النَيْلُونُ[3] (بالإنجليزية:Nylon) هو تسمية عامة لعائلة منالبوليمرات الاصطناعية المكونة منمتعدد الأميدات (وحدات متكررة مرتبطة بوصلاتأميد).[a][4][5] النيلون مادة حريريةلدن بالحرارة[6] يمكن صهرها وتحويلها إلى ألياف أوأغشية أو أشكال.[7]:2 يمكن خلط بوليمرات النيلون بمجموعة متنوعة من المواد المضافة لتحقيق العديد من الاختلافات في الخصائص المختلفة. وجدت بوليمرات النيلون تطبيقات تجارية مهمة فيالنسيج والألياف (الملابس والأرضيات وتقوية المطاط) وفي الأشكال (الأجزاء المقولبة للسيارات والمعدات الكهربائية، وما إلى ذلك) وفي الأفلام (غالبًا لتغليف المواد الغذائية).[8]
تم استخدام النيلون لأول مرة تجاريا في تشكيل شعيرات - مصنوعة من النيلونلفرشاة أسنان في عام 1938[15][16] وتلا ذلك استخدام أكثر شهير في تصنيعالجوارب النسائية أو ما عرف وقتها «بالنيلون» والتي عرضت في معرض نيويورك الدولي في عام 1939 حيث تم بيعه تجاريا في عام 1940 لأول مرة[17] وحقق نجاحًا تجاريًا فوريًا حيث تم بيع 64 مليون زوج من هذه الجوارب النسائية خلال عامهم الأول في السوق. خلال الحرب العالمية الثانية تم تحويل كل إنتاج النيلون تقريبا للجيش لاستخدامها فيالمظلات وحبال المظلة. أدت استخدامات النيلونوالبلاستيك الأخرى في زمن الحرب إلى زيادة سوق المواد الجديدة بشكل كبير.[18]
أنتجت شركةدوبونت التي أسسهاإليوثيرا إيرين دو بونت البارود أولاً ثم أنتجت لاحقًا الدهانات القائمة على السليلوز. بعدالحرب العالمية الأولى أنتجت شركة دوبونتالأمونيا الاصطناعية والمواد الكيميائية الأخرى. بدأت شركةدوبونت بتجربة تطوير الألياف القائمة على السليلوز وفي النهاية أنتجتحرير الألياف الاصطناعية. كانت تجربةدوبونت مع الحرير الصناعي مقدمة مهمة لتطوير وتسويق النيلون.[19]:8,64,236
امتد اختراعدوبونت للنيلون لمدة 11 عامًا بدءًا من برنامج البحث الأولي في البوليمرات في عام 1927 إلى الإعلان عنه في عام 1938 قبل وقت قصير من افتتاح معرض نيويورك العالمي عام 1939.[10] نما المشروع من هيكل تنظيمي جديد فيدوبونت اقترحهتشارلز ستاين في عام 1927 حيث سيتألف القسم الكيميائي من عدة فرق بحثية صغيرة تركز على «البحث الرائد» في الكيمياء و «تؤدي إلى تطبيقات عملية».[19]:92 تم التعاقد مع مدرس هارفاردوالاس هيوم كاروثرز لتوجيه مجموعة أبحاث البوليمر. في البداية سُمح له بالتركيز على الأبحاث البحتة والبناء على نظريات الكيميائي الألمانيهيرمان ستودينجر واختبارها.[20] لقد كان ناجحًا للغاية حيث أدى البحث الذي أجراه إلى تحسين المعرفة بالبوليمرات بشكل كبير وساهم في تطوير العلوم.[21]
في ربيع عام 1930 كانكاروثرز وفريقه قد صنعوا بالفعل بوليمرين جديدين. أحدهما كانالنيوبرين وهو مطاط صناعي استخدم بشكل كبير خلال الحرب العالمية الثانية.[22] كان الخر عبارة عن معجون أبيض مرن ولكنه قوي أصبح فيما بعد النيلون. بعدآ هذه الاكتشافات قام فريقكاروثرز بتحويل أبحاثه من نهج بحثي أكثر نقاءً يبحث في البلمرة العامة إلى هدف أكثر تركيزًا من الناحية العملية في محاولة لإيجاد «توليفة كيميائية واحدة من شأنها أن تكون صالحة للاستخدام في التطبيقات الصناعية».[19]:94
لم يتم إنتاج بوليمر يسمى «البوليمر 6-6» إلا في بداية عام 1935. استخدم جوليان هيل وهو زميل عملكاروثرز وخريججامعة واشنطن طريقة التصنيع المعروفة باسمالسحب البارد لإنتاجالبوليستر في عام 1930.[23] تم استخدام طريقةالسحب البارد هذه لاحقًا بواسطةكاروثرز في عام 1935 لتطوير النيلون بالكامل.[24] تم إنتاج المثال الأول من النيلون (وهو المعروف باسم النيلون 6-6) في 28 فبراير 1935 في منشأة أبحاثدوبونت في محطة دوبونت التجريبية.[11] كان النيلون 6-6 يمتلك كل الخصائص المرغوبة من المرونة والقوة. ومع ذلك فقد تطلب أيضًا عملية تصنيع معقدة من شأنها أن تصبح أساس الإنتاج الصناعي في المستقبل. حصلت شركةدوبونت على براءة اختراع للبوليمر في سبتمبر 1938[25] وسرعان ما حققت احتكارًا على ليف النيلون.[21] توفيكاروثرز قبل 16 شهرًا من الإعلان عن النيلون حيث لم يتمكن من رؤية نجاحه.[10]
تطلب إنتاج النيلون تعاونًا بين الأقسام الثلاثة فيدوبونت: قسم البحوث الكيميائية وقسم الأمونيا وقسم الرايون. كان لابد من إنتاج بعض المكونات الرئيسية للنيلون باستخدام كيمياء الضغط العالي وهو مجال الخبرة الرئيسي لقسم الأمونيا. كان النيلون يعتبر «هبة من السماء لقسم الأمونيا»[19] الذي كان يعاني من صعوبات مالية. سرعان ما شكلت مفاعلات النيلون نصف مبيعات قسم الأمونيا وساعدتهم على الخروج من فترةالكساد الكبير من خلال خلق فرص عمل وإيرادات في شركةدوبونت.
أظهر مشروع النيلون الخاص بشركةدوبونت أهميةالهندسة الكيميائية في الصناعة وساعد في خلق فرص العمل وعزز من تقدم تقنيات الهندسة الكيميائية. في الواقع طورت مصنعًا كيميائيًا وفر 1800 وظيفة واستخدم أحدث التقنيات في ذلك الوقت والتي لا تزال تستخدم كنموذج للمصانع الكيماوية اليوم.[19] إن القدرة على اكتساب عدد كبير من الكيميائيين والمهندسين بسرعة كان أمرا مساهما بشكل كبير في نجاح مشروعدوبونت للنيلون.:100–101 يقع أول مصنع للنيلون في سيفورد بولاية ديلاوير وبدأ الإنتاج التجاري في 15 ديسمبر 1939. في 26 أكتوبر 1995 تم تصنيف مصنع سيفورد كمعلم كيميائي تاريخي وطني من قبلالجمعية الكيميائية الأمريكية.[26]
جزء مهم من شعبية النيلون ينبع من إستراتيجية التسويق لشركةدوبونت. روجت شركةدوبونت للألياف لزيادة الطلب قبل أن يكون المنتج متاحًا للسوق العام. حدث الإعلان التجاري للنيلون في 27 أكتوبر 1938 في «منتدى المشاكل الحالية» السنوي للجلس الختاميةللهيرالد تريبيون على موقع مقارب لمعرض عالم مدينة نيويورك.[20][21]:141 استقبل الجمهور بحماس «أول ألياف نسيجية عضوية من صنع الإنسان» مشتقة من «الفحم والماء والهواء» ووُعدت بأن تكون «قوية مثل الفولاذ وبجودة شبكة العنكبوت» وكان من بين الجمهور العديد من نساء الطبقة المتوسطة وتصدر هذا الخبر العناوين في معظم الصحف.:141 تم تقديم النيلون كجزء من «عالم الغد» في معرض عالم مدينة نيويورك عام 1939[27] وتم عرضه في «عالم الكيمياء العجيب» لدوبونت في معرض البوابة الذهبية الدولي في سان فرانسيسكو عام 1939.[28] لم يتم شحن جوارب النيلون الفعلية إلى متاجر مختارة في السوق الوطنية حتى 15 مايو 1940. ومع ذلك تم طرح عدد محدود منها للبيع في ولاية ديلاوير قبل ذلك.:145–146 حدث أول بيع علني لجوارب النيلون في 24 أكتوبر 1939 في ويلمنجتون بولاية ديلاوير. تم توفير 4000 زوج من الجوارب تم بيعها جميعًا في غضون ثلاث ساعات.
ومن المزايا الإضافية الأخرى للحملة أنها تعني تقليل واردات الحرير من اليابان وهي حجة كسبت الكثير من العملاء القلقين. حتى أنحكومة الرئيس روزفلت ذكرت النيلون وتناولت «إمكانياته الاقتصادية الواسعة والمثيرة للاهتمام» بعد خمسة أيام من الإعلان الرسمي عن المادة.[21]
ومع ذلك فإن الإثارة المبكرة حول النيلون تسببت أيضًا في مشاكل. لقد غذى التوقعات غير المعقولة بأن النيلون سيكون أفضل من الحرير وهو نسيج معجزة قوي مثل الفولاذ ويدوم إلى الأبد ولن ينفذ أبدًا.[21]:145–147[17] إدراكًا لخطر الادعاءات مثل «الجوارب الجديدة قوية كالصلب» و «لا مزيد من التشغيل» قامت قلصتدوبونت شروط الإعلان الأصلي خاصة تلك التي تنص على أن النيلون يمتلك قوة الفولاذ.
أيضًا لم يدرك المسؤولون التنفيذيون فيدوبونت الذين يقومون بتسويق النيلون باعتباره مادة ثورية من صنع الإنسان في البداية أن بعض المستهلكين شعروا بعدم الارتياح وعدم الثقة بل وحتى الخوف تجاه الأقمشة الاصطناعية.:126–128 قصة إخبارية ضارة بشكل خاص مستقاة من براءة الاختراع للبوليمر الجديد الخاصةبدوبونت في عام 1938 وهي تشير إلى أن إحدى طرق إنتاج النيلون قد تكون باستخدامالكادافيرين(بنتاميثيلين ديامين)[ا] وهي مادة كيميائية مستخرجة من الجثث. على الرغم من أن العلماء أكدوا أن الكادافيرين تم استخراجه أيضًا عن طريق تسخين الفحم إلا أن الجمهور غالبًا ما رفض الإصغاء إلى ما يقوله العلماء. واجهت امرأة أحد العلماء الرئيسيين فيدوبونت ورفضت قبول أن الشائعات لم تكن صحيحة.::146–147
غيرت شركةدوبونت إستراتيجية حملتها مؤكدة أن النيلون مصنوع من «الفحم والهواء والماء» وبدأت بالتركيز على الجوانب الشخصية والجمالية للنيلون بدلاً من صفاته الجوهرية.[21]:146–147 وهكذا تم تدجين النيلون:151–152 وتحول الانتباه إلى الجانب المادي والاستهلاكي للألياف بشعارات مثل «إذا كان نيلون فهو أجمل وأوه! كيف تجف بسرعة!».[19]:2
بعد إطلاق النيلون في جميع أنحاء البلاد في عام 1940 تم زيادة الإنتاج. تم إنتاج 1300 طن من القماش المصنوع من النيلون خلال عام 1940.[19]:100 خلال العام الأول لوجود جوارب النيلون في السوق تم بيع 64 مليون زوج منها.:101 في عام 1941 تم افتتاح مصنع ثانٍ فيمارتينسفيل في فيرجينيا بسبب نجاح النسيج المصنوع من النيلون.[29]
صورة مقرّبة ومكبرة لأقمشة النيلون المحبوكة المستخدمة في الجوارب صورة لألياف النيلون باستخدامالمجهر الإلكتروني الماسح
في الوقت الذي تم تسويق النيلون على أنه مادة متينة وغير قابلة للتدمير للناس تم بيع الجوارب المصنوعة من النيلون بما يقرب من ضعف سعر الجوارب المصنوعة منالحرير (4.27 دولارًا لكل رطل من النيلون مقابل 2.79 دولارًا لكل رطل من الحرير).[19]:101 كانت مبيعات جوارب النيلون قوية جزئيًا بسبب التغيرات في الموضة النسائية. كما توضح لورين أولدز: «بحلول عام 1939 عادت [خطوط الهيملينز] إلى الركبة وأغلقت العقد تمامًا كما بدأ». كانت التنانير الأقصر مصحوبة بطلب على الجوارب التي توفر تغطية كاملة دون استخدام الأربطة لتثبيتها.[30]
ومع ذلك اعتبارًا من 11 فبراير 1942 تم إعادة توجيه إنتاج النيلون من مادة استهلاكية إلى مادة يستخدمها الجيش.[20] توقف إنتاجدوبونت لجوارب النيلون وغيرها من الملابس الداخلية واستخدمت معظم النيلون المصنع لصنع المظلات والخيام لاستخدامها فيالحرب العالمية الثانية.[31] على الرغم من إمكانية شراء جوارب النيلون المصنوعة بالفعل قبل الحرب إلا أنها كانت تباع بشكل عام في السوق السوداء مقابل 20 دولارًا.[29]
بمجرد انتهاء الحرب كانت عودة النيلون منتظرة بترقب كبير. على الرغم من أن شركةدوبونت توقعت إنتاجًا سنويًا يبلغ 360 مليون زوج من الجوارب إلا أن هناك تأخيرات في العودة إلى الإنتاج الاستهلاكي بدلاً من الإنتاج الحربي في زمن الحرب.[20] في عام 1946 لم يكن من الممكن تلبية الطلب على جوارب النيلون مما أدى إلىأعمال شغب النيلون. في إحدى الحالات اصطف ما يقدر بنحو 40.000 شخص في بيتسبرغ لشراء 13000 زوج من النيلون.[17] في غضون ذلك كانت النساء تقوم بتقطيع الخيام والمظلات المصنوعة من النيلون التي خلفتها الحرب لصنع البلوزات وفساتين الزفاف.[32][33] بين نهاية الحرب وعام 1952 استخدم إنتاج الجوارب والملابس الداخلية ما مقداره 80٪ من النيلون في العالم. ركزت شركةدوبونت كثيرًا على تلبية طلب المجتمع المدني ووسعت إنتاجها باستمرار.
مع بيع الجوارب المصنوعة من النيلون الخالص في سوق أوسع أصبحت المشاكل واضحة. لقد وجد أن جوارب النيلون كانت هشة بمعنى أن الخيط غالبًا ما يميل إلى الانكماش بالطول مما يؤدي إلى تشكل «دروب» في الجوارب.[19]:101 أفاد الناس أيضًا أن المنسوجات المصنوعة من النيلون الخالص قد تكون غير مريحة بسبب نقص امتصاص النيلون للعرق.[34] إن الرطوبة بقيت داخل النسيج بالقرب من الجلد في ظل ظروف حارة أو رطبة بدلاً من أن تكون تتبخر بعيدا.[35] يمكن أن يسبب نسيج النيلون أيضًا حكة ويميل إلى التشبث وأحيانًا تشكل الشرر نتيجة الشحنة الكهربائية الساكنة المتراكمة عن طريق الاحتكاك.[36][37] أيضًا في ظل بعض الظروف يمكن أن تتحلل الجوارب[21] وتتحول إلى مكونات النيلون الأصلية من الهواء والفحم والماء. وفسر العلماء ذلك على أنه نتيجة لتلوث الهواء ونسبوه إلى الضباب الدخاني في لندن عام 1952 فضلاً عن رداءة نوعية الهواء في نيويورك ولوس أنجلوس.[38][39][40]
كان الحل الذي تم العثور عليه لمشاكل نسيج النيلون الخالص هو مزج النيلون بألياف أو بوليمرات أخرى موجودة مثلالقطنوالبوليستروالياف لدنة. أدى ذلك إلى تطوير مجموعة واسعة من الأقمشة المخلوطة. احتفظت خلطات النيلون الجديدة بالخصائص المرغوبة للنيلون (المرونة والمتانة والقدرة على صباغتها) وحافظت على أسعار الملابس منخفضة ومعقولة.[31]:2 اعتبارًا من عام 1950 التزمت وكالة نيويورك للمشتريات (بالإنجليزية:NYQMPA) التي طورت واختبرت المنسوجات للجيش والبحرية بتطوير مزيج من الصوف والنيلون. لم تكن الوحيدة التي قدمت مزيجًا من الألياف الطبيعية والاصطناعية. أشارمراسل المنسوجات الأمريكية إلى عام 1951 على أنه «عام مزج الألياف».[41] تضمنت خلطات الأقمشة مزيجًا مثل «بونارا» (صوف - أرنب - نيلون) و «كاسمت» (صوف - نيلون - فرو).[42] في بريطانيا في نوفمبر 1951 ركز الخطاب الافتتاحي للدورة 198 للجمعية الملكية لتشجيع الفنون والتصنيع والتجارة على مزج الألياف النسيجية المختلفة.[43]
استهدف قسم تطوير الأقمشة فيدوبونتبذكاء مصممي الأزياء الفرنسيين وزودهم بعينات من القماش. في عام 1955 عرض مصممين مثلكوكو شانيلوجين باتووكريستيان ديور أثوابًا تم إنشاؤها باستخدام أليافدوبونت، وتم التعاقد مع مصور الأزياءهورست ب. هورست لتوثيق استخدامهم لأقمشةدوبونت.[17] نسبت مجلةأقمشة أمريكية (بالإنجليزية:American Fabrics) الفضل إلى عملية مزج الألياف النسيجية في خلق وتوفير «إمكانيات إبداعية وأفكار جديدة للأزياء التي لم يخطر ببال أحد حتى الآن».[42]
مرت شركةدوبونت بعملية مكثفة لإنشاء أسماء لمنتجها الجديد.[21]:138–139 في عام 1940 صرح جون دبليو إيكلبيري من شركة دوبونت أن الأحرف «إن واي إل» (بالإنجليزية:nyl) كانت عشوائية وتم نسخ حرفي «أو إن» (بالإنجليزية:on) من لواحق ألياف أخرى مثلالقطن وحرير الرايون. منشور لاحق بواسطة شركةدوبونت (السياق النصي في المجلد السابع، العدد 2، عام 1978) أن الاسم كان يُقصد به في الأصل أن يكون «نو - ران» (بالإنجليزية:No-Run) بمعنى «كشف» (بالإنجليزية:unravel)، ولكن تم تعديله لتجنب تقديم مثل هذا الادعاء غير المبرر. نظرًا لأن المنتجات لم تكن مقاومة للتشغيل حقًا فقد تم تبديل حروف العلة لإنتاج كلمة «نورون» (بالإنجليزية:nuron)، والتي تم تغييرها بعد ذلك إلى «نيلون» (بالإنجليزية:nilon) «لجعلها تبدو وكأنها منشط عصبي». من أجل الوضوح في النطق تم بعد ذلك تغيير حرف آي "i" إلى حرف واي "y" لتصبح الكلمة النهائية «نيلون» (بالإنجليزية:nylon).[17][44]
توجدأسطورة حضرية مستمرة حتى الآن مفادها أن الاسم مشتق من «نيويورك» و «لندن» ومع ذلك لم تشارك أي منظمة في لندن في البحث عن النيلون وإنتاجه.[45]
على الرغم من نقص النفط في السبعينيات استمر استهلاك المنسوجات المصنوعة من النيلون في النمو بنسبة 7.5 في المائة سنويًا بين الستينيات والثمانينيات.[46] ومع ذلك انخفض الإنتاج الإجمالي للألياف الاصطناعية من 63٪ من إنتاج المنسوجات في العالم في عام 1965 إلى 45٪ من إنتاج المنسوجات العالمي في أوائل السبعينيات. تلاشت جاذبية التقنيات «الجديدة» وأصبح نسيج النيلون «عتيق الطراز في السبعينيات».[19] أيضًا أصبح المستهلكون قلقين بشأن التكاليف البيئية طوال دورة الإنتاج: الحصول على المواد الخام (النفط) واستخدام الطاقة أثناء الإنتاج والنفايات الناتجة أثناء إنشاء الألياف والتخلص النهائي من نفايات المواد غير القابلة للتحلل. لم تهيمن الألياف الاصطناعية على السوق منذ الخمسينيات والستينيات. اعتبارًا من 2007[تحديث] استمر النيلون في تمثيل حوالي 12٪ (8 مليون رطل) من إنتاج العالم من الألياف الاصطناعية.[17] باعتبارها واحدة من أكبر عائلات البوليمرات الهندسية قُدِّر الطلب العالمي على راتنجات ومركبات النيلون بحوالي 20.5 مليار دولار أمريكي في عام 2013. من المتوقع أن يصل السوق إلى 30 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2020 باتباع متوسط نمو سنوي يبلغ 5.5٪.[47]
على الرغم من أن النيلون الخالص به عيوب كثيرة ونادرًا ما يستخدم الآن فقد أثرت مشتقاته بشكل كبير في المجتمع وساهمت فيه. من الاكتشافات العلمية المتعلقة بإنتاج البلاستيك والبلمرة إلى التأثير الاقتصادي خلال فترة الكساد وتغير أزياء النساء كان النيلون منتجًا ثوريًا.[17] صُنع العلم القمري وهو أول علم يُزرع على القمر في لفتة رمزية للاحتفال من النيلون. تكلف العلم نفسه 5.50 دولارات ولكن كان يجب أن يكون له سارية علم مصممة خصيصًا مع شريط أفقي بحيث يبدو أنه «يرفرف».[48][49]
يصف أحد المؤرخين النيلون بأنه «موضوع رغبة» حيث قارن الاختراع بشركة كوكا - كولا (بالإنجليزية:Coca-Cola) في نظر مستهلكي القرن العشرين.[19]
إن النيلون عبارة عنبوليمرات تكثيف أوبوليمرات مشتركة تتشكل عن طريق تفاعل مونومرات مختلفة تحتوي على أجزاء متساوية منالأمينوحمض الكربوكسيل بحيث يتم تشكيلالأميدات عند طرفي كل مونومر في عملية مماثلةللبوليمرات الحيوية متعددةالببتيد. يصنع معظم النيلون من تفاعلحمض ثنائي الكاربوكسيل مع ثنائي أمين (على سبيل المثال PA66) أو لاكتام أو حمض أميني مع نفسه (على سبيل المثال PA6).[50] في الحالة الأولى تتكون «وحدة التكرار» من واحد من كل مونومر بحيث تتناوب في السلسلة على غرار ما يسمى ببنية ABABللبوليستروالبولي يوريثان. نظرًا لأن كل مونومر في هذا البوليمر المشترك له نفسالمجموعة التفاعلية على كلا الطرفين فإن اتجاهرابطة الأميد ينعكس بين كل مونومر على عكسبروتيناتالبولي أميد الطبيعية التي لها اتجاه عام: من النهاية الكاربوكسيلية (بالإنجليزية:C terminal) إلى النهاية الأمينية (بالإنجليزية:N terminal). في الحالة الثانية تكون البنية مشابهة لما يسمى ببنية AA تتوافق وحدة التكرار مع المونومر الفردي.[13]:45–50[51]
في الاستخدام الشائع يتم استخدام البادئة «بي إيه» (بالإنجليزية:PA) والتي تعني «بولي أميد» أو الاسم «نيلون» بالتبادل وتكون مكافئة في المعنى.
تم وضع التسمية المستخدمة لبوليمرات النيلون أثناء تخليق أول نيلون أليفاتي (بالإنجليزية:simple aliphatic nylons) بسيط ويستخدم أرقامًا لوصف عدد الكربون في كل وحدة مونومر بما في ذلك ذرة الكربون (ذرات الكربون) الخاصة بحمض (أحماض) الكربوكسيل.[52][53] يتطلب الاستخدام اللاحق للمونومرات الحلقية والعطرية استخدام أحرف أو مجموعات من الحروف. رقم واحد بعد "PA" أو «نيلون» يشير إلىبوليمر متجانسأحادي أو يعتمد على حمض أميني واحد (ناقص H2O) كمونومر:
يشيررقمان أو مجموعتان من الأحرف إلىبوليمر متجانس ثنائي مكون من مونومرين إثنين: أحدهما ثنائي أمين والثاني حمض ثنائي الكربوكسيل. يشير الرقم الأول إلى عدد الكربون في ثنائي الأمين. يجب فصل الرقمين بفاصلة للتوضيح ولكن غالبًا ما يتم حذف الفاصلة.
حصلوالاس كاروثرز فيدوبونت على براءة اختراع من النيلون باستخدام الأميدات.[25][54][55] في حالة النيلون التي تنطوي على تفاعل ثنائي أمين وحمض ثنائي الكربوكسيل من الصعب الحصول على النسب الصحيحة تمامًا ويمكن أن تؤدي الانحرافات إلى إنهاء السلسلة عند أوزان جزيئية أقل من وزن 10000دالتون (وحدة كتل ذرية) المرغوب فيها. للتغلب على هذه المشكلة يمكن تكوين «ملح نيلون»متبلور صلب فيدرجة حرارة الغرفة باستخدامنسبة 1: 1 منالحمضوالقاعدة لتحييد بعضهما البعض. تتم بلورة الملح لتنقيته والحصول على القياس المتكافئ الدقيق المطلوب. يسخن إلى 285 درجة مئوية (545 درجة فهرنهايت) حيث يتفاعل عندها الملح لتشكيل بوليمر النيلون مع إنتاج الماء.
إن درجة حرارة 428 درجة فهرنهايت (220 درجة مئوية) والتي هي نقطة انصهار النيلون 6 هي أقل من درجة الحرارة 509 درجة فهرنهايت (265 °C) والتي هي نقطة انصهار النيلون 66.[56]
إن النيلون 510 المصنوع منالبنتاميثيلين ثنائي الأمين وحمض السيباسيك قد تمت دراسته بواسطةكاروثرز حتى قبل النيلون 66 وله خصائص فائقة لكن صنعه أغلى. تمشيا مع اصطلاح التسمية فإن هذا «النيلون 6,12» أو«البولي أميد 612» هو عبارة عن بوليمر مشترك من 6C ثنائي الأمين و12C ثنائي الحمض. وبالمثل بالنسبة للبولي أميد 510 والبولي أميد 611 والبولي أميد 1012 إلخ. تشتمل النيلونات الأخرى على منتجات حمض الكربوكسيل / ثنائي البلمرة المشترك التيلا تعتمد على المونومرات المذكورة أعلاه. على سبيل المثال يتم بلمرة بعض النيلونالعطري بالكامل (المعروف باسم «الأراميد») مع إضافة أحماض مثل حمض التيريفثاليك (←كيفلار،توارون) أو حمض أيزوفثاليك (←نومكس)، وهو الشكل المترافق بشكل أكثر شيوعًا مع البوليستر. توجد بولي أميد مشترك 66/6 وبولي أميد مشترك 66/6/12 وبولي أميدات مشتركة أخرى. بشكل عام تعد البوليمرات الخطية هي الأكثر فائدة ولكن من الممكن إدخال فروع في النيلون عن طريق تكثيف الأحماض ثنائية الكربوكسيل معبولي أمينات تحتوي على ثلاثمجموعات أمينية أو أكثر.
إن التفاعل العام هو:
يتم إطلاق جزيئين منالماء ويتكون النيلون. يتم تحديد خصائص النيلون بواسطة مجموعات أر (بالإنجليزية:R) وأر فتحة (بالإنجليزية:R') في المونومرات. في النيلون 6,6 يكون أر = 4C وأر فتحة = 6C منالألكانات، ولكن يتعين على المرء أيضًا تضمينكربوني الكربوكسيل في ثنائي الحمض للحصول على الرقم الذي يتبرع به للسلسلة. فيالكيفلار يكون كلا من أر وأر فتحة عبارة عن حلقاتبنزين.
عادة ما يتم التخليق الصناعي عن طريق تسخين الأحماض أو الأمينات أو اللاكتام لإزالة الماء ولكن في المختبر يمكن أن يتم بتفاعل الكلوريدات ثنائية الحمض مع ثنائي الأمين. على سبيل المثال عرض شائع للبلمرة البينية («خدعة حبل النيلون») هو تخليق النيلون 66 منكلوريد الأديبويل وهكساميثيلين ثنائي .
يمكن أيضًا تصنيع النيلون من ثنائي النتريلات باستخدام التحفيز الحمضي. على سبيل المثال هذه الطريقة قابلة للتطبيق لتحضير النيلون 1,6 من أديبونيتريلوفورمالديهايد وماء.[57] بالإضافة إلى ذلك يمكن تصنيع النيلون منالديولات والديولتريل باستخدام هذه الطريقة أيضًا.[58]
يتم تصنيع مونومرات النيلون من خلال مجموعة متنوعة من الطرق تبدأ في معظم الحالات من النفط الخام ولكن في بعض الأحيان من الكتلة الحيوية. إن تلك المونومرات الموجودة في الإنتاج الحالي موصوفة أدناه.
حمض 11-أمينونديكانويك:زيت الخروع ← حمض الرايسينوليك ← ميثيلريسينولات ← ميثيل -11-أونديسينوات ← حمض أونديسينويك ← حمض 11-أونديسينويك ← حمض 11-برومونديكانويك ← 11-حمض أمينوانديكانويك[59]
نظرًا للعدد الكبير من ثنائي الأمين وثنائي الحمض والأحماض أمينية يمكن تصنيعها فقد تم تصنيع العديد من بوليمرات النيلون تجريبيًا وتميزت بدرجات متفاوتة. إن عدد أقل منها تم توسيع نطاقها وعرضها تجاريًا وهذه البوليمرات مفصلة أدناه.
إن البولي أميدات المتجانسة مشتقة من أزواج من ثنائي أمين وثنائي حمض (أو مشتقات ثنائي الحمض). إن البوليمرات الموضحة في الجدول أدناه عبارة عن بوليمرات معروضة أو تم تقديمها تجاريًا إما كبوليمرات متجانسة أو كجزء من بوليمر مشترك.
من السهل صنع خليط من المونومرات أو مجموعات المونومرات المستخدمة في صنع النيلون للحصول على البوليمرات المشتركة. هذا يقلل منالتبلور وبالتالي يمكن أن يخفض نقطة الانصهار.
إن بعض البوليمرات المشتركة التي كانت متوفرة تجاريًا في السابق أو متوفرة حاليا مدرجة أدناه:
معظم بوليمرات النيلون قابلة للامتزاج مع بعضها البعض مما يسمح بصنع مجموعة من المزيجات. يمكن أن يتفاعل البوليمران مع بعضهما البعض عن طريق التحويل لتشكيل بوليمرات مشتركة عشوائية.[74]
جميع النيلون عرضةللتحلل المائي خاصة عن طريق الأحماض القوية وهو تفاعل يحدث بشكل أساسي عكس التفاعل الاصطناعي الموضح أعلاه. ينخفضالوزن الجزيئي لمنتجات النيلون بشكل كبير وتتشكل الشقوق بسرعة في المناطق المصابة. تتأثر الأعضاء السفلية من النيلون (مثل النيلون 6) أكثر من الأعضاء الأعلى مثل النيلون 12. إن هذا الأمر يعني أنه لا يمكن استخدام أجزاء النيلون عند ملامستهالحمض الكبريتيك على سبيل المثال مثل الشوارد المستخدمة فيبطاريات الرصاص الحمضية.
عند تشكيل النيلون جب تجفيفه لمنع التحلل المائي في برميل آلة التشكيل لأن الماء عند درجات حرارة عالية يمكن أن يؤدي أيضًا إلى تدرك البوليمر.[75] إن التفاعل يكون حسب نوع النيلون.
يحسب بيرنرز-لي متوسطانبعاثات النيلون في صناعة السجاد منغازات الاحتباس الحراري بمعدل 5.43 كغ من غاز ثاني أكسيد الكربون CO2 لكل واحد كيلو غرام من السجاد عندما أنتجت في أوروبا. وهذا يعطيها نفسالبصمة الكربونية مثلالصوف ولكن بمتانة أكبر وبالتالي بصمة كربونية أقل.[76]
تشير البيانات التي نشرتها شركة بلاستك أوروبا (بالإنجليزية:PlasticsEurope) إلى أنانبعاثات النيلون 66لغازات الاحتباس الحراري تبلغ ما يعادل 6.4 كغ من غاز ثاني أكسيد الكربون CO2 للكيلوغرام الواحد من مادة النيلون 66 واستهلاك الطاقة يعادل 138 كيلو جول / للكيلوغرام الواحد من مادة النيلون 66.[77] عند النظر في التأثير البيئي للنيلون من المهم مراعاة مرحلة الاستخدام. وعلى وجه الخصوص عند الأخذ بعين الاعتبار إن النيلون جعل السيارات خفيفة الوزن وبالتالي ساهم النيلون في تحقيق وفورات كبيرة في استهلاك الوقود وانبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون CO2.
تتحطم أنواع النيلون المختلفة في النار وتشكل دخانًا خطيرًا وأبخرة سامة أو رمادًا وتحتوي عادةً علىسيانيد الهيدروجين. عادة ما يكونحرق النيلون لاستعادة الطاقة العالية المستخدمة في إنشائها مكلفًا لذلك تصل معظم نفايات النيلون إلى مقالب القمامة وتتحلل ببطء.[ب] ويستغرق نسيج النيلون المهمل فترة تمتد من 30 إلى 40 سنة حتى يتحلل.[78] النيلون عبارة عن بوليمر قوي ويمكن إعادة تدويره جيدًا. يتم إعادة تدوير الكثير من راتينج النيلون مباشرة في حلقة مغلقة في آلة التشكيل بالحقن عن طريق طحن الراتينج وحصائر نفايات النيلون وخلطها مع الحبيبات البكر التي تستهلكها آلة إعادة التشكيل.[79]
يمكن إعادة تدوير النيلون ولكن القليل من الشركات تفعل ذلك وقد أثبتت شركة أكوافيل (بالإنجليزية:Aquafil) إمكانية إعادة تدوير شباك الصيد المفقودة في المحيط إلى ملابس[80] فاندن (بالإنجليزية:apparel Vanden) بتدوير النيلون والبولي أميدات الأخرى وتمتلك هذه الشركة عمليات نشطة في كل من المملكة المتحدة وأستراليا وهونغ كونغ والإمارات العربية المتحدة وتركيا وفنلندا.[81]
إناللدائن الحرارية مثل النيلون تكون عند وجودها فوقدرجات حرارة الانصهار الخاصة بها (بالإنجليزية:T m) عبارة عنمواد صلبة غير متبلورة أوسوائل لزجة تتقارب فيها السلاسل بشكل لفائف عشوائية.بالمقابل أن هذهاللدائن الحرارية تحتدرجات حرارة الانصهار الخاصة بها تتواجد بشكل تتناوب فيه المناطق غير المتبلورة مع المناطق التي تكون فيه بشكلبلورات رقائقية.[82] تساهم المناطق غير المتبلورة بالمرونة وتساهم المناطق البلورية بالقوة والصلابة. إن مجموعات الأميدالمستوية (-CO-NH-)قطبية للغاية لذلك يشكل النيلونروابط هيدروجينية متعددة بين الخيوط المجاورة. نظرًا لأن العمود الفقري للنيلون منتظم جدًا ومتناسق خاصةً إذا كانت جميع روابط الأميد فيتصاوغ هندسي فغالبًا ما يكون للنيلون تبلور عالي ويصنع أليافًا ممتازة. تعتمد كمية التبلور على تفاصيل التكوين وكذلك على نوع النيلون.
الرابطة الهيدروجينية في النيلون 6،6 (موضحة في اللون البنفسجي).
إن النيلون 66 يمكن أن يكون لديه عدة خيوط متوازية متراصفة مع الروابط الببتيدية المجاورة لها في بفواصل متناسقة وبالضبط الكربون 4 والكربون 6 وذلك على طول مسافات طويلة وبالتالي فإن ذراتالأكسجين التابعةللكربونيل وذراتالهيدروجين التابعة للأميد يمكن أن تصطف على شكل روابط هيدروجينية بين السلاسل بشكل متكرر دون انقطاع (انظر الشكل المعاكس). إن النيلون 510 يمكن أن يكون له عمليات تشغيل منسقة لذرة الكربون 5 وذرة الكربون 8. بالتالي يمكن للخيوط المتوازية (ولكن ليست المضادة للتوازي) أن تشارك فيصفائح ممتدة وغير مكسورة ومتعددة السلاسلمطوية وهي بنية جزيئية قوية ومتينة مماثلة لتلك الموجودة فيألياف الحرير الطبيعيوبيتا-كيراتين فيالريش. (تحتوي البروتينات فقط على حمض أميني ألفا-كربون يفصل مجموعات -CO-NH- المتسلسلة). إن النيلون 6 يشكل صفائح غير متقطعة مرتبطةبروابط هيدروجينية مع اتجاهات مختلطة لكن تجعد الصفيحة بينا (بالإنجليزية:β-sheet wrinkling) مختلف بعض الشيء. يعتمد التوضع ثلاثي الأبعاد لكلسلسلة هيدروكربونيةألكانية علىالدوران حوالي 109.47° حول الروابط الرباعية السطوح لذرات الكربون المترابطة بشكل منفرد.
عندماتنبثق سلاسل البوليمر الفردية إلى ألياف عبر المسام في مغزل الصناعة فإنها تميل إلى التراصف بسببالتدفقاللزج. إذا تعرضتللسحب البارد بعد ذلك فإن الألياف تتراصف أكثر مما يزيد من تبلورها وتكتسب المادةقوة مقاومة شد إضافية. من الناحية العملية غالبًا ما يتم سحب ألياف النيلون باستخدام مدورات مسخنة تدور بسرعات عالية.[83]
تميل كتلة النيلون إلى أن تكون أقل بلورية باستثناء المناطق المتوضعة بالقرب من الأسطح بسببإجهادالقص (بالإنجليزية:shearing stresses) أثناء التكوين. إن النيلون شفافوعديم اللون أو حليبي ولكن يمكنصبغه بسهولة. إن حبال وجدائل النيلون متعددة الخيوط تكون زلقة في طبيعتها وتميل إلى حل خيوطها (بالإنجليزية:unravel). يمكنصهر الأطراف ودمجها مع بعضها البعض باستخدام مصدر حرارة مثلاللهب أوالقطب لمنع ذلك الحل لخيوطها.
إن النيلون هو مادة استرطابية وسوف تمتص الرطوبة أو تستوعبها كوظيفة تابعة للرطوبة المحيطة. الاختلافات في محتوى الرطوبة لها تأثيرات عديدة على البوليمر. أولاً ستتغير الأبعاد الخاص بالبوليمر ولكن الأهم من ذلك أن الرطوبة تعمل كملدنات وتخفضدرجة حرارةالتحول إلى زجاج (بالإنجليزية:Tg) وبالتالي تخفض معامل المرونة عند درجات حرارة أقل مندرجة حرارةالتحول إلى زجاج (بالإنجليزية:Tg).[84]
عندما يجف البولي أميد يشكل عازل كهربائي جيد. ومع ذلك فإن مادة البولي أميد هي مادةاسترطابية ممتصة للرطوبة. سيؤدي امتصاص الماء إلى تغيير بعض خصائص المادة مثلمقاومتها الكهربائية. إن النيلون أقل امتصاصًا للماء من الصوف أو القطن.
ستتم إعادة معالجة هذه الجوارب النيلون المهترئة وتحويلها إلى مظلات لطياري الجيش. الصورة حوالي عام 1942 فستان حفلة من قماش النيلون الأزرق من تفصيل مصممة الأزياء إيما دومب مأخوذة من معهد تاريخ العلوم
عمل بيل بيتيندريودوبونت وأفراد ومؤسسات آخرون بجد خلال الأشهر القليلة الأولى من الحرب العالمية الثانية لإيجاد طريقة لاستبدالالحريرالآسيوي والقنب المستخدمة في صناعة المظلات الخاصة بالجيش بالنيلون. كما تم استخدامه لصنعالإطاراتوالخياموالحبالوالعباءات وغيرها من الإمداداتالعسكرية. حتى أنه تم استخدامه في إنتاج ورق عالي الجودةللعملة الأمريكية. في بداية الحرب كانالقطن يمثل أكثر من 80٪ من جميع الألياف المستخدمة والمصنعة وكانتألياف الصوف تمثل كل الباقي تقريبًا. بحلول آب (أغسطس) 1945 حصلت الألياف المصنعة على حصة سوقية تبلغ 25٪ على حساب القطن. بعد الحرب بسبب نقص كل من الحرير والنيلون أعيد استخدام مادة المظلات المصنوعة من النيلون في بعض الأحيان لصنع الفساتين.[88]
تستخدم ألياف النيلون 6 والنيلون 66 في صناعةالسجاد.
النيلون هو أحد أنواع الألياف المستخدمة فيسلك الإطارات. كان هيرمان إي شرودر رائدًا في استخدام النيلون في صناعة الإطارات.
تستخدم راتنجات النيلون على نطاق واسع في صناعة السيارات خاصة في حجرة المحرك.[7][89]:514
يتم استخدام النيلون المقولب في أمشاط الشعر والأجزاءالميكانيكية مثلبراغي الماكينةوالتروس والجوانات وغيرها من المكونات منخفضة إلى متوسطة الضغط التي سبق صبها في المعدن.[90][91] تتم معالجة النيلون الهندسي عن طريقالبثقوالصبوالقولبة بالحقن. إن النيلون 101 نوع 6,6 هو الفئة التجارية الأكثر شيوعًا للنيلون وإن النيلون 6 هو الفئة التجارية الأكثر شيوعًا للنيلون المصبوب.[92][93] للاستخدام في أدوات مثلأدوات فصل المكونات البلاستيكية المعروفة باسم السبودجر (بالإنجليزية:spudgers) يتوفر النيلون فيالمتغيرات المملوءة بالزجاج والتي تزيد من القوة الهيكلية والتأثير والصلابةوالمتغيرات المملوءة بثاني كبريتيد الموليبدينوم التي تزيد من قابليةالتشحيم. يمكن استخدام النيلون في مادة المطرق في الموادالمركبة مع ألياف تقوية مثل الزجاج أو ألياف الكربون؛ إن هذا المركب لهكثافة أعلى من النيلون النقي.[94] تُستخدم الموادالمركبة اللدائينية الحرارية (الحاوية على ألياف زجاجية ضمنها بنسبة 25٪ إلى 30٪) بشكل متكرر في مكونات السيارة المجاورة للمحرك مثل مشعبات السحب حيث أن قدرتها المقاومة للحرارة الجيدة تجعل لهذه المواد منافسة معقولة مع المعادن.[95]
تم استخدام النيلون في صنع مخازن بندقية ريمنجتون المصنوعة من النيلون 66.[96] يتكون إطارمسدس جلوك (بالإنجليزية:Glock) الحديث من النيلون المركب.[97]
تستخدم راتنجات النيلون كعنصر من مكونات أغشية تغليف المواد الغذائية حيث يلزم وجود حاجز أكسجين.[98] تستخدم بعض التربوليمرات (بالإنجليزية:terpolymers) القائمة على النيلون يوميًا في التغليف. وقد استخدم النيلون في أغلفةاللحوم وأغلفةالسجق.[99] تجعل مقاومة النيلون لدرجات الحرارة العالية مفيدة للأكياس المستخدمة في فرن الطبخ.[100]
تُستخدم خيوط النيلون بشكل أساسي في الفراشي وخاصةً في فراشي الأسنان[15] وآلات قص الشعر. كما أنها تستخدم كخيوط أحادية في خيط صيد السمك. إن النيلون 610 و 612 هما البوليمرات الأكثر استخدامًا للخيوط الشعرية.
إن خصائص النيلون المتنوعة تجعله أيضا مفيدًا جدًا كمادة فيالتصنيع الإضافي (بالإنجليزية:additive manufacturing) وعلى وجه التحديد كخيط يستخدم في الطابعات ثلاثية الأبعاد التي تعمل بتقنية نمذجة الترسيب المنصهرة (بالإنجليزية:fused deposition modeling) لفئة المستهلكين العاديين والمهنيين المحترفين.
في منتصف أربعينيات القرن الماضي شكى عازف الغيتار الكلاسيكيأندريس سيغوفيا وجود نقص الأوتار الجيدة الخاصة بالغيتار في الولايات المتحدة ولا سيما المفضلة لديه وهيأوتار بيراسترو المصنوعة من أمعاء الحيوانات (بالإنجليزية:Pirastro catgut strings) إلى عدد من الدبلوماسيين الأجانب في إحدى الحفلات بما في ذلك الجنرال ليندمان التابع للسفارة البريطانية. بعد شهر قدم الجنرال إلىسيغوفيا بعض خيوط النيلون التي حصل عليها عن طريق بعض أفراد عائلةدوبونت. وجدسيغوفيا أنه على الرغم من أن الأوتار تنتج صوتًا واضحًا إلا أنها تحتوي علىجرس معدني باهت يأمل في التخلص منه.[101]
تمت تجربة خيوط النيلون لأول مرة على خشبة المسرح من قبل أولغا كويلو (بالإنجليزية:Olga Coelho) في نيويورك في يناير 1944.[102]
في عام 1946 تم تقديمسيغوفيا وصانع الأوتارألبرت أوغسطين من قبل صديقهما المشترك فلاديمير بوبري محررجيتار ريفيو (بالإنجليزية:Guitar Review). بناءً على اهتمامسيغوفيا وتجاربأوغسطين السابقة قرروا متابعة تطوير خيوط النيلون. وافقت شركةدوبونت في الفكرة على توفير النيلون إذا كانأوغسطين سيحاول تطوير وإنتاج الأوتار الفعلية. بعد ثلاث سنوات من التطوير أظهرأوغسطين أول وتر موسيقي مصنوع من النيلون والذي أثارت جودته إعجاب عازفي الجيتار بما في ذلكسيغوفيا بالإضافة إلى شركةدوبونت.[103]
كانت الخيوط الخاصة بخياطة الجرح أكثر إشكالية من خيوط الأوتار الموسيقية. مع ذلك في النهاية وبعد تجربة أنواع مختلفة من المعادن وتقنيات التنعيم والتلميع تمكنأوغسطين أيضًا من إنتاج خيوط نيلون خاصة لخياطة الجروح عالية الجودة.[103]
^ابNicholson، Joseph L.؛ Leighton، George R. (أغسطس 1942)."Plastics Come of Age".Harper's Magazine. ص. 300–307. مؤرشف منالأصل في 2022-04-20. اطلع عليه بتاريخ2017-07-05.
^Goodale، Ernest W. (16 نوفمبر 1951). "The Blending & Mixture of Textile Fibres & Yarns".Journal of the Royal Society of Arts. ج. 100 ع. 4860: 4–15.JSTOR:41368063.
^Magat، Eugene E.؛ Faris، Burt F.؛ Reith، John E.؛ Salisbury، L. Frank (1 مارس 1951). "Acid-catalyzed Reactions of Nitriles. I. The Reaction of Nitriles with Formaldehyde1".Journal of the American Chemical Society. ج. 73 ع. 3: 1028–1031.DOI:10.1021/ja01147a042.ISSN:0002-7863.
^Lakouraj, Moslem Mansour; Mokhtary, Masoud (20 Feb 2009). "Synthesis of polyamides from p-Xylylene glycol and dinitriles".Journal of Polymer Research (بالإنجليزية).16 (6): 681.DOI:10.1007/s10965-009-9273-z.ISSN:1022-9760.
^Samperi، Filippo؛ Montaudo، Maurizio S.؛ Puglisi، Concetto؛ Di Giorgi، Sabrina؛ Montaudo، Giorgio (أغسطس 2004). "Structural Characterization of Copolyamides Synthesized via the Facile Blending of Polyamides".Macromolecules. ج. 37 ع. 17: 6449–6459.Bibcode:2004MaMol..37.6449S.DOI:10.1021/ma049575x.
^Bjarnason، J. E.؛ Chan، T. L. J.؛ Lee، A. W. M.؛ Celis، M. A.؛ Brown، E. R. (2004). "Millimeter-wave, terahertz, and mid-infrared transmission through common clothing".Applied Physics Letters. ج. 85 ع. 4: 519.Bibcode:2004ApPhL..85..519B.DOI:10.1063/1.1771814.
^"Flammable clothing".The Children's Hospital at Westmead. مؤرشف منالأصل في 2020-08-06. اطلع عليه بتاريخ2017-07-05.
^Actually the most common nylon polymers are made from hexamethylenediamine, with one more CH2 group than cadaverine.
^Typically 80 to 100% is sent to landfill or garbage dumps, while less than 18% are incinerated while recovering the energy. SeeFrancesco La Mantia (أغسطس 2002).Handbook of plastics recycling. iSmithers Rapra Publishing. ص. 19–.ISBN:978-1-85957-325-9. مؤرشف منالأصل في 2022-07-04.
مجموعة جوزيف إكس لابوفسكي لصور نيلون ومجموعات رقمية من معهد تاريخ العلوم الزائلة. (عمليات مسح عالية الدقة للصور ذات الصلة بالنيلون والأفيميرا التي تم جمعها بواسطة جوزيف إكس لابوفسكي، مساعد مختبر والاس كاروثرز، خلال المراحل الأولى من تطوير النيلون وإنتاجه في دوبونت).
