راهکارهایی برای افزایش مقاومت در برابر ضربه پلی آمید

بخش قبلی این نوشتار که لینک آن در زیر دیده می شود، مزایای پلی آمیدها را برشمرد. اما گاهی باید از زاویه ای دیگر، به نقاط منفی پلیمرهای مهندسی نیز نگاهی انداخت. این مقاله مهمترین ایراد وارد بر خانواده پلی آمیدها، یعنی مقاومت به ضربه کم آن ها در مقایسه با دیگر خواص را بررسی خواهد کرد.

پلی آمید – لازمه خودرو های مهندسی و با دوام

از آنجاییکه پلی آمید در گروه پلاستیک های مهندسی قرار می گیرد و تمامی گریدهای آن در تولید قطعات حساس بخش های مختلف صنعتی به مصرف می رسند، مقاومت به ضربه یکی از مهمترین خواص مورد انتظار از پلی آمیدها است. پلی آمید با توجه به ریزساختار کریستالین و همچنین نوع بافت کریستالی خود، در برابر ضربه عملکرد ضعیفی از خود نشان می دهد. وضعیت وقتی نگران کننده تر می شود که بدانیم پلی آمید در گروه پلاستیک های حساس به شکاف (Notched) نیز قرار دارند و چنانچه در زمان تولید یا کاربری شکافی در قطعه ایجاد شود، مقاومت به ضربه آن حتی تا ده برابر نسبت به نمونه بدون شکاف کمتر می شود. اما خوشبختانه در سال های اخیر بر اساس الزامات کاربری، گریدهای پلی آمید مختلفی با مقاومت های ضربه متنوع توسعه داده شده اند و توانسته اند به خوبی از پس معیارهای مهندسی برآیند.

پر بازده ترین روشی که تاکنون برای افزایش مقاومت به ضربه پلی آمید تجاری سازی شده است، آلیاژ کردن آن با الاستومرها است. در واقع الاستومرها با داشتن زنجیره های منعطف در صورتیکه به پلی آمیدها اضافه شوند، مکانیزم هایی را ایجاد می کنند که به کمک آن ها انرژی وارد شده به قطعه در اثر ضربه، می تواند جذب شود و از ایجاد و رشد ترک که مقدمه شکست قطعه است، جلوگیری کنند. آلیاژهای پلی آمید/ الاستومر در گروه آلیاژهای ناسازگار قرار می گیرند و بخش الاستومری به صورت قطراتی در ماتریس پلی آمید قرار می گیرد. پس باید دقت داشت الاستومرهایی که توانایی افزایش مقاومت به ضربه پلی آمید را دارند، از نظر شیمیایی با آن سازگار نیستند و اولین چالش ایجاد سازگاری شیمیایی بین الاستومر و پلی آمید است. دومین چالش انتخاب الاستومر مناسب، و آخرین مورد، تولید آلیاژ به کمک دستگاه های اختلاط پر بازده، به منظور دست یابی به پخش و توزیع یکنواخت که لازمه ایجاد مقاومت به ضربه بالا در پلی آمید است، می باشد.

از جمله مهمترین الاستومرهایی که تا کنون به عنوان بهبود دهنده ضربه در ماتریس پلی آمید قرار گرفته اند، می توان به EPDM، SEBS و نسل جدید الاستومرها، موسوم به POE (Polyolefin Elastomer)، اشاره کرد. اما همانطور که در بالا اشاره شد، هر سه کاندید الاستومری معرفی شده از نظر شیمیایی در گروه پلیمرهای غیر قطبی قرار می گیرند. حال آنکه پلی آمید پلیمری قطبی است و اضافه کردن یک الاستومر غیر قطبی نه تنها منجر به بهبود وضعیت مقاومت به ضربه نمی شود، بلکه خواص مکانیکی پلی آمید را تضعیف نیز می کند. در چنین وضعیتی از سازگارکننده های پلیمری که حاوی گروه های قطبی و غیر قطبی سازگار با هر دو پلیمر هستند، استفاده می شود. سازگارکننده های مناسب برای آلیاژ پلی آمید/ الاستومر، EPDM و SEBS های قطبی شده با مالئیکه (EPDM-g-MA, SEBS-g-MA) هستند.

اگر تا به اینجای کار را بخواهیم جمع بندی کنیم، باید بگوییم ترکیب سه تایی زیر می تواند یک راهکار مهندسی به منظور بر طرف کردن مقاومت به ضربه کم پلی آمیدها باشد:

PA/ EPDM, SEBS, POE/ EPDM-g-MA, SEBS-g-MA, POE-g-MA

در بخش بعدی در ارتباط با این راهکار مهندسی بیشتر صحبت خواهیم کرد.

درباره نویسنده

علی ابراهیمی

علی ابراهیمی فارغ‌التحصیل مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی امیرکبیر در رشته مهندسی پلیمر است. وی از سال ۱۳۹۳ در گروه تحقیق و توسعه شرکت پلیمر پیشرفته دانا در حوزه توسعه محصول فعالیت می کند.
تولید محتوا در حوزه فناوری های مرتبط با دانش پلیمر و بررسی سیر توسعه کمپانی های کلیدی در این زمینه از علایق اوست.

See author's posts