انواع پلیمرها

پلاستیک­ها:

از سال 1869که اولین پلاستیک با نام سلولز نیترات به دست آمد تاکنون، تحول عظیمی در این صنعت صورت گرفته است. رشد تولید انواع پلاستیک و حضور آن در زندگی روزمره بصورتی است که تقریباً ادامه زندگی برای بشر کنونی بدون آن ممکن نمی­باشد این فرض هنگامی تحقق پیدا می­کند که بدانیم از خودکار ، کابینت ، تلویزیون ، میز تحریر ، صندلی ، پایه چراغ و تلفن گرفته تا حتی قاب عینک از این نوع پلیمر ساخته می­شوند. موضوع هنگامی جالب­تر خواهد شد که بدانیم تنها در ایالات متحده آمریکا در آغاز دهه 80 میلادی، رقمی معادل 14 میلیون دلار رزین پلاستیکی برای تهیه محصولات مختلف تولید شده است.

پلاستیک­ها، همان پلیمرهای مصنوعی هستند که تحت فشار و دما قابل ذوب بوده و شکل پذیر می­باشند، اما نکته جالب در پلاستیک­ها، طیف وسیعی از ویژگی­ها وخصوصیات است که جایگاهی خاص برای این پلیمر ایجاد کرده است. به طوری که برخی از آنها غیر قابل انعطاف، یعنی قابل تراشکاری بوده و برخی دیگر نرم و انعطاف پذیر هستند که در مصارف بسیار ظریف می­توان از آن استفاده کرد این خصوصیت و ویژگی منحصر بفرد، باعث شده که پلاستیک­ها، جایگزین مواد طبیعی مشابه از جمله فلزات ، شیشه ، چوب ، الیاف و.... شود.

ویژگی پلاستیک­ها

ویژگی­های منحصر بفرد این نوع پلیمر، آن را در رده پرمصرف ترین مواد در جهان قرار داده است. این ویژگی­ها عبارتند از :

1- سبکی آنها نسبت به موادی چون فلزات که مصرف پلاستیک­ها را در شرایط و مکان­های مختلف امکانپذیر نموده است.

2- عایق بودن پلاستیک­ها در برابر الکتریسته که موجب استفاده فراوان از این پلیمر در صنایع الکتریکی و الکترونیکی مانند روکش انواع سیم­ها، کابل­ها، وسایل و ابزار الکتریکی، ساخت انواع مختلف کلید، سرپیچ ، پریز و ... شده است.

3- به علت شفافیت برخی از پلاستیک­ها، می توان آنها را حتی جایگزین شیشه نمود.

4- قابلیت رنگ پذیری، که به خاطر آن می توان از پلاستیکها درتولید قطعات استفاده کرد که نیاز به رنگ­آمیزی نداشته باشد.

5- به علت مقاومت بالای برخی از این نوع پلیمرها ، قابلیت استفاده از آنها در شرایط مختلف جوی وجود دارد.

6- مقاومت بالا در برابر خوردگی مواد شیمیایی، ویژگی دیگری است که کاربرد آنها را در صنایع شیمیایی، غذایی و بهداشتی میسر نموده است.

7- پلاستیک­ها در ساخت وسایل پزشکی و جراحی، دندانپزشکی، صنایع داروسازی و ... می­توانند استفاده شوند چرا که میکروبها، باکتری­ها، انگلها، قارچها و جلبک­ها، توانایی رشد روی پلاستیک­ها را ندارند.

8- عایق بودن در برابر حرارت کاربرد این نوع پلیمر را افزایش داده، چرا که از آن در ساخت اشیایی که در مجاورت حرارت قرارگرفته، اما خود نباید گرم شوند مانند فرمان اتومبیل، دسته ظروف، میز، صندلی و ... می­توان استفاده کرد.

9- و سرانجام ارزانی، سرعت بالای ساخت و قیمت پایین مواد اولیه است که باعث استفاده گسترده از پلاستیک­ها می­شود.

لاستیک­ها

درسال 1839 که چارلزگودیر برای اولین بار ولکانیزاسیون را کشف کرد. تحول عظیمی در تولید انواع پلیمر رخ داد و صنعتی ایجاد شد که بعدها , صنعت لاستیک نام گرفت. پیش از این, اروپائیان که در آمریکای جنوبی لاستیک طبیعی را کشف کرده بودند با مشکل عظیمی روبرو بودند چرا که لاستیک طبیعی در زمستان سفت شده و در تابستان حالت چسپنده به خود می­گرفت, اما با روش جدید چارلزگودیر این مشکل برطرف شد. با این روش, اگر لاستیک طبیعی باگوگرد و سرب سفید مخلوط می­شد, مشکلات قبلی بر طرف شده شیء جدید و کاملاً مقاوم و متسحکمی بوجود می­آمد . از مهمترین ویژگی لاستیک­ها این است که در اثر کشیده شدن, کش آمده و پس از رها شد به حالت اولیه خود باز می­گردد. لاستیک­های طبیعی گاه تا هشت برابر طول اولیه خود کش آمده و سپس به حالت اولیه خود باز می­گردد. از جمله لاستیک­های مصنوعی می­توان پلی بوتادین, استایرن – بوتادین، نیتریل ، بوتیل و غیره را نام برد.

تولید انواع لاستیک مصنوعی انقلابی در صنایع دیگر ایجاد کرد، بطوریکه پس از آن بسیاری از صنایع کوچک و بزرگ برای تولید محصولاتی از این لاستیک تاسیس گردید.

کاربرد لاستیک­ها

مهمترین کاربرد لاستیک­های سنتزی در ساخت انواع تایر اتومبیل، سواری، کامیون و هواپیما ، ساخت کفش ، تسمه و نوارهای نقاله مصنوعات ابرشکل ، روکش کابل و سیم ، لوله­ها و وسایل لاستیکی است. همچنین از این ماده ارزشمند در صنایع پالایش شیمیایی ، رنگسازی، چرم مصنوعی، پوشش نخ و پارچه ، نوارهای لاستیکی ، پوشش مخازن ولوله­ها، لاستیک­های ضربه گیر و صداگیر، ساخت قطعات مکانیکی و واشرهای مسطح و مدور و بی شمار صنایع دیگر استفاده می­شود.

الیاف مصنوعی

بر طبق نشانه­های موجود حدود 6500 سال پیش در آسیای جنوب شرقی ، کتان تولید می­شده است. از آن زمان تا انقلاب صنعتی که در قرن هجدهم به وقوع پیوست، استفاده از الیاف طبیعی در هنرهای مختلف دستی جهت تهیه پارچه مورد استفاده قرار گرفت . هنر ریسندگی و بافندگی کتان و پشم در مصر، هنر ریسندگی و بافندگی پنبه در هند و هنر پرورش کرم ابریشم و تهیه پارچه ابریشمی در چین از این جمله هستند. اما جدای از این الیاف طبیعی که در تهیه پارچه استفاده می­شده، دسته دیگری از الیاف هستند که به روش صنعتی به دست می­آیند. مانند الیاف سلولزی و الیاف نایلونی که در دسته الیاف مصنوعی قرار دارند.

انواع الیاف مصنوعی

یاف مصنوعی از نظر منبع و منشا خود به دو دسته طبیعی و مصنوعی تقسیم می­شوند:

1- الیاف مصنوعی با منشا طبیعی (مانند ریون) به دسته­ای اطلاق می­شود که ماده اولیه آنها مانند سلولز در طبیعت وجود دارد.

2- ماده اولیه الیاف مصنوعی بامنشا سنتزی (مانند نایلون) توسط بشر سنتز می­شود که پلی­آمیدها از این دسته می­باشند.

ویژگی الیاف مصنوعی

از مهمترین ویژگی این الیاف، رنگ­پذیری ، قابلیت شستشو و نیز مقاومت در برابر حرارت است، بطوریکه به سهولت قابل اتو کردن باشند. البته الیاف مصنوعی نیز طیف وسیعی از ویژگی­ها را در خود داراست، بطوریکه برخی از محصولات این الیاف، گاه خصوصیات متضادی دارند، بطوریکه برخی از الیاف، نفوذپذیر بوده و برخی دیگر غیر قابل نفوذ می­باشد که موارد استفاده آنها هم بسیار وسیع است. الیاف مصنوعی در تولید لباسهای زنانه، مردانه ، جوراب، دستکش ، انواع فرش­های ماشینی و موکت ، رویه مبلمان پرده ، تورهای ماهیگیری ، بالن­ها، چتر نجات ، عایق­های الکتریکی ، وسایل ورزشی، پوششهای ضد رطوبت ، ضد حرارت، لباس فضانوردان مورد استفاده قرار می­گیرند.

همچنین در صنایع مختلف مانند عروسک­سازی ، ساخت عایق برای موتورها و ژانراتورها ، ساخت کمربند، مچ­بند ، رویه کفش ، کیف ، چمدان ، بارانی، چتر ، نخ بخیه ، تولید کاموا، پتو و... نیز می­توان از انواع الیاف مصنوعی استفاده شود. تولید الیاف مصنوعی پس از جنگ جهانی دوم به شدن روبه گسترش گذاشت، بطوریکه در شرایط فعلی ، انواع الیاف ، مصنوعی همچون الیاف پلی­آمید، پلی­استر، پلی­اکریلونیتریل، پلی­ویتیل و ... در مقیاس بسیار وسیع و متنوع به بازار عرضه می­شوند.

گریدهای مختلف پلیمرها

این پلاستیک، امروزه در دنیا بیشترین بطور کل پلیمرها خود به دو دسته طبیعی و مصنوعی دسته­بندی می­شوند.

از انواع طبیعی پلیمر می­توان به صمغها (کائوچو) ، پروتئینها (کازئین) پلی ساکاریدها(نشاسته) اشاره کرد و انواع پلیمر مصنوعی بصورت الیاف (پلی آمیدها) ، لاستیک­ها (بوتادئینها) ، چسبها، پوششها (نیتروسلولز) و پلاستیکها که خود به دو دسته ترموپلاستها و ترموستها تقسیم می­شوند، اشاره کرد.

اما از لحاظ دسته­بندی پلیمرها در صنعت پتروشیمی، این ماده به پلیمرهای اساسی و مهندسی دسته­بندی می­شود که سهم پلیمرهای اساسی بالغ بر 90 درصد از این مجموع می­باشد. عمده پلیمرهای پرمصرف در صنعت پتروشیمی ، شامل پلی­اتیلن ، پلی­پروپیلن، پلی اتیلن ترفتالات ، پلی وینیل کلراید ، پلی استایرن و اکریلونیتریل – بوتادین – استایرن (ABS) است . پلی اتیلن با تولید در سه گرید مختلف، پرمصرف ترین پیلمر جهان است. در سال­های قبل ، پلی وینیل کلراید (PVC) ، دومین پلیمر پرمصرف جهان بود که با توجه به رشد سریعتر مصرف پلی پروپیلن و پلی­اتیلن ترفتالات (پلی استر) نسبت به پلی­وینیل­کلراید (PVC) ، این نسبت در حال حاضر تغییر یافته ، بطوریکه پلی پروپیلن دومین پلیمر پرمصرف جهان پس از پلی اتیلن و پلی ایتلن ترفتالات، سومین پیلمر و بعد از آنها پلی­وینیل­کلراید و پلی­استایرن قراردارند.

پلی اتیلن

این پلاستیک، امروزه در دنیا بیشترین تولید سالانه را دارد. مصرف 3/69 میلیون تن در سال و اختصاص 33 درصد از مصرف پلیمرهای اساسی، موید این نکته است که پرمصرف ترین پلیمر جهان پلی اتیلن می­باشد . یکی از دلایل مصرف زیاد این نوع پلیمر، قیمت کم (مخصوصاً به دلیل دانسیته کم هر پوندش حجم زیادی دارد) و دیگر خواص فیزیکی منحصر بفرد آن می­باشد. پلی­اتیلن انعطاف­پذیری بی­نظیری داشته و نیازی به افزایش نرم­کننده ندارد. این امر موجب کاربرد آن در ساخت بطریهای فشرده، فیلم­ها و ورقها می­گردد. ثانیاً مقاومت خوبی در مقابل بازها، اسیدها و نمک­ها (به استثنای مواد اکسیدکننده قوی) نشان می­دهد . علت نگهداری پاک­کننده­ها در ظروف پلی اتیلن در مصارف خانگی همین امر است. ثالثاً پلی اتیلن مقاومت خوبی در مقابل آب دارد که این امر بیانگر خواص الکتریکی خوب آن و استفاده از آن در کابلهای الکتریکی است. پلی ایتلن بر اساس فشردگی زنجیره مولکولی و دانسیته در سه نوع پلی اتیلن سنگین (HDPE) پلی اتیلن سبک (LDPE) و پلی اتیلن سبک خطی (LLDPE) تولید می­شود.

پلی اتیلن سنگین (HDPE)

زنجیره مولکولی در این نوع پلیمر ، فشرده است که همین عامل، باعث افزایش دانسیته آن می­شود. لذا انعطاف پذیری به شدت کاهش می­یابد. این نوع پلیمر گرچه مقاومت ضربه­ای کمتری نسبت به پلی اتیلن سبک دارد اما مقاومت آن در برابر مواد شیمیایی همانند مقاومت آن در برابر تنشهای شکننده محیطی خوب است . لذا از این نوع پلیمر در انواع محصولات تجارتی مانند ظروف نگهدارنده سوخت، صندلی­های مورد استفاده در فضای باز ، اسباب­بازیها، جامه­دانها، لوله­ها و مجراها استفاده می­شود. نوعی دیگر از پلی­اتیلن با دانسیته بالا با نام (UHMWPE) وجود دارد که البته در حجم کمتری متداول است. این نوع پلیمر، ستخت­تر و سفت­تر از سایر انواع پلی­اتیلن است.