چكيده :

تصور جهان پيشرفته کنوني بدون وجود مواد پليمري مشکل مي‌باشد. امروزه اين مواد جزيي از زندگي ما شده‌اند و در ساخت اشياي مختلف ، از وسايل زندگي و مورد مصرف عمومي تا ابزار دقيق و پيچيده پزشکي و علمي بکار مي‌روند. کلمه پليمراز کلمه يوناني (Poly) به معني چند و (Meros) به معناي واحد با قسمت بوجود آمده است. در اين ميان ساختمان پليمرها با مولکولهاي بسيار دراز زنجير گونه با ساختمان فلزات کامل متفاوت است. اين مولکولهاي بلند از اتصال و بهم پيوستن هزاران واحد کوچک مولکولي مرسوم به منومر تشکيل شده‌اند. مواد طبيعي مانند ابريشم ، لاک ، قير طبيعي ، کشانها و سلولز ناخن داراي چنين ساختمان مولکولي هستند.
البته تا اوايل قرن نوزدهم ميلادي توجه زيادي به مواد پليمري نشده بود بوميان آمريکاي مرکزي از برخي درختان شيرابه‌هايي استخراج مي‌کردند که شيرابه بعدها نام لاتکس به خود گرفت. در سال 1829 ، دانشمندان متوجه شدند که در اثر مخلوط کردن لاتکس طبيعي با سولفور و حرارت دادن آن ماده‌اي قابل ذوب ايجاد مي‌شود که مي‌توان از آن محصولات مختلفي نظير چرخ ارابه يا توپ تهيه کرد. در سال 1909 ميلادي فنل فرمالدئيد موسوم به باکليت ساخته شد که در تهيه قطعات الکتريکي ، کليدها ، پريزها و وسايل مصرف زيادي دارد.در اثناي جنگ جهاني دوم موادي مثل نايلون پلي اتيلن ، اکريليک موسوم به پرسپکس به دنيا عرضه شد. نئوپرن را شرکت دوپان در سال 1932 ابداع و به شکل تجارتي ابتدا با نام دوپرن و بعدها نئوپرن عرضه کرد.

دنياي پليمر

بشر با تلاش براي دستيابي به مواد جديد, با استفاده از مواد آلي (عمدتا هيدروکربنها) موجود در طبيعت به توليد مواد مصنوعي نايل شد. اين مواد عمدتا شامل عنصر کربن , هيدروژن, اکسيژن, نيتروژن و گوگرد بوده و به نام مواد پليمري معروف هستند. مواد پليمري يا مصنوعي کاربردهاي وسيعي , از جمله در ساخت وسايل خانگي , اسباب بازيها, بسته بنديها , کيف و چمدان , کفش , ميز و صندلي , شلنگها و لوله هاي انتقال أب , مواد پوششي به عنوان رنگها براي حفاظت از خوردگي و زينتي , لاستيکهاي اتومبيل و بالاخره به عنوان پليمرهاي مهندسي با استحکام بالا حتي در دماهاي نسبتا بالا در ساخت اجزايي از ماشين ألات, دارند.
پليمرها خواص فيزيکي و مکانيکي نسبتا خوب و مفيدي دارند . أنها داراي وزن مخصوص پاييين و پايداري خوب در مقابل مواد شيميايي هستند. بعضي از أنها شفاف بوده و مي توانند جايگزين شيشه ها شوند. اغلب پليمرها عايق الکتريکي هستند. اما پليمرهاي خاصي نيز وجود دارند که تا حدودي قابليت هدايت الکتريکي دارند . عايق بودن پليمرها به پيوند کووالانسي موجود بين اتمها در زنجيرهاي مولکولي ارتباط دارد. اما تحقيقات انجام شده در سالهاي اخير نشان داد که امکان ايجاد خاصيت هدايت الکتريکي در امتداد محور مولکولها وجود دارد. اين نوع پليمرها اساسا از پلي استيلن تشکيل شده اند. با نفوذ دادن عناصري مانند فلزات قليايي يا هالوژنها «فرايند دوپينگ (به زنجيرهاي مولکولي پلي استيلن به ترتيب نيمه هاديهاي پليمري از نوع N و P به دست مي أيند. افزودن عناصر يا دوپينگ سبب مي شود که الکترونها بتوانند در امتدا د اتمهاي کربن در زنجير حرکت کنند. تفلون از مواد پليمري است که به دليل ضريب اصطکاک پاييني که دارد به عنوان پوشش براي جلوگيري از چسبيدن مواد غذايي در وسايل پخت و پز استفاده مي شود.

پليمر چيست؟

نفت به عنوان با ارزشترين ماده خام شناخته شده در جهان از بقاياي جانوران عظيم الجثه به وجود آمده و همراه با آب و گاز در سه طبقه مجزا، ميدانهاي نفتي را در اعماق زمين تشكيل مي دهد . نفت از ديرباز براي سوخت چراغهاي نفتي كه هم گرمابخش بوده و هم روشنايي ايجاد مي كردند مورد استفاده قرار مي گرفته است ولي اكنون كه فوايد بيشمار اين ماده حياتي بر همگان آشكار شده است به موازات ساخت پالايشگاهها، مجتمع هاي عظيم پتروشيمي و پليمر نيز تاسيس مي شوند تا از اين ماده با ارزش، مواد اوليه و محصولات فراوان بدست آورند.
صنعت پالايش نفت بر اساس تقطير جز به جز و جدا نمودن برشهاي گوناگون برشهاي سبك از قبيل نفت سفيد، بنزين، گازوئيل و ... و برشهاي سنگين از قبيل قير، نفت مشعل و ... مي باشد. قسمت اعظم برشهاي نفتي از قبيل ملكولهاي اشباع نشده و آروماتيكها مصارف سوختي ندارد و به عنوان مواد اوليه وارد مجتمع هاي پتروشيمي مي شوند تا به صورت منومر و دي مر در آمده و به صنعت پليمر سپرده شود در حقيقت محصولات پتروشيمي خود مواد اوليه صنايع پليمري مي باشند
تنوع محصولات اين صنعت آنچنان زياد است که تنها با نگاهي به اطراف مي توانيم تعداد بيشماري از اين کالاها را در اطراف خود مشاهده کنيم. در قرن گذشته و به خصوص در قرن حاضر زندگي بدون محصولات پليمري تقريبا غير ممکن است. صنعت ساختمان نيز از اين امر مستثني نيست و بکارگيري اين نوع مواد چه در فضاي داخلي و چه خارجي ساختمان به صورت گسترده مورد استفاده قرار مي گيرد. پليمرها خواص فيزيكي و مكانيكي به نسبت خوب و مفيدي دارند، آنها داراي وزن پايين و پايداري خوبي در مقابل مواد شيميايي دارند.

ساختار پليمرها

اغلب پليمرهاي متداول از پليمريزاسيون مولکولهاي ساده ألي به نام منومر به دست مي أيند. براي مثال پلي اتيلن (PE) پليمري است که از پليمريزاسيون با افزايش (ترکيب) چندين مولکول اتيلن به دست مي أيد. هر مولکول اتيلن يک منومر ناميده مي شود.
با ترکيب مناسبي از حرارت, فشار و کتاليزور , پيوند دوگانه بين اتمهاي کربن شکسته شده و يک پيوند ساده کووالانسي جايگزين أن مي شود. اکنون دو انتهاي أزاد اين منومر به راديکالهاي أزاد تبديل ميشود, به طوري که هر اتم کربن يک تک الکترون دارد که مي تواند به را ديکالهاي آزاد ديگر افزوده شود. از اين رو در اتيلن دو محل ( مربوط به اتم کربن) وجود دارد که مولکولهاي ديگر مي توانند در آنجا بدان ضميمه شوند . اين مولکول با قابليت انجام واکنش , زير بناي پليمرها بوده و به (مر) يا بيشتر واحد تکراري موسوم است. واحد تکراري در طول زنجير مولکول پليمر به تعداد دفعات زيادي تکرارميشود. طول متوسط پليمر به درجه پليمرزاسيون يا تعداد واحدهاي تکراري در زنجير مولکول پليمر بستگي دارد. بنابراين نسبت جرم مولکولي پليمر به جرم مولکولي واحد تکراي به عنوان (درجه پليمريزاسيون) تعريف شده است . با بزرگتر شدن زنجير مولکولي ( در صورتي که فقط نيروهاي بين مولکولي سبب اتصال مولکولها به يکديگر شود) مقاومت حرارتي و استحکام کششي مواد پليمري هر دو افزايش مي يابند.
به طور کلي فرايند پليمريزاسيون مي تواند به صورتهاي مختلفي مانند افزايشي , مرحله اي و .... انجام گيرد.در پليمريزاسيون افزايشي , تعدادي از واحدهاي تکراري به يکديگر اضافه شده و مولکول بزرگتري را به نام پليمر توليد مي کنند. در اين نوع پليمريزاسيون ابتدا در مرحله اول راديکال آزاد, با دادن انرژي (حرارتي , نوري) به مولکولهاي اتيلين با پيوند دوگانه و شکست پيوند دوگانه , به وجود مي آيد. سپس راديکالهاي آزاد با اضافه شدن به واحدهاي تکراري مراکز فعالي به نام آغازگر شکل ميگيرند و هر يک از اين مراکز به واحدهاي تکراري ديگر اضافه شده و رشد پليمر ادامه مي يابد .
از نظر تئوري درجه پليمريزاسيون افزايشي مي تواند نامحدود باشد, که در اين صورت مولکول زنجيره اي بسيار طويلي از اتصال تعداد زيادي واحدهاي تکراري به يکديگر شکل مي گيرد. اما عملا رشد زنجير به صورت نامحدود صورت نمي گيرد.هر چه قدر تعداد مراکز فعال يا آغازگرهاي شکل گرفته بيشتر باشد , تعداد زنجيرها زيادتر و نتيجتا طول زنجيرها کوچکتر ميشود و بدين دليل است که خواص پليمرها تغيير مي کند. البته سرعت رشد نيز در اندازه طول زنجيرها موثر است . هنگامي که واحدهاي تکراري تمام و زنجيرها به يکديگر متصل شوند, رشد خاتمه مي يابد.
از ديگر روشهاي پليمريزاسيون, پليمريزاسيون مرحله اي است که در آن منومرها با يکديگر واکنش شيميايي داده و پليمرهاي خطي را به وجود مي اورند. در بسياري از واکنشهاي پليمريزاسيون مرحله اي مولکول کوچکي به عنوان محصول فرعي شکل مي گيرد . اين نوع واکنشها گاهي پليمريزاسيون کندنزاسيوني نيز ناميده مي شوند.

شاخه‌هاي پليمر

اولين قدم در زمينه صنعت پلاستيک توسط فردي به نام واسپاهيات انجام گرفت وي در تلاش بود ماده‌اي را به جاي عاج فيل تهيه کند. وي توانست فرآيند توليد نيترات سلولز را زا سلولز ارائه کند. در دهه 1970 پليمرهاي‌هادي به بازار عرضه شدند که کاربرد بسياري در صنعت رايانه دارند زيرا مدارها و ICهاي رايانه‌ها از اين مواد تهيه مي‌شوند. و در سالهاي اخير مواد هوشمند پليمري جايگاه تازه‌اي براي خود سنسورها پيدا کردند. پليمرها را مي‌توان از 7 ديدگاه مختلف طبقه بندي نمود. صنايع ، منبع ، عبور نور ، واکنش حرارتي ، واکنش‌هاي پليمريزاسيون ، ساختمان مولکولي و ساختمان کريستالي.
پليمرها به سه گروه اصلي تقسيم مي‌شوند:
1- پلاستيک هاي گرمانرم
2- پلاستيک هاي گرما سخت يا ترموست ها
3- الاستومرها
ترموپلاستيک ها با افزايش دما نرم شده و با خنک شدن به سختي اوليه اشان برمي گردند و بيشتر قابل ذوب هستند، به عنوان مثال، نايلون، پلاستيک هاي گرما سخت (ترموست ها) وقتي گرم مي شوند، سخت شده و هنگام سرد شدن به سختي اوليه برمي گردند. اين مواد توسط کاتاليزورها يا گرم شدن تحت فشار به يک شکل دائمي تبديل مي شوند. الاستومرها نظير رابرها مي توانند بدون پاره شدن و گسستن در برابر تغيير شکل مقاومت کنند.

ترموپلاستيک ها

الف – پلي اولفين يا پليمرهاي اتنيک

همه اين ترموپلاستيک ها بطور مشترک داراي منور اتلين (H2C=CH2) هستند.
پلي اتيلن 6(PE)- پلي اتيلن اولين محصول تجاري در سال 1940 بوده و از نفت خام يا گاز طبيعي تهيه مي شود.
پلي اتيلن يک ماده ترموپلاستيک است که بسته به ساختار مولکولي از يک نوع به نوع ديگر متفاوت است. در حقيقت، با تغيير وزن مولکولي (يعني طول زنجير)، تبلور (يعني وضعيت زنجير)، و خواص شاخه ( يعني پيوند شيميايي بين زنجيرهاي مجاور) مي‌ توان محصولات متنوعي از آن توليد کرد. پلي‌اتيلن مي تواند در چهار نوع تجاري تهيه شود: (1) دانسيته پايين، (2) دانسيته متوسط، (3) دانسيته بالا و (4) پلي‌اتيلن با وزن مولکولي بسيار بالا.

پلي اتيلن دانسيته پايين (LDPE):

داراي نقطه ذوب OC1050، سختي، مقاومت شکست فشاري، شفافيت، انعطاف پذيري و خاصيت انبساط پذيري است. بنابراين، به دليل روش ساخت و استعمال آسان آن، براي لوله کشي و بسته‌بندي‌ها استفاده مي شود. مقاومت شيميايي آن بسيار برجسته است، گر چه به اندازه پلي‌اتيلن دانسيته و يا پلي پروپيلن نيست، اما اين پليمر در مقابل بسياري اسيدهاي معدني (مانند HCI و HF) و قلياها (نظير NH4OH-KOH-NaoH) مقاوم بوده و براي جابجايي مواد شيميايي معدني مي توان از آن استفاده کرد، ولي بايد از تماس آن با آلکان ها، هيدروکربن هاي آروماتيک، هيدروکربن هاي کلرينه و اکسيد کننده‌هاي قوي (نظير HNo3) اجتناب کرد. اتصال قسمتهاي مختلف از جنس PE با استفاده از جوش ذوبي انجام مي شود. بدين ترتيب، انجام لوله کشي به اين شکل ارزان بوده و نسبت به ديگر مواد موجود، براي خطوط فاضلاب، خطوط آب، و ديگر سرويسهايي که در معرض فشارها و يا درجه حرارت هاي بالا قرار نمي گيرند، بسيار مقاوم و بهترين انتخاب است. با وجود اين، محدوديت هايي وجود دارد که استفاده از آنها را در بسياري کاربردها غيرممکن مي سازد. اين محدوديت ها عبارت از، استحکام پايين، مقاومت حرارتي پايين (بالاترين محدوده دمايي براي اين ماده 0C60 است)، نزول کيفيت تحت پرتو تابي UV (مانند قرار گرفتن در معرض نور خورشيد) است. با وجود اين، پلي اتيلن مي تواند جهت افزايش استحکام، مقاومت و ديگر خواص مکانيکي مطلوب با مواد ديگر ترکيب شود.

پلي اتيلن دانسيته بالا (HDPE)

داراي خواص مکانيکي برجسته و مقاومت مکانيکي نسبتاً بيشتري در مقايسه با نوع دانسيته پايين است. تنها اکسيد کننده هاي قوي بطور محسوس در محدوده دمايي مشخص به اين مواد حمله خواهند کرد. اگر رزين پايه درست انتخاب نشود، شکست فشاري HDPE مي تواند مشکل ساز باشد. خواص مکانيکي اين ماده، استفاده از آنها را در شکل هاي بزرگتر و کاربردهايي نظير مواد ورقه اي در داخل مخازن، بعنوان عايق کاري در ستون‌ها گسترش داده است. در اين ماده نيز از جوش حرارتي مي توان استفاده کرد.

پلي اتيلن با وزن مولکولي بسيار بالا (UHMWPE)

يک پلي اتيلن خطي با محدوده وزن مولکولي متوسط 106×3 تا 106×5 است. زنجيرهاي خطي طولاني، مقاومت ضربه بالا، مقاومت در برابر سايش، سختي، مقاومت در برابر شکست فشاري را، علاوه بر خواص عمومي PE نظير خنثي بودن در مقابل مواد شيميايي و ضريب اصطکاک پايين ايجاد مي‌کنند. بنابراين، اين ترموپلاستيک براي کاربردهايي که نياز به مقاومت در برابر سايش دارند، نظير اجزاي استفاده شده در ماشين آلات بکار مي رود. در حالت کلي، پلي‌اتيلن‌ها در مقابل تابش اشعه UV، مخصوصاً تابش نور خورشيد بسيار حساس هستند. با وجود اين، مي‌توان از حساسيت آن با افزايش تثبيت‌کننده‌هاي مخصوص جلوگيري کرد.

پلي پروپيلن (PP)

با متيل جانشين شده بر روي اتيلن (پروپيلن) بعنوان منومر، خواص مکانيکي بطور قابل ملاحظه اي در مقايسه با پلي اتيلن بهبود مي يابد، در حقيقت اين پليمر داراي دانسيته پايين (kg.m3 915-900)، سخت تر و محکم تر بوده و داراي استحکام بيشتري نسبت به انواع ديگر است. علاوه بر اين نسبت به PE در دماهاي بالاتري مورد استفاده قرار مي‌گيرد. مقاومت شيميايي آن بيشتر بوده و تنها توسط اکسيد کننده هاي قوي مورد حمله قرار مي گيرد. اگر در انتخاب رزين مناسب دقت نشود، شکست فشاري PP مي‌تواند مشکل ساز باشد.خواص مکانيکي بهتر اين ماده استفاده از آن را در اشکال بزرگتر، به شکل مواد ورقه اي داخل مخازن، بعنوان پوشش گسترش داده است. ضريب انبساط حرارتي براي PP از HDPE کمتر است. دو کاربرد مهم PP ساخت قسمت هاي قالب تزريقي و رشته‌ها و فيبرها است.

پلي بوتيلن (PB)

از پلي ايزوبوتيلن حاصل از تقطير روغن خام تهيه شده است. منومر آن اتيلن با دو گروه متيل جايگزين شده با دو اتم هيدروژن است.

پلي‌وينيل کلرايد (PVC)

اولين ترموپلاستيک استفاده شده در مقادير بالا در کاربردهاي صنعتي است. اين پليمر با واکنش گاز استيلن با اسيد‌هيدروکلريک در حضور کاتاليزور مناسب تهيه مي شود. استفاده از PVC به دليل سادگي ساخت، در طول سالها افزايش يافته است. اين پليمر داراي کاربري آسان است.در مقابل اسيدها و بازهاي معدني قوي مقام بوده و در نتيجه بيش از 40 سال بطور گسترده به عنوان لوله کشي آب سرد و مواد شيميايي استفاده مي شده است. گرچه، در طراحي ساختار لوله، ضريب انبساط حرارتي خطي و ضريب الاستيک ناچيز اين ماده بايد در نظر گرفته شود.

پلي وينيل کلرايد کلرينه شده (CPVC)

پلي وينيل کلرايد مي تواند با کلرينه شدن جهت توليد يک پلاستيک وينيل کلرايد با مقاومت خوردگي اصلاح شده و مقاومت در دماهاي 20 تا 30 درجه بالاتر تغير کند. بنابراين، CPVC که داراي همان محدوده مقاومت شيميايي PVC است، مي تواند به عنوان لوله، اتصالات، کانال ها، تانکها و پمپها در تماس با مايعات خورنده و آب داغ استفاده مي‌شود. براي مثال، مي‌توان تعيين کرد که مقاومت شيميايي اين ماده در مقايسه با PVC در محيطهاي حاوي wt%20 استيک اسيد، wt%50-40 کروميک اسيد wt%70-60 نيتريک اسيد در oC300 و wt%80 سولفوريک اسيد، هگزان در oC50 و wt%80 سديم هيدروکسيد تا دماي 80 درجه سانتيگراد، بيشتر است.

پلي وينيل استات (PVA)

از منومري که در آن يک گروه استات با يک اتم هيدروژن در منومر اتيلن جايگزين شده، تهيه مي شود. اين پليمر به عنوان پليمرهاي ساختاري استفاده نمي شود، زيرا يک ترموپلاستيک نسبتاً نرم است و از اين جهت تنها براي پوشش ها و چسب ها بکار مي رود.

پلي استايرن (PS)

از منومر استايرن C6H5CH=CH2 (فنيل بنزن) تشکيل شده است. پلي استايرن يک آمورف و ترموپلاستيک ناهمسان است. حلقه آروماتيک به سختي پلاستيک کمک مي کند و از جابجايي زنجير که پلاستيک را ترد و شکننده مي کند، جلوگيري مي‌کند. اين پليمر براي کاربردهايي که مستلزم تماس با مواد شيميايي خورنده هستند، توصيه نمي شود، زيرا مقاومت شيميايي آن در مقايسه با ديگر ترموپلاستيک هاي موجود ناچيز بوده و در محيط هاي خاص شکست فشاري خواهند داشت. پلي استايرن در مقابل تابش اشعه UV (مانند تابش نور خورشيد ) حساس بوده و به رنگ مايل به زرد تبديل مي‌شود و مقاومت حرارتي آن نيز تنها 0C 650 است. اين ماده به عنوان پوشش تجهيزات و در بسياري کاربردهاي الکتريکي استفاده مي شود. اتصالات لوله کشي از اين پلاستيک تهيه شده، و بسياري ظروف هستند که از پلي‌استايرن اصلاح شده، ساخته مي شوند. نحوه اتصال اين قطعات توسط جوشکاري با استفاده از حلال است، اما استفاده از آنها به آب و محلولهايي که حاوي مواد آلي و معدني نباشند، محدود مي شود. پلي استايرن سومين ترموپلاستيک پرمصرف پس از PE و PP با بازار 20% است.

پلي متيل پنتن (PMP)

يک دستگاه پلاستيک با شفافيت و خواص الکتريکي خوب است که مي تواند تا دماي 0C150 نيز مورد استفاده قرار گيرد.

آکريلونيتريل بوتادين استايرن (ABS)

يک سه بسپار با منومر بوتادين است، منومر دوم، آکريلونيتريل، از مولکول اتيلن که اتم هيدروژن آن با يک گروه نيتريل (CN) جايگزين شده تشکيل شده. منومر سوم از يک مولکول اتيلن با گروه فنيل جايگزين شده با اتم هيدروژن (استايرن) تشکيل شده است.خواص اين پليمر با تغيير نسبت آکريلونيتريل در دو جزء ديگر آن، بطور قابل ملاحظه‌اي متغير است. اين مشتق از رزين هاي استايرن داراي جايگاه مهمي است. در حقيقت، استحکام، سختي، ثبات بعدي و ديگر خواص مکانيکي آنها، با تغيير اين نسبتها قابل اصلاح است. گرچه، اين مواد داراي مقاومت حرارتي پايين OC90 استحکام نسبتاً کم، و مقاومت شيميايي محدود هستند، قيمت پايين، اتصال راحت و راحتي ساخت، اين مواد را براي لوله‌هاي توزيع گاز، آب، فاضلاب و خطوط تخليه، قسمتهاي اتومبيل و خدمات بسيار از تلفن تا قسمتهاي مختلف اتومبيل بسيار مورد توجه کرده است. مقاومت اين ماده توسط مقدار کمي از ترکيبات آلي تهديد مي شود، و به آساني توسط عوامل اکسيد کننده و اسيدهاي معدني قوي مورد حمله قرار مي‌گيرد. علاوه بر اين، ممکن است گراکينگ فشاري در حضور بعضي مواد آلي در آنها رخ دهد.

پلي تترافلورواتيلن (PTFE)

از منومر مولکول اتيلن کاملاً فلورينه شده به دست مي آيد که تحت نام تجاري تفلون 4 شناخته شده است. نظر به ذوب بالا (0C327) داراي پايداري دمايي بسيار بالا با مقاومت حرارتي تا 0C280 است، و از نظر شيميايي يکي از خنثي ترين مواد شناخته شده پس از شيشه، فلزات دير گداز نظير تانتالم1 و فلزات گروه پلاتينيم نظير ايريديم 2 يا پلاتينيم 3 براي استفاده در مواد خورنده حتي در دماي بالا است. يکي از مشکلات عمده اين پليمر خستگي ناشي از سيکل هاي حرارتي به واسطه تکرار انبساط و انقباض در يک دوره زماني در دماهاي بالاتر از مرز بيان شده است. با توجه به تخلخل آنها، يکي از دلايل زوال فلوروکربن‌ها جذب مواد شيميايي و به دنبال آن واکنش با اجزاي ديگر در ترموپلاستيک است. هنگامي که اين پديده اتفاق مي افتد، منجر به دفرمه شدن سطح، نظير حبابي شدن مي شود. اين مواد داراي محدوده دمايي معيني هستند و از افزايش دما بايد اجتناب شود.

پلي تري فلورو کلرو اتيلن (PTCE)

اين کلرو فلورو پليمر داراي پايداري حرارتي تا 0C175 بوده و مقاومت شيميايي کمتري نسبت به PTFE کاملاً فلورينه شده دارد. اين پليمرتحت نام تجاري Kel-F شناخته شده است. بطور کلي، خواص کاري اين پلاستيک نسبتاً خوب است، بطوري که مي تواند به وسيله قالبگيري تزريقي شکل گرفته و نتيجتاً بعنوان پوشش و همچنين براي پوشش‌هاي پيش ساخته براي بسياري کاربردهاي شيميايي استفاده شود.

پلي وينيليدن فلورايد (PVDF)

اين ماده داراي مقاومت حرارتي کم تر 0C15 و پايداري شيميايي پايين تري نسبت به ديگر فلوروکربن‌ها است. اين پليمر داراي کاربردهاي بسياري در صنايع فرآيند‌هاي شيميايي و ساخت پمپ ها، شيرها، لوله، مخازن کوچک و ديگر تجهيزات است. اين مواد به عنوان پوشش و آستر نيز بکار مي روند. 000

ب- پلي آميدها (PA)

ترموپلاستيک هاي پلي آميد از طريق چگالش واکنش کربوکسيل اسيد (RCOOH) و يک آمين (RNH2) با حذف آب تهيه مي شود. اين رزين ها تحت نام تجاري نايلون، يکي از اولين محصولات رزيني استفاده شده بعنوان مواد مهندسي شناخته شده است. خواص مکانيکي بسيار خوب بهمراه راحتي ساخت، رشد متداوم آنها را براي کاربردهاي مکانيکي حتمي مي‌کند. استحکام بالا، سختي، مقاومت در برابر سايش و مدول يانگ بالا خواص بسيار با ارزش نايلون ها بوده و موارد استعمال آن‌ را در کاربردهاي مهم در تجهيزات عملياتي مختلف نظير چرخ دنده ها، اتصالات الکتريکي، شيرها، نگهدارنده ها، لوله گذاري و پوشش سيم‌ها توجيه مي‌کند. مقاومت حرارتي نايلون مي‌تواند متغير باشد، اما در محدوده دمايي 0C100، بايد در نظر گرفته شود. اين پليمر به عنوان يک ترموپلاستيک، به استثناي مقاومت ناچيز آن در تماس با اسيدهاي معدني قوي داراي مقاومت شيميايي خوبي است. نظر به گوناگوني مشتقات يا کوپليمرهاي آغازگر، انواع تجاري متنوعي از رزين هاي نايلون، با خواص متفاوت موجود است. انواع اصلي آن، نايلون و نايلون 66 است که داراي استحکام بالايي هستند. اخيراً ، انواع تجاري جديدي از نايلون عرضه شده که بر انواع سابق از نظر غلبه بر محدوديت‌هاي موجود، برتري دارد. اين مواد شامل پلي آميدهايي است که داراي يک گروه آروماتيک در منومر آنها بوده، و به همين دليل آراميد رزين (آرومانتيک آميدها) که تحت نام تجاري Kelvar و Nomex شناخته شده، ناميده مي شود.

ج - پلي استاليز

پلي استالزها تحت نام تجاري Delrin و عموماً با پليمر اوليه فرمالدئيد است. ثبات بعدي عالي و استحکام رزين استال، استفاده از آنها در چرخ دنده ها، پره‌هاي پمپ، انواع اتصالات رزوه اي نظير درپوش‌ها و قسمتهاي مکانيکي را امکان پذير مي‌کند. اين مواد مختلف آلي و معدني در محدوده وسيعي است. همانند بسياري پليمرهاي ديگر اين پليمر فرمالدئيد در مقابل اسيدهاي قوي، بازهاي قوي يا مواد اکسيد کننده مقاوم نخواهد بود.

د - سلولزها

مهمترين مشتقات سلولزي در پليمرها، ترموپلاستيک هاي استات، بوتيرات و پروپيونات هستند. اين پليمرها در موارد مهم استفاده نمي شوند اما در قطعات کوچک نظير پلاک هاي شناسايي، پوشش هاي تجهيزات الکتريکي و ديگر کاربردهايي که نياز به يک پلاستيک شفاف با خواص مقاومت ضربه بالا دارند، استفاده مي شود. خواص فرسايشي اين مواد، مخصوصاً در مورد پروپيونات خوب است، اما مقاومت مکانيکي آنها در مقايسه با ديگر ترموپلاستيک ها قابل رقابت نيست. آب و محلولهاي نمکي اثري بر اين مواد ندارند، اما مقادير ناچيز از اسيد، قليا يا ديگر حلال ها بر روي آن اثر نامطلوبي دارد. بالاترين دماي مفيد 0C60 است.

ه – پلي‌کربناتها (PC)

پلي کربناتها توسط واکنش پلي فنل با دي کلرومتان و فسژن تهيه مي شود. منومر اوليه اين ماده OC6H4C(CH3)2C6 H4COO است. پلي کربنات يک ترموپلاستيک خطي، با خاصيت کريستاليزاسيون پايين، شفاف و با جرم مولکولي بالا بوده وعموماً تحت نام تجاري Lexan شناخته مي‌شود. اين پليمر داراي مقاومت شيميايي بالا در گريس کاري و روغن کاري بوده ولي داراي مقاومت پايين در برابر حلالهاي آلي است. مقاومت فوق العاده بالاي اين ترموپلاستيک (30 برابر شيشه ضربه گير) به همراه مقاومت الکتريکي بالا راحتي ساخت، مقاومت در برابر آتش، و عبور نور بالا (90%) استفاده از اين پليمر را در بسياري کاربردهاي صنعتي توسعه داده است. وقتي يک پوشش ترانسپارنت، با دوام و بسيار ضربه گير مورد نياز باشد، پلي کربنات انتخابي مناسبي است. مقاومت فوق العاده بالاي اين ترموپلاستيک (30 برابر شيشه ضربه گير) بهمراه مقاومت الکتريکي بالا، راحتي ساخت، مقاومت در برابر آتش ، وعبور نور بالا (90%) استفاده از اين پليمر را در بسياري کاربردهاي صنعتي توسعه داده است.وقتي يک پوشش ترانسپارنت با دوام و بسيار ضربه گير مورد نياز باشد، پلي کربنات انتخاب مناسبي است. در مجموع ، جهت ساخت قطعات بسيار کوچک ماشين آلات – مخصوصاً ماشين آلاتي که داراي تجهيزات قالبگيري پيچيده هستند، پره هاي پمپ ها، کلاه هاي ايمني و ديگر کاربردهايي که نياز به وزن سبک و مقاومت ضربه گيري بالا دارد، استفاده از ترموپلاستيک‌هاي پلي کربنات رضايت بخش است. اين مواد مي‌توانند در دماهاي بين 0C170 تا 0C121 مورد استفاده قرار گيرند.
از نظر صنايع مادر پليمرها به چهار گروه صنايع لاستيک ، پلاستيک ، الياف پوششي و چسب تقسيم بندي مي‌شوند. اينها صنايع مادر در پليمرها مي‌باشند اما صنايع وابسته به پليمر هم فراوان هستند مانند صنعت پزشکي در اعضاي مصنوعي ، دندان مصنوعي ، پرکننده‌ها ، اورتوپدي از پليمرها به وفور استفاده مي‌شود. پليمرها از لحاظ منبع به سه گروه اصلي تقسيم بندي مي‌شوند که عبارتند از :

پليمرهاي طبيعي ، طبيعي اصلاح شده و مصنوعي.

رزين

منابع طبيعي رزينها ، حيوانات ، گياهان و مواد معدني مي‌باشد. اين پليمرها به سادگي شکل پذير بوده ليکن دوام کمي دارند. رايج عبارتند از روزين ، آسفالت ، تار ، کمربا ، سندروس ، ليگنپين ، لاک شيشه‌اي مي‌باشند. رزين‌هاي طبيعي اصلاح شده شامل سلولز و پروتئين مي‌باشد سلولز قسمت اصلي گياهان بوده و به عنوان ماده اوليه قابل دسترسي براي توليد پلاستيکها مي‌باشد کازئين ساخته شده از شير سرشير گرفته ، تنها پلاستيک مشتق شده از پروتئين است که در عرصه تجارت نسبتا موفق است.

پليمر مصنوعي

پليمرهاي مصنوعي را مي‌توان از طريق واکنشهاي پليمريزاسيون بدست آورد. از مواد پليمري مي‌توان در تهيه پلاستيکها ، چسبها ، رنگها ، ظروف عايق ، مواد پزشکي بهره جست. پلاستيکها به توليد طرحهاي جديد در اتومبيلها ، کاميونها ، اتوبوسها ، وسايل نقليه سريع ، هاورکرافت ، قايقها ، ترنها ، آلات موسيقي ، وسايل خانه ، يراق آلات ساختماني و ساير کاربردها کمک نموده‌اند در ادمه به بررسي کاربرد چندين پليمر مي‌پردازيم:

پليمرهاي بلوري مايع (LCP)

اين پليمرها بتازگي در بين مواد پلاستيکي ظهور کرده است. اين مواد از استحکام ابعادي بسيار خوب ، مقاومت بالا ، مقاومت در مقابل مواد شيميايي توام با خاصيت سهولت شکل پذيري برخوردار هستند. از اين پليمرها مي‌توان به پلي اتيلن با چگالي کم قابل مصرف در ساخت عايق الکتريکي ، وسايل خانگي ، لوله و بطريهاي يکبار مصرف ، پلي اتيلن با چگالي بالا قابل مصرف در ظروف زباله‌ها بطري ، انواع مخازن و لوله براي نگهداري و انتقال سيالات ، پلي اتيلن شبکهاي ، پلي پروپيلن قابل مصرف در ساخت صندوق ، قطعات کوچک خودرو ، اجزاي سواري ، اسکلت صندلي ، اتاقک تلويزيون و... اشاره نمود.

پليمرهاي زيست تخريب پذير

اين پليمرها در طي سه دهه اخير در تحقيقات بنيادي و صنايع شيميايي و دارويي بسيار مورد توجه قرار گرفته‌اند. زيست تخريب پذيري به معناي تجزيه شدن پليمر در دماي بالا طي دوره مشخص مي‌باشد که بيشتر پلي استرهاي آليفاتيک استفاده مي‌شود. از اين پليمرها در سيستم‌هاي آزاد سازي دارويي با رهايش کنترل شده يا در اتصالات ، مانند نخ‌هاي جراحي و ترميم شکستگي استخوانها و کپسولهاي کاشتي استفاده مي‌شود.

پلي استايرن

اين پليمر به صورت گسترده‌اي در ساخت پلاتيکها و رزينهايي مانند عايقها و قايقهاي فايبر گلاس در توليد لاستيک ، مواد حد واسط رزينهاي تعويض يوني و در توليد کوپليمرهايي مانند ABS و SBR کاربرد دارد. محصولات توليدي از استايرن در بسته بندي ، عايق الکتريکي - حرارتي ، لوله‌ها ، قطعات اتومبيل ، فنجان و ديگر موادي که در ارتباط با مواد غذايي مي‌باشند ، استفاده مي‌شود.

لاستيکهاي سيليکون

مخلوط بسيار کاني- آلي هستند که از پليمريزاسيون انواع سيلابها و سيلوکسانها بدست مي‌آيند. با اينکه گرانند ولي مقاومت قابل توجه در برابر گرما به استفاده منحصر از اين لاستيکها در مصارف بالا منجر شده است. اين ترکيبات اشتغال پذيري نسبتا پايين ، گرانروي کم در درصد بالاي رزين ، عدم سميت ، خواص بالاي دي الکتريک ، حل ناپذيري در آب و الکلها و ... دارند به دليل همين خواص ترکيبات سيليکون به عنوان سيال هيدروليک و انتقال گرما ، روان کننده و گريس، دزدگير براي مصارف برقي ، رزينهاي لايه کاري و پوشش و لعاب مقاوم در دماي بالا و الکلها و مواد صيقل کاري قابل استفاده‌اند. بيشترين مصرف اينها در صنايع هوا فضاست.

لاستيک اورتان

اين پليمرها از واکنش برخي پلي گليکولها با دي ايزوسياناتهاي آلي بدست مي‌آيند. مصرف اصلي اين نوع پليمرها توليد اسفنج انعطاف پذير و الياف کشسان است. در ساخت مبلمان ، تشک ، عايق - نوسانگير و ... بکار مي‌روند. ظهور نخ کشسان اسپندکس از جنش پلي يوره تان به دليل توان بالاي نگهداري اين نوع نخ زمينه پوشاک ساپورت را دگرگون کرده است.
پليمرها از نظر اثر پذ يري در برابر حرارت به دو دسته ترموپلاستيک ها (گرما نرم ها ) و ترموستها (گرماسخت ها ) تقسيم مي شوند . ترموپلاستيک ها , پليمرهايي هستند که هنگام حرارت دهي ذوب مي شوند و هنگام سرد کردن جامد مي شوند در حالي که ترموستها , پليمرهايي هستند که هنگام حرارت دهي ذوب نمي شوند بلکه در دماهاي بسيار بالا به صورت برگشت ناپذيري تجزيه مي شوند.
ادامه دارد....
/س