مروری جامع بر مواد پلی اتر ایمید
به واسطه داشتن ترکیبی از برترین خواص حرارتی، مکانیکی و الکتریکی، پلی اتر ایمید جایگاه خود را در بالاترین علمکرد در صنایع خودروسازی ، هوافضا و دیگر صنایع تثبیت کرده است. پلی اتر ایمید ها کلاس جدیدی از پلاستیک ها هستند که دارای ویژگی های زیر هستند.
- داشتن نسبت استحکام بالا به وزن
- پایداری ترمو-اکسیداتیو
- خواص مکانیکی فوق العاده
- مقاومت در برابر حرارت بالا
گروه پایه پلی ایمیدها، ایمید یا گروه –C=ONC=O- است. پلی اتر ایمید ها به روی کار آمده اند تا بر مشکلات پلی ایمید ها غلبه کنند. به عنوان مثال دسته پلیمر به آسانی تحت فرآیند ذوب قرار نگرفته و قطعات تولیدی نیز پر هزینه هستند.
با اتصال زنجیره اتر و پلی ایمید انعطاف پذیری افزایش یافته در نتیجه فرآیند ذوب به خوبی انجام شده با این تفاوت که آروماتیک ایمید نیز خواص فوق العاده مکانیکی و حرارتی خود را حفظ کرده و از دست نمی دهد. ایمیدها منتظر به افزایش عملکرد حرارتی می شوند. گروه های اتر فرآیند ذوب را ممکن می کنند.
پلی‌اترایمید برای اولین بار در سال 1982 توسط شرکت جنرال استیل (امروزه با نام سابک شناخته می شود) تحت نام تجاری رزین یو ال تی ای ام کشف شد.
پلی‌اترایمید یک ترموپلاستیک مهندسی و غیرمتبلور است که به داشتن مقاومت بالای حرارتی، مکانیکی و الکتریکی مشهور است.
- فرمول مولکولی: [C37H24O6N2]
- وزن مولکولی: 61/592 گرم بر گرم مول g/g-mol
این پلیمر با این عملکرد بالا همچنین مقاومت کششی زیاد، مقاومت در برابر شعله و آلودگی محیط زیستی پایین دارد. از اینرو ماده ای ایده آل برای استفاده در صنایع خودروسازی، الکترونیکی و پزشکی در نظر گرفته می شود.
خواص پلی اتر ایمید
اشارتی در قبل به خواص و ویژگی های پلی اتر ایمید شد. به غیر از این موارد، خواص بسیار متنوعی وجود دارند که باید قبل از انتخاب یک ترموپلاستیک خاص، در نظر گرفته شوند.
- پلی اتر ایمید یک رزین ترموپلاستیک غیرمتبلور و نیمه شفاف است.
رزین دارای مقاومت در برابر تغییرشکل با حرارت (200 درجه با فشار 264 پی اس آی) و استحکام کششی بالا و مدول انعطاف پذیر (فشار 480000 پی اس آی) است به طوریکه خواص مکانیکی آن در دمای بالا دست خوش تغییر نمی شود. - این پلیمر ترکیبی استثنایی از استحکام بالا، سفتی، انعطاف پذیری و مقاومت ابعادی است.
- علاوه بر اینو رزین از خود خواص الکتریکی نیز نشان می دهد که باعث پایداری ماده تحت محدوده ای از حرارت و فرکانس (همچنین ماکروویو) می شود.
- در برابر اشعه یووی و شرایط آب و هوایی مقاوم است.
- این پلیمر ذاتاً در برابر شعله مقاوم بوده بدون اینکه با ماده ای خاص تقویت شود.
- شاخص اکسیژن آن عدد 47 و مقدار بالایی است بطوریکه با نتایج حاصل از تست تراکم دود ترکیب شده که نشان دهنده پایین ترین میزان چگالی اپتیکال یک ترموپلاستیک تقویت نشده است.
- پلی اتر ایمید در برابر الکل، اسید و حلال های هیدروکربنی مقاوم است اما در حلال های هالوژنی حل می شود.
- این پلیمر همچنین پایداری هیدرولیزه شدن خوبی نیز دارد.
- بیشتر گریدهای این پلیمر استاندارد پیش گیرنده شعله، استاندارد سازمان غذا و دارو و گواهی ایزو 10993 دارند.
رزین پلی اتر ایمید به شکل گرید تقویت نشده برای مصارف و فرآیندهای کلی به عنوان یک رزین شفاف به رنگ استاندارد و دلخواه در دسترس است. همچنین به اشکال زیر نیز در دسترس است:
- چهار گرید تقویت شده با الیاف شیشه (10، 20، 30 و 40 درصد شیشه)
- گریدهای با دمای بسیار بالا
محدودیت های پلی اتر ایمید
- هزینه تولید بالا
- رنگ پذیری پایین
- ضعف در برابر حلال های کلریده پروتونی که منجر به ایجاد ترک می شود
- نیاز به عملیات رطوبت زدایی قبل از آغاز فرآیند
- نیاز به قالب داغ قبل از قالب گیری تزریقی
کاربرد های پلی اتر ایمید
خواص بی نظیر پلی اتر ایمید باعث شده تا کاربردهای بسیار گسترده ای داشته باشد. به صورت دقیق در ادامه به این موارد پرداخته می شود.
صنعت خودروسازی و هوافضا
از آنجاییکه می توان از پلی اتر ایمید به جای فلزات و ترموست ها استفاده کرد، استفاده از این پلیمر در قطعات خودرو بسیار زیاد شده است. سیستم برقی ماشین یکی از پرکاربردترین گزینه های استفاده از این پلیمر در خودرو است. از پلی‌اترایمید در جاهایی که به حرارت بالا بوده و به استحکام و مدول زیاد و مقاومت شیمیایی نیاز است استفاده می شود. کاربردهای اساسی پلی‌اترایمید در خودرو عبارت هستند از:
- مولفه های جعبه دنده
- بدنه جعبه دنده
- مولفه های احتراق
- ترموستات
- بست
- راهنما
- سوکت چراغ
- سیستم های الکترومکانیکی مانند فیوز، جعبه دنده، بال بیرینگ، شیر سلنوئیدی، سوییچ احتراق و پمپ روغن
پلی‌اترایمید بیشتر در بخش سیستم روشنایی خودرو استفاده می شود مانند شیشه چراغ جلو، مه شکن، بست و سوکت چراغ ها. علت انتخاب شدن این پلیمر این است که مقاومت حرارتی آن بالاست (تا 200 درجه) و نیز قابلیت متالایز را داراست که در قیاس با ترموست ها از هزینه کمتری برخوردار است. در صنایع هوافضا، از این پلیمر با توجه به وزن کم، عایق الکتریکی بودن، در حفاظت الکترومغناطیسی و جاهایی که درجه حرارت زیاد و استحکام مکانیکی نیاز است استفاده می شود. همچنین در قطعات موتور جت و ورقه های داخلی هوانورد نیز کاربرد دارد.
صنایع الکترونیکی
صنایع الکترونیکی دومین صنعتی است که از پلی‌اترایمید در آن بسیار استفاده می شود. در مارکت ارتباطات، نیاز شدیدی به موادی است که نسبت به حرارت بسیار مقاوم باشند، مخصوصاً در خطوط ارتباطی فیبر نوری. رزین پلی‌اترایمید مقاومت حرارتی بالایی داشته و به علت سیال بودن آن در طراحی دیواره جدار نازک بکار می رود.
دیگر خواص عبارت هستند از:
- سوییچ های الکتریکی و کنترل
- قطعات الکتریکی موتور
- برد مدار چاپی و اتصالات
تجهیزات یک بار مصرف و قابل استفاده دوباره در پزشکی
از پلی‌اترایمید در بخش پزشکی نیز استفاده می شود. رزین های پلی‌اترایمید مناسب برای بکارگیری در مواد یک بار مصرف پزشکی و نیز موادی که می توان برای چندین بار از آن ها استفاده کرد است. این پلیمرها خواص منحصر بفردی دارند:
- قابل استفاده در محفظه های استریل کننده، مقاوم در برابر ترکیبات آلی چربی دار و مواد شیمیایی
- در گریدهای شفاف و نیمه شفاف موجود هستند
پلی‌اترایمید قادر است تا در برابر میزان حرارت 180 درجه برای استرلیزه شدن، گاز اتیلن اکسید و اشعه گاما مقاومت کند. از این پلیمر به علت نفوذپذیری و اینکه با خون و زخم سازگار است، در مصارف پزشکی استفاده می شود. از دیگر کاربردها می توان به تجهیزات وسایل جراحی و ایمپلنت دندان اشاره کرد.
جایگزین فلز و بکارگیری در صنایع مختلف
پلی‌اترایمید اغلب به عنوان جایگزین فلز بکار می روند. خواص اساسی آن عبارت است از:
تجهیزات سیستم های اچ وی ای سی
محصولات مرتبط با آشپزخانه
در مصارف خانگی می توان به موارد زیر اشاره کرد:
ظروف قابل استفاده در ماکروویو
سشوار و صاف کننده مو
ظروف پخت غذا در فر که تاییدیه سازمان غذا و دارو دارند
