همه چیز درباره پلی آمید ها (نایلون)

پلی آمید (نایلون) چیست؟فروش پلی آمیدپلی آمید یا نایلون ها یک ترموپلاستیک مهندسی با عملکرد و بازدهی بالا می باشند.پلی آمید ها حاوی پیوندهای آمیدی یعنی –CO-NH– هستند که واحدهای تکرار شونده آن ها را می سازد.پلی آمید یا نایلون از واکنش تراکمی دی اسیدبا یک دی آمین و با پلیمریزاسیون حلقه باز لاکتام شامل 6، 11 یا 12 اتم کربن ساخته می شوند.پلی آمید به علت فرایند تولید سخت و خواص بالایی که دارد دارای قیمت بالاتری نسبت به اکثر پلیمرها می باشد. در این مقاله به توضیح مفصل پلی آمید ها (نایلون) و انواع آن، خواص و ویژگی های هریک از پلی آمیدها، کاربردها و شرایط فرایند پلی آمیدها می پردازیم.مونومرهای پلی آمیدها می توانند آلیفاتیک، نیمه آروماتیک یا آروماتیک باشند. همچنین می توانند آمورف، نیمه کریستالی یا با درجه های بلورین متفاوت باشند. مونومر های تشکیل دهنده پلی آمیدهای مختلف که در قسمت بعدی مفصلا شرح داده خواهد شد در جد.ل زیر برای انواع پلی آمید قابل مشاهده است.

انواع پلی آمید (نایلون)	مونومر
پلی آمید 6	Caprolactum
پلی آمید 12	Laurolactam
پلی آمید 66	Hexamethylene Diamine/ Adipic Acid
پلی آمید 69	Hexamethylene Diamine/ Azelaic Acid
پلی آمید 10 6	Hexamethylene Diamine/ 1,12-Dodecanedioic Acid
پلی آمید 12 6	Hexamethylene Diamine/ Sebacic Acid
پلی آمید 46	1,4-Diaminobutane/ Adipic Acid

انواع پلی آمید (نایلون)، ویژگی ها و تفاوت ها:

در این خانواده بزرگ پلیمری، انواع مختلفی از پلی آمید وجود دارد. دو نوع مهم پلی آمید که کاربرد بیشتری نسبت به بقیه دارند پلی آمید یا نایلون 6 و 66 هستند که در صنایعی مانند الیاف (نساجی) و بسته بندی مورد استفاده قرار می گیرند. در ادامه به معرفی انواع پلی آمید می پردازیم.پلی آمید 6 و پلی آمید 66:پلی آمید 6 یا نایلون 6 که با نام پلی کاپرولاکتام نیز شناخته می شود، یکی از پرمصرف ترین انواع پلی آمید است که از مونومر کاپرولاکتام سنتز می شود و دارای دمای ذوب حدود 223درجه سانتی گراد است.در شکل زیر ساختار پلی آمید 6 را مشاهده می کنیدپلی آمید 66 یکی از محبوب ترین ترموپلاستیکهای مهندسی در صنعت برای جایگزینی فلزات می باشد. پلی آمید 66 از پلیمریزاسیون هگزا متیلن دی آمین و آدیپیک اسید ( دو مونومر که هرکدام 6 کربن دارند) ساخته می شود و دمای ذوب حدود 255 درجه سلسیوس دارد.خواص اصلی پلی آمید 6 و 66  (PA6,PA66)

• استحکام و سختی بالا در دماهای بالا
• مقاومت ضربه خوب حتی در دماهای پایین
• جریان پذیری خیلی خوب برای فرایند
• مقاومت سایشی خوب
• مقاومت آب و هوایی خوب
• مقاومت خستگی خوب
• مقاومت به روغن و سوخت عالی
• پلی آمید 6 ویسکوزیته پاین تری نسبت به PA66 دارد به همین دلیل فرایند پذیری بهتری دارد و پرداخت نهایی سطح آن بهتر است
• خواص عایق الکتریکی خوب
• جذب آب بالا
• پایداری ابعادی پایین
• ضعیف در برابر اسیدهای معدنی و حلال های قطبی
• قبل از فرایند به خشک سازی نیاز دارد

هردو پلیمرهای PA6 و PA66 کاربردهای زیادی در صنعت دارند و هرچند که خواص تقریبا مشابهی دارند اما کمی تفاوت در آن ها وجود دارد. PA6 مقاومت دمایی کم تری دارد و نیز ارزان تر است. به طور کلی:

پلی آمید  PA66 در مقایسه با PA6:

• جذب رطوبت کم تری دارد
• مدول بالاتری دارد
• مقاومت حرارتی کوتاه مدت بهتری دارد
• نقطه ذوب بالاتری دارد

جدول ویژگی ها و خواص PA6 و PA66:

خاصیت	PA66	PA66
جمع شدگی Shrinkage	0/5-1/5 درصد	0/7-3/0 درصد
جذب آّب 24 ساعته	1/6-1/9 درصد	1-3 درصد
اشتعال پذیری UL94	HB	HB
استحکام کششی در شکست	50-95 مگاپاسکال	50-95 مگا پاسکل
استحکام کششی در تسلیم	50-90مگاپاسکال	85-45 مگا پاسکل
ازدیاد طول در شکست	200-300 درصد	150-300 درصد
ازدیاد طول در تسلیم	3-140 درصد	3-30  درصد
سختی Shore D	80-95	80-95
مدول خمشی	0/8-2 گیگاپاسکال	0/8-2 گیگاپاسکال
براقیت	130-145 درصد	65-150 درصد
دانسیته	1/12-1/14 گرم بر سانتیمتر مکعب	1/13-1/15 گرم بر سانتیمتر مکعب
HDT در 0/46 Mpa	150-190 سلسیوس	180-2400 سلسیوس
HDT در 1/8  Mpa	60-80 سلسیوس	65-105 سلسیوس
حداکثر دمای کاربری	80-120 سلسیوس	80-140 سلسیوس
حداقل دمای کاربری	20- الی 40- سلسیوس	65- الی 80- سلسیوس

کاربردهای پلی آمید PA6 و PA66:

• خودروسازی: جایگزین فلزات، کاربرد در قسمت هایی که مقاومت حرارتی و شیمیایی مهم است، کاهش وزن
• صنایع الکترونیک: در کنتور ها و ...
• محصولات مصرفی: به علت قالب پذیری، فرایند پذیری مناسب، رنگ پذیری و خواص مکانیکی عالی
• بسته بندی: مقاومت به سوراخ شدگی بالا، مقاوم به نفوذ اکسیژن، دی اکسید کربن، شفافیت و ... کاربرد در بسته بندی تک و چند لایه
• صنایع مبلمان، ورزشی و ...

شرایط فرایند شکل دهی پلی آمید PA6  و PA66:

    -  قالبگیری تزریقی:   

• قبل از تزریق PA6 و PA66 نیاز به خشک کردن و کاهش رطوبت به زیر0/2 درصد دارند. دمای تزریق پلی آمید، 80 الی 100درجه پیشنهاد می گردد.
• L/D توصیه شده 18 الی 22
• دمای مذاب 270-240 درجه سلسیوس
• دمای قالب 80-55 درجه سلسیوس

   - اکستروژن:

• فقط از گریدهایی با ویسکوزیته بالا استفاده شود
• نیاز به خشک کردن و کاهش رطوبت به زیر0/2 درصد دارند. دمای 80 الی 100درجه پیشنهاد می گردد.
• اکسترودر سه ناحیه ای با L/D 20-30 درجه پیشنهاد می گردد
• دمای اکسترودر برای PA6: 270-240 درجه سلسیوس
• دمای اکسترودر برای PA66ذ 290-270 درجه سلسیوس

پلی آمید11 ( PA11 و PA12)

نایلون 11 یا  PA11 یک پلاستیک مهندسی پایه زیستی می باشد که از منابع تجدید پذیر (گیاه کرچک) تهیه شده و با پلیمریزاسیون آمینو دکانوئیک اسید تولید می شود. پلی آمید PA11 یکی از اولین پلیمرهای پایه زیستی می باشد و نقطه ذوب آن حدود 190 درجه سلسیوس می باشد. چندین خواص PA11 شبیه به PA12 می باشد ولی در استحکام حرارتی و مقاومت به UV بهتر عمل می کند. همچنین جذب اب کم تری دارد. PA11 پایداری ابعادی و مقاومت به ضربه خوبی از خود نشان می دهد.

مزایای PA11	محدودیت و معایب PA11
پایین ترین مقدار جذب آب در بین همه ی انواع پلی آمید ها	قیمت بالاتر نسبت به بقیه ی انواع پلی آمیدها
استحکام ضربه ی خوب حتی در دماهای منفی	سختی و مقاومت حرارتی پایین تر نسبت به مابقی انواع  پلی آمید ها
مقاومت خوب به مواد شیمیایی به خصوص در برابر گریس، سوخت ها و حلال های رایج	مقاومت ضعیف به آب در حال جوش
ضریب اصطکاک پایین	نیاز به خشک کردن قبل از فرآیند
قابلیت اتلاف صوت و لرزش	مقاومت ضعیف به اسیدهای معدنی قوی و استیک اسید
مقاومت به خستگی مناسب	وابسته بودن خواص الکتریکی به مقدار رطوبت موجود
توانایی افزودن مقدارهای بالای پر کننده

پلی آمید 12 یک ترموپلاستیک نیمه کریستالی که عملکردی شبیه به PA11 دارد. این پلیمر نیز یک پلیمر گران نسبت به سایر انواع پلی آمید های می باشد. ساختارPA12 پلی آمید 12 را در شکل زیر مشاهده می کنید.

خواص کلیدی PA12

• مقاومت ضربه پایین تر
• مقاومت به UV و سایش بالا
• جذب اب کمتر نسبت به PA6و PA66 و سایر انواع پلی آمید دارد.
• پایداری ابعادی مناسب
• دارای گریدهای شفاف و منعطف

در جدول زیر مزایا و محدودیت های PA12 کامل تر بیان گردیده است

مزایا PA12	محدودیت ها PA12
جذب آب کم تر نسبت به سایر انواع پلی آمیدها	قیمت بالا
مقاومت ضربه خوب حتی در دماهای پایین	سختی و مقاومت حرارتی پایین نسبت به سسایر پلی آمیدها
مقامت شیمیایی خوب به خصوص در برابر گریس، سوخت ها و حلال های رایج	مقاومت به UV پایین
مقاومت سایشی عالی	نیاز به خشک کردن قبل از فرایند
ضریب اصطکاک پایین	وابسته بودن خواص الکتریکی به مقدار رطوبت موجود
قابلیت اتلاف صوت و لرزش
مقاومت خستگی مناسب

کاربردهای PA12 و PA11:خودروسازی، لوازم ورزشی، لایه های محافظ بعضی لوله ها، شیلنگ های پنوماتیک، سری چکش و ....فرایندشکل دهی PA11 و PA12    - قالبگیری تزریقی:   

• نیاز به خشک کردن قبل از فرایند، 12-6ساعت در دمای 90-80 درجه سلسیوس (کاهش رطوبت به زیر 0/1 درصد)
• اکسترودر سه ناحیه ای با L/D 22-18
• دمای مذاب 230-180 درجه سلسیوس
• دمای قالب 100-30 درجه سلسیوس

   - اکستروژن:

• نیاز به خشک کردن قبل از فرایند، 12-6ساعت در دمای90-80 درجه سلسیوس (کاهش رطوبت به زیر 0/1 درصد)
• دمای اولین ناحیه اکسترودر تقریبا 200 درجه سلسیوس
• اکسترودر سه ناحیه ای با L/D حداقل 24
• خنک سازی ناحیه تغذیه حتما نیاز است
• المنت های برشی توصیه می گردد

پلی آمید 610  (PA610)  

پلیمر PA610 یک پلی آمید نیمه کریستالی می باشد که توسط پلیمریزاسیون مونومر های گفته شده در جدول ابتدای مقاله تولید می شود. نقطه ذوب تقریبی این پلیمر 223 درجه سلسیوس است.خواص کلیدی PA610:

• جذب آب کم تر نسبت به PA6 و PA66
• دمای شکنندگی پایینتر نسبت به PA66 و PA6
• مقاومت سایش و شیمیایی خوب
• به خشک کردن قبل از فرایند بسیار نیاز دارد
• از لحاظ خواص مکانیکی قوی تر از PA11, PA12, PA612 می باشد.
• ضریب اصطکاک پایین دارد
• خواص عیق الکتریکی مناسب
• جمع شدگی Shrinkage بالایی دارد
• قیمت بالایی دارد
• در مقابل اسیدهای معدنی قوی مقاومت ضعیفی دارد

خاصیت	مقدار
جمع شدگی Shrinkage	1/0-1/3 درصد
جذب آّب 24 ساعته	0/4-0/6 درصد
اشتعال پذیری UL94	V2
استحکام کششی در شکست	50-65 مگاپاسکال
استحکام کششی در تسلیم	50-65 مگاپاسکال
ازدیاد طول در شکست	150-300 درصد
سختی shore D	60-85
مدول خمشی	1/0-2/0 گیگاپاسکال
دانسیته	1/17-1/19 گرم بر سانتیمتر مکعب
HDT در 1/8  Mpa	80-85 درجه سلسیوس
حداکثر دمای کاربری	80-150 درجه سلسیوس

پلیمر PA610 به علت خواص عایقی، مقاومت حرارتی و بازدارندگی شعله در ساخت عایق در صنعت الکتروینک کاربرد فراوان دارد.