اسم المادة: بولي أميد، نايلون (PA)
الأصل والخصائص
البولياميدات، والمعروفة باسم النايلون، واسمها الإنجليزي البولياميد (PA) وكثافتها 1.15 جم/سم3، هي راتنجات حرارية تحتوي على مجموعة أميد متكررة - [NHCO] - على السلسلة الرئيسية الجزيئية، بما في ذلك البولياميد الأليفاتي والبولياميد العطري.
تتعدد أنواع البولي أكريلاميد الأليفاتية، وتتميز بإنتاجيتها العالية وتطبيقاتها الواسعة. ويُستمد اسمها من عدد ذرات الكربون في المونومر الاصطناعي. وقد ابتكرها الكيميائي الأمريكي الشهير كاروثرز وفريقه البحثي.
النايلون مصطلح يُطلق على ألياف البولي أميد (البولي أميد)، والتي يمكن تصنيعها على شكل ألياف طويلة أو قصيرة. النايلون هو الاسم التجاري لألياف البولي أميد، والمعروفة أيضًا باسم النايلون. البولي أميد (PA) هو بولي أميد أليفاتي، وترتبط أجزاؤه برابطة أميدية [NHCO].
التركيب الجزيئي
يمكن تقسيم ألياف النايلون الشائعة إلى فئتين.
يُحضّر نوع من أديبات بولي هكسيلين ديامين بتكثيف ثنائي الأمين وثنائي الحمض. الصيغة الكيميائية لجزيئه ذي السلسلة الطويلة هي كما يلي: H-[HN(CH2)XNHCO(CH2)YCO]-OH
الوزن الجزيئي النسبي لهذا النوع من البولي أميد يتراوح عمومًا بين 17000 و 23000.
يمكن الحصول على منتجات بولي أميد مختلفة تبعًا لعدد ذرات الكربون في الأمينات الثنائية والأحماض الثنائية المستخدمة، ويمكن تمييزها بالرقم المضاف إلى البولي أميد، حيث يمثل الرقم الأول عدد ذرات الكربون في الأمينات الثنائية، بينما يمثل الرقم الثاني عدد ذرات الكربون في الأحماض الثنائية. على سبيل المثال، يشير البولي أميد 66 إلى أنه مصنوع من خلال بلمرة تكثيفية بين هيكسيلين ديامين وحمض الأديبيك. أما النايلون 610 فيشير إلى أنه مصنوع من هيكسيلين ديامين وحمض السيباسيك.
أما النوع الآخر فيُحضّر عن طريق بلمرة التكثيف أو بلمرة فتح الحلقة للكابرولاكتام. الصيغة الكيميائية لجزيئاته ذات السلسلة الطويلة هي كما يلي: H-[NH(CH2)XCO]-OH
يمكن الحصول على أسماء الأنواع المختلفة بناءً على عدد ذرات الكربون في البنية الأساسية. على سبيل المثال، يشير البولي أميد 6 إلى أنه يتم الحصول عليه عن طريق البلمرة الحلقية للكابرولاكتام الذي يحتوي على 6 ذرات كربون.
تتكون ألياف البولي أميد 6، والبولي أميد 66، وغيرها من ألياف البولي أميد الأليفاتية، من جزيئات ضخمة خطية ذات روابط أميدية (-NHCO-). تحتوي جزيئات ألياف البولي أميد على مجموعات -CO- و-NH-، مما يسمح لها بتكوين روابط هيدروجينية داخل الجزيئات أو مع جزيئات أخرى، كما يمكنها الارتباط بجزيئات أخرى، ولذلك تتميز ألياف البولي أميد بقدرة عالية على امتصاص الرطوبة، مما يُسهم في تكوين بنية بلورية أفضل.
نظرًا لأن مجموعة الميثيلين (CH2-) في جزيء البولي أميد لا تُنتج سوى قوى فان دير فالس ضعيفة، فإن التفاف السلسلة الجزيئية لجزء CH2- يكون أكبر. وبسبب اختلاف عدد مجموعات CH2-، فإن أشكال الروابط الهيدروجينية بين الجزيئات ليست متطابقة تمامًا، وبالتالي يختلف احتمال تجعد الجزيئات. إضافةً إلى ذلك، تتميز بعض جزيئات البولي أميد بتوجيهية معينة، مما يؤدي إلى اختلاف اتجاه الجزيئات، وبالتالي لا تتطابق الخصائص البنيوية للألياف تمامًا.
البنية المورفولوجية والتطبيق
تتميز ألياف البولي أميد المُصنّعة بتقنية الغزل بالصهر بمقطع عرضي دائري، ولا تمتلك بنية طولية مميزة. ويمكن ملاحظة النسيج الليفي الخيطي تحت المجهر الإلكتروني، ويبلغ عرض اللييف في بولي أميد 66 حوالي 10-15 نانومتر. فعلى سبيل المثال، يمكن تشكيل ألياف البولي أميد ذات المغزل ذي الشكل الخاص إلى مقاطع ذات أشكال مميزة متنوعة، مثل المضلعة، والورقية الشكل، والمجوفة، وغيرها. وترتبط بنيتها المركزة ارتباطًا وثيقًا بعملية الشد والمعالجة الحرارية أثناء الغزل.
يتكون الهيكل الجزيئي الضخم لألياف البولي أميد المختلفة من ذرات الكربون والنيتروجين.
يمكن للألياف ذات الشكل الجانبي تغيير مرونة الألياف، ومنحها لمعانًا مميزًا وخاصية انتفاخ، وتحسين قدرتها على التماسك والتغطية، ومقاومة التكوّر، وتقليل الكهرباء الساكنة، وغير ذلك. فعلى سبيل المثال، تتميز الألياف المثلثة بتأثير الوميض؛ بينما تتميز الألياف الخماسية بلمعان خفيف، وملمس ناعم، ومقاومة للتكوّر؛ أما الألياف المجوفة، فبفضل تجويفها الداخلي، تتميز بكثافة منخفضة، وقدرة جيدة على الاحتفاظ بالحرارة.
يتمتع البولي أميد بخصائص شاملة جيدة، بما في ذلك الخصائص الميكانيكية، ومقاومة الحرارة، ومقاومة التآكل، ومقاومة المواد الكيميائية، والتشحيم الذاتي، ومعامل احتكاك منخفض، ومثبط للهب إلى حد ما، وسهولة المعالجة، وهو مناسب للتعديل المعزز بالألياف الزجاجية وغيرها من الحشوات، وذلك لتحسين الأداء وتوسيع نطاق التطبيق.
يحتوي البولي أميد على أنواع مختلفة، بما في ذلك PA6 و PA66 و PA12 و PA46 و PA610 و PA612 و PA1010 وما إلى ذلك، بالإضافة إلى PA6T شبه العطري والنايلون الخاص الذي تم تطويره في السنوات الأخيرة.
تاريخ النشر: 14 فبراير 2022
