دنیای پلیمر Polymer
تصور جهان پیشرفته کنونی بدون وجود مواد پلیمری polymer مشکل می باشد. امروزه این مواد جزیی از زندگی ما شده اند و در ساخت قطعات مختلف پلاستیکی ، از وسایل زندگی و مورد مصرف عمومی تا ابزار دقیق و پیچیده پزشکی و علمی بکار می روند. کلمه پلیمر از کلمه یونانی (Poly) به معنی چند و (Meros) به معنای واحد با قسمت بوجود آمده است. در این میان ساختمان پلیمرها با مولکول های بسیار دراز زنجیر گونه با ساختمان فلزات کامل متفاوت است. این مولکول های بلند از اتصال و بهم پیوستن هزاران واحد کوچک مولکولی مرسوم به منومر تشکیل شده‌اند. 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 ۱۸۲۹ ، دانشمندان متوجه شدند که در اثر مخلوط کردن لاتکس طبیعی با سولفور و حرارت دادن آن ماده‌ای قابل ذوب ایجاد می شود که می توان از آن محصولات مختلفی نظیر چرخ ارابه یا توپ تهیه کرد. در سال ۱۹۰۹ 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 ۱۹۳۲ 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 ماده‌ای را به جای عاج فیل تهیه کند. وی توانست فرآیند تولید نیترات سلولز را زا سلولز ارائه کند. در دهه ۱۹۷۰ پلیمرهای هادی به بازار عرضه شدند که کاربرد بسیاری در صنعت رایانه دارند زیرا مدارها و IC های رایانه ها از این مواد تهیه می شوند. و در سالهای اخیر مواد هوشمند پلیمری جایگاه تازه‌ای برای خود سنسورها پیدا کردند. پلیمرها را می توان از ۷ دیدگاه مختلف طبقه بندی نمود. صنایع ، منبع ، عبور نور ، واکنش حرارتی ، واکنش‌های پلیمریزاسیون ، ساختمان مولکولی و ساختمان کریستالی.
از نظر صنایع مادر پلیمرها به چهار گروه صنایع لاستیک ، پلاستیک ، الیاف ، پوششی و چسب تقسیم بندی می‌شوند. اینها صنایع مادر در پلیمرها می‌باشند اما صنایع وابسته به پلیمر هم فراوان هستند مانند صنعت پزشکی در اعضای مصنوعی ، دندان مصنوعی ، پرکننده‌ها ، اورتوپدی از پلیمرها به وفور استفاده می‌شود. پلیمرها از لحاظ منبع به سه گروه اصلی تقسیم بندی می‌شوند که عبارتند از پلیمرهای طبیعی ، طبیعی اصلاح شده و مصنوعی.
رزین
منابع طبیعی رزین ها ، حیوانات ، گیاهان و مواد معدنی می باشد. این پلیمرها به سادگی شکل پذیر بوده لیکن دوام کمی دارند. رایج تری آنها 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 پلاستیک ها می باشد کازئین ساخته شده از شیر سر شیر گرفته ، تنها پلاستیک مشتق شده از پروتئین است که در عرصه تجارت نسبتا موفق است.
پلیمر مصنوعی
پلیمرهای مصنوعی را می توان از طریق واکنش های پلیمریزاسیون بدست آورد. از مواد پلیمری می توان در تهیه پلاستیک ها ، چسب ها ، رنگ ها ، ظروف عایق ، مواد پزشکی بهره جست. پلاستیک ها به تولید طرح های جدید در اتومبیل ها ، کامیون ها ، اتوبوس ها ، وسایل نقلیه سریع ، هاورکرافت ، قایق ها ، ترنها ، آلات موسیقی ، وسایل خانه ، یراق آلات ساختمانی و سایر کاربردها کمک نموده‌اند،در ادامه 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 شبکه های ، پلی پروپیلن قابل مصرف در ساخت صندوق ، قطعات کوچک پلاستیکی خودرو ، اجزای پلاستیکی سواری ، اسکلت صندلی ، اتاقک پلاستیکی 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.
پلی استایرن
این پلیمر به صورت گسترده‌ای در ساخت پلاتیک ها و رزین هایی مانند عایق ها و قایق های فایبر گلاس در تولید لاستیک ، مواد حد واسط رزین های 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 پلاستیکی و لاستیکی اتومبیل ، فنجان و دیگر موادی که در ارتباط با مواد غذایی می باشند ، استفاده می شود.
لاستیکهای سیلیکون
مخلوط بسیار کانی- آلی هستند که از پلیمریزاسیون انواع سیلاب ها و سیلوکسان ها بدست می آیند. با اینکه گرانند ولی مقاومت قابل توجه در برابر گرما به استفاده منحصر از این لاستیک ها در مصارف بالا منجر شده است. این ترکیبات اشتغال پذیری نسبتا پایین ، گرانروی کم در درصد بالای رزین ، عدم سمیت ، خواص بالای دی الکتریک ، حل ناپذیری در آب و الکل ها و … دارند به دلیل همین خواص ترکیبات سیلیکون به عنوان سیال هیدرولیک و انتقال گرما ، روان کننده و گریس ، دزدگیر برای مصارف برقی ، رزینهای لایه کاری و پوشش و لعاب مقاوم در دمای بالا و الکل ها و مواد صیقل کاری قابل استفاده اند. بیشترین مصرفشان در صنایع هوا فضاست.
لاستیک اورتان
این پلیمرها از واکنش برخی پلی گلیکول ها با دی ایزوسیانات های آلی بدست می آیند. مصرف اصلی این نوع پلیمرها تولید اسفنج انعطاف پذیر و الیاف کشسان است. در ساخت مبلمان ، تشک ، عایق – نوسانگیر و … بکار می روند. ظهور نخ کشسان اسپندکس از جنش پلی یوره تان به دلیل توان بالای نگهداری این نوع نخ زمینه پوشاک ساپورت را دگرگون کرده است.
منابع مورد استفاده شده
- مهندسی پلاستیک تالیف آر. جی. کرافورد ، ترجمه مهرداد کوکبی
- پلاستیک های صنعتی تالیف مهندس شیرین خسروی
- مواد پلاستیک تالیف حسین امیدیان
بر گرفته از دانشنامه رشد
