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UNIVERSIDADE DA MADEIRAUNIVERSIDADE DA MADEIRA Departamento de Química Departamento de Química
Trabalho realizado por:Trabalho realizado por: Cesário Camacho Cesário Camacho
Duarte CorreiaDuarte Correia
Ano Lectivo:Ano Lectivo: 2000/2001 2000/2001
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INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Aspectos históricosAspectos históricos
Principal impulsionador: W.H. Carothers- Centro de Pesquisa da Principal impulsionador: W.H. Carothers- Centro de Pesquisa da Dupont (USA)Dupont (USA)
Objectivo: sintetizar um polímero que se equiparasse à seda Objectivo: sintetizar um polímero que se equiparasse à seda naturalnatural
Poliésteres Poliésteres vs.vs. Poliamidas Poliamidas Os poliésteres fundiam-se a altas temperaturas e Os poliésteres fundiam-se a altas temperaturas e
dissolviam-se em produtos de limpeza a seco.dissolviam-se em produtos de limpeza a seco. As poliamidas são polímeros que contêm na sua estrutura grupos As poliamidas são polímeros que contêm na sua estrutura grupos
amida.amida.
Nylon: Nylon: uma das primeiras poliamidas obtidas a partir de uma das primeiras poliamidas obtidas a partir de reagentes mais económicos.reagentes mais económicos.
As Poliamidas *
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INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Obtenção de poliamidasObtenção de poliamidas
poliamidapoliamida
Condensação de moléculas que contêm, simultaneamente, o grupo Condensação de moléculas que contêm, simultaneamente, o grupo amida e o grupo carboxilo.amida e o grupo carboxilo.
O grupo carboxilo de cada molécula forma uma ligação amida O grupo carboxilo de cada molécula forma uma ligação amida com os grupos amina da molécula posterior, formando cadeias.com os grupos amina da molécula posterior, formando cadeias.
Combinação de uma molécula que contém dois grupos carboxilo com Combinação de uma molécula que contém dois grupos carboxilo com uma outra molécula que contém dois grupos amina.uma outra molécula que contém dois grupos amina.
As Poliamidas *
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INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Características das poliamidasCaracterísticas das poliamidas
Polímeros Polímeros semi-cristalinossemi-cristalinos
Resistentes a solventes orgânicos e hidrocarbonetosResistentes a solventes orgânicos e hidrocarbonetos
- gasolinas, óleos, gorduras....- gasolinas, óleos, gorduras....
Estabilidade termo-oxidativaEstabilidade termo-oxidativa
- aplicação na indústria automóvel- - aplicação na indústria automóvel- compartimento do motor com resistência à hidrólisecompartimento do motor com resistência à hidrólise
Excelentes isoladores para baixas e médias frequênciasExcelentes isoladores para baixas e médias frequências
Forte capacidade de absorção de humidadeForte capacidade de absorção de humidade
Resistência a baixas temperaturas: até -65ºCResistência a baixas temperaturas: até -65ºC
Outras propriedadesOutras propriedades
As Poliamidas *
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INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
AplicaçõesAplicações
TêxteisTêxteis
Fabrico de peças mecânicasFabrico de peças mecânicas
CirurgiaCirurgia
Indústria AlimentarIndústria Alimentar
ComercializaçãoComercialização
No mercado, existem na cor natural e em pretoNo mercado, existem na cor natural e em preto
- outras colorações são possíveis- outras colorações são possíveis
As Poliamidas *
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DAS POLIAMIDAS NATURAIS ÀS SINTÉTICASDAS POLIAMIDAS NATURAIS ÀS SINTÉTICAS
Poliamidas naturaisPoliamidas naturais
ProteínasProteínas: contêm um grupo amida na cadeia principal: contêm um grupo amida na cadeia principal
OBS: OBS: Apresentam algumas características semelhantes às Apresentam algumas características semelhantes às poliamidas, mas são ligeiramente diferentes na estrutura e poliamidas, mas são ligeiramente diferentes na estrutura e propriedades físicas.propriedades físicas.
As Poliamidas *
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DAS POLIAMIDAS NATURAIS ÀS DAS POLIAMIDAS NATURAIS ÀS SINTÉTICASSINTÉTICAS O Nylon obtido pelo Homem e pela naturezaO Nylon obtido pelo Homem e pela natureza
Pelo Homem....Pelo Homem....
Parte de um conjunto de moléculas que possuem vários Parte de um conjunto de moléculas que possuem vários grupos grupos CHCH2 2 na sua estrutura.na sua estrutura.
- Obtém poliamidas como o Nylon 6 ou Nylon 6.6 para além - Obtém poliamidas como o Nylon 6 ou Nylon 6.6 para além de muitas poliamidas com 4, 5 ou 6 grupos CHde muitas poliamidas com 4, 5 ou 6 grupos CH22 entre as entre as unidades de amida.unidades de amida.
Pela naturezaPela natureza
Mais económica: um único átomo de carbono entre os Mais económica: um único átomo de carbono entre os grupos amida.grupos amida.
As Poliamidas *
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DAS POLIAMIDAS NATURAIS ÀS SINTÉTICASDAS POLIAMIDAS NATURAIS ÀS SINTÉTICASAs Poliamidas *
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OS NYLONSOS NYLONS
QUEM SÃO...?QUEM SÃO...?
Pertencem à família de polímeros designados por Pertencem à família de polímeros designados por poliamidas lineares.poliamidas lineares.
- Material sintético de alto peso molecular - Material sintético de alto peso molecular fabricados também sob a forma de fibrasfabricados também sob a forma de fibras
Fibra mais importante produzida comercialmente.Fibra mais importante produzida comercialmente.
Produção industrial Produção industrial
- Primeiro o Nylon 6.6 (1939-USA)- Primeiro o Nylon 6.6 (1939-USA)
.... depois o Nylon 6 (Europa)..... depois o Nylon 6 (Europa).
As Poliamidas *
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OS NYLONSOS NYLONS
COMO SÃO OBTIDAS AS FIBRAS DE NYLON ?COMO SÃO OBTIDAS AS FIBRAS DE NYLON ?
Dois métodos: Dois métodos:
partindo de um diácido e uma diamina por polimerização partindo de um diácido e uma diamina por polimerização em crescimento por passos.em crescimento por passos.
por crescimento em cadeia: a partir das lactonaspor crescimento em cadeia: a partir das lactonas
Escala laboratorial: Escala laboratorial: Reacção entre o cloreto de adípolo e Reacção entre o cloreto de adípolo e a hexametileno diamina.a hexametileno diamina.
Escala industrial: Escala industrial: Reacção entre o ácido adípico e a Reacção entre o ácido adípico e a hexametileno diamina.hexametileno diamina.
As Poliamidas *
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OS NYLONSOS NYLONS
ETAPAS DE OBTENÇÃO DO NYLON 6.6ETAPAS DE OBTENÇÃO DO NYLON 6.6
Reacção entre duas moléculas de ácido adípico.Reacção entre duas moléculas de ácido adípico.
Uma das moléculas doa um protão ao oxigénio do Uma das moléculas doa um protão ao oxigénio do grupo carbonilo de outra molécula de ácido adípico.grupo carbonilo de outra molécula de ácido adípico.
O grupo carbonilo recebe o par de electrões do azoto da O grupo carbonilo recebe o par de electrões do azoto da amina.amina.
Formação do dímero com libertação de uma molécula de água.Formação do dímero com libertação de uma molécula de água.
Formação do Nylon 6.6.Formação do Nylon 6.6.
As Poliamidas *
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OS NYLONSOS NYLONS
PARA QUE SERVEM ? PARA QUE SERVEM ?
CaracterísticasCaracterísticas
ElásticosElásticos
Resistentes ao calorResistentes ao calor
BrilhanteBrilhante
Fácil de lavarFácil de lavar
Resistente a nódoas de Resistente a nódoas de óleo e muitos químicos.óleo e muitos químicos.
Baixa absorção de Baixa absorção de humidadehumidade
AplicaçõesAplicações
Vestuário Vestuário
- vestidos, blusas, - vestidos, blusas, lingerielingerie
Acessórios para casaAcessórios para casa
- carpetes, cortinas, - carpetes, cortinas, colchascolchas
Na industria e outrosNa industria e outros
- paraquedas, - paraquedas, cordas, redes de pesca, cordas, redes de pesca, tendas, cintos de segurançatendas, cintos de segurança
As Poliamidas *
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OS NYLONSOS NYLONS
INTERACÇÃO COM O AMBIENTEINTERACÇÃO COM O AMBIENTE
Quebradiços quando expostos às radiações U.V.Quebradiços quando expostos às radiações U.V.
- para usos exteriores é necessário reforçar a - para usos exteriores é necessário reforçar a resistência com a adição de agentes anti-U.V. e estabilizantes resistência com a adição de agentes anti-U.V. e estabilizantes térmicos.térmicos.
Reciclagem do NylonReciclagem do Nylon
- pode ser usado, na forma reciclada, dentro do - pode ser usado, na forma reciclada, dentro do mesmo segmento industrial por um processo de reciclagem em mesmo segmento industrial por um processo de reciclagem em “cascata”.“cascata”.
- um dos produtos da reciclagem é a Coprolactona: - um dos produtos da reciclagem é a Coprolactona: (monómero ou bloco construtivo que pode ser utilizado para (monómero ou bloco construtivo que pode ser utilizado para produzir o Nylon 6).produzir o Nylon 6).
As Poliamidas *
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POLIAMIDAS AROMÁTICASPOLIAMIDAS AROMÁTICAS
FIBRAS DE KEVLAR E NOMEXFIBRAS DE KEVLAR E NOMEX
QUEM SÃO...?QUEM SÃO...?
KevlarKevlar: nome comercial para a poli-para-: nome comercial para a poli-para-fenilenotereftalamidafenilenotereftalamida
OBS:OBS: Todos os grupos amida são separados por grupos para-Todos os grupos amida são separados por grupos para-fenileno-ligados aos carbonos fenileno-ligados aos carbonos 1 1 e e 4 4 de cada anel de cada anel aromático.aromático.
As Poliamidas *
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POLIAMIDAS AROMÁTICASPOLIAMIDAS AROMÁTICAS
NomexNomex: nome comercial para o poli-meta-: nome comercial para o poli-meta-fenilenoisoftalamidafenilenoisoftalamida
OBS:OBS: Os grupos amida estão ligados aos grupos Os grupos amida estão ligados aos grupos fenileno na posição meta- aos carbonos fenileno na posição meta- aos carbonos 11 e e 33 do anel do anel aromático.aromático.
As Poliamidas *
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POLIAMIDAS AROMÁTICASPOLIAMIDAS AROMÁTICAS
DE QUE FORMA A ESTRUTURA AFECTA AS FIBRASDE QUE FORMA A ESTRUTURA AFECTA AS FIBRAS
Poliamidas não aromáticas: Nylon 6.6Poliamidas não aromáticas: Nylon 6.6
- têm a habilidade de adoptar duas conformações - têm a habilidade de adoptar duas conformações possíveis: possíveis: cis e trans.cis e trans.
Poliamidas aromáticas: Kevlar e NomexPoliamidas aromáticas: Kevlar e Nomex
- conformação - conformação ciscis: os hidrogénios dos grandes grupos : os hidrogénios dos grandes grupos aromáticos não permitem.aromáticos não permitem.
O kevlar existe na sua maioria na conformação O kevlar existe na sua maioria na conformação transtrans..
As Poliamidas *
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POLIAMIDAS AROMÁTICASPOLIAMIDAS AROMÁTICAS
O QUE TORNA O KEVLAR TÃO FORTEO QUE TORNA O KEVLAR TÃO FORTE
O Kevlar é constítuida por uma longa cadeia de moléculas O Kevlar é constítuida por uma longa cadeia de moléculas designada por polímero.designada por polímero.
A fibra de Kevlar é um conjunto de moléculas orientadas A fibra de Kevlar é um conjunto de moléculas orientadas paralelamente como um “pacote de esparguete” => paralelamente como um “pacote de esparguete” => cristalinidadecristalinidade
- Contribui para a resistência e - Contribui para a resistência e rigidezrigidez
Poliamida aromática: outros polímeros com elevadas Poliamida aromática: outros polímeros com elevadas energias de ligaçãoenergias de ligação contêm um ou ambos os grupos moleculares. contêm um ou ambos os grupos moleculares.
As fibras de Kevlar são mantidas juntas por ligações de As fibras de Kevlar são mantidas juntas por ligações de hidrogénio.hidrogénio.
As Poliamidas *
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POLIAMIDAS AROMÁTICASPOLIAMIDAS AROMÁTICAS PROPRIEDADES E APLICAÇÕES DO KEVLAR PROPRIEDADES E APLICAÇÕES DO KEVLAR
CaracterísticasCaracterísticas
Elevada força de Elevada força de tensão e baixo pesotensão e baixo peso
Rigidez estruturalRigidez estruturalBaixa condutividade Baixa condutividade
químicaquímica Elevada durezaElevada dureza Baixa contracção Baixa contracção
perante o calorperante o calor Estabilidade Estabilidade
dimensionaldimensional
AplicaçõesAplicações
AdesivosAdesivos Balística e defesa (botas Balística e defesa (botas
anti-minas)anti-minas) Correias e mangueirasCorreias e mangueirasSistema de aquecimento Sistema de aquecimento
e arrefecimento de e arrefecimento de automóveis.automóveis.
Cordas e cabos de fibra Cordas e cabos de fibra ópticaóptica
PneusPneus
As Poliamidas *
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POLIAMIDAS AROMÁTICASPOLIAMIDAS AROMÁTICAS
PROPRIEDADES E APLICAÇÕES DO NOMEX PROPRIEDADES E APLICAÇÕES DO NOMEX
CaracterísticasCaracterísticas
Resistência ao Resistência ao calorcalor
Dureza mecânicaDureza mecânica
Estabilidade Estabilidade térmicatérmica
Força dieléctricaForça dieléctrica
AplicaçõesAplicações
Roupas de protecçãoRoupas de protecção
FiltraçãoFiltração
LaminadosLaminados
Filtros de gás (a altas Filtros de gás (a altas temperaturas)temperaturas)
Isolador eléctricoIsolador eléctrico
As Poliamidas *
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CONCLUSÃOCONCLUSÃO
Nylon: fibra em crescente evolução no mercado.Nylon: fibra em crescente evolução no mercado.
- concorrência das fibras de polietileno tereftlato- concorrência das fibras de polietileno tereftlato
produção mais económica e propriedades produção mais económica e propriedades superioressuperiores
Outras poliamidas de importância comercial: Nylon 4.6; 6.10; Outras poliamidas de importância comercial: Nylon 4.6; 6.10; 6.12 e 12.126.12 e 12.12
Aramidas (poliamidas aromáticas)Aramidas (poliamidas aromáticas)
Kevlar e Nomex: produção inferior aos NylonsKevlar e Nomex: produção inferior aos Nylons
- preço elevado garante negócio rentável- preço elevado garante negócio rentável
Crescente aplicação ao nível industrial (Kevlar)Crescente aplicação ao nível industrial (Kevlar)
As Poliamidas *
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BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIAAs Poliamidas *
http://www.marteau-lemarie.fr/pla1m_b.htm
http://www.agi.pt/c3-1-7.htm
http://www.psrc.usm.edu
http://www.universofashion.com.br/nz/
http://www.psrc.usm.edu/macrog/lab/lab01.htm
http://www.plasmodia.com.br/produtos.htm
http://www.britannica.com/bcom/eb/article/1/0,5716,120231+43,00.html
http://www.chemheritage.org/EducationalServices/nylon/chem/chem.html
http://www.resistol.com.br/
http://www.psrc.usm.edu/macrog/aramid.htm
http://www.lbl.gov/MicroWorlds/Kevlar/
http://www.dupont.com/kevlar/whatiskevlar.html
http://www.matweb.com/nylonmfr.htm
Coutarel, Lionel; "As matérias plásticas"- Enciclopédia Diagramas, V.48, Editorial EstúdiosCor, 1968.
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OBTENÇÃO DOS NYLONS OBTENÇÃO DOS NYLONS As Poliamidas *
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SÍNTESE DO NYLON 6.6SÍNTESE DO NYLON 6.6
Mecanismo 1Mecanismo 1::
As Poliamidas *
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SÍNTESE DO NYLON 6.6SÍNTESE DO NYLON 6.6
Mecanismo 2Mecanismo 2::
As Poliamidas *
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SÍNTESE DO NYLON 6.6SÍNTESE DO NYLON 6.6Mecanismo 3Mecanismo 3::
As Poliamidas *
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SÍNTESE DO NYLON 6.6SÍNTESE DO NYLON 6.6Mecanismo 4Mecanismo 4::
As Poliamidas *
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CONFORMAÇÕES CONFORMAÇÕES CIS/TRANSCIS/TRANS
As Poliamidas *
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ENERGIAS DE LIGAÇÃO ENERGIAS DE LIGAÇÃO As Poliamidas *
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LIGAÇÕES DE HIDROGÉNIO NO LIGAÇÕES DE HIDROGÉNIO NO KEVLARKEVLAR
As Poliamidas *
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TIPOS DE POLIAMIDASTIPOS DE POLIAMIDAS
POLIAMIDAS 6.6
Natural e cores, atualmente somentepara injeção.
POLIAMIDAS 6
Natural e cores, para os segmentos deinjeção, extrusão de fios, tarugos, tubos e
filmes.
As Poliamidas *
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TIPOS DE POLIAMIDASTIPOS DE POLIAMIDAS
POLIAMIDAS 11 e 12
Natural e cores, para os segmentos deinjeção e extrusão de tubos.
As Poliamidas *
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NYLON 6 NYLON 6 VS.VS. NYLON 6.6 NYLON 6.6
Convenções adoptadas para as alquil poliamidasConvenções adoptadas para as alquil poliamidas
Nomenclaturatradicional
Nylon 6O número "6" indica o número de
carbonos em cada unidaderepetitiva.
Nylon 6.6Os dois números "6" indicam o
número de carbonos na amina e nosresíduos de ácido, respectivamente,
em cada unidade repetitiva.
PrecursoresPoli(-caprolactona) oupolicaprolactona ou poli(6-ácidoaminohexanóico)
Poli(hexametileno diamino-ácidoadípico) ou poli(1,6-hexanodiaminaácido adípico)
Nomenclatura daIUPAC
Poli(pentametileno carboximida) Poli(hexametileno adipamida)
As Poliamidas *
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CRISTALINIDADE DAS POLIAMIDASCRISTALINIDADE DAS POLIAMIDAS
Figura 1Figura 1: : Estrutura microfibrilar da poliamida.Estrutura microfibrilar da poliamida.
As Poliamidas *
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PROPRIEDADES DAS POLIAMIDASPROPRIEDADES DAS POLIAMIDAS
As Poliamidas *
Propriedades físicas das poliamidas
Unidade
Densidade g/cm3 1,14
Cor - -
Constante de Resistência ao calor °C 100
Resistência ao calor temporário °C 180
Resistência ao frio °C -30
Absorção de água % 2
Dureza Escala D 100
Estado (20° C) - Demasiado duro
Limite de contracção (Escala de Newton) N/cm2 77/84
Depressão de impressão (10 segundos) N/mm2 100
Módulo de elasticidade N/mm2 2000
Valor de isolamento KV/CM 600
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PROPRIEDADES DAS POLIAMIDASPROPRIEDADES DAS POLIAMIDASAs Poliamidas *
INFORMAÇÃO GERAL
• Elevada dureza e rigidez• Não deforma a altas temperaturas• Elevada energia de ruptura• Polimento muito bom• Elevada absorção de água
REACÇÃO COM OS AGENTES QUÍMICOS
Resistência
• Solventes• Oleos• Gorduras• Benzina
• Benzeno• Bases fracas• Esteres• Água
Não resistente • Ácidos • Bases fortes
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FORMAÇÃO DE FIBRASFORMAÇÃO DE FIBRAS
Processos de obtenção de fibras Processos de obtenção de fibras
Figura 2:Figura 2: Etapas da fiacção, em banho, de fibras poliméricas Etapas da fiacção, em banho, de fibras poliméricas
As Poliamidas *
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FORMAÇÃO DE FIBRASFORMAÇÃO DE FIBRAS
Figura 3Figura 3- Etapas de fiacção, por - Etapas de fiacção, por fusão, de fusão, de fibras fibras poliméricas.poliméricas.
As Poliamidas *
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O MERCADO DOS NYLONSO MERCADO DOS NYLONSAs Poliamidas *
FabricanteNome
ComercialPrincipais Polímeros de Nylon na Linha de
ProduçãoAdell Nylon 6, Nylon 66Albis North America Nylon 6, Nylon 66
Allied Signal Capron® Nylon 6, Nylon 66
Nypel® Nylon 6, incluindo Nylon recicladoAshley Ashlene® Nylon 6, Nylon 66, Nylon 6/66, Nylon 612,
Nylon 11, Nylon 12Bayer Durethan® Nylon 6, Nylon 66 Triax® Nylon/Ligações ABSCast Nylons Nycast® Nylon 6Creanova Lauramid® Nylon 12 Trogamid® Nylon 63 Vestamid® Nylon 12, PEBA Electrafil® Fibra de carbono reforçada com Nylon 66 Nylatron® Nylon 6, Nylon 66 Stanyl® Nylon 46
DSM EngineeringPlastics Products
Ertalon® Nylon 6, Nylon 66, Nylon 46
MC® Nylon 6 Nylatron® Nylon 6, Nylon 66 Nylon 101 Nylon 66DuPont Elvamide® Multipolímero de Nylon de baixa viscosidade Minlon® Mineral-Filled Nylon Zytel® Nylon 66, Nylon 6/66, Nylon 612 Dartek® Filmes de Nylon 6.6
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