پلی آمید الیافدار چیست و چه کاربردی در صنایع دارد؟؟

پلی آمید یک نوع پلیمر دارای پیوند آمیدی است. پلی‌آمیدها هم می‌توانند به صورت طبیعی به وجود بیایند و هم مصنوعی. از نمونه‌های طبیعی پلی آمید می‌توان به پروتئین‌هایی چون پشم و ابریشم و از نمونه‌های مصنوعی آن می‌توان به نایلون، آرامید و آسپارتات اشاره کرد.

از پلی‌آمیدهای مصنوعی می‌توان به دلیل استحکام و ماندگاریشان در صنایع پارچه سازی، اتومبیل، فرش، وسایل آشپزخانه، لباس‌های ورزشی و تزریق پلاستیک استفاده کرد. این نوع پلیمر همچنین می‌تواند با الیافی مثل شیشه (فایبرگلس)، کربن و آرامید ترکیب شود و پلی آمید الیاف دار را به وجود بیاورد، که از این ماده نیز در بسیاری از صنایع کاربرد دارد.

پلی آمید الیاف دار چیست؟

پلی آمید الیاف دار یک ماده‌ی مرکب است که از ترکیب یک ماتریس پلی آمید و الیاف به وجود می‌آید. ماتریس به بخشی از هر مخلوط پلیمری گفته می‌شود که بیشترین درصد ترکیب را به خود اختصاص می‌دهد.

الیاف معمولا شیشه، کربن و آرامید هستند، گرچه الیافی مثل چوب و کاغذ نیز گاهی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اغلب از پلی آمیدهای الیاف دار در صنایع هوا فضا، اتومبیل، کشتی‌رانی و ساختمان سازی نیز استفاده می‌شود. نام صنعتی پلی آمید نایلون است.

کمیسیون تجاری فدرال آمریکا نایلون یا پلی آمید الیاف دار را این گونه تعریف می‌کند: «الیاف تولید شده‌ای که در آن‌ها ماده‌ی تشکیل دهنده‌ی الیاف یک زنجیره‌ی پلی آمیدی مصنوعی و طولانی است که کمتر از ۸۵ درصد از پیوندهای آمیدی (-CO-NH-) آن مستقیماً به دو گروه آلیفاتیکی متصل هستند».

نحوه‌ی شناسایی پلی آمیدهای الیاف دار

پلی آمیدهای الیاف دار دارای ویژگی‌ها و خواصی هستند که با توجه به آن‌ها می‌توان شناساییشان کرد. به طور کلی، پلی آمید یا نایلون یک ترموپلاستیک بلوری است که چگالی کم و پایداری حرارتی بالایی دارد.

پلی آمیدهای الیاف دار جزو مهم‌ترین و کاربردی‌ترین ترموپلاستیک‌ها محسوب می‌شوند زیرا مقاومت بالایی در برابر ساییدگی دارند، ضریب اصطکاکشان مناسب است و ویژگی‌های دمایی خوبی دارند. همچنین پلی آمید از خود مقاومت شیمیایی بالایی نشان داده و به ویژه در مقابل چربی روغن مقاوم است.

با این حال پلی آمیدهای مختلف در برخی خواص با هم متفاوتند. برای مثال پلی آمید ۶۶ الیاف دار سفت و محکم است، در حالی که پلی آمید ۱۲ نرم و انعطاف پذیر است.

به طور کلی می‌توان خواص پلی آمید الیاف دار را مقاومت زیاد در برابر دماهای مختلف، تحمل زیاد در برابر فرسایش، مقاوم در برابر حلال‌های آلی، مقاومت بالا در برابر ساییدگی، استحکام زیاد، خاصیت ضربه‌گیری مکانیکی خیلی خوب و مقاوم در برابر مواد شیمیایی دانست.

ویژگی‌های مشترک پلی آمیدهای الیاف دار

خصوصیات پلی آمیدهای الیاف دار بر پایه‌ی عواملی چون خواص مکانیکی ماتریس و الیاف استفاده شده، حجم هر دوی آن‌ها و طول و جهت‌گیری الیاف موجود در ماتریس مشخص می‌شوند. ویژگی‌های مشترک پلی آمیدهای الیاف دار در ادامه آمده است:

– وزن کم

– استحکام زیاد در ساختار

– مقاومت در برابر فرسایش

– تحمل بالا در برابر ضربه و تراکم

– عایق الکتریکی

– عایق در برابر گرما

– تحمل زیاد در برابر آتش

– پایداری در مقابل اشعه‌ی UV

– مقاومت در برابر مواد شیمیایی

این ویژگی‌ها باعث می‌شوند که پلی آمید الیاف دار در صنعت خودرو محبوب باشد، زیرا در این صنعت هدف این است که فلز را با مواد سبک‌تری که می‌توانند استحکام ماشین‌ را بالا ببرند جایگزین کنند.

انواع پلی آمید های الیاف دار

پلی آمیدهای الیاف دار می‌توانند توسط نوع الیاف استفاده شده در آن‌ها به ۳ دسته تقسیم شوند:

۱. پلی آمید با الیاف شیشه (فابرگلس)

این نوع پلی آمیدها با مخلوط کردن شن سیلیکا، سنگ آهک و اسید فولیک به وجود می‌آیند. این مخلوط حرارت می‌بیند تا در دمای ۱۲۶۰ درجه ذوب شود. شیشه‌ی ذوب شده سپس از سوراخ‌هایی در یک ظرف پلاتینیومی عبور می‌کند. مذاب شیشه سرد شده، جمع‌آوری شده و بریده می‌شود. سپس الیاف به شکل‌های مختلفی بافته می‌شوند تا در ترکیب‌ها از آن‌ها استفاده شود.

الیاف از نوع فابرگلس به دلیل عایق بودن در برابر الکتریسیته، حساسیت کم نسبت به رطوبت و خواص مکانیکی مناسب به عنوان عمده‌ترین الیاف استفاده شده در پلی آمیدهای الیاف دار شناخته می‌شوند. اما این نوع وزن بیشتری نسبت به الیاف کربنی و آرامیدی دارند. این الیاف تا دمای ۱۸۰ درجه‌ی سانتی گراد قابل استفاده هستند.

۲. پلی آمید با الیاف کربن

الیاف کربنی انعطاف پذیری بالایی دارند. این الیاف آب را به خود جذب نمی‌کنند و در مقابل بسیاری از محلول‌های شیمیایی مقاوم هستند. پلی آمید الیاف دار کربنی در مقابل فرسایش بسیار مقاوم است و هیچگونه وارفتگی در آن دیده نمی‌شود.

الیاف کربنی به طور عمده با مقاومت حرارتی بالایی ساخته می‌شوند و تا ۴۰۰ درجه‌ی فارنهایت می‌توانند مورد استفاده قرار بگیرند. همچنین این پلی آمیدها نسبتا سبک هستند.

۳. پلی آمید با الیاف آرامید

آرامید مخفف پلی آمید آروماتیک است. معروف‌ترین برند سازنده‌ی الیاف آرامیدی Kevlar است. این الیاف انعطاف‌پذیری کمتری نسبت به الیاف کربنی دارند. تحمل آرامید در برابر از هم گسیختگی زیاد است، بنابراین این الیاف برای لباس‌های ضد گلوله مورد استفاده قرار می‌گیرند.

از خصوصیات پلی آمید الیاف دار از نوع آرامید می‌توان به مقاومت بالا نسبت به حرارت، قابلیت اشتعال ضعیف و مقاومت در برابر حلال‌های آلی اشاره کرد. الیاف آرامیدی استحکام خود را از پیوندهای نسبتا کوتاه بین مولکول‌هایشان می‌گیرند. پلی آمید الیاف دار آرامیدی در ۵۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد، دیگر قابل استفاده نیست.

پر کاربردترین پلی آمیدهای الیاف دار کدام ها هستند و چرا از بقیه پر کاربردترند؟

بیشترین اسامی که در زمینه‌ی پلی آمیدهای الیاف دار خواهید شنید، پلی آمید ۶۶ الیاف دار و پلی آمید ۶ الیاف دار هستند.

پلی آمید ۶۶ الیاف دار و پلی آمید ۶ الیاف دار رایج‌ترین پلی آمیدهای به کار برده شده در صنایع پارچه و پلاستیک هستند. پلی آمید ۶۶ از دو مونومر که هر یک ۶ اتم کربن دارند ساخته شده است.

پلی آمید یا نایلون ۶۶ اغلب زمانی استفاده می‌شود که به ماده‌ای با مقاومت مکانیکی بالا، پایداری خوب در برابر حرارت و استحکام و مقاومت شیمیایی زیاد نیاز است. از این پلی آمید الیاف دار در پارچه، فرش و قطعات ریخته‌گری استفاده می‌شود.

قابلیت اشتعال پلی آمید ۶۶ الیاف دار می‌تواند با استفاده از محصولات بدون هالوژن کاهش یابد.

پلی آمید ۶ الیاف دار یک پلیمر نیمه بلوری است. الیاف نایلون ۶ سخت هستند، مقاومت بالایی نسبت به کشیدگی دارند و در برابر الکتریسیته و نور مقاوم هستند. پلی آمید ۶ الیاف دار همچنین بسیار در مقابل ساییدگی و مواد شیمیایی مثل اسیدها و آلکیل‌ها مقاوم است.

در حال حاضر پلی آمید ۶ الیاف دار یکی از مهم‌ترین مواد در بسیاری از صنعت‌ها مثل صنعت خودرو، هوا فضا، برق، لباس و داروسازی است. تقاضای سالانه‌ی اروپا برای پلی آمیدها به ۱ میلیون تن می‌رسد.

تفاوت انواع مختلف پلی آمیدهای الیاف دار در چیست؟

الیاف کربنی ۷۵ درصد سبک‌تر از فولاد، ۴۵ درصد سبک‌تر از آلومینیوم و حدود ۱۵ درصد سبک‌تر از الیاف فابرگلس است. الیاف آرامیدی نیز از الیاف فایبرگلس سبک‌تر هستند. طبیعت الیاف کربنی این است که بسیار سبک، محکم و انعطاف ناپذیرند، از این رو بیشتر محصولاتی که عملکردشان با وزن زیاد تحت تاثیر قرار می‌گیرد، از پلی آمید الیاف دار کربنی تهیه می‌شوند.

الیاف کربنی و الیاف شیشه هر دو بسیار محکم هستند و نسبت به وزن خود استحکام زیادی دارند. اما نسبت استحکام به وزن الیاف کربنی و الیاف آرامیدی دو برابر الیاف شیشه است. بنابراین در جاهایی که انعطاف پذیری کمی لازم است، پلی آمید الیاف دار از نوع کربنی و آرامیدی انتخاب‌های بهتری هستند.

به طور کلی پلی آمیدهای الیاف دار ضریب انبساط گرمایی کمی دارند و در برابر حرارت مقاوم هستند، اما تحقیقات نشان می‌دهند زمانی که دما کاهش می‌یابد، الیاف کربنی، کمی انبساط می‌یابند. پلی آمیدهای الیاف دار آمیدی در برابر گرما بسیار مقاوم هستند، در حدی که از آن‌ها برای لباس و پارچه‌های مقاوم در برابر آتش استفاده می‌شود.

کاربردهای مختلف پلی آمیدهای الیاف دار

در این بخش به برخی از صنایعی که پلی آمید الیاف دار در آن کاربرد دارد می‌پردازیم.

– صنعت خودرو

در صنعت خودرو ماده‌ای که نسبت استحکام به وزن آن زیاد باشد بسیار ارزشمند است. پلی آمید الیاف دار می‌تواند به عنوان جایگزین فلزها در بدنه‌ی اتومبیل‌ها، کامیون‌ها و تریلرها استفاده شود. این مواد که نقطه شکست بالاتری از فولاد دارند و در عین سختی و استحکام سبک هستند موجب مصرف سوخت بهتر خودرو نیز می‌شوند. حدود یک سوم از کاربردهای پلی آمید الیاف دار در این صنعت متمرکز هستند.

– صنعت ساختمان‌سازی

بیش از ۲۰ درصد پلی آمیدهای الیاف دار در صنعت ساختمان سازی، به ویژه در پل‌ها و جاده‌ها، استفاده می‌شوند. ممکن است از این پلی آمیدها استفاده شود تا سازه‌های موجود را بازسازی کنند و ظرفیت بارگیری آن‌ها را افزایش دهند یا آسیب‌های وارد شده به آن‌ها را جبران کنند. این کار می‌تواند بسیار به صرفه‌جویی در هزینه کمک کند.

پلی آمیدهای الیاف دار همچنین استفاده می‌شود تا سازه‌های مربوط به جاده‌ها مثل حفاظ‌ها، علائم ایمنی، عرشه‌ی پل‌ها و همچنین لوله کشی گاز و آب و بسیاری از سازه‌های دیگر تولید شوند.

– صنعت هوافضا

در حال حاضر پلی آمید الیاف دار به میزان ۰.۶ درصد در صنعت هوافضا کاربرد دارد، اما با توسعه‌ی بیشتر این زمینه و نیاز به هزینه‌های زیست محیطی کم‌تر، نیاز صنعت هوافضا به این پلی آمیدها بیشتر خواهد شد.

پلی آمید الیاف دار از نوعی کربن که موجب آسان کردن تولید بخش‌های ریخته گری پیچیده می‌شود و می‌تواند تعداد بخش‌ها را تا ۹۵ درصد کاهش دهد، تشکیل می‌شود. این پلی آمید موجب راحت‌تر شدن، سریع‌تر شدن و ارزان‌تر شدن تولید در مقایسه با موادی مثل فولاد یا آلومینیوم می‌شود. بسیاری از هواپیماهای غول پیکر و مدرن امروزی حداقل ۵۰ درصد از قطعاتشان از پلی آمید الیاف دار ساخته شده‌ است. برای بال‌های هلیکوپتر‌ها نیز به طور عمده از این پلیمرها استفاده می‌شود.

قیمت پلی آمیدهای الیاف دار

قیمت پلی آمید الیاف دار می‌تواند با توجه به نوع پلی آمید و الیاف و حتی رنگ آن متفاوت باشد. برای مثال قیمت پلی آمید ۶ الیاف دار و پلی آمید ۶۶ الیاف دار می‌تواند با توجه به شرایط تولیدشان با هم فرق کند.

پلی آمید الیاف دار یا نایلون الیاف دار نوعی پلیمر مصنوعی است که به دلیل خواص منحصر به فرد خود مثل استحکام بالا، وزن کم و مقاومت در برابر ساییدگی، گرما و الکتریسیته می‌توانند در بسیاری از صنعت‌های مختلف، از صنعت پوشاک گرفته تا ساختمان سازی و خودروسازی، مورد استفاده گسترده و مفید قرار بگیرد. با آشنایی با انواع مختلف آن و انتخاب یک پلی آمید الیاف دار مناسب می‌توانید به استفاده از این ماده با ارزش در حرفه‌ی خود بپردازید.

مرجع مقاله :گروه صنعتی هادی https://hadiplastic.ir