أكريلونيتريل بوتادين ستيرين
الهيكلراتنج ستايرين-أكريلونيتريل (SAN) هو بوليمر مشترك يتكون من الستايرين والأكريلونيتريل. التركيبة النموذجية لبوليمرات SAN هي:
- ستايرين: حوالي 70-80٪
- أكريلونيتريل: حوالي 20-30٪
الخصائصيُستخدم SAN بطريقة مشابهة للبوليسترين. وكما هو الحال مع البوليسترين، فهو شفاف وهش. يتمتع هذا البوليمر بدرجة حرارة انتقال زجاجي تزيد عن 100 درجة مئوية بفضل وحدات الأكريلونيتريل في السلسلة، مما يجعله مقاومًا للماء المغلي. يشتهر SAN بقوة شد وانحناء ممتازة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات الهيكلية. كما أنه مقاوم للزيوت والدهون والأحماض المخففة والقواعد، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في الحاويات الكيميائية وتخزين المواد الغذائية.
التطبيقات
- المنتجات المنزلية: الأكواب البلاستيكية، صواني الطعام، حاويات التخزين
- السيارات: المكونات الداخلية، المقابض، الأزرار، لوحات العدادات
- المجال الطبي: أنابيب الاختبار، أطباق بتري، المعدات المخبرية
- الإلكترونيات: الأغلفة، العلب، الأجزاء الإلكترونية الشفافة
المزايا
- قوة ميكانيكية عالية
- سهولة المعالجة
- خفيف الوزن
- اقتصادي وفعال من حيث التكلفة
- شفاف
- عازل كهربائي جيد
العيوب
- مقاومة محدودة للصدمات
- قابلية التشقق تحت الضغط البيئي
- قابلية الاشتعال
- مقاومة محدودة للعوامل الجوية
بلاستيك بولي أوكسي ميثيلين (POM / أسيتال)
البولي أوكسي ميثيلين (POM)، المعروف أيضًا باسم أسيتال، ديلرين® (اسم تجاري لشركة DuPont) أو بولي أسيتال، هو بوليمر حراري هندسي عالي الأداء. يُستخدم على نطاق واسع نظرًا لقوته العالية، وانخفاض معامل الاحتكاك، والاستقرار الأبعادي الممتاز.
التركيب
البولي أوكسي ميثيلين (POM)، أو الأسيتال، هو بوليمر حراري نصف بلوري يتكون من وحدات أوكسي ميثيلين (-CH₂O-) متكررة في بنيته الجزيئية.
يوجد في شكلين رئيسيين:
- البولي أوكسي ميثيلين المتجانس (POM-H)، مثل ديلرين® من DuPont، يتميز ببنية بلورية منتظمة للغاية، مما يمنحه قوة ميكانيكية وصلابة أعلى.
- البولي أوكسي ميثيلين المشترك (POM-C) يحتوي على مونومرات مشتركة تقلل من مخاطر التحلل الحراري والأكسدة، مما يحسن مقاومته الكيميائية واستقراره الحراري.
تساهم الروابط القوية بين الكربون والأكسجين في العمود الفقري للبولي أوكسي ميثيلين في منحه قوة عالية، واحتكاك منخفض، ومقاومة ممتازة للتآكل، مما يجعله مادة مثالية للمكونات الدقيقة في مختلف الصناعات. ومع ذلك، بسبب طبيعته البلورية العالية، يمكن أن يكون POM هشًا في ظل ظروف معينة، كما أن لديه خصائص التصاق محدودة، مما يستدعي أحيانًا معالجات سطحية للتصاق الطلاء أو اللصق.
الخصائص
البولي أوكسي ميثيلين (POM) هو بوليمر حراري هندسي عالي الأداء يتميز بقوة ميكانيكية ممتازة، وصلابة، واستقرار أبعادي عالٍ.
✅ الخصائص الميكانيكية:
• قوة شد عالية وصلابة كبيرة
• مقاومة ممتازة للتآكل والاحتكاك
• معامل احتكاك منخفض، مما يجعله مثاليًا للأجزاء المتحركة
✅ المقاومة الكيميائية والحرارية:
• مقاومة جيدة للحرارة (يُستخدم حتى 120°C)
• مقاومة كيميائية جيدة ضد المذيبات والوقود والأحماض الضعيفة
• امتصاص منخفض جدًا للرطوبة، مما يحافظ على ثبات الأبعاد
✅ الخصائص الكهربائية:
• عزل كهربائي ممتاز، مما يجعله مناسبًا للمكونات الإلكترونية
⚠️ العيوب:
• مقاومة ضعيفة للأشعة فوق البنفسجية – يؤدي التعرض الطويل للشمس إلى تدهور المادة
• مقاومة حرارية محدودة – يُستخدم عادةً تحت 120°C
• قابلية للكسر – قد يكون هشًا تحت الأحمال الصدمية العالية
• صعوبة الالتصاق والطلاء – يتطلب معالجة سطحية خاصة
• عرضة للتحلل الحراري – يمكن أن يتحلل عند التعرض لدرجات حرارة معالجة مرتفعة
التطبيقات
🔹 قطاع السيارات:
• مكونات نظام الوقود، التروس، أقفال الأبواب، أجزاء أحزمة الأمان
🔹 الآلات الصناعية:
• المحامل، البطانات، أجزاء سيور النقل، البكرات
🔹 المنتجات الاستهلاكية:
• السوست (السحابات)، الأبازيم، إطارات النظارات، مقابض السكاكين
🔹 الإلكترونيات:
• المفاتيح، الموصلات، الحاويات الكهربائية
🔹 الأجهزة الطبية:
• أقلام الأنسولين، مكونات أجهزة الاستنشاق، الأدوات الجراحية
🔹 الطيران والفضاء:
• التروس خفيفة الوزن، السحابات، المكونات الداخلية
يُستخدم POM على نطاق واسع في التطبيقات التي تتطلب صلابة عالية، واحتكاك منخفض، واستقرارًا أبعاديًا ممتازًا، مما يجعله خيارًا مثاليًا للأجزاء الدقيقة ذات الأداء العالي.
بولي إيثركيتون كيتون (PEKK)
البولي إيثر كيتون كيتون (PEKK) هو بوليمر حراري عالي الأداء ينتمي إلى عائلة البولي أريل إيثر كيتون (PAEK). يتميز بخصائصه الممتازة من حيث المقاومة الميكانيكية والحرارية والكيميائية، مما يجعله مادة مفضلة في التطبيقات المتطلبة مثل الطيران، وصناعة السيارات، والتطبيقات الطبية، والتصنيع الصناعي.
التركيب
يتكون البولي إيثر كيتون كيتون (PEKK) من بوليمر نصف بلوري يحتوي على حلقات عطرية متكررة مرتبطة بمجموعات الإيثر (-O-) والكيتون (-C=O-). يعتمد هيكله الأساسي على كيمياء البولي أريل إيثر كيتون (PAEK)، حيث تؤثر نسبة وترتيب مجموعات الإيثر والكيتون على درجة التبلور وخصائصه الحرارية. يتمتع PEKK بهيكل جزيئي فريد يسمح بوجود أشكال متصاوغة (Isomeric Forms) مختلفة، وأهمها الشكل تيريفثالويل (T) والشكل أيزوفثالويل (I). تؤثر هذه الاختلافات في ترتيب مجموعات الكيتون على خصائص المعالجة والأداء الميكانيكي للبوليمر. تساهم مجموعات الكيتون في زيادة استقراره الحراري، بينما توفر روابط الإيثر بعض المرونة، مما يجعل PEKK مادة متعددة الاستخدامات في التطبيقات ذات الأداء العالي.
الخصائص
يتمتع البولي إيثر كيتون كيتون (PEKK) بمزيج من القوة الميكانيكية العالية، والثبات الحراري الممتاز، والمقاومة الكيميائية الفائقة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات المتطلبة. يمكنه تحمل درجات حرارة تصل إلى 260 درجة مئوية بشكل مستمر، كما يتمتع بقدرة ذاتية على مقاومة اللهب، مع انبعاثات منخفضة من الدخان والسموم. يوفر PEKK مقاومة فائقة للتآكل والاحتكاك، مما يضمن متانته في البيئات ذات الاحتكاك العالي. كما أن مقاومته الكيميائية الممتازة تجعله قادرًا على تحمل التعرض للأحماض والمذيبات والهيدروكربونات.
يمكن ضبط درجة تبلوره، مما يوفر مرونة في المعالجة عبر تقنيات مثل الحقن، والبثق، والطباعة ثلاثية الأبعاد. مقارنةً بالبوليمرات الأخرى من عائلة PAEK، يتمتع PEKK بمعدل تبلور منخفض، مما يسمح بالتصاق أفضل في المواد المركبة وسهولة أكبر في التصنيع. هذه الخصائص تجعله خيارًا مفضلاً في مجالات الطيران، والسيارات، والطب، والصناعة حيث تتطلب التطبيقات أداءً عاليًا.
مزايا البولي إيثر كيتون كيتون (PEKK):
• استقرار حراري عالي، يتحمل درجات حرارة تصل إلى 260°C
• قوة ميكانيكية ممتازة ومتانة عالية
• مقاومة فائقة للمواد الكيميائية مثل الأحماض والمذيبات والهيدروكربونات
• مقاومة ذاتية للاشتعال مع انبعاثات منخفضة من الدخان والسموم
• مقاومة استثنائية للتآكل والاحتكاك في التطبيقات ذات الاحتكاك العالي
• إمكانية ضبط درجة التبلور لتحسين قابلية المعالجة والالتصاق بالمواد المركبة
• خصائص عزل كهربائي جيدة للاستخدامات الإلكترونية
• متوافق مع مختلف تقنيات التصنيع، مثل الحقن، والبثق، والطباعة ثلاثية الأبعاد
عيوب البولي إيثر كيتون كيتون (PEKK):
• تكلفة أعلى مقارنةً بالبلاستيكيات الحرارية القياسية
• يتطلب معدات معالجة متخصصة بسبب درجات انصهاره العالية
• توفر محدود مقارنةً بالبوليمرات الهندسية الشائعة
• قد يكون هشًا في بعض التركيبات، اعتمادًا على مستوى التبلور
تطبيقات البولي إيثر كيتون كيتون (PEKK):
• الطيران والدفاع: مكونات هيكلية، وأجزاء داخلية للطائرات، وأجزاء المحركات
• صناعة السيارات: بدائل خفيفة الوزن للمكونات المعدنية لتحسين كفاءة الوقود
• القطاع الطبي: الزرعات الطبية، والأطراف الاصطناعية، والأدوات الجراحية
• الإلكترونيات: مواد عزل عالية الأداء، وموصلات، ومكونات لوحات الدوائر
• النفط والغاز: الأختام، والأنابيب، والمحامل المقاومة لدرجات الحرارة العالية والمواد الكيميائية
• الطباعة ثلاثية الأبعاد: التصنيع الإضافي للمكونات القوية والمقاومة للحرارة
بوليثركيتون (نظرة خاطفة)
البولي إيثر إيثر كيتون (PEEK) هو بوليمر لدن حراري هندسي عالي الأداء، يُعرف بخصائصه الميكانيكية والكيميائية والحرارية الممتازة. ينتمي إلى عائلة البولي أريل إيثر كيتون (PAEK) ويستخدم على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية المتطلبة، مثل الفضاء، والسيارات، والطب، والإلكترونيات.
التركيب
يتكون البولي إيثر إيثر كيتون (PEEK) من سلسلة عطرية تحتوي على روابط إيثر (-O-) وكيتون (C=O) متكررة، مما يمنحه استقرارًا حراريًا وميكانيكيًا عاليًا. يتألف هيكله الجزيئي من حلقات بنزوفينون (C=O مرتبطة بحلقات البنزين) وروابط إيثر (-O-) متبادلة، مما يُنتج بوليمر شبه بلوري. توفر الحلقات العطرية الصلابة ومقاومة الحرارة، بينما تضيف روابط الإيثر المرونة وقابلية التشغيل. يمنح هذا التركيب الفريد مادة PEEK خصائص استثنائية مثل درجة انصهار عالية، ومقاومة كيميائية، وأداءً ميكانيكيًا متميزًا في الظروف القاسية.
الخصائص
يتميز البولي إيثر إيثر كيتون (PEEK) بمجموعة فريدة من الخصائص الحرارية والميكانيكية والكيميائية، مما يجعله من بين أفضل المواد البلاستيكية الهندسية. تشمل خصائصه ما يلي:
- مقاومة حرارية ممتازة تصل إلى 250°C في التشغيل المستمر، مع نقطة انصهار تبلغ 343°C.
- قوة ميكانيكية عالية، مع صلابة ممتازة ومقاومة للتآكل والاحتكاك، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات القاسية.
- مقاومة كيميائية استثنائية، إذ يتحمل الأحماض والقواعد والمذيبات، مما يعزز متانته في البيئات القاسية.
- خصائص منخفضة الاحتكاك مع قدرة ذاتية على التزليق، مما يجعله مثاليًا للمحامل والتروس.
- متوافق حيويًا، مما يجعله مثاليًا للزرعات الطبية مثل غرسات العظام وتقويم الأسنان.
- عزل كهربائي ممتاز، مما يجعله مناسبًا للموصلات والعوازل في التطبيقات الكهربائية والإلكترونية.
- قابلية اشتعال منخفضة مع انبعاث دخان وغازات سامة ضئيل، مما يعزز سلامته في التطبيقات عالية الأداء.
التطبيقات
• الفضاء والطيران: مكونات الطائرات، أجزاء المحركات، والعزل الحراري نظرًا لمقاومته العالية للحرارة وخفة وزنه.
• السيارات: يُستخدم في التروس، المحامل، الأختام، والموصلات الكهربائية نظرًا لمتانته وتقليل الاحتكاك.
• الطب: يُستخدم في غرسات العظام، والأقواس الفقرية، والبروستيثات السنية بسبب توافقه الحيوي ومقاومته للتعقيم.
• النفط والغاز: يُستخدم في الأختام، والصمامات، ومكونات المضخات نظرًا لمقاومته العالية للمواد الكيميائية والضغط.
• الإلكترونيات: يُستخدم في الموصلات، والعوازل، وتصنيع أشباه الموصلات بفضل عزلِه الكهربائي الممتاز.
• الطباعة ثلاثية الأبعاد والتصنيع: يُستخدم في التصنيع الإضافي لصناعة المكونات عالية الأداء التي تتطلب المتانة ومقاومة الحرارة.
المزايا
• مقاومة حرارية عالية تصل إلى 250°C.
• متانة ميكانيكية عالية ومقاومة ممتازة للتآكل والاحتكاك.
• مقاومة كيميائية ممتازة ضد الأحماض والقواعد والمذيبات.
• خصائص منخفضة الاحتكاك وقدرة ذاتية على التزليق.
• متوافق حيويًا ومناسب للزرعات الطبية.
• عزل كهربائي ممتاز، مما يجعله مناسبًا للإلكترونيات المتقدمة.
• قابلية اشتعال منخفضة مع انبعاثات دخان وغازات سامة ضئيلة.
• خفيف الوزن، مما يجعله مثاليًا لتطبيقات الفضاء والسيارات.
العيوب
• تكلفة مرتفعة مقارنةً بالمواد البلاستيكية التقليدية.
• صعوبة المعالجة بسبب درجة انصهاره العالية.
• يتطلب معدات متخصصة للتشكيل بالحقن أو التشغيل الميكانيكي.
• توفر محدود مقارنةً بالبوليمرات الأكثر شيوعًا.
• قد يتحلل عند التعرض المطول للأحماض القوية والأشعة فوق البنفسجية.