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Textilchemie: "Grünes" Verfahren zur Synthese von Nylon

Englische Chemiker präsentieren eine neue Methode, anhand der sich die Grundstoffe für die Synthese von Nylon-6, auch unter den Namen Perlon bekannt, auf schonende Weise herstellen lassen. John Meurig Thomas und Robert Raja von der Universität Cambridge gelang es, die Ausgangsverbindung für Perlon bei sehr niedrigen Temperaturen und lediglich in Gegenwart von Luftsauerstoff und Ammoniak zu produzieren.

Katalyse | Modell der Katalysereaktion: An einem Kobalt-Atom, das an der Pore des Aluminium-Phosphat-Katalysators sitzt, wird die Ausgangsverbindung Cyclohexanon (1) oxidiert. Über ein Zwischenprodukt (2) entsteht so bei verhältnismäßig milden Bedingungen schließlich Caprolactam (3).
Bei dem bisher üblichen Verfahren kommen aggressive Reagenzien und Lösungsmittel zum Einsatz, wobei erhebliche Mengen von großteils unerwünschten Chemikalien als Nebenprodukt anfallen. Zudem ist der Energieverbrauch auf Grund von höheren Temperaturen erheblich größer als bei dem neuen, im Labormaßstab verwirklichten Prozess, den die Forscher als "grüne Methode" bezeichnen. Er ist deshalb so effizient, weil sich die aus Teer oder Erdöl stammenden Ausgangsstoffe an der Oberfläche von Nanoporen-Katalysatoren hochselektiv in die Perlonvorstufe Caprolactam umwandeln.

Polyamid-Formel | Chemische Formel der Grundeinheit eines Polyamid-Polymers: Das Kohlenstoff- (C) rechts und das Stickstoff-Atom (N) links verknüfen sich zu einer Amid-Bindung, sodass ein langes Polymer entsteht. Von dem Kohlenstoff-Atom in der Mitte liegen je nach Art der Grundeinheit – des Monomers -verschieden viele (x) vor.
1935 entwickelten amerikanische Chemiker mit Nylon die erste vollständig synthetische Textilfaser. Bereits drei Jahre später folgte in Deutschland die Erfindung von Perlon. Beide Faserstoffe werden auch allgemein als Nylonfaser bezeichnet und zählen chemisch zur Klasse der Polyamide. Bei diesen Polymeren verknüpfen sich die immer wieder gleichen chemische Bausteine – bei Perlon Caprolactam – über eine Kohlenstoff-Stickstoffbindung zu langen Molekülketten. Diese werden zu Filamenten verschmolzen und davon je 150 bis 200 zu Nylonfasern für die Weiterverarbeitung zusammengefasst.

Außer für Damenstrümpfe oder strapazierfähige und wasserabweisende Kleidung fanden Nylonfasern schon früh militärischen Einsatz – etwa in Fallschirmen oder Seilen. Auch die technischen Anwendungen sind zahlreich, beispielsweise als Folien oder im Fahrzeugbau. Eine mit Nanopartikeln verwobene, besonders hitzebeständgie Perlon-Variante lässt sich sogar in Automotoren einsetzen. Weltweit hat inzwischen die Produktion von chemisch synthetisierten Fasern die von Naturfasern überholt.

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