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Poliamida (Nylon): Uma breve introdução
A poliamida, mais conhecida como Nylon, foi sintetizada pela primeira vez por Wallace Hume Carothers, um químico orgânico americano que trabalha para a empresa química DuPont. Em 1935, ele desenvolveu a fórmula conhecida como PA66, ou Náilon 66.
Apenas alguns anos depois, em 1938, Paulo Schlack, um químico alemão que trabalha na IG Farben, desenvolveu PA6 (também conhecido como Náilon 6), uma molécula diferente baseada no composto orgânico caprolactama. Ambos os tipos de poliamidas são adequados para muitos tipos de aplicações. A utilização de PA6 ou PA66 depende dos requisitos técnicos necessários, bem como das restrições económicas.
As duas poliamidas mais utilizadas são de longe PA66 e PA6. Estas poliamidas são mais frequentemente fabricadas em fibras para a indústria têxtil ou sopradas em filmes utilizados na indústria de embalagens. As poliamidas também são usadas na produção de peças para diversas indústrias.
As poliamidas com os mais altos desempenhos são PPA (Poliftalamida ou poliamida de alto desempenho) e PA46. As poliamidas com estas qualidades são frequentemente utilizadas como substitutos de materiais metálicos ou para aplicações muito específicas onde o polímero é exposto a condições extremas, por exemplo, peças estruturais automotivas ou capacetes de segurança.
Diferenças entre Poliamida 6 (PA6/Nylon 6) e Poliamida 66 (PA66/Nylon 66)
Poliamida 6 (PA6) também é conhecido como Nylon 6 ou Policaprolactama. É um dos compostos mais utilizados da família das poliamidas. PA6 é sintetizado através da polimerização de abertura de anel de caprolactama.
Poliamida 66 (PA66), também conhecido como Nylon 66, é um dos termoplásticos mais populares para fins de engenharia e é usado principalmente como substituição de metal para diversas aplicações. O Nylon 66 é sintetizado através da policondensação de hexametilenodiamina e ácido adípico (dois monômeros contendo seis átomos de carbono cada).
As diferenças entre o PA6 e o PA66 se resumem a muitas pequenas coisas. Embora ambos sejam econômicos, o Nylon 6 é normalmente cerca de 30% mais barato que o Nylon 66. Uma comparação de diferentes fatores é feita para os dois polímeros em tabela 1.
| Parâmetro | PA6 | PA66 |
|---|---|---|
| Usinabilidade – baixo desgaste da ferramenta e acabamento superficial | Bom | Melhorar |
| Encolhimento do molde | Mais baixo | Mais alto |
| Taxa de absorção de água | Mais alto | Mais baixo |
| Resistência à tracção | 6,2 × 104kPa (Bom) | 8,2 × 104 kPa (melhor) |
| Ponto de fusão cristalino | 225ºC | 265°C |
| Densidade | 1,15g/mL | 1,2 g/mL |
| Taxa típica de encolhimento de moldagem | 1,2 % | 1,5 % |
Principais propriedades do PA66 e PA6
Como dito anteriormente, Poliamida 66 (PA66) e Poliamida 6 (PA6) são usados em muitas aplicações diferentes devido à sua excelente desempenho e custo relativamente baixo. Algumas das propriedades mais importantes dessas poliamidas estão listadas abaixo:
- Alta resistência e rigidez em altas temperaturas
- Boa resistência ao impacto, mesmo em baixas temperaturas
- Boa resistência à abrasão e ao desgaste
- Excelente resistência a combustíveis e óleos
- Boa resistência à fadiga
- Fluxo muito bom para fácil processamento
- O PA6 tem excelente aparência superficial e melhor processabilidade que o PA66 devido à sua viscosidade muito baixa
- Boas propriedades de isolamento elétrico
- A alta afinidade pela absorção de água pode limitar as aplicações e o uso
- Baixa estabilidade dimensional (absorção de água resulta em mudança dimensional)
Espectroscopia no infravermelho próximo como ferramenta para avaliar a qualidade de poliamidas
Espectroscopia no infravermelho próximo (NIRS) tem sido um método estabelecido para controle de qualidade rápido e confiável na indústria de poliamida há mais de 30 anos. No entanto, muitas empresas ainda não consideram consistentemente a implementação do NIRS nos seus laboratórios de QA/QC. As razões podem ser a experiência limitada em relação às possibilidades de aplicação ou uma hesitação geral na implementação de novos métodos.
Existem várias vantagens no uso do NIRS em relação a outras tecnologias analíticas convencionais. Por um lado, o NIRS é capaz de medir vários parâmetros em apenas 30 segundos, sem qualquer preparação de amostra! A interação luz-matéria não invasiva utilizada pelo NIRS, influenciada pelas propriedades físicas e químicas da amostra, torna-o um excelente método para a determinação de ambos os tipos de propriedades.
No restante deste post, é apresentada uma breve visão geral das aplicações de poliamida, seguida de soluções prontas para análise de poliamida desenvolvidas de acordo com as diretrizes de implementação do NIRS de ASTM E1655.
Aplicações e parâmetros para poliamidas com NIRS
A produção de poliamida exige que determinados parâmetros de qualidade importantes sejam verificados regularmente. Os parâmetros típicos são a viscosidade relativa, bem como os grupos terminais amina e carboxílico e o teor de umidade. A análise do grupo funcional e da viscosidade das poliamidas é normalmente um processo demorado e desafiador devido à solubilidade limitada da amostra e à necessidade de utilizar diferentes métodos analíticos. Além disso, a caprolactama, um importante precursor para a produção de poliamida, é muito higroscópica e solúvel em água – portanto, é crucial ter uma técnica de análise confiável para determinação do teor de água. Caso contrário a qualidade do produto final poderá ser comprometida.
As aplicações mais relevantes para análise NIRS de parâmetros de qualidade de PA são indicadas posteriormente neste artigo em mesa 2.
Onde o NIRS pode ser utilizado no processo de produção de poliamidas?
Figura 4 mostra as etapas individuais do produtor de plástico, passando pelo compostor e conversor de plástico, até o produtor de peças plásticas e têxteis. A primeira etapa na qual os instrumentos de laboratório de infravermelho próximo podem ser usados é quando os polímeros puros como o PA são produzidos e sua pureza precisa ser confirmada. O NIRS também é uma técnica muito útil durante a próxima etapa, onde os polímeros são compostos em produtos intermediários para serem usados em processamento posterior.
Fácil implementação de espectroscopia NIR para produtores de plástico
A Metrohm possui ampla experiência em análise de poliamidas e oferece uma solução chave na mão na forma do Analisador de Polímero DS2500. Este instrumento é uma solução pronta para uso para a determinação de múltiplos parâmetros de qualidade em diferentes poliamidas.
Exemplo de aplicação: Pré-calibrações disponíveis para a indústria de poliamida no DS2500 Polymer Analyzer
A determinação dos parâmetros listados abaixo em mesa 2 é um processo demorado e desafiador com métodos laboratoriais convencionais. Para medi-los todos são necessárias diversas técnicas diferentes, o que leva um tempo significativo, não só para analisar a amostra (que tem solubilidade limitada, complicando ainda mais a situação), mas também para a gestão e manutenção do instrumento.
| Parâmetro | Método primário | Tempo até o resultado (método primário) | Notas de aplicação relevantes do NIRS | Benefícios do NIRS |
|---|---|---|---|---|
| Viscosidade relativa | Viscosidade | 90 minutos. preparação + 1 min. Viscosímetro |
|
Todos os quatro parâmetros são medidos simultaneamente dentro de um minuto, sem preparação de amostra ou necessidade de quaisquer reagentes químicos |
| Grupos terminais carboxila | Titulação | 90 minutos. preparação + 20 min. Titulação | ||
| Grupos finais de amina | Titulação | 90 minutos. preparação + 20 min. Titulação | ||
| Teor de umidade | Titulação Karl Fischer (forno) | 2 minutos. preparação + 15 min. Titulação KF (forno) |
Os modelos de previsão NIRS criados para poliamidas são baseados em uma grande coleção de espectros de produtos reais e são desenvolvidos de acordo com ASTM E1655 Práticas padrão para análise quantitativa multivariada infravermelha. Para obter informações mais detalhadas sobre este tópico, baixe o White Paper gratuito.
Espectroscopia no infravermelho próximo: Análise quantitativa de acordo com ASTM E1655
Para saber mais sobre pré-calibrações para poliamidas, baixe nosso folheto e visite a página dedicada abaixo.
Figura 6 mostra os resultados da solução turnkey da Metrohm para determinação não destrutiva de vários parâmetros de qualidade em PA listados em mesa 2.
Esta solução demonstra que a espectroscopia NIR é muito adequada para a análise de múltiplos parâmetros em poliamida em menos de um minuto, sem preparação de amostra ou utilizando quaisquer reagentes químicos. Saiba mais sobre o procedimento em nossa Nota de Aplicação gratuita.
Os exemplos mostrados acima referem-se a PA6 e PA66, mas o NIRS é sem dúvida uma ótima ferramenta para a triagem rápida e controle de qualidade de poliamidas com diferentes comprimentos de cadeia.
Outras parcelas desta série
Este blog é uma visão geral detalhada do uso da espectroscopia NIR como a ferramenta de controle de qualidade ideal para Poliamida 6 (PA6) e Poliamida 66 (PA66). Outras parcelas desta série são dedicadas a:
Visão geral do NIRS na produção de polímeros
Polietileno e Polipropileno (PE e PP)
Suas conclusões de conhecimento
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