پلی آمید - پارسا پلاستیک نوین|parsa plastic novin
Download
Report
Transcript پلی آمید - پارسا پلاستیک نوین|parsa plastic novin
مقدمه
برای اولین بار در سال 1935پلی آمید (نایلون) به صورت الیاا مصانو ی باه
بازار رضه شد و در ده 1950انواع مختل آن جهت ساخت قطعات باه رو
های تزریقی به صورت تجاری وارد بازار شد .اولین شرکت تولید کننده پلی آمید
به صورت تجاری ،دوپونت )(Dupontبود و نایلون هم نام تجاری محصول این
شرکت آمریکایی است.
این پلیمر به صورت داناه هاای اساتوانه ای شاکل (گراناول) باه رناش شایری (باه
صورت خالص) و رنش های دیگر موجود است و به کمک دستگاه هاای تزریا
فشاری و دمشی و همچنین دستگاه اکسترودر شکل می پذیرد.
در کامپاند (آمیزه سازی) پلی آمید ها می توان از اناواع افزودنای هاا مانناد پایادار
کننده های حرارتی و نوری ،نرم کننده ها ،ضد حریا هاا ،اتساتومرها ،رنگداناه
های و ...استفاده کرد .همچنین برای تقویت پلی آمید ها آنهاا را باا الیاا پار مای
کنند این الیا اغلب الیا شیشه هستند اما از الیاا معادنی ،کاربن و کاوتر نیاز
باارای کاااربرد هااای خااواص اسااتفاده ماای شااود ،بنااا بااه نااوع مصاار درصااد هااای
مختل الیا افزوده می شود .پلی آمید های پر شده باا الیاا مقاومات بهتاری در
مقابل خز ،ضربه و شکا دارند.
پلی آمید (نایلون)
ساختار کلی:
استفاده می شود به نوان :ترمو پالستیک (پالستیک گرما نرم) و الیا
پالستیک مهندسی
و
انواع مختل پلی آمید :پلی آمید ،(PA6( 6پلی آمید ،(PA6.6) 6.6پلی آمید
،(PA11( 11پلی آمید 6و ,(PA6,6.6( 6.6پلی آمید (PA12( 12و ...
نکته :به پلی آمید ها ،نایلون ) (Nylonنیز گفته می شود.
نام های دیگر :کاپروتن ( ،(Caprolanسالنز ) ،(Celanzاپرآمید
) ،(Epramidنووآمید ) ،(Novamidارگامید ) ،(Orgamidتکومید
) ،(Tecomidاولترامید ) ،(Ultramidوتمید )(Wellamisd
حالل:
پلی آمید 6و پلی آمید :6.6اسید فرمیک یا همان جوهر مورچه ()Formic Acid
پلی آمید :11دی متیل فرمامید DMFیا ()Dimethylformamide
دانسیته:
پلی آمید 1.12 :6تا g/cm3 1.15
پلی آمید 1.13 :6.6تا g/cm3 1.60
پلی آمید 1.03 :11تا g/cm3 1.05
نکته :انواع مختل پلی آمید را نمی توان با آنالیز طی IRتشخیص داد و این کار به
وسیله اندازه گیری دانسیته انجام پذیر است ،به نوان مثال پلی آمید 6و 6.6در
محلول %10نمک طعام در آب غوطه ور می شود و نایلون 11در آب شناور
می ماند.
دمای ذوب (:)Tm
پلی آمید :6برابر 215درجه سانتی گراد
پلی آمید :6.6برابر 270درجه سانتی گراد
دمای انتقال شیشه ای (:)Tg
پلی آمید :6برابر 40درجه سانتی گراد
ویژگی های اشتعال (رو
در شعله می سوزد و بعد از حذ
شعله خامو
شعله زرد کوچک با پایه آبی تقریبا ً نامرئی دارد.
بدون دود می سوزد.
حباب های کوچک تشکیل می دهد.
در شعله چکه می کند.
بوی سوختن مانند موی سوخته است.
شناسایی آسان)
می شود.
پلی آمید تقویت شده با الیا
شیشه
پلی آمید یكی از پالستیكهای مهندسی با ویژگیهای منحصر بفرد از جهت استحكام
و چغرمگی می باشد .افزودن الیا شیشه به پلی آمید با ث افزای خواص
استحكامی و مقاومت حرارتی و سایشی آن می گردد.
با توجه به افزای خواص مكانیكی و فیزیكی و حفظ خواص چغرمگی ،پلی
آمید تقویت شده دارای خواص ویژه و كاربردهای منحصر بفردی می باشد.
پلی آمید تقویت شده امروزه جایگزین چدن و سایر فلزات در برخی كاربردها
نظیر راه آهن و خودرو شده و بدلیل خواص ایقی و مقاومت حرارتی مناسب
،از این مواد در قطعات الكتریكی نیز استفاده می گردد.
چگونگی تولید
پلی آمید ها یا نایلون ها جزو پالستیک های مهندسی به حساب می آیند و به رو
پلیمریزاسیون تراکمی یک دی آمین و یک اسید دو املی و یا پلیمریزاسیون
آمینو اسیدها تولید می شوند .این پلیمرها دارای رشته های منظم و هم اندازه
هستند که به همین خاطر بلورینگی (کریستالینیتی) زیادی از خود نشان می دهند.
پلی آمید ها با یک دد شناخته می شوند که نشان دهنده تعداد اتم های کربن در
آمینو اسید اولیه (مانند پلی آمید )6و یا تعداد اتم های کربن در دی آمین و تعداد
اتم های کربن در دی اسید (مانند پلی آمید )6.6است( .آمین ها می توانند از 2تا
10اتم کربن و اسیدها می توانند از 2تا 18اتم کربن داشته باشند ).پر کاربرد
ترین آنها پلی آمید های 6و 6.6و 11می باشند ،تفاوت اصلی پلی آمید 6و 6.6
در حداکثر دمای قابل استفاده است که پلی آمید 6.6مقاومت حرارتی بیشتری دارد
همچنین تفاوت اصلی پلی آمید های 6و 6.6با پلی آمید 11در جذب آب و
پایداری ابعادی است که پلی آمید 11در این خصوص بهتر مل می کند( .تزم به
ذکر است که خواص و قیمت پلی آمید 11و 12تقریبا ً مشابه هم است).
مزایا :پلی آمید ها (نایلون ها) موادی چقرمه ،با مقاومت سایشی بات ،ضربه
پذیر ،دارای مقاومت ترکیدگی بات ،مقاومت ترک خوردگی بات در خم شدن
های متوالی.
معایب :گران بودن ،جذب رطوبت (جذب آب سبب افت مدول و کاه
استحکام کششی و کاه مقاومت الکتریکی و افزای استحکام ضربه ای می
شود) ،نداشتن مقاومت در برابر اسید های قوی ،دارای خواص ضعی لغزشی
) ،Slipبا وسایل معمول سیل پذیر حرارتی نمی شوند ،نفوذ ناپذیری پائین فیلم
های آن در مقابل بخار آب (که این ضع اغلب به کمک یک روک
PVDCبهبود می یابد).
دیگر خواص :نفوذ ناپذیری الی در برابر بوها ،اکسیژن ،نیتروژن و دی
اکسید کربن ،مقاومت در برابر روغن ها ،مقاومت شیمیایی الی ،مقاومت در
برابر بنزین ،مقاومت در برابر حالل های آلی ،مقاومت در برابر آب نمک و
محیط های دریایی ،خواص نوری خوب.
خصوصیات کلی الیا
پلی آمید
الیا پلی آمید از جمله الیافی هستند که در محیط های اسیدی ضعی مقاومند.
محیط های اسیدی قوی سبب متالشی شدن آنها می شوند مثال اگر پلیمر های
پلی آمیدی در محلول غلیظ اسید کلریدریک به مدت 2الی 3سا ت قرار
بگیرد می توان هیدرو کلراید و آدیپیک اسید به دست آورد .جهت شناسای
الیا پلی آمید می توان از فنول یا اسید فرمیک استفاده کرد .هر دو معر
حتی در درجه اتا نیز نایلون را در خود حل می کنند .الیا پلی آمیدی
درصد جذب رطوبت پایینی دارند بین ( )%20-15این الیا در برابر محیط
های قلیایی قوی مقاومند .مقاومت بیولوژیکی الیا پلی آمیدی باتست .میکرو
ارگانیزم ها تاثیر چندانی روی این الیا ندارند کما این که اگر آزمای مدفون
کردن در زباله در شرایط استاندارد آزمایشگاهی انجام شود به این نتیجه
میرسیم که پس از 6ماه فقط در حدود 4الی 5در صد از مقاومت اولیه
کاسته می شود و پس از طی یک ماه الیا کامال متالشی می گردد .وقتی این
پارچه ها در معرض نور خورشید انبار می شوند گروه های آمین انتهایی
اکسید شده و تخریب می شوند .دراین صورت پارچه ها نسبت به رنگرزی
انتخاب مواد رنگرزی برای نایلون
الیا نایلون هر دو گروه انتهایی آمین و کربوکسیلیک اسید را در بر دارند و با
انتخاب شرایط مناسب جهت رنگرزی یکی از آنها مواد رنگزای کاتیونی یا آنیونی
می توانند جذب گردند و همچنین نایلون را می تواند با مواد رنگزای دیسپرس
رنش نمود.
کاربرد های اصلی نایلون
نایلون 6و نایلون 66را نخ کفپو های تافتینش نخ خامه قالی پوشاک به ویژه
جوراب تشکیل می دهد .انواع نخ های نایلونی با استحکام بات در مواردی مثل
تقویت تایر خودرو و هواپیما مورد استفاده قرار می گیرند .این الیا دارای
مقاومت الی در مقابل سای می باشند .الیا نایلونی با توجه به استحکام بات و
سختی برای تولیدهای مثل طناب ،کمربند ایمنی ،چتر نجات ،نخ و تور ماهیگیری
مورد استفاده قرار می گیرند .در صورت احتیاج به الیا نایلون بریده شده ،تولید
تعدادی از رشته ساز ها با تعداد بسیار زیاد فیالمنت پس از کشیده شدن استراحت
و چین زده شدن به ماشین های تبدیل تغذیه می گردند.
فرایند آمیزه سازی پلی آمید 6
فرآیند آمیزه سازي پلي آمید 6فرآیند پیچیده اي نیست اما بسیاري از شرکت هاي
تولید کننده آمیزه از موادي خاص و استانداردهاي خاص براي دستیابي به کیفیت
مشخصي از محصول استفاده مي کنند که بدلیل نبودن اطال ات در مورد آنها که
تحت لیسانس شرکت مربوطه قابل دستیابي است ،به ناچار به اصول کلي
پردازیم.
فرآیندمي
در ابتداي کار نیاز به گرید خاصي از نایلون 6با خواص فیزیکي و مکانیکي
مشخص داریم که در راستاي دستیابي به خواص نهایي مطلوب انتخاب مي گردد.
درصد رطوبت موجود در چیپس نایلون 6یکي از موارد بسیار مهم است که در
صورت نامناسب بودن در مرحله اکستروژن(کامپاندینش) مشکالت فراواني به
همراه خواهد داشت.خواص دیگر نایلون نیز باید استاندارد باشد.
در مرحله بعد نایلون 6به همراه انواع افزودني ها در نسبت هاي مشخص وارد
میکسر خارجي مي گردد (در صورت استفاده از اکسترودر ساده) که بسته به پیوسته
و یا ناپیوسته بودن فرآیند کامپاندینش ،مواد اولیه ممکن است به طور دستي یا
اتوماتیک وارد این میکسر گردد .سپس محصول خروجي وارد تانکي مي شود که
وظیفه تامین خوراک اکسترودر با سر ت مشخص را بعهده دارد .در مرحله بعد این
مواد وارد قی خوراک دهي اکسترودر مي شود .اکسترودرها داراي طراحي خاصي
هستند تا بتوانند بهترین اختالط را نتیجه دهند .بنابراین ممکن است از قی خوراک
دهي تا اکسترودر اصلي از یک اکسترودر دو پیچه و بعضا ً تک پیچه کوچک جهت
اختالط بهتر و انتقال مواد اولیه با دبي ثابت به داخل اکسترودر اصلي در صورت تک
پیچه بودن استفاده گردد که بازده فرآیند اختالط را تا درصد قابل قبولي افزای مي
دهد.
در داخل اکسترودر مراحلي چون ذوب و اختالط مواد اولیه تحت تاثیر نیروهاي
برشي و گرماي حاصل از آن و گرماي تولید شده توسط المنت هاي تعبیه شده بر
روي اکسترودر پشت سر گذاشته مي شود .گازهاي تولیدي نیز توسط ventهاي
تعبیه شده خارج گشته تا در محصول خروجي پیوستگي تزم را داشته باشیم .بر روي
اکسترودر ممکن است محل هایي براي افزودن بعضي از مواد تعبیه شده باشد که
اصوت در تولید گریدهایي با کارایي ویژه به آنها نیاز داریم تا کیفیت مطلوب را بدست
آوریم.
در مرحله پایاني توسط یک داي استاندارد مواد خروجي با دبي ثابت و شکل
مشخص خارج مي گردد و سپس توسط دستگاه کشنده کشیده شده و توسط کاتر بر
خورده و به شکل چیپس و حبه در مي آید .در مرحله بعد وارد دستگاه خنک سازي
شده و سپس به انبار حمل مي گردد.
موارد کاربرد
مخازن بزرگ نگهداری (با قابلیت لغزندگی بات) -چرخ دنده -قطعات پمپ -قطعاتی که
در ساخت اتومبیل مورد استفاده قرار می گیرد (از جمله :قسمتهای قطعات قفل -چرخ
دنده ها -قسمت های پوششی در تماس با سوخت موتور و برای سایر قطعات) امکان پذیر
است.
کاربرد ها :مهم ترین کاربرد آن در صنعت پارچه بافی است که از آن به نوان الیا
مصنو ی استفاده می شود این الیا شباهت و استحکامی شبیه ابریشم طبیعی دارند ،چتر
های نجات ،طناب های محکم ،پرزهای مسواک ،نخ های بخیه ،رگ های مصنو ی،
الیا مصنو ی و پوشاک ،ساختن قطعاتی که نیاز به ویژگی های مکانیکی باتیی دارند،
تولید لوله و شلنش برای ترمز های بادی موتورهای بنزینی و دیزلی و خطوط لوله
هیدرولیکی ،قطعات خودرو ،قطعات کوپلینش ،یاتاقان ،چرخ دنده ،پیچ و مهره ،اتصاتت،
پاشنه کف و ...
پلی آمید آروماتیک (آرامید)
نااو ی پلاای آمیااد آروماتیااک (آرامیااد) نیااز وجااود دارد کااه بااه آن پلاای پلاای فناایلن
ترفتاتت گویند و باه ناام کاوتر ((Kevlarمعارو اسات و شاناخته مای شاود .ایان
ماده موما ً به شکل الیا ماورد اساتفاده قارار مای گیارد و باه دلیال داشاتن خاواص
مکااانیکی بااات و مقاوماات پااارگی فااو العاااده بااات ،از آن در تهیااه جلیقااه هااای ض اد
گلوله ،کاربرد های نظامی و فضایی و ساخت سیم های تله کابین استفاده می شود.
آرامیاااد متعلااا باااه خاااانواده نایلونهاسااات ناااایلون هاااای متاااداول مانناااد ناااایلون 66
خصوصیات ساختاری خوبی ندارند.حلقه های ارامیدی به کاوتر پایاداری حرارتای
داده این در حالی است که ساختار پارا به ان استحکام و مدول .بات می بخشد.
مدول کششی و قدرت استحکامی کوتر 29به طور تقریبی قابال مقایساه باا الیاا
شیشه می باشد .البته اغلب دانسیته ان حدودا نص الیا شیشه است .لذا باا تخماین
اولیاه میتاوان الیاا کاوتر را باه نااوان جاایگزین خاوبی بارای الیاا شاییه ای کااه
وزن پایین تری از انها مد نظر است در نظر گرفت.
کوتر از الیا شیشه گرانتر است در کنار استحکام بات و وزن مولکولی ان فواید
دیگری را نیز در بر دارد.مانند گرافیت دارای ضریب انبساط حرارتای منفای باوده
که این امر به تیه هاای کاوتر کماک مای نمایاد کاه در برابار حارارت پایادار باشاد
.اما برتری اصلی ان نسبت به گرافیت مقاوم بودن در برابر فشار و ساییدگی اسات
.و می توان از ان به نوان یاک تیاه محافظات کنناده نسابت باه تیاه هاای گرافیتای
استفاده نمود .همچنین می توان جهت افزای مقاومت در برابر تخریب وباات باردن
اسااتحکام در حااد پااارگی گرافیاات ان را بااا کااوتر ترکیااب نمااود باادین صااورت از
گسیختگی های ناگهانی ان نیز جلوگیری می شود.
مشابه سایر الیا مضراتی نیز در بر دارد الیا به خودی خود رطوبت جذب می
نمایند .از این لحاظ کامپوزیت های کوتر نسبت به الیا شییه یا گرافیت از
حساسیت بیشتری نسبت به محیط برخوردار هستند و با وجود بات بودن استحکام
کششی خصوصیت فشرده شوندگی این الیا ضعی است.در نهایت این که کوتر
سخت بریده می شود و نیاز به استفاده از قیچی های مخصوصی جهت بریدن
پارچه های خشک و به کار بردن مته های دریل جهت سوراخ کردن ورقه ها
(تیه ها ) می باشد .بریدن این تیه ها بدون ایجاد فرسودگی در الیا به سختی
صورت می گیرد.
میتوان از کوتر هم به صورت الیا خام و هم به صورت کامپوزیت استفاده
نمود...
ساختار شیمیایي كوالر
واژه ي آرامید در الیا آرامیدي فرم کوتاه شده ي پلي آمیدهاي آروماتیک
است.همانگونه که مي دانیم پلي آمیدهاي سنتي ومرسوم مانند نایلون داراي واحدهاي
آلیفاتیک وسیکلو آلیفاتیک در ساختار زنجیره ي ماکرو ملکولي شان هستند وآرامید
نام مومي گروه مهمي از الیا است .هیئت تجارت فدرال ایاتت متحده ي امریکا،
آرامید ها را این گونه تعری مي کند :آرامیدها،الیافي مصنو ي هستند که مواد
تشکیل دهنده ي این الیا پلي آمیدهاي مصنو ي با زنجیره ي طویل هستند%85 .
از اتصاتت آرامیدي در این پلیمرها به طور مستقیم به دو حلقه ي آروماتیک متصل
است .نام هاي تجاري مختلفي براي الیا آرامیدي انتخاب شده است .کمپاني دوپون
نام هاي کوتر ((kevlarونومکس )(Nomexرا براي این الیا انتخاب کرده
است.همچنین کمپاني تیجین ( (Teijinنام هاي تجاري تي جین کنکس (Teijin
)conexوتکنورا )(Tech noraوکمپاني آکزو((Akzoنام تجاري توارون (
(Twaronرا انتخاب کرده است .تفاوت اصلي میان کوترونومکس دراین است که
کوتر داراي حلقه هاي آروماتیک درحالت پاراست درحالي که نومکس داراي حلقه
هاي آروماتیک درحالت متاست .درواقع کوتر داراي یک ملکول متقارن است که
پیوندهاي اتصالي به هر حلقه ي آروماتیک حالت موازي دارد ولي نومکس داراي
زاویه ي پیوند 120درجهاست.
توارون بلک
برای رفع نیاز مشتریان قای های بادبانی و صنایع تولید لوازم ورزشی و شرکت
تیجین الیا آرامید جدیدی به نام تجاری توارون بلک تولید میکند .مقامات شرکت
تیجین اظهار میکنند درالیا توارون این شرکت رنگهای مختلفی را به کار برده اند و
به زودی بادبان قای های شرکت ولوو با الیا سیاه توارون بلک تولید خواهند
شد.برای اینکه الیا مذکور کامال سیاه رنش باشند,آنها را در مرحله آخر تولید رنش
نمیکنند همچنانکه الیا پنبه نیز در مرحله آخر رنش آمیزی نمی شوند.برای رنش
آمیزی الیا آرامید جدید طی فرآیند تولید الیا مذکور رنش سیاه را داخل آنها تزری
میکنند.به این ترتیب برای اولین بار ات آرامید با رنش سیاه تولید می شوند و همان
باشد.
می
دارا
را
طالیی
آرامید
الیا
استاندارد
خواص
الیا توارون بلک برخی خواص مکانیکی الیا آرامید را تواما دارا می باشند.ضمن
اینکه از ظاهری زیباتر هم برخوردار میشوند.الیا سیاه آرامید قبال هم در جهان
تولید میشدند اما خواص مکانیکی آنها مانند الیا آرامید توارون استاندارد نبود.
معموت در قای ها و دیگر وسایل ورزشی از الیا آرامیدی استفاده می شود که
مقداری الیا کربن هم در آنها به کار رفته باشد.به نوان مثال در بادبان قای
های تفریحی مخصوص ورزشکاران حرفه ای یا در ته قای های کانو از الیا
آرامید طالیی رنش استفاده می شود.اگر از الیا توارون بلک استفاده گردد می
توان تمام قای را به صورت یکپارچه ازاین الیا تولید کرد و خواص الیا
آرامید طالیی را هم در این قای ها حفظ نمود.
موارد استفاده
جلیقه ضدگلوله
کوتر بعنوان ماده سازنده جلیقههای مقاوم در برابر گلوله و ماسکهای صورت
ضد گلوله استفاده میشود .شرکت PASGTکه محصوتت ارت امریکا را از
۱۹۸۰تامین میکند از کوتر بعنوان ماده اصلی برای ساخت این محصوتت
استفاده میکند .دیگر موارد استفاده آن ماسکهای ضد گلوله نگهبانهاست .
موارد استفاده آن در شهرها لباسهای موتورسوارانی است که در مقابل خراشیدگی
محافظت میکند و همینطور در شرایط اورژانسی که مقابله با دمای بات مورد نیاز
است ( آت نشانی ) و همچنین در گروههای ضربت استفاده میشود .
ریسمان و کابل
این فیبر بصورت بافته در کابل هایی که در آنها بوسیله آستینی از پلی اتیلن این
فیبرها ثابت نگه داشته شده اند که به نام پارافیل معرو است استفاده میشوند .این
فیبرها در پلهای معل استفاده می شوند ،همچنین برای پر کردن ترکهای
ستونهای تبرید از طری سانتریفوژ برای بستن و پر کردن ترکها استفاده می
شوند .
استفاده در ورز
کوتر بسیار زیاد در قای های مسابقه و همچنین یک تیه داخلی در تایر دوچرخه
برای جلوگیری از پنچر شدن و بعلت استحکام الی آن برای فیتله فایر پوئی و
همچنین در لباسهای موتور سواران لی الخصوص در محل هائی مثل شانه و زانو
استفاده می شود.
لنت ترمز
فیبرهای تکه تکه شده کوتر به نوان جایگزین برای آزبست در لنت ترمز
سرامیکی استفاده شده اند ،گردوغبار ناشی از آزبست ،سمی میباشد حال آنکه
آرامیدها یک جایگزین بی خطر برای آن می باشند .استحکام بات ،طول مر زیاد و
مقاومت در برابر حرارت از مهمترین خصوصیات کوتر و سرامیک در لنت
محسوب میشود.
گوشیهای موتوروت
این ماده به نوان روک پشتی در گوشیهای موتوروت بخصوص سری Droid
Razr HDبه خاطر مقاومت و سبکی مورد استفاده قرار می گیرد