Сферы использования и специфические особенности полиамидного пластика

Среди различных пластмасс полиамид является одним из самых известных синтетических материалов. Однако, хотя название его остается на слуху, мало кто задумывается про полиамид, что это за материал, и насколько широка область его использования. Разбираемся, как появился и какими особенностями обладает полимерный материал, в каких сферах применяется, и что из него изготавливают.

История появления и технология получения полимера

Полиамиды – материалы, входящие в группу синтетических пластмасс, то есть, получаемых путем синтеза из высокомолекулярных соединений (полимеров). В состав этих полимеров входит характерное соединение – амидная группа, по которой пластмассы и получили свое название.

Чтобы синтезировать полиамиды, используют реакцию поликонденсации, протекающую во время химической переработки ископаемого топлива (нефти, природного газа, угля). Сегодня полиамидные пластики многочисленны и разнообразны, многие из них считаются инженерными, и широко используются в разных отраслях промышленности. Некоторые полимеры известны под собственными названиями, например, нейлон или капролон, но востребованными они стали далеко не сразу.

В 30-х годах прошлого века специалисты американского химического концерна «Дюпон» (DuPont) впервые синтезировали одну из разновидностей полиамида, которую назвали нейлоном. Материал имел вид прочных и легких нитей, его использовали в производстве шин, но особого интереса он не вызвал. И только к 60-м годам появилась новая синтетическая ткань, которая, наконец, была оценена по достоинству, и была запущена в массовое производство.

Полиамид получил международное обозначение – PA. Чтобы различать виды пластика, к обозначению добавляют цифровую маркировку. Например, PA6 (всем известный капрон), PA11, PA12 и многие другие.

Специфические особенности полиамидного пластика

Полиамиды довольно разнообразны по свойствам, но значительная их часть относится к термопластическим (способным менять форму при нагревании) полимерам. Внутреннее строение является частично кристаллическим и включает прочные амидные группы, усиленные водородными связями.

Такое химическое строение определяет эксплуатационные характеристики пластмасс. Их отличает высокая прочность, жесткость и вязкость (способность отлично поглощать ударные нагрузки). Также для них характерен маленький коэффициент трения и минимальный абразивный износ. Плотность материала колеблется около 1 г/см³ (он легкий), температура плавления разных марок – 180-220 ℃.

Интересно, что, из-за частично кристаллической структуры, полиамиды обладают таким интересным свойством, как обратимое поглощение воды. Оно становится возможным благодаря тому, что в структуре пластика имеются не только кристаллические, но и аморфные зоны, куда и может впитываться влага. Влагопоглощение у разных материалов отличается в пределах от, примерно, 0,5% до 2,5-3,5% воды к массе пластика.

Величина влагопоглощения влияет на морозостойкость, а, значит, и на долговечность материала. Кроме того, разные марки отличаются химическим составом, и это влияет на их стойкость к солнечному ультрафиолету (и опять же, срок службы).

Некоторые сорта полиамида используются как конструкционный материал, для изготовления деталей машин и элементов сооружений, способных воспринимать силовую нагрузку. В этом случае полимер может содержать различные добавки, например:

• Графит. Он дополнительно снижает коэффициент трения с одновременным повышением теплопроводности.
• Стекловолокно или углеродное волокно. Выполняет армирующую функцию, делает полиамид прочнее на разрыв и на изгиб, но несколько уменьшает стойкость к ударным нагрузкам (увеличивает хрупкость).
• Масло. Снижает коэффициент трения.
• Тальк. Также делает меньше коэффициент трения, а заодно и ударную вязкость; при этом возрастает прочность на разрыв и изгиб.

Сферы использования

Многие знают про полиамид, что это пластик, но мало кто догадывается, насколько обширна сфера его применения. Всем известна прозрачная полиамидная пленка – упаковочный материал с паронепроницаемыми свойствами, не пропускающий воду и адаптированный к широкому температурному спектру.

Другой известный продукт – термоклей (полиамидный клей с термопластичными свойствами). Кроме производства упаковки или клея, полимер используется в следующих областях человеческой деятельности:

• Машиностроение. Полиамид модифицируется до инженерного пластика и применяется как конструкционный материал. Благодаря улучшенным свойствам он постепенно вытесняет традиционный металл и дерево.
• Строительство. Здесь полиамидные пластмассы выступают в качестве антикоррозийной защиты металлических и бетонных элементов. Из него делают термобарьер для теплых алюминиевых профилей, что идет на пользу теплоизоляции окон.
• Медицина. Износостойкий и химически нейтральный пластик нужен при производстве хирургических нитей, в протезировании и изготовлении искусственных кровеносных сосудов.
• Пищевая промышленность. Здесь нужны оболочки для колбасных изделий, а также укрывная пленка, используемая при упаковке и транспортировке продукции.

Номенклатура изделий из полиамида поистине безгранична. Из него делают корпусные детали для автомобилей и инструментов, приклады и магазины для оружия, очистительные фильтры, канаты, снасти для рыбаков (сети, леска). Востребованными стали ткани и нити с полиамидной основой. Такой текстиль получается прочным и одновременно тонким и легким – идеальный вариант для пошива верхней одежды, особенно туристической, рабочей, альпинистской.

Как применяют полиамид

Полиамидные пластмассы применяют в трех основных видах:

• Литьевые. Из них изготавливают различные изделия на литьевых машинах (в технологии используется давление).
• Экструзионные. Вязкий расплав продавливается через формующее отверстие; такой метод подходит для изготовления разных по форме профилей.
• Блочные. Конструкционный полимер, более известный как капролон, выпускается в виде листов, блоков, стержней и заготовок более сложной формы. Заготовки служат основой для деталей, получаемых механической обработкой.

С помощью этих технологий из полиамидных пластмасс изготавливают изделия и детали, нужные практически во всех областях жизни человека. Особенно они востребованы там, где присутствуют высокие нагрузки и вибрации. В число таких деталей входят различные втулки, дюбеля, корпуса приборов, пневмотрубки и трубки для передачи воды, инертных газов, дизельного топлива (кондиционеры, двигатели, другие гидравлические и пневматические системы).

Ролики из полиамида успешно выдерживают нагрузку в большегрузных колесах. Благодаря гладкой поверхности, антикоррозийным свойствам и химической стойкости они минимизируют сопротивление качению и очищаются самостоятельно.

Высокотехнологичное полимерное волокно ценится за особую прочность. Одежда из такой ткани обладает высокой износостойкостью, хорошо держит форму и пропускает воздух, а весит совсем немного. Из синтетического полотна изготавливают одежду, которая быстро сохнет, практически не выцветает и не протирается при долгой носке.

Неудивительно, что вещи с такими характеристиками особенно ценятся рыбаками, охотниками и любителями активного отдыха.

Полиамид давно превратился в незаменимый материал; изделия из этого полимера используются в самых разных областях человеческой деятельности. Под названием прячется целое семейство пластмасс со схожими свойствами, высокой прочностью, вязкостью и износостойкостью. Полезные качества объясняются особенностями химического строения: кристаллической структурой и наличием амидных групп.