Капролон (полиамид 6)

Полиамид 6 (PA6) — это синтетический полимер, относящийся к семейству полиамидов. В России он известен под названием капролон и получается методом анионной полимеризации капролактама. Капролактам, в свою очередь, — это циклическое соединение с 6 атомами углерода вцепи, откуда и берется цифра "6" в названии полиамида, и является исходным мономером для капролона. Его формула — C6H11NO.

Производство капролона происходит путем полимеризации капролактама при температуре +136-186 °C в инертной среде (азоте) с добавлением катализаторов (NaOH) и активаторов (ацетилкапролактам).
В качестве наполнителей могут быть использованы:

1. Графит, который снижает трение и повышает износостойкость;
2. Масло — уменьшает трение;
3. Стекловолокно — увеличивает прочность;
4. Дисульфид молибдена — повышает диэлектрические свойства.

Говоря о способах производства капролона, выделяют два:

1. Литьевой капролон — он заливается в формы и имеет низкую пористость, водопоглощение и высокую стабильность размеров, однако его стоимость выше, чем у экструзионного капролона;
2. Экструзионный капролон — выдавливается через экструдер, имеет большую вязкость и доступность, однако повышенное водопоглощение.

Впервые материал был синтезирован в 1938 году немецким химиком Паулем Шлаком. В Россию технология производства пришла в 1948 году и была адаптирована Институтом пластических масс, а в 1950-хкапролон уже начали активно использовать в промышленности в качестве заменителя металлов, благодаря разработкам таких ученых, как Юлия Рымашевская и Иван Кнунянц. В США был разработан аналог капролона — Nylon 6 — компанией DuPont, однако американцы использовали другую технологию производства — гидролитическую полимеризацию. Возвращаясь к СССР, в 1960-х основное производство методом анионной полимеризации велось на заводах "Оргстекло" (г. Дзержинск) и "Пластик" (г. Узловая). Сейчас же ключевые производители — ООО "Капролон" (Московская область), ЗАО "Полимер-Компаунд" (Санкт-Петербург). Важно упомянуть, что производство капролона напрямую связано с выработкой фенола и бензола, поскольку капролактам — исходный мономер капролона — производят именно из этих соединений. В данный момент выпуском фенола и бензола занимаются ОАО "КуйбышевАзот" и ОАО "Щекиноазот".

Поговорим о свойствах этого материала: он отличается низкой плотностью и высокой прочностью, что и делает его уникальным:

Важно при изучении свойств и функций капролона учитывать, что его особенности и области применения отличаются в зависимости от наполнителя, использованного при производстве:

Говоря об экологических аспектах капролона, то он поддается вторичной обработке, благодаря своей температуре плавления +220 °C, что позволяет использовать его в стройматериалах, например, террасных досках; также сейчас ведутся разработки ПА6 на основе касторового масла с целью получения биоразлагаемых аналогов.
Какие же инновации претерпевает капролон сейчас и что ждет этот материал в ближайшем будущем?

В заключение упомянем, что капролон является стратегически важным материалом в РФ, в особенности в условиях импортозамещения. Он остается универсальным материалом благодаря своим свойствам, а в силу новых модификаций в его структуре возможно расширение спектра его применения от тяжелой промышленности до высокотехнологичных отраслей, что, конечно, открывает новые возможности для отечественных инженеров и конструкторов.