NYLON

NYLON

. Espressione generica, coniata sul modello di quella di rayon, per indicare i termini di una nuova classe di polimeri sintetici azotati per fibre tessili artificiali, scoperta da W.H. Carothers, e la cui produzione industriale, iniziata nel 1939 negli Stati Uniti dalla Società du Pont de Nemours, si è andata rapidamente affermando in molti paesi.

Chimicamente questi polimeri sintetici possono essere definiti come poliammidi lineari, nelle quali catene paraffiniche normali −(CH₂)_n− di conveniente lunghezza sono intercalate a gruppi ammidici −NH−CO−, ciò che crea una notevole analogia strutturale con i polipeptidi e le proteine naturali. Avuto riguardo al fatto che alla formazione del polimero possono prender parte molecole di una sola specie (ω-amminoacidi) contenenti tutti e due i gruppi −COOH e −NH₂ di opposta polarità interessati nella condensazione, oppure questi possono essere rimiti in 2 molecole differenti (diammine e acidi bibasici), si distinguono due classi di poliammidi (I) e (II), i cui elementi di struttura sono indicati tra [ ]:

Alle poliammidi propriamente dette si debbono poi aggiungere i poliuretani (III), poliesteri carbammici dei glicoli, preparabili da diisocianati e glicoli secondo la reazione:

Con l'unica eccezione del caprolattame (v. appresso), le poliammidi vengono praticamente preparate secondo la b) a partire cioè dalle diammine e dagli acidi bibasici della serie ossalica, più agevolmente ed economicamente accessibili degli ω-aminoacidi; a limitare il numero dei termini d'interesse pratico intervengono le caratteristiche fisiche dei prodotti ottenuti (punto di fusione, filabilità, tenacità, ecc.), pochissimi dei quali presentano i requisiti necessarî all'impiego per fibre tessili, nonché la possibilità di una produzione economica degli intermedî da materie prime abbondanti e poco costose.

Si producono oggi industrialmente i seguenti tipi, che vengono contrassegnati con cifre che indicano il numero di atomi di carbonio presenti nella base e nell'acido impiegati:

Tra questi il primo è di gran lunga il più importante per la preparazione delle fibre, oltre che per le proprietà del polimero, per la facile accessibilità da materie prime economiche (fenolo o furfurolo o cicloesano da petrolio); l'acido sebacico, intermedio dei nylon 6-10 e 10-10, viene ottenuto per piroscissione alcalina dell'olio di ricino. I poliuretani hanno solo interesse limitato. Lo schema seguente dà un'idea del succedersi di reazioni che conducono dal fenolo al nylon 6-6:

Il fenolo viene idrogenato cataliticamente in fase liquida con Ni a cicloesanolo e questo ossidato ad ac. adipico con HNO₃. Metà dell'acido adipico prodotto viene trasformato con NH₃ e opportuni catalizzatori disidratanti in nitrile adipico, che è successivamente idrogenato a diammina. Acido adipico e diammina nei rapporti molecolari danno il sale 6-6 (adipato di esametilendiammina), che per cottura in autoclave elimina acqua trasformandosi nel polimero 6-6 di peso molecolare intorno a 10.000. Questo, estruso sotto forma di nastro corneo simile all'avorio, rotto in minuti frammenti, viene filato allo stato fuso (260°) in opportune macchine di filatura che ricordano quelle del rayon di acetato; il filamento che solidifica immediatamente all'aria, deve essere sottoposto ad una stiratura a freddo che impartisce al filato di nylon le sue caratteristiche di resistenza e di elasticità.

Il successo incontrato dalle fibre poliammidiche è giustificato dalle loro eccezionali caratteristiche meccaniche, che le pongono alla testa di tutte le fibre artificiali e naturali fino ad oggi conosciute, e che si manifestano quando il filamento appena uscito dalla filiera viene stirato a temperatura ordinaria fino a fargli raggiungere una lunghezza da 4 a 7 volte quella originaria, a seconda del tipo di polimero usato. Le poliammidi del nylon sono costituite da molecole filiformi di peso molecolare medio intorno a 10.000 le quali nel filamento ottenuto per trafilatura, sono disposte in modo disordinato. Lo stiramento a freddo (fig. 1) provoca uno scorrimento delle une rispetto alle altre fino a che esse assumono una disposizione orientata, parallela, ciò che è accompagnato da un allungamento del filo e da una strizione trasversale (ad es., un monofilo di nylon 6-6 del diametro di 0,8 mm. quadrupla all'incirca la sua lunghezza riducendosi a un diametro di 0,4 mm.). L'esame con i raggi X del filamento stirato conferma questa disposizione orientata, e con l'identificazione di caratteristici periodi d'interferenza mostra che le lunghe molecole si sono disposte con i gruppi polarmente opposti (−CO− e −NH−) affacciati (fig. 2). A intense azioni elettrostatiche tra i gruppi di polarità opposta, si attribuisce anzi la grande tenacità di queste fibre. Il carico di rottura del filato di nylon raggiunge i 7 gr. per denaro (fig. 3) superando quello della stessa seta naturale; contrariamente a quanto si verifica per questa, è poi assai poco influenzato dall'umidità. Altra caratteristica molto importante è la perfetta elasticità, non raggiunta da nessun'altra fibra naturale o artificiale; un filo di nylon stirato, sottoposto a trazione si allunga, ma riprende esattamente la sua lunghezza al cessare del carico, almeno fino a che l'allungamento è stato mantenuto entro certi limiti, come mostra il diagramma della fig. 3. Il nylon può essere filato a titoli assai bassi, fino a diametri eguali a quelli della bava serica e, con speciali accorgimenti, finanche ad 1/7 di questa. La tintura non presenta particolari dilficoltà. Altre pregevoli caratteristiche sono il basso peso specifico, lo scarso potere d'assorbimento dell'umidità, l'assoluta inattaccabilità alle tarme e alle muffe. Per tutte queste proprietà il nylon è il filato ideale per la preparazione di calze da signora caratterizzate, in confronto a quelle di seta e di rayon, da una durata assai maggiore. Essa è dovuta alle elevate elasticità e tenacità del filo che rendono più difficile la rottura di una maglia; naturalmente la smagliatura, una volta iniziata, procede poi come nelle altre calze. Altre applicazioni sono la fabbricazione di corde, del crine artificiale per spazzole, spazzolini da denti, lenze per la pesca, catgut per suture chirurgiche; nel campo tessile si possono preparare ottimi velluti e stoffe da parato di grande durata, stoffe per impermeabili; grandi quantità ne sono state impiegate durante la guerra per stoffe da paracadute. Oltre all'impiego per fibre, le poliammidi possono venire utilizzate come le altre materie plastiche anche per lavori di stampaggio; la grande tenacità e durezza le rendono adatte alla preparazione di organi meccanici di piccole dimensioni (ad es. ruote dentate, ecc.).

Bibl.: I. V. Bergen, in Rayon Textil Monthly, XX, 1939, p. 53; E. K. Bolton, in Ind. Eng. Chem, XXXIV, 1942, p. 53; H. Boxer, in Amer. Dyestuff Reptr., XXXI, 1942, p. 16; J. P. Hoff, in Ind. Eng. Chem., XXXII, 1940, p. 1560; R. A. Ramsdell, in Amer. Dyestuff Reptr., XXXIII, 1944, p. 121.