El nylon es un polímero sintético que pertenece al grupo de las poliamidas. Es una fibra manufacturada la cual está formada por repetición de unidades con uniones amida entre ellas. Las sustancias que componen al nylon son poliamidas sintéticas de cadena larga que poseen grupos amida (-CONH-) como parte integral de la cadena polimérica. Existen varias versiones diferentes de Nylons siendo el nylon 6,6 uno de los más conocidos. La regularidad de las uniones amida a lo largo de la cadena determina dos clases de poliamidas:
Distribución de los radicales en las cadenas
Las tipo AB, que tienen todas las uniones amida en la misma orientación a lo largo de la cadena y las tipo AABB donde las uniones amidas alternan en orientación a lo largo de la cadena. Tanto R1 como R2 pueden ser radicales alifáticos, aromáticos o ambos. Las propiedades varían considerablemente considerablemen te cuando tienen más de un 15% de radicales alifáticos.
Nomenclatura La nomenclatura de las poliamidas varía según las fuentes entre sistemática, semisistemática y nombre común. En América del Norte, la práctica común es llamar a las tipo AB o a las tipo AABB, como nylon X o nylon X,X respectivamente, siendo X la cantidad de carbonos que tiene la cadena del monómero. En las tipo AABB, se denomina primero la cantidad de carbonos de la diamina. En Europa, se acostumbra llamarlas poliamida o su abreviatura PA. La IUPAC, acepta como denominación la forma abreviada de poliamida. El nombre común se basa en nombrar cada uno de los monómeros. Pero todas estas están cayendo en desuso a favor de la nomenclatura sistemática que se basa en nombrarlas como derivados de las cadenas carbonadas divalentes de nitrógenos sustituidos (imino). Por ejemplo, el nylon 6,6 se llamará poli(imino (1,6 dioxo-hexanediil) imino hexanediil.
Historia del Nylon
El Nylon fue la primera fibra producida enteramente de polímero sintético y se caracterizó por primera vez en 1899. En 1929, este estudio fue renovado por Carothers en la Compañía Du Pont de Neumors. La primera patente se solicitó en 1931 y fue publicada en 1936. En julio de 1935, el nylon 6,6 fue elegido por Dupont para ser introducido en el mercado. Esta fue seguida por una patente de aplicación que se publicó en 1937. Las principales poliamidas ilustradas en estas dos primeras patentes fueron NYLON-6, NYLON-7, NYLON-8, NYLON-9, NYLON-11 y NYLON-17. La primera patente de aplicación para el NYLON-6,6 se publicó en 1938. Du Pont comenzó la producción experimental del nylon en 1938 y la primer planta comercial comenzó su producción en 1939 en Seaford, Delaware (EE.UU). Las primeras medias de nylon se introdujeron en el mercado en 1940 y fueron un inmediato éxito comercial. En EE.UU. una segunda planta de Du Pont comenzó a producir en 1941, una tercera en 1947, una cuarta en 1954, y una quinta en 1967 utiiizando un avanzado proceso de spinning (hilado). La producción comercial de NYLON-6 en EE.UU. comenzó con la disponibilidad a gran escala de caprolactama, producida por primera vez en 1955 por Allied Chemical Corporation. Desde entonces la producción de fibras poliamidicas se ha expandido ampliamente alrededor del mundo. La segunda guerra ayudó a incorporar en vestimenta, parachoques y cubiertas al nylon 6,6 con un impacto indescriptible.
Propiedades del Nylon Un grupo de propiedades difíciles de medir cuantitativamente están asociadas a la estética, el estilo y el valor percibido. En indumentaria, pueden mencionarse la suavidad de los géneros, el movimiento,la reflexión de la luz y el confort. En alfombras, pueden incluirse la firmeza, el brillo y su grado de similitud con la felpa. Otro grupo de propiedades son más fáciles de medir por métodos convencionales, como la tenacidad, la resistencia a la abrasión, la recuperación desde la deformación, el creep y la resistencia a cambios ambientales. En algunos casos es difícil determinar si un comportamiento determinado resulta primariamente de la estructura química y física o si es consecuencia del proceso de fabricación. Por ejemplo, la estabilidad térmica en hilado para neumáticos se relaciona con el estabilizante térmico utilizado, pero la adhesión y la flexibilidad se ven afectados por el proceso de terminación o acabado de la fibra, así como por la estructura química.
Propiedades mecánicas Densidad lineal Tex es el peso en gramos de 1000 m. de hilado.
Denier es el peso en gramos de 9000 m de hilado. Tenacidad Es la resistencia a la tensión en la rotura. Se expresa como fuerza por unidad de densidad lineal, por ejemplo, N/tex o gf/den. Tenacidad de la ligadura Es la resistencia a la tensión requerida para la rotura de una hebra simple de hilado en la cual se ata un nudo entre las mordazas de prueba. Se expresa como fuerza por unidad de densidad lineal y es una medida aproximada de la fragilidad del hilado. Resistencia a la rotura Es la carga máxima en gramos requerida para la rotura de una fibra. Resistencia a la tensión Es el máximo esfuerzo por unidad de área expresado en kPa o MPa. Se calcula como: Resistencia a la tensión (MPa) = Tenacidad (N/tex) x Gravedad específica x 1005 Elongación en la rotura Es el incremento en longitud durante una prueba de tensión. Se expresa como porcentaje de la longitud original. Módulo de elasticidad Es la carga requerida para estirar una muestra de una unidad de área de sección transversal por unidad de cantidad. Se expresa como el cociente incremental de la carga en la porción recta inicial de la curva tensión - elongación extrapolada al 100 % de elongación de la muestra. El creep primario y secundario, el grado de cristalinidad y orientación, las condiciones de producci6n y proceso, temperatura y humedad tienen una influencia notoria en el módulo de elasticidad.
Modulo de estiramiento Se calcula como: Módulo de estiramiento = Módulo de elasticidad /100 Trabajo para la rotura Es el trabajo requerido para la rotura del material. Es proporcional al área total bajo la curva de tensión - elongación. Tenacidad de rotura Es el trabajo requerido por unidad de densidad lineal para la rotura del material, Se calcula dividiendo el trabajo para la rotura por tex (denier). Limite elástico: Es el punto sobre la curva de tensión - elongación donde la carga y la elongación dejan de ser directamente proporcionales. Creep Es el cambio en la forma del material sujeto a esfuerzo y depende del tiempo. El creep primario es la componente recuperable, y el creep secundario es la componente irrecuperable. Elasticidad Es la capacidad del material de recuperar su tamaño y forma luego de la deformación. Curva esfuerzo - elongación Bajo condiciones normales, las curvas de esfuerzo - elongación de un hilada o fibra de nylon bien orientado muestran una porción inicial recta en la cual el esfuetzo y la elongación son proporcionales. La curva luego muestra la deformación de la estructura de la fibra y se indica por la curva en forma de S: primero cóncava al eje de esfuerzo, luego una forma cóncava al eje de elongación hasta el punto de rotura. Cuando se extiende una fibra de nylon, las fuerzas intermoleculares que impiden que la fibra se encoja se oponen a esta extensión. Esta elasticidad
de corto rango produce la porción recta inicial de la curva. En esta región, la fibra puede retornar a su longitud inicial si se le quita el esfuerzo. Si se extienden aún más las porciones de las moléculas de la cadena, la red de moléculas se orientan. Las cadenas se enderezan y quedan más cercanas entre sí, tal que los enlaces intermoleculares se vuelven más efectivos (enlaces con hidrógeno y fuerzas de Van der Waals). La fibra pasa a una región de deformación en la cual los segmentos moleculares no pueden regresar a su configuración inicial luego del cese del esfuerzo. El principal mecanismo responsable de la fuerza, la cual resiste la elongación más allá del límite elástico, es la tendencia de las moléculas de la cadena en la región amorfa a asumir una configuración random por la tendencia a la máxima entropía, Las regiones cristalinas también obstaculizan el movimiento de las cadenas. La suma de todas estas fuerzas y la resistencia al movimiento de las cadenas iguala al esfuerzo total requerido para la rotura de la muestra. Las propiedades de esfuerzo-deformaci6n del nylon depende en gran medida de la velocidad del proceso de hilado y de el grado de estiramiento. Fundamentalmente, las propiedades son controladas por la morfología íntima de las fibras, especialmente de la orientación cristalina y la orientación amorfa. Creep y recuperación El tiempo es uno de los factores más importantes en el mecanismo de la recuperación elástica, Cuando se aplica una carga a una fibra, ésta sufre una extensión instantánea y continúa extendiéndose o sufriendo creep en el tiempo. Cuando se retira la carga, hay una recuperación instantánea de parte de la extensión seguida de una contracción o recuperación tardía por un periodo de tiempo. Cuando la recuperación es incompleta, la parte residual se denomina disposición permanente. El CREEP es la extensión en función del tiempo bajo una carga aplicada y la RECUPERACIÓN es el proceso inverso. El nylon muestra inicialmente una recuperación rápida que ocurre en unos pocos minutos luego del cese de la carga. Comparado con otras fibras, el hilado de nylon tiene un notable grado de elasticidad y recuperación frente a altas cargas y extensiones. Propiedades relacionadas con la hebra o fibra: Las salientes contribuciones de la fibra de nylon para alfombras, indumentaria y tapizados son su resistencia a la abrasión y su baja absorción de la humedad. La primera propiedad incrementa durabilidad de la estructura textil, y la segunda contribuye al secado rápido. La fuerza del filamento continuo de nylon, que hace al nylon tan sobresaliente en aplicaciones industriales (cuerdas y tejidos), no es deseable en la fibra utilizada para indumentaria. La fibra de nylon tipo hebra es producida con una tenacidad de 0.3-0.4 N/tex y una extensión del 50-
100%. La mayor parte de las atrás propiedades de las hebras de nylon difieren muy poco de las correspondientes al nylon de filamento continuo, Existe muy poca diferencia entre las características del nylon-6 y las del nylon-6,6.
Propiedades térmicas y relativas a la humedad El comportamiento térmico de la fibra de nylon y los efectos interrelacionados con la humedad tienen una influencia considerable en las propiedades físicas. Estas son básicas en la producción de la fibra. Las propiedades térmicas y de resistencia a la luz son en gran medida producto de los estabilizantes específicos utilizados y de ciertos aspectos del proceso de hilado. Estabilización a la luz y el calor Luz
En la presencia de luz, el dióxido de titanio, comúnmente utilizado como un realzador del brillo, reacciona con el oxigeno para formar peróxido, autocatalíticamente, y el peróxido degenera poliamidas en la ausencia de estabilizantes como las sales de manganeso. Se utilizan también aditivos como ácidos hipofosforosos, fosfitos y fosfatos. Calor y luz
Los principales productos gaseosos de la pirólisis del nylon-6,6 son el agua, el dióxido de carbono y el amoníaco. Las sales de cobre son los estabilizantes más usados para fibras sin brillo para evitar la degradación por calor y luz. Las sales generalmente se agregan antes de la polimerización. Estabilización contra la pérdida de resistencia a alta temperatura bajo altas cargas Uno de los factores fundamentales que han hecho posible la producción de hilados para neumáticos de nylon 6,6 es la capacidad de incrementar la temperatura de ruptura bajo altas cargas. Se emplean para su estabilización los compuestos de 9,9 dialquilhidroacridina, que se agregan en un % en peso de 0.4-1.0 respecto del monómero antes o durante la polimerización. Las bases de Schüf también imparten buenas propiedades térmicas bajo carga.
Estabilización contra la desorientación por calor en líquidos La desorientación de las poliamidas en presencia de temperaturas de vulcanización en neumáticos es un problema de significante importancia. Esta desorientación es producida durante el tiempo en el cual los hilados para neumáticos son expuestos a la humedad en baja carga durante la vulcanización, o cuando se libera la presión luego de la vulcanización. El problema puede ser parcialmente solucionado manteniendo algo de tensión en la cuerda al final de cese de la presión. También puede evitarse parcialmente minimizando el contenido de humedad de las fibras para neumáticos antes de la vulcanización. Estabilización contra la degradación por calor y humedad Los filamentos de nylon sin estirar tanto del nylon 6,6, son susceptibles de degradación en condiciones de humedad a 50 - 90C. La exposición a 8-hidroxiquinolina protege efectivamente contra la degradación.
Propiedades eléctricas La conductividad eléctrica del nylon es muy baja. La conductividad se incrementa con el contenido de humedad; su valor para el hilado de nylon 6,6 se incrementa en muchos órdenes de magnitud para un incremento de la humedad de 0 a 100 %. Las propiedades aislantes del nylon se manifiestan en la capacidad de acumular cargas eléctricas estáticas. Pueden generarse fácilmente tanto cargas positivas como negativas sobre la superficie por rozamiento o con sustancias apropiadas, seguidas de separación. Estas cargas no se disipan fácilmente. La combinación de la facilidad de formación y dificultad en la pérdida de cargas electrostáticas es una característica desfavorable en el nylon, que posee baja retención de humedad. El incremento de humedad relativa y la incorporación de ciertas sustancias en el polímero fundido antes del proceso de hilado, ayudan a disipar las cargas estáticas. Los valores de las constantes eléctricas del nylon 6 son aproximadamente similares a las del nylon 6,6, excepto por la constante dieléctrica que es menor en el nylon-6,6.
Propiedades físicas
Estructurales: Las poliamidas son polímeros lineales y, por consiguiente, materiales termoplásticos. Dichos polímeros cristalizan y mantienen una alta atracción intermolecular. Estos compuestos también contienen segmentos de cadena alifaticos, los cuales en función de su longitud, dan mayor o menor flexibilidad a la región amorfa. De esta forma, la combinación de, por una parte alta atracción intermolecular en las zonas cristalinas y, de otra, la flexibilidad impartida por los segmentos hidrocarbonados en las zonas amorfas, confieren a los polímeros una alta tenacidad por encima de la temperatura de transición vítrea aparente. Cristalinidad: Los homopolímeros de poliamida lineal consisten en fases cristalinas y amorfas. Comercialmente se estima una mezcla del 40 al 50 % en peso de fase cristalina. La medida promedio del cristal de poliamida ha sido determinada por escaneo de rayos X de pequeño ángulo y de ángulo amplio y depende de la historia térmica y mecánica del polímero. La macroestructura de volúmenes de poliamidas son usualmente no orientadas y esféricas. Solubilidad: en general, los homopolímeros de poliamidas alifáticas son insolubles en solventes orgánicos comunes a temperatura ambiente. Sin embargo, sí lo son en ácido fórmico, fenoles, ácido clorhídrico, ácidos minerales y alcoholes fluorados. Los copolímeros de poliamidas alifáticas son más solubles.
Degradación de poliamidas Hidrólisis Es la reacción inversa a la amidación. Como consecuencia, si el agua no es removida desde la masa de la reacción, la reacción de la poliamida eventualmente llega a un equilibrio y el peso molecular del polímero es limitado. En algunos procesos de polimerización, el vacío es aplicado para la mezcla y el peso molecular puede continuar creciendo. La reacción de hidrólisis generalmente es lenta a temperatura ambiente, pero es acelerada a altas temperaturas y es catalizada por ácidos o bases.
Usos y aplicaciones del Nylon Los nylons han encontrado campos de aplicación como materiales plásticos en aquellos sectores o usos particulares donde se requiere más de una de las propiedades siguientes: alta tenacidad, rigidez, buena resistencia a la abrasión, buena resistencia al calor. Debido a su alto costo no han alcanzado, naturalmente, la aplicabilidad de materiales tales como polietileno o poliestireno, los cuales tienen un precio tres veces más bajo que el del nylon.
Las aplicaciones más importantes de los homopolímeros se encuentran en el campo de la ingeniería mecánica. Aplicaciones bien establecidas son las siguientes: asientos de válvulas, engranajes en general, excéntricas, cojinetes, rodamientos, etc.. Además de las propiedades ventajosas señaladas en líneas anteriores, las piezas de nylon pueden funcionar frecuentemente sin lubricación, son silenciosas, pudiendo en muchos casos moldearse en una sola pieza evitándose el ensamblado de las diferentes piezas metálicas o el uso de máquinas caras con la consiguiente pérdida de material. Desde hace ya algunos años los nylons cuentan con un fuerte competidor, las resinas acetálicas, las cuales presentan superior resistencia a la fatiga, mayor resistencia a la fluencia y también mayor resistencia al agua que las poliamidas. Bajo condiciones medias de humedad, los nylons son superiores en resistencia al impacto y en resistencia a la abrasión. Cuando se considera que un nylon es apropiado para una determinada aplicación, es necesario antes de elegir el tipo de poliamida, tener en cuenta las propiedades mecánicas, la resistencia al agua y la facilidad de procesado de los mismos. Así, el nylon 6,6 presenta las mejores propiedades mecánicas, pero, por otra parte, es el que presenta mayores dificultades de procesado y tiene un valor de absorción de agua alto. El nylon 6 es el más fácil de procesar, tiene propiedades ligeramente inferiores al nylon 6,6. En medicina y farmacia se utilizan objetos moldeados y esterilizables fabricados con poliamidas. Debido a su durabilidad, y a pesar de su mayor costo, los peines de nylon para el cabello han encontrado una amplia aceptación. Las películas de nylon se emplean cada vez más en aplicaciones de embalaje para productos alimenticios y farmacéuticos. El valor del nylon para estas aplicaciones estriba en la posibilidad de hervir la bolsa con los alimentos dentro y en la baja transmisión del olor. Aunque los nylons no se consideran generalmente como aislantes, debido a su tenacidad, y en cierto grado a su resistencia a la temperatura, se han abierto camino en este sector (arrollamientos y bobinas, y bloques terminales). Las ventajas que presentan en cierto s aspectos las resinas acetálicas y los policarbonatos han mermado considerablemente la aplicabilidad del nylon en este campo del aislamiento eléctrico. Nylon 6,6 (32131-17-2), también llamado nylon 66, es resistente, translúcido blanco, semicristalino, un material de alto punto de fusión (255 ºC).
Propiedades físicas y mecánicas del nylon 66 Punto de fusión: 255 ºC
Densidad: 1,14 g/cm3 Calor específico: 1,67 J/(mol*K) Conductividad térmica: 0,43 W/(m*K) Resistividad eléctrica: 6*1014 W*cm Tensión de tracción en el punto de fluencia: 11500 lbf/pul2 Módulo de tracción: 4.3*105 lbf/pul2 Dureza Rockwell: R118 Coeficiente cinético de fricción: 0,45
Ingredientes El Nylon 6,6 es producto de la reacción de ácido adípico y hexametilenediamina. La fabricación de los productos intermedios para las poliamidas es sumamente importante, no sólo es la calidad del polímero, como color, el grado de polimerización, y linealidad fuertemente dependiente de la calidad del ingrediente, sino también el éxito económico del productor es a menudo determinado por los rendimientos y el costo de fabricación de los ingredientes.
Ácido adípico
Hexametilenediamina
Nylon-6,6
El ácido adípico tiene una amplia variedad de usos comerciales además de la fabricación del nylon 6,6, y así es un químico industrial común. Muchos caminos para su fabricación se han desarrollado durante los últimos años, pero la mayoría de los procesos en uso comercial procede a través de una oxidación de dos pasos del ciclohexano o uno de sus derivados. El ciclohexano normalmente se oxida con aire a temperaturas elevadas en presencia de un catalizador conveniente, se produce una mezcla de ciclohexanona y ciclohexanol en el primer paso, ketonaalcohol normalmente abreviado KA o aceite de KA:
En el segundo paso, el KA es oxidado por ácido nítrico a ácido adípico que está separado, normalmente purificado a través de la cristalización y secado. Virtualmente todas las hexametilenediaminas fabricadas se usan en la producción de nylon-6,6, con una cantidad pequeña para producir diisocianatos Éste se produce vía la reducción de adiponitrilo (ADN). La reacción de reducción es exotérmica generalmente se lleva a cabo en un proceso de alta o baja presión. En el proceso de presión alta, el catalizador es cobalto o hierro se usa a 20-35 MPa (3000-5000 psi) y una temperatura de 100- 150 ’C. El proceso de baja presión usa un catalizador de níquel Raney que contiene hierro o cromo activado por sodio o hidróxido de potasio en solución y opera a una presión de 2-3.5 MPa (300-500 psi) y una temperatura de 60-100 ºC (Raney es una marca de fábrica registrado de W. R. Grace Co.). Aunque la temperatura y rangos de presión están sustancialmente reducidos en el proceso de baja presión y así la inversión importante también es reducida, la productividad es más baja y los costos del catalizador son más altos que para los procesos de presión alta. Existen tres caminos comerciales con ADN en uso. El primer método, hidrocianacion directa de 1,3-butadieno, ha reemplazado un proceso más viejo, cianacion vía la reacción de cianuro de sodio con 1,4-diclorobutano debido al costo más bajo y menos productos desechados del nuevo proceso. Durante los pasos iniciales del proceso de hidrocianacion directo; una mezcla de dos isómeros se genera, pero el isómero echado se convierte prontamente a lineal 3-pentenonitrilo. En el paso final, el dinitrilo se forma de la adicion antiMarcovnicov de cianuro de hidrógeno a la presión atmosférica y 30-150 ºC en la fase líquida con un catalizador de Ni(0). El derivado principal, 2-metilglutaronitrilo, cuando es hidrogenado usando un proceso similar que para la conversión de ADN a hexametilenediamina, produce 2-metil-1,5-pentanediamina o 2metilpentametilene-diamina (MPMO) que también se usa en la fabricación de poliamidas como un comonomero. En el segundo método para producir ADN, conocido como electrohidrodimerizacion, dos moles de acrilonitrilo se combina e hidrogena en una célula electroquímica donde las dos medio - celdas están separadas por una membrana. En el proceso de la segunda generación, la membrana no se necesita para separar las dos reacciones en las medio - celdas; en cambio, una finamente dividida emulsión de las dos fases que consiste en una fase orgánica que contiene acrilonitrilo y ADN se suspende en la fase acuosa que contiene Na2HPO4, una sal del tetraalkilamonio, y acrilonitrilo. Los electrodos pueden ser grafito y magnetita o más recientemente, cadmio y hierro. En el tercero, el ácido adípico se convierte a ADN vía la dehidroaminacion con NH 3 (gas) o en fase líquida; se usa un catalizador para la deshidratación, normalmente ácido fosfórico.
Producción del polímero Se usan tres procesos para producir nylon-6,6. Dos de éstos empiezan con la sal de nylon 6,6, la combinación de ácido adípico y hexa metilenediamina en agua, ellos son procesos batch o en autoclave o procesos de polimerización continuos. El tercero, el proceso de polimerización de fase sólida, comienza con pellets de bajo peso molecular normalmente hechos vía autoclave, y continúa aumentando el peso molecular del polímero en un gas inerte calentado, a temperatura tal que nunca alcance el punto de fusión del polímero. La sal de nylon 6,6, adipato de hexametilenediamonio, es hecho agregando ácido adípico a una solución de hexametilenediamina en agua. La diamina normalmente se guarda a
aproximadamente 85% de la concentración en agua para guardarlo en el estado líquido para la facilidad de manejo y cubierto con un gas inerte, N 2, para prevenir la oxidación y la formación de color. La diamina se diluye antes de la reacción para que la concentración final de sal tenga casi 50 %. A esta solución, con un ligero exceso de diacido se agrega y completamente se disuelve y neutraliza; entonces, en un segundo reactor, el resto se agrega para alcanzar el deseado equilibrio estequiometrico. El punto final es determinado con mucha precisión vía la medida del pH en una muestra diluida. En el pasado la solución de sal se filtraba entonces; a través del carbón de leña activado para quitar color e impurezas, pero en los años noventa la calidad de los materiales de arranque y el grado de mando del proceso ha eliminado la necesidad por este paso. Esta solución de sal se mantiene bajo gas inerte hasta que se envíe al proceso de polimerización. La dilución de los ingredientes y la reacción exotermica (110 kJ/mol (26.4 kcal/mol)) genera calor que puede recuperarse y puede usarse en otros pasos en el proceso. Si la sal seca será aislada de la solución, puede ser precipitado por la adicion de metanol, lavado, filtrado, y secado, ya que su solubilidad en alcohol es baja (0.4% a las 25’C). Un método
alternativo se ha desarrollado para producir sal seca en un proceso continuo usando una solución saturada de sal de nylon-6,6 de la sal sólida puede ser precipitada ajustando la temperatura y concentración. El ácido adípico esta disuelto en el reciclado, solución acuosa saturada de sal de nylon a aproximadamente 60 ºC bajo nitrógeno. Cuando la diamina se agrega como una solución acuosa al 85%, la sal adicional se forma la mayoría que precipita fuera de la solución, y los aumentos de temperatura. La mezcla es enfriada y precipita la máxima cantidad de sal. Esto es separado por centrifugacion; la sal aislada se lava entonces y se seca. El licor madre se recalienta y recicla. La sal seca es bastante estable; puede usarse para transportar ingredientes para nylon-6,6 en distancias largas, y no exige una atmósfera inerte para prevenir degradación. Sin embargo, nunca se usa internamente para la producción de nylon-6, 6, porque el diacido-diamina puro o la solución de sal tienen un costo industrial más bajo. En el primer paso del proceso del autoclave, la solución de sal se concentra a aproximadamente 75% normalmente hirviendo en un vaso llamado evaporador. El calor contenido en el vapor generado en este paso puede recuperarse en un intercambiador de calor y puede usarse en otra parte en el proceso. Después de que la sal se concentra, se alimenta en un autoclave que son grandes y a veces agitados bajo presión, donde la polimerización tiene lugar. A menudo los aditivos, como TiO2, los estabilizadores, etc., se inyectan a estas alturas en el proceso. Durante la polimerización, se ajustan la temperatura y presión y controlan la pérdida de diamina y vapor. En el primer paso del ciclo del autoclave el vaso está cerrado y la temperatura se aumenta, que permite aumentar la presión a 1.75 MPa (250 psig). Durante este paso, la mayoría de la diamina y el diacido reacciona para formar oligomeros. Después de que la masa hirviente se sostiene a presión durante un tiempo suficiente para que la reacción llegue al equilibrio, el vapor en exceso se extrae y la reacción de la polimerización provoca un aumento de peso molecular. Como resultado del equilibrio entre la diamina ligada y la no ligada, la diamina libre se pierde con el vapor pero puede recuperarse y puede reciclarse. En el paso final, la temperatura se eleva a 275ºC mientras la presión se sostiene a presión atmosférica. La polimerización entonces se aproxima al equilibrio. Un vacío adicional, es el paso de acabado y puede agregarse si todavía se desea un polímero de peso molecular más alto; sin embargo, este paso del proceso puede llevar a complicaciones como descoloracion, que es el resultado de la oxidación, degradación térmica y la dificultad de agotar la masa del polímero del vaso que tiene la viscosidad más alta. Después de que la polimerización se completa, el polímero se extrae del autoclave a través de un dado que forma una serie de cuerdas del polímero continuas. Éstos se alimentan en una máquina que modela y refresca el polímero en agua, se corta en pellets cilíndricas pequeñas, y se separan del agua. Los pellets están, entonces, secos y se guardan para un proceso posterior o venta. Las ventajas del proceso del autoclave son inversión relativamente baja, flexibilidad, y el funcionamiento relativamente simple. Las desventajas son bajas producciones, costos de mano de obra altos, la variación de propiedades del polímero a través del lote y del lote al lote, y las dificultades para obtener el polímero de peso molecular alto.
La polimerización continua (CP): el proceso fue inventado para salvar las li mitaciones inherentes al proceso de lotes. El proceso hace uso de varios vasos a través de los que el polímero fluye mientras crece en peso molecular. En una unidad de CP moderna, se introduce sal de nylon en el primer vaso que funciona como un evaporador concentrándose la solución de sal. Se alimenta entonces en el fondo de un reactor de columna presurizado, donde la reacción de la polimerización inicial tiene lugar. La columna permite al vapor que se produce como un derivado ser quitado sin la pérdida de hexametilendiamina. Después de un tiempo de residencia conveniente, el polímero de peso molecular más alto se produce y entonces se bombea al flasher, un vaso diseñado para bajar la presión de la masa del polímero mientras el vapor escapa del polímero. El flujo a través del flasher es bastante complejo porque hay dos fases con presión decreciente y la temperatura creciente. Del flasher, el polímero entra en el separador a una presión ligeramente sobre la atmosférica y a una temperatura de aproximadamente 275 ºC. En el separador, el vapor de agua está separado del polímero que ha alcanzado aproximadamente 98% de reacción. El polímero se bombea entonces en el terminador de vacío que mantiene la presión a aproximadamente 40 kPa (300 mm Hg). El examen final, grado de polimerización, se completa en el terminador. El polímero final se bombea del fondo del terminador y se envía directamente a una máquina que hila o a un dado para el pelletizado. La adición de los aditivos puede hacerse en varios puntos a lo largo del proceso CP como en la sal inicial, el flasher, o después del terminador. Las ventajas del CP son volúmenes de producción altos, continuos, propiedades del polímero uniformes, y la habilidad para producir un peso molecular alto y costo bajo, un polímero de volumen alto. Sus desventajas son inversión alta y complejos funcionamiento y mantenimiento. Un camino alternativo al polímero de peso molecular alto es el proceso de polimerización de la fase sólida (SPP). Hay dos tipos básicos de procesos SPP: por lotes y continuo. El proceso batch consiste en un secador rotatorio que opera a una temperatura más alta bajo una atmósfera de humedad controlada y gas inerte. En el proceso de SPP continuo, se introducen pellets en un vaso donde son lentamente calentados a aproximadamente 100 °C bajo nitrógeno. En este paso, la mayoría del oxígeno atmosférico es absorbido por los pellets durante la formación, y los pellets se secan uniformemente al nivel de humedad inicial. Los pellets se alimentan entonces en el vaso de SPP que es un reactor de flujo continuo grande, vertical con un medidor de flujo de gas de nitrógeno caliente. El nivel de humedad se ajusta en el gas caliente para controlar el nivel de humedad final en los pelets y la proporción de polimerización. Las condiciones del reactor típicas son la temperatura de 150-200 ºC y un tiempo de permanencia de 6-24 h. Los pellets terminados son removidos por el fondo del reactor y pueden ser enviados directamente a un extrusor para hilar o componer, o a un refrigerador y entonces empaquetados o almacenados para la venta futura. Un componente importante de un reactor de SPP, sea por lote o continuo, es el gas de reflujo. Porque se necesitan cantidades grandes de nitrógeno, el gas reciclado es esencial. Como el gas abandona el reactor por la cima, contiene humedad adicional y materiales orgánicos, oligomeros principalmente cíclicos que deben quitarse antes que el gas se reuse. Después de que el gas se recicle, el nivel de humedad debe reajustarse y el gas recalentado al nivel requerido en el proceso. El proceso de SPP tiene la ventaja de ser capaz de producir polímero de peso molecular muy alto sin aumentar la degradación térmica del polímero. Aunque esto es útil para nylon 6,6, puede ser para otros tipos de poliamidas que no pueden procesarse en fase fusionada por la degradación térmica, Desgraciadamente, esto se hace a costa de tiempos de permanencia largos en el proceso continuo o en un paso lento en proceso batch. Además, el daño de oxidación térmica siempre crece en el polímero junto con el aumento en color amarillo, porque el oxígeno nunca puede ser excluido completamente del reactor a un costo práctico. Otra desventaja es la inversión adicional en capital sobre la necesaria para autoclaves o unidades de CP.
