Nome: Luca Anno Accademico del corso: 2011/2012

Cognome: Marletta Corso: Chimica industriale II

Docente: Placido Mineo

Esperienza di laboratorio: Sintesi del Nylon 6,6 mediante policondensazione interfacciale

OBIETTIVO

Si vuole preparare il Nylon 6,6 tramite policondensazione interfacciale, metodo di polimerizzazione molto interattivo fra il sistema da preparare e l’utente che lo genera, tant’è, che oltre i semplici atti reattivi di condensazione fra i monomeri di partenza, la reazione viene mandata avanti dai processi diffusionali dei due monomeri che nelle rispettive fasi si affacceranno reagendo in un sottile strato che li divide. Proprio quest’ultimo strato di confine è il luogo reattivo in cui si ha la formazione di Nylon 6,6.

PRINCIPIO TEORICO DEL METODO

Il nylon 6,6 fa parte di una famiglia di poliammidi sintetiche alifatiche e ed è uno dei polimeri più comuni per realizzare delle fibre tessili. Il nylon si trova praticamente in tutti i vestiti, ma anche in altri posti, come polimero termoplastico. Il primo vero successo del nylon era legato al suo impiego per farne calze da donna, nel 1940. Fu un grande successo commerciale, ma furono subito difficili da trovare, in quanto l'anno dopo gli USA entrarono in guerra (la Seconda Guerra Mondiale) ed il nylon veniva impiegato per realizzare i paracadute e le funi.

Il nylon 6,6 prodotto in questa sessione di laboratorio presenta la struttura riportata in fig.1 :

fig.1

La denominazione 6,6 deriva dai monomeri usati nella condensazione polimerica che sono l’adipoil cloruro e l’esametilendiammina ;di seguito viene riportata la reazione di condensazione dei monomeri per dare Nylon 6,6:

ADIPOIL CLORURO ESAMETILENDIAMMINA NYLON 6,6

Come si evince dallo schema di reazione questa è una reazione a stadi di policondensazione e come tale, elimina molecole di acido cloridrico che dovranno essere neutralizzate con soda al 20% o usando un eccesso di diammina.

La reazione non avviene in un’unica fase ma all’interfaccia di una fase acquosa e una fase organica, la prima delle quali è formata da esametilendiammina/acqua e la seconda da Adipoil cloruro /toluene.

Quindi la reazione potrà avvenire solo in questa interfaccia e si porterà avanti solo grazie alla diffusione dei reagenti; questi ultimi possono reagire solo in questa regione confinata dai due sistemi e una volta reagiti resteranno circoscritti in quella zona di separazione formando un sottile strato bianco di polimero, il nylon 6,6.

Questo strato viene quindi recuperato con un uncino metallico che libererà l’interfase e favorirà la reazione di condensazione di ulteriore reagente che non era arrivato, per precedente diffusione, allo strato limite. Come risultato otterremo un “gomitolo” di nylon 6,6 che dovrà essere lavato con toluene e acetone al 50% acquoso, al fine di eliminare monomero non reagito.

REAGENTI E APPARECCHIATURE:

25ml di ADIPOIL CLORURO SOL.5% IN TOLUENE (densità= 1,26 g /ml ; P.M.=183,03 g/mol)

TOLUENE

25 ml di una soluzione di ESAMETILENDIAMMINA al 5% in acqua (P.M. = 116,2 g/mol)

10 gocce di NaOH 20%

BILANCIA ANALITICA

UNCINO METALLICO

SOLUBILIZZATORE AD ULTRASUONI

2 BEAKER DA 250 ml

CILINDRO DA 50ml

MODALITA’ OPERATIVA ESEGUITA

Versare in un beaker 25ml di soluzione di esametilendiammina al 5% m/v in acqua e 10 gocce di NaOH al 20% m/v. A questa soluzione vengono poi aggiunti lentamente 25ml di una soluzione di adipoil cloruro al 5% v/v in toluene avendo cura di non miscelare troppo le fasi. Con un uncino, afferrare il film di polimero formatosi all’interfaccia e in modo continuo asportarlo dal sistema in reazione. Si lava quindi questo “gomitolo” di nylon 6,6 prima con 50ml di toluene e successivamente altri 50 ml di acetone al 50% v/v acquoso, strizzando tale gomitolo in modo da eliminare reagente inglobato nel corso della polimerizzazione.

Il polimero quindi deve essere essiccato in stufa a circa 110 °C e pesato per calcolare la resa percentuale di reazione.

RESA DI REAZIONE

• g di adipoil cloruro = 1.25 ml* (1,25 g /ml) = 1,57 g

mol adipoil cloruro = 1,57 g / (183 g/mol) = 0,00857 mol

• g di ESAMETILENDIAMMINA =1,25 g

mol di ESAMETILENDIAMMINA = 1,25 g / (116,2 g/mol) = 0.011 mol

• adipoil cloruro(reagente limitante) esametilendiammina -------- nylon 6,6

0.00857 mol 0.011 mol 0.00857mol

• Teoricamente devo ottenere i seguenti grammi di Nylon 6,6 se il peso molecolare della singola unità ripetitiva è di 226.33 g/mol (cioè P.M. adipoil cloruro + P.M. esametilendiammina – 2*P.M. DI HCL) :

g Nylon 6,6 teorici = 0.00857mol * (226.33 g/mol) = 1.94 g

• In laboratorio ho ottenuto 1,30 g di Nylon 6,6 e quindi la resa percentuale di reazione è :

resa % = 1.30 g / 1,94 g = 0.67 * 100 = 67%

CONSIDERAZIONI SULL’ESPERIENZA

La discreta resa percentuale è riconducibile ad una mia novizia esperienza per questo di tipo di

polimerizzazione interfacciale , dato che ho miscelato troppo vigorosamente le due fasi nello step di

polimerizzazione inglobando molta quantità di monomeri non reagiti nei fili di Nylon 6,6.

Successivamente ho perso a mia insaputa, i reagenti ancora in soluzione, nei lavaggi con toluene e acetone.