مقدمه‌ای بر پلیمر

[mim-shimi 25686]

پلیمر یک واژه یونانی است. و از اتصال زنجیرهای کوچک منومرساخته میشود. که انصال این زنجیره ها را پلیمریزاسیون گویند. فرایند پلیمریزاسیون عموماً به دو صورت انجام میشود که خود نیاز به یک بحث طولانی و پیچیده میباشد.

ویژگی برتر این مواد پلیمری ‍‍: سبکی، سختی و در عین حال انعطاف پذیری، مقاومت در برابر خوردگی، رنگ پذیری، شفافیت، سهولت در شکل پذیری و بسیاری از خواص مورد استفاده در کاربردهای مختلف.

پلیمرها عموماً به دو دسته پلاستیکها و لاستیکها تقسیم میشوند. وهر دو گروه نیز خود به پلیمرهای گرمانرم(termoplast) و گرما سخت (termoset) تقسیم میشوند که بطور مفصل شرح داده خواهد شد.

به خاطر اینکه مواد پلیمری به تنهایی نمی توانند مورد مصرف قرار گیرند در محل تولید (پتروشیمی) یا صنایع پایین دستی بنا به شرایط و کاربرد آنها از مواد افزودنی (addetive) استفاده میشود. به طور مختصر بعضی از این افزودنی ها ذکر میشود.

مواد پرکننده (filler): مانند خاک رس یا در اکثر موارد کربنات کلسیم یا سیلیکا استفاده میشود و علت افزودن آنها کاهش قیمت است و تأثیری در افزایش خواص ندارد. از افزودنی مثل الیاف کوتاه یا پولک جهت بهبود خواص مکانیکی استفاده میشود. منظور از خواص مکانیکی کاهش خزش و استحکام در برابر تنش و ... میباشد.

روان کننده ها (lubricant): این مواد ویسکوزیته پلیمر مذاب را کاهش داده و شکل پذیری در قالب ها را آسان تر میکند. مانند استارات کلسیم.

رنگدانه ها (pigment): جهت ایجاد رنگهای گونگون در پلاستیکها به کار میروند.

نرم کننده ها (plasticizers): موادی با وزن مولکولی و طول زنجیره کمتر نسبت به رنجیره پلیمرها که خواص و مشخصه شکل گیری پلیمرها را کمتر میکند. بهترین نمونه کاربرد آن DOP دی اکتیل فتالات، در تهیه PVC پلی وینیل کلراید میباشد که باعث انعطاف پذیری آن میشود. پی وی سی تقریباٌ سخت میباشد و در موارد استفادهایی که انعطاف پذیری نیاز داریم بوسیله این ماده آن را نرم میکنیم. مثال ساده استفاده در سفره ها (به بوی خاص و تند آن توجه کنید همان DOP است) و دمپایی ها و داشبوردهای پیکان های مدل قدیم! میباشد. و اگر به ترک! داشبورد بعضی از آنها توجه کنیم مربوط به از بین رفتن (پریدن) این افزودنی میباشد.

استحکام دهنده ها(reinforcement) : با افزودن موادی نظیر الیاف شیشه یا الیاف کربن مقاومت و سفتی پلیمرها افزایش و بهبود می یابد. نظیر فایبر گلاس ها یا بدنه هواپیما و بعضی از خودروها مانند سیناد2 !

پایدار کننده ها(stabilizers) : این افزودنی ها از فساد و تخریب پلیمرها در مقابل عوامل محیطی مانند نور خورشید (اشعه UV) و رطوبت و ... جلوگیری میکند. مانند مواد ضد اکسایش که به پلاستیکهایی نظیر ABS اکریو نیتریل-بوتادین- استایرن ، پلی اتیلن و پلی استایرن اضافه میشود و پایدارکننه های حرارتی که معمولاٌ برای شکل دهی PVC به کار میرود.

مواد ضد آتش زا(inflammable) : از این مواد در پلیمرهای استفاده میشود که خطر آتش سوزی در محل میباشد. بعضی از پلیمرها مانند PVC که حوای ماده کلر(ضد آتش) میباشد، در هنگام آتش سوزی خود اطفا میباشد و خاموش میشود. همچنین گاز وجود گاز خنثی نیتروژن در فوم های پلی استایرن (سقف کاذب) نیز باعث اطفاء حریق میباشد.

[mim-shimi 25686]

پلاستیک های گرمانرم:

در مواد گرمانرم زنجیره های دراز مولکولی با نیروهای ضعیف واندروالسی در کنار هم قرار دارند که میتوانید آنها را به صورت یک کلاف در هم پیچیده تصور کنید. وقتی به این مواد حرارت داده میشود نیروهای بین مولکولی ضعیف شده، طوری که ماده نرم و انعطاف پذیر میشود و سرانجام با افزایش دما ماده ذوب (گرانروان) میشود. که اگر آن را باسرعت زیاد سرد کنیم درصد بی نظمی (آمورف) بیشتر و اگر کند سرد کنیم ماده بلوری تر میشود و بحالت جامد بر میگردد. این گرم کردن و نرم کردن و دوباره سرد کردن را بارها میتوان ادامه داد. البته در بعضی مواد مانند pvc ذوب مجدد ماده و قالب گیری مجدد آن موجب افت کیفیت و خواص آن میشود. بحر حال این ویژگی مواد گرمانرم در پایه روشهای شکل دهی مرسوم است. ولی در عین حال حساس بودن به گرما و حرارت و نرم شدن نقطه ضعف آن محسوب میشود. از گرمانرم ها میتوان: پلی اتیلن، پلی وینیل کلرایدpvc، نایلون، استات سلولز، استال، پلی کربنات، پلی متیل متاکریلات و پلی پروپیلن را نام برد.

 

 

پلاستیک های گرما سخت:

این پلاستیکها طی واکنش دو مرحله ای انجام میشوند. اولین مرحله تشکیل زنجیرهای درازگونه همانند پلاستیکهای گرمانرم است و مرحله دوم ایجاد اتصالات عرضی بین زنجیرها در خلال عملیات قالب گیری و در اثر اعمال حرارت و فشار صورت میگیرد. قطعه حاصل پس از سرد شدن سخت به نظر میرسد در حالی که ساختمانی با شبکه مولکولی متراکم مانند تار و پود در هم پیچیده در آن ایجاد شده است. در مرحله دوم زنجیره های دراز مولکولی با پیوند های قطبی به یکدیگرمتصلند. در این نوع پلاستیکها ماده در اثر حرارت دوباره نرم و روان نمی شود و اگر حرارت افزایش پیدا کند ماده تخریب مولکولی شده و بهزغال تبدیل می شود. پیوندهای عرضی بین زنجیره های پلیمر، پیوندهای شیمیایی قوی هستند. به همین دلیل مواد گرماسخت دو مشخصه بارز سخت و وابسته نبودن خواص مکانیکی از حرارت را دارار می باشند. فنل فرم آلدیید، اوره فرم آدیید، اپوکسی ها و برخی از پلی استرها جزو مواد گرماسخت محسوب می شوند.

[mim-shimi 25686]

پلاستیک های مهندسی:

بسیاری از گرمانرم ها بعنوان پلاستیکهای مهندسی پذیرفته شده است. به طور کلی پلاستیکهایی که در مقابل اعمال بار و حرارت وخوردگی کم و بیش مقاومت از خود نشان می دهند، مهندسی نامیده میشوند.

امروزه موادی که به عنوان پلاستیکهای مهندسی محسوب می شوند، عبارتند از: نایلون، استال، پلی کربنات، پلی فنیلن اکساید اصلاح شده (PPO)، پلی استرهای گرمانرم، پلی سولفون و پلی فنیلین سولفاید. بعضی از انواع پلی پروپیلن هم کاربرد مهندسی یافته اند. همچنین پلی وینیل کلراید فاقد نرم کننده (DOP)، که uPVC نام دارد در صنعت لوله سازی و پلی اتیلن مورد استفاده در ساخت مفاصل و اتصالالت جزو پلاستیکهای مهندسی محسوب می شوند. در سالهای اخیر نسل جدیدی از پلاستیکهای مهندسی بادوام و عمر کارکرد زیاد و عملکرد در دمای بالا در دسترس است.

مانند: پلی فنیل سولفاید (PES)، پلی اتر نیتریل (PPS)، پلی اتر کتون (PEEK)، پلی اتر ایماید (PEI)، پلی آمید ایماید (PAI)، پرفلورو آلوکسی (PFA)

برخی از این مواد، دمای کارکردی بالاتر از 200 درجه سلسیوس و اگر با الیاف پر شوند تا بالای 300 درجه قابل استفاده می باشند.

در برخی موارد پلاستیکهای گرما سخت همراه با پلاستیکهای مهندسی یک ترکیب عالی به ما خواهد داد که کاربرد در موارد مهندسی دارد. البته در بسیاری از موارد خواص گرما سخت ها غیر قابل رقابت با برخی پلاستیکهای مهندسی گران قیمت مانند پلی شولفون، پلی اتر سولفون، و پلی اتر کتون PEEK است.

 

 

[mim-shimi 25686]

مواد کامپوزیت(مرکب):

یکی از عوامل مهم توجه به پلاستیکها برای مصارف مهندسی، امکان افزودن الیاف استحکام دهنده برای تقویت خواص آنهاست. که مواد مرکب حاصل برای کاربرد در صنایع هوایی و خودرو سازی بسیار مناسب است. مواد گرما سخت که ترد و شکننده هستند همراه با الیاف استحکام دهنده بلند و مقاوم به کار میروند. البته بحث مقاومت الیاف و نوع آنها و اندازه و طول و جهت و نوع فرآیند شدن آنها مقوله طولانی است که از بحث خارج است. بطور کلی برای بهتر فرآیند شدن و سرعت تولید و داشتن خواص مورد نظر در گرمانر ها از الیاف کوتاه و در گرما سخت ها از الیاف بلند استفاده میشود.

الیاف شیشه از لحاظ استحکام، سختی و قیمت بسیار مورد استفاده هستند. الیاف کربن با قیمتی بیشتر و خواص مناسب نیز مورد استفاده قرار میگیرد. برای مثال، مقاومت در برابر ضربه مشتمل بر الیاف کربن و سفتی مشتکل بر الیاف شیشه است. و بنا به بیشتر بودن نوع خاصیت مورد نظر هر دو با درصدهایی مورد استفاده قرار می گیرند.

 

کامپوزيتهای پليمری از مخلوط يک ماتريکس پليمری با ذرات معمولا معدنی نظير ذرات کربن و الياف شيشه

به - تشکيل می شوند. در اين مقاله کامپوزيت پلی آنيلين/کربنات کلسيم با درصدهای وزنی مختلف کربنات کلسيم (% )۴۰-0 هدايت سنجي و آزمون ،FT-IR دو روش پليمريزاسيون همزمان و روش محلولي سنتز شد. کامپوزيت تهيه شده با تکنيکهاي چسبندگي مورد ارزيابي قرار گرفت. ميزان حفاظت از خوردگی پوششي از اين کامپوزيت ( ۱۵ ميکرومتر) بر روي نمونه هاي ارزيابي و مورد مقايسه با فلز بدون NaCl و % 3.5 HCl 0.1M ،H2SO4 0.1M آهنی در محيطهای خوردنده مختلف نظير پوشش و پوشش داده شده با پلي آنيلين خالص قرار گرفت. اندازه گيريهای ولتامتری چرخه ای و منحنی های تافل نشان داد که جريان خوردگی نمونه های پوشش داده شده با کامپوزيت نسبت به نمونه های پوشش داده شده با پلی آنيلين

۹۶ %) می يابد و پتانسيل خوردگی آن به سمت مقادير مثبت شيفت پيدا می کند.

 

 

ژل هاي پليمري کاربرد زيادي در زمينه هاي مختلف دارند که با وجود داشتن مزاياي گوناگون، خواص مکانيکي

نامناسب از جمله معايب آنهاست . پژوهش ها نشان داده است که برخي خواص مکان يکي ژلهاي پليمري با

افزودن سيليکات هاي لايهاي خاك رس بطور قابل ملاحظه اي بهبود مييابد . هيدروژلهاي نانوکامپوزيتي بر پايه پلي و ينيل الکل و خاک رس اصلاح شده با استفاده از روش سرما يش – گرما يش چرخه اي تهيه و سپس ساختار و برخي خواص مکانيکي آنها بررسي شده است . نتا يج نشان ميدهد که درهيدروژل هاي نانوکامپوزيتي، سيليکاتهاي لاي هاي خاک رس داراي ساختار نفوذ ي در هم آميخته با آرا يش

موازي با يکديگرند. همچنين ميزان مدول کششي و ازدياد طول تا پارگي هيدروژل هاي نانو کامپوزيتي در

مقايسه با هيدروژل خالص افزايش و استحکام کششي آنها کاهش يافته است.

[Amin 6457]

مواد پليمری

 

بشر با تلاش براي دستيابي به مواد جديد, با استفاده از مواد ألي (عمدتا هيدروكربنها) موجود در طبيعت به توليد مواد مصنوعي نايل شد. اين مواد عمدتا شامل عنصر كربن , هيدروژن, اكسيژن, نيتروژن و گوگرد بوده و به نام مواد پليمري معروف هستند. مواد پليمري يا مصنوعي كاربردهاي وسيعي , از جمله در ساخت وسايل خانگي , اسباب بازيها, بسته بنديها , كيف و چمدان , كفش , ميز و صندلي , شلنگها و لوله هاي انتقال أب , مواد پوششي به عنوان رنگها براي حفاظت از خوردگي و زينتي , لاستيكهاي اتومبيل و بالاخره به عنوان پليمرهاي مهندسي با استحكام بالا حتي در دماهاي نسبتا بالا در ساخت اجزايي از ماشين ألات, دارند.

 

پليمرها خواص فيزيكي و مكانيكي 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 الكتريكي هستند. اما پليمرهاي خاصي نيز وجود دارند كه تا حدودي قابليت هدايت الكتريكي دارند . عايق بودن پليمرها به پيوند كووالانسي موجود بين اتمها در زنجيرهاي مولكولي ارتباط دارد. اما تحقيقات انجام شده در سالهاي اخير نشان داد كه امكان ايجاد خاصيت هدايت الكتريكي در امتداد محور مولكولها وجود دارد. اين نوع پليمرها اساسا از پلي استيلن تشكيل شده اند. با نفوذ دادن عناصري مانند فلزات قليايي يا هالوژنها (فرايند دوپينگ) به زنجيرهاي مولكولي پلي استيلن به ترتيب نيمه هاديهاي پليمري از نوع N و P به دست مي أيند. افزودن عناصر يا دوپينگ سبب مي شود كه الكترونها بتوانند در امتدا د اتمهاي كربن در زنجير حركت كنند. تفلون از مواد پليمري است كه به دليل ضريب اصطكاك پاييني كه دارد به عنوان پوشش براي جلوگيري از چسبيدن مواد غذايي در وسايل پخت و پز لستفاده مي شود.

 

ساختار پليمرها

 

اغلب پليمرهاي متداول از پليمريزاسيون مولكولهاي ساده ألي به نام منومر به دست مي أيند. براي مثال پلي اتيلن (PE) پليمري است كه از پليمريزاسيون با افزايش (تركيب) چندين مولكول اتيلن به دست مي أيد. هر مولكول اتيلن يك منومر ناميده مي شود. با تركيب مناسبي از حرارت, فشار و كتاليزور , پيوند دوگانه بين اتمهاي كربن شكسته شده و يك پيوند ساده كووالانسي جايگزين أن مي شود. اكنون دو انتهاي أزاد اين منومر به راديكالهاي أزاد تبديل ميشود, به طوري كه هر اتم كربن يك تك الكترون دارد كه مي تواند به را ديكالهاي آزاد ديگر افزوده شود. از اين رو در اتيلن دو محل ( مربوط به اتم كربن) وجود دارد كه مولكولهاي ديگر مي توانند در آنجا بدان ضميمه شوند . اين مولكول با قابليت انجام واكنش , زير بناي پليمرها بوده و به (مر) يا بيشتر واحد تكراري موسوم است. واحد تكراري در طول زنجير مولكول پليمر به تعداد دفعات زيادي تكرارميشود. طول متوسط پليمر به درجه پليمرزاسيون يا تعداد واحدهاي تكراري در زنجير مولكول پليمر بستگي دارد. بنابراين نسبت جرم مولكولي پليمر به جرم مولكولي واحد تكراي به عنوان (درجه پليمريزاسيون) تعريف شده است . با بزرگتر شدن زنجير مولكولي ( در صورتي كه فقط نيروهاي بين مولكولي سبب اتصال مولكولها به يكديگر شود) مقاومت حرارتي و استحكام كششي مواد پليمري هر دو افزايش مي يابند.

 

به طور كلي فرايند پليمريزاسيون مي تواند به صورتهاي مختلفي مانند افزايشي , مرحله اي و .... انجام گيرد.در پليمريزاسيون افزايشي , تعدادي از واحدهاي تكراري به يكديگر اضافه شده و مولكول بزرگتري را به نام پليمر توليد مي كنند. در اين نوع پليمريزاسيون ابتدا در مرحله اول راديكال آزاد, با دادن انرژي (حرارتي , نوري) به مولكولهاي اتيلين با پيوند دوگانه و شكست پيوند دوگانه , به وجود مي آيد. سپس راديكالهاي آزاد با اضافه شدن به واحدهاي تكراري مراكز فعالي به نام آغازگر شكل ميگيرند و هر يك از اين مراكز به واحدهاي تكراري ديگر اضافه شده و رشد پليمر ادامه مي يابد . از نظر تئوري درجه پليمريزاسيون افزايشي مي تواند نامحدود باشد, كه در اين صورت مولكول زنجيره اي بسيار طويلي از اتصال تعداد زيادي واحدهاي تكراري به يكديگر شكل مي گيرد. اما عملا رشد زنجير به صورت نامحدود صورت نمي گيرد.هر چه قدر تعداد مراكز فعال يا آغازگرهاي شكل گرفته بيشتر باشد , تعداد زنجيرها زيادتر و نتيجتا طول زنجيرها كوچكتر ميشود و بدين دليل است كه خواص پليمرها تغيير مي كند. البته سرعت رشد نيز در اندازه طول زنجيرها موثر است . هنگامي كه واحدهاي تكراري تمام و زنجيرها به يكديگر متصل شوند, رشد خاتمه مي يابد.

 

از ديگر روشهاي پليمريزاسيون, پليمريزاسيون مرحله اي است كه در آن منومرها با يكديگر واكنش شيميايي داده و پليمرهاي خطي را به وجود مي اورند. در بسياري از واكنشهاي پليمريزاسيون مرحله اي مولكول كوچكي به عنوان محصول فرعي شكل مي گيرد . اين نوع واكنشها گاهي پليمريزاسيون كندنزاسيوني نيز ناميده مي شوند.

 

 

 

 

منبع :

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[mim-shimi 25686]

اغلب پليمرهاي متداول از پليمريزاسيون مولكول هاي ساده آلي به نام «منومر» (Monomer) به دست مي آيد. براي مثال، پلي اتيلن (PE) پليمري است كه از پليمريزاسيون با افزايش (تركيب) چندين مولكول اتيلن به دست مي آيد. هر مولكول اتيلن «منومر» ناميده مي شود. با تركيب مناسبي از حرارت و فشار و كاتاليزور، پيوند دوگانه بين اتم هاي كربن شكسته می شود و پيوندی ساده و كووالانسي جايگزين آن مي شود. اكنون دو انتهاي آزاد اين منومر به راديكال هاي آزاد تبديل مي شود، به طوري كه هر اتم كربن يك تك الكترون دارد كه مي تواند به را ديكال هاي آزاد ديگر افزوده شود. از اينرو، در اتيلن دو محل (مربوط به اتم كربن) وجود دارد كه مولكول هاي ديگر مي توانند در آنجا بدان ضميمه شوند . اين مولكول - با کارايی انجام دادن واكنش - زيربناي پليمرهاست و به «مر» يا واحد تكراري موسوم است. واحد تكراري در طول زنجير مولكول پليمر به تعداد دفعات زيادي تكرارمي شود. طول متوسط پليمر به درجه پليمريزاسيون يا تعداد واحدهاي تكراري در زنجير مولكول پليمر بستگي دارد. بنابراين ، نسبت جرم مولكولي پليمر به جرم مولكولي واحد تكراري به عنوان (درجه پليمريزاسيون) تعريف شده است . با بزرگتر شدن زنجير مولكولي (در صورتي كه فقط نيروهاي بين مولكولي سبب اتصال مولكولها به يكديگر شود)، مقاومت حرارتي و استحكام كششي مواد پليمري هر دو افزايش مي يابد.

به طور كلي، فرايند پليمريزاسيون ممکن است به صورتهاي مختلفي مانند افزايشي ، مرحله اي،… انجام گيرد. در پليمريزاسيون افزايشي، تعدادي از واحدهاي تكراري به يكديگر اضافه می شوند و مولكول بزرگتري به نام پليمر را توليد مي كنند. در اين نوع پليمريزاسيون، ابتدا در مرحله اول راديكال آزاد، با دادن انرژي (حرارتي - نوري) به مولكول هاي اتيلين با پيوند دوگانه و شكست پيوند دوگانه، به وجود مي آيد. سپس راديكال هاي آزاد با اضافه شدن به واحدهاي تكراري مراكز فعالي به نام آغازگر شكل مي گيرند و هر يك از اين مراكز به واحد هاي تكراري ديگر اضافه می شود و رشد پليمر ادامه مي يابد. از نظر تئوري، درجه پليمريزاسيون افزايشي ممکن است نامحدود باشد كه در اين صورت مولكول زنجيره اي بسيار طويلي از اتصال تعداد زيادي واحدهاي تكراري به يكديگر شكل مي گيرد؛ اما عملا رشد زنجير به صورت نامحدود صورت نمي گيرد. هر چقدر که تعداد مراكز فعال يا آغازگرهاي شكل گرفته بيشتر باشد، تعداد زنجيرها زيادتر و در نتيجه طول زنجيرها كوچكتر مي شود و بدين سبب است كه خواص پليمرها تغيير مي كند. البته سرعت رشد نيز در اندازه طول زنجيرها مؤثر است. هنگامي كه واحد هاي تكراري تمام و زنجيرها به يكديگر متصل شود، رشد خاتمه مي يابد.

از ديگر روشهاي پليمريزاسيون، پليمريزاسيون مرحله اي است كه در آن منومرها با يكديگر واكنش شيميايي می دهند و پليمرهاي خطي را به وجود مي آورند. در بسياري از واكنشهاي پليمريزاسيون مرحله اي، مولكول كوچكي به عنوان محصول فرعي شكل مي گيرد . اين نوع واكنشها گاهي پليمريزاسيون كندنزاسيوني (Condensation) نيز ناميده مي شود.

[mim-shimi 25686]

علم شیمی یک علم پرهیجان است و تعداد شاخه های آن بدون وقفه رو به افزایش است.علم شیمی ماکرومولکولها یکی از پرشورترین این شاخه ها می باشد.ع لم پلیمر که شاخه ای از شیمی آلی به شمار می آید، از علوم بسیار جوانی است که برای اولین بار توسط مطالعات و تحقیقات پرفسور استادینگر(Stadinger.H) در بین دو جنگ جهانی اول و دوم پا به عرصه ی وجود گذاشت؛ ولی رشد و توسعه ی آن چنان سریع بوده است که آگاهی یافتن از آن ضروری به نظر می- رسد. پلیمرهای مصنوعی در زندگی روزمره ی ما مصرفی چشمگیر یافته و نیز کاربرد های صنعتی گوناگونی پیدا کرده اند.این مواد جانشین شیشه، فلزات، سرامیک، چوب و مقوا شده اند.

 

 

 

 

در پی توسعه ی صنعتی این رشته، وجود مواد اولیه ی در کشورما(که یک کشور نفت خیز است) نیاز به متخصصان کارآزموده ی بسیاری حس می- شود.بسپارها،مولکولهای بسیار بزرگی هستند که از تعداد زیادی اتم تشکیل شده اند. شیمی پلیمرها شاخه ای از شیمی آلی است که به لحاظ ویژگی های خاص خود نسبت به سایر شاخه های آن از رشد بیشتری برخوردار بوده.ریز مولکولها عمدتا ًدارای وزن مولکولی کمی هستند و وزن آنها بین۵٠ تا ۲٥٠است ولی ماکرومولکولها(پلیمرها) محدودیتی برای وزن مولکولی ندارند و تا بیش از چند هزار و در مولکول های سه بعدی، تا بیش از چندین هزارتغییر می کند.واژه پلیمرازکلمات یونانی(Poly) به معنای " بسیار" و (Meros) به معنای " قسمت " گرفته شده است.همچنین در کلمه ی بسپار (بس) به معنای بسیار و (پار) به معنای واحد بسیار تکرار شونده، واژه ی بسپار را می سازند.طبیعت خیلی پیش از آنکه انسان بتواند بسپارهای سنتزی را بسازد، بسپارهایی مانند سلولز را ساخته بود. سلولز جزء اصلی تشکیل دهنده ی الیاف پنبه و چوب است. پروتئین ها، کائوچو و برخی رزین ها از این دسته بسپارها هستند. بدن ما نیز خود از بسپارها تشکیل شده. ماهیچه ها، پروتئین ها، ژن ها و کروموزوم ها همه از بسپار ساخته شده اند. لباسی که بر تن می کنیم از این مولکولهای بلند که به شکل لیف در آمده اند تشکیل شده است. ظروف آشپزخانه که هر روز مصرف می کنیم، لاستیک خودروها- که از الاستومر هستند- روکش کابل- های برق، شیشه ها، چسب ها، رنگ ها، پوشش ها، دریچه های- مصنوعی قلب، تاندون های- مصنوعی عضلات، کامپوزیت هایی که جهت پر کردن دندان به کار می روند، حتی دندان های- مصنوعی، محمل های دارویی، سرنگ های یکبار مصرف وتمام قطعات لاستیکی و پلاستیکی که در ماشین ها کاربرد دارند، همگی پلیمرهستند.به طور خلاصه می توان گفت، محصولات پلیمری در مقایسه با کل مواد مورد مصرف در جهان، از مواد غیر پلیمری (فلزات و استیل)، پیشی گرفته است. در واقع پلیمرها نه تنها جای خود را در میان مواد باز کرده اند، بلکه توانسته اند جایگزین آنها نیز بشوند.ü تاریخچه:انسان به قدمت عمر خود از پلیمرها استفاده کرده است. از گوشت و سبزی ها برای خوراک، چوب و نی برای خانه سازی، چرم و پنبه برای لباس و کاغذ برای ارتباطات استفاده کرده است، که همگی پلیمرهای طبیعی هستند. در دوران باستان(بیش از پنج هزار سال پیش)، سامری ها از آسفالت برای پوشش کف پیاده رو ها استفاده می کردند و در مصر باستان تابوت های حجاری شده را با پلیمرهای طبیعی (مانند وارنیشvarnish) جلا می دادند. این پلیمرها در قرون وسطی نیز برای حفاظت چوب و نقاشی ها١کاربرد داشتند. در ابتدای قرن هفدهم استفاده از ترشحات پلیمری کرم ابریشم آغاز شد و با کشف(چارلز گودیر Goodyear )در سال١٨۳٩ میلادی دوره ی موسوم به (عصر جدید) آغاز شد. این دانشمند به چگونگی تبدیل لاستیک به لاستیک ولکانیزه پی برد. لاستیک تقریباً صد سال پیش از آن ازطریق آمریکای جنوبی به اروپا معرفی شده بود و نام آن از اولین کاربردش که مداد پاک کن بود،(Rubber) گذاشته شد.در١٨٦٩ میلادی، سلولوئید از واکنش اسیدها با سلولز و تهیه ی سلولزنیترات حاصل شد. در این سال ها پلیمرها به شکل الیاف و دیگر اشکال تهیه شدند که بسیاری از آنها تا جنگ جهانی اول مورد استفاده قرار نگرفتند.اولین پلیمرهای مصنوعی تجاری پلاستیکهای فنول-فرمالدهید بودند که (آتو باکلند) آنها را در سال١٩٠٧ ساخت و باکلیت نام گرفتند. بسیاری از پلاستیکها در حین تحقیقات، وبسیاری به طور اتفاقی تهیه شده اند. یکی از معروف ترین این تحقیقات برای مواد جدید( که منجر به کشف نایلون شد) کارهای (کاروتز) بود. این کارها در سال١٩٣٩ به منظور تولید الیاف جدید صورت نگرفت، بلکه به هدف فرا گیری بیشتر در مورد پلیمرها انجام شد

 

 

منبع : مبانی شیمی پلیمر

[mim-shimi 25686]

پلیمرها به طور كلی به سه گروه اصلی گرمانرم ها یا تروموپلاستیك ها - گرما سخت ها یا ترموست ها - الاستومرها دسته بندی می‌شوند.

ترموپلاستیك ها با افزایش دما نرم شده و با خنك شدن به سختی اولیه اشان برمی گردند و بیشتر قابل ذوب هستند، به عنوان مثال، نایلون، پلاستیك های گرما سخت (ترموست ها) وقتی گرم می شوند، سخت شده و هنگام سرد شدن به سختی اولیه برمی گردند. این مواد توسط كاتالیزورها یا گرم شدن تحت فشار به یك شكل دائمی تبدیل می شوند. الاستومرها نظیر رابرها می توانند بدون پاره شدن و گسستن در برابر تغییر شكل مقاومت كنند.

در مطلب حاضر، انواع محدودی از پلیمرهای هر گروه و كاربرد و خواص آنها مورد بررسی قرار می گیرد.

 

 

 

ترموپلاستیك ها

 

الف – پلی اولفین یا پلیمرهای اتنیك

همه این ترموپلاستیك ها بطور مشترك دارای منور اتلین (H2C=CH2) هستند.

پلی اتیلن 6(PE)- پلی اتیلن اولین محصول تجاری در سال 1940 بوده و از نفت خام یا گاز طبیعی تهیه می شود.

پلی اتیلن یك ماده ترموپلاستیك است كه بسته به ساختار مولكولی از یك نوع به نوع دیگر متفاوت است. در حقیقت، با تغییر وزن مولكولی (یعنی طول زنجیر)، تبلور (یعنی وضعیت زنجیر)، و خواص شاخه ( یعنی پیوند شیمیایی بین زنجیرهای مجاور) می‌ توان محصولات متنوعی از آن تولید كرد. پلی‌اتیلن می تواند در چهار نوع تجاری تهیه شود: (1) دانسیته پایین، (2) دانسیته متوسط، (3) دانسیته بالا و (4) پلی‌اتیلن با وزن مولكولی بسیار بالا.

 

پلی اتیلن دانسیته پایین (LDPE):

دارای نقطه ذوب OC1050، سختی، مقاومت شكست فشاری، شفافیت، انعطاف پذیری و خاصیت انبساط پذیری است. بنابراین، به دلیل روش ساخت و استعمال آسان آن، برای لوله كشی و بسته‌بندی‌ها استفاده می شود. مقاومت شیمیایی آن بسیار برجسته است، گر چه به اندازه پلی‌اتیلن دانسیته و یا پلی پروپیلن نیست، اما این پلیمر در مقابل بسیاری اسیدهای معدنی (مانند HCI و HF) و قلیاها (نظیر NH4OH-KOH-NaoH) مقاوم بوده و برای جابجایی مواد شیمیایی معدنی می توان از آن استفاده كرد، ولی باید از تماس آن با آلكان ها، هیدروكربن های آروماتیك، هیدروكربن های كلرینه و اكسید كننده‌های قوی (نظیر HNo3)) اجتناب كرد. اتصال قسمتهای مختلف از جنس PE با استفاده از جوش ذوبی انجام می شود. بدین ترتیب، انجام لوله كشی به این شكل ارزان بوده و نسبت به دیگر مواد موجود، برای خطوط فاضلاب، خطوط آب، و دیگر سرویسهایی كه در معرض فشارها و یا درجه حرارت های بالا قرار نمی گیرند، بسیار مقاوم و بهترین انتخاب است. با وجود این، محدودیت هایی وجود دارد كه استفاده از آنها را در بسیاری كاربردها غیرممكن می سازد. این محدودیت ها عبارت از، استحكام پایین، مقاومت حرارتی پایین (بالاترین محدوده دمایی برای این ماده 0C60 است)، نزول كیفیت تحت پرتو تابی UV (مانند قرار گرفتن در معرض نور خورشید) است. با وجود این، پلی اتیلن می تواند جهت افزایش استحكام، مقاومت و دیگر خواص مكانیكی مطلوب با مواد دیگر تركیب شود.

 

 

پلی اتیلن دانسیته بالا (HDPE)

دارای خواص مكانیكی برجسته و مقاومت مكانیكی نسبتاً بیشتری در مقایسه با نوع دانسیته پایین است. تنها اكسید كننده های قوی بطور محسوس در محدوده دمایی مشخص به این مواد حمله خواهند كرد. اگر رزین پایه درست انتخاب نشود، شكست فشاری HDPE می تواند مشكل ساز باشد. خواص مكانیكی این ماده، استفاده از آنها را در شكل های بزرگتر و كاربردهایی نظیر مواد ورقه ای در داخل مخازن، بعنوان عایق كاری در ستون‌ها گسترش داده است. در این ماده نیز از جوش حرارتی می توان استفاده كرد.

 

 

پلی اتیلن با وزن مولكولی بسیار بالا (UHMWPE)

یك پلی اتیلن خطی با محدوده وزن مولكولی متوسط 106×3 تا 106×5 است. زنجیرهای خطی طولانی، مقاومت ضربه بالا، مقاومت در برابر سایش، سختی، مقاومت در برابر شكست فشاری را، علاوه بر خواص عمومی PE نظیر خنثی بودن در مقابل مواد شیمیایی و ضریب اصطكاك پایین ایجاد می‌كنند. بنابراین، این ترموپلاستیك برای كاربردهایی كه نیاز به مقاومت در برابر سایش دارند، نظیر اجزای استفاده شده در ماشین آلات بكار می رود. در حالت كلی، پلی‌اتیلن‌ها در مقابل تابش اشعه UV، مخصوصاً تابش نور خورشید بسیار حساس هستند. با وجود این، می‌توان از حساسیت آن با افزایش تثبیت‌كننده‌های مخصوص جلوگیری كرد.

 

 

پلی پروپیلن (PP)

با متیل جانشین شده بر روی اتیلن (پروپیلن) بعنوان منومر، خواص مكانیكی بطور قابل ملاحظه ای در مقایسه با پلی اتیلن بهبود می یابد، در حقیقت این پلیمر دارای دانسیته پایین (kg.m3 915-900)، سخت تر و محكم تر بوده و دارای استحكام بیشتری نسبت به انواع دیگر است. علاوه بر این نسبت به PE در دماهای بالاتری مورد استفاده قرار می‌گیرد. مقاومت شیمیایی آن بیشتر بوده و تنها توسط اكسید كننده های قوی مورد حمله قرار می گیرد. اگر در انتخاب رزین مناسب دقت نشود، شكست فشاری PP می‌تواند مشكل ساز باشد.خواص مكانیكی بهتر این ماده استفاده از آن را در اشكال بزرگتر، به شكل مواد ورقه ای داخل مخازن، بعنوان پوشش گسترش داده است. ضریب انبساط حرارتی برای PP از HDPE كمتر است. دو كاربرد مهم PP ساخت قسمت های قالب تزریقی و رشته‌ها و فیبرها است.

 

 

پلی بوتیلن (PB)

از پلی ایزوبوتیلن حاصل از تقطیر روغن خام تهیه شده است. منومر آن اتیلن با دو گروه متیل جایگزین شده با دو اتم هیدروژن است.

 

 

پلی‌وینیل كلراید (PVC)

اولین ترموپلاستیك استفاده شده در مقادیر بالا در كاربردهای صنعتی است. این پلیمر با واكنش گاز استیلن با اسید‌هیدروكلریك در حضور كاتالیزور مناسب تهیه می شود. استفاده از PVC به دلیل سادگی ساخت، در طول سالها افزایش یافته است. این پلیمر دارای كاربری آسان است.در مقابل اسیدها و بازهای معدنی قوی مقام بوده و در نتیجه بیش از 40 سال بطور گسترده به عنوان لوله كشی آب سرد و مواد شیمیایی استفاده می شده است. گرچه، در طراحی ساختار لوله، ضریب انبساط حرارتی خطی و ضریب الاستیك ناچیز این ماده باید در نظر گرفته شود.

 

 

پلی وینیل كلراید كلرینه شده (CPVC)

پلی وینیل كلراید می تواند با كلرینه شدن جهت تولید یك پلاستیك وینیل كلراید با مقاومت خوردگی اصلاح شده و مقاومت در دماهای 20 تا 30 درجه بالاتر تغیر كند. بنابراین، CPVC كه دارای همان محدوده مقاومت شیمیایی PVC است، می تواند به عنوان لوله، اتصالات، كانال ها، تانكها و پمپها در تماس با مایعات خورنده و آب داغ استفاده می‌شود. برای مثال، می‌توان تعیین كرد كه مقاومت شیمیایی این ماده در مقایسه با PVC در محیطهای حاوی wt%20 استیك اسید، wt%50-40 كرومیك اسید wt%70-60 نیتریك اسید در oC300 و wt%80 سولفوریك اسید، هگزان در oC50 و wt%80 سدیم هیدروكسید تا دمای 80 درجه سانتیگراد، بیشتر است.

 

 

پلی وینیل استات (PVA)

از منومری كه در آن یك گروه استات با یك اتم هیدروژن در منومر اتیلن جایگزین شده، تهیه می شود. این پلیمر به عنوان پلیمرهای ساختاری استفاده نمی شود، زیرا یك ترموپلاستیك نسبتاً نرم است و از این جهت تنها برای پوشش ها و چسب ها بكار می رود.

 

 

پلی استایرن (PS)

از منومر استایرن C6H5CH=CH2 (فنیل بنزن) تشكیل شده است. پلی استایرن یك آمورف و ترموپلاستیك ناهمسان است. حلقه آروماتیك به سختی پلاستیك كمك می كند و از جابجایی زنجیر كه پلاستیك را ترد و شكننده می كند، جلوگیری می‌كند. این پلیمر برای كاربردهایی كه مستلزم تماس با مواد شیمیایی خورنده هستند، توصیه نمی شود، زیرا مقاومت شیمیایی آن در مقایسه با دیگر ترموپلاستیك های موجود ناچیز بوده و در محیط های خاص شكست فشاری خواهند داشت. پلی استایرن در مقابل تابش اشعه UV (مانند تابش نور خورشید ) حساس بوده و به رنگ مایل به زرد تبدیل می‌شود و مقاومت حرارتی آن نیز تنها 0C 650 است. این ماده به عنوان پوشش تجهیزات و در بسیاری كاربردهای الكتریكی استفاده می شود. اتصالات لوله كشی از این پلاستیك تهیه شده، و بسیاری ظروف هستند كه از پلی‌استایرن اصلاح شده، ساخته می شوند. نحوه اتصال این قطعات توسط جوشكاری با استفاده از حلال است، اما استفاده از آنها به آب و محلولهایی كه حاوی مواد آلی و معدنی نباشند، محدود می شود. پلی استایرن سومین ترموپلاستیك پرمصرف پس از PE و PP با بازار 20% است.

 

 

پلی متیل پنتن (PMP)

یك دستگاه پلاستیك با شفافیت و خواص الكتریكی خوب است كه می تواند تا دمای 0C150 نیز مورد استفاده قرار گیرد.

 

آكریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)

یك سه بسپار با منومر بوتادین است، منومر دوم، آكریلونیتریل، از مولكول اتیلن كه اتم هیدروژن آن با یك گروه نیتریل (CN) جایگزین شده تشكیل شده. منومر سوم از یك مولكول اتیلن با گروه فنیل جایگزین شده با اتم هیدروژن (استایرن) تشكیل شده است.خواص این پلیمر با تغییر نسبت آكریلونیتریل در دو جزء دیگر آن، بطور قابل ملاحظه‌ای متغیر است. این مشتق از رزین های استایرن دارای جایگاه مهمی است. در حقیقت، استحكام، سختی، ثبات بعدی و دیگر خواص مكانیكی آنها، با تغییر این نسبتها قابل اصلاح است. گرچه، این مواد دارای مقاومت حرارتی پایین OC90 استحكام نسبتاً كم، و مقاومت شیمیایی محدود هستند، قیمت پایین، اتصال راحت و راحتی ساخت، این مواد را برای لوله‌های توزیع گاز، آب، فاضلاب و خطوط تخلیه، قسمتهای اتومبیل و خدمات بسیار از تلفن تا قسمتهای مختلف اتومبیل بسیار مورد توجه كرده است. مقاومت این ماده توسط مقدار كمی از تركیبات آلی تهدید می شود، و به آسانی توسط عوامل اكسید كننده و اسیدهای معدنی قوی مورد حمله قرار می‌گیرد. علاوه بر این، ممكن است گراكینگ فشاری در حضور بعضی مواد آلی در آنها رخ دهد.

 

 

پلی تترافلورواتیلن (PTFE)

از منومر مولكول اتیلن كاملاً فلورینه شده به دست می آید كه تحت نام تجاری تفلون 4 شناخته شده است. نظر به ذوب بالا (0C327) دارای پایداری دمایی بسیار بالا با مقاومت حرارتی تا 0C280 است، و از نظر شیمیایی یكی از خنثی ترین مواد شناخته شده پس از شیشه، فلزات دیر گداز نظیر تانتالم1 و فلزات گروه پلاتینیم نظیر ایریدیم 2 یا پلاتینیم 3 برای استفاده در مواد خورنده حتی در دمای بالا است. یكی از مشكلات عمده این پلیمر خستگی ناشی از سیكل های حرارتی به واسطه تكرار انبساط و انقباض در یك دوره زمانی در دماهای بالاتر از مرز بیان شده است. با توجه به تخلخل آنها، یكی از دلایل زوال فلوروكربن‌ها جذب مواد شیمیایی و به دنبال آن واكنش با اجزای دیگر در ترموپلاستیك است. هنگامی كه این پدیده اتفاق می افتد، منجر به دفرمه شدن سطح، نظیر حبابی شدن می شود. این مواد دارای محدوده دمایی معینی هستند و از افزایش دما باید اجتناب شود.

 

پلی تری فلورو كلرو اتیلن (PTCE)

این كلرو فلورو پلیمر دارای پایداری حرارتی تا 0C175 بوده و مقاومت شیمیایی كمتری نسبت به PTFE كاملاً فلورینه شده دارد. این پلیمرتحت نام تجاری Kel-F شناخته شده است. بطور كلی، خواص كاری این پلاستیك نسبتاً خوب است، بطوری كه می تواند به وسیله قالبگیری تزریقی شكل گرفته و نتیجتاً بعنوان پوشش و همچنین برای پوشش‌های پیش ساخته برای بسیاری كاربردهای شیمیایی استفاده شود.

 

پلی وینیلیدن فلوراید (PVDF)

این ماده دارای مقاومت حرارتی كم تر 0C15 و پایداری شیمیایی پایین تری نسبت به دیگر فلوروكربن‌ها است. این پلیمر دارای كاربردهای بسیاری در صنایع فرآیند‌های شیمیایی و ساخت پمپ ها، شیرها، لوله، مخازن كوچك و دیگر تجهیزات است. این مواد به عنوان پوشش و آستر نیز بكار می روند. 000

 

 

ب- پلی آمیدها (PA)

ترموپلاستیك های پلی آمید از طریق چگالش واكنش كربوكسیل اسید (RCOOH) و یك آمین (RNH2) با حذف آب تهیه می شود. این رزین ها تحت نام تجاری نایلون، یكی از اولین محصولات رزینی استفاده شده بعنوان مواد مهندسی شناخته شده است. خواص مكانیكی بسیار خوب بهمراه راحتی ساخت، رشد متداوم آنها را برای كاربردهای مكانیكی حتمی می‌كند. استحكام بالا، سختی، مقاومت در برابر سایش و مدول یانگ بالا خواص بسیار با ارزش نایلون ها بوده و موارد استعمال آن‌ را در كاربردهای مهم در تجهیزات عملیاتی مختلف نظیر چرخ دنده ها، اتصالات الكتریكی، شیرها، نگهدارنده ها، لوله گذاری و پوشش سیم‌ها توجیه می‌كند. مقاومت حرارتی نایلون می‌تواند متغیر باشد، اما در محدوده دمایی 0C100، باید در نظر گرفته شود. این پلیمر به عنوان یك ترموپلاستیك، به استثنای مقاومت ناچیز آن در تماس با اسیدهای معدنی قوی دارای مقاومت شیمیایی خوبی است. نظر به گوناگونی مشتقات یا كوپلیمرهای آغازگر، انواع تجاری متنوعی از رزین های نایلون، با خواص متفاوت موجود است. انواع اصلی آن، نایلون و نایلون 66 است كه دارای استحكام بالایی هستند. اخیراً ، انواع تجاری جدیدی از نایلون عرضه شده كه بر انواع سابق از نظر غلبه بر محدودیت‌های موجود، برتری دارد. این مواد شامل پلی آمیدهایی است كه دارای یك گروه آروماتیك در منومر آنها بوده، و به همین دلیل آرامید رزین (آرومانتیك آمیدها) كه تحت نام تجاری Kevlar و Nomex شناخته شده، نامیده می شود.

 

 

ج ) پلی استالیز

پلی استالزها تحت نام تجاری Delrin و عموماً با پلیمر اولیه فرمالدئید است. ثبات بعدی عالی و استحكام رزین استال، استفاده از آنها در چرخ دنده ها، پره‌های پمپ، انواع اتصالات رزوه ای نظیر درپوش‌ها و قسمتهای مكانیكی را امكان پذیر می‌كند. این مواد مختلف آلی و معدنی در محدوده وسیعی است. همانند بسیاری پلیمرهای دیگر این پلیمر فرمالدئید در مقابل اسیدهای قوی، بازهای قوی یا مواد اكسید كننده مقاوم نخواهد بود.

 

 

د ) سلولزها

مهمترین مشتقات سلولزی در پلیمرها، ترموپلاستیك های استات، بوتیرات و پروپیونات هستند. این پلیمرها در موارد مهم استفاده نمی شوند اما در قطعات كوچك نظیر پلاك های شناسایی، پوشش های تجهیزات الكتریكی و دیگر كاربردهایی كه نیاز به یك پلاستیك شفاف با خواص مقاومت ضربه بالا دارند، استفاده می شود. خواص فرسایشی این مواد، مخصوصاً در مورد پروپیونات خوب است، اما مقاومت مكانیكی آنها در مقایسه با دیگر ترموپلاستیك ها قابل رقابت نیست. آب و محلولهای نمكی اثری بر این مواد ندارند، اما مقادیر ناچیز از اسید، قلیا یا دیگر حلال ها بر روی آن اثر نامطلوبی دارد. بالاترین دمای مفید 0C60 است.

 

 

ه – پلی‌كربناتها (PC)

پلی كربناتها توسط واكنش پلی فنل با دی كلرومتان و فسژن تهیه می شود. منومر اولیه این ماده OC6H4C(CH3)2C6 H4COO است. پلی كربنات یك ترموپلاستیك خطی، با خاصیت كریستالیزاسیون پایین، شفاف و با جرم مولكولی بالا بوده وعموماً تحت نام تجاری Lexan شناخته می‌شود. این پلیمر دارای مقاومت شیمیایی بالا در گریس كاری و روغن كاری بوده ولی دارای مقاومت پایین در برابر حلالهای آلی است. مقاومت فوق العاده بالای این ترموپلاستیك (30 برابر شیشه ضربه گیر) به همراه مقاومت الكتریكی بالا راحتی ساخت، مقاومت در برابر آتش، و عبور نور بالا (90%) استفاده از این پلیمر را در بسیاری كاربردهای صنعتی توسعه داده است. وقتی یك پوشش ترانسپارنت، با دوام و بسیار ضربه گیر مورد نیاز باشد، پلی كربنات انتخابی مناسبی است. در مجموع ، جهت ساخت قطعات بسیار كوچك ماشین آلات – مخصوصاً ماشین آلاتی كه دارای تجهیزات قالبگیری پیچیده هستند، پره های پمپ ها، كلاه های ایمنی و دیگر كاربردهایی كه نیاز به وزن سبك و مقاومت ضربه گیری بالا دارد، استفاده از ترموپلاستیك‌های پلی كربنات رضایت بخش است. این مواد می‌توانند در دماهای بین 0C170 تا 0C121 مورد استفاده قرار گیرند.

 

ترموست ها

الف – پلی اورتان ها (PUR)

این پلیمرها در فرمهای مختلف نظیر فوم های انعطاف پذیر و سخت، الاستومورها و رزین های مایع استفاده می شوند. پلی اورتان ها در برابر اسیدها و بازهای قوی و حلال های آلی دارای مقاومت خوردگی پایین هستندو فوم های انعطاف پذیر عمدتاً برای كاربردهای خانگی (نظیر بسته بندی ) استفاده می شوند، در حالیكه فوم های سخت به عنوان مواد عایق حرارتی برای انتقال سیالات كرایوژنیك و محصولات غذایی سرد بكار گرفته

می شود.

 

ب – پلاستیك های فوران

این پلاستیك ها از فنولیگ گران تر هستند، اما استحكام كششی بالاتری دارند. بعضی مواد در این دسته دارای مقاومت قلیایی بیشتر هستند. مقاومت حرارتی این پلی استرها حدود 0C80 است.

 

 

رزین‌های اپو كسی (EP)

اپوكسی های با پایه گلیسیدال اتر شاید بهترین تركیب از نظر مقاومت سایشی و خواص مكانیكی باشند. اپوكسی های تقویت شده با فایبر گلاس استحكام بسیار بالا و مقاومت حرارتی خوبی دارند و مقاومت شیمیایی رزین اپوكسی در مقابل اسیدهای ضعیف بسیار عالی و در مقابل اسیدهای قوی نامناسب می باشد. مقاومت قلیایی آن، در محلول های ضعیف بسیار خوب است. اپوكسی در قالب ریزی، اكستروژن ها، ورقه ها، چسبنده ها و پوشش ها كاربرد دارند. این مواد بعنوان لوله ها ، شیرها، پمپ ها، تانك های كوچك، ظروف، سینك ها، آستركاریها، پوشش های محافظ، عایق كاری، چسبنده ها و حدیده ها بكار می روند.

 

الاستومرها

رابرها و الاستومرها عمدتاً بعنوان مواد پوشش برج ها،مخازن، تانكها، و لوله ها استفاده می شوند. مقاومت شیمیایی بستگی به نوع رابر و تركیبات آن دارد. اخیراً رابرهای مصنوعی به بازار عرضه شده كه نیازهای صنایع شیمیایی را تا حد زیادی تامین كند. هرچند هیچ یك از رابرهای تهیه شده دارای خواص رابر طبیعی نیست، ولی در یك یا چند مورد نسبت به آن برتری دارد. از رابرهای مصنوعی ، ترانس – پلی ایزوپرن سیس- پلی بوتادین، شبیه رابر طبیعی هستند. تفاوت رابرها و الاستومرها در كاربردهای خاص، مشخص می شود.

 

 

الف) رابر طبیعی (NR)

رابر طبیعی یا سیس – 1 و 4- پلی‌ایزوپرن دارای منومر اولیه سیس – 1 و 4- ایزوپرن (این ماده گاهی كائوچو نامیده می‌شود) است. رابر طبیعی توسط فرآوری عصاره درخت رابر

(Heva Brasiliensis) با بخار، و تركیب آن با عوامل ولكانیزه، آنتی‌اكسیدان‌ها و پركننده تهیه می‌شود. رنگهای دلخواه می‌تواند با تركیب رنگدانه‌های مناسب (به عنوان مثال، قرمز: اكسید آهن- Fe2O3، سیاه: كربن سیاه و سفید: اكسید روی – ZnO) حاصل شود. رابر طبیعی دارای خواص دی‌الكتریك مناسب قابلیت ارتجاعی عالی، قابلیت جذب ارتعاش بالا و مقاومت شكست مناسب است. بطور كلی، رابرهای طبیعی از نظر شیمیایی در مقابل اسیدهای معدنی رقیق، قلیا و نمكها مقاوم هستند. رابر طبیعی، براحتی توسط مواد شیمیایی اكسید‌كننده، اكسیژن اتمسفری، ازن، روغن‌ها، بنزن و ستن‌ها مورد حمله قرار گرفته وغالباً دارای مقاومت شیمیایی كم در مقابل نفت و مشتقات آن و بسیاری مواد شیمیایی آلی هستند، بطوری كه در معرض آنها نرم می‌شوند. علاوه بر این، در مقابل تابش اشعه UV (به عنوان مثال، قرار گرفتن در معرض نور خورشید) بسیار حساس هستند. در مجموع این ماده برای كاربردهایی كه به مقاومت سایشی، مقاومت الكتریكی و خواص جذب ضربه یا ارتعاش نیاز دارند، بسیار مناسب است. با وجود این، به واسطه محدودیت مكانیكی رابر طبیعی، و همچنین بسیاری رابرهای مصنوعی، توسط ولكانیزاسیون و تركیب با افزودنیهای دیگر این مواد به محصولات پایدارتر و سخت‌تر تبدیل می‌شوند. فرآیند ولكانیزاسیون شامل اختلاط رابر طبیعی یا مصنوعی خام با 25 درصد وزنی سولفور و حرارت مخلوط در OC150 است. مواد رابر حاصله به واسطه واكنش‌های زنجیری بین رشته‌های كربن مجاور به مراتب سخت‌تر و قوی‌تر از مواد اولیه هستند. بنابراین، كاربردهای صنعتی رابر طبیعی ولكانیزه شده شامل مواردی نظیر: پوشش داخلی پمپ‌ها، شیرها، لوله‌ها، خرطومی‌ها و اجزای ماشین كاری است. به دلیل مقاومت شیمیایی پایین و حساسیت این رابر به نور خورشید، كه یك خاصیت نامطلوب در صنایع است، امروزه این ماده با انواع جدید الاستومرها جایگزین می‌شود.

 

 

ب - ترانس- پلی‌ایزوپرن رابر (PIR)

ترانس – 1 و 4- پلی‌ایزوپرن رابر، یك رابر مصنوعی با خواص مشابه نوع طبیعی آن است. این ماده اولین بار در طول جنگ جهانی دوم به واسطه مشكلات تامین رابر طبیعی بطور صنعتی شناخته شد. گرچه، این ماده حاوی ناخالصی‌های كمتری نسبت به رابر طبیعی بوده و فرآیند تهیه آن بسیار ساده است، به دلیل قیمت بالای آن، زیاد مورد استفاده قرار نمی گیرد. خواص مكانیكی و مقاومت شیمیایی آن، مشابه رابر طبیعی بوده و مانند بسیاری از انواع دیگر رابرها خواص مكانیكی آن توسط فرآیند ولكانیزاسیون بهبود می‌یابد.

 

 

ج- رابر استایرن بوتادین (SBR)

رابر استایرن بوتادین، یك كوپلیمر استایرن و بوتادین است. این رابر تحت نام تجاری Buna S شناخته شده است. مقاومت شیمیایی آن مشابه رابر طبیعی است و دارای مقاومت پایین در مقابل اكسید‌كننده‌ها، هیدروكربن‌ها و روغن‌های معدنی است. از این رو از نظر شیمیایی مزیت خاصی نسبت به دیگر رابرها ندارد این رابر در تایر اتومبیل، تسمه‌ها، واشرها، لوله‌های خرطومی و دیگر محصولات متنوع استفاده می‌شود.

 

 

د- رابر نیتریل (NR)

نیتریل رابر، یك كوپلیمر از بوتادین و آكریلونیتریل است. این ماده در نسبتهای متفاوت از 25:75 تا 75:25 ساخته می‌شود كه سازنده باید درصد آكریلونیتریل را در محصول خود مشخص كند. رابر نیتریل تحت نام تجاری Buna N شناخته شده و نظر به مقاومت در برابر متورم شدن در حالت غوطه‌وری در روغن‌های معدنی، دارای مقاومت بالا در مقابل روغن‌ها و حلا‌ل‌ها است. علاوه بر این، مقاومت شیمیایی آن در مقابل روغن‌ها متناسب با میزان آكریلونیتریل آن است. گرچه این ماده در مقابل اكسید‌كننده‌های قوی نظیر اسید نیتریك مقاوم نیست، مقاومت خوبی در مقابل ازن و تابش اشعه UV نشان می‌دهد. رابر نیتریل برای لوله‌های پلاستیكی گازوئیل، دیافراگم پمپ‌های سوخت، واشرها، آب‌بندها و درزگیرها (نظیر او- رینگ‌ها) ونهایتاً زیره‌های مقاوم در برابر روغن برای كفش‌های كار ایمنی استفاده می‌شوند.

 

 

ه) بوتیل رابر

بوتیل رابر، یك كوپلیمر از ایزوبوتیلن و ایزوپرن است. بوتیل رابر از نظر شیمیایی در مقابل اسیدهای معدنی رقیق، نمكها و قلیاها مقاوم بوده و مقاومت شیمیایی خوبی در مقابل اسید‌های غلیظ به استثنای اسیدنیتریك و اسید سولفوریك دارا است. این رابر در مقابل ازن نیز مقاومت بالایی دارد. گرچه به راحتی در مقابل مواد شیمیایی اكسید‌كننده، روغن‌ها، بنزن، و ستن‌ها مورد حمله قرار می‌گیرد، دارای مقاومت شیمیایی پایین در مقابل نفت و مشتقات آن و دیگر مواد شیمیایی آلی است. علاوه بر این، رابر بوتیل در مقابل اشعه UV (مانند قرار گرفتن در معرض نور خورشید) بسیار حساس است. مشابه دیگر رابرها، خواص مكانیكی آن توسط فرآیند ولكانیزاسیون بهبود می‌یابد. كاربردهای صنعتی آن مشابه كاربردهای رابر طبیعی است. بوتیل رابر برای تیوبهای داخلی تایر و لوله‌های خرطومی استفاده می‌شود.

 

نتیجه‌گیری

با توجه به مطالب ارایه شده در این مبحث ، پلیمرها به سه گروه اصلی ترموپلاستیك‌ها، ترموست‌ها و الاستومرها تقسیم می شوند كه بعضی انواع آن از نظر خواص فیزیكی و كاربردهای آنها بیان شد.

نتیجه حاصل از بررسی انواع مختلف پلیمرها مشخص می‌كند كه هر سه گروه مذكور داری مقاومت شیمیایی بسیار بالا در برابر اسیدهای معدنی بوده و تقریباً همه آنها در مقابل تابش اشعه UV، مخصوصاً تابش نور خورشید، بسیار حساس هستند.

ترموپلاستیك‌ها با توجه به خواص مكانیكی و شیمیایی مناسب، در بسیاری كاربردهای صنعتی نظیر لوله‌ها و تجهیزات انتقال، تجهیزات الكتریكی، پوشش‌ها، اتصالات و نظایر آن استفاده می‌شوند.

ترموست‌ها برخلاف ترموپلاستیك‌ها دارای مقاومت خوردگی پایینی هستند و در نتیجه استفاده از آنها در صنایع محدود به ساخت لوله‌ها، شیرها، پمپ‌ها، ظروف، پوشش‌های محفاظ، عایق‌كاری، چسبنده‌ها و ... می شود.

الاستومرها نیز به عنوان مواد پوشش‌ مخازن، تانكها و لوله‌ها استفاده شده و از نظر شیمیایی در مقابل اسیدهای معدنی رقیق، قلیاها و نمكها مقاوم هستند.

 

منبع : انجمن کامپوزیت ایران

[*mishi* 11920]

تصور جهان پیشرفته کنونی بدون وجود مواد پلیمری مشکل می‌باشد. امروزه این مواد جزیی از زندگی ما شده‌اند و در ساخت اشیای مختلف ، از وسایل زندگی و مورد مصرف عمومی تا ابزار

دقیق و پیچیده پزشکی و علمی بکار می‌روند. 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 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 شیرابه‌هایی استخراج می‌کردند 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 ماده‌ای قابل ذوب ایجاد می‌شود که می‌توان 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

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

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.

شاخه‌های 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 1970 پلیمرهای‌هادی به بازار عرضه شدند که کاربرد بسیاری در صنعت رایانه دارند زیرا مدارها و ICهای رایانه‌ها از این مواد تهیه می‌شوند. و در سالهای اخیر مواد هوشمند پلیمری جایگاه تازه‌ای برای خود سنسورها پیدا کردند. پلیمرها را می‌توان از 7 دیدگاه مختلف طبقه بندی نمود. صنایع ، منبع ، عبور نور ، واکنش حرارتی ، واکنش‌های پلیمریزاسیون ، ساختمان مولکولی و ساختمان کریستالی

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

از نظر صنایع مادر پلیمرها به چهار گروه صنایع لاستیک ، پلاستیک ، الیاف پوششی و

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

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 رزینها ، حیوانات ، گیاهان و مواد معدنی می‌باشد. این پلیمرها به سادگی شکل پذیر بوده لیکن دوام کمی دارند. رایج عبارتند از روزین ، آسفالت ، تار ، کمربا ، سندروس ، لیگنپین ، لاک شیشه‌ای می‌باشند. رزین‌های طبیعی اصلاح شده شامل سلولز و پروتئین می‌باشد سلولز قسمت اصلی گیاهان بوده و به عنوان ماده اولیه قابل دسترسی برای تولید پلاستیکها می‌باشد کازئین ساخته شده از شیر سرشیر گرفته ، تنها پلاستیک مشتق شده از پروتئین است که در عرصه تجارت نسبتا موفق است

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

پلیمر مصنوعی

پلیمرهای مصنوعی را می‌توان از طریق واکنشهای پلیمریزاسیون بدست آورد. از مواد پلیمری می‌توان 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 نموده‌اند در ادمه به بررسی کاربرد چندین پلیمر می‌پردازیم

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

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 می‌توان 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 زباله‌ها 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 گرفته‌اند. زیست تخریب پذیری به معنای تجزیه شدن پلیمر در دمای بالا طی دوره مشخص می‌باشد که بیشتر پلی استرهای آلیفاتیک استفاده می‌شود. از این پلیمرها در سیستم‌های آزاد سازی دارویی با رهایش کنترل شده یا در اتصالات ، مانند نخ‌های جراحی و ترمیم شکستگی استخوانها و کپسولهای کاشتی استفاده می‌شود

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

پلی استایرن

این پلیمر به صورت گسترده‌ای 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 ، لوله‌ها ، قطعات اتومبیل ، فنجان و دیگر موادی که در ارتباط با مواد غذایی می‌باشند ، استفاده می‌شود.

لاستیکهای سیلیکون

مخلوط بسیار کانی- آلی هستند که از پلیمریزاسیون انواع سیلابها و سیلوکسانها بدست می‌آیند. با اینکه گرانند ولی مقاومت قابل توجه در برابر گرما به استفاده منحصر از این لاستیکها 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 الکلها 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 الکلها و مواد صیقل کاری قابل استفاده‌اند. بیشترین مصرف اینها در صنایع هوا فضاست

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

لاستیک اورتان

این پلیمرها از واکنش برخی پلی گلیکولها با دی ایزوسیاناتهای آلی بدست می‌آیند. مصرف اصلی این نوع پلیمرها تولید اسفنج انعطاف پذیر و الیاف کشسان است. در ساخت مبلمان ، تشک ، عایق - نوسانگیر و ... بکار می‌روند. ظهور نخ کشسان اسپندکس از جنش پلی یوره تان به دلیل توان بالای نگهداری این نوع نخ زمینه پوشاک ساپورت را دگرگون کرده است

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[spow 44197]

پليمر،كاربردهاي آن و انقلاب صنعتي

 

بشر با تلاش برای دستیابی به مواد جدید, با استفاده از مواد آلی (عمدتا هیدروکربنها) موجود در طبیعت به تولید مواد مصنوعی نایل شد. این مواد عمدتا شامل عنصر کربن , هیدروژن, اکسیژن, نیتروژن و گوگرد بوده و به نام مواد پلیمری معروف هستند. مواد پلیمری یا مصنوعی کاربردهای وسیعی , از جمله در ساخت وسایل خانگی , اسباب بازیها, بسته بندیها , کیف و چمدان , کفش , میز و صندلی , شلنگها و لوله های انتقال أب , مواد پوششی به عنوان رنگها برای حفاظت از خوردگی و زینتی , لاستیکهای اتومبیل و بالاخره به عنوان پلیمرهای مهندسی با استحکام بالا حتی در دماهای نسبتا بالا در ساخت اجزایی از ماشین ألات, دارند.

پلیمرها خواص فیزیکی و مکانیکی نسبتا خوب و مفیدی دارند . أنها دارای وزن مخصوص پاییین و پایداری خوب در مقابل مواد شیمیایی هستند. بعضی از أنها شفاف بوده و می توانند جایگزین شیشه ها شوند. اغلب پلیمرها عایق الکتریکی هستند. اما پلیمرهای خاصی نیز وجود دارند که تا حدودی قابلیت هدایت الکتریکی دارند .

عایق بودن پلیمرها به پیوند کووالانسی موجود بین اتمها در زنجیرهای مولکولی ارتباط دارد. اما تحقیقات انجام شده در سالهای اخیر نشان داد که امکان ایجاد خاصیت هدایت الکتریکی در امتداد محور مولکولها وجود دارد. این نوع پلیمرها اساسا از پلی استیلن تشکیل شده اند. با نفوذ دادن عناصری مانند فلزات قلیایی یا هالوژنها «فرایند دوپینگ) به زنجیرهای مولکولی پلی استیلن به ترتیب نیمه هادیهای پلیمری از نوع n و p به دست می أیند. افزودن عناصر یا دوپینگ سبب می شود که الکترونها بتوانند در امتدا د اتمهای کربن در زنجیر حرکت کنند.

تفلون از مواد پلیمری است که به دلیل ضریب اصطکاک پایینی که دارد به عنوان پوشش برای جلوگیری از چسبیدن مواد غذایی در وسایل پخت و پز استفاده می شود.

[spow 44197]

ساختار پلي مرها

 

اغلب پلیمرهای متداول از پلیمریزاسیون مولکولهای ساده آِلی به نام منومر به دست می أیند. برای مثال پلی اتیلن (pe) پلیمری است که از پلیمریزاسیون با افزایش (ترکیب) چندین مولکول اتیلن به دست می أید. هر مولکول اتیلن یک منومر نامیده می شود.

با ترکیب مناسبی از حرارت, فشار و کتالیزور , پیوند دوگانه بین اتمهای کربن شکسته شده و یک پیوند ساده کووالانسی جایگزین أن می شود. اکنون دو انتهای أزاد این منومر به رادیکالهای أزاد تبدیل می شود, به طوری که هر اتم کربن یک تک الکترون دارد که می تواند به رادیکالهای آزاد دیگر افزوده شود. از این رو در اتیلن دو محل ( مربوط به اتم کربن) وجود دارد که مولکول های دیگر می توانند در آنجا بدان ضمیمه شوند . این مولکول با قابلیت انجام واکنش , زیر بنای پلیمرها بوده و به (مر) یا بیشتر واحد تکراری موسوم است. واحد تکراری در طول زنجیر مولکول پلیمر به تعداد دفعات زیادی تکرارمیشود. طول متوسط پلیمر به درجه پلیمرزاسیون یا تعداد واحدهای تکراری در زنجیر مولکول پلیمر بستگی دارد. بنابراین نسبت جرم مولکولی پلیمر به جرم مولکولی واحد تکرای به عنوان (درجه پلیمریزاسیون) تعریف شده است . با بزرگتر شدن زنجیر مولکولی ( در صورتی که فقط نیروهای بین مولکولی سبب اتصال مولکولها به یکدیگر شود) مقاومت حرارتی و استحکام کششی مواد پلیمری هر دو افزایش می یابند.

به طور کلی فرایند پلیمریزاسیون می تواند به صورتهای مختلفی مانند افزایشی , مرحله ای و .... انجام گیرد.در پلیمریزاسیون افزایشی , تعدادی از واحدهای تکراری به یکدیگر اضافه شده و مولکول بزرگتری را به نام پلیمر تولید می کنند. در این نوع پلیمریزاسیون ابتدا در مرحله اول رادیکال آزاد, با دادن انرژی (حرارتی , نوری) به مولکولهای اتیلین با پیوند دوگانه و شکست پیوند دوگانه , به وجود می آید. سپس رادیکالهای آزاد با اضافه شدن به واحدهای تکراری مراکز فعالی به نام آغازگر شکل می گیرند و هر یک از این مراکز به واحدهای تکراری دیگر اضافه شده و رشد پلیمر ادامه می یابد .

از نظر تئوری درجه پلیمریزاسیون افزایشی می تواند نامحدود باشد, که در این صورت مولکول زنجیره ای بسیار طویلی از اتصال تعداد زیادی واحدهای تکراری به یکدیگر شکل می گیرد. اما عملا رشد زنجیر به صورت نامحدود صورت نمی گیرد.هر چه قدر تعداد مراکز فعال یا آغازگرهای شکل گرفته بیشتر باشد , تعداد زنجیرها زیادتر و نتیجتا طول زنجیرها کوچکتر می شود و بدین دلیل است که خواص پلیمرها تغییر می کند. البته سرعت رشد نیز در اندازه طول زنجیرها موثر است . هنگامی که واحدهای تکراری تمام و زنجیرها به یکدیگر متصل شوند, رشد خاتمه می یابد.

از دیگر روشهای پلیمریزاسیون, پلیمریزاسیون مرحله ای است که در آن منومرها با یکدیگر واکنش شیمیایی داده و پلیمرهای خطی را به وجود می اورند. در بسیاری از واکنشهای پلیمریزاسیون مرحله ای مولکول کوچکی به عنوان محصول فرعی شکل می گیرد . این نوع واکنشها گاهی پلیمریزاسیون کندنزاسیونی نیز نامیده می شوند.

[spow 44197]

سنتزي به نام پلي اتيلن

 

پلي اتيلن يا پلي اتن يكي از ساده ترين و ارزانترين پليمرها است. پلي اتيلن جامدي مومي و غيرفعال است. اين ماده از پليمريزاسيون اتيلن بدست مي آيد و بطور خلاصه بصورت PE نشان داده مي شود. مولكول اتيلن (C2H4) داراي يك بند دو گانه C=C است در فرايند پليمريزاسيون بند دوگانه هر يك از منومرها شكسته شده و بجاي آن پيوند ساده اي بين اتم هاي كربن مونومرها ايجاد مي شود و محصول ايجاد شده يك درشت مولكول است.

پلي اتيلن اولين بار بطور اتفاقي توسط شيميدان آلماني Hans von pechmanv سنتز شد. او در سال 1898 هنگام حرارت دادن دي آزومتان تركيب مومي شكل سفيدي را سنتز كرد كه بعدها پلي اتيلن نام گرفت. اولين روش سنتز صنعتي پلي اتيلن بطور تصادفي توسط ازيك ناوست و رينولرگيسون (از شيميدان هاي ICI) در 1933 كشف شد. اين دو دانشمند با حرارت دادن مخلوط اتيلن و بنزاهيد در فشار بالا ماده اي موم مانند بدست آوردند. علت اين واكنش وجود ناخالصي هاي اكسيژن دار در دستگاه هاي مورد استفاده توسعه داد و تحت فشار بالا پلي اتيلن را سنتز كرد كه اين روش اساسي براي توليد صنعتي LDPE در سال 1939 شد.

اتفاق مهم در سنتز پلي اتيلن كشف چندين كاتاليزور جديد بود كه پليمريزاسيون اتيلن را در دما و فشار ملايمتري نسبت به روشهاي ديگر امكان پذير مي كرد. اولين كاتاليزور كشف شده در اين زمينه تري اكسيد كروم بود كه در 1951 توس روبرت بانكس و جان هوسن در شركت فيليپس تپروليوم آنرا كشف كردند در سال 1935 كارل زيگلر شيميدان آلماني سيستم هاي كاتاليزور شامل هاليدهاي تيتان و تركيبات آلي آلومينيوم دار را توسعه داد.

اين كاتاليزورها در شرايط ملايمتري نسبت به كاتاليزورهاي فيليپس قابل استفاده بودند و همچنين پلي اتيلن يك آرايش (با ساختار منظم) توليد مي كردند. سومين نوع سيستم كاتاليزوري استفاده از تركيبات متالوسن بود كه در سال 1976 در آلمان توسط والتر كامينيكي و هانس ژوژسين توليد شد. كاتاليزورهاي زيگلر و متالوسن از لحاظ كاركرد بسيار انعطاف پذير هستند و در فرايند كوپليمريزاسيون اتيلن با ساير اولفين ها كه اساس توليد پليمرهاي مهمي مثل VLDPE و LLDPE و MDPE هستند مورد استفاده قرار مي گيرند.

اخيراً كاتاليزوري از خانواده متالوين ها با قابليت استفاده بالا براي پليمريزاسيون پلي اتيلن به نام زيركونوسن دي كلريدساخته شده است كه امكان توليد پليمر با ساختار بلوري (تك آرايش) بالا را مي دهد. همچنين نوع ديگري از كاتاليزورها به نام كمپلكس ايمينوفتالات با فلزات گروه ششم مورد توجه قرار گرفته است كه كاركرد بالاتري نسبت به متالوسن ها نشان مي دهند.

 

طبقه بندي اتيلن ها بر اساس دانسيته آنها صورت مي گيرد. كه در مقدار دانسيته اندازه زنجير پليمر و نوع و تعداد شاخه هاي موجود در زنجير دخالت دارد.

HDPE پلي اتيلن سنگين

اين پلي اتيلن داراي زنجير پليمري بدون شاخه است. بنابراين نيروي بين مولكولي در زنجيره بالا و استحكام كششي آن بيشتر از بقيه پلي اتيلن ها است. شرايط واكنش و نوع كاتاليزور مورد استفاده در توليد پلي اتيلن HDPE موثر است. براي توليد پلي اتيلن بدون شاخه معمولاً از روش پليمريزاسيون با كاتاليزور زيگلر ـ ناتا استفاده مي شود.

LDPE پلي اتيلن سبك

اين پلي اتيلن داراي زنجيري شاخه دار است. بنابراين زنجيرهاي LDPE نمي توانند بخوبي با يكديگر پيوند برقرار كنند و داراي نيروي بين مولكولي ضعيف و استحكام كششي كمتري است اين نوع پلي اتيلن معمولاً با روش پليمريزاسيون راديكالي توليد مي شود از خصوصيات اين پليمر انعطاف پذيري و امكان تجزيه بوسيله ميكروارگانيهاي است.

LLDPE پلي اتيلن خطي با دانسيته پايين

اين پلي اتيلن يك پليمر خطي با تعدادي شاخه هاي كوتاه است و معمولاً از كوپليمريزاسيون اتيلن با آلكنها بلند زنجير ايجاد مي شود.

 

MDPE پلي اتيلن با دانستيه متوسط است.

[spow 44197]

كاربرد

 

پلي اتيلن كاربرد فراواني در توليد انواع لوازم پلاستيك مورد استفاده در آشپزخانه و صنايع غذايي دارد. از ldpe در توليد ظروف پلاستيكي سبك و همچنين كيسه هاي پلاستيك استفاده مي شود. Ldpe در توليد ظروف شير و مايعات و انواع وسايل پلاستيكي آشپزخانه كاربرد دارد. در توليد لوله هاي پلاستيكي و اتصالات لوله كشي معمولاً از mdpe استفاده مي كنند.

Lldpe بدليل بالا بودن ميزان انعطاف پذيري در تهيه انواع وسايل پلاستيكي انعطاف پذير مانند لوله هايي با قابليت خم شدن كاربرد دارد. اخيرا پژوهش هاي فراواني در توليد پلي اتيلن هايي با زنجير بلند و داراي شاخه هاي كوتاه انجام شده است اين پلي اتيلن ها در اصل hdpe با تعدادي شاخه هاي جانبي هستند اين پلي اتيلن ها تركيبي استحكام hdpe و انعطاف پذيري ldpe را دارد.

كاربرد پليمر در عايق كاري ساختمان

فوم‌هاي پليمري فوم جسمي است كه از دو فاز مختلف گاز و جامد تشكيل شده است. در مورد فوم‌هاي پليمري فاز جامد از پليمر ساخته شده است. در يك توده فومي دو نوع فضاي خالي در بخش پليمري مي‌تواند وجود داشته باشد كه آنها را سلول مي‌نامند. از اين‌رو دو نوع سلول شامل باز و بسته در فوم‌ها وجود دارند. در مورد فوم‌هاي سلول باز فاز گاز موجود نيز پيوسته است در حالي كه در فوم‌هاي سلول بسته فاز گاز ناپيوسته است. نوع سلول شديدا خواص مكانيكي و حرارتي فوم‌هاي پليمري را تغيير مي‌دهد. انواع فوم‌هاي پليمري به شرح زير است: فوم پلي‌استايرن فوم پلي‌يورتان فوم فنليك فوم اوره فرمالدئيد فوم پلي وينيل كلرايد ‌ فوم پلي وينيل الكل _ فرمالدئيد فوم اپوكسي فوم‌هاي ديگر از ميان اين فوم‌ها مورد يك تا پنج در عايق‌كاري ساختماني و پانل‌هاي ساندويچي به كار برده شده‌اند. شايان ذكر است كه در پانل‌هاي ساندويچي اغلب فوم‌هاي سخت كه سلول باز هستند به كار برده مي‌شوند. پليمرهايي كه در ساخت اين فوم‌ها استفاده مي‌شوند به دو دسته كلي گرمانرم و گرماساخت تقسيم مي‌شوند. فوم‌هاي پلي‌استايرن و pvc مثال‌هاي مورد اول و فوم‌هاي فنليك، اوره فرمالدئيد و پلي‌يورتال مثال‌هاي مورد دوم هستند. از اين رو بسته به نوع پليمر به كار رفته در فوم ساخته شده نحوه توليد آن متفاوت است. آنچه كه در مورد فوم‌هاي مختلف اهميت دارد نوع پليمر و نوع گازي است كه در سلول‌هاي آن قرار دارند. اين دو عامل ضريب هدايت حرارتي و يا توانايي يك فوم را در ايفاي نقش عايق حرارتي تعيين مي‌كند. پلي‌استايرن منبسط مصالح عايق‌كاري حرارتي فوم پلي‌استايرن صلب، مصالح پلاستيك سلولي صلبي با يك ساختار عمدتا سلول بسته است كه از پلي‌استايرن يا از كوپليمرهايي كه تشكيل‌دهنده اصلي آنها پلي‌استايرن است، ساخته مي‌شود. بنابر روش توليد، تمايزي بين فوم پلي‌استايرن توليد شده با انبساط دانه‌هاي پلي‌استايرن براي تشكيل حبه‌ها (به اختصار فوم منبسط شده eps) كه پس از آن به هم متصل مي‌شود تا تخته‌ها را تشكيل دهند و فوم پلي‌استايرن فوم شده با اكسترود كردن، (به اختصار فوم اكسترود شده xps) وجود دارد. فوم پلي‌استايرن به طور وسيعي در عايق حرارتي به كار برده شده است. قيمت آن پايين بوده، در دسترس بوده و به راحتي ساخته مي‌شود، محكم و پايدار بوده و در برابر تخريب مقاوم است. پلي‌استايرن اكسترود شده به صورت تخته در اندازه‌هاي مختلف جهت ساخت ديوار و عايق بام در دسترس است. دانه‌هاي قابل انبساط پلي‌استايرن را نيز مي‌توان به صورت صفحاتي براي نما در ساختمان‌سازي ساخته و به كار برد. در مواردي كه كاربرد عايق حرارتي موردنظر است مقاومت بالا لازم نبوده و پلي‌استايرن منبسط به اندازه كافي مقاومت دارد. از آنجا كه مقاومت برشي فوم pvc بالاست سطح آن براي اعمال سيمان و گچ بسيار مناسب است. مزيت عمده فوم‌هاي pvc عملكرد بهتر آنها در برابر آتش نسبت به ساير فوم‌هاي پليمري است. از اين‌رو اين نوع پانل‌ها در كاربردهاي دريايي و ساختماني در اروپا پذيرفته شده‌اند.

[*mishi* 11920]

ابزار آلات موسیقی از دوران کهن تا کنون دچار تحولات زیادی شده اند. آلات موسیقی اولیه بشر بسیار محدود بودند و از شاخ و پوست و صدف و عاج حیوانات و زه کمان ساخته می شدند. ادواتی مثل طبل، نی، شیپور، سنج و زنگ از آلات کهن موسیقی به شمار می رفته اند. کم کم و با پیشرفت ادوات موسیقی موادی چون چوب و فلز نیز در ساخت انواع سازها به طور گسترده به کار گرفته شدند. اما امروز با توجه به پیشرفت فناوری های نوین به خصوص علوم و مهندسی پلیمر، ساخت ابزار و آلات موسیقی با استفاده از مواد پلیمری بسیار رایج گردیده است.

به طور مثال امروزه گیتارهای آکوستیک گران قیمتی در بازار وجود دارند که دارای بدنه ای از الیاف کربن به جای چوب افرا هستند، اگر چه چوب افرا و سایر چوبها نیز شکل هایی از یک پلیمر طبیعی به نام سلولز هستند. یا مثلا آمپلی فایر های گیتار الکتریک در درون خود دارای مدارهای زیادی بوده که اغلب صفحات آن از اپوکسی رزین ساخته شده اند. بلندگوهای این آمپلی فایرها نیز دارای شیپورهایی از جنس پلی پروپیلن بوده و صفحه مشبک روی آنها نیز از جنس نایلون است. کابل ها که رابط بین گیتار و آمپلی فایر هستند، دارای عایق هایی از جنس پلی اتیلن و بعضی از اشکال لاستیک مثل پلی ایزوپرن می باشند. سیم های گیتار کلاسیک از جنس نایلون و پیک یا مضراب گیتار از نیترات سلولز ساخته می شوند. کلیدهای کیبورد و سینتی سایزر از جنس پلی استایرن و رویه طبل های یک ست درامز از پلی اتیلن است.

حتی جالب است بدانید کلیدها و تمامی قسمت های کامل بدنه یک آکاردئون از جنس پلی استایرن است. بنابراین لازم به یادآوری نیست که پلیمرها به تدریج توانسته اند صنعت موسیقی را نیز به تسخیر خود درآورند.

[*mishi* 11920]

مقدمه

در زندگی روزمره ما، با مواد بسپاری زيادي روبرو می شويم، که بسیاری از آن¬ها در قالب ظروف یک¬بار مصرف برای بسیاری از محصولات خانگی مورد استفاده قرار می¬گيرند. از آن¬جايي كه منابع طبیعی رو به کاهش هستند و محل¬های دفن زباله (خاكچال‌ها) نيز در حال پرشدن مي¬باشد، ما به اين نتيجه مي-رسيم که بازیافت بسیاری از مواد ضايعاتي بهتر از دفع و یا سوزاندن آن¬ها است.

بيشترين بسپارهايی كه ما در زندگی روزمره با آن¬ها روبه¬رو می¬شويم شش بسپار مي¬باشند كه در جدول 1 ذکر شده¬اند. برای آسان¬تر كردن بازیافت این بسپارها، صنعت پلاستیک کدهايي را براي شناسايي به تصویب رسانده است. از آن¬جا که رعایت برچسب¬گذاري اختياري است، بنابراين همه پلاستیک¬ها دارای برچسب نيستند. شناسایی توسط ظاهر دشوار است، با این حال، چند نوع پلاستيك وجود دارند که به آسانی قابل شناسایی هستند. ظروف شفاف، بی¬رنگ که برای نوشابه¬های غیر الکلی استفاده می¬شوند غالباً پلی¬اتیلن¬ترفتالات (PETE) مي¬باشند. پلاستیک¬هاي کدر، نيمه¬شفاف (و غالباً به رنگ سفید) كه برای ظروفي مانند کارتن¬ها (جعبه¬هاي) شیر مورد استفاده قرار مي¬گيرند معمولاً پلی¬اتیلن پرچگالي (HDPE) مي¬باشند. بطری¬هاي مورد استفاده برای شامپوها و یا مواد شوينده معمولاً از پلی¬وينیل¬کلرید (PVC) ساخته می¬شوند. کیسه¬های پلاستیکی و برخی از پوشش-های پلاستیکی اغلب از پلی¬اتیلن كم‌چگالي (LPDE) ساخته شده¬اند.

در این آزمایش، ما برخی از پلاستیک¬های معمول را بررسی كرده و چندین آزمون بر روي آن¬ها انجام داده¬ايم. نمودار مراحل آزمایش در زیر آورده شده است:

 

 

كاربردها ساختار شيميايي نماد

بطری¬هاي نوشابه، بطری¬های دهان¬شویه، ظروف کره بادام-زمینی و چاشني و ادويه سالاد

پلي¬اتيلن¬ترفتالات

ظروف شیر، آب و آب¬ميوه، اسباب¬بازی¬ها، کیسه¬هاي مواد غذایی، بطری¬های مواد شوینده مایع

پلي¬اتيلن پرچگالي

بسته¬بندی¬هاي شفاف مواد غذایی، بطری¬های شامپو

پلي¬وينيل¬كلريد

کیسه¬های نان، کیسه¬های موادغذایی منجمد، کیسه¬هاي موادغذایی

پلي¬اتيلن كم‌چگالي

بطری¬هاي سس، ظروف ماست، ظروف مارگارین (كره نباتي)، و بطری¬هاي دارو

پلي¬پروپيلن

پوشش لوح فشرده، فنجان¬های قهوه، لوازم سفره (چاقو، قاشق و چنگال)، سینی¬های کافه¬تریا، كيسه¬هاي مواد غذایی، سینی گوشت، و ظروف ساندویچ و مواد غذایی آماده

پلي¬استايرن

شکل 1. بسپارهای متداول، ساختارها و کاربردهای بسته¬بندی آن¬ها. (منبع:

Hands On Plastics: A Scientific Investigation Kit, American Plastics Council and National Middle Level Science Teachers Association).

مواد مورد نیاز

نمونه ای از دانه¬هاي پلاستيك در ویال¬هاي شماره¬گذاري¬شده از 1 تا 6.

2 نمونه پلاستیک مجهول (ناشناخته) (در ویال¬هاي شماره¬گذاري¬شده از 7 تا 12)

محلول ايزوپروپيل¬الکل، CH3CHOHCH3، 5/45 % حجمی. این محلول با رقیق كردن 5/45 میلی¬لیتر ايزوپروپيل¬الکل با 100 میلی لیتر آب تهيه مي¬شود. (همچنین ، با رقیق كردن 65 میلی¬لیتر ايزوپروپيل-الکل پاك¬كننده 70 % با 100 میلی¬لیتر آب)

روغنِ ذرت

سیم مسی

چوب پنبه به منظور بستن درِ لوله¬هاي آزمایش با قطر 18 میلی¬متر

استن

لوله¬هاي آزمایش، 150 × 18 میلی¬متر

همزن میله¬اي، شیشه¬اي

چراغ بونزن

بشر، 50 میلی¬لیتري

بشر، 250 میلی¬لیتري

انبرک و یا پنس

پايه حلقه و حلقه با توري سیمي

پیشگیری¬های حفاظتی

ايزوپروپيل¬الکل قابل اشتعال است و بخارات سمی دارد. در ظرف¬ها را بسته نگه داريد و هر گونه ظرف در باز نظير یک بشر را با یک شیشه ساعت بپوشانيد. از شعله¬های آتش اجتناب كنيد.

استن قابل اشتعال است و بخارات سمی دارد. در ظرف¬ها را بسته نگه داريد و هر بشرِ استن را با یک شیشه ساعت بپوشانيد. در یک محيط با تهویه خوب كار كنيد. از شعله¬های آتش اجتناب كنيد.

سیم مسی زمانی¬که در یک شعله گرم مي¬شود، داغ خواهد شد. سیم را با يك انبرک و یا پنس نگه داريد تا از سوختگی جلوگیری شود.

انهدام

دور ريختن ضايعات الکل و استون با توجه به مقررات محلی.

روغن ذرت اگر کثیف یا آلوده نباشد را می‌توان مجدداً مورد استفاده قرار داد. انهدام هر روغن ضايعاتي با توجه به مقررات محلی بايد انجام شود.

بخش¬هاي ضايعاتي پلاستیک را می¬توان در سطل زباله ريخت.

سیم¬های مسی را می¬توان مجدداً مورد استفاده قرار داد.

روش تجربی

مجموعه¬ای از ویال¬ها حاوی شش نوع از دانه¬هاي پلاستیک بازیافتی تهيه نماييد. توجه داشته باشید که هر نوع بسپار رنگ متفاوتي دارد. این امر اجازه شناسایی چشمي ويال¬ها در این آزمایش را می-دهد. در واقعيت بسپارها ممکن است تقریباً هيچ رنگي نداشته باشند و اين وابسته به رنگ اضافه شده در طول تهيه اوليه آن¬ها مي¬باشد.

نمونه¬ها از دو بسپار "ناشناخته" متفاوت به¬دست آمدند. این قطعات کوچکي از بسپار خواهد بود، نه دانه¬ها.

آزمون آب

حدود 5 میلی¬لیتر آب را در لوله آزمایش بريزيد.

با یکی از شش نوع دانه پلاستیکی شروع كنيد. دو دانه را در لوله آزمایش حاوی آب قرار دهيد. هر یک از دانه¬ها را با يك میله شيشه¬اي هم بزنيد تا هرگونه حباب هوايي كه به سطح دانه چسبيده است حذف شود و سعی کنید تا آن را رسوب دهيد. دقت كنيد که دانه¬ها رسوب مي¬كنند یاشناور مي¬مانند. اگر هر دو دانه به گونه¬اي مشابه رفتار نكردند، دانه سومي از همان نوع را آزمايش كنيد و نتایج دو تا از دانه¬هايي که به گونه يكساني رفتار كردند را استفاده كنيد. دانه¬ها را خارج كرده، آن¬ها را خشک كنيد و برای استفاده¬های بعدی نگه داريد.

آزمون آب را براي هر یک از نمونه بسپار¬های باقی¬مانده و با تکه¬های کوچکی از دو نمونه مجهول تکرار كنيد.

نمونه¬هايي که در آب فرو رفتند را برای آزمون سیم مسي نگه داريد. نمونه¬هايی كه شناور شدند را برای آزمون ايزوپروپيل¬الكل استفاده نماييد.

آزمون ايزوپروپيل¬الکل

حدود 5 میلی¬لیتر محلول ايزوپروپيل¬الكل را در یک لوله آزمایش بريزيد.

یکی از بسپار¬هايي که در آب شناور شد را استفاده كنيد، دو دانه را به لوله آزمایش حاوی محلول الکلي اضافه کنيد. هر یک از دانه¬ها را با يك میله شيشه¬اي هم بزنيد تا هر گونه حباب هوايي كه به سطح دانه چسبيده است حذف شود و سعی کنید تا آن را رسوب دهيد. دقت كنيد که دانه¬ها رسوب مي¬كنند یاشناور مي¬مانند. اگر هر دو دانه به گونه¬اي مشابه رفتار نكردند، دانه سومي از همان نوع را آزمايش كنيد و نتایج دو تا از دانه¬هايي که به گونه يكساني رفتار كردند را استفاده كنيد. دانه¬ها را خارج كرده، آن¬ها را خشک كنيد و برای استفاده¬های بعدی نگه داريد.

آزمون ايزوپروپيل¬الكل را براي هر یک از نمونه بسپار¬های باقی¬مانده ومجهول كه در آب شناور ماندند تکرار كنيد.

آزمون روغن

حدود 5 میلی¬لیتر از روغن ذرت را در یک لوله آزمایش بريزيد.

یکی از بسپار¬هايي که در ايزوپروپيل¬الكل شناور شد را استفاده كنيد، دو دانه را به لوله آزمایش حاوی محلول الکلي اضافه کنيد. هر یک از دانه¬ها را با يك میله شيشه¬اي هم بزنيد تا هر گونه حباب هوايي كه به سطح دانه چسبيده است حذف شود و سعی کنید تا آن را رسوب دهيد. دقت كنيد که دانه¬ها رسوب مي¬كنند یاشناور مي¬مانند. اگر هر دو دانه به گونه¬اي مشابه رفتار نكردند، دانه سومي از همان نوع را آزمايش كنيد و نتایج دو تا از دانه¬هايي که به گونه يكساني رفتار كردند را استفاده كنيد. دانه¬ها را خارج كرده، آن¬ها را خشک كنيد و برای استفاده¬های بعدی نگه داريد.

آزمون روغن را براي هر یک از نمونه بسپار¬های باقی¬مانده و مجهول كه در ايزوپروپيل¬الكل شناور ماندند تکرار كنيد.

چگالي (گرم/ميلي¬ليتر) ماده

0/1 آب

39/1-38/1 PETE

97/0-95/0 HDPE

35/1-16/1 PVC

94/0-92/0 LDPE

91/0-90/0 PP

07/1-05/1 PS

جدول 2. چگالي¬هاي آب و بسپارها

آزمون سیم مسي

در این آزمون نمونه¬های پلاستیکی که در آب ته¬نشين شدند مورد استفاده قرار مي¬گيرند. (آن¬ها چگالي بیشتري نسبت به آب دارند.)

یک تکه سیم مسی با طولي حدود 5 سانتی¬متر تهيه نماييد. يك انتهاي سيم را با فشار در یک چوب پنبه کوچک قرار دهيد. (چوب پنبه به عنوان یک دسته مورد استفاده قرار می¬گیرد، بنابراین شما یک سیم داغ را لمس نمي¬كنيد.)

یکی از دانه¬ها و یا نمونه¬های پلاستیکی را در نزدیکی چراغ بونزن قرار دهيد. این نمونه¬اي است كه شماآزمايش خواهيد كرد.

انتهای آزاد سیم مسی را بر روي شعله چراغ نگه دارید تا زمانی¬که از گرما قرمز رنگ شود و شعله دیگر به رنگ سبز نباشد.

سیم را از شعله دور كنيد و سیم داغ را به دانه¬های پلاستیکی و یا نمونه¬ای كه مي¬خواهيد آزمايش كنيد بچسبانيد. مقدار کمی از پلاستیک باید بر روی سیم ذوب شود. اگر سیم به نمونه پلاستیکي چسبيد، از یک جفت انبرک استفاده كرده و آن را جدا کنید. (شما نمی¬خواهید تکه بزرگي از پلاستیک را بسوزانيد.)

انتهاي سیم، با مقدار کمی پلاستیک بر روی آن، را روي شعله بگيريد. شما باید شعله¬ور شدن اندکِ از يك شعله درخشان را ببينيد (رنگ نارنجی متمايل به زرد). اگر شعله به رنگ سبز تغيير كرد، پس نمونه حاوی کلر است.

این آزمایش را برای هر یک از نمونه¬های باقی¬مانده از پلاستیک¬هايي که در آب ته¬نشين شدند تکرار كنيد.

آزمون استن

شما باید يك بشر از استن را در زیر هواكش قرار دهيد. اگر نه، حدود 10 میلی¬لیتر استن را در یک بشر 50 میلی¬لیتري بريزيد. برای به حداقل رساندن بخارها در اتاق، در زیر یک مكنده گاز كار كنيد.

برای این آزمون، نمونه¬هايي از پلاستیک¬هايي که شعله سبز رنگ نمی دهند را استفاده كنيد.

با استفاده از انبرک، يك دانه پلاستیکي را به مدت 20 ثانیه در استن قرار دهيد. دانه را خارج كرده و آن را بین انگشتان دست خود بصورتی محکم و پایدار فشار دهید. در صورتی که نمونه بسپاري نرم و چسبنده باشد يك واکنش مؤثر (مثبت) رخ داده است. نمونه را با ناخن خود خراش دهيد تا ببینید که آیا لایه بیرونی نرم شده است.

اگر نمونه واکنش مثبتي داشت، آن را به عنوان نتیجه¬اي از این آزمایش در سطل زباله اندازيد.

این آزمایش را برای هر یک از نمونه¬های باقی¬مانده از پلاستیکی که شعله سبز رنگی نمی دهند تکرار كنيد.

آزمون گرما

حدود 100 میلی¬لیتر آب را در یک بشر 250 میلی¬لیتري بريزيد و حرارت دهيد تا به جوش آيد.

برای این آزمون، از نمونه¬هاي پلاستیکي که آزمون استن مثبتي نداشتند استفاده كنيد.

با استفاده از انبرک، يك دانه پلاستیکي را به مدت 30 ثانیه در آب جوش نگه داريد. دانه را خارج كرده و آن را بین انگشتان دست خود فشار دهيد تا ببينيد آيا نرم شده است يا خير. اگر نمونه بسپاري نرم شده باشد يك واكنش مثبت رخ داده است.

اگر نمونه يك واکنش مثبت داشت، آن را به عنوان نتیجه¬اي از این آزمایش در سطل زباله اندازيد.

این آزمایش را برای هر یک از نمونه¬های باقی¬مانده از پلاستیکی که آزمون استن مثبتي نداشت تکرار كنيد.

پاک¬سازی

همه بسپار¬های پلاستیکی را در ظروف مناسب خود بازیافت كنيد.

همه حلال¬هاي مایع را برای استفاده مجدد از دور ريز آن¬ها با توجه به مقررات محلی برگردانيد. (مربی، شما را در این مورد راهنمایی مي¬کند.)

مرجع

این آزمایش نمونه اصلاحي آزمایشگاه شناسايي پلاستیک¬ها مي¬باشد،

Hands On Plastics: A Scientific Investigation Kit, American Plastics Council and National Middle Level Science Teachers Association.

نام تاريخ

 

شناسايي بسپارها

برگه گزارش

 

1. نتايج آزمون آب

دانه¬هاي پلاستيك معلوم پلاستيك مجهول

 

 

2. نتايج آزمون استن

دانه¬هاي پلاستيك معلوم پلاستيك مجهول

 

 

3. نتايج آزمون روغن

دانه¬هاي پلاستيك معلوم پلاستيك مجهول

 

 

4. نتايج آزمون سيم مسي

دانه¬هاي پلاستيك معلوم پلاستيك مجهول

 

 

5. نتايج آزمون استن

دانه¬هاي پلاستيك معلوم پلاستيك مجهول

 

 

6. نتايج آزمون گرما

دانه¬هاي پلاستيك معلوم پلاستيك مجهول

 

 

7. شناسايي پلاستيك¬هاي مجهول

پلاستيك¬هاي مجهول عبارتند از .................................................................................................

 

1998 by David A. Katz. All rights reserved

 

David A. Katz

Chemist, Educator, Science Communicator, and Consultant

133 N. Desert Stream Dr., Tucson, AZ 85745-2277 US

[*mishi* 11920]

 

کفش کوهنوردی

 

 

امروزه با توجه به تنوع برنامه های کوه نوردی انواع مختلفی از کفش های کوه وجود دارد. کفش های سنگ نوردی، کوه پیمایی، کوه نوردی سنگین، برنامه های ترکیبی سنگ و یخ و یخ نوردی از این اقسام هستند در ساخت کفش کوه از انواع چرم های طبیعی و مصنوعی ترکیبات پارچه ای مثل گورتکس و دیگر پلیمر ها استفاده می شود. کفی و رویه ی کفش های کوهنوردی می بایست دارای خصوصیاتی مثل قابلیت انعطاف، ضربه گیری، حفظ وضعیت استقرار پا، عاج های عمیق، اصطکاک مناسب، مقاومت بالا، قابلیت تعریق و مقاومت به سرما، گرما و عوامل محیطی باشند.

در لایه های مختلف کفش کوه که به عنوان اصلی ترین پوشش یک کوه نورد هم به حساب می آید از انواع مواد پلیمری استفاده شده است. در لایه رویی از گرتکس استفاده می شود که دانش فنی این ماده تنها در اختیار ایتالیا، آلمان، آمریکا و ژاپن است. ماده ای است که آب و رطوبت در آن نفوذ نمی کند و در عین حال تعریق و حرارت را خارج می سازد. این لایه به صورت آستری زیر چرم قرار می گیرد. البته هر چرم طبیعی نمی تواند برای کفش کوه مورد استفاده قرار بگیرد و باید فرآوری آن به صورت سفارشی برای کفش کوه صورت گیرد. یعنی چرمی حداقل سه میلی متری و تا حد ممکن ضد آب. برای دور کفش نیز از لاستیک دو تا سه میلی متری استفاده می شود تا در صورت ضربه، پای صعود کننده دچار آسیب نشود و دافعه ای مثل سپر ماشین در آن وجود داشته باشد. زیره کفش کوه هم دست کم، سه لایه است. لایه اصلی که با زمین برخورد دارد لاستیکی است که انعطاف و سایش کم و دانسیته بالایی دارد. لایه ی دیگر یا میان زیره، یک پلی یورتان ضد شوک است که انعطاف زیادی دارد. بخش دیگر هم لایه ای است از eva که بسیار سایش پذیر بوده و تنها برای جلوگیری از ضربه های سخت و ناگهانی است.

در برخی از کفش های کوه لایه میان زیره از خانواده پلی آمید هاست و بیش از هفت میلی متر ضخامت دارد. برخی دیگر از کفش های کوه نیز وجود دارند که به اصطلاح به آنها کفش پلاستیکی می گویند که لایه بیرونی آنها از پلی کربنات به ضخامت 3 تا 4 میلی متر تشکیل شده است. این کفش ها دارای مزایایی چون عایق گرمایی مناسب، سبک بودن، ضد آب، ضد سرما و لایه داخلی نرم هستند. معایب این نوع کفش ها هم احتمال شکستن و ترک برداشتن بر اثر سرما و ضربه در برنامه های ترکیبی کوهنوردی است.

[mani24 29665]

آشنایی با برخی تعاریف واصطلاحات پلیمر

· واژگان پلیمر:

مر(mer): قطعه، تکهمنومر(monomer): تکپار؛ بهمولکولهایی که در ساخت پلیمر بکار گرفته می شود گویند. مثل:-( CH2-CH2)-دیمر(Dimer): دوپارتریمر(Trimer): سه پارپلیمر(polymer): بسپارپلیمریزاسیون(polymerization): بسپارشماکروملکول(Macromolecule): درشت مولکول،پلیمردرجه پلیمریزاسیون(degree of polymerization DP): تعداد منومرهای موجود در زنجیر یک درشت مولکول یا تعدادمولکولهای به هم چسبیده را گویند.الیگومر(oligomer): چندپار، مادیبا جرم مولکولی کمتر از پلیمرهاهموپلیمر(homo polymer): پلیمری کهتنها از یک نوع منومر بوجود آمده باشد را جورپلیمر گویند:-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-کوپلیمر(copolymer): پلیمری شاملدو نوع منومر را گویند:-A-B-A-B-A-B-B-A-A-A-A-B-B-ترپلیمر(terpolymer): پلیمر شاملسه نوع منومر را گویند:-A-B-C-A-A-C-C-B-C-C-B-A-B-C-هموپلیمر خطی(linear homopolymer): وقتی اتمهای یک منومر به صرت خطی دنبال یکدیگر قرار بگیرند،هموپلیمر خطی ایجاد می شود.همو پلیمر شاخه ای(branch homopolymer): وقتی اتم های یک پلیمر به صورت شاخه ای قرار گیرند، هموپلیمرشاخه ای ایجاد می شود:هموپلیمر مشبک یا سه بعدی (tridimentional homopolymer or crosslinkedhomopolymer): پلیمری که در بین زنجیرهای آن اتصالات عرضی وجود دارد:هموپلیمر زنجیری(homo chain polymer): اگر زنجیرهای پلیمر دارای اتم های یکسان باشند(کربن و هیدروژن)آنها را هموپلیمر زنجیری گویند:هترو پلیمر زنجیری(hetro chain polymer): گاهی در زنجیر، اتمی غیر از اتم های اصلی(H,C) وجود دارد(مثلSi) اینگونهپلیمرها را هترو پلیمر زنجیری گویند. مانند ترکیبات سیلیکون(دی متیل سیلوکسان):ترموپلاست(thermoplast): پلیمرهاییهستند که بر اثر گرما نرم می شوند ومی توان آنها را قالب گیری کرد؛ دارای ساختاردو بعدی اند و در حلال حل می شوند.ترموست(thermoset): پلیمرهاییهستند که بر اثر گرما، نرم نمی شوند و قابلیت قالبگیری مجدد ندارند؛ دارای ساختارسه بعدی اند و در حلال حل نمی شوند.الاستیسیته(elasticite): تغییر شکلموقتی و برگشت پذیر که بر اثر اعمال نیرو یا تنش بوجود می آید و پس از حذف آن،بازگشت به حالت اولیه صورت می گیرد.پلاستیسیته(plasticite): تغییر شکلدائمی و بازگشت ناپذیر که بر اثر نیرو یا تنش بوجود می آید و پس از حذف آن، بازگشتبه حالت اولیه صورت نمی گیرد.پلاستومر(plastomer): بسپارهایدارای خاصیت پلاستیسیتهلاستومر(elastomer): بسپارهایدارای خاصیت الاستیسیتهµ

[mani24 29665]

وسعه ی کاربرد موادکامپوزیتی در خودروکامپوزیت هاتحقیق در مورد مواد کامپوزیتی برایساخـت قطعـات و بـدنـه خودرو چنـدیـن دهـه است کـه جریان دارد. در دهه ۱۹۳۰ بنا به درخـواسـت هـنـری فــورد،دانشمندان شرکت "فورد موتور" شروع به جسـتجوی راه ‌هـای توسعه قطعاتارگانیکی ( آلی) خودرو کردنـد. در سـال ۱۹۴۰ ماده مناسبی برای این کار پیدا شد وآن روغن سویا بود.بنا به گفته دانشمندان، روغن سویامی­توانست در داخل پلاستیک تقویت‌شده با الیاف، قالب­گیری شود و به طور شگفت‌انگیزی استحکام داشته باشد. (مقاومت بهضربه آن ۱۰ برابر فولاد بود) و هنری فورد، خود با ضربه زدن با یک تبر بهیک قطعه ساخته شده از روغن سویا آن را امتحان کرد. اما روغن سویا دارای دو مشکلعمده بود: زمان زیادی برای خشک شدن نیاز داشت و براحتی قالب­گیری نمی­شد.امروزهتحقیقات برای مواد کامپوزیتی ایده­آل ادامه دارد. اما تمرکز بر روی مواد بشرساخته­ایاست که قابلیت قالب­گیری و شکل­دهی برای بدنه­های سبک و آﺋرودینامیک داشته باشند،زیرا این مشخصه­ها برای خودرو‌های آینده ضروری به نظر می­رسند.کامپوزیت‌ هایپیشـرفـته کـه امروزه توسعـه یافـته­اند، مـواد پلیمری بشرساخته­ای هستند که پس ازتشکیل، محکم­تروچقرمه­تر (Tougher) و بسیاربادوام­تر از هر دو ماده اولیه می شوند. این مـواد جدید، ترکـیبی از الیـاف محکمکـربن و الیاف چقـرمـه "کِولار" با پلاستیک­های مقاوم در برابر خوردگیهستند که با هم تشکیل کامـپوزیتی می­دهند کـه بسیار بهتر از فولاد و آلومینیوم عملمی کند. اما اصولی که در پس این کامپوزیت­های پیشرفته وجود دارد، چیزی غیر از آنچهکه هنری فورد در سال ۱۹۴۰ برای دستیابی به آن تلاش می­کرد نیسـت. شاید کامـپوزیـت‌هـایپیشرفته بیشتر در کاربردهـای ویـژه نظامی نظیـر هواپیماهـا شـناختـه شـده باشـد،ولــی در بسیاری از اشیای روزمره نظیر بدنه قایق­ها، چوب­های ماهی­گیری، اسنوبوردو راکت‌های تنیس نیزمی­توان آنهارا به‌کاربرد. کامپوزیت‌های ساختاری، نوع دیگری ازکامپوزیت‌ها هستند که دارای کارایی کمتری نسبت به کامپوزیت‌های پیشرفته می­باشند ودر سـقف خـودرو و قسـمت داخـلی درهـای خـودرو‌هـای امروزی استفاده می‌شوند.داشبوردهای ضد ضربه­ای که بر روی ماشین­های کوپه، ون­ها و خودرو­های چهاردر دیدهمی­شوند، ازکامپوزیت‌های ساختاری ساخته شده­اند که نسبت به قطعات فولادی مشابه،دارای مقاومت در برابر ضربه و خوردگی بهتری می باشند. اگر چه مدل­های ویژه­اینظیر: "شورولت کوروت"، " ساترن" و"داج‌وایپر"،دارای داشبوردهای ساخته شده از کامپوزیتهای ساختاری می­باشند، ولی برای استحکامبیشتر به وسیله یک چارچوب فولادی تقویت شده­اند.کامـپوزیت­هـای پیشرفته­ تر کـهبرای خودرو­ها و کامیون­های آینده در حال توسعه هستند، نقشی بیشتـر از یک شـئتـزئینـی در اتومیبل­های آینده خواهند داشت و آنقدر مستحکم خواهند شد که کل خودرواز آن ساخته شود.ü استحکام بالا و وزن سبک کامپوزیت‌های پیشرفتهکامپوزیت­های پیشرفتهبه این خاطر در خودرو­هـای مسابقه­ای مورد استفاده قرار می­گیرند کـه علاوه بر وزنبسـیار سـبک، در مقـابل فشار زیادی کـه در طول مسابقه خصوصاً هنگام تصادفات ایجادمی شود، مقاوم هستند.ازاوایل دهه ی۸۰کامپوزیت‌های پیشرفـته به طور مـتداولدر اتاق سـرنشـین خودرو­های مسابقـه­ای فرمـول یک، مورد اسـتفاده قـرار می­گیرنـدو به گـونه­ای طـراحی شده­اند که از جان راننده هنگام تصادفـات با سـرعت‌هـایبالای ۱۰۰مایل در ساعت، محافـظت کنند.راه‌ حـل کـلیدی بـرای کـاهش مصرف سوخـت در خودرو­هـا،بـدون کـاهش فـضای داخـلی و کارایی خودرو استفاده از مواد سبک نظیر کامپوزیت‌ها میباشد. مصـرف سـوخت کـم ، شتـاب و کارکـرد بـالای ماشین هـمگی با کـاهش وزن آنقـابـل دسـتیـابـی است.در سال ۱۹۹۱ جنرال موتورز خودروی به نام"اولترالایت" که تماماً از کامپوزیت­های پیشرفته تشکیل شده بـود، سـاخت. اینماشین تقـریباً ۵۰ درصد سبکـتر از خودرو­های چهار سرنشین هم‌اندازه خود بود کهبه آن شتاب۸/۷ (برای صفر تا ۶۰ مایل) می­بخشید و مسافت طی شده، ۶۲ مایل به ازای هر گالن سوخت گازیبود.از زمان آزمایش هنری فورد در دهه ۱۹۳۰، سازندگان خودرو به گران‌قیمت بودنقطعات خودرو کـامپوزیتی پی بـرده­اند و تنهـا برای خـودرو‌های ویژه­ای نظیر"کوروت" که از سال ۱۹۵۳ با داشبوردهـای فایبرگـلاس تولید شده‌اند، از کامپوزیت‌ها استفاده می­کردند.با این حال در طی این سال‌ها، روش­های تولیدپیشرفت کرده­اند و اکنون کامپوزیت‌های ساختاری که ارزانتـر از کامـپوزیت‌هـایپیشـرفته می­باشند در خودرو­های امـروزی بسـیار متداول شده­اند. روش­های ساخـتجدید ماننـد "RTM " (فوق پرسرعت) و "خشـک شـدن سـریع تـوسـط پرتوهایالکترونی" ، قیمت‌ها را تا حدی پایین آورده است که به زودی استفاده ازکامپوزیت‌های پیشرفته در خودرو­های معمولی توجیه اقتصادی خواهد داشت.توسعهی کاربرد کامپوزیتهای پیشرفته در خودروشرکت‌های خودرو­سازی نظیر "جنرالموتورز" ، " فورد" و "دایملر- کرایسلر" ، تمام تلاشتحقیقاتی خود را بر روی توسعه کـامپوزیت‌های پیشـرفته بـرای مصارف خودرو قرار داده­اند.کرایسـلر در تحـقیقات کامپوزیت پیشتاز است و برنامه تحقیقاتی را از سـال ۱۹۹۴ در دستـور کـار خود قرار داده و هدفآن تولید یک ماشین ارزان‌قیمت برای تولید در کشـورهـای در حـال توسعـه نظیر چینبود. نتیجه این برنامه تولید (CCV) یا (Composite Concept Vehicle) بود که در سال ۱۹۹۷ در نمایشگاه خودرو، در فرانکفورت بهنمایش درآمد. اگـرچـه این خودرو هرگـز تولید نشد ولی ثابت کرد کـه قـطعـات بزرگساخته شده از کامپوزیت، مقاومت لازم در برابر فشارهای حاصل از رانندگی و تصادف رادارنـد. بدنـه سـاخـته شـده از کامپوزیت ساختاری در"CCV" در واقـعچهـار بخـش بـود کـه همگی از PET ( پلی اتیلن­تری فتالات) تقـویت شـده با الـیاف کوچـک شیشـه ساختـه شـده بـود.در حـال حاضـرتـلاش‌هـای "دایملر- کرایسلر" بر توسعه ی فرآیند ساخت قطعات مجزا، مانندسـقـف­های محکـم بـرای" جـیپ- رانگلر"، استوار شده است، به این امید کهروزی بدنه ی کامل یک خودرو را با یک قالب تولید نماید.خودرو‌های تماماً ساخته شدهاز کامپوزیت­های پیشرفته نیز از اهداف مورد توجه شرکت­های خودروسازی هستند. مدلفولکس واگن "Lupu" که از کامپوزیت‌های پیشرفته ساخته شده است، برای تولید درسال ۲۰۰۴برنامه­ریزی شده است و ادعا می­شود که دارای مسافت طی شده ی ۲۳۵ مایل به ازای هر گالن سوخت دیزلی می­باشد.درچند سال آینده ما شاهد تولید انبوه، اولین خودرو­های ساخته شده از کامپوزیت‌هایپیشرفته خواهیم بود که کارایی و مصرف سوخت بسیار بهتری خواهند داشت.

[mani24 29665]

µ پلیمرهای رسانای جریانالکتریسیته

ü مـقـــدمــــــــــــــه:

به طور کلی محصولات ساخته شده ازپلیمرها نارسا نا بوده و مقاومت زیادی در برابر عبور جریان الکتریسیته از خود نشانمی دهند. به همین دلیل از مواد پلیمری درصنعت الکترونیک و الکتروتکنیک استفاده میشود برای مثال از پلیمرها برای عایق کاری کابلهای انتقال الکتریسته، صفحات انتقالالکتریسیته و روکش باطریها استفاده می شود، اما در بعضی موارد همین مقاومت زیاد درمقابل عبور جریان الکتریسیته باعث ذخیره شدن الکتریسیته می گردد که مجموعه ای ازمشکلات ناخواسته را به دنبال دارد. مثلاً ایجاد الکتریسیته ساکن در خود تسمه ها وجعبه های حفاظ دستگاهای الکتریکی، کف پوشها، البسه وغیره که باعث تولید جرقهالکتریکی می شود و در بعضی موارد ایجاد آتش سوزی می کند . در این گونه موارد،هدایت الکتریسیته به محیط اطراف مورد نیاز است. یکی از روشهای رسانا ساختن پلیمرهاامتزاج آنها با مواد رسانای الکتریسیته است. با توسعه وتولید بیشتر این نوعپلیمرها در سالهای اخیر استفاده از آنها در زمینه های گوناگون نیز افزایش یافتهاست برای مثال در دستگاهای استفاده از انرژی خورشیدی، تابلوهای برق، دستگاهای مصرفانرژی و موتورهای مکانیکی و قسمتهای الکتریکی اتومبیل ها از این پلیمرها استفادهمی شود .موادی که جهت امتزاج با موادپلیمری مورد استفاده قرار می- گیرند عبارت انداز: دوده رسانا، پودر رسانا، پودر فلزات، الیاف شیشه یا الیاف فلز ( ۲ و۱) و... میزان رسانندگی الکتریکیپلیمرهایی که از طریق امتزاج با مواد پیش گفته، رسانا شده اند حد ومرزی دارد کهبیش از آن امکان پذیر نیست. علاوه بر آن مصرف بیش از حد این مواد در پلیمر باعثتخریب و تغییرات بسیار زیاد خواص فیزیکی و مکا نیکی خود پلیمر می گردد. از این روجهت رفع این گونه نواقص، خواص رسانش الکتریکی را می توان به طور مستقیم در خود پلیمرهابه وجود آورد.اگر از یک زنجیر پلیمری دارای پیوند π که لایه هایوالانس مولکولهایی آن تکمیل شده است یک الکترون برداشته شود (اکسایش)، یا به آن یکالکترون اضافه گردد(کاهش )، در آن صورت با ایجاد یک آرایش مناسب شبیه به فلزات میتوان خاصیت رسانش الکتریکی را در آن ایجاد کرد .پلیمرهایی که به این ترتیب رسانایجریان الکتریسیته شده اند را فلزات آلی نیز می نامند. در دماهای معمولی نیز میتوان توسط ایجاد حا لت های فضایی مناسب از ماکرومولکولها ابر- رسانا به وجود آورد.البته جهت اثبات این نظر دلیل آزمایشگاهی مورد نیاز است.از لحاظ خواص فیزیکی،ساختار مولکولی و ویژگیهای فضایی در فرآیند رسانایی، رابطه نزدیکی بین پلیمرهایرسانای الکتریسیته و سرامیک های ابر رسانا وجود دارد که این موضوع در فیزیک موردبررسی زیاد قرار گرفته است.- پلیمرهای رسانای الکتریسیته :در اینجا سنتز پلی استیلنرا که یکی از مهمترین پلیمرهای رساناست و در مراکز تحقیقاتی وعلمی جهان بیشتر موردمطالعه وبررسی قرار گرفته است مطرح می کنیم .البته کارهای تحقیقاتی وسیع انجام شدهدر این زمینه را می توان در کتب مرجع یافت. پلی استیلن برای اولین بار در اواخرسال ۱۹۵۰در آزمایشگاه "ناتا" به طور مستقیم از پلیمریزه شدن استیلن به دست آمداما احتمالاً به علت حساسیت پودر سیاه رنگ حاصل ، در مقابل اکسایش و نبود تکنولوژی مناسب جهت بهره- برداری از آن آزمایش های بیشتر روی آن انجام نشد و حتی دراین مورد مطلبی هم نوشته نشد. اما چند سال بعد در سال ۱۹۷۰ در اثر یک اتفاق ساده یکیازدانشجویان انستیتو تکنولوژی توکیو به نام "شیراکاوا" ، پلی استیلنی رابه دست آورد، که حاصل تلاش مشترک " شیراکاوا ، مک دایارمید و هیگر" برروی پلیمر به دست آمده توسط عمل دوپه کردن بود. آنها توانستند برای اولین بار میزانرسانندگی الکتریکی پلی- استیلن را تقریباً تا ۱۰میلیارد برابر حالت معمولی پلیمرافزایش دهند .بعد از کشف اثر دوپه کردن درپلی- استیلن از سال ۱۹۷۷ به بعد توجه مؤسسات تحقیقاتی و مراکزعلمی بسیاری به این نوع پلیمرها معطوف گردید و در این زمینه پیشرف های بسزایی حاصلشد. برای مثال تعداد زیادی از پلیمرهای حاوی پیوند های یگانه و دوگانه ی متناوب(سیستم مزدوج) کشف گردید. از آن تاریختاکنون تعداد نا محدودیکارهای نظری در اینزمینهصورت گرفته است ولی از نظرتکنولوژی هنوز مشکلات فراوانی وجود دارد.- رابطهنظم فضایی وخواص فزیکی در پلیمرهای رسانای الکتریسیته :هر جامدی الکترون دارد؛مسئله مهم در رسانش الکتریکی چگونگی پاسخ الکترونها به میدان ا لکتریکی اعمال شدهاست. ناحیه هایی ازانرژی که برای آنها هیچ اوربیتالالکترونی موج گونه وجود ندارد،نوارهای والانس و رسانش را از هم جدا می کنند. چنین نواحی ممنوعی را شکافهای نواریمی نامند. این نواحی از بر هم کنش امواج الکترونهای رسانش با مغزهای یونی بلور،حاصل می شوند. در شکل۱ ، نوارهای انرژی مجاز و شکافهای انرژی (فاصله بین نوارهایوالانس و رسانش) برای (ا لف) نارسانا (ب) نیمه رسانا و(ج) رسانا نشان داده شده است.اگر نوارهای ا نرژی مجاز کاملاً پر یا خالی باشند ماده مانند یک عایق رفتار میکند، زیرا در این صورت هیچ الکترونی نمی- تواند درمیدان الکتریکی حرکت کند.اگرکسری مثلاً ۱۰تا۹۰ درصد از یک یا چند نوار پر باشند، ماده مانند فلز رفتار میکند. ا گر تمام نوارها به استثنای یک یا دو نوار که اندکی پر یا خالی اند، کاملاًپر باشند، ماده نیمه رسانا خواهد بود. همه پلیمرهای رسانا مجموعه ای از واحدهایساختاری مشابه دارند. جهت شناور ساختن الکترون در طول زنجیر پلیمر، احتیاج بهواحدهای ساختاری مناسب با شکاف انرژی کمتر می باشد. به عنوان مثال از پلی استیلنکه فقط دارای پیوندهای یگانه و دو گانه متناوب است و یا سیستم های آروماتیکی میتوان نام برد.

ترانس پلی استیلن trans-polyacetylene

،سیس پلی استیلن polyacetylene cis،پلی ۱و۶- هپتا دی اِن poly 1,6- heptadiene،پلی پارا فنیلن poly – p – phenylene،پلی بی تیوفن poly bithiophene،پلی۳- آلکیل تیوفن poly – 3 – alkyl thiophene،پلی پیرول poly pyrrole،پلی ان آلکیل پیرول poly – N – alkylpyrrole،پلی وینیلن فنیلن poly vinylene phenylene،پلی بنزن تیول polybenzenethiol،پلی آنیلین poly aniline،پلی بنزوتیوفن poly benzothiophene،پلی ان متیل کربازول

[mani24 29665]

poly – N – methylcarbazol

µ قوی ترین الیاف موجوددر جهانپروتئینی که عنکبوت را قادر می سازدخود را آویزان کند و همچنین به شکار طعمه کمک می کند، نظر دانشمندان را به خود جلبکرده است . مولکول های این پـروتئین بسیار کشسان و قـوی هستند ، تقریباً ۲۰ برابر از نایلون کشسان تر و ۹ برابر از فولاد در قطر مساوی قوی ترمی- باشد .علاقـه به تـار عنکبوت در حالی است که زمینه مـواد زیستی، مورد بسیـارقابل توجه و رو به رشــدی در زمینه پـژوهش های مــواد است .دلیل توجه ارتش ایالاتمتحده به این ماده استفاده از آن در ساخت جلیقه های ضد گلوله و محافظ هاست. هدفعمده ی پژوهش های دانشمندان، درک چگونگی چین خوردن این پروتئین و سازماندهی رشتهتار عنکبوت است . پژوهشگران با استفاده از روش میکروسکوپ نیروی اتمی و یک کشندهمولکولی، با تصویربرداری و کشش این پروتئین، به سر نخ هائی دست یافته اند.اینمشاهدات به پژوهشگران کمک می کند تا آنچه را در هنگام تشکیل تار عنکبوت در غدهتراوش تارعنکبوت رخ می دهد ، شبیه سازی کنند .آنها دریافته اند که وقتی پروتئینباز می شود به صورت تکه تکه است . در ضمن این پروتئین دارای پیوندهایی است کههنگام افزایش بـار ، باز شده و تغییر شکل می دهند ، این امر از الگوئی پیروی میکند که در دیگر پروتئین های تحت بار کشف شده است .تار عنکبوت دارای بخش هایکریستالی و بخش های شبه لاستیکی کشسانی است.پژوهشگران دریافته اند که مولکول هایمنفرد دارای هر دو بخش هستند .پـژوهشگران بر این باورنـد که با مطالعه توانمندیعنکبوت ها در تنیدن تــار می توان به راز تولید مواد قوی تر و بهتر پی برد . آن هابر این باورند که می توانند با تقلید از عنکبوت فر آیند طراحی مواد را بهبود بخشند.به این ترتیب آن ها می توانند کارآیی محصولات گوناگون، از راکت تنیس گرفته تا بمبافکن استلث(stealth) بهبود بخشند .آزمایش های انجام شده نشان می دهد کهتارعنکبوت در برابر تغییر خواص ، فوق العاده مقـاوم است و می توان آن را در هوا یازیر آب تنید .الیاف تار عنکبوت، با ظرافت بسیار (قطری در حدود ۰۲/۰ میکرون) برتری های فراوانی دارند .ویژگی های ذاتی تار عنکبوت برای مهندسانی که در حال طراحی مواد برای مشتریانوبازار صنعتی هستند، بسیار جذاب است .آنها می گویند:" بطورمعمول می توانموادی فوق العاده قوی ساخت ولی با این کار چقـرمگی کاهش می یابد؛ هم چنین می توانموادی با چقرمگی فوق العاده بالا ساخت ولی استحکام کاهش خواهد یافت . ترکیب این دوویژگی همان گونه که در تار عنکبوت مشاهده می شود، هدف ماست.µ