استفاده از پلی آمیدها(PA یا نایلون) با تولید صنعتی این ماده به شدت افزایش یافت اولین کاربرد تجاری آنها در سال ۱۹۳۸ توسط شرکت دوپونت و با تولید الیاف نایلون ۶۶ برای نخ های مسواک بود. البته مصرف این پلیمر از سال ۱۹۵۰ به شدت افزایش یافت به طوری که در سال ۲۰۰۰ میلادی به ۱٫۶ میلیون تن در سال رسید این روند رشد مصرف برابر سالیانه ۸ تا ۹ درصد در سال ادامه داشته است تا در سال ۲۰۱۴ میلادی به رقم حدود ۳ میلیون تن در سال رسیده است.
پلی آمیدها (نایلون) جزء اولین دسته از پلاستیک های مهندسی هستند که هنوز بیشترین و مهمترین جایگاه را در این دسته از مواد دارند خواص خوب حرارتی و مکانیکی آنها باعث استفاده گسترده در کاربردهای خاص شده است و اغلب از این پلیمر برای جایگزینی با قطعات فلزی خصوصا در صنعت خودرو سازی استفاده می شود.
پلی آمید ها یا همان نایلون ها دسته نسبتا بزرگی از پلیمرها را شامل می شوند که در این میان پلی آمید های ۶ و ۶۶ ، بیشترین مصرف را دارند و بیش از ۹۰ درصد مصرف پلی آمید مربوط به این دو نوع می باشد.
ایجاد پیوند های هیدروژنی و ساختار فضایی و مولکولی این پلیمرخواص ویژه ایی به این ترکیب خواهد داد که در ادامه به صورت مختصر به بررسی آن می پردازیم.

خواص فیزیکی و مکانیکی
پلی آمیدها به دلیل مقاومت کششی بالا، استحکام و همچنین دمای ذوب بالا و مقاومت شیمیایی خوب کاربردهای گسترده ایی پیدا کرده اند نوع مونومر هر پلی آمید می تواند نوع کاربرد پلیمر را مشخص کند نوع مونومر باعث ایجاد تفاوت در انواع پلی آمیدها(PA) می شود به عنوان مثال قسمت های آلیفاتیک بلند در بین گروهای آمید باعث جذب آب کمتر پلی آمید می شود و همچنین باعث کاهش مقاومت کششی و خمشی خواهد شد مانند نایلون ۱۱ و ۱۲ نسبت به نایلون ۶،۶ بلورینگی

وجود گروه قطبی آمید باعث ایجاد پیوند هیدروژنی بین گروه کربونیل وگروه NH در زنجیره پلی آمید می شود در مورد پلی آمید های تجاری ۶،۶ و ۶ چینش فضایی مشخص گروه آمید اجازه پیوند زیاد هیدروژنی در ساختار را می دهد که باعث ساختار بلوری در بسیاری از نقاط می شود همین باعث ساختار نیمه بلوری در کل پلیمر خواهد شد که در قسمتی دارای پیوند هیدروژنی بوده و بلوری هستند ودر قسمت دیگر پیوندها کمتر است وساختار غیر بلوری دارند این قسمت ها و ساختار نیمه کریستالی تعادل خوبی از خواص را در پلیمر ایجاد می کند نواحی بلوری سبب مقاومت شیمیایی استحکام وپایداری بالای پلیمر و پایداری حرارتی و خواص الکتریکی خوب پلیمر می شود نواحی آمورف سبب افزایش مقاومت ضربه و ازدیاد طول پلیمر می شود.

خواص حرارتی
دمای ذوب بالای پلی آمیدها مانند نایلون ۶۶ به دلیل وجود پیوند قوی هیدروژنی در ساختار آن و همچنین ساختار بلوری آن می باشد این موارد باعث استحکام بالای پلیمر در بالای دمای انتقال شیشه ای پلیمر شده و باعث افزایش دمای ذوب آن می شود.
اضافه کردن عوامل دیگر مانند تقویت کننده هایی مانند الیاف شیشه به کامپوزیت باعث افزایش مقاومت قطعه در برابر تغییر شکل در دمای بالا می شود و مشخصآ تست HDT آن افزایش می یابد ساختار فضایی و مولکولی پلیمر باعث ایجاد یک محدوده کوچک برای نقطه ذوب پلیمر شده است و این به دلیل شکستن سریع پیوندهای هیدروژنی در یک دما و کاهش سریع ویسکوزیته پلیمر می باشد دمای ذوب مستقیما وابسته به میزان پیوندهای هیدروژنی در زنجیرها است و میزان این پیوندها نیز به دانسیته گروهای آمیدی در ساختار پلیمر وابسته است.
دمای ذوب با افزایش طول زنجیره آلیفاتیک پلیمر کاهش می یابد. مانند نایلون ۶۶ که دمای ذوب آن ۲۶۴ درجه است و پلی آمید ۶ که در دمای ۲۱۲ درجه ذوب می شود تآثیر ساختار پلیمر در دمای ذوب آن بسیار پیچیده تر از اثر ساختار بلوری می باشد در مورد نایلون های با ساختار زوج-زوج مانند نایلون ۶،۶ ونایلون ۱۲،۶ مونومر در مرکز ساختار متقارن و گروه آمید به راحتی منظم شده و پیوندهای هیدروژنی از هر دو سمت می تواند تشکیل شود و به صورت موازی زنجیره ها قرار گرفته و پیوند هیدروژنی برقرار می شود اما در مورد نایلون ۶ که یک گروه زوج دارد به دلیل نبود مرکز تقارن در صورتی که زنجیر در یک جهت خاص قرار بگیرند می تواند روی هم سوار شده و بینشان پیوند هیدروژنی تشکیل شود به همین دلیل نایلون ۶ دمای ذوبی ۴۰ درجه کمتر از نایلون ۶۶ دارد با وجود آنکه دارای همان چگالی گروه آمیدی می باشد به همین دلیل دارای نرخ تبلور کندتر و در نتیجه فرآیند پذیری راحت تر می باشد.
جذب رطوبت
یکی از مشخصه های مهم پلی آمیدها جذب آب بالای این پلیمر می باشد و این به دلیل احاطه شدن مولکولهای آب در ساختار پلیمر توسط گروه آمید قطبی است جذب آب در نواحی آمورف پلیمر بیشتر اتفاق می افتد آب به نوعی نقش روان کننده را در ساختار پلیمر ایجاد می کند و باعث قطع شدن پیوندهای هیدروژنی شده و پلیمر را انعطاف پذیرتر می کند در عین حال مقاومت کششی آن را کاهش می دهد و مقاومت ضربه را افزایش می دهد باقطع شدن پیوندهای هیدروژنی Tg نیز کاهش می یابد جذب رطوبت یا بوسیله درصد بلورینگی و یا با تعیین دانسیته گروه آمید ارزیابی می شود مونومرهای آروماتیک جذب آب را کاهش می دهد نایلون ۶ جذب رطوبت بیشتری به نایلون ۶۶ دارد زیرا درصد بلورینگی کمتری نسبت به آن دارد.
خواص الکتریکی
پلی آمیدها به دلیل دارا بودن خواص میکانیکی، حرارتی و شیمیایی و الکتریکی کاربرد ویژه ای در صنایع الکتریکی دارند پلی آمیدها دارای مقاومت الکتریکی قابل قبول در دمای پایین و رطوبت کم هستند و معمولا برای کاربرد فرکانس پایین و ولتاژ متوسط بسیار مناسب می باشند البته رسانایی گرمایی کم پلی آمید ها باعث ایجاد مشکل در شرایط تنش الکتریکی بالا می شود.
نایلون خشک مقاومت حجمی ۱۰۱۴تا۱۰۱۵ دارد که این مقدار با افزایش رطوبت و دما کاهش می یابد ثابت دی الکتریک افزایش زیادی را با تغیر دما و رطوبت نشان می دهد برای نایلونی که در معرض رطوبت قرار دارد این مقدار ثابت دی الکتریک باافزایش فرکانس کاهش می یابد زیرا مولکولهای آب توانایی کمتری برای پاسخگویی در فرکانس بالاتر دارند.

اشتعال پذیری
اشتعال پذیری بیشتر نایلون ها در دسته V-2 تحت استاندارد تست UL 94 می باشند که این به معنی آن است که نایلون ها در زمان وشرایط مشخص تست خود خاموش شونده هستند که این نشان می دهد خاموش شدن قطره های شعله که برزمین می افتد به راحتی اتفاق می افتد. اضافه شدن الیاف شیشه به پلیمر باعث می شود تست شعله به سمت HB برود دراین شرایط نمونه به سوختن ادامه می دهد تا زمانی که قطعه در شعله نگه داشته شود شرایط اشتعال پذیری بوسیله افزایش افزودنی تاخیر انداز شعله بهبود می یابد و مواد دارای الیاف شیشه نیز به سطح V-0برسند در تست UL94 مواد دارای سطح V-0 دارای قطرات آتش گیر نیستند و یا قطعه در اثر سوختن ترکیبات آتش گیر تولید نخواهد کرد.

مطالب مرتبط

فهرست