پلی آمید یا نایلون

پلی آمیده با مقاومت الکتریکی و حرارتی بالا، منجر شده تا این پلیمر یکی از پلاستیک‌های با عملکرد بالا و با کاربرد گسترده در صنایع خودروسازی، حمل و نقل، مصارف خانگی و الکترونیکی شناخته شود. این نوع از پلاستیک­‌ها بسیار جالب و پرکاربرد بوده و دارای انواع مختلف است: پلی­ آمید با کدهای 11، 12، 46، 66 و پلی ­آمیدهای با عملکرد بالا وجود دارد.

پلی آمید

پلی­ آمید (نایلون) چیست؟

پلی­ آمید یا نایلون با توجه به خواص فوق­‌العاده ­ای که دارد جزء دسته‌­ای از ترموپلاستیک‌های با کیفیت مهندسی است. این پلیمر از ترکیب زنجیره­‌های تکرارشونده آمید –CO-NH– به وجود می­‌آید. پلی­ آمیدها (نایلون) از پلی­کاندنسیشن دی­اسید با یک دی­آمین یا با پلیمریزاسیون حلقه ­باز لاكتام‌ها با 3، 11 یا 12 اتم کربن به وجود می‌­آیند.

مونومرها ممکن است به شکل، آلفاتیک، نیمه­ آروماتیک یا آروماتیک (آرامیدها) باشند.

ممکن است به شکل غیرمتبلور، نیمه­ متبلور و یا کامل متبلور باشند.

پلی ­آمیدمونومر
پلی­ آمید 6کاپرولاکتام
پلی­ آمید 12لائرولاکتام
پلی ­آمید 66هگزامتیلن‌دی‌آمین/ آدیپیک اسید
پلی ­آمید 69هگزامتیلن‌دی‌آمین/ آزلاییک اسید
پلی­ آمید 6-10هگزامتیلن‌دی‌آمین/ دودکاندیوئیک اسید
پلی­ آمید 6-12هگزامتیلن‌دی‌آمین/ سباسیک اسید
پلی­ آمید 46پوترسین/ آدیپیک اسید
پلی­ آمید 1212دودکاندی‌آمین/ دودکاندیوئیک اسید

پلی ­آمیدهای آروماتیک (آرامیدها) از پلی ­کاندنسیشن ترفتالیک ­اسید با دی ­آمین­ ها حاصل می ‌شوند. پلی ­آمید 6-3-تی یکی از رایج‌­ترین نمونه­‌های پلی­ آمید آروماتیک است که در طبیعت به شکل مات و غیرمتبلور است. این ماده تحت دمای 280 تا 300 درجه سانتی­گراد قرار می­‌گیرد. آرامیدها در مقایسه با پلی­ آمیدها گران­‌قیمت­، دارا بودن پایداری ابعادی و مقاوم در برابر حرارت و گرما هستند. پلی­ آمیدها از خود مقاومت الکتریکی و حرارتی بالایی نشان می‌دهند. به لطف ساختار متبلورشان، مقاومت شیمیایی خوبی نیز دارند. هم‌چنین خواص مکانیکی خیلی خوبی نیز دارند. علاوه ­براین این مواد به راحتی پیش‌­گیرنده شعله نیز هستند. پلی ­آمیدها به عنوان اولین الیاف مصنوعی شناخته می ‌شوند.

از کاربردهای آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

صنایع خودروسازی و انتقالات، صنایع الکترونیکی، مصارف خانگی، بسته­‌بندی

هنگامی که با الیاف شیشه تقویت شوند (کوتاه یا بلند)، استحکام قابل توجهی پیدا خواهند کرد. به همین علت پلی ­آمیدها در مواردی جایگزین فلزات می‌شوند.

پلی آمید

تاریخچه

نایلون توسط والاس ­هوم­ کاروترز شیمیدانی که در سال 1928 توسط شرکت دوپونت برای اجرای یک پروژه بزرگ به­ منظور طراحی مواد پلیمریک اورجینال استخدام شد کشف گردید. در سال 1935 وی فرمولاسیون پلی ­آمید 66 را توسعه داد.

پلی آمید

انواع پلی ­آمید

در بین خانواده بزرگ پلیمرها، چندین مدل از پلی­ آمیدها هستند که کاملاً کاربردی‌­اند. بهترین انتخاب به میزان نیاز و شرایط اقتصادی بستگی دارد.

پلی ­آمید 66 و 6 دو گونه بسیار پرکاربرد هستند. آن­ها اغلب به شکل الیاف (صنایع نساجی) یا فیلم (بسته­ بندی) یا تزریقی اکسترود می‌شوند.

پلی­ آمیدهایی که عملکرد بسیار بالایی دارند شامل پلی ­فتال­ آمید و پلی ­آمید 46 هستند که جایگزین مناسبی برای فلزات یا دیگر موارد بسیار خاصی که شرایط آن بسیار خاص است می­‌باشند.

پلی ­آمید 6 (نایلون 6) و پلی ­آمید 66

پلی ­آمید 6 که به نایلون 6 یا پلی­ کاپرولاکتام معروف است، یکی از پرکاربردترین پلی­ آمیدهای موجود است. این ماده توسط پلیمریزاسیون حلقه­ باز کاپرولاکتام به­ وجود می‌آید. نقطه دوب آن 223 درجه سانتی­گراد است. این پلیمر یکی از محبوب‌­ترین ترموپلاستیک‌­های مهندسی و بسیار زیاد به عنوان جایگزین فلز استفاده می‌گردد. نایلون 66 از از پلی ­کاندنسیشن هگزامتیلن‌دی‌آمین و آدیپیک اسید به­ وجود می­‌آید (دو مونومر که هر کدام 6 اتم کربن دارند). نقطه ذوب پلی ­آمید 66 عدد 255 درجه سانتی­گراد است.

با این‌­حال کلیه پلی­ آمیدها تمایل به جذب رطوبت به ­واسطه گروه شیمیایی آمید دارند. رطوبت پلی­آمید را نرم کرده در نتیجه مدول کششی کاهش یافته و مقاومت و انعطاف ­پذیری افزایش می­‌یابد. باید در حین طراحی به این نکته توجه داشت که جذب رطوبت بر روی ابعاد ماده نیز تاثیر دارد.

پلی آمید
خواص پلی ­آمید 6 و پلی ­آمید 66
  • سفتی و استحکام بالا هنگام حرارت زیاد
  • مقاومت در برابر ضربه حتی در دمای پایین
  • فرآیند پذیری قابل قبول
  • جذب رطوبت و مقاوم در برابر سائیدگی
  • مقاوم در برابر انواع سوخت
  • مقاومت خستگی خوب
  • سطح بسیار قابل قبول پلی­ آمید 6 و فرآیندپذیری بهتر از پلی­ آمید 66 (به علت گران­روی کم)
  • عایق الکتریکی
  • جذب آب بالا
  • پایداری ابعادی پایین
  • ضعیف در برابر اسیدهای معدنی قوی و جذب حلال ­های پروتونی
  • نیازمند عمل خشک­ کردن قبل از انجام فرآیند

پلی ­آمید 6 و پلی­ آمید 66 هر دو با توجه به عملکرد و قیمت خوب در بسیاری از صنایع بکار گرفته می‌شوند. باید یادآور شد که با توجه به مشابه بودن خواص، تفاوت­‌های ناچیزی نیز دارند. پلی­ آمید 6 مقاومت حرارتی کمتری نسبت به پلی­ آمید 66 دارد و نیز کمی ارزان­‌تر است.

پلی آمید

کاربرد پلی ­آمید 6 و پلی­ آمید 66

قطعات پلاستیکی به کمک این پلی ­آمیدها در صنایع مختلفی بکار گرفته می­‌شود:

  • حمل و نقل
  • الکترونیکی
  • مصارف خانگی
  • ساخت و ساز
  • بسته ­بندی

پلی ­آمید 66 هنگامی بکار گرفته می‌­شود که پلی ­آمید 6 در محدودیت حرارتی خود قرار گرفته یا وقتی که پایداری آب­کافت پلی ­آمید 6 دیگر کافی نیست. سطح ظاهری و مقاومت جوشکاری قابل قبول آن منجر به افزایش مقاومت فشاری آن می‌­شود. سیکل‌­های قالب­‌گیری سریع بوده بطوری که از نظر اقتصادی قابل قبول است. پلی ­آمید 6 و پلی­ آمید 66 پاسخ­گوی احتیاجات گسترده در صنایع مختلف می­‌باشند.

کاربردتوضیحات
جایگزینی پلی ­آمید 6 و پلی­ آمید 66 با فلز در صنایع خودروسازی
پلی امید

به لطف فرآیندپذیری خوب، این دو پلیمر اغلب جایگزین فلز در صنایع خودروسازی و در جایی که به انعطاف‌­پذیری، مقاومت حرارتی و شیمیایی نیاز است بکار گرفته می‌­شود.

این مواد منجر به کاهش وزن سازه شده که در نتیجه کاهش گازهای CO2 را در پی خواهد داشت. خواص مکانیکی پلی ­آمید 66 (سفتی، مقاومت خزش) به امنیت و راحتی در بکارگیری اجزای ماشین کمک می‌­کند.

کاربردهای الکترونیکی- پیش‌گیرنده عالی شعله
پلی امید

این دو پلیمر کاندیداهای مناسبی در مواد الکترونیکی هستند که باید تست ‌های التراسونیک موج هدایت شده و قابلیت اشتعال عمودی را پاس کنند. هر دو پیش­‌گیرنده عالی شعله، هالوژنه و غیرهالوژنه هستند.
علاوه ­براین آن­ها هنگامی که به ماده با مقاومت در برابر حرارت بالا نیاز است نیز بکار گرفته می­‌شوند (به­ علت فرآیندپذیری ساده)

ظاهر قابل قبول در مصارف کاربردی
پلی امید

پلی ­آمید 66 با توجه به راحتی قالب‌­گیری، ظاهر قابل قبول و خواص مکانیکی عالی در بسیاری از مصارف کاربردی بکار گرفته می‌­شود. این پلیمر هم‌چنین در جاهایی که به طراحی دقیق نیاز است و نیز میزان بودجه پایین است استفاده می‌­شود.

بسته‌بندی مواد غذایی با پلی ­آمید 6 و پلی ­آمید 66
پلی امید

هر دو پلیمر در برابر پارگی، نفوذ اکسیژن، کربن­ دی­ اکسید، بو و نقل ­انتقال بسیار مقاوم هستند. این خواص منجر به استفاده از این دو پلیمر در صنایع بسته­ بندی مواد غذایی می‌­شود (تک ­لایه یا چندلایه).

پلی­ آمید جایگزین پلی‌پروپیلن در مبلمان
پلی امید

 در صنعت مبلمان، از پلی ­آمید 6 و پلی­ آمید 66 به لطف سطح برق و مقاومت در برابر کثیفی جایگزین بسیار مناسبی برای پلی‌پروپیلن در مبلمان است.

ورزش

پلی امید

خواص خستگی فوق‌العاده و مقاومت بالای پلی ­آمید 6 و پلی ­آمید 66 در برابر ضربه، منجر شده تا از این دو پلیمر در تولید بایندینگ اسکی استفاده شود.

کاربرد پلی ­آمید 11

پلی ­‌آمید 11 یا نایلون 11 یک پلاستیک مهندسی کمیاب است که از منابع تجدیدپذیر به‌دست می‌­آید (گیاه کرچک) و با پلیمریزاسیون آندسیلیک اسید تولید می‌­شود. ریلسان یا پلی ‌­آمید 11 یکی از اولین پلیمرهای طبیعی شناخته می‌­شود. نقطه ذوب آن 190 درجه سانتی­گراد است. خواص این پلیمر نیز مشابه پلی­‌ آمید 12 بوده اما مقاومت حرارتی آن بالاتر، میزان جذب آب آن کمتر و اثر کمتری بر روی محیط زیست دارد. هم‌چنین مقاومت آن در برابر ضربه و پایداری ابعادی نیز خوب است.

 مزایا محدودیت‌­ها 
 جذب آب پایین نسبت به دیگر پلی ­آمیدها هزینه بالا نسبت به دیگر پلی ­آمیدها
 مقاومت در برابر ضربه فوق­‌العاده حتی در دمای زیر صفرسفتی ضعیف­تر و مثقاومت حرارتی کمتر نسبت به دیگر پلی­ آمیدها
مقاومت در برابر مواد شیمیایی، انواع سوخت و حلال­ هامقاومت پایین در برابر آب­جوش و اشعه یووی
مقاومت بی­‌نظیر در برابر ترک و ساییدگی نیاز به خشک‌­زدایی قبل از فرآیند
ضریب اصطکاک پایینضعف در برابر اسیدهای معدنی قوی، اسید آستیک و حل شدن در فنل­‌ها
قابلیت کاهش میزان صدا و ارتعاشوابستگی خواص الکترونیکی به رطوبت جذب­شده
مقاومت خستگی تحت بارگذاری سیکلی با فرکانس بالا
توانایی بالا در بکارگیری فیلرها
مقاومت بالا در برابر پرتو تابش

پلی ­آمید 12

پلی ­آمید 12 یا نایلون 12 یک ترموپلاستیک نیمه متبلور است که خواص آن مشابه با پلی ­آمید 11 است. این ماده از منابع تجدیدپذیر و نفتی استخراج می‌­شود. در مقایسه با دیگر پلی­ آمیدها گران‌­تر است.

پلی آمید
خواص پلی­ آمید 12
  • در برابر ضربه از مقاومت کمتری برخوردار بوده اما در برابر ساییدگی و اشعه یووی مقاوم است.
  • نسبت به پلی ­آمید 6 و پلی ­آمید 66 و دیگر انواع پلی ­آمید از جذب آب کمتری برخوردار است.
  • پایداری ابعادی آن خوب و خواص الکتریکی آن معقول است.
  • مناسب برای بکارگیری در مواردی که امنیت و پایداری بسیار حیاتی است.
  • گریدهای شفاف آن نیز در دسترس بوده و از انعطاف­پذیری قابل توجهی برخوردار بوده که برای تولید و طراحی مناسب است
 مزایا محدودیت­‌ها 
 جذب آب پایین نسبت به دیگر پلی ­آمیدها هزینه بالا نسبت به دیگر پلی­ آمیدها
 مقاومت در برابر ضربه فوق­‌العاده حتی در دمای پایینسفتی ضعیف­‌تر و مقاومت حرارتی کمتر نسبت به دیگر پلی ­آمیدها
مقاومت در برابر مواد شیمیایی، انواع سوخت و حلال­‌هامقاومت پایین در برابر اشعه یووی
مقاومت بی­‌نظیر در برابر ترک نیاز به خشک­‌زدایی قبل از فرآیند
مقاومت بی­‌نظیر در برابر ساییدگیوابستگی خواص الکترونیکی به رطوبت جذب‌ شده
ضریب اصطکاک پایین
قابلیت کاهش میزان صدا و ارتعاش
مقاومت خستگی تحت بارگذاری سیکلی با فرکانس بالا

خواص بی­‌نظیر پلی ­آمید 11 یا نایلون 11 و پل ی­آمید 12، منجر به استفاده کاربردی آن­ها در موارد زیر شده است:

پلی امید

پلی ­آمید 10-6

پلی ­آمید 10-6 یک پلی ­آمید نیمه ­متبلور است. این پلیمر توسط پلیمریزانسیون هگزا متيلن­دی­آمین و یک دیبازیک اسید مانند سباسیک اسید تولید می­‌شود. نقطه ذوب آن 223 درجه سانتی­گراد است.

پلی آمید

خواص پلی ­آمید 10-6

  • در مقایسه با پلی­ آمید 6 یا پلی­ آمید 66 میزان جذب آب آن کمتر است.
  • میزان تحمل حرارت آن در مقایسه با پلی آمید 6 یا پلی ­آمید 66 کمتر است.
  • مقاومت سایشی و شیمیایی آن خوب است
  • برعکس پلی­ آمید 66 سفتی و استحکام آن کمتر است
  • عملیات رطوبت­‌زدایی پلی ­آمید 10-6  قبل از فرآیند ضروری است.
  • پلی‌­آمید 10-6 از دیگر پلیمرها قوی­‌تر است
  • استهلاک آن پایین است
  • عایق الکتریکی خوبی است
  • در برابر اشعه گاما و اکس­ری مقاوم است
  • از محدودیت این پلیمر می‌­توان به این موارد اشاره کرد:
  • میزان بالای آب­‌رفتگی بالای قالب- قیمت بالا در مقایسه با پلی ­آمیدهایی که جذب آب آن­ها پایین است و در برابر اسیدهای معدنی و حلال­‌های پروتونی را جذب می‌­کند.
  • با توجه به خواص مقاوم در برابر حرارت و شعله، از این پلیمر برای ساخت عایق در مارکت الکترونیکی استفاده می‌­شود.

پلی ­آمید 46 (نایلون 46)

پلی ­آمید 46 از پلی­­کندانسیون آدیپیک اسید و پوترسین به وجود می‌­آید. پوترسین از ترکیب آکریلونیتریل و هیدروژن سیانید به وجود می­‌آید. دمای ذوب پلی‌­آمید 46 مقدار 295 درجه سانتی­گراد است.

پلی آمید

این ماده یک پلیمر با قابلیت تحمل درجه حرارت بسیار بالاست به­ طوریکه در بسیاری از جاها مورد استفاده قرار می‌­گیرد:

در بسیاری از قطعات خودرو مانند جعبه دنده، کاور موتور، فیلتر روغن، چراغ جلو، تراست واشر، پخش سوخت و آمپر میزان سرعت استفاده می‌­شود.

هم‌چنین در ساخت مدارهای الکتریکی، متصل­‌کننده‌­ها، لمینیت­‌های موتور الکتریکی، جا ذغالی در موتورهای الکترونیکی نیز استفاده می­‌شود.

در مصارف خانگی مانند کتری و اجاق گاز نیز کاربرد دارد.

مقاومت این پلیمر در برابر حرارت بسیار بالاست. درجه حرارت خمیدگی در فشار 8/1 مگاپاسکال مقدار 160 درجه سانتی­گراد و هنگامی که با 30 درصد الیاف شیشه تقویت شود مقدار آن به 285 درجه سانتی­گراد می‌­رسد. خواص مکانیکی این پلیمر بسیار برتر از پلی‌­آمید 66 است. مقاومت خستگی آن 50 برابر بیشتر از پلی­ آمید 66 است.

خواص پلی ­آمید 46

پلی امید

پلی ­آمید 46 اغلب وقتی که درجه حرارت بالاست جایگزین فلز می‌­شود. با توجه به مقاومت سایشی آن، مخصوصاً در چرخ­دنده‌­ها بکار گرفته می‌­شود زیرا مقاومت خستگی آن بالاست. این پلیمر قادر است تا به شکل پوشش اسپری شود. بسته به کیفیت رنگ­دانه­‌ها قادر است تا در حرارت بالا مقاومت کند. با توجه به میزان روان بودن بالای آن، در شکل‌های پیچیده و قطعات با دیواره نازک استفاده می‌شود.

 مزایا محدودیت­‌ها 
سفتی و خستگی فوق­‌العاده، مقاومت در برابر خزش تا دمای 220 درجه سانتی­گرادجذب آب بسیار بالا
رفتار سایشی و استهلاکی بی­‌نظیر نیاز به دمای بالا در حین فرآیند با توجه به نقطه ذوب بالا
 روان بودن در نتیجه سادگی فرآیندپذیریپایداری پایین ابعادی
کم بودن زمان سیکل تزریق با توجه به نرخ متبلور بودن بالا ضعف در برابر اسیدهای معدنی قوی، اسید آستیک و حل شدن در فنل‌­ها
مقاوم در برابر انواع سوخت نیاز به خشک‌­زدایی قبل از فرآیند
مقاوم در برابر ضربهسیاه شدن سطح ماده در هنگام قرار گرفتن در حرارت بالا
میزان بسیار پایین درخشش
خواص عایق الکتریکی مناسب
مقاومت بالا در برابر پرتو گاما و ایکس­ری