پلی امید ها مقدمه پلی امید ها به پلیمرهایی با وزن مولکولی زیاد اطلاق می شود که در زنجیر اصلی انها گروه امیدی وجود دارد و این گروه به عنوان جز اصلی زنجیر پلیمر به شمار می اید.
گروه های امیدی به شدت به یکدیگر می چسبند و استحکام زیاد را تضمین می کنند.گروه های امیدی که در اثر کشش به شکل تقریبا خطی در امده اند,پیوند های هیدروژنی قوی با یکدیگر برقرار می کنندکه استحکام زیادی دارند. پلی امید ها با توجه به مونومر های سازنده انها به دو گروه دسته بندی می شوند.پلی امید هایی که از تراکم دی امین و دی اسید های دو عاملی به وجود می ایند,پلی امید های نوع AABB(Aنشان دهنده گروه امینی وB نشان دهنده گروه اسیدی)نامیده می شوند.
این روش برای تهیه برخی پلی امید های نوع ABبه کار می رود که مونومر های انها لاکتام حلقوی مانند ε-کاپرولاکتام یا پیرولیدینون است. پلی امید های خطی محصولات تراکمی مونومرهای دو عاملی هستند.پلی امید های اروماتیک به پلیمر هایی اطلاق می شود که در ان ها یک پیوند امیدی بین دو حلقه اروماتیک قرار می گیرد.این پلیمر ها از واکنش دی امین های اروماتیک در حلالی امیدی تهیه می شوند.از این پلیمر ها الیافی با مقاومت گرمایی خوب و استحکام کششی و مدول زیاد تهیه می شوند.
به دلیل خواص فیزیکی غیر عادی لی امید های اروماتیک در سال ۱۹۷۴ نام عمومی ارامید بر ان ها اطلاق شد.بر طبق تعریف ارامید الیاف سنتزی تهیه شده از پلی امید های با زنجیر طولانی است که در ان حداق ۸۵ درصد پیوند های امیدی (CONH) به طور مستقیم به دو حلقه اروماتیک متصل است.در ارامید های تجاری ۱۰۰ درصد پیوند های امیدی به حلقه های اروماتیک متصل اند.با به وجود امدن واژه جدید ارامید به الیاف سنتزی تهیه شده از پلی امید با زنجیر طولانی که در ان ها کمتر از ۸۵ درصد پیوند های امیدی به طور مستقیم به حلقه اروماتیک متصل اند,نایلون گفته شد.
تاریخچه پلی امید ها توسعه تجاری پلی امید ها از کارهای کاروترز در زمینه پلیمر شدن تراکمی منشا گرفته است .در این فرایند از واکنش مونومر ها و با از دست دادن یک مولکول کوچک پلیمر نهایی به وجود می اید.در پلی امید ها این ولکول کوچک اب است که از واکنش کربوکسیلیک اسید با یک امینم حاصل می شود. اولین پلی امید سنتزی پلی هگزا متیلن ادیپامید که در سال ۱۹۲۸ توسط شرکت دوپونت تهیه شد.این پلیمر اولین گرمانرم مهندسی تجاری محسوب می شود .دوپونت این پلیمر جدید را نایلوم ۶و۶ نام گذاری کرد.
در سال ۱۹۳۵این پلی امید با وزن مولکولی زیاد تهیه شد.در سال ۱۹۳۸ تجاری کردن این پلیمر با تولید الیاف ان شروع شد و در سال ۱۹۴۰ جوراب های پلی امیدی به بازار عرضه شد .یک سال بعد پودرهای قالب گیری برای فروش عرضه شدند و تا سال ۱۹۴۸ شش نوع متناسب از این پلیمر برای قالب گیری و اکستروژن در ۱۲ رنگ مختلف توسط شرکت دوپونت توسعه یافت. دومین پلی امید سنتزی پلی کاپرولاکتام بود که برای اولین بار توسط فاربن در ازمایشگاه شلاک در سال ۱۹۳۹ تهیه شد و با نام نایلون ۶ شناخته شد.
با تهیه و توسعه پلی امید ۶ و پلی امید ۶و۶ سایر پلی امید های تجاری از ترکیب دی کربوکسیلیک اسید ها و دی امین های مختلف ساخته شدند.اولین الیاف ارامید MPD-I بود که به نام نامکس توسط شرکت دوپونت در سال ۱۹۶۷ به بازار عرضه شد.این پلیمر بر پایه متافنیلن ایزوفتالامید است و کاربرد های گرمایی زیاد نیاز است,استفاده می شود.بعد ها این پلیمر با جهت گیری کاملا پارا ساخته و ارائه شد.این الیاف با مقاومت و مدول زیاد توسط شرکت دوپونت در سال ۱۹۷۰ تولید شد که برای تولید تایر ها به کار می رفت.این الیاف به نام الیاف B نامگذاری شد.
هر دو این پلیمرها اهمیت بسزایی در صنعت و تجارت دارند.بعد ها نوع دیگری از الیاف B بر پایه پارافنیلن ترفتالامید(PPD-T) تولید شد.مقاومت این الیاف تقریبا دو برابر مقاومت الیاف B بود.این الیاف با نام تجاری کولار به بازار عرضه شد. انواع پلی امید ها در تقسیم بندی پلی امید ها از نظر ساختاری این پلیمر ها به دو گرروه اصلی پلی امید های اروماتیک و الیفاتیک دسته بندی می شوند .پلی امید های الیفاتیک بر دو نوع AB,AABB هستند. از پلی امید های الیفاتیک نوع AABB که در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند می توان به الیفاتیک های نوع AB ,می توان پلی امید های ۶٫۱۱ و ۱۲ نام برد.پلی امید های اروماتیک از واکنش پلیمر شدن تراکمی فتالیک اسید ها با انواع دی امین ها به دست می ایند.
معروفترین پلیس امید اروماتیک کولار است که ز نخستین پلیمر های کارامد محسوب می شود. تهیه پلی امید ها روش سنتز پلی امیدها گرچه پلی امید ها با روش های متنوعی ساخته شده اند, اما روش های پلیمر شدن تراکمی مذاب ,حلقه گشا و در محلول در دمای کم (معمولا برای ارامید ها) اهمیت تجاری یافته است.
۱-امیدی کردن مستقیم در این روش یک امین با یک کربوکسیل اسید واکنش داده و یک مولکول اب حذف می شود.گروه های واکنش دهنده ممکن است , روی یک تک مولکول قرار گیرند, مثل یک امینو اسید یا در مولکول های متفاوت ,یعنی دی امین و دی کربوکسیلیک اسید باشد.
۲-واکنش اسید کلرید ها با امین ها روش پلیمر شدن تراکمی در دمای کم بین دی امین ها و دی اسید کلریدها,یکی از راه های بسیار مهم برای تهیه پلی امید با دمای ذوب زیاد مانند ارامید ها است.اگر در دمای زیاد در حالت مذاب تهیه شوند ,ممکن است تجزیه یا شبکه ای شوند.پلیمر شدن تراکمی به دو صورت پلیمر شدن بین سطحی و در محلول انجام می شود. در پلیمر شدن بین سطحی , دی اسد کلرید در حلالی الی به محلول ابی دی امین, باز معدنی و عامل فعال کننده سطحی اضافه می شود و پلیمر شدن در لایه الی بین دو سطحاتفاق می افتد.
۳-امیدی کردن از راه فسفریل دار کردن امیدی شدن امین ازاد و گروه های کربوکسیل به وسیله تری فنیل فسفیت و پپریدین در حلال انجام شده است.این روش به ویژه برای تهیه ارامید ها مناسب است دی امین و اسید دو عاملی در دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد پلیمرهایی با وزن مولکولی زیاد تشکیل می دهند که به نظر می رسد از واکنش تری فنیل فسفیت و کربوکسیلیک اسید و پپریدین , ترکیب نمک N-فسفونیوم پپریدین تشکیل می شود که در اثر واکنش با امین به تشکیل اتصالات امیدی می انجاند.
۴-پلیمر شدن حلقه گشا این روش یکی از مهم ترین روش های تجاری تهیه پلیمرهای با وزن مولکولی زیاد از لاکتام های حلقوی نظیر ε-کاپرولاکتام است. پلیمر شدن بدون حذف محصول جانبی اتفاق می افتد.در پلیمر شدن که در دمای ذوب بالاتر از دمای ذوب پلیمر انجام می شود, ار اب. امینو اسید یا کربوکسیلات امین مثل نمک نایلون ۶و۶ به عنوان اغازگر استفاده می شود.ساز و کار این واکنش افزایش کاتالیز شده کربوکسیل یک گروه انتهایی امین به لاکتام است.
با پلیمر کردن یک پیش پلیمر در دمایی کمتر از دمای ذوب پلیمر(پلیمر شدن فاز جامد) نیز این امر می تواند انجام شود.در پلیمر شدن انیونی در بالاتر یا پایین تر از دمای ذوب پلیمر,باز شدن حلقه به وسیله باز قوی مثل NaH یا LiH انجام می شود که ترجیحا با افزایش کمک کاتالیزور اسیل دار کننده نظیر استیک انیدرید یا N-اسیل لاکتام انجام می شود.از پلیمرشدن حلقه گشای N-کربوکسی انیدرید ها با حذف کربن دیوکسید برای تهیه پلی ( امینو اسید) های با وزن مولکولی زیاد استفاده می شود.
فراورش پلی امید ها معمولا پلی امید ها در حالت مذاب فراورش می شوند.نایلون ها ابدوست هستند و پیش از فراورش باید خشک شوند.مقدار بیشینه رطوبت مجاز برخی از پلی امید ها برای روش های مختلف فرایندی در جدول زیر امده است.این مواد در بسته بندی های مقاوم در برابر رطوبت بسته بندی می شوندو مقدار رطوبت انها کمتر از حد مجاز است. نوع نایلون قالبگیری تزریقی اکستروژن فیلم لوله ۶۶و۶ ۱۱ ۱۲ ۳/.۳/. ۱/. ۱/. ۱/.۱/. ۱/. ۱/. ۱۵/.۱۵/. ۱/. ۱/. مقدار بیشینه رطوبت مجاز پلی امید ها در حالت جذب رطوبت به وسیله نایلون باید ان را با استفاده از گاز خنثی در خلا یا در خشکانه خشک کرد.موثرترین روش خشک کردن استفاده از خلا در دمای C 800 است اما این روش در مقیاس ازمایشگاهی امکان پذیر است.
پلاستیک های پلی امیدی برای فرایند های مختلف با گرانروی های مختلف ساخته می شوند.انواع پلاستیک ها با وزن مولکولی کم برای فرایند قالب گیری تزریقی و وزن مولکولی بیش تر ان برای اکستروژن ساخته می شوند. کاربرد پلی امید ها ۱
-کاربرد در مواد مقاوم گرمایی این کاربرد شامل کیسه های صافی برای گازهای داغ خروجی از ددکش ,پارچه های زیر پرس در پرس های صنعتی ,مثل کاربرد در پرس دایم مرحله نهایی بافت کتان و لباس های پلی استر کتان, پوشش تخته اتو و نخ خیاطی برای خیاطی بسیار سریع,عایق کردن کاغذ برای موتور های الکتریکی مبدل ها,لوله های ساخته شده برای عایق کاری سیم ها,تسمه های خنک کن برای کاغذ سازی است.حس گر های فشار ساخته شده از پلی امید ۶T/6 نشان داده شده است.این حسگر ها ساخت شرکت BASF هستند و در مخازن سوخت ساخته شده توسط شرکت بوش استفاده می شوند ۲
-کاربرد درمواد مقاوم در برابر اشتعال این کاربرد شامل لباس های محافظ صنعتی مثل لباس جوش کاران و سایر لباس های محافظ ,لباس اتش نشان , لباس های پرواز برای خلبانان نظامی و کیسه های پست,قالی ها,پرده و مبل و پارچه و پوشش های باربری , پوشش قایق ها و چادر هاست.
۳-کاربرد در مواد پایداری ابعادی لوله های اتش نشانی ,تسمه های Vشکل ,تسمه های انتقال نیرو که به وسیله الیاف ارامید با مدول زیاد ماند نامکس تهیه می شوند نمونه هایی از این کاربرداند. ۴
-کاربرد در موارد استحکام بسیار زیاد و مدول زیاد این مواد در تسمه های Vشکل کابل ها,چتر های پرواز,جلیقه های ضد گلوله ,پلاستیک های تقویت شده صلب,اجزای انتن,برد مدار های الکتریکی,وسایل ورزشی,ریسمان های طناب کشتی ,کابل های تلفن و خطوط نیرو و کابل های لیف نوری به کار می روند.کاربرد دیگر ان ها به عنوان جانشینی برای پنبه نسوز است.
۵-کاربرد در موارد خواص ویژه این کاربرد شامل ساخت غشاهای جداسازی تراوایی الیاف تو خالی است که برای خالص سازی اب دریا و اب شور استفاده می شود
۶-کاربرد در صنایع اتومبیل سازی به منظور کاهش وزن اتومبیل استفاده از پلاستیک ها در صنایع اتومبیل سازی در حال گسترش است.مقدار میانگین مصرف پلاستیک ها در اتومبیل Kg 100 است که ۱۰ درصد کل وزن اتومبیل را شامل می شود.پلی امید ۶وپلی امید ۶و۶ در صنعت اتومبیل سازی مصرف دارند.این صنعت ۲۵ درصد مصرف جهانی پلی امید ها را به خود اختصاص داده است.