¿Cuáles son las poliamidas?

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Poliamidas

Historia de las polimaidas

Dos Profesores de químicos, uno de New York y uno de Londres ,al mismo tiempo, estaban investigando el comportamiento de las moléculas simples que unidas pueden formar moléculas gigantes como las moléculas que contenían grupos amino y grupos carboxilo, el resultado fue una moléculas con grandes anillos y fue llamada Nylon o poliamida. Cuando se mezcló ácido adípico y la hexametilendiamina, observó que se condensaban para dar un polímero con estructura similar a la seda. Cuando se mezclan estos dos reactivos, tiene lugar una reacción de transferencia de protones que da lugar a un sólido blanco denominado sal de Nylon. Cuando ésta se calienta a 250ºC, se elimina agua en forma gaseosa y se obtiene Nylon fundido. El Nylon fundido se moldea a su forma sólida o se extrude a través de un hilador para obtener una fibra. Esta primera fibra completamente sintética fue llamada nylon (poliamdia 6.6). Las poliamidas se comenzaron a emplear como fibras sintéticas, aunque han terminado por emplearse en la fabricación de cualquier material plástico. Puesto que la hexametilendiamina y el ácido adípico tienen cada uno seis átomos de carbono en su molécula, la nueva sustancia se llamó "poliamida 6.6". Se cree que su nombre es un juego de palabras, haciendo referencia a NY (Nueva York) y Lon (Londres), dos ciudades que conjugadas en idioma inglés dan como resultado NyLon, ya que lo descubrirían dos investigadores que vivían uno en cada ciudad. Otra leyenda atribuye el nombre a abreviaciones de exclamaciones como “Now You Lousy Old Nipponese” (o “Now You Look Old Nippon” o “Now You Loose Old Nippon”) en contra de los japoneses al tratarse de un sustituto de la seda que se había importado de China ocupada por los japoneses en la Segunda Guerra Mundial.

Las diferencias entre PA 6 y PA 6.6

PA 6 y PA 6.6 son muy similares ambas son parcialmente cristalinos y tienen la misma base, pero tienen un orden diferente en sus moléculas individuales. Las diferentes disposiciones de las moléculas hacen que encontremos más beneficios mecánicos en la PA 6.6. Sus propiedades básicas tales como la resistencia química son iguales ,tienen buenas propiedades de deslizamiento y amortiguación, buena abrasión y buena resistencia al impacto, las dos son también resistentes a los álcalis débiles, grasas y aceites. Las PA 6.6 absorbe menos humedad y por lo tanto es más estable mientras las ventajas de la PA 6, se ven cuando esta reforzada con fibra de vidrio, de hecho tiene un mejor acabado superficial. Además, las temperaturas de procesamiento inferiores de PA 6 (222°C contra 265°C de la PA 6.6) reducen el consumo de energía que conduce a menores costes de producción en comparación con PA 6.6. Debido a la mayor absorción de humedad, PA 6 tiene una resistencia al impacto superior que PA 6.6. Mediante el uso de fibras de vidrio, las propiedades mecánicas se pueden mejorar y las temperaturas de funcionamiento se pueden aumentar. Mexpolimeros, ofrece poliamidas con refuerzos de fibra de vidrio y carga mineral hasta un 60%. Producimos poliamidas de alto impacto, estabilizados contra el calor y la hidrólisis, de todos los colores deseados.

Clasificación de poliamidas

Las poliamidas se caracterizan químicamente por su estructura macromolecular, integrada por un grupo amida (-NH-CO-), que se forma con la reacción de un grupo carboxílico con un grupo amino como unidad funcional recurrente que proporciona las propiedades químicas específicas a los productos finales. Son especialmente versátiles debido a su facilidad de síntesis y gozan de excepcionales propiedades mecánicas y térmicas. La abreviatura PA seguido de un número PAn, indica el número de átomos de carbono de los de ácido, si los números son dos, el primero representa el número de átomos de carbono de la amina , mientras el segundo número representa los átomos de carbono del ácido poliamidas bicarbossilico. Son compuestos de alto peso molecular con estructura lineare. La presencia de grupos amida capaz de formar grupos con el hidrógeno define las propiedades físicas y químicas que son comunes a todas las poliamida. Proporcionan excelentes propiedades mecánicas , físicas y térmicas ,las propiedad térmicas de las poliamidas se diferencian entre ellos para características de ductilidad y rigidez, fuerza y resistencia, y permiten el procesamiento con casi todos los sistemas en uso para materiales termoplásticos. Desde un punto de vista estructural, se dividen en dos tipos principales:

Derivado de aminoácidos o lactamas (-NH-R-CO-) n AB

Derivadas de diaminas y ácidos dicarboxílicos (-NH-R-NH-CO-R'-CO-) n AABB

Poliamidas derivadas de lactamas

Las poliamidas derivadas de la polimerización de lactamas, a través de la apertura del anillo, o de la policondensación de aminoácidos, en la que A se define como el primer grupo funcional (amina) y para la segunda B funcional (ácido carboxílico).

Poliamida 4 o polipirrolidone (amminobutanoico ácido lactama 4)
Policaprolactama o poliamida 6
Poliamida 11 o ácido poli-wamminoundecanoico
Poliamida 12 o polilaurolattame o poli-wamminododecanoico
Poliamida 69 a partir de ácido azelaico

Per AABB ácido, significa que las poliamidas obtenidas por policondensación de una diamina (AA) con un ácido dicarboxílico (BB).

Poliamidas derivadas de de diaminas y ácidos dicarboxílicos

En el caso de monómeros lineales simples el primer número se refiere al número de átomos de carbono de la diamina y el segundo al número de átomos de carbono del ácido dicarboxílico; en el caso de monómeros lineales simples el primer número se refiere al número de átomos de carbono de la diamina y el segundo al número de átomos de carbono del ácido dicarboxílico;

Poliamida 66 o adipamida de polihexametileno
Poliamida 610 o poliesametilensebacammide
Poliamida 46 o politetrametilenadipammide
MXD6 poliamida o m-xililenadipammide

para los casos no lineales, con moléculas más complejas o al menos no lineal simple se utilizan, en lugar de números, abreviaturas literales que indican el monómero o el comonómero estructural :

MXD para m-xililendiamina,

Poliamidas aromaticas

Las poliamidas aromáticas, a menudo llamadas aramidas, tienen una mayor resistencia al calor en solventes a la llama y una mayor estabilidad dimensional que todas las poliamidas alifáticas, pero son mucho más caras, más difíciles de producir y de trabajar. Las poliamidas tienen varias ventajas sobre otras plásticos de ingeniería. Por ejemplo, son más resistentes a la hidrólisis alcalina que los poliésteres pero no resisten la hidrólisis ácida. También tienen una mejor resistencia al solvente líquido orgánico que el PET y la PC.

Propiedades termicas

Las propiedades de la Poliamidas están relacionadas con la presencia del grupo amida en la cadena que permite la formación de fuertes enlaces de hidrógeno intercadenado. Las temperaturas de fusión de las PA varían de acuerdo con su estructura molecular, dentro de un rango de temperatura muy alto (de 178 ° C para PA12 a aproximadamente 295 ° C para PA parcialmente aromático, hasta valores superiores a 500 ° C para PA completamente aromático.

Poliamidas alifaticas

PA 46

PA 6

PA 6.6

PA 11

PA 12

PA69

PA 410

PA 610

PA 612

Poliamidas alifaticas amorfas

PA MACM 12

Poliamidas semi-alifaticas

PA6 L, PA4 T,PA4 L,PA MXD6 son poliamidas parcialmente alifáticas, gracias a la presencia de un monómero aromático, pueden trabajar a temperaturas más altas, alta rigidez, buena estabilidad dimensional y baja contracción.

Poliamidas semi-aromaticas

PA, PA9T, PA MXD6 o m-xililenadipamida, PA6 T y HTN tienen un alto punto de fusión, baja absorción de humedad, por lo tanto estabilidad mejorada del mes, ciclos cortos, buena resistencia química, excelente apariencia superficial, excelentes propiedades mecánicas.

Poliamidas aromáticas PPA

También llamado poliftalamida (PPA), del inglés polyphthalamide) poliamida, de interés comercial tenemos 2 tipos: El primero se deriva de la policondensación de ácido isoftálico y m-fenilendiamina. Tiene una gran capacidad ignífuga y se utiliza para la construcción de trajes de lucha contra incendios. El segundo se deriva de la policondensación de ácido tereftálico y p-fenilendiamina. Su principal característica es la gran resistencia a las tracciones y los impactos. Se usa en una variedad de campos, desde cuerdas para montañeros hasta chalecos antibalas. Las poliamidas aromáticas tienen una mayor resistencia a la oxidación, pero tienen una menor resistencia a la inflamabilidad. La poliftalamida PPA, es una resina termoplástica sintética de alto rendimiento de la familia de las poliamidas que se utiliza para substituir metales en aplicaciones automotrices de alta temperatura.

Poliamidas aromáticas ramificada amorfas

PA6.3 T es transparente con excelentes propiedades físico-mecánicas, la estructura amorfa también reduce la contracción y, en consecuencia, el alabeo

Velocidad de cristalización

La velocidad de cristalización de las poliamidas es muy importante a nivel de la aplicación y, aunque generalmente es bastante alta, a menudo es necesario aumentarla aún más mediante el uso de agentes de nucleación. La velocidad de cristalización también es inversamente proporcional al peso molecular siguiendo la regla general de todos los polímeros semicristalinos. El enfriamiento rápido del polímero fundido, como los que ocurren en la mayoría de las transformaciones (moldeado y extrusión son ejemplos típicos), bloquean el proceso de crecimiento de las esferulitas a un nivel que depende del tipo de poliamida y obviamente de la velocidad de enfriamiento. Este hecho crea problemas en los casos en que el producto obtenido por enfriamiento rápido no se relaja lo suficiente y en el caso de las poliamidas 6 y 66 la reabsorción de humedad, la reducción del punto de transición vítrea, crea problemas de post-cristalización de ninguna manera despreciable y que debe tenerse en cuenta. Sobre todo, la absorción de agua genera cambios notables también de las características mecánicas y una expansión de la pieza que va en la dirección opuesta a la cristalización secundaria, también entre otras cosas favorecida por la absorción de agua, lo que hace que el problema sea aún más complejo.

Poliamida humedad

El aspecto negativo, en cuanto a la resistencia mecánica, se debe al hecho de que las poliamidas con una mayor concentración de grupos amino de cadena tienden a absorber más agua. Esto implica una disminución en las características mecánicas a nivel de tracción debido a que el agua, un dipolo altamente efectivo, que se interpone entre los enlaces de hidrógeno hace que las cadenas se deslicen más y por lo tanto reduce la temperatura de transición vítrea del material.
Las poliamidas con una relación CH2 / CONH más baja son aquellas que absorben más agua y, por lo tanto, variarán más sus características mecánicas mediante el acondicionamiento.

Es muy importante tener en cuenta su nivel de humedad al convertir poliamidas. Esta información es fundamental desde el punto de vista del fabricante del material y del usuario, tan fundamental que se considera elemento adquirido y también la forma de envasar estos materiales es tal que garantiza el mantenimiento del contenido de humedad original durante muchos meses. Esta extrema sensibilidad al contenido de agua se debe al hecho de que un contenido de agua mayor que la solubilidad de este último en el polímero fundido crearía varios problemas durante el proceso.

Poliamida peso molecular

Las poliamidas en general no varían su peso molecular en un rango muy amplio como puede suceder para los polímeros de poliadición o de polimerización aniónica coordinada, en particular para poliolefinas y derivados. El rango de pesos moleculares, previsto como promedios numéricos - promedio de Mn - varía desde un mínimo de 15000 hasta un máximo de 60000. Los pesos moleculares más bajos no son extruibles en el estado fundido continuamente, mientras que para los pesos moleculares superiores a 60,000 son limitaciones debido a la necesidad de trabajar con contenidos de agua tan bajos que no son fácilmente alcanzables o, si lo fueran, a valores que son difíciles de mantener (H20 <100 ppm).

En cuanto a las características mecánicas podemos decir que el aumento en el peso molecular conduce a un aumento en la resistencia al impacto del material y lo hace adecuado para ciertas aplicaciones para las cuales la resiliencia es un factor importante.

Poliamidas reforzadas

Las bases utilizadas para obtener poliamidas reforzadas, contrariamente a lo que se ha dicho anteriormente, es preferible que estén sin terminar. De hecho, se ha demostrado que las características mecánicas y especialmente la resistencia al impacto están influenciadas por la terminación. La explicación de este comportamiento se puede encontrar quizás en el hecho de que los grupos amino terminales podrían reaccionar con los grupos básicos de la fibra de vidrio aumentando el rizado del polímero a la fibra misma. Además, los procesos de degradación mecano-químicas y de calor que puede tener lugar en extrusoras doble tornillos , que también se desplazan a bastante alto número de revoluciones, se pueden compensar por el aumento de la viscosidad polímero no terminado, al menos en la zona anterior a la entrada de la fibra vidrio; de hecho, una vez que los grupos amino terminales han reaccionado con la fibra, la condensación posterior al polímero se bloquea o ralentiza considerablemente.