پلی آمید
پلی آمیدها (نایلون) با مقاومت بالا در برابر حرارت و مقاومت الکتریکی به عنوان پلاستیک هایی با کارایی بالا در نظر گرفته می شوند و به طور گسترده ای در بازارهای خودرو و حمل و نقل، کالاهای مصرفی و کاربردهای برقی و الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرند.
خانواده پلی آمید ها با کدهایی مانند ۶، ۱۱، ۱۲، ۶۶، ۴۶ و ۶۹ نامگذاری و شناخته می شوند. مثلا پلی آمید ۶ (همان نایلون ۶) یا پلی آمید ۶۶ (همان نایلون ۶۶) از این خانوده هستند. این عدد نشان دهنده نوع و تعداد زنجیرهای پلیمری در ساختار شیمیایی است. این نامگذاری چندان آسان و آشنا نیست.
در خانواده پلی آمید ها دو گرید پلی آمید ۶ و پلی آمید ۶۶ بسیار پر استفاده هستند. سایر اعضای خانواده پلی آمید برای کاربردهای خاص مانند دمای کاربری بالا یا تغییرات دمایی شدید و یا رطوبت استفاده می شوند. انواع پلی آمید شفاف و با پایه گیاهی نیز وجود دارد. برای تولید قطعات ماشین آلات پلی آمید معمولا با الیاف شیشه و الیاف کربن استفاده می گردد. پلی آمیدهای تقویت شده رفتار و خواص بسیار متفاوتی را از خود نشان می دهند. در اینجا به پلی آمید ۶ و پلی آمید ۶۶ به صورت خالص پرداخته می شود.
پلی آمید 6.6 الیافدار
این مواد علاوه بر مقاومت حرارتی، دارای مقاومت الکتریکی بالایی نیز می باشند و به دلیل ساختار بلورین ، مقاومت خوب شیمیایی را از خود نشان می دهند. از دیگر خواص ذکر شده برای نایلونها ، خاصیت نفوذناپذیری می باشد ؛ ضمن آن که با آمیزه سازی می توان به راحتی مقاومت به اشتعال این مواد را بالا برد. پلی آمید ها به طور گسترده ای در کاربردهایی در صنایع خودروسازی و حمل و نقل ، برق و الکترونیک ، نساجی ، بسته بندی و محصولات خانگی استفاده می شوند.
با افزودن الیاف شیشه و افزایش استحکام این مواد ، می توان از آنها به عنوان جایگزینهای مناسبی برای قطعات فلزی استفاده نمود و لذا پلی آمید ها را می توان اولین و مهمترین پلیمر مهندسی محسوب نمود.
ویژگی های پلی آمید الیاف دار
عواملی همچون خواص فیزیکی الیاف، حجم الیاف، طول و جهت گیری الیاف به کار برده شده در تعیین خصوصیات پلی آمید نقش دارند. ویژگی های پلی آمید عبارتند از:
- عایق الکتریکی
- عایق در برابر گرما
- مقاومت در برابر فرسایش
- استحکام زیاد در ساختار
- مقاوم نسبت به مواد شیمیایی
- PA 6 در مقابل PA 6.6 دارای جذب آب کمتری است.
- دمای ذوب این ماده (PA 6.6) حدود 260 درجه سانتی گراد می باشد.
کاربرد پلی آمید 6.6 الیاف دار
پلی آمیدها به خاطر خصوصیات فیزیکی و ویژگی های ساختاری که دارند در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می گیرند و کاربردهای متفاوتی دارند. از جمله این کاربردها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
صنعت خودروسازی: جایگزین فلز در بدنه خودروها می تواند باشد.
صنعت ساختمان سازی: بازسازی سازه های چوبی و پل ها و جاده ها و افزایش ظرفیت بارگیری آنها کاربرد دارد.
صنعت هوافضا: در ساخت قطعات غول پیکر هواپیماها و بالگردها استفاده می شود.
تفاوت انواع مختلف پلی آمیدهای الیاف دار در چیست؟
الیاف کربنی 75 درصد سبک‌تر از فولاد، 45 درصد سبک‌تر از آلومینیوم و حدود 15 درصد سبک‌تر از الیاف فایبرگلس است. الیاف آرامیدی نیز از الیاف فایبرگلس سبک‌تر هستند. طبیعت الیاف کربنی این است که بسیار سبک، محکم و انعطاف ناپذیرند، از این رو بیشتر محصولاتی که عملکردشان با وزن زیاد تحت تاثیر قرار می‌گیرد، از پلی آمید الیاف دار کربنی تهیه می‌شوند.
الیاف کربنی و الیاف شیشه هر دو بسیار محکم هستند و نسبت به وزن خود استحکام زیادی دارند. اما نسبت استحکام به وزن الیاف کربنی و الیاف آرامیدی دو برابر الیاف شیشه است. بنابراین در جاهایی که انعطاف پذیری کمی لازم است، پلی آمید الیاف دار از نوع کربنی و آرامیدی انتخاب‌های بهتری هستند.
به طور کلی پلی آمیدهای الیاف دار ضریب انبساط گرمایی کمی دارند و در برابر حرارت مقاوم هستند، اما تحقیقات نشان می‌دهند زمانی که دما کاهش می‌یابد، الیاف کربنی، کمی انبساط می‌یابند. پلی آمیدهای الیاف دار آمیدی در برابر گرما بسیار مقاوم هستند، در حدی که از آنها برای لباس و پارچه‌های مقاوم در برابر آتش استفاده می‌شود.
انواع پلی آمید های الیاف دار
پلی آمیدهای الیاف دار می‌توانند توسط نوع الیاف استفاده شده در آنها به 3 دسته تقسیم شوند:
1. پلی آمید با الیاف شیشه (فابرگلس)
این نوع پلی آمیدها با مخلوط کردن شن سیلیکا، سنگ آهک و اسید فولیک به وجود می‌آیند. این مخلوط حرارت می‌بیند تا در دمای 1260 درجه ذوب شود. شیشه‌ی ذوب شده سپس از سوراخ‌هایی در یک ظرف پلاتینیومی عبور می‌کند. مذاب شیشه سرد شده، جمع‌آوری شده و بریده می‌شود. سپس الیاف به شکل‌های مختلفی بافته می‌شوند تا در ترکیب‌ها از آنها استفاده شود. الیاف از نوع فابرگلس به دلیل عایق بودن در برابر الکتریسیته، حساسیت کم نسبت به رطوبت و خواص مکانیکی مناسب به عنوان عمده‌ترین الیاف استفاده شده در پلی آمیدهای الیاف دار شناخته می‌شوند. اما این نوع وزن بیشتری نسبت به الیاف کربنی و آرامیدی دارند. این الیاف تا دمای 180 درجه‌ی سانتی گراد قابل استفاده هستند.
2. پلی آمید با الیاف کربن
الیاف کربنی انعطاف پذیری بالایی دارند. این الیاف آب را به خود جذب نمی‌کنند و در مقابل بسیاری از محلول‌های شیمیایی مقاوم هستند. پلی آمید الیاف دار کربنی در مقابل فرسایش بسیار مقاوم است و هیچگونه وارفتگی در آن دیده نمی‌شود. الیاف کربنی به طور عمده با مقاومت حرارتی بالایی ساخته می‌شوند و تا 400 درجه‌ی فارنهایت می‌توانند مورد استفاده قرار بگیرند. همچنین این پلی آمیدها نسبتا سبک هستند.
3. پلی آمید با الیاف آرامید
آرامید مخفف پلی آمید آروماتیک است. معروف‌ترین برند سازنده‌ی الیاف آرامیدی Kevlar است. این الیاف انعطاف‌پذیری کمتری نسبت به الیاف کربنی دارند. تحمل آرامید در برابر از هم گسیختگی زیاد است، بنابراین این الیاف برای لباس‌های ضد گلوله مورد استفاده قرار می‌گیرند.
از خصوصیات پلی آمید الیاف دار از نوع آرامید می‌توان به مقاومت بالا نسبت به حرارت، قابلیت اشتعال ضعیف و مقاومت در برابر حلال‌های آلی اشاره کرد. الیاف آرامیدی استحکام خود را از پیوندهای نسبتا کوتاه بین مولکول‌هایشان می‌گیرند. پلی آمید الیاف دار آرامیدی در 500 درجه‌ی سانتی‌گراد، دیگر قابل استفاده نیست.