البولي أريلات (PAR)، المعروف أيضًا باسم البوليستر العطري، هو عبارة عن بلاستيك هندسي خاص بالحرارة يحتوي على حلقات عطرية وروابط إسترية على السلسلة الرئيسية للجزيء.
خصائص بولي أريلات PAR
بولي أريلات (PAR)، المعروف أيضًا باسم البوليستر العطري، هو بلاستيك هندسي حراري خاص ذو حلقات عطرية وروابط إسترية على السلسلة الرئيسية للجزيء. صُنع في شركة يونيتيكا اليابانية عام ١٩٧٣، واسمه التجاري هو بوليمر U. وهو بلاستيك مقاوم لدرجات الحرارة العالية ذو أداء شامل ممتاز.
يُصنع البولي أريلات عن طريق تكثيف الفينول ثنائي الهيدروكسيل وحمض ثنائي الكربوكسيل. باستخدام أنواع مختلفة من الفينول ثنائي الهيدروكسيل والأحماض ثنائية الكربوكسيل كمواد خام، يمكن الحصول على أنواع عديدة من البولي أريلات. عادةً ما يُشار إلى البولي أريلات بأنها تكثيف متعدد من خليط من ثنائي الفينول أ وحمض التيريفثاليك وحمض الإيزوفثاليك كمواد خام.
يتميز PAR ببنية خطية غير متبلورة، وتتكون السلسلة الرئيسية للجزيء من فينيل، وإيثر، وكربونيل، وإيزوبروبيل. تختلف تأثيرات المجموعات المختلفة على خصائص البوليمر، إلا أن التأثير المشترك لكل مجموعة يجعل السلسلة الرئيسية لـ PAR أكثر صلابة، واستقطابًا معينًا، وعدم تبلور، ومرونة معينة.
1. بيانات أداء العديد من البولي أريلات
| أداء |
يو-100
(درجة مقاومة للحرارة) |
يو-1060
(الدرجة العامة) |
يو-4015
(درجة تدفق عالية) |
يو-8000
(درجة النفخ) |
| الكثافة/(جم/سم³) |
1.21 |
1.21 |
1.24 |
1.26 |
| صلابة روكويل (R) |
125 |
125 |
124 |
125 |
امتصاص الماء
(20 درجة مئوية، 24 ساعة،٪) |
0.26 |
0.25 |
0.20 |
0.15 |
| معدل امتصاص الرطوبة (65%RH، 24 ساعة،%) |
0.07 |
0.07 |
0.05 |
0.03 |
| قوة الشد/ميجا باسكال |
71.5 |
75.0 |
83.0 |
72.5 |
| استطالة(٪) |
50 |
62 |
62 |
95 |
| قوة الانحناء/ميجا باسكال |
97.0 |
95.0 |
115.0 |
113.0 |
| معامل الانثناء/جيجا باسكال |
1.9 |
1.9 |
2.0 |
1.9 |
| قوة الضغط/ميجا باسكال |
96.0 |
96.0 |
98.0 |
98.0 |
| قوة تأثير إيزود المسننة/(جول/متر) |
150~250 |
250~350 |
250~350 |
80~150 |
| المقاومة الحجمية/Ω·سم |
2*10＾16 |
2*10＾16 |
2*10＾16 |
2*10＾16 |
| مقاومة القوس/ثانية |
129 |
129 |
120 |
123 |
| ثابت العزل الكهربائي (10⁶ هرتز) |
3.0 |
3.0 |
3.0 |
3.0 |
| ظل الخسارة العازلة (10 ⁶ هرتز) |
0.015 |
0.015 |
0.015 |
0.015 |
2. الخصائص الميكانيكية
تتميز البولي أريلات بمقاومة ممتازة للزحف، ومقاومة للصدمات، واستعادة للإجهاد، ومقاومة للتآكل، بالإضافة إلى قوة وصلابة ميكانيكية عالية. كما تُظهر قوة شد عالية في نطاق واسع من درجات الحرارة. بالمقارنة مع البولي كربونات، فإن القيمة المطلقة لقوة تحمل البولي أريلات للصدمات أقل قليلاً، إلا أن اعتمادها على سمك العينة أقل من البولي كربونات. عندما يزيد سمكها عن 6.4 مم، تكون قوة تحملها للصدمات أعلى من البولي كربونات. لذلك، تتميز البولي أريلات بتفوق أكبر في تحضير المنتجات ذات السُمك الكبير.
تتمتع البولي أريلات بخصائص زحف شد جيدة، وكمية زحفها صغيرة جدًا حتى تحت مثل هذا الحمل العالي البالغ 21 ميجا باسكال.
بالنسبة للمواد البوليمرية، باستثناء الأجسام المرنة تمامًا، يُولَّد إجهاد دائم تحت تأثير القوى الخارجية. ومع ذلك، تُظهر البولي أريلات قدرة ممتازة على استعادة الإجهاد وخسارة ضئيلة في الهستيريسيس. حتى في ظل معدل إجهاد مرتفع، يكون فقدان الهستيريسيس للبولي أريلات أقل بكثير من البولي كربونات والبولي أوكسي ميثيلين. حتى في درجات الحرارة العالية، يحافظ البولي أريلات على هذا الأداء الممتاز دون توليد إجهاد متبقٍ مفرط.
3. الخصائص الحرارية
يحتوي البولي أريلات على حلقات بنزين أكثر كثافة في سلسلته الجزيئية الرئيسية، مما يجعله يتمتع بمقاومة حرارية ممتازة. تحت ضغط 1.82 ميجا باسكال، تصل درجة حرارة التشوه الحراري للبولي أريلات (U-100) إلى 175 درجة مئوية. باستخدام الطريقة الحرارية التفاضلية، تكون درجة الحرارة التي يبدأ عندها فقدان الوزن 400 درجة مئوية، ودرجة حرارة التحلل 443 درجة مئوية، ودرجة حرارة التحول الزجاجي للبولي أريلات (طريقة DSC) 193 درجة مئوية، وهي أعلى بحوالي 50 درجة مئوية من البولي كربونات و3-4 درجات مئوية من البولي سلفون. لذلك، تتأثر خصائص البولي أريلات المختلفة بدرجة الحرارة بشكل أقل من البولي كربونات والبولي سلفون، كما أن معامل التمدد الخطي صغير، وثبات الأبعاد أفضل.
وبالمقارنة مع بعض المواد البلاستيكية الهندسية الأخرى، يتمتع البولي أريلات أيضًا بمقاومة لحام ممتازة وانكماش حراري منخفض جدًا.
4. مقاومة اللهب
بولي أريلات بلاستيك ذاتي الإطفاء وغير قابل للاشتعال. بدون مثبطات اللهب، يمكن للعينة بسمك 1.6 مم الوصول إلى مستوى UL94V-0. مؤشر الأكسجين للبولي أريلات هو 36.8، وهو أعلى من مؤشر الأكسجين للبلاستيكات الأخرى (بما في ذلك تلك التي تحتوي على مثبطات اللهب)، إلا أنه أقل من مؤشر الأكسجين للبولي فينيل كلوريد، وكلوريد البولي فينيلدين، والبولي تترافلوروإيثيلين، وكبريتيد البولي فينيلين، وغيرها من المواد المحتوية على الهالوجين.
5. الخصائص الكهربائية
تُشبه الخواص الكهربائية للبولي أريلات خصائص البولي أوكسي ميثيلين والبولي كربونات والبولي أميد، وتتميز بمقاومتها للجهد الكهربائي بشكل خاص. ولأن البولي أريلات يتميز بانخفاض امتصاصه للرطوبة، فإن خواصه الكهربائية مستقرة جدًا في البيئات الرطبة. كما أن خواصه الكهربائية أقل تأثرًا بدرجة الحرارة. وتظل المقاومة الحجمية للبولي أريلات أعلى من 1014Ω·cm حتى عند درجة حرارة عالية تبلغ 160 درجة مئوية.
6. الخصائص الكيميائية
يتميز بولي أريلات بمقاومة جيدة للأحماض والزيوت، إلا أن مقاومته للقلويات، والتشقق الإجهادي، والهيدروكربونات العطرية، والكيتونات ليست مثالية. كما أن مقاومته الكيميائية ليست مثالية. وقد حسّن بولي أريلات سلسلة AX المعدّل بألياف الكربون من مقاومته الكيميائية ومقاومته للمذيبات العضوية بشكل ملحوظ، كما تحسّن أداء معالجته بشكل كبير. يبين الجدول 1-2 خصائص بولي أريلات سلسلة AX.
7. خصائص أخرى
يتميز البولي أريلات بشفافية ممتازة، بمعامل انكسار يبلغ 1.61، وهو أعلى من معامل انكسار البولي كربونات والبولي ميثاكريلات. كما تبلغ نسبة نفاذيته للضوء 87% بسمك 2 مم، وهي نسبة تقارب نفاذية البولي كربونات. يتميز البولي أريلات بمقاومة ممتازة للأشعة فوق البنفسجية، حيث يمكنه حجب الضوء تمامًا بطول موجي أقل من 350 نانومتر. يُعد البولي أريلات أحد أنواع البلاستيك الهندسي الذي يتميز بمقاومة ممتازة للعوامل الجوية، ومقاومته للعوامل الجوية أفضل بكثير من البولي كربونات.
صب ومعالجة بولي أريلات PAR
تختلف درجة انصهار البولي أريلات تمامًا عن درجة حرارة التحلل الحراري، ويمكن تشكيله ومعالجته بطرق التسخين والصهر مثل الحقن والبثق والنفخ. لزوجة ذوبان البولي أريلات عالية نسبيًا، حوالي 10 أضعاف لزوجة البولي كربونات عند نفس درجة الحرارة، مما يتطلب درجة حرارة تشكيل أعلى للحصول على سيولة أفضل. ترتبط سيولة البولي أريلات أيضًا بسمك منتجاتها. عادةً، عندما يكون السمك أقل من 2 مم، تنخفض السيولة بسرعة. لذلك، عند استخدام البولي أريلات في تشكيل المنتجات ذات الجدران الرقيقة، يجب تطبيق درجة حرارة وضغط أعلى. ستتسبب كميات ضئيلة من الماء في تحلل البولي أريلات أثناء التشكيل، لذلك من المهم جدًا تجفيف البولي أريلات مسبقًا قبل التشكيل. يجب التحكم في محتوى الماء عادةً بأقل من 0.02٪ (الكسر الكتلي). تتراوح ظروف التجفيف عمومًا بين 110 و140 درجة مئوية، لمدة 6 ساعات.
1. حقن القالب
يمكن حقن البولي أريلات باستخدام آلة حقن عادية، إلا أن لزوجة ذوبانه عالية نسبيًا ودرجة حرارة صبه المطلوبة مرتفعة نسبيًا. ولمنع التلبيد والكربنة، يُنصح عمومًا بتجنب استخدام آلة حقن مزودة بصمام إبرة. يتشابه انكماش البولي أريلات عند صبه مع انكماش البولي كربونات، حيث يبلغ كلاهما حوالي 0.05%. عادةً، يمكن استخدام قالب حقن البولي كربونات أيضًا. ومع ذلك، بالنسبة للمنتجات ذات الأشكال الأكثر تعقيدًا، وللتعويض عن ضعف سيولة البولي أريلات، يجب زيادة حجم بوابة القالب، والمسار، وما إلى ذلك.
عادةً ما تكون درجة حرارة قالب البولي أريلات أثناء عملية الحقن مرتفعة. إذا كانت درجة حرارة القالب منخفضة جدًا، يكون الإجهاد المتبقي للمنتج بعد الحقن كبيرًا، وقد يتشقق بعضه دون أي قوة خارجية. أما بالنسبة للمنتجات ذات السُمك غير المتساوي والانحناءات الكثيرة، فإن الإجهاد المتبقي يكون أكبر.
2. القولبة بالبثق
بالمقارنة مع قولبة الحقن، تكون درجة حرارة قولبة بثق البولي أريلات أقل عادةً من 10 إلى 20 درجة مئوية. كما أن لزوجة ذوبان البولي أريلات عالية نسبيًا. لتحسين تأثير التلدين، يُنصح عادةً باستخدام آلة بثق ذات نسبة أبعاد وعزم دوران وقوة أكبر. بالإضافة إلى ذلك، لتجنب التلبيد والكربنة الناتجين عن تسخين القص، يجب ألا تكون سرعة اللولب عالية جدًا، ويجب أن يقلل هيكل اللولب والقالب من الأجزاء المعرضة للاحتباس.
تعديل وتطبيق بولي أريلات PAR
يمكن تقوية PAR بألياف زجاجية، وألياف كربونية، وألياف بولي أريل أميد، وألياف سيراميكية، وغيرها، كما يمكن تقوية الألياف المختلطة والألياف الفائقة البوليمرية (مثل ألياف البولي إيثيلين فائقة الوزن الجزيئي). تُعد الألياف الزجاجية أكثر أنواع ألياف التسليح استخدامًا. عند تقوية PAR بالألياف الزجاجية، يلزم استخدام عامل الربط KH-550 للمعالجة وإضافة كمية مناسبة من المُثبِّت. تشبه عملية إنتاجه بشكل أساسي عملية إنتاج البولي كربونات المقواة بألياف زجاجية.
يشكل البولي أريلات بشكل أساسي سبيكة ممزوجة مع PET وPBT وPC وPA والبلاستيك الفلوري وما إلى ذلك، ومن بينها نظام متوافق مع PET وPBT وPC وما إلى ذلك، ونظام غير متوافق مع PA والبلاستيك الفلوري وما إلى ذلك.
يُحسّن PAR أداء المنتج من خلال السبائك. تتميز سبائك البلاستيك من سلسلة PAR/PET بصلابة عالية، ودقة أبعاد عالية، وتباين منخفض، وسطح أملس. تُستخدم بشكل رئيسي في قطع غيار السيارات وبعض القطع الدقيقة؛ بينما تُستخدم سبائك PAR/PTFE في المواد المقاومة للتآكل والمُشحمة بدون زيت، مثل المحامل؛ وتُستخدم سبائك PAR/PA في قطع السيارات المقاومة للحرارة والصدمات، مثل الأجزاء الداخلية والخارجية، مثل أغطية محركات السيارات والألواح الخارجية، بالإضافة إلى الأجزاء المنزلقة، وقواطع الدائرة، والبطانات، وغيرها.
لفيلم PAR عالي الشفافية استخدامات جديدة في مجال تكنولوجيا الإلكترونيات الضوئية. يتميز الفيلم بقيمة انكسار ثنائية أقل من 10 ملايين، ويمكن استخدامه في صناعة أفلام التأخير لإزالة تشوه الألوان في شاشات الكريستال السائل. يُستخدم هذا الفيلم في تصنيع شاشات الكريستال السائل (LCD)، ويمكن أن يحل محل الزجاج المستخدم في هذه الشاشات. ونظرًا لمقاومته لدرجات الحرارة العالية وشفافيته الفائقة، يلبي PAR متطلبات تكنولوجيا تصنيع شاشات الكريستال السائل.
