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Poliamida (nylon): una breve introducción
La poliamida, más conocida como nailon, fue sintetizada por primera vez por Wallace Hume Carothers, un químico orgánico estadounidense que trabaja para la empresa química DuPont. En 1935, desarrolló la fórmula conocida como PA66, o nailon 66.
Sólo unos años después, en 1938, Pablo Schlack, un químico alemán que trabaja en IG Farben, desarrolló PA6 (también conocido como nailon 6), una molécula diferente basada en el compuesto orgánico caprolactama. Ambos tipos de poliamidas son adecuados para muchos tipos de aplicaciones. El uso de PA6 o PA66 depende de los requisitos técnicos necesarios, así como de las limitaciones económicas.
Las dos poliamidas más utilizadas son, con mucho, PA66 y PA6. Estas poliamidas se fabrican con mayor frecuencia en fibras para la industria textil o se soplan en películas utilizadas para la industria del embalaje. Las poliamidas también se utilizan para producir piezas para numerosas industrias.
Las poliamidas con las más altas prestaciones son APP (Poliftalamida o poliamida de alto rendimiento) y PA46. Las poliamidas con estas cualidades se utilizan a menudo como reemplazo de materiales metálicos o para aplicaciones muy específicas donde el polímero está expuesto a condiciones extremas, por ejemplo, piezas estructurales de automóviles o cascos de seguridad.
Diferencias entre Poliamida 6 (PA6 / Nylon 6) y Poliamida 66 (PA66 / Nylon 66)
Poliamida 6 (PA6) también se conoce como Nylon 6 o Policaprolactama. Es uno de los compuestos más utilizados en la familia de las poliamidas. PA6 se sintetiza a través de la polimerización de apertura de anillo de caprolactama.
Poliamida 66 (PA66), también conocido como Nylon 66, es uno de los termoplásticos más populares para fines de ingeniería y se utiliza principalmente como reemplazo de metales para diversas aplicaciones. El nailon 66 se sintetiza mediante la policondensación de hexametilendiamina y ácido adípico (dos monómeros que contienen seis átomos de carbono cada uno).
Las diferencias entre PA6 y PA66 se reducen a muchas pequeñas cosas. Si bien ambos son rentables, el nailon 6 suele ser un 30 % más barato que el nailon 66. Se hace una comparación de diferentes factores para los dos polímeros en tabla 1.
| Parámetro | PA6 | PA66 |
|---|---|---|
| Maquinabilidad: bajo desgaste de la herramienta y acabado superficial | Bien | Mejor |
| Contracción del molde | Más bajo | Más alto |
| Tasa de absorción de agua | Más alto | Más bajo |
| Resistencia a la tracción | 6,2 × 104 kPa (bueno) | 8,2 × 104 kPa (mejor) |
| punto de fusión cristalino | 225 °C | 265 °C |
| Densidad | 1,15 g/ml | 1,2 g/ml |
| Relación típica de contracción de moldeo | 1,2 % | 1,5 % |
Propiedades clave de PA66 y PA6
Como se dijo anteriormente, Poliamida 66 (PA66) y Poliamida 6 (PA6) se utilizan en tantas aplicaciones diferentes debido a su excelente rendimiento y un costo relativamente bajo. Algunas de las propiedades más importantes de estas poliamidas se enumeran a continuación:
- Alta resistencia y rigidez a altas temperaturas
- Buena resistencia al impacto, incluso a bajas temperaturas
- Buena resistencia a la abrasión y al desgaste.
- Excelente resistencia a combustibles y aceites.
- Buena resistencia a la fatiga
- Muy buen flujo para un fácil procesamiento.
- PA6 tiene una excelente apariencia superficial y mejor procesabilidad que PA66 debido a su muy baja viscosidad.
- Buenas propiedades de aislamiento eléctrico.
- La alta afinidad por la absorción de agua puede limitar las aplicaciones y el uso
- Estabilidad dimensional baja (la absorción de agua da como resultado un cambio dimensional)
La espectroscopia de infrarrojo cercano como herramienta para evaluar la calidad de las poliamidas
La espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) ha sido un método establecido para el control de calidad rápido y confiable dentro de la industria de la poliamida durante más de 30 años. Sin embargo, muchas empresas aún no consideran de manera consistente la implementación de NIRS en sus laboratorios de QA/QC. Las razones pueden ser una experiencia limitada con respecto a las posibilidades de aplicación o una duda general sobre la implementación de nuevos métodos.
Hay varias ventajas de usar NIRS sobre otras tecnologías analíticas convencionales. Por un lado, NIRS puede medir múltiples parámetros en solo 30 segundos sin ninguna preparación de muestra. La interacción luz-materia no invasiva utilizada por NIRS, influenciada por las propiedades físicas y químicas de la muestra, lo convierte en un método excelente para la determinación de ambos tipos de propiedades.
En el resto de esta publicación, se presenta una breve descripción general de las aplicaciones de poliamida, seguida de soluciones llave en mano disponibles para el análisis de poliamida desarrolladas de acuerdo con las pautas de implementación de NIRS de ASTM E1655.
Aplicaciones y parámetros para poliamidas con NIRS
La producción de poliamida requiere que ciertos parámetros de calidad importantes se verifiquen periódicamente. Los parámetros típicos son la viscosidad relativa, así como los grupos terminales de amina y carboxílico, y el contenido de humedad. El análisis de grupos funcionales y viscosidad de las poliamidas suele ser un proceso largo y desafiante debido a la solubilidad limitada de la muestra y la necesidad de utilizar diferentes métodos analíticos. Además, la caprolactama, un precursor importante para la producción de poliamida, es muy higroscópica y soluble en agua, por lo que es fundamental contar con una técnica de análisis fiable para determinar el contenido de agua. De lo contrario, la calidad del producto final podría verse comprometida.
Las aplicaciones más relevantes para el análisis NIRS de los parámetros de calidad de PA se indican más adelante en este artículo en Tabla 2.
¿Dónde se puede utilizar NIRS en el proceso de producción de poliamidas?
Figura 4 muestra los pasos individuales desde el productor de plástico pasando por el compuesto de plástico y el convertidor de plástico hasta el productor de piezas de plástico y textiles. El primer paso en el que se pueden usar instrumentos de laboratorio de infrarrojo cercano es cuando se producen polímeros puros como PA, y es necesario confirmar su pureza. NIRS también es una técnica muy útil durante el siguiente paso en el que los polímeros se combinan en productos intermedios que se utilizarán para su procesamiento posterior.
Fácil implementación de la espectroscopia NIR para productores de plástico
Metrohm tiene una amplia experiencia en el análisis de poliamidas y ofrece una solución llave en mano en forma de Analizador de polímeros DS2500. Este instrumento es una solución lista para usar para la determinación de múltiples parámetros de calidad en diferentes poliamidas.
Ejemplo de aplicación: Precalibraciones disponibles para la industria de la poliamida en el analizador de polímeros DS2500
La determinación de los parámetros enumerados a continuación en Tabla 2 es un proceso largo y desafiante con métodos de laboratorio convencionales. Para medirlos todos, se requieren varias técnicas diferentes, lo que lleva una cantidad significativa de tiempo, no solo para analizar la muestra (que tiene una solubilidad limitada, lo que complica aún más la situación), sino también para la gestión y el mantenimiento del instrumento.
| Parámetro | Método principal | Tiempo hasta el resultado (método principal) | Notas de aplicación NIRS relevantes | Beneficios NIRS |
|---|---|---|---|---|
| Viscosidad relativa | Viscosidad | 90 minutos preparación + 1 min. viscosímetro |
|
Los cuatro parámetros se miden simultáneamente en un minuto, sin preparación de muestras ni necesidad de reactivos químicos |
| Grupos finales carboxílicos | Valoración | 90 minutos preparación + 20 min. Valoración | ||
| Grupos terminales de amina | Valoración | 90 minutos preparación + 20 min. Valoración | ||
| Contenido de humedad | Valoración Karl Fischer (horno) | 2 minutos. preparación + 15 min. Valoración KF (horno) |
Los modelos de predicción NIRS creados para poliamidas se basan en una gran colección de espectros de productos reales y se desarrollan de acuerdo con ASTM E1655 Prácticas estándar para el análisis cuantitativo multivariado por infrarrojos. Para obtener información más detallada sobre este tema, descargue el White Paper gratuito.
Espectroscopia de infrarrojo cercano: análisis cuantitativo según la norma ASTM E1655
Para obtener más información sobre las precalibraciones para poliamidas, descargue nuestro folleto y visite la página web dedicada a continuación.
Figura 6 muestra los resultados de la solución llave en mano de Metrohm para la determinación no destructiva de varios parámetros de calidad en PA enumerados en Tabla 2.
Esta solución demuestra que la espectroscopia NIR es muy adecuada para el análisis de múltiples parámetros en poliamida en menos de un minuto sin preparación de muestras ni uso de reactivos químicos. Obtenga más información sobre el procedimiento en nuestra Nota de aplicación gratuita.
Los ejemplos que se muestran arriba se refieren a PA6 y PA66, pero NIRS es sin duda una gran herramienta para la detección rápida y el control de calidad de poliamidas con diferentes longitudes de cadena.
Otras entregas de esta serie
Este blog es una descripción detallada del uso de la espectroscopia NIR como la herramienta de control de calidad ideal para Poliamida 6 (PA6) y Poliamida 66 (PA66). Otras entregas de esta serie están dedicadas a:
Descripción general de NIRS en la producción de polímeros
Polietileno y Polipropileno (PE & PP)
Tus conocimientos para llevar
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