La fabrication du Nylon 6-10
Objectif de la manipulation : Effectuer une réaction de polycondensation avec élimination de HCl entre une diamine H2N-(CH2)n-NH2
et un dichlorure d'acide ClOC-(CH2)n-COCl
Description : Le nylon 6-10 est formé à partir d'une diamine à 6 atomes de carbone : l'hexaméthylènediamine ou 1,6-diaminohexane : H2N-(CH2)6-NH2
et d'un dichlorure d'acide à 10 atomes de carbone :
le chlorure de sébacyle ou chlorure de décanedioyle ClOC-(CH2)8-COCl
Sécurité : Réalisez l'expérience sous hotte ou en milieu bien ventilé !!
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L'hexaméthylènediamine et le chlorure de sébacyle sont irritants pour la peau, les yeux, le système respiratoire.
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L'heptane est inflammable ; éliminez toute source de chaleur à proximité
Mode opératoire :
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Versez environ 10mL de solution basique d'hexaméthylènediamime dans un bécher de 50mL.
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Ajoutez-y, en évitant de mélanger les deux phases, environ 10mL de la solution organique de chlorure de sébacyle.
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Observez soigneusement l'interface entre les deux solutions.
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A l'aide d'un crochet, saisissez le film de polymère qui se forme à l'interface des deux solutions.
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Tirez sur le fil de polymère qui s'allonge spontanément et bobinez-le autour d'un tube à essai.
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Lavez abondamment le fil à l'eau et faites-le sécher à chaleur douce.
Pour en savoir plus :
Le nylon est un polyamide. La réaction s'effectue entre fonctions acide et amine, et conduit à des fonctions amide. Ainsi, l'acide adipique (hexanedoïque) réagit avec l'hexaméthylènediamine (1,6-diaminohexane) pour former du nylon 6-6 :
On peut utiliser pour cette synthèse un dichlorure d'acide qui permet d'opérer la polycondensation à froid, à l'interface de deux solutions non miscibles. Ainsi, le chlorure de sébacyle (chlorure de décanedioyle) réagit avec l'hexaméthylènediamine (1,6-diaminohexane) pour former du nylon 6-10
Le mode de réaction utilisé dans cette expérience est appelé polycondensation interfaciale. C'est un processus déjà rapide à température ordinaire, qui ne dépend pas de la stoechiométrie exacte des réactifs.
Cette méthode ne donne pas l'image des opérations industrielles, car elle part d'un produit coûteux. Dans le procédé industriel, le polymère obtenu est filé à partir de la matière fondue, ce qui oriente les molécules parallèlement les unes des autres. Dans cette position, il s'établit des liaisons hydrogène entre les groupements CO et NH de chaînes voisines, ce qui donne aux fibres une grande résistance et permet d'expliquer la bonne élasticité du nylon.
Les liaisons hydrogène jouent un rôle analogue à celui des ponts soufrés dans les caoutchoucs vulcanisés : elles remettent les fibres dans leur position initiale lorsque l'étirement cesse. Les bas nylon collent parfaitement aux jambes, même lorsqu'elles bougent, alors que les bas en polyéthyène plisseraient lamentablement. L'existence de liaisons hydrogène permet aussi d'expliquer la température de fusion élevée du nylon
(~265°C contre ~129°C pour le polyéthylène).
Il existe de nombreux polyamides qui tirent leur nom du nombre d'atomes du monomère : le nylon 6-6 est formé à partir de deux réactifs comportant chacun 6 atomes de carbone, alors que le nylon 6 résulte de la condensation sur lui-même d'un seul réactif comportant 6 atomes de carbone, l'acide 6-aminocaproïque (6-aminohexanoïque) H2N - (CH2)5 - COOH
Le nylon 6 et le nylon 11 sont utilisés comme fibres textiles (respectivement perlon et rilsan).
Les polyamides dérivés du benzène portent le nom générique d'aramides (contraction de aromatique et amide). Ainsi, l'acide téréphtalique (acide benzène-1,4-dicarboxylique) réagit avec la p-phénylènediamine (1,4-diaminobenzène) pour donner du kevlar, un matériau léger et de très grande résistance mécanique :
Les chaînes d'aramides peuvent s'accrocher fermement les unes aux autres, à la fois par des laisons hydrogène entre les groupes amides et par interaction des noyaux benzéniques qui se mettent face à face. Ceci donne un matériau cristallisé très résistant, utilisé notamment pour les armatures de pneumatiques et pour les gilets pare-balles.
