ألياف البولي إيميد

البولي إيميد (PI) هو بوليمر هندسي عالي الحرارة، طُوّر في الأصل من قِبل شركة دوبونت. يتميز البولي إيميد بمزيج ممتاز من الثبات الحراري (>500 درجة مئوية)، والمتانة الميكانيكية، والمقاومة الكيميائية. كما يتميز بخواص عازلة ممتازة، ومعامل تمدد حراري منخفض بطبيعته. يتكون من ثنائيات الأمين وثنائيات الهيدريد.

البولي إيميد (يُختصر بـ PI أو P84) هو نوع من البوليمرات يحتوي على حلقة إيميد (-CO-NR-CO) في السلسلة الرئيسية. وهو من أفضل المواد البوليمرية العضوية ذات الخصائص الشاملة، ويتميز بدرجات حرارة واسعة، ومقاومة عالية للتآكل الكيميائي، وقوة تحمل عالية، وغيرها. ويمكن أن تصل مقاومته للحرارة العالية إلى أكثر من 400 درجة مئوية. يتراوح نطاق درجة حرارة الاستخدام طويل الأمد بين -200 و300 درجة مئوية، وتتميز بعض أجزائه بنقطة انصهار غير واضحة، وأداء عزل عالي. يبلغ ثابت العزل الكهربائي 4.0 عند تردد 103 هرتز، ويتراوح فقدان العزل الكهربائي بين 0.004 و0.007 فقط. ينتمي إلى فئة العزل من F إلى H.

تنقسم طرق غزل ألياف البولي إيميد إلى غزل رطب وغزل جاف. وحسب نوع عجينة الغزل، سواءً أكانت بولي إيميد أم حمض البولي أميك، فهناك غزل من خطوة واحدة وغزل من خطوتين. الخطوة الأولى هي غزل محلول مُركّز من حمض البولي أميك من خلال الغزل الرطب أو الجاف للحصول على ألياف حمض البولي أميك. أما الخطوة الثانية فهي غزل الخطوة الأولى. تُحصَل ألياف البولي إيميد عن طريق التحلل الكيميائي أو الحراري لألياف حمض البولي أميك، ولذلك تُسمى طريقة الغزل من خطوتين. غزل ألياف البولي إيميد من خطوتين هو طريقة شائعة الاستخدام منذ تطوير ألياف البولي إيميد. يمكن إجراء عملية شد الألياف في الخطوة الأولى، أو يمكن إخضاعها للتحلل في الخطوة الثانية. ويعتمد ذلك على التركيب الكيميائي لوحدة التكرار.

يمكن تقسيم البولي إيميد إلى ثلاثة أنواع: بولي إيميد أليفاتي، وشبه عطري، وعطري. ووفقًا لقوة التفاعل بين سلاسله، يمكن تقسيمه إلى نوع متشابك ونوع غير متشابك. بفضل خصائصه المتميزة في الأداء والتركيب، تم إدراك آفاق تطبيقاته الواسعة، سواءً كمواد هيكلية أو وظيفية، ويُعرف بأنه "حل للمشكلات"، ويُعتقد أنه "لولا البولي إيميد، لما وُجدت تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة اليوم". بفضل خصائصه الفيزيائية المستقرة، ومقاومته العالية للحرارة، وخواصه الميكانيكية القوية، وخواصه العازلة الممتازة، ومقاومته الكيميائية بين 196 درجة مئوية و300 درجة مئوية، يُستخدم البولي إيميد على نطاق واسع في صناعات الطيران والسيارات والسلع الاستهلاكية.

خصائص ألياف البولي إيميد

خصائص البولي إيميد (PI, P84) مؤشر الأكسجين المحدد 38، مقاومة جيدة للإشعاع، القوة 3.8cN/dtex، الاستطالة 32%، معامل المرونة 35cN/dtex، الكثافة 1.41g/cm، الماء المغلي وانكماش 250 درجة مئوية أقل من 0.5% و1% على التوالي.

يتميز البولي إيميد عالي القوة وعالي المرونة بمقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة درجات الحرارة المنخفضة ومقاومة الإشعاع ومقاومة اللهب وعدم السمية، كما يتمتع بخصائص ميكانيكية ممتازة واستقرار أبعادي واستقرار كيميائي وتوافق حيوي.

لا يتسرب، ويطفئ نفسه تلقائيًا عند إزالته من النار وعزل حراري ممتاز. تتمتع ألياف البولي إيميد بقدرة جيدة على الدوران. يجمع البولي إيميد بين الاحتفاظ بالدفء ومضاد للبكتيريا والأشعة تحت الحمراء البعيدة وغيرها من الوظائف. يتمتع البولي إيميد بثبات حراري ممتاز، ودرجة حرارة تحلله عمومًا حوالي 500 درجة مئوية.

يتحمل البولي إيميد درجات حرارة منخفضة للغاية، فهو غير هش في الهيليوم السائل عند -269 درجة مئوية، كما يتميز بمقاومة عالية للحرارة فوق 450 درجة مئوية. أصناف البولي إيميد غير قابلة للذوبان في المذيبات العضوية، ومستقرة في الأحماض المخففة. يتميز البولي إيميد بخواص عازلة جيدة، مع ثابت عازل يبلغ حوالي 3.4. البولي إيميد بوليمر ذاتي الإطفاء، مع معدل توليد دخان منخفض. نظرًا لانخفاض معامل التمدد الحراري، يكون التمدد الحراري صغيرًا، وثبات الأبعاد مرتفعًا.

تطبيق ألياف البولي إيميد

تطبيقات البولي إيميد (PI، P84): ألياف البولي إيميد مادة بوليمرية عالية الأداء، تتميز بمقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية والتآكل الكيميائي وقوة تحمل عالية. يتسع نطاق تطبيقاتها، وفيما يلي بعض الاستخدامات الشائعة لألياف البولي إيميد:

١. في مجال المنسوجات والملابس، تتميز ألياف البولي إيميد بقدرة غزل ممتازة، ويمكن استخدامها في منسوجات لمختلف المناسبات الخاصة. بفضل مقاومتها لدرجات الحرارة العالية والمنخفضة، ومقاومتها للهب، وعدم تسربها، وقدرتها على الإطفاء الذاتي عند إزالتها من النار، وعزلها الحراري الممتاز، تتميز ملابس الحماية العازلة للحرارة المصنوعة من ألياف البولي إيميد بأنها مريحة للارتداء، وتتمتع بمرونة عالية في التكيف مع الجلد، ومقاومة دائمة للهب. كما أنها تتميز بثبات أبعادها، وأمانها، وعمرها الافتراضي الطويل. وبالمقارنة مع الألياف الأخرى، تُعد هذه الملابس عازلًا حراريًا ممتازًا بفضل موصليتها الحرارية المنخفضة. أما بالنسبة لملابس حماية العمال، فيحتاج قطاع المعادن في بلدنا إلى ٥٠ ألف طقم من ملابس العمل العازلة للحرارة، والمسامية، والناعمة المقاومة للهب سنويًا، بينما تحتاج قطاعات الطاقة الكهرومائية، والنووية، والجيولوجيا والتعدين، والبتروكيماويات، وحقول النفط، وغيرها من القطاعات إلى ٣٠٠ ألف طقم من الملابس الواقية سنويًا، وحوالي ٣٠٠ طن من ألياف الملابس الواقية الخاصة المقاومة لدرجات الحرارة العالية والمقاومة للهب.

ألياف البولي إيميد للملابس نوع جديد كليًا في صناعة النسيج العالمية. نشأ أداؤها المتميز من الطلب على مواد جديدة في مجال الطيران والفضاء. تجمع هذه الألياف بين وظائف مثل الاحتفاظ بالحرارة، ومقاومة البكتيريا، والأشعة تحت الحمراء البعيدة الطبيعية. إنها تراثٌ مُبتكر. مادة ملابس جديدة كليًا لأقمشة الملابس. يمكن استخدامها في صنع أقمشة دافئة ومضادة للبكتيريا، ومنتجات رعاية صحية بالأشعة تحت الحمراء البعيدة، ومنتجات وظيفية أخرى.

تُعد الأقمشة غير المنسوجة المصنوعة من ألياف البولي إيميد الخيار الأمثل لصنع ملابس مقاومة للحريق والهب، مثل الملابس الواقية للقوات المدرعة، وبدلات السباق المقاومة للهب، وبدلات الطيران. كما يُمكن استخدام هذا النوع من الأقمشة غير المنسوجة المصنوعة من ألياف النانو في صنع ملابس عملية مريحة ودافئة، مثل الملابس العسكرية، وملابس النظافة الطبية، وملابس التخلص من الفضلات. كما تُستخدم في الملابس الكاجوال المخصصة لرائحة الجسم الكريهة، والملابس الخاصة للوقاية من الأسلحة البيولوجية والكيميائية، وملابس الوقاية الصحية الطبية، وأقنعة الحماية من الدخان عالية الكفاءة، وغيرها. يُخاط لباد مثقوب بالإبر مصنوع من ألياف البولي إيميد P84 على قماش P84 خفيف الوزن، ويُستخدم كعازل داخل سترة رجال الإطفاء. وتُعزى استخدامات P84 في الملابس الواقية إلى ملمسه الناعم، ومقاومته للحرارة وعدم قابليته للاشتعال.

تُستخدم ألياف البولي إيميد P84 بشكل رئيسي في خلطات الأقمشة، بهدف توفير حماية مثالية وراحة ارتداء مثالية. المواد المستخدمة في الخلط هي الفيسكوز المقاوم للحريق والبارا أراميد. يمكن تعديل أوزان الأقمشة، بدءًا من 175 غ/م2، ونسب الخلط المختلفة، وهياكلها المختلفة لتناسب كل تطبيق على حدة. تُستخدم هذه الأقمشة كأغطية خارجية للبدلات والسترات لرجال الإطفاء والعسكريين والصناعيين. وقد أكدت الاختبارات عدم وجود احتراق بعدي، وانخفاض مستوى الدخان، وعدم تكوين أو انبعاث مواد سامة.

تُستخدم ألياف البولي إيميد في معدات الوقاية الشخصية، بما في ذلك بدلات مكافحة الحرائق والأغطية الخلفية والقفازات. توفر ألياف البولي إيميد P84 حماية حرارية بوزن أخف. يُمكّن الشكل الفريد لألياف البولي إيميد P84 ملابسك الواقية الشخصية أو معدات الوقاية الشخصية من توفير حاجز ممتاز ضد هذه الجسيمات الضارة مع زيادة تدفق الهواء إلى أقصى حد، مما يضمن حماية كاملة. تتميز المنسوجات المصنوعة من ألياف البولي إيميد P84 بقدرة مذهلة على السماح للبشرة بالتنفس مع مقاومة درجات الحرارة العالية والبيئة المحيطة. فهي تسمح للهواء بالتدفق بحرية، مما يدعم نظام التبريد الطبيعي للجسم، ويقلل من خطر الإجهاد الحراري الخطير على رجال الإطفاء وغيرهم من المهنيين الذين يعملون في بيئات ذات درجات حرارة شديدة.




2. مجال الفضاء الجوي: لألياف البولي إيميد تطبيقات مهمة في مجال الفضاء والطيران. إذ تُستخدم في تصنيع أجزاء محركات الطائرات، وأغلفة المركبات الفضائية، وفوهات الصواريخ، وغيرها من الأجزاء الهيكلية المقاومة لدرجات الحرارة العالية. وبفضل مقاومتها الممتازة لدرجات الحرارة العالية ومتانتها العالية، تتمتع ألياف البولي إيميد بقدرة على تحمل درجات حرارة وضغوط عالية للغاية مع الحفاظ على ثبات خصائصها الميكانيكية.

3. المجال الإلكتروني والكهربائي: تُستخدم ألياف البولي إيميد على نطاق واسع في المجالين الإلكتروني والكهربائي، حيث تُستخدم في تصنيع قطع العزل عالية الحرارة، والموصلات، ولوحات الدوائر، وغيرها. تتميز ألياف البولي إيميد بمقاومة ممتازة للحرارة والكيميائية، وخصائص عزل كهربائي، ما يحمي المكونات الإلكترونية بفعالية من التلف الناتج عن درجات الحرارة العالية والمواد الكيميائية.

4. صناعة السيارات: تُستخدم ألياف البولي إيميد أيضًا في تطبيقات مهمة في صناعة السيارات، حيث تُستخدم في تصنيع قطع غيار السيارات، مثل أغطية المحركات وأنابيب العادم وأنظمة الفرامل. تتميز ألياف البولي إيميد بمقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية والتآكل، مما يُحسّن عمر خدمة قطع غيار السيارات وموثوقيتها. تصنيع أشباه الموصلات وشاشات LCD.

5. مجال الطاقة: تُستخدم ألياف البولي إيميد على نطاق واسع في مجال الطاقة. إذ تُستخدم في تصنيع أغشية الإلكتروليت لخلايا الوقود عالية الحرارة، والأغشية الموصلة الشفافة للخلايا الشمسية، وطبقات انتشار الغاز لخلايا الوقود. تتميز ألياف البولي إيميد بمقاومتها الجيدة لدرجات الحرارة العالية والتآكل، مما يُحسّن كفاءة واستقرار معدات الطاقة.

6. المجال الطبي: تُستخدم ألياف البولي إيميد أيضًا في المجال الطبي، حيث تُستخدم في تصنيع الأوعية الدموية الاصطناعية، وصمامات القلب، والأدوات الجراحية. تتميز ألياف البولي إيميد بتوافق حيوي ممتاز ومقاومة كيميائية ممتازة، مما يُقلل من تهيج المرضى وتلفهم، ويُحسّن من سلامة العمليات الجراحية ونجاحها. بالإضافة إلى مجالات الاستخدام الرئيسية المذكورة، تُستخدم ألياف البولي إيميد أيضًا في تصنيع مواد في مجالات متخصصة أخرى، مثل أجهزة استشعار درجات الحرارة العالية، والملابس المقاومة للحريق، والملابس الواقية. بشكل عام، تتمتع ألياف البولي إيميد، باعتبارها مادة بوليمرية عالية الأداء، بآفاق تطبيقية واسعة وقيمة تطبيقية عالية.

7. البولي إيميد غير سام يمكن استخدامها في صنع أدوات المائدة والأواني الطبية، ويمكنها تحمل آلاف عمليات التعقيم

8. وسائط الترشيح لتنظيف الغاز الساخن بكفاءة عالية في مصانع الأسمنت، والترشيح عالي الحرارة في محطات توليد الطاقة من النفايات، والترشيح عالي الحرارة في محطات الطاقة الحرارية، والترشيح عالي الحرارة في الغلايات التي تعمل بالفحم، وحرق الأخشاب والطين، ومصانع الصلب، وحرق روث الدجاج.

9. يتم استخدام خيوط البولي إيميد في التعبئة والتغليف وفي مجالات الختم الصناعية المقاومة لدرجات الحرارة العالية والتآكل الكيميائي.

10. تستخدم في مواد ترشيح الغبار ذات درجات الحرارة العالية، ومواد العزل الكهربائي، وأنواع مختلفة من الملابس الواقية المقاومة للهب ذات درجات الحرارة العالية، والمظلات، وهياكل قرص العسل ومواد الختم الحراري، وتعزيزات المواد المركبة، ومواد مكافحة الإشعاع.

11. تستخدم في صناعة الطيران، والدوائر المطبوعة المرنة، والسيارات، والسخانات، وملصقات الباركود، والأشرطة الحساسة للضغط، والعزل الكهربائي، والأمن، وقوالب لوحات الدوائر المطبوعة، ومكونات مكبرات الصوت، والوصلات الإلكترونية عالية الكثافة، والأختام الميكانيكية عالية الحرارة، والوحدات الكهروضوئية.