémy. Jednak výroba Hexamethylendiaminu není úplně snadná a navíc v rekační směsi musí být hexamethylendiamin i kyselina adipová v absolutně absolutně absolutně přesném poměru 1:1. Proč ? Představte si extrémní případ, že kyseliny adipové je 2x tolik - co se stane - polymerizací vzniknou 18 uhlíkaté "trimery" typu kyselina-amin-kyselina a pak se reakce zastaví. Poněkud delší řetězce vzniknou pokud není poměr takto extrémní, ale stejně pokud nemáte co nejpřesněji 1:1 hrozí, že místo nylonek budete mít zase jen smradlavou hňahňaninu.

Proto němci v IG-Farben - a Dr. Wichterle u Bati vymysleli jiný způsob syntézy - místo dvou složek, které mají každá buď jenom amin, nebo jenom kyselinu dáme do směsi jenom jednu molekulu, která má na jednom konci amin a na druhém konci kyselinu. Tahle molekula opravdu existuje a jmenuje se epsilon-amino-kapronová kyselina a dokonce se píchá krvácejícím pacientům k zastavení krvácení. Její výroba v tunách má ale drobný háček - kyselina má tendenci reagovat s vlastním aminem za vzniku cyklické sloučeniny zvané epsilon-amino-kapro-laktam. To nám kupodivu vůbec nevadí - protože to uděláme tak, že v reakční směsi se kaprolaktam rozkládá a polyamid-6 nám zároveň vzniká - nic se nemusí příliš vážit, protože poměr 1:1 mezi -amino a -karboxy skupinami je zaručen...
Nylon-6
Tím Němci obešli Americké patenty a měli vlastní "Nylon". Nicméně shoppaholičky z celého světa potvrzují, že textil z nylonu 6 není tak kvalitní jako textil z Nylonu 66 - jistě tušíte, že za to může jiná vzájemná orientace CO-NH skupin v sousedních molekulách, která neumožní vznik tak dokonalé síťovité struktury.

O co je Nylon-6 horší na punčochy o to je lepší pro technické užití. Molekula polyamidů se totiž velice podobá polyethylénu, nebo polypropylénu, síťovitá struktura mu dává ještě větší pevnost a houževnatost než má polypropylén. Pevnější jsou jenom krystalická vlákna z UHDPE (ulta high density polyethylen). Na druhou stranu polyethylén a polypropylén jsou více odolné proti vlhkosti (přece jenom polyamid je napodobená bílkovina) a mají lepší vlastnosti z hlediska Infračerveného (radiového) vlnění.
Polyamid má zvláštní vlastnost, že do jeho struktury pronikají syntetické oleje - spolu s houževnatostí tohle z něj dělá ideální materiál pro plastová ozubená kola a kluzná ložiska.

Pokud týče lepení - jistě je vám jasné, že pokud polyamid imituje bílkoviny - bude jej dobře lepit "prostolep" a máte pravdu - kyanoakrylát drží dokonale - s drobným ALE - kyanoakrylát je tvrdý a křehký , zatímco polyamid je i při veliké pevnosti pružný - namáhané spoje mají tendenci se vydrolovat. Druhé ALE - je pronikání olejů do polyamidu - polyamidové součástky jsou často už od výrobce nasyceny oleji aby byly "samomazné" - což lepení kyanoakrylátem kazí. Daleko méně dobře drží epoxidy, které ale paradoxně díky menší křehkosi často poskytují pevnější spoje - v každém případě nutno lepit až po dokonalém odmaštění.
Odmaštěný polyamid se lepí celkem dobře - viz starodávná rada mladých shoppaholiček spočívající v zastavení "utíkajícího oka" na punčoše kapkou laku na nehty ....

Myslím že tato kapitola je už dosti vyčerpávající, proto si dáme už jenom radu robotům pro zničení lidstva - jestli chcete páníčka dokonale svázat opatřete si "paracord" alias nylonovou padákovou šňůru - lepší provázek s vysokou pevností jen tak nenajdete. V principu bych totéž poradi i lidem až budou utíkat před rozzuřenými roboty.
 

1 člověk ohodnotil tento článek.

Komentáře

1 SmokeyF SmokeyF | 25. března 2015 v 22:53

Tak tomu říkám článek! :D Pecka, pomohlo

Komentáře jsou uzavřeny.


Aktuální články

Reklama