مواد اولیه پلیمری
زمانی که اسم پلیمر را میشنوید به احتمال زیاد کلمه پلاستیک برای شما یادآوری خواهد شد، این مطلب کاملا درست بوده و پلاستیک ها از جمله پلیمر های مصنوعی هستند از دیگر مثال هایی که میشود برای این نوع از پلیمر ها بیان کرد میشود به لاستیک و چوب که از هیدروکربن های ساده، ایزوپرن ساخته شده اند اشاره کرد.شایان ذکر است که علاوه بر دسته پلیمر های مصنوعی، دسته دسگری از پلیمر ها تحت عنوان پلیمر های طبیعی هم وجود دارد. محصولات پلیمری به عنوان موادی که از زنجیره های تکراری و طولانی محصولات ساخته شده اند، متناسب با نوع مولکول هایی که به یکدیگر پیوند خورده اند و همچنین نحوه اتصال آنها ویژگی این مواد متفاوت جلوه خواهد کرد. به عنوان مثال برخی ازمحصولات پلیمری مانند لاستیک و استر قابلیت خم شدن دارند یا نوع دیگر این مواد مانند اپوکسی و شیشه ساختار سختی دارند. مواد پلیمری در هر ساختار که باشند در تمامی بخش های زندگی امروزه (از بطری آب تا انواع ابزار ها، و پلیمر های طبیعی مثل ماهیچه ها، پروتئین ها، ژن ها و…) نقش ایفا میکنند.
ساختار مواد پلیمری
همانطور که در بخش قبل گفته شد پلیمرها ساختار تکراری و طولانی دارند، برای درک بهتر این مطلب میتوان از پلی اتیلن به عنوان برکاربرد ترین پلیمرساخته شده ( پلیمر مصنوعی) نام برد. این ماده از گاز اتیلن ساخته شده است پس با توجه به توضیحی که در ابتدا جمله داده شده میتوان نتیجه گرف که پلی اتیلن از تکرار واحد های اتیلن ساخته شده است. همچنین از به هم چسبیدن ملکول های پروپیلن به یکدیگر، ملکول پلی پروپیلن یا همان پلی پروپن بوجود می آید
تاریخچه
با یک نگاه به تاریخچه محصولات پلیمری میتوان این مطلب را دریافت کرد که انسان ها از همان ابتدا حتی بدون داشتن آگاهی از ماهیت و کاربرد های این مواد، همواره از این مواد در زندگی روزمره خود استفاده میکردند زیرا پلیمر ها در تمامی سیستم های زنده یافت میشوند. بطور مثال ماهیچه ها، ژن ها و حتی کروموزوم های بدن از جمله مواد پلیمری طبیعی هستند، همچنین بسیاری از محصولات دیگر از جمله چسب ها، رزین ها، لاستیک ها، فوم ها، رنگ ها و پلاستیک ها تماما سازه های پلیمری هستند. محصولات پلیمری از دو واژه پلی و مر که به ترتیب به معنای بسیار و جزء هستند تشکیل شده اند که دارای وزن کم و پایداری در مقابل مواد شیمیایی، همچنین خواص فیزیکی و مکانیکی کارآمد هستند. رفته رفته با گذر زمان، در قرن بیستم مواد پلیمری (عمدتا شامل عنصر کربن , هیدروژن , اکسیژن, نیتروژن و گوگرد) زمینه ساز تحولات چشمگیر در پیشرفت تکنولوژی و تغییر سبک زندگی بشر شده اند. انسان ها از مواد آلی موجود در طبیعت ( غالبا هیدروکربن) استفاده کرد و از آن طریق توانست محصولات مصنوعی ایجاد کند.
انواع و کاربرد
میتوان پلیمرها را با توجه به تاثیر حرارت بر آنها به دو دسته جنرال ترموپلاستیک (گرمانرم) و ترموست (گرماسخت) تقسیم کرد. باتوجه به کاربرد های فراوان، متنوع و گسترده این محولات، در ادامه با برخی از انواع این مواد و کاربرد آنها در صنایع مختلف آشنا خواهیم شد.
ترموپلاستیک‌ها
احتمالا معروف ترین پلیمرهایی که میشناسیم در دسته ترموپلاستیک ها که در زبان عامیانه تر به آنها پلاستیک گفته میشود جا گرفته باشند که دارای قابلیت بازیافت به دلیل دارا بودن ویژگی ذوب شدن در برابر حرارت و منجمد شدن مجدد در برابر سرد شدن، جا گرفته باشند.
ترموست‌ها
ترموست ها دسته کوچک تری را تشکیل میدهند که این امر به دلیل عدم قابلیت بازیافت برای آنها میباشد چراکه آنها مانند ترموپلاستیک ها در برابر گرما ذوب نمیشوند بلکه یا سخت میشوند (مثل ملامین در ظروف) یا میسوزند . از دیگر انواع این دسته میتوان به رنگ ها، رزین ها، چسب ها و لاستیک ها اشاره کرد.
بطور کلی پلیمر های مختلف دارای وزن های ملکولی متفاوتی نیز میباشند که این امر سبب تفاوت در نوع کاربرد آنها شده است. حال اگر پلیمر هارا به سه دسته وزن ملکولی پایین، متوسط و بالا تقسیم کنیم درمیابیم که وزن پایین به عنوان رمان کننده، وزن متوسط به عنوان واکس های مخلوط پذیر با پارافین و وزن بالا بهترین دسته برای تولید پلاستیک هستند.
با در نظر گرفتن فعالیت گسترده شرکت پیلار تجارت در زمینه مواد اولیه رنگ و رزین در ادامه به بررسی برخی از مواد پلیمری که در حوزه فعالیت این شرکت جا گرفته اند، خواهیم پرداخت.
- کوپلیمر و هموپلیمر
در دسته بندی انواع پلیمر، کوپلیمر، پلیمری است که طی کوپلیمریزاسیون از 2 نوع مونومر یا بیشتر ساخته شده باشد. در مقابل هموپلیمر تنها از یک مونومر تشکیل شده است. از انواع کوپلیمر میتوان به رزین کوپلیمر اشاره کرد.
- PVC
پلی وینیل کلراید که بیشتر با نام PVC برای ما آشنا میباشد، نوعی پلاستیک است که به علت ارزان بودن آن و همچنین راحتی در سرهم بندی آن، بسیار پرکاربرد است و توانسته نام خود را در بین ارزشمند ترین محصولات پتروشیمی جای دهد. امروزه این ماده جایگزین مواد ساختمان سازی سنتی مانند چوب، سیمان و آسفالت در ساختمان سازی میباشد. از دیگر کاربرد های این محصول در صنایع مختلف میتوان به برش عمودی پنجره‌ها، صفحات گرامافون، لوله‌کشی (به علت ارزان بودن طبیعی و انعطاف‌پذیر بودن)، کانال، لوازم نصب کردنی، کیف‌های ارزان قیمت، پنجره‌های تاریک (بدون دید) و در شکل نرم آن برای لباس، اثاثه یا لوازم داخلی نظیر پرده، کف‌سازی و ساختن سقف، پوسته کابل‌های الکتریکی، توپ‌های بازی سبک‌وزن وجود دارد.
همچنین میتوان از U-PVC تحت عنوان پی وی سی سخت با سطح خارجی سفید و مقاومت بالا در برابر ضربه، که در ساخت در، پنجره و دیواره های خارجی یک ساختمان مورد استفاده قرار میگیرند، نام برد.
- پلی اتیلن (PE)
پلی اتیلن دارای ساختار کریستالی نرم و همچنین قابلیت ارتجاع میباشد. در نتیجه برای ساخت پلاستیک در تمام دنیا کاربردی شمرده میشود. همچنین ترکیب سازنده این محصول معمولا از گاز طبیعی و نفت خام است. از انواع آن میتوان به پلی اتیلن سنگین (HDPE)، پلی اتیلن سبک (LDPE)، پلی اتیلن خطی (LLDPE)، پلی اتیلن خیلی سبک (VLDPE)، پلی اتیلن با اتصالات عرضی (XLPE)و کوپلیمرهای اتیلن – وینیل استر اشاره داشت.
این ماده با نام هایی مثل polythene نیزشناخته میشود. از جمله کاربرد های این محصول میتوان از تولید روکش کابل های برق، ساخت لوازم بسته بندی، صنایع خودرو سازی، ساخت لوازم خانگی، مصالح عایق ساختمانی و… نام برد.
- پلی استایرن
این پلاستیک دارای مقاومت بالا در برابر آب و سایر حلال ها میباشد. از نظر فیزیکی چگالی این محصول بین 10-50 کیلوگرم بر متر مکعب متغیر است و این امر در حجم و اندازه آن بسیار موثر است،قابلیت شناور شدن روی آب که موجب استفاده بسیار آن در مصارف صنعتی میشود، مقاومت، استحکام کششی و استحکام ضربه متغیر بر اساس میزان خالصی آن بطور مثال مدل های معولی آن مقاومت کمی دربرابر شیشه داشته و مدل های مستحکم آن برای ساخت مقاوم ترین اشیا استفاده میشود. با این حال نمیتوان از معایب این محصول مثل خشک و شکننده بودن بیش از حد ( تا جایی که به آن کریستال میگویند)، مقاومت پایین در برابر اشعه UV، اشتعال زت بودن زیاد و… چشم پوشی کرد.
از جمله موارد مصرف این پلاستیک میتوان به استفاده آن در ظروف پلاستیکی یکبارمصرف به علت شفافیت و تراکمی که دارد، لوازم بهداشتی، اسباب بازی کودکان، لوازم ورزشی و همچنین صنعت اتومبیل سازی و… اشاره داشت، این ماده به علت دارا بودن خاصیت دی الکتریک مولکول های تشکیل دهنده آن، یکی از ترکیبات مهم در صنایع الکتریکی به شمار میروند.
- پلی پروپیلن
پلی‌پروپیلن، یکی از پرمصرف‌ترین پلیمرهای جهان است. این محصول یک پلیمر گرمانرم است و مقاوم در برابر حلال‌های شیمیایی، بازها و اسیدها میباشد. و به علت داشتن سختی و سفتی پایین دارای ویژگی فشاری خوبی میباشد و به آن این امکان را میدهد که بعد اعمال فشار به حالت اولیه خود برگردد. از دیگر ویژگی های پلی پروپیلن مسبت به سایر مواد پلیمری میتوان به قیمت پایین PP، وزن مخصوص و سبک، نعطاف‌پذیری، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی متغیر، طیف گسترده تولید، افزایش کاربرد در وسایل و تجهیزات پزشکی و…، افزایش مصرف بصورت آلیاژ با دیگر پلیمرها، جایگزینی با پلیمرهایی مانند PS, PEو… . این محصول به علت قدرت جذب فشار در صنایع هوافضایی و وسایل کنترل رادیویی بکار میرود. از دیگر کاربردهای این محصول میتوان به بازه فیلم و ورق، قالب‌گیری دمشی، قالب‌گیری تزریقی، بسته‌بندی غذایی،نساجی، تجهیزات آزمایشگاهی و پزشکی، لوله، کاربردهای صنعتی و ساختمانی و اجزاء خودرو و دارای متقاضی بالا در صنایع تولید وسایل تقویت شده با الیاف، تولید نخ فیلامنتی، تزریق پلاستیک و تزریق بادی است.
- دی اکتیل فتالات (DOP)
DOP یکی از پلاستیزرهای بسیار پرکاربرد در پردازش پلاستیک است و همچنین به عنوان نرم کننده در مخلوط خمیر و خمیر PVC و به عنوان افزودنی در بسیاری از فرایندها استفاده می شود. روغن DOP یک مایع شفاف و بیرنگ، با بوی خفیف و متراکم تر از آب، با قدرت ترکیب با اکثر حلال های آلی ولی نامحلول در آب، بهره وری بالا ، فراریت کم ، مقاومت در برابر اشعه ماورا بنفش ، ضد آب و مقاوم در برابر سرما است. که از جمله دیگر نام های آن دی اتیل هگزیل فتالات، DEHP و… میباشد. این محصول بدون ایجاد تغییر در ساختار شیمیایی پلیمر در خواص فیزیکی و شیمیایی آن تغییر ایجاد میکند. این ماده سریعا ژله ای شده و در کاربردهای رنگ لاکی ، از بین بردن ترک ها ، افزایش مقاومت و ایجاد سطح صاف موثر است. از دیگر کاربرد های آن، ساخت طیف وسیعی از پلاستیک ها و محصولات پوششی،
پردازش انواع کوپلیمر وینیل کلرید و رزین الیاف مانند فیلم، به عنوان سیال دی الکتریک در خازن ها، کف پی وی سی کفش ، چرم مصنوعی ، غشای ضد آب ، رنگ ، لاک ، پوشش کف و شیلنگ ،همچنین در فرآیند پرداخت، تولید گرانول پی وی سی ، در ارزیابی ریسک آلودگی مواد غذایی، در دستگاههای پزشکی مانند لوله و کیسه های داخل وریدی ، کاتترهایو IV و…
- گلیسیرین
گلیسیرین به عنوان یک ماده 3 کربنه در حالی که با هر نسبتی در آب و اتانول حل میشود در دیگر حلال ها محلولیت بسیار کمی دارد همچنین در حلال های آلی مثل کلروفوم وبنزن و… نامحلول است. گلیسرول یک ماده شفاف و بی رنگ و بی بو و چسبناک با طعم شیرین و غیر سمی است. کاربرد های این محصول شامل تولید صابون های شفاف، صنایع بهداشتی و آرایشی، روغن کاری ابزارها، دارو و … میباشد.
- هاردنر
هاردنر به معنای سخت کننده میباشد و در برخی از مخلوط ها باعث افزایش مقاومت میشود، ولی ویژگی های این ماده موجب میشود که بشود از آن به عنوان ترمیم کننده یا کاتالیزور در طی فرآیند اختلاط نیز استفاده کرد. پس هاردنر میتواند به عنوان شتاب دهنده هم شناخته شود. اگر این ماده به شکل مایع یا پودر روی سطوح ریخته شود باعث افزایش مقاومت سطحی میشود یا عنوان جزء واکنش زا و سخت کننده در محصولات دو جزئی رزینی مانند اپوکسی ها ، سیلیکونها فعالیت دارد (بدون هاردنر،رزین اپوکسی هیچگاه به خواص مکانیکی و شیمیایی چشمگیر دست پیدا نمی کند).
هاردنر در ترکیب اپوکسی ها برای ساخت و ساز در محل هایی با دمای پایین و رطوبت بالا استفاده میشود. این ماده دارای انواع پلی آمیدی ( برای پرایمر های سنگین و چشب مصالح ساختمانی)، پلی آمینی ( برای پوشش کف های نیازمند به مقاومت شیمیایی مثل آزمایشگاه ها)، آنهیدرید ( برای تجهیزات برقی و الکترونیکی)، فنالامین ( عمدتا در صنعت کشتی سازی همچنین برای پوشش مواد مختلف فلزی و…) میباشد.
در یک نگاه کلی به کاربرد های پلیمر ها خواهیم داشت:
- حمل و نقل
- ساختمان
- پتروشیمی
- خودروسازی
- غذایی
- نساجی
- برق و الکترونیک
- پزشکی و مهندسی پزشکی
- عمران
- نظامی
- صنعت پتروشیمی