O Processo de Produção do NYLON

UNIVAP – Universidade do Vale do Paraíba

Trabalho de Processos Industriais I: Processo de Produção do Nylon 6,6

KAREN CINTRA RODRIGUES

01411011 – 9-UMA

São José dos Campos, 07 de maio de 2018

1. História do Nylon

É uma fibra têxtil sintetizada em laboratório, da classe do polímeros. Surgiu no século XX para substituir a seda por causa de seu elevado preço. O naylon possui alta resistência.

Sua primeira aplicação foi na fabricação de escovas de dente, ou seja, nas cerdas. Na década de 40, já eram utilizados na confecção de meias.

Os polímeros presentes nas fibras sintéticas são os mais importantes, e o que mais se sobressai é o nylon.

1. Introdução

O nylon é uma fibra muito importante, pois tem propriedades vantajosas, como facilidade de produção e baixo custo da matéria-prima e ainda tem uma resistência muito boa, mas possui também algumas desvantagens, quanto ao meio ambiente, pois o nylon é da família do plástico e demora cerca de 400 anos para se degradar. É um polímero resistente devido a sua própria cadeia, pois o ácido e a amina presentes, possuem 6 átomos de carbonos cada, somando os reagentes, gera um produto de longa cadeia carbônica de 12 carbonos e quanto maior a cadeia carbônica, mais elevado é seu ponto de fusão e ebulição. E para que a fibra se torne elástica e resistente, precisa ser fundida em altas temperaturas.

Pode ser usado em diversos produtos devido as suas características, desde velcros, roupas íntimas, biquínis, roupas desportivas, escovas de dentes, isolamento para cabos elétricos, raquete de tênis, entre outros.

Tem vários tipos de nylon:

• Nylon 6,6: o mais usado e disponível, é duro, rígido e suporta altas temperaturas. Foi o primeiro termoplástico da engenharia, podendo ser fundido, perfurado ou cortado. É resistente à abrasão, tem estabilidade de cor, textura agradável e resistência a componentes corrosivos.
• Nylon 6: é semelhante ao anterior, mas é usado na Europa, tem aplicações agrícolas, pode ser usado em balões, correias, parafusos, automóveis, entre outros. Possui resistência à perfuração e alta fricção.
•  Nylon 6,10 e nylon 6,12: usados em escova de dente, sistemas hidráulicos, peças decorativas, aplicações marítimas, peças de bomba, entre outras.
• Nylon 4,6: é sustentável, pois sua matéria-prima original pode ser adquirida com substâncias renováveis em vez e hidrocarbonetos. Resiste a altas temperaturas e são aplicados em aparelhos eletrônicos, capotas de carros, etc.
• Nylon 11: também é feito de materiais renováveis, mas é mais fraco do que o nylon 4,6, é produzido a partir de óleo vegetal.

O tipo de nylon mais usado na atualidade é o 6,6, onde 75% é consumo norte-americano e o nylon 6, onde 25% é consumo norte americano. O processo de produção é parecido e as moléculas tem basicamente propriedades idênticas, o que muda são os derivados químicos.

1. Objetivo

Este trabalho tem o objetivo de detalhar o processo de produção do nylon 6,6.

1. Processo de Produção

O processo de produção do nylon 6,6 envolve três fases, onde a primeira fase é a produção de pastilhas de nylon, depois vão para o processo de melt-spinning e por último o fio de nylon é entrecruzado por meio de uma técnica denominada drawing.

4.1- Produção de Pastilhas

É necessário obter dois reagentes para a produção do nylon, o ácido adípico e a hexametilenodiamina.

Para obter ácido adípico, é necessário ter benzeno que é um subproduto do petróleo. O benzeno é hidrogenado e produz-se ciclo-hexano:

                        C6H6 + 3H2      Ni          C6H12[pic 1]

Em seguida, a substância passa por uma oxidação formando ciclo-hexanol e ciclo-hexanona, na presença de ar:

                     xC6H12  + O2 (atmosférico)       catalisador        yC6H11OH + zC6H10O[pic 2]

Logo depois, a mistura é oxidada pelo ácido nítrico, gerando o ácido adípico:

            C6H11OH + C6H10O + HNO3     catalisador        (CH2)4(COOH)2[pic 3]

Para a produção de hexametilenodiamina é necessário formar um composto intermédio, o adiponitrilo, que pode ser obtido por vários outros métodos. Um deles é a reação de amonólise idêntica à da hidrólise, mas no lugar de água, utiliza-se NH3:

            (CH2)4(COOH)2 + 2NH3        catalisador       (CH2)4(CN)2 +4H2O[pic 4]

E em seguida o adiponitrilo é hidrogenado:

                         (CH2)4(CN)2 +4H2      catalisador       (CH2)6(NH2)2[pic 5]

Quando o hexametilenodiamina e o ácido adípico se mistura, gera um precipitado, que é o sal do nylon adipado de hexametilenodiamina. Depois da purificação este sal é polimerizado para obter a massa molecular desejada e aquecida até cerca de 280°C no vácuo enquanto é mexido numa câmara de pressão de 2 a 3 horas. Depois a temperatura é aumentada até 300°C por um período curto, pois a massa molecular tem que ter valor suficientemente alto para ser usado na formação de fibras, mas não pode exceder o valor específico, pois se ultrapassar, a viscosidade da substância aumenta e vai requerer temperaturas e pressões extremamente altas.