تبلیغات
مهندسی پلیمر(polymer engineering) - پلی آمید (Polyamide - PA)
شنبه 16 آبان 1394

پلی آمید (Polyamide - PA)

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :پلاستیک ،

نایلون نام كلی برای خانواده ای از پلیمرهای مصنوعی است كه اولین بار در فوریه سال 1935 توسط والاس كاروترز در شركت DuPont تولید شد و به دلیل آن كه این پلیمر از اتصال واحدهای تكرار شونده پپتامید (پیوند آمید) تولید می گردد ، آن را پلی آمید نیز نامیدند. استفاده از نایلون ها به صورت تجاری اولین بار در سال 1938 و در تولید رشته های مسواك آغاز شد. سپس در سال 1940 الیاف این ماده در تولید جورابهای زنانه مصرف گردید. اگرچه تولید الیاف از این ماده دارای سابقه بیشتری است، اما از سال 1950 به بعد كاربردهای آن در زمینه های تولید قطعات پلاستیكی گسترش بیشتری یافته است و به حدود 25% از كل مصرف پلی آمید ها در سال 2000 یا 1/65 میلیون تن در سال بالغ شده است. رشد سالانه 8 تا 9 درصد مصرف در حوزه تولید قطعات پلاستیكی نسبت به رشد 1/5 درصدی آن در كاربرد الیاف حاكی از زمینه های كاربردی جدید این دسته از مواد می باشد.

این مواد علاوه بر مقاومت حرارتی، دارای مقاومت الكتریكی بالایی نیز می باشند و به دلیل ساختار بلورین ،‌ مقاومت خوب شیمیایی را از خود نشان می دهند. از دیگر خواص ذكر شده برای نایلونها ،‌ خاصیت نفوذناپذیری می باشد؛ ضمن آن كه با آمیزه سازی می توان به راحتی مقاومت به اشتعال این مواد را بالا برد. پلی آمید ها به طور گسترده ای در كاربردهایی در صنایع خودروسازی و حمل و نقل ،‌ برق و الكترونیك ، نساجی ، بسته بندی و محصولات خانگی استفاده می شوند. با افزودن الیاف شیشه و افزایش استحكام 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.

تمامی پلی آمید ها كم یا بیش تمایل به جذب رطوبت دارند. به همین دلیل در استفاده از این مواد باید به اطلاعات فنی آنها ( اطلاعات مرتبط با حالت خشك و اطلاعات مرتبط با 50 درصد رطوبت) توجه گردد . جذب رطوبت همچنین در تغییرات ابعادی قطعات تولید شده با پلی آمید موثر می‌باشد و لذا توجه به این موضوع در مسایل طراحی می باید مد نظر قرار گیرد. لازم به ذكر است كه در عمل رطوبت به عنوان عامل نرم كننده (پلاستیسایزر) در پلی‌ آمید‌ها عمل می‌نماید و سبب كاهش مدول كششی‌ و افزایش مقاومت ضربه‌پذیری می گردد. با توجه به حساسیت پلی آمیدها در جذب رطوبت این مواد قبل از فرآیند تزریق ، نیازمند رطوبت زدایی می باشند. در صورتی كه عملیات رطوبت زدایی به خوبی صورت نگیرد، در سطح قطعات تولیدی، اثر نامطلوب رگه های ناشی از رطوبت مشاهده می گردد. ضمن آن كه به دلیل افزایش نقطه ای دما در قالب و اثر آب در اكسیداسیون، قطعات تولیدی دارای خواص مكانیكی ضعیفتری به دلیل تخریب مواد خواهند بود.

پلی آمید 6 و پلی آمید 66

پلی‌آمید 6 و پلی‌آمید ‌66 پر مصرف‌ ترین نوع از انواع پلی آمیدها می باشند و علیرغم تشابه خواص ، با یكدیگر تفاوتهایی را نیز دارند. به دلیل آن که پلی آمید 6 دارای مرکز تقارن نمی باشد ، علیرغم داشتن دانسیته مشابه با پلی آمید 66 ، نقطه ذوب آن 40 درجه سانتیگراد کمتر بوده و از مقاومت حرارتی نسبتا كمتری نسبت به پلی آمید 66 برخوردار است. لذا از پلی آمید 66 زمانی استفاده می گردد كه محدوده دمایی یا پایداری كه از پلی آمید 6 بدست می‌آید پاسخگوی كاربرد مورد نظر نباشد. با این اوصاف برخی از مزایا و مشخصات پلی آمید 6 در مقابل پلی آمید 66 به شرح زیر می باشد:

  • ثبات هیدرولیكی بهتر
  • هزینه های تولید كمتر
  • عملكرد بهتر در تست حرارتی پیر سازی
  • دمای انحنای تحت بار كمتر (HDT پلی آمید 6-6 در MPa 1/8 حدود C° 90-80 است)
  • صلبیت مشابه در دمای زیر C° 180

جدول (1) خواص فیزیكی مکانیکی نایلون 6 و نایلون 6-6 را با هم مقایسه نموده است.

جدول (1) مقایسه برخی خواص فیزیکی مکانیکی نایلون 6 و نایلون 6-6

خواص

نایلون6

نایلون 6-6

دمای ذوب С○

210-220

255-265

دمای فرآیند С○

قالبگیری تزریقی

اکستروژن

 

225-290

225-275

 

260-325

دانسیته ( gr/cm3)

1.14-1.12

1.15-1.13

استحکام کششی در نقطه تسلیم (%) در ۲۳ درجه سانتیگراد

در شرایط خشک برای قالبگیری (0/2% رطوبت)

در شرایط 50% رطوبت نسبی

 

11700

7400

 

8000

6500

ازدیاد طول (%) در ۲۳ درجه سانتیگراد

در شرایط خشک برای قالبگیری (0/2% رطوبت)

در شرایط 50% رطوبت نسبی

 

30-100

300

 

15-60

150-300

مدول کششی (103 psi) در ۲۳ درجه سانتیگراد

در شرایط خشک برای قالبگیری (0/2% رطوبت)

در شرایط 50% رطوبت نسبی

 

380

100

 

410

180

مدول خمشی(103 psi) در ۲۳ درجه سانتیگراد

در شرایط خشک برای قالبگیری (0/2% رطوبت)

در شرایط 50% رطوبت نسبی

 

390

140

 

410-450

185

ضربه پذیری نمونه شکافدار در دمای اطاق ( ft-lb/in) در ۲۳ درجه سانتیگراد

در شرایط خشک برای قالبگیری (0/2% رطوبت)

در شرایط 50% رطوبت نسبی

 

1.0-0.6

3.0

 

1.0-0.55

2.1-0.85

سخنی راکول در شرایط خشک برای قالبگیری (0/2% رطوبت)

119

120

دمای انحنای تحت بار در شرایط خشک برای قالبگیری

66 psi

264 psi

 

185-190

68-85

 

230-245

75-88

با توجه به چرخه قالبگیری سریع ،‌ انگیزه های اقتصادی زیادی برای استفاده از این مواد در كاربرد های متعدد وجود دارد كه از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره نمود:

صنایع خودروسازی: نظر به فرآیند پذیری ، مقاومت حرارتی و شیمیایی خوب پلی آمید های 6 و 66 و انعطاف پذیری آنها در طراحی ، این مواد معمولا به عنوان آلترناتیو قطعات فلزی ، در فضای موتور استفاده می شوند. خواص مكانیكی خوبی نظیر (سختی ،‌مقاومت به خزش و ...) ‌در طراحی قطعات خودرویی ، ایمنی و راحتی بیشتر را بدست خواهد داد.

صنایع برق و الكترونیك : در صنایع برق و الكترونیك كه تستهای GWIT و UL94 الزامی است،‌ پلی آمید های 6 و 66 به راحتی می توانند شرایط تست اشتعال را بگذرانند و به دلیل فرآیند پذیری مطلوب، كاندیدای خوبی برای تولید قطعات كوچك مقاوم به حرارت با جداره نازك به حساب آیند.

كالاهای مصرفی و صنعتی : پلی آمید 66 به دلیل قالبگیری سریع ،‌ رنگ پذیری ،‌زیبایی سطحی ،‌مقاومت مكانیكی عالی راه حل مناسبی برای تولید كالاهای خانگی و صنعتی برای طراحی های پیچیده محسوب می گردد.

منحنی مقایسه کارایی خواص فیزیکی مکانیکی پلی آمید 6 ، پلی آمید 66 و پلی آمید 6/66 در شكل (1) نشان داده شده است. این منحنی نشان می دهد که به طور متوسط نایلون 66 دارای دانسیته، نقطه ذوب ، استحکام کششی ، سختی و مقاومت حرارتی بالاتری نسبت به دو نایلون دیگر مورد مقایسه است. در مقابل چقرمگی ، مقاومت ضربه پذیری نایلون 6 بیشترین مقدار را دارد. آمیزه پلی آمید 6/66 حد واسطه ای از این دو را نشان می دهد.

پلی آمید 11 و پلی آمید 12

پلی آمید 11 و پلی آمید 12 از جمله مواد پلاستیكی با منشاء گیاهی می باشند كه از منابع تجدید پذیر (روغن كرچك) مشتق شده اند و اگرچه مقاومت حرارتی (HDT ،‌ ماكزیمم دما و ...) بالایی ندارند، اما می توانند كارایی خود را در طولانی مدت حفظ نموده ،‌ ثبات عملكرد داشته باشند و در دامنه وسیعی از شرایط (دما، فشار و شرایط شیمیایی و ...) مورد استفاده قرار گیرند. این مواد دارای مزایای زیر نسبت به سایر پلی آمیدها می باشند:

PA11 و PA12 در تولید قطعاتی كه دارای كاربردهای ایمنی ، با ماندگاری بالا و قابلیت اطمینان بالا می باشند ، مصرف می گردند. گرید شفاف این مواد نیز به بازار عرضه شده اند كه در طراحی ها و تكوین قطعات، انعطاف پذیری خوبی را به طراحان می دهد. این مواد در كاربردهای زیر مصرف می گردند:

منحنی مقایسه کارایی نایلون های 11 و 12 نسبت به نایلون 6 در شكل (2) رسم شده اند. ملاحظه می گردد که گریدهای نایلونهای 11 و 12 دارای دانسیته کمتری نسبت به نایلون 6 بوده و از نقطه ذوب کمتری نیز برخوردارند. خواص استحکامی نایلون 11 از نایلون 12 ضعیفتر بوده ولی از ضربه پذیری و چقرمگی بهتری برخوردار است.

شكل (2)مقایسه منحنی های کارایی خواص فیزیکی مکانیکی نایلون 11 و نایلون 12 نسبت به نایلون 6

پلی آمید 46

پلی آمید 46 برای كاربردهای دمای بالا در محدوده وسیعی از صنایع از قبیل خودروسازی ، برق و الكترونیك و كالاهای مصرفی استفاده می شود. PA46 پلی آمیدی است كه دارای بالاترین مقاومت حرارتی است و دمای انحنای تحت بار آن در MPa 1/8 برابر 160 درجه سانتیگراد می باشد. همچنین برای پلیمر تقویت شده با 30% الیاف شیشه ، این دما برابر C° 258 است. مقاومت مكانیكی PA46 از PA66 بیشتر و مقاومت به خستگی آن 50 بار از PA66 بهتر است. PA46 دارای ویژگی هایی به شرح زیر است:

پلی‌آمید 46 اغلب جایگزین خوبی برای فلزات در كاربردهای با دمای بالا می باشد.

با توجه به مقاومت سایشی مناسب این پلیمر ، عمدتا از آن در تولید چرخدنده ها استفاده می شود كه لازمه آن داشتن خواص مكانیكی و ثبات ابعادی در دمای بالا و رفتار سطحی خوب و مقاومت به خستگی بالاست.

پلی‌آمید 46را می توان روكش فلز( متالایز) نمود. همچنین قطعات ساخته شده از PA46 قابلیت رنگ كاری دارند. اگرچه مقاومت رنگ بستگی به رفتار رنگدانه در درجه حرارت بالا دارد.

با توجه به سیالیت بالا، PA46 می تواند برای قطعات با شكلهای پیچیده و دیواره های نازك ، ماده مناسبی به شمار رود. شکل (3) منحنی مقایسه ای PA46 را نسبت به نایلون 6 نشان می دهد و مزایای بر شمرده شده برای این پلی آمید را به تصویر می کشد.

شكل (3) مقایسه منحنی های کارایی خواص فیزیکی مکانیکی پلی آمید 46 نسبت به نایلون 6

پلی فتال آمید PPA

پلی فتال آمید (PPA) پلی‌آمیدی با مقاومت حرارتی بالا و نیمه آروماتیك است. با توجه به جذب رطوبت پایین ، PPA برای محدوده وسیعی از كاربردها از جمله محیطهای شیمیایی و مصارفی با درجه حرارت بالا كاندید می باشد. این ماده همچنین دارای صلبیت و مقاومت عالی در برابر خزش می باشد. با توجه به داشتن ساختار آروماتیكی ، قطعات تولید شده از PPA نسبت به دیگر انواع پلی آمید دارای ویژگیهای زیر می باشند:

  • ثبات ابعادی بهبود یافته
  • مقاومت بهتر نسبت به حلالها و هیدرولیز
  • برآورده نمودن خواص مكانیكی بهتر در دمای بالا

این پلیمر در مقایسه با PA46 ‌دارای مزیت صرفه اقتصادی بوده و در بسیاری از كاربردها نظیر صنایع خودرو در قطعات محفظه موتور (روكش تزئینی روی سیلندر ، شیر حرارتی ،‌ ژاكت آب موتور) مصرف می گردد. همچنین این ماده اگر با الیاف شیشه تقویت شود می تواند به عنوان آلترناتیو فلزات مصرف گردد.

شکل (4) مقایسه منحنی های کارایی خواص فیزیکی مکانیکی پلی فتال آمید نسبت به نایلون 6

جدول (2) خلاصه‌ای از خواص انواع عمومی نایلونها را كه به صورت تجاری عرضه می‌گردند را ارائه می‌دهد.

جدول (2) خواص فیزیكی مکانیکی انواع مختلف نایلون

خواص

Nylon6

Nylon6/ 30% شیشه

Nylon/ 30% کربن

Nylon66

Nylon66/ 30% شیشه

Nylon66/ 30%کربن

Nylon66/ 40% clay

Nylon66/ 50% میکا

نقطه ذوب (oc)

226

215

215

265

265

265

265

215

دمای انحناء تحت بار در Mpa1/82، oc

78

210

215

75

250

260

190

230

حداکثر مقاومت به حرارت مداومoc

65

190

205

100

225

240

150

170

ضریب انبساط خطی cm/cm/oc ˟ 10-5

8

4

5

8

2

2

3

3

استحكام كششی MPa

62

138

205

82

180

227

75

90

درصد ازدیاد طول

30

5

3

60

4

3

9

9

استحكام خمشی MPa

96

275

315

103

275

330

205

400

استحكام فشردگی MPa

96

150

135

103

180

170

160

150

استحكام ضربه‌پذیری Izod شكافدار J/m

55

130

155

55

110

88

50

85

سختی (راكول)

119R

85M

80M

85M

85M

120R

80M

80M

دانسیته

1.13

1.38

1.28

1.14

1.37

1.35

1.4

1.4

 

ادامه جدول (2) خواص فیزیكی مکانیکی انواع مختلف نایلون

خواص

Nylon69

Nylon610

Nylon612

Nylon612/ 35% شیشه

Nylon11

Nylon12

Aramid

نقطه ذوب (oc)

205

220

210

210

192

177

275

دمای انحناء تحت بار در Mpa1/82، oc

55

60

69

216

150

146

260

حداکثر مقاومت به حرارت مداومoc

60

70

75

200

140

135

150

ضریب انبساط خطی cm/cm/oc ˟ 10-5

8

8

8

6

10

8

3

استحكام كششی MPa

58

60

50

145

55

55

120

درصد ازدیاد طول

80

125

200

4

200

225

5

استحكام خمشی MPa

40

40

44

80

40

42

172

استحكام فشردگی MPa

100

90

90

150

80

80

207

استحكام ضربه‌پذیری Izod شكافدار J/m

60

60

60

96

96

110

75

سختی (راكول)

111R

105R

78M

93M

108R

105R

90E

دانسیته

1.09

1.08

1.08

1.35

1.04

1.01

0.5

 






Can you stretch to get taller?
یکشنبه 15 مرداد 1396 04:35 ب.ظ
Exceptional post however , I was wanting to know
if you could write a litte more on this subject?
I'd be very thankful if you could elaborate a little bit further.

Appreciate it!
emilia1foreman43.jimdo.com
یکشنبه 15 مرداد 1396 02:46 ب.ظ
I need to to thank you for this wonderful read!! I definitely enjoyed every little bit of
it. I've got you book-marked to check out new things you post…
clarissaChampine.jimdo.com
شنبه 7 مرداد 1396 11:17 ق.ظ
What's up, just wanted to say, I liked this article.
It was practical. Keep on posting!
BHW
دوشنبه 21 فروردین 1396 02:43 ب.ظ
I like looking through a post that will make men and
women think. Also, many thanks for permitting
me to comment!
BHW
جمعه 18 فروردین 1396 08:14 ب.ظ
Hi there! I'm at work surfing around your blog from my new iphone 4!

Just wanted to say I love reading through your blog and look forward to
all your posts! Carry on the outstanding work!
manicure
جمعه 18 فروردین 1396 11:31 ق.ظ
What's up every one, here every person is sharing
these familiarity, thus it's good to read this web site, and I used
to visit this web site daily.
manicure
پنجشنبه 10 فروردین 1396 08:09 ب.ظ
What's up everyone, it's my first go to see at this website,
and post is in fact fruitful designed for me, keep up posting these articles or
reviews.
ایمان
یکشنبه 17 آبان 1394 11:44 ق.ظ
مقالات isiهم ممکن بذارید
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر