منبع : رشد , پلاستیکهای صنعتی تالیف مهندس شیرین خسروی



مقدمه

تصور جهان پیشرفته کنونی بدون وجود مواد پلیمری مشکل می*باشد. امروزه این مواد جزیی از زندگی ما شده*اند و در ساخت اشیای مختلف ، از وسایل زندگی و مورد مصرف عمومی تا ابزار دقیق و پیچیده پزشکی و علمی بکار می*روند. کلمه پلیمراز کلمه یونانی (Poly) به معنی چند و (Meros) به معنای واحد با قسمت بوجود آمده است. در این میان ساختمان پلیمرها با مولکولهای بسیار دراز زنجیر گونه با ساختمان فلزات کامل متفاوت است. این مولکولهای بلند از اتصال و بهم پیوستن هزاران واحد کوچک مولکولی مرسوم به منومر تشکیل شده*اند. مواد طبیعی مانند ابریشم ، لاک ، قیر طبیعی ، کشانها و سلولز ناخن دارای چنین ساختمان مولکولی هستند.

البته تا اوایل قرن نوزدهم میلادی توجه زیادی به مواد پلیمری نشده بود بومیان آمریکای مرکزی از برخی درختان شیرابه*هایی استخراج می*کردند که شیرابه بعدها نام لاتکس به خود گرفت. در سال 1829 ، دانشمندان متوجه شدند که در اثر مخلوط کردن لاتکس طبیعی با سولفور و حرارت دادن آن ماده*ای قابل ذوب ایجاد می*شود که می*توان از آن محصولات مختلفی نظیر چرخ ارابه یا توپ تهیه کرد. در سال 1909 میلادی فنل فرمالدئید موسوم به باکلیت ساخته شد که در تهیه قطعات الکتریکی ، کلیدها ، پریزها و وسایل مصرف زیادی دارد.

در اثنای جنگ جهانی دوم موادی مثل نایلون پلی اتیلن ، اکریلیک موسوم به پرسپکس به دنیا عرضه شد. نئوپرن را شرکت دوپان در سال 1932 ابداع و به شکل تجارتی ابتدا با نام دوپرن و بعدها نئوپرن عرضه کرد.
شاخه*های پلیمر
اولین قدم در زمینه صنعت پلاستیک توسط فردی به نام واسپاهیات انجام گرفت وی در تلاش بود ماده*ای را به جای عاج فیل تهیه کند. وی توانست فرآیند تولید نیترات سلولز را زا سلولز ارائه کند. در دهه 1970 پلیمرهای*هادی به بازار عرضه شدند که کاربرد بسیاری در صنعت رایانه دارند زیرا مدارها و ICهای رایانه*ها از این مواد تهیه می*شوند. و در سالهای اخیر مواد هوشمند پلیمری جایگاه تازه*ای برای خود سنسورها پیدا کردند. پلیمرها را می*توان از 7 دیدگاه مختلف طبقه بندی نمود. صنایع ، منبع ، عبور نور ، واکنش حرارتی ، واکنش*های پلیمریزاسیون ، ساختمان مولکولی و ساختمان کریستالی.

از نظر صنایع مادر پلیمرها به چهار گروه صنایع لاستیک ، پلاستیک ، الیاف ، پوششی و چسب تقسیم بندی می*شوند. اینها صنایع مادر در پلیمرها می*باشند اما صنایع وابسته به پلیمر هم فراوان هستند مانند صنعت پزشکی در اعضای مصنوعی ، دندان مصنوعی ، پرکننده*ها ، اورتوپدی از پلیمرها به وفور استفاده می*شود. پلیمرها از لحاظ منبع به سه گروه اصلی تقسیم بندی می*شوند که عبارتند از پلیمرهای طبیعی ، طبیعی اصلاح شده و مصنوعی.
رزین
منابع طبیعی رزینها ، حیوانات ، گیاهان و مواد معدنی می*باشد. این پلیمرها به سادگی شکل پذیر بوده لیکن دوام کمی دارند. رایج عبارتند از روزین ، آسفالت ، تار ، کمربا ، سندروس ، لیگنپین ، لاک شیشه*ای می*باشند. رزین*های طبیعی اصلاح شده شامل سلولز و پروتئین می*باشد سلولز قسمت اصلی گیاهان بوده و به عنوان ماده اولیه قابل دسترسی برای تولید پلاستیکها می*باشد کازئین ساخته شده از شیر سرشیر گرفته ، تنها پلاستیک مشتق شده از پروتئین است که در عرصه تجارت نسبتا موفق است.
پلیمر مصنوعی
پلیمرهای مصنوعی را می*توان از طریق واکنشهای پلیمریزاسیون بدست آورد. از مواد پلیمری می*توان در تهیه پلاستیکها ، چسبها ، رنگها ، ظروف عایق ، مواد پزشکی بهره جست. پلاستیکها به تولید طرحهای جدید در اتومبیلها ، کامیونها ، اتوبوسها ، وسایل نقلیه سریع ، هاورکرافت ، قایقها ، ترنها ، آلات موسیقی ، وسایل خانه ، یراق آلات ساختمانی و سایر کاربردها کمک نموده*اند در ادمه به بررسی کاربرد چندین پلیمر می*پردازیم:
پلیمرهای بلوری مایع (LCP)
این پلیمرها بتازگی در بین مواد پلاستیکی ظهور کرده است. این مواد از استحکام ابعادی بسیار خوب ، مقاومت بالا ، مقاومت در مقابل مواد شیمیایی توام با خاصیت سهولت شکل پذیری برخوردار هستند. از این پلیمرها می*توان به پلی اتیلن با چگالی کم قابل مصرف در ساخت عایق الکتریکی ، وسایل خانگی ، لوله و بطریهای یکبار مصرف ، پلی اتیلن با چگالی بالا قابل مصرف در ظروف زباله*ها بطری ، انواع مخازن و لوله برای نگهداری و انتقال سیالات ، پلی اتیلن شبکهای ، پلی پروپیلن قابل مصرف در ساخت صندوق ، قطعات کوچک خودرو ، اجزای سواری ، اسکلت صندلی ، اتاقک تلویزیون و... اشاره نمود.
پلیمرهای زیست تخریب پذیر
این پلیمرها در طی سه دهه اخیر در تحقیقات بنیادی و صنایع شیمیایی و دارویی بسیار مورد توجه قرار گرفته*اند. زیست تخریب پذیری به معنای تجزیه شدن پلیمر در دمای بالا طی دوره مشخص می*باشد که بیشتر پلی استرهای آلیفاتیک استفاده می*شود. از این پلیمرها در سیستم*های آزاد سازی دارویی با رهایش کنترل شده یا در اتصالات ، مانند نخ*های جراحی و ترمیم شکستگی استخوانها و کپسولهای کاشتی استفاده می*شود
اسیدهای نوکلئیک
اسیدهای نوکلئیکDNA وRNA پلیمرهای نوکلئوتیدها هستند. این پلیمرها اطلاعات ژنتیکی را ذخیره و انتقال داده و تعدادی از مولکولهایRNA در کمپلسکهای ماکرومولکولی دارای نقش ساختمانی هستند.
پلی استایرن
این پلیمر به صورت گسترده*ای در ساخت پلاتیکها و رزینهایی مانند عایقها و قایقهای فایبر گلاس در تولید لاستیک ، مواد حد واسط رزینهای تعویض یونی و در تولید کوپلیمرهایی مانند ABS و SBR کاربرد دارد. محصولات تولیدی از استایرن در بسته بندی ، عایق الکتریکی - حرارتی ، لوله*ها ، قطعات اتومبیل ، فنجان و دیگر موادی که در ارتباط با مواد غذایی می*باشند ، استفاده می*شود
پلیمرهای سنتزی
پلیمرهای سنتزی امروزه جزو لاینفک زندگی ما میباشند. به هر جا که بنگریم، از رومیزیها تا ظرفهای پلاستیکی ، کیف و کفش و لباس ، اتومبیلها ، هواپیماها و ... همه از پلیمرها ساخته شدهاند. مونومرهای پلیمرهای سنتزی اغلب از هیدروکربنهای گرفته شده از نفت خام میباشند. پلیمرهای سنتزی جرم مولکولی 10000 تا 44000000 دارند.
در زیرمجموعه پلیمرهای سنتزی ، پلیمرهایی با عنوان پلیمر مصنوعی داریم. این پلیمرها در اثر انجام یک سری واکنشها بر روی پلیمرهای طبیعی بوجود میآیند (فرایند پلیمریزاسیون). به عنوان مثال ، سلولز که یک یک پلیمر طبیعی است، در صنعت ، چندان کاربرد دارند، اما در اثر واکنش نیتراسیون یا متیلاسیون یا استیلاسیون به موادی تبدیل میشود که کاربرد بسیار ارزندهای دارد. به عنوان مثال ، نیتروسلولز به صورت الیاف و یا در صنایع ورنی سازی کاربرد دارد


سونات