پلی آمید ساده که با نام تجاری نایلون شناخته میشود، نوعی پلیمر ترموپلاستیکی است که برای اولین بار در اواسط دهه‌ی 30 میلادی توسط مهندسان شرکت DuPont وارد صنعت شد و از آن موقع به عنوان ماده‌ای کاربردی در اکثر صنایع مختلف مثل خودروسازی، صنایع غذایی، لوازم ورزشی، صنعت فرش و مهم‌تر از همه صنعت پارچه و لباس شناخته میشود.
معمولا پلی آمیدها به الیاف تبدیل می‌شوند تا مورد استفاده قرار گیرند. اگر می‌خواهید با انواع پلی آمید ساده موجود در صنعت، ویژگی‌های آن‌ها و کاربردشان آشنا شوید این مقاله به شما کمک می‌کند.
پلی آمید ساده چیست؟
پلی آمید ساده یک پلیمر است که به عنوان بخشی اساسی از زنجیره‌ی پلیمر، شامل گروه‌های آمیدی (R-CO-NH-R) میشود. این گروه‌های آمیدی مدام تکرار می‌شوند. معمولا به پلی آمید ساده‌ای که وزن مولکولی بالایی داشته باشد نایلون می‌گویند.
پلی آمید ساده در واقع پلیمری بلورین است که از ترکیب یک دی‌اسید و یک دی‌آمین به وجود می‌آید. در ترکیب این دو مونومر، پیوند مولکول‌ها از طریق تشکیل گروه‌های آمیدی صورت می‌گیرد. مهم‌ترین پلی آمید ساده نایلون است که ماده‌ای بسیار انعطاف‌پذیر محسوب میشود. پلی آمید ساده امروزه به شکل رشته‌هایی باریک و طولانی تولید میشود.
تاریخچه‌ی تولید و استفاده از پلی آمید ساده
پلی آمید ساده که اکثرا آن را به عنوان نایلون می‌شناسند، اولین بار در سال 1930 ساخته شد. بعدها در سال 1939 روی آن کارهای بیشتری انجام گرفت و به شکل نایلونی در آمد که ما امروزه می‌شناسیم. در ابتدا از پلی آمید ساده برای ساخت چتر نجات و طناب در جنگ جهانی دوم استفاده می‌شد، اما بعدها در دهه‌ی 40 جایگاه خود را در بازار لباس و پارچه به دست آورد.
این ماده به دلیل خاصیت ارتجاعی خود موفقیت زیادی در صنعت تولید جوراب زنانه کسب کرد و به سرعت جای جوراب‌های ابریشمی که گران و کم‌تر انعطاف پذیر بودند را گرفت. امروزه از پلی آمید ساده برای بسیاری از لباس‌های چسبنده مثل جوراب زنانه، جوراب شلواری، لباس شنا، لباس زیر و لباس‌های ورزشی با کیفیت و راحت استفاده میشود.
انواع پلی آمیدهای ساده
انواع پلی آمید ساده معمولا با عددی خاص که در جلوی اسم پلی آمید قرار می‌گیرد نام‌گذاری می‌شوند و هر یک ویژگی‌های منحصربهفرد خود را دارند. در این بخش به معرفی انواع پلی آمید ساده می‌پردازیم.
پلی آمید 6.6
این پلی آمید در دمای بسیار بالایی ذوب میشود و از خاصیت مقاومت در برابر ساییدگی بهره‌مند است. از این رو، این پلی آمید برای ساخت قطعات مختلف ماشین بسیار خوب عمل می‌کند. اما پلی آمید 6.6 معایب خود را نیز دارد.
برای مثال آب زیادی جذب می‌کند و مقاومت شیمیایی آن ضعیف است. از آنجایی که این پلی آمید ساده مستحکم است و مقاومت گرمایی بالایی دارد، می‌تواند به عنوان یک ترموپلاستیک نیز عمل کند.
پلی آمید 6
این دسته از انواع پلی آمید ساده تا حدودی بلورین بوده و بسیار در مقابل فرسایش مقاوم است. این پلی آمید ساده در مقابل مواد شیمیایی مثل اسیدها و آلکیل‌ها نیز از خود مقاومت نشان می‌دهد. با این حال، به دلیل جذب آب به میزان 2.4 درصد، استحکام کششی پلی آمید 6 کاهش می‌یابد.
پلی آمید 6.10
از دیگر انواع پلی آمید ساده، پلی آمید 6.10 است که مقاوم در برابر مواد شیمیایی و اسیدهاست. این پلی آمید ساده تقریبا از هر نوع نایلون دیگری قوی‌تر است، به میزانی که حتی تحت نمکی مثل روی کلرید نیز شکسته نمی‌شود. این دسته از پلی آمید ساده که نسبتا آب کم‌تری به خود جذب می‌کند در محیط‌های مرطوب نیز مقاومت خوبی از خود نشان می‌دهد.
پلی آمید 6.12
پلی آمید 6.12 یکی از گران‌ترین انواع پلی آمید ساده است که در مقابل حرارت مقاومت دارد اما مقاومت بالایی در برابر اسیدها و بازها از خود نشان نمی‌دهد. این پلی آمید نیز قادر به جذب میزان زیادی آب نیست.
پلی آمید 4.6
این نوع پلی آمید بسیار در برابر مواد شیمیایی و متبلور شدن مقاوم است. بسیاری از پلی آمیدهای ساده ممکن است در دماهای بالا برخی ویژگی‌های خود را از دست بدهند، اما این موضوع شامل پلی آمید 4.6 نمی‌شود.
پلی آمید 11
این پلی آمید از روغن گیاهی استخراج میشود و در برابر اشعه UV مقاوم است، اما در برابر هالوژن‌ها و اسیدها مقاوم نیست.
پلی آمید 12
این دسته از انواع پلی آمید می‌تواند به دلیل انعطاف پذیری بالای خود هر شکل و اندازه‌ای به خود بگیرد. با این حال، این پلی آمید یکی از گران‌ترین پلی آمیدهای قابل دسترس به حساب می‌آید.
پلی آمید 6.9
این پلی آمید به مقدار خیلی کمی رطوبت جذب می‌کند و در دمای بسیار کم‌تری نسبت به سایر انواع پلی آمید ذوب میشود.
پلی آمید ساده چه کاربردهایی دارد؟
پلی آمید یا نایلون در واقع بزرگ‌ترین ماده‌ی ترموپلاستیکی در صنایع مهندسی محسوب میشود. این ماده در هر صنعت کاربردهای مختلفی دارد که در این بخش به آن‌ها می‌پردازیم:
خودروسازی
زمانی برای قطعات مربوط به ورود هوا در خودروسازی از فلزات استفاده می‌شد، اما امروزه این مواد از پلی آمید 6 ساخته می‌شوند. جایگزین کردن فلزات با نایلون موجب کاهش هزینه‌ی تولید تا 30 درصد و کاهش وزن قطعات تا 50 درصد میشود.
سرپوش موتورها نیز از دیگر محصولاتی هستند که با استفاده از پلی آمید ساده ساخته می‌شوند. در محفظه‌ی کیسه‌های هوا نیز پلی آمید موجب پیوستگی قطعات و کاهش وزن قابل توجه در مقایسه با محفظه‌های فلزی میشود.
تولید الیاف پلیمری
از پلی آمیدها در تولید الیاف پلیمری مثل نایلون و الیاف آرامیدی استفاده میشود. هر دوی این الیاف از زنجیره‌های بلند پلی آمید ساخته می‌شوند و معمولا محکم، قوی و پایدار هستند.
ساخت وسایل ورزشی
پلی آمید به خاطر استحکام و کشش‌پذیری زیاد خود شناخته شده است، به همین دلیل اغلب برای لباس‌های ورزشی از آن استفاده میشود. همچنین از پلی آمید به دلیل مقاومت آن در برابر ساییدگی برای تولید ساق پوش‌های ورزشی استفاده می‌کنند تا پاها را هنگام ورزش محکم و خشک نگه دارد.
ساخت برد مدارهای الکتریکی
از پلی آمیدها برای تولید کلید اتوماتیک (MCCB) در مدارهای الکتریکی استفاده میشود. پلی آمید باعث میشود که کلیدهای نازک‌تری تولید شوند و در عین حال نرخ مقاومت الکتریکی را تا 100 کیلو آمپر در 400 ولت بالا می‌برد.
تولید پارچه، لباس و فرش
پلی آمید به دلیل استحکام، پایداری و خاصیت کشسانی منحصربهفرد خود و همچنین به آسانی تمیز شدن در صنعت فرش محبوبیت زیادی دارد. همچنین الیاف پلی آمید به دلیل قیمت بسیار پایین، در صنعت برای تولید لباس و جوراب مورد استفاده قرار می‌گیرند و جایگزین‌هایی محبوب برای پنبه و کتان هستند.
ساخت لوله و شیلنگ
پلی آمیدها به دلیل مقاومت بالا در برابر ساییدگی، ضربه، ترک خوردگی و خم شدگی برای تولید لوله و شیلینگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. لوله‌های پلی آمیدی همچنین به عنوان روکش برای کابل‌ها و مفتول‌ها کاربرد دارند.
ساخت کابل های فیبر نوری
از دیگر کاربردهای پلی آمید می‌توان به استفاده در صنعت کابل‌های فیبر نوری اشاره کرد. به دلیل مقاومت بالای پلی آمید در برابر ضربه و آسیب، در این کابل‌ها از پلی آمید استفاده میشود.
استفاده در صنایع غذایی
معمولا در صنعت مواد غذایی از گریدهای پلی آمید برای بسته بندی مواد غذایی استفاده میشود. علت استفاده از این مواد این است که می‌توانند موجب کاهش عبور اکسیژن و بو شوند و مقاومت در برابر سوراخ شدگی و آسیب را افزایش دهند.
استفاده به عنوان پلاستیک مهندسی
اگر به پلی آمیدها الیاف شیشه افزوده شود و تبدیل به پلی آمید الیاف دار شوند، می‌توان از آن‌ها به عنوان پلاستیک‌‌های مهندسی و جایگزین‌هایی خوب برای فلزات استفاده کرد. معمولا بیشتر از پلی آمید 6.10 به عنوان پلاستیک مهندسی استفاده میشود.
ویژگی‌های پلی آمید ساده
قابلیت اشتعال
پلی آمیدها موادی قابل اشتعال محسوب می‌شوند، با این حال از اکثر پلی آمیدها می‌توان در محدوده دمای کاربردیشان بدون مشکل استفاده کرد.
محدوده‌ی دمایی قابل استفاده
محدوده‌ی دمایی قابل استفاده بستگی زیادی به نوع پلی آمید دارد. برای مثال پلی آمید 6 را می‌توان در دماهای بالاتری نسبت به پلی آمید 6.6 مورد استفاده قرار داد. با این حال، به طور کلی می‌توان گفت که محدوده دمایی کاربردی پلی آمیدها بین 30- تا 90 درجه‌ی سانتی‌گراد است.
استحکام زیاد
داشتن استحکام زیاد از جمله خواص مکانیکی پلی آمیدهاست. اما این استحکام دقیقا به چه معناست؟ استحکام به میزان تحمل پلی آمید در برابر گسیختگی یا پاره شدن گفته میشود. در صورتی که تنش فشاری یا کششی به این مواد وارد شود، می‌توانند در برابر این تنش‌ها مقاوم بمانند.
انعطاف‌پذیری زیاد
انعطاف‌پذیری زیاد از دیگر خصوصیات پلی آمیدها محسوب میشود. انعطاف‌پذیری به این معناست که اگر روی پلی آمیدها نیروی تنش کافی اعمال شود، در مقابل تغییر شکل ایستادگی نمی‌کنند و بدون آنکه شکسته شوند به شکل دلخواه تبدیل می‌شوند.
مقاومت زیاد در برابر حلال های نفتی
به طور کلی پلی آمیدها در برابر حلال‌های نفتی، روغن‌ها و سوخت‌ها بسیار مقاوم هستند. این مقاومت به این معنیست که حلال‌های نفتی، هیدروکربن‌های هالوژن‌دار، گلیکول‌ها و سایر مواد شیمیایی آلی در صورت برخورد با پلی آمید تقریبا هیچ تاثیری روی آن نمی‌گذارند.
مقاومت در برابر ساییدگی
منظور از ساییدگی، فرسایش سطحی جامد در اثر تماس با سطحی دیگر است. یعنی ماده‌ای که در تماس با جسمی دیگر قرار دارد و نسبت به آن حرکت نسبی دارد، در اثر سایش سطح آن به تدریج کاهش می‌یابد. پلی آمید در برابر این پدیده مقاوم است و به ندرت مورد ساییدگی قرار می‌گیرد.
ضربه پذیری بالا
همه‌ی اجسام در معرض برخورد و تصادف با دیگر اشیا قرار دارند و هر ماده متناسب با ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خود، مقاومت مشخصی در برابر این ضربه‌ها از خود نشان می‌دهد. در پلی آمیدها میزان این ضربه پذیری بسیار بالاست، یعنی انرژی زیادی لازم است تا پلی آمید در آستانه‌ی شکست قرار بگیرد.
مقاوم در برابر ترک‌خوردگی
مقاومت بالا در برابر ترک‌خوردگی موجب محبوب شدن پلی آمید در بسیاری از صنایع شده است. ترک خوردگی در پلاستیک‌هایی مثل پلی آمید در اثر ترکیب نیروی تنش کششی و یک محیط خورنده خاص به وجود می‌آید.
هنگام وقوع ترک‌خوردگی، سطح پلی آمید بسیار کم خورده میشود اما ترک‌های موضعی روی آن ایجاد می‌شوند. با این حال، همانگونه که ذکر شد اکثر پلی آمیدها در برابر این ترک‌خوردگی مقاوم هستند.
قابلیت جذب آب
پلی آمیدها نسبت به دیگر ترموپلاستیک‌ها به راحتی رطوبت و آب را جذب می‌کنند. رطوبت زیاد می‌تواند باعث فرسایش پلی آمید شود، از این رو لازم است که عملیات خشک‌سازی و رطوبت‌زدایی روی پلی آمید صورت بگیرد.
نحوه ی تولید پلی آمیدهای ساده
پلی آمید ساده معمولا با ترکیب کردن دو مونومر به نام‌های آدیپیک اسید و 1,6- دی آمینوهگزان ساخته میشود. هنگامی که این دو مونومر با یکدیگر واکنش انجام می‌دهند، در هر زنجیره‌ی پلیمری آب تشکیل می‌دهند.
به واکنش بین این دو مونومر پلیمریزاسیون گفته میشود. محصول واکنش که نمک نایلون نام دارد تحت حرارت قرار می‌گیرد تا آب آن بخار شود. حرارت‌دهی درون یک دستگاه اتوکلاو و در دمای درجه‌ی280 سانتی‌گراد و فشار 18 بار انجام میشود. سپس محصول ایجاد شده از سوراخ‌هایی عبور داده میشود تا رشته‌های بلند پلی آمید ساده شکل بگیرند.
این رشته‌ها به یک حمام آب فرستاده می‌شوند تا خنک و جامد شوند. سپس این نایلون‌ها به قطعات گرانولی با طول 3 الی 4 میلی‌متر تقسیم می‌شوند. این گرانول‌ها سپس بسته‌بندی شده و به کارخانه‌های انجام فرآیند فرستاده می‌شوند تا عملیات‌های مختلف روی آن‌ها انجام شوند.
پر کاربردترین پلی آمید های ساده
پلی آمید 6,6 و پلی آمید 6 از مهم‌ترین و پر کاربردترین پلی آمیدها در صنعت هستند. این دو پلی آمید ساده از خواص مکانیکی بسیار خوبی مثل استحکام کششی بالا، انعطاف پذیری زیاد، مقاومت عالی، خزش کم و مقاومت عالی در برابر ضربه برخوردار هستند و به همین دلیل در صنایع مختلفی مورد استفاده عمده قرار می‌گیرند.
مقایسه‌ی انواع پلی آمیدهای ساده
در خانواده‌ی گسترده‌ی پلی آمیدها، انواع مختلفی پلی آمید ساده وجود دارند که هر یک کاربردهای منحصر به فرد خود را دارند. انتخاب بهترین آن‌ها بستگی به نیازها و توان مالی شما دارد. در اینجا به مقایسه‌ی انواع این پلی آمیدها می‌پردازیم.
- دو پلی آمیدی که بیش از بقیه مورد استفاده قرار می‌گیرند PA6 و PA66 هستند. از این دو بیشتر برای تولید الیاف (در صنعت پارچه) یا فیلم‌ها (صنعت بسته‌بندی) بهره می‌برند.
- در بین پلی آمیدهای ساده، بهترین عملکرد را پلی آمید PA 4,6 دارد، زیرا می‌تواند در صنعت جایگزین فلزات شود و در شرایط عملیاتی سخت و خاص به خوبی عمل کند.
- اکثر پلی آمیدها قابلیت جذب آب خوبی دارند که این موضوع می‌تواند گاهی باعث ایجاد مشکلاتی شود. با این حال پلی آمید 6,9 کم‌تر از سایر پلی آمیدها رطوبت را جذب می‌کند. بیشترین میزان جذب آب را PA66 دارد.
- اگر محدودیت مالی ندارید، پلی آمیدهای 6,12 و 12 می‌توانند گزینه‌های مناسبی برای شما باشند زیرا این دو پلی آمید با وجود قیمت بالایشان، به علت انعطاف‌پذیری عالی و جذب کم آب کاربردهای زیادی دارند.
هیدرولیز پلی آمیدهای ساده
پلی آمیدهای ساده به آسانی توسط واکنش با اسیدهای رقیق یا آلکیل‌ها هیدرولیز می‌شوند. هیدرولیز با استفاده از آب خالی به حدی کند صورت می‌گیرد که می‌توان از آن صرف نظر کرد.
پلی آمید ساده معمولا در برابر حمله‌ی اسیدهای قوی مقاومت نمی‌کند اما در برابر هیدرولیز آلکیلی نسبتا مقاوم‌تر است. پلی آمید نیز معمولا نسبت به پلی آمید نایلون مقاوم‌تر است. اغلب فرآیند هیدرولیز در دماهای بالا سریع‌تر رخ می‌دهد.
اگر طی فرآیند هیدرولیز، ماده‌ای مثل سولفوریک اسید رقیق را روی الیاف نایلونی بریزید، پیوندهای آمیدی به راحتی شکسته می‌شوند، زنجیره‌های دراز قطع شده و در نهایت فقط مونومرهای تشکیل دهنده‌ی پلی آمید یعنی اسید هگزانوییک و 1,6- دی آمینوهگزان باقی خواهند ماند.
قیمت پلی آمیدهای ساده
قیمت پلی آمید ساده معمولا کم است و ارزان بودن آن در واقع یکی از دلایل پر کاربرد بودن آن است. البته نمونه‌های نسبتا گران‌قیمت پلی آمید ساده نیز مثل پلی آمید 12 وجود دارند، اما معمولا با استفاده از آن به جای فلزات در صنایع مهندسی و استفاده به جای پنبه و کتان در صنعت لباس می‌توان در هزینه‌ها صرفه‌جویی زیادی کرد.
قیمت پلی آمید ساده می‌تواند نسبت به نوع پلی آمید تغییر کند اما اکثر پلی آمیدهایی که در بازار یافت می‌شوند قیمتی کم‌تر از 1000 تومان بر حسب کیلوگرم دارند.
منبع : گوگل سرچ
