Poliamid
A poliamidok olyan polimerek, melyek monomerjeit amidkötés köti össze. Léteznek természetes poliamidok (pl. a fehérjék), de ismertek mesterségesen előállított poliamidok is, melyek legtöbbje hőre lágyuló polikondenzációs műanyag. A mesterséges polimerek molekulái lineáris polimerláncban (−CO−NH−) karboxi-amidcsoportokat tartalmaznak, amelyek szabályos távolságban ismétlődnek.
Többféle mesterséges variánsa ismert, ezeket az alapszerkezetben – a nitrogénatomok között – elhelyezkedő szénatomok számától függően csoportosíthatjuk. Például a poliamid 6 monomeregysége 6 db szénatomot tartalmaz, a poliamid 6.6-ot alkotó két monomer 6-6 szénatomot tartalmaz.
A poliamid termékek jelentős részét az ún. nylon (nejlon) variánsok teszik ki, melyekkel az anyag megnevezésében is találkozhatunk (pl. poliamid 6.10 = Nylon 6.10), de a poliamidok közé tartoznak pl. a szénszálhoz hasonló erősségű aramidok is.
A legfontosabb poliamidok
szerkesztés
- Poliamid 6 - Elsőként Németországban állították elő, 1938 körül. Előállításához kaprolaktámot használtak. Monomeregysége:
- [−NH−(CH2)5−CO−]n
- Poliamid 6.6 - 1935 körül állították elő az USA-ban. Adipinsavból és hexametilén-diaminból gyártják.
- [−NH−(CH2)6−NH−CO−(CH2)4−CO−]n
- Poliamid 11 - Franciaországban dolgozták ki, aminoundekánsav felhasználásával:
- [−NH−(CH2)10−CO−]n
- Poliamid 12 - lauril-laktám alapú, Németországból származik:
- [−HN−(CH2)11−CO−]n
Általános tulajdonságok
szerkesztésÁltalános tulajdonságai a metilén- és amidcsoportok (CH2/CONH) arányának és helyzetének megváltoztatásával jól módosíthatóak, de a tulajdonságait befolyásolja a kristályosodási fok és a kristálymorfológia (alak) is. A metilén- és amidcsoportok arányának csökkentésével az anyag:
- ridegsége, keménysége, kopásállósága nő;
- hőtágulása csökken;
- olvadáspontja, vízfelvétele növekszik;
- szívóssága, vegyi ellenálló képessége csökken.
Általánosságban elmondható, hogy viszonylag nagy a szilárdsága (70–110 MPa) és keménysége (Rockwell-keménység szerint: M 85 – M 98). Jó a kifáradási szilárdsága, csillapítási képessége és a csúszási tulajdonságai (μ = 0,15–0,5), mint ahogy a kopásállósága is. Viszonylag széles hőmérsékleti tartományban (−40 °C-tól +140 °C-ig) felhasználható.
A nagymértékben testre szabható tulajdonságainak köszönhetően különböző adalékanyagok hozzáadásával többféle kompozitanyag hozható létre.
Főbb alkalmazási területek
szerkesztésA poliamidok nagyon fontosak a textiliparban (PA szálak, szövetek). Készülnek belőle női harisnyák, fehérneműk, szőnyegek, kötelek, védőruhák. De ezen kívül – a nagy mértékű variálhatóságának köszönhetően (többféle molekulaszerkezet és nagy számú kompozit anyag) – rendkívül széles körben használható. Pl. szigetelőanyagként, forró gázok szűrésére alkalmas betéteknél, gumiabroncs erősítésére, horgászzsinórok és kefeipari sörték előállítására is.
Aramidok
szerkesztés
Az aramidok az aromás poliamidok csoportjába tartozó vegyületek. Főleg kevlár néven ismertek, azonban a Kevlar® a DuPont bejegyzett védjegye.
Többféle változata is ismert:
- para-feniléndiamin-ftálsavamid (Kevlar® -DuPont)
- meta-feniléndiamin-ftálsavamid (Nomex® -DuPont)
- részben aromás poliamid (Trogamid® -Hüls)
A műanyagok közül leginkább a nagyon magas – 3000 MPa feletti[1] – szakítószilárdságukkal tűnnek ki (hasonló súlyú acélnál körülbelül ötször nagyobb a szakítószilárdságuk), emellett jóval kisebb a sűrűségük, korrózióállóak és a savaknak-lúgoknak is ellenállnak.
A hőtágulási együtthatójuk negatív, ezért amikor az őket körülvevő ún. mátrixgyanta tágul, az aramidok zsugorodnak. Ennek köszönhetően az aramid alapú kompozitok hő hatására is tartják a méretüket.
Megmunkálás
szerkesztésNagy a vízfelvevő képességük (még a levegő páratartalma is hatással van rájuk), ezért kb. 15%-kal több gyantát kell használni a kompozit anyag készítésekor. Vágásuk hagyományos ollóval szinte lehetetlen, mert kicsúsznak az olló élei közül a szálak, csiszolásuk pedig nagy szakértelmet igényel.
Felhasználás
szerkesztésFelhasználják többek között golyóálló mellényekben, katonai felszereléseknél, a repülés- és űrtechnikában, hajóknál, tenger alatt húzódó kábelek védőborításaként és vágásálló kesztyűknél is.
