بولي أميد مقابل نايلون: دليل مقارنة مفصل

البولياميد هو المصطلح العام لجميع البوليمرات التي تحتوي على روابط أميد. كان النايلون في الأصل علامة تجارية لـ DuPont للبولياميدات الاصطناعية PA6 و PA66 تم تطويرها للتطبيقات الصناعية والمستهلكين. على الرغم من أن النايلون هو مجموعة فرعية من البولي أميديان ، إلا أن المصطلحين لا يمكن تبادلهما بالكامل. في هذه المقالة ، سوف نستكشف العلاقة بين البولي أميد والنايلون ونقدم مقارنة مفصلة لخصائصها الرئيسية وأدائها.

ما هو البولياميد؟

Polyamide (PA) عبارة عن فئة من البوليمرات ذات الوزن الجزيئي العالي الجزيئي الذي ترتبط وحدات التكرار بواسطة روابط Amide (-CO-NH-). يمكن أن تكون البولياميدات إما طبيعية أو اصطناعية. البوليدات الطبيعية تشمل الصوف والحرير والكولاجين والكيراتين. يمكن تصنيف البوليدات الاصطناعية إلى ثلاث فئات:

polyamides Aliphatic (PA6 ، PA66 ، PA11 ، PA12):مناسبة جيدة للهندسة العامة. أنها توازن القوة ، المتانة ، ارتداء المقاومة ، وسهولة المعالجة بتكلفة معقولة.

البوليدات العطرية (aramids مثل kevlar® و nomex®):الأفضل للأداء الشديد. توفر الفقرة مثل aramids مثل Kevlar® قوة شد استثنائية ومقاومة قطع ، في حين أن الأسرات التلوي مثل Nomex® تُحدد لمقاومة اللهب المتأصلة والاستقرار الحراري. فهي باهظة الثمن ولا يمكن إذابةها ، لذلك فإن الأشكال الجزئية وطرق التصنيع محدودة.

البوليدات شبه الجذعية (PPA ، PA6T ، PA6/12T):يستهدف هندسة درجات الحرارة العالية. أنها تحافظ على الصلابة والأبعاد في درجات حرارة مرتفعة والتعامل مع العديد من سوائل السيارات بشكل جيد. يمكن معالجتها بالذوبان (الحقن/البثق) ولكنها تعمل في درجات حرارة ذوبان أعلى وتحتاج إلى تجفيف دقيق. التكلفة تقع بين PAS الأليفاتية والأراميد.

لقد زادت البلورة ، والمقاومة الحرارية والكيميائية الجيدة ، وميل لامتصاص الرطوبة بسبب الترابط الهيدروجيني بين السلاسل الجزيئية - على الرغم من أن مدى هذه الخصائص يختلف اختلافًا كبيرًا حسب النوع. ترتبط خصائصها الميكانيكية (قوة الشد ، والمعامل المرنة ، والاستطالة عند الاستراحة) ارتباطًا وثيقًا بسلسلة الصلابة والبلورة: كلما كانت هذه هي المادة الأكثر صرامة وأقوى ، ولكن أيضًا أكثر هشاشة ؛ تؤدي القيم المنخفضة إلى مواد أكثر ليونة وأكثر صرامة.

الدرجات المشتركة من البولياميدات

فيما يلي ملخص لدرجات البولي أميد الاصطناعية الأكثر شيوعًا ، وخصائصها الرئيسية ، والتطبيقات النموذجية.

درجة	الاسم المشترك	المونومر (ق)	عدد الكربون	البلمرة	قوة الشد (MPA)	معامل مرن (GPA)	انصهار درجة حرارة (درجة مئوية)	HDT (° C ، جاف ، 1.8 ميجا باسكال)	امتصاص الرطوبة (٪) @50 ٪ RH	المقاومة الكيميائية
PA6	النايلون 6 (الاصطناعية)	Caprolactam (ε-caprolactam)	6	البلمرة فتح الحلقة	60-75	1.6-2.5	220-225	65-75	2.4-3.2 (~ 9-11 ٪ مشبعة)	جيد الزيت/مقاومة الوقود ؛ حساسة للأحماض/القواعد القوية
PA66	نايلون 6،6	hexamethylene diamine + adipic acid	6+6	بلمرة التكثيف	70-85	2.5-3.0	255-265	75-85	2.5-3.5 (~ 8–9 ٪ مشبعة)	على غرار PA6 ، مقاومة مذيب أفضل قليلاً
PA11	البولياميد المستندة إلى الحيوي	11-Aminoundecanoic حمض	11	التكثيف الذاتي	50-65	1.2-1.8	185-190	55-65	1.5-2.0	مقاومة كيميائية ممتازة ورذاذ الملح ومقاومة الوقود
PA12	بولي أميد السلسلة الطويلة	لوريل لاكتام	12	البلمرة فتح الحلقة	45-55	1.6-1.8	178-180	50-60	0.5-1.0	على غرار PA11 ؛ المقاومة الكيميائية المتميزة
PA46	بولي أميد عالي الإيقاع	رباعي ميثيلين ديامين + حمض الأديبيك	4+6	بلمرة التكثيف	80-100	3.0-3.5	~ 295	160-170	2.0-3.0 (أعلى عند التشبع)	ممتازة عالية الإيقاع والزيت وارتداء
كيفلار	الفقرة	P-phenylenediamine + كلوريد Terephthaloyl	-	بلمرة التكثيف	3000-3600	70-130	لا ذوبان يتحلل> 500 درجة مئوية	يحتفظ بالخصائص حتى 300 درجة مئوية ~ ؛ يتحلل> 500 درجة مئوية	3-7 (رطوبة استعادة @65 ٪ RH)	مقاومة لمعظم المواد الكيميائية. الأشعة فوق البنفسجية حساسة

كيفية التعرف على البولياميدات

يمكنك فحص البوليدات بسرعة مع اختبارات عملية بسيطة-قم بالبدء في اختبار الحرق (يذوبون ثم يحترقون مع لهب أزرق يميل باللون الأصفر ، وإعطاء رائحة تشبه الكرفس ، وترك حبة سوداء صلبة) أو اختبار السخرية الساخنة (تليين بنفس الرائحة). لاحظ أن PA6/PA66 (الكثافة ≈1.13-1.15 جم/سم) في الماء ، في حين أن الدرجات طويلة السلسلة مثل PA11/PA12 (.01.01-1.03 جم/سم) قد تطفو في الماء أو تخفيف الكحول. بالنسبة لمعرف المختبر النهائي ، استخدم التحليل الطيفي FTIR للكشف عن امتداد N -H الخاص (~ 3300 سم) و C = O تمتد (~ 1630 سم) ، وتوظيف DSC لتأكيد نقاط الانصهار (PA12 ≈178 درجة مئوية ، PA6 ≈215 درجة مئوية ، PA66 ≈260 °).

ما هو النايلون؟

النايلون هو المجموعة الفرعية الأكثر شهرة من polyamides الاصطناعية. في الممارسة العملية ، عندما يقول الناس "البولي أميد" في البلاستيك أو المنسوجات ، فإنهم يشيرون دائمًا إلى مواد من نوع النايلون.

الأكثر استخدامًا على نطاق واسعالنايلون- مثل النايلون 6 ، النايلون 6/6 ، النايلون 11 ، والنايلون 12 - البولياميدات الأليفاتية. تمنحهم البنية المجهرية شبه البلورية وترابط الهيدروجين القوي مزيجًا ممتازًا من القوة ، والمتانة ، ومقاومة التآكل ، والمقاومة الجيدة للهندسة العامة للهندسة العامة. متعددة الاستخدامات ويمكن الاعتماد عليها ، يمكن معالجتها من خلال مجموعة واسعة من التقنيات التقليدية والتقنيات الإضافية ، مما يجعلها عنصر أساسي طويل الأمد في عائلةالبلاستيك الهندسي.

كيفية تحديد النايلون

بشكل عام ، فإن الطرق المستخدمة لتحديد النايلون والبولي أميد - في الحقل وفي المختبر - هي نفسها بشكل أساسي. الفرق الرئيسي هو أن درجات النايلون تتطلب معايير أكثر دقة للتمييز الدقيق. في الإعدادات المختبرية ، يستخدم عمود المسعر التفاضلي (DSC) بشكل شائع لقياس نقاط الانصهار وتحديد درجات محددة. يوفر اختبار الكثافة طريقة سريعة لفصل النايلون الطويلة (PA11/PA12) من النايلون قصيرة السلسلة (PA6/PA66). عندما تكون هناك حاجة إلى مزيد من التأكيد ، يمكن تطبيق تقنيات مثل حيود الأشعة السينية (XRD) أو تحليل معدل تدفق الذوبان (MFR) لتمييز السلسلة 6 من مواد 11/12 مع دقة أكبر.

الخصائص الشائعة للبولي أميديس والنايلون

غالبًا ما يتم استخدام "polyamide" و "nylon" بالتبادل ، على الرغم من أن النايلون ليس سوى نوع واحد من البولي أميد. هذا القسم تفاصيل خصائصها المشتركة.

التكوين والهيكل

تتميز البولياميدات بتكرار روابط أميد (-CO-NH-) في العمود الفقري الخاص بها ولكن يمكن تصنيعها من العديد من المونومرات. تم تصميم البوليدات الأليفاتية من وحدات سلسلة مستقيمة مثل ε-caprolactam ، hexamethylenediamine مع حمض الأديبيك ، أو حمض الأمينويكانويك 11 ، في حين أن الأراميدات العطرية تتضمن حلقات البنزين الجامدة في السلسلة. يحدد اختيار المونومر وطريقة البلمرة مرونة السلسلة ، والبلورة ، وكثافة ترابط الهيدروجين-العوامل التي تؤثر بدورها على القوة الميكانيكية ، والاستقرار الحراري ، ومقاومة الزيوت والوقود والعديد من المواد الكيميائية.

النايلون هو مجموعة فرعية من البوليدات الأليفاتية المصنوعة من مجموعة مونومر ضيقة. تشمل درجات النايلون المشتركة PA6 ، المصنوعة من caprolactam ، و PA6،6 ، التي تنتجها تكثيف السداسي ميثيلينيديامين مع حمض الأديبيك. تخلق شرائح السلسلة الموحدة وترابط الهيدروجين القوي شبكة شبه بلورية توفر مزيجًا متوازنًا من قوة الشد ، والمتانة ، ومقاومة التآكل ، ومقاومة الحرارة المعتدلة.

نقطة الانصهار

يتم تحديد نقطة انصهار البولياميد (بما في ذلك النايلون) من خلال أربعة عوامل رئيسية: التركيب الكيميائي المونومر ، ودرجة البلورة ، وكثافة ترابط الهيدروجين ، ومرونة السلسلة. بشكل عام ، ترفع روابط الهيدروجين الأكثر عددًا ومتسعة بانتظام وارتفاع درجة حرارة الانصهار ؛ وعلى العكس من ذلك ، فإن شرائح السلسلة المرنة التي تعطل تشكيل البلورة تخفض نقاط الانصهار. على سبيل المثال ، يذوب السلسلة الطويلة ، والبولياميدات ذات البلورة المنخفضة مثل PA11 و PA12 حوالي 178-180 درجة مئوية ، والنيايلونات الشائعة مثل PA6 و PA6/6 يذوب بين حوالي 215 درجة مئوية و 265 درجة مئوية ، والبولياميدات العطرية الصلبة مثل Kevlar لا يخلط تحت ضغط الغناء ، بدلاً من ذلك فوق 500 درجة مئوية.

قوة الشد والصلابة

بشكل عام ، توفر النايلون مزيجًا متوازنًا من القوة والصلبة ، في حين توفر البوليميدات الأخرى مجموعة واسعة من ضبط الأداء. في الطرف العالي القوة ، تحقق aramids العطرية مثل Kevlar® نقاط شد الألياف تصل إلى حوالي 3.6 GPa (~ 3600 ميجا باسكال) وتفوق في امتصاص الطاقة في ظل تأثير الباليستية. في الطرف الآخر ، يتداول البوليدات الأليفاتية الطويلة مثل PA11 و PA12 بعض قوة الشد (حوالي 45-60 ميجا باسكال) من أجل ليونة متفوقة ومقاومة عالية التأثير. تكمن النايلون المشتركون (PA6 و PA6،6) بشكل مباشر في الوسط ، مما يوفر نقاط قوة شد جافة تتراوح ما يقرب من 60 إلى 85 ميجا باسكال ومقاومة متوازنة في التأثير ، مما يجعلها خيارًا شائعًا للأجزاء الحاملة للحمل والتحمل.

ارتداء المقاومة

تقدم عائلة البولياميد ككل مقاومة جيدة للتآكل. تجمع البوليدات العطرية مثل kevlar® بين صلابة ومعامل السطح العالي للغاية مع التآكل المتميز والمقاومة المقطوعة. يتميز النايلون الشائعون (PA6 و PA6،6) بصلابة متوسطة ولكن معامل منخفض من الاحتكاك (.20.2 - 0.3) ، مما يمنحهم مقاومة تآكل ممتازة في كل من الظروف الجافة والمشحم. تحتوي البوليدات الأليفاتية طويلة السلسلة (PA11 و PA12) على شرائح سلسلة أكثر ليونة وأكثر مرونة ، مما يؤدي إلى صلابة أقل قليلاً ومقاومة التآكل من PA6/PA6،6 ؛ ومع ذلك ، فإن صلوتها العالية تتيح لهم الحفاظ على أداء التآكل الممتاز في تطبيقات منخفضة الحمل وعالية التأثير.

مقاومة التأثير

تعتمد مقاومة تأثير البولي أميديات إلى حد كبير على مرونة السلسلة ، ودرجة حرارة الانتقال الزجاجي (TG) ، وامتصاص الرطوبة. تقدم الدرجات الطويلة مثل PA11 و PA12 صلابة ممتازة حتى في درجات الحرارة المنخفضة بفضل العمود الفقري المرن و TG المنخفضة. توفر النايلون المشتركة (PA6 و PA6،6) قوة تأثير متوازنة ، والتي يتم تحسينها بشكل أكبر من خلال امتصاص الرطوبة المعتدل حيث يعمل الماء كملدنات ، مما يقلل من TG. البوليدات العطرية مثل kevlar® ، على الرغم من أنها قوية للغاية في التوتر ، هي أكثر صلابة وأقل تسامحا تحت تأثيرات عرضية أو عالية الإجهاد عند استخدامها في الأشكال السائبة أو المركبة بدلاً من الألياف.

المقاومة الكيميائية

تختلف المقاومة الكيميائية اختلافا كبيرا بين البوليديدات المختلفة. توفر النايلون الشائعة (PA6 و PA6/6) حواجز جيدة ضد الهيدروكربونات الخفيفة والزيوت ومعظم المذيبات غير القطبية ، لكنها عرضة للتحلل أو التدهور عند تعرضها للأحماض القوية ، أو القواعد القوية ، أو عوامل مؤكسدة مثل حمض النيتريك ، والمذيبات الكلور. يمكن للبوليدات الأليفاتية طويلة السلسلة (PA11 و PA12) مقاومة البترول والوقود والعديد من المذيبات العضوية والزيوت ، مما يجعلها خيارًا مفضلاً لخطوط الوقود ومكونات خزان الوقود والتروس والأجزاء المنزلق.

البوليدات العطرية (على سبيل المثال ، Kevlar ، Nomex) مقاومة للغاية لجميع المذيبات والوقود الشائعة تقريبًا. ومع ذلك ، فإن درجات الحرارة المرتفعة ، أو الانغماس المطول ، أو التآكل الديناميكي يمكن أن يجعل الشبكة الدقيقة وشبكة رابطة الهيدروجين داخل البوليدات أكثر عرضة للإصدار الكيميائي ، مما يؤدي إلى تدهور الأداء.

مقاومة الماء

عند 23 درجة مئوية و 50 ٪ RH ، فإن النايلون النموذجي (PA6 و PA6/6) لديهم معدل امتصاص الرطوبة من حوالي 2-3 ٪ ، في حين تمتص البوليدات الطويلة (PA11 و PA12) حوالي 0.5-1 ٪ ، وتمتص البوليدات العطرية أقل. امتصاص الرطوبة يلوح قليلاً من المادة ، مما يزيد من صلابة ويقلل من خطر الكسر الهش. في تطبيقات البصرية أو الإخفاء ، يجلب الترطيب أيضًا مؤشر الانكسار للنايلون أقرب إلى تلك الموجودة في الماء ، مما يعزز "الخفاء" - المبدأ وراء خطوط صيد النايلون.

ومع ذلك ، يمكن أن يتسبب امتصاص الرطوبة أيضًا في تورم الأبعاد ، وتقليل الصلابة والقوة ، وفي بعض الحالات التحلل المائي ، تقصر في نهاية المطاف عمر خدمة المادة.

البولياميد والنايلون للطباعة ثلاثية الأبعاد: المواد الرئيسية والاستخدامات

يعد البولياميد والنايلون مواد طباعة ثلاثية الأبعاد ممتازة لأنها توفر قوة ميكانيكية استثنائية ، والاستقرار الحراري ، والمقاومة الكيميائية. تتوافق هذه البوليمرات أيضًا مع مجموعة واسعة من عمليات التصنيع الإضافية ، وقابلة لإعادة التدوير ، ودعم المعالجة المتعددة الاستخدامات. وهنا بعض من أكثر مواد النايلون والبولي أميد ثلاثية الطباعة شيوعًا واستخداماتها.

1. PA12

واحدة من أكثر البوليدات شيوعًا في الطباعة ثلاثية الأبعاد ، توفر PA12 امتصاصًا منخفضًا للرطوبة (~ 0.5-1.0 ٪) ، دقة عالية الأبعاد ، ومقاومة ممتازة للهيدروكربونات الأليفاتية (الوقود ، الزيوت) ، العديد من الكحول والقلويات المخففة. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه له تأثير أفضل للمقاومة وعمر التعب مقارنة بمساحيق النايلون الأخرى.

• العمليات:MJF ، SLS ، FDM
• الأفضل لـ:وظيفيةالنماذج الأولية، العلب ،نذير، والتروس ، والرقص المقاوم للمواد الكيميائية وأجزاء الاستخدام النهائي الصغير.

2. حبات الزجاج PA12 (PA12 غيغابايت)

يتم تعزيز PA12 مع حوالي 40 ٪ بالوزن من الخرز الزجاجي لتحسين الصلابة ، والاستقرار الأبعاد ، والتشطيب السطحي الدقيق.

• عملية:MJF
• الأفضل لـ:التركيبات والأدوات والأقواس والرقص والأجزاء البحرية.

3. PA12 الألياف الزجاجية (PA12 GF)

على غرار PA12 جيجا بايت ولكن معززة بالألياف الزجاجية المفرومة (حوالي 35-40 ٪ بالوزن) ، توفر PA12 GF تصلبًا أعلى بكثير وقوة الشد ، ولكن عادةً ما يوفر ميلًا أكبر للتشويه وسلوك الكسر الهش.

• عملية:SLS
• الأفضل لـ:المباريات الحاملة للحمل ، والمقلبات على مستوى المستهلك ، والتروس عالية التحسن.

4. PA6

يُعتبر نايلون من فئة FDM واحدة من أقوى مواد FDM الشائعة والأكثر مقاومة للأثر. إنه يوفر ملابس ممتازة ومقاومة للحرارة ، ولكن امتصاص الرطوبة الأعلى (حوالي 2-3 ٪) والانكماش يجعله أكثر عرضة للتزييف مقارنة مع PA12.

• عملية:FDM
• الأفضل لـ:التروس ، المحامل ، الأجزاء الهيكلية ، النماذج الأولية الوظيفية ؛ كما تم تصنيعها بسهولة لما بعد المعالجة.

5. PA11

PA11 هو نايلون قائم على الحيوية ، ويوفر مرونة فائقة ، ومقاومة التأثير ، والاستقرار البيئي.

• عملية:MJF
• الأفضل لـ:الموصلات والأطراف الاصطناعية وخطوط الوقود واللقطات.

6. PA11 مثبطات اللهب (FR)

PA11 المعدلة مع مواد حشو المضافة للهب مثل ثالث أكسيد الموليبدينوم أو ثلاثي هيدرات الألومينا لاستخدامها في البيئات العالية أو الإلكترونية.

• عملية:SLS
• الأفضل لـ:تبديل العلب ومكونات المضخة والموصلات الكهربائية.

خاتمة

البولياميد هو المصطلح المظلي لجميع البوليمرات مع روابط أميد ، مع كون النايلون هو الأكثر شهرة واستخدامها على نطاق واسع الاصطناعية. بفضل قوتهم الاستثنائية والمرونة والمقاومة الكيميائية وتنوع التصميم ، أصبحت هذه المواد خيارًا بارزًا في عالم الطباعة ثلاثية الأبعاد. سواء كنت تعمل مع PA12 من أجل العلب الدقيقة ، أو PA11 للأجزاء القائمة على التأثير الحيوي ، أو المتغيرات المعززة بالزجاج للتطبيقات الهيكلية ، فإن هذه المواد لا تزال تفتح إمكانيات جديدة عبر الصناعات-من الطيران والسيارات إلى الإلكترونيات الطبية والمستهلكين.

من خلال الخبرة العميقة في التصنيع الإضافي ، واختيار المواد ، ومراقبة جودة من فئة الإنتاج ، تلتزم Chiggo بتحويل أفكارك إلى حلول عالية الأداء وجاهزة للتنفيذ.اتصل بناواتخذ الخطوة التالية لمشروعك!

التعليمات

ماذا تقف "PA" في PA6 أو PA12؟

"PA" تعني البولي أميد. يشير الرقم إلى عدد ذرات الكربون في المونومر (المونومر) المستخدمة - e.g.

هل البولياميد صحية للارتداء؟

نعم ، يعتبر البولي أميد بشكل عام آمنًا وصحيًا لارتدائه لمعظم الناس عند استخدامه في الملابس والمنسوجات. يتم استخدامه على نطاق واسع في الملابس النشطة ، والملابس الداخلية ، والجوارب ، وملابس السباحة ، والملابس الخارجية بسبب طبيعتها الخفيفة ، والامتداد ، ودائمة.