Полиамид: свойства и применение, достоинства и недостатки

История производства полиамида началась еще в 30-е годы прошлого столетия. При изготовлении автомобильных покрышек стали использовать нейлон. Благодаря прочности и эластичности материала области его применения сильно расширились. Его стали включать в состав одежды, обуви. Затем наладили производство волокна как самостоятельного материала.

В статье расскажем подробнее, что это за материал.

Что такое полиамид и как его производят

Это материал из категории синтетических пластмасс. Его получают, соединяя полимеры амидной группы. Синтез происходит благодаря поликонденсации. Реакция возникает при переработке нефти, природного газа, прочего ископаемого топлива.

Международное обозначение синтетического материала — РА. В зависимости от вида вещества к буквам добавляют цифровые обозначения.

Производственные объемы высокомолекулярной пластмассы выше, чем у самых востребованных полимеров. Ежегодно изготавливают более 6 млн тонн полиамида.

Несмотря на широкую географию производства материала, лидером на рынке в данной области долгие годы остается Азиатский регион.

Особенности изготовления

Выделяют 3 производственных этапа получения полиамида:

1. Синтез бензола до появления циклических амидов группы капролактама.
2. Работа с заготовкой — формовка полимера.
3. Изготовление нити с помощью технологической обработки растянутых волокон.

Полученные материалы обладают схожей прочностью и долговечностью. По некоторым характеристикам они могут разниться.

Из сырья выпускают разнообразную продукцию. Для этого полиамид подвергают определенным методам обработки:

1. Выдавливание нагретой массы через специальный станок — экструдер.
2. Формовая полимеризация. Это процесс многократного присоединения отдельных молекул к единому центру, в результате которого получается высокомолекулярное вещество.
3. Получение ткани путем прессования. Материал помещают в разноразмерные матрицы и вытаскивают его за счет давления, которое создает пресс-штемпель.
4. Вакуумное формование. Массу расплавляют до эластичного состояния, затем охлаждают. Так получают пленочный или листовой материал.
5. Пневмоформовка. Вещество обрабатывают сжатым воздухом при высокой температуре.

В процессе производства полиамида в сырье добавляют хлоридные либо кислотные добавки. Они позволяют получить хорошие показатели влагостойкости, огнеупорности.

Свойства пластика и области применения

Основные свойства синтетического волокна делают его востребованным в различных отраслях легкой и тяжелой промышленности. Популярность материала обусловлена его:

• пластичностью, устойчивостью к деформации;
• термостойкостью;
• долгой эксплуатацией с сохранением физических свойств;
• способностью снижать силу трения и другими практическими свойствами.

Полиамид хорошо поддается всем видам обработки — точению, шлифованию, сверлению, фрезерованию. Для изменения базовых свойств вещества в состав добавляют оптоволокно, минеральные, прочие наполнители.

Плотность материала в районе 1 г/см³. Большая его часть термопластическая. Внутри полимеры частично кристаллические с усиленными водородными соединениями. Такое строение обеспечивает высокую вязкость и жесткость сырья.

Рассмотрим основные области применения полиамида:

1. Легкая промышленность. Из пластмассового волокна производят синтетические веревки, канаты, спортивные принадлежности, подошвы для обуви, туристическое снаряжение, одежду, рыболовные снасти.
2. Машиностроение. Конструкционный материал подходит для изготовления амортизационных механизмов, втулок и роликов, обода колес, прочих деталей машин. Входящие в состав графит, углеродное или стекловолокно, тальк, масло повышают прочность и устойчивость элементов к нагрузкам.
3. Строительство. Из материала изготавливают арматуру, трубопроводы, некоторую лакокрасочную продукцию, антисептические и противокоррозионные средства.
4. Медицина. Полимеры входят в состав зубных протезов, хирургической нити. Из них изготавливают бинты, ортопедические каркасы.
5. Упаковка. Повсеместно используют полиамидную пленку, которая не пропускает воздух, устойчива к ультрафиолету и перепадам температур. Термоклей тоже изготавливают из полиамидного сырья.
6. Горнодобывающая промышленность. В данной отрасли применяется материал группы РА6. Из него производят качественный термопласт, устойчивый к влаге, механическим воздействиям, углеводородным продуктам. Сырье добавляют в состав ответственных деталей и узлов.
7. Пищевая промышленность. Из синтетических волокон изготавливают оборудование и упаковочные материалы, которые соприкасаются с продуктами питания. Это укрывная пленка, оболочка для мясных и колбасных изделий.

Пластик также востребован в декоре и отделке.

Известные модификаторы

Можно выделить 7 наиболее популярных модификаций полиамида, которые используются во всех отраслях:

• Капрон. Бело-прозрачное волокно прочнее шелка, сохраняет свойства при намокании. Из него производят гитарные струны, подшипники, рыболовные сети и лески, парашюты. Изделия не стираются, остаются целостными при частой и длительной эксплуатации. Капрон широко применяют в автомобилестроении.
• Нейлон. Базовый полимер был разработан одним из первых, обладает прочностью, устойчивостью к нагрузкам, малым весом. Используется в легкой промышленности, имеет множество модификаций, свойства которых определяются добавками.
• Анид. Разновидность капрона. Из дополнительных свойств — повышенная устойчивость к температурным воздействиям, хорошее окрашивание. Поэтому его часто используют в отделке и декоре.
• Таслан. В основном используется при пошиве одежды. Материал отличается высокой воздухопроницаемостью. Таслан ежегодно выпускают большими объемами.
• Джордан. Востребован в легкой промышленности. Из него изготавливают плащи и куртки, туристические принадлежности. Популярность материала обусловлена уникальным составом: основное полотно имеет особое плетение с добавлением армирующих нитей. Сверху материал гладкий, немного переливается. Он пропускает воздух и отталкивает воду.
• Тактиль. Тоже применяется в производстве курток, туристической экипировки, чулков и носков для восстановления после травм. Материал имеет двухслойную структуру, поэтому изделия из него могут использоваться в условиях холодного климата.

Еще популярен велсофт. Его второе название — микрофибра. Велсофт мягкий, сохраняет тепло, не скатывается в ходе эксплуатации. Из него изготавливают одежду, полотенца, одеяла.

Формы применения полиамида в промышленности

Пластмассы выпускают трех видов:

1. Литьевые. Материал обрабатывают под высоким давлением на специальных литьевых станках.
2. Экструзионные. Подходят для производства профилей разных форм, поскольку сырье вязкое. Его заливают в отверстие станка для дальнейшей фрезеровки.
3. Блочные. Наиболее популярный представитель данного типа полимеров — капрон. Это сырье в виде заготовок, стержней, блоков. После их механической обработки получают нужные детали.

Востребованность полиамидной пластмассы обусловлена ее универсальностью, множеством форм и модификаций.

Чем хорош полиамид и в чем его недостатки

Рассмотрим основные преимущества, благодаря которым сырье так популярно в промышленности:

1. Гибкость. Материал устойчив к растяжению, не деформируется под высокими нагрузками.
2. Водоотталкивающие свойства. За счет кристаллической структуры материал впитывает минимальное количество влаги и практически не накапливает ее. Изделия быстро высыхают, сохраняя практические свойства.
3. Пожаростойкость. Составы не воспламеняются и не поддерживают горение. Предметы из полиамида тлеют и плавятся.
4. Устойчивость к ультрафиолету. Поверхность сохраняет цвет, не трескается под прямыми солнечными лучами.
5. Безопасность. Изделия не выделяют вредных веществ, не подвержены образованию грибка и плесени.
6. Устойчивость к агрессивной среде — солям, щелочам, кислотам. В отличие от металла пластмассы не окисляются под воздействием воды и кислорода, не растворяется спиртом, бензином или маслами.
7. Повышенная прочность. Материал состоит из нитей, каждая из которых выдерживает нагрузку около 1,5 кг. Даже при серьезных механических воздействиях сохраняет форму.
8. Небольшой удельный вес. Некоторые составы могут быть невесомыми.
9. Термостойкость. Вещество сохраняет целостность и практические свойства при температурных перепадах. Выдерживает воздействие паром до 140 С^о.

Не смотря на большое количество преимуществ и востребованность во всех сферах промышленности полиамид имеет некоторые недостатки:

• низкая гигроскопичность, что становится причиной электризации изделий из пластика;
• некоторые составы невозможно использовать при температуре выше 40 С^о, поскольку изделия могут потрескаться и раскрошиться.

Состав постоянно дорабатывается, благодаря чему изделия из пластмассы становятся еще долговечнее. А само вещество находит применение в новых сферах человеческой деятельности.