Полиамид: что это за материал, свойства, характеристики и применение

Тем не менее аналитики прогнозируют рост выпуска в ближайшие 3-4 года примерно на 4%. Поэтому целесообразно поговорить о том, что значит полиамид, какой материал служит сырьем при его синтезе, где в конечном итоге применяется вещество. С учетом уже имеющегося высокого объема стоит также упомянуть перспективы вторичной переработки и утилизации как одной из наиболее актуальных сфер, интересующих экологов, промышленников и предпринимателей. Попробуем раскрыть каждую из этих тем максимально подробно.

Общее представление

Пластик, являющийся продуктом высокомолекулярных синтетических соединений с особыми группами амидов в основной цепи. Его принято получать путем поликонденсации диамина и различных видов дикарбоновых кислот. Композиция зависит от требований к характеристикам материала, а также производственных возможностей конкретного предприятия.

При этом различные марки данной пластмассы могут иметь индивидуальные свойства. Большинство представляет собой прочные термопластичные полимеры с частично кристаллической структурой.

История ПА

Ученые затрудняются назвать точный промежуток времени, когда вещество было получено впервые. Все дело в том, что к соответствующей группе относится сразу несколько синтетических материй, которые открывались исследователями в разное время. Примерным временем начала распространения полимера называют 1930-е годы, когда был впервые внедрен в промышленное производство нейлон.

Уже тогда широкая общественность начала узнавать, что такое полиамид: характеристики материала были идеальны не только для изготовления автомобильных шин, но и для другой продукции. Например, для одежды и обуви с уникальными свойствами. Если же говорить о данной пластмассе как о самостоятельном виде, то ее массовый выпуск был налажен только в 1960-е годы. Однако уже через 14 лет объем мирового производства превысил 2.5 млн тонн. С тех самых пор оно не переставало расти.

Особенности состава и изготовления

Получают путем специальной химической реакции из природных ресурсов. В числе последних нефть и газ. Разработка предполагает разнообразные процессы, которые применяются в соответствии с конкретной технологией. В зависимости от того, из чего делают полиамид, свойства, применение и конечные характеристики продукции могут кардинально различаться. В основном выделяют 3 этапа получения:

1. Синтез циклических амидов капролактама из бензола.
2. Формирование полимера из заготовки.
3. Технологическая обработка, направленная на создание нитей за счет растяжения волокон.

Что же касается дальнейшего производства продукции из выпускаемого сырья, то процесс осуществляется несколькими методами. Отметим 5 наиболее распространенных:

1. Формовая полимеризация.
2. Выдавливание предварительно нагретого материала с помощью экструдера.
3. Прессовка – например, получение тканей за счет помещения вещества в матрицы разного размера и его выталкивание под давлением при помощи пресс-штемпеля.
4. Вакуумная формовка – позволяет получить листы и пленки, ПА при этом изначально переходит в эластичное состояние, а затем охлаждается и твердеет.
5. Придание массе формы за счет пневматической обработки – воздействие на сырье оказывает сжатый воздух.

В зависимости от того, из чего состоит полиамид, области применения могут быть ограничены. Он отличается универсальностью или специфичностью. На этапе полимеризации, формовки и базового синтеза в полимер часто добавляются различные химические компоненты. Обычно они влияют на огнеупорность, повышение устойчивости к воздействию влаги, ультрафиолета и так далее.

Механические качества изделий из полиамида

Среди ключевых характеристик – повышенная прочность. Также имеют длительный срок службы, отличаются стойкостью к внешней агрессии. Конечные свойства зависят от состава композиции и качества сырья. Тем не менее, можно отметить общие преимущества и недостатки.

Базовыми механическими качествами остаются, например, варьирующиеся температуры плавления и горения. Полимеры также способны воздействовать с окружающей средой – впитывать и отдавать влагу, накапливая ее в аморфных зонах. Параметр различается у ПА разных марок и может исключаться путем включения соответствующих добавок. Различия наблюдаются и в отношении подверженности вещества разрушению при длительном воздействии ультрафиолета.

Преимущества и недостатки

Можно выделить общие характеристики. Именно о них будет уместно поговорить далее.

Плюсы

Многие преимущества обусловлены кристаллической структурой. Отметим наиболее распространенные плюсы этой пластмассы:

• возможность сохранения формы даже при серьезных механических нагрузках;
• отсутствие деформации при растягивании в пределах нормированных значений;
• обратимое влагопоглощение – накопление молекул воды только в аморфных областях;
• сопротивляемость негативному воздействию ультрафиолета;
• способность не поддерживать горение и не распространять пламя.

Если рассматривать базовый материал полиамид, свойства и характеристики которого могут в дальнейшем меняться за счет оптимизации состава, то стоит также отметить его легкое окрашивание. Можно использовать пигменты любых оттенков, добиваться стойкости цвета даже при постоянном воздействии УФ-лучей.

Вещество также не подвержено поражению грибком и плесенью, его не способны разъедать многие соли. Полимер невосприимчив к реакциям отдельных кислот и щелочей. Тактильно приятен, потому часто используется для изготовления прилегающей к телу одежды. Последнюю можно стирать с соблюдением требований изготовителя – тогда она не дает усадки, не мнется.

Обратите внимание: при минимальном удельном весе тончайшие полиамидные волокна способны выдерживать нагрузку до 1.5 кг. Прочность – их основной плюс. Они востребованы при производстве одновременно легких и стойких к механическим воздействиям изделий. Яркий пример – всевозможные сетки и пленки.

Минусы

Нет возможности обратно поглощать влагу, однако это значение невысокое. Проще говоря, не получится создать ткани для клининга. К другим недостаткам относят увеличенную теплопроводность, сложность выведения «жирных пятен». Большинство марок не могут эксплуатироваться при температуре более 40 С, так как в этот момент они становятся уязвимыми и легко крошатся.

Среди других недостатков невысокая гигроскопичность, из-за которой ПА быстро электризуется. Некоторые виды синтетических тканей этого вида также могут провоцировать возникновение аллергической реакции. Последняя индивидуальна и зависит от физиологических особенностей конкретного человека.

Технические качества и сферы применения

Полиамид – это полимер, который можно отнести к числу универсальных. Благодаря оптимальным характеристикам, он находит широкое применение в самых разных сферах промышленности и производства. Также используется в машиностроении, в медицине и других отраслях. Причина распространенности вещества в его прочности, устойчивости к износу и механическим нагрузкам. В сочетании с минимальным весом эти качества обусловливают растущую потребность в материале.

Интересно, что если обратиться к статистике, то можно увидеть меньший выпуск полимера в сравнении с аналогами. Но это говорит не о том, что он перестает быть актуальным – просто изделия априори более легкие и это не может не сказываться на рассчитываемом тоннаже. Никаких проблем с его востребованностью и потреблением нет. В качестве примера поговорим о том, что сделано из полиамида в самых разных сферах:

1. Предметы одежды и обуви – например, плащи и куртки, нижнее белье и колготки, подошвы ботинок и кроссовок.
2. Снасти – веревки, канаты, рыболовные сети.
3. Экипировка и инвентарь – туристическое и спортивное снаряжение, аксессуары.
4. Автозапчасти – обода для колес, части систем амортизации, всевозможные втулки.
5. Строительные комплектующие – запорная арматура, элементы трубопроводов.

Сырье также используется при изготовлении отдельных лаков, красок, растворителей, антикоррозийных покрытий и антисептиков. Полимер востребован и в медицине – здесь из него создаются шовные нити, перевязочные медматериалы и даже протезы, искусственные сосуды. Широкое распространение некоторые марки получают в пищевой промышленности. В частности, при выпуске пленок и сеток, контактирующих с продуктами питания.

Разновидности и модификации

Мы уже говорили о том, что означает полиамид: состав материала может меняться в зависимости от требований к его конечным характеристикам. Композиции часто включают армирующее стекло- или углеволокно, повышающие прочность. Активно добавляется тальк, снижающий уязвимость к трению и общую ударную вязкость. Также распространено использование графита, молибдена в форме дисульфида и различных масел.

По технологии выпуска выделяют литьевые, экструзионные и блочные. Также на российском рынке представлена линейка ПА от 6 до 610 и продукция вторичной переработки – например, 6-21. Базовый состав PA-6 – максимально востребованный. Именно из него выпускают конструкционный пластик, предельно стойкий к внешней и химической агрессии.

Виды тканей из ПА и область их применения

Это наиболее востребованная продукция. Конечным товаром она обычно не выступает и служит для дальнейшего изготовления различных предметов. Также он активно используется в строительстве, отделке и декоре.

Капрон

Крайне прочное волокно. Более эластичное, чем натуральный шелк. Подходит для производства одежды и аксессуаров многократного использования. Практически не впитывает влагу. Широко используется в других отраслях – например, при выпуске рыболовных сетей, верёвок, струн для музыкальных инструментов, фильтров, автозапчастей, шин и даже парашютов.

Анид

При разговоре про полиамид виды пластика обычно упоминают во всем многообразии модификаций. Эта – не исключение. Представляет собой разновидность капрона, которую отличает большая устойчивость к высоким температурам. Также анид обладает максимальной податливостью к окрашиванию в любой цвет.

Нейлон

Один из старейших материалов, впервые синтезированный еще в первой половине прошлого века. Обладает базовыми свойствами, характерными для вещества – прочность, минимальным удельным весом, стойкостью к механическим нагрузкам. Может модифицироваться в процессе получения и приобретать новые качества.

Таслан

Более тяжелая ткань относительно аналогов. Одновременно максимально прочная. Характеризуется лучшей проницаемостью воздуха, благодаря чему часто применяется при пошиве различной одежды – например, курток и плащей. Востребована в промышленности, выпускается в больших объемах.

Джордан

Еще одна разновидность «дышащей» ткани. Говоря о том, что изготавливают из полиамида этого вида, нельзя не отметить различные предметы гардероба. Причем как взрослого, так и детского. Из него производят куртки, комбинезоны, усиленные дождевики и многое другое. Ткань отличает специфическое плетение и присутствие армирующих нитей в составе.

Велсофт

Более распространенное название – микрофибра. Имеет велюровую фактуру, крайне приятна на ощупь. Одновременно обладает отличными теплоизоляционными показателями, отличается износостойкостью, сохраняет первозданный внешний вид даже при многочисленных стирках. Служит максимально долго.

Тактель

Двухслойное микроволокно с особой структурой. Она обуславливает лучшие показатели прочности и надежности. Обеспечивает отличную теплоизоляцию. Он остается востребованным при производстве спортивной одежды, туристической экипировки, компрессионного белья и специальных медицинских аксессуаров.

Использование ПА

Вещество обладает массой преимуществ для применения в самых разных сферах. Его основные качества, на которые обращают внимание изготовители и потребители – невысокий вес, устойчивость к деформации, неподверженность коррозии, процессам гниения. Полимер не поражает грибок. Он минимально впитывает влагу, быстро и без последствий просушивается. Это мотивировало производителей выпускать из него водостойкую одежду. Гибкость и прочность – причина востребованности материала при выпуске колготок, нижнего белья.

Наибольший сегмент занимают разнообразные ткани. Они различаются по структуре, визуальным и техническим свойствам. Если вспомнить о том, что относится к полиамидам, то можно отметить многообразие марок с разными качествами. Одни из них больше подходят для пошива изделий, другие – для изготовления снастей, оборудования, экипировки и даже медицинских протезов, шовных нитей.

Основные характеристики

Зависят от состава и технологии синтеза. Также различаются и остаются специфичными для марок полимеров. Поэтому дать конкретные численно-буквенные обозначения возможным не представляется. Мы можем лишь привести примеры и с удовольствием это сделаем.

Например, рассмотрим марку ПА6-ЛПО-Т18. Она имеет прочность на разрыв от 77 МПа – это ее ключевое свойство. А вот 66-1А будет максимально устойчивым к деформации. Продавцы часто говорят о том, чем хорош полиамид, как выглядит и где применяется.

Если рассматривать последнюю марку, то она не боится даже серьезной химической агрессии. Например, воздействия всевозможных кислот, масел и щелочей. Часто применяется в ходе производства запчастей, деталей и элементов, которые эксплуатируются в условиях предельных механических нагрузках. Параллельно обладает повышенной стойкостью к высоким температурам – плавится при 254С.

Подведем итоги

Полиамид – это пластик, который имеет минимальный удельный вес и одновременно отличается повышенной прочностью. Важная особенность заключается в том, что его тончайшие волокна способны выдерживать вес до 1.5 кг и более в зависимости от собственного диаметра. Вещество получает кристаллическую структуру. Минимально впитывает влагу, быстро отдает ее, практически не накапливает.

ПА не подвержен воспламенению, не поддерживает распространение огня. Активно применяется в самых разных отраслях промышленности и производства. Мировое изготовление сырья оценивается примерно в 6 млн тонн и прогнозируемо возрастает с каждым годом.

Вопрос/Ответ

Какие изделия сделаны из ПА?

Их очень много – от одежды до медицинских протезов, искусственных сосудов и суставов. Наиболее распространенными остаются колготки, нижнее белье, куртки, шторы. Также из волокон выпускают элементы шин, запчасти для автомобилей, веревки, канаты, пленки, сетки и многое другое.

Чем хорош полиамид?

Он обладает повышенной прочностью при минимальном удельном весе. Отличается от аналогов способностью не деформироваться даже при серьезных механических нагрузках. Имеет длительный срок службы, подлежит оптимизации путем включения в состав армирующих и других химических реагентов.

Как выглядит ПА?

Визуально это бесцветный полимер с глянцевой фактурой. Однако в ходе обработки базовые свойства могут меняться. В качестве сырья часто выпускается окрашенным. На внешние и технические характеристики также влияют оптимизирующие добавки.