بسپار یا پلیمر

  • خانه / Case Study / بسپار یا پلیمر
پلیمر توسعه تفلون

بسپار یا پلیمر

بسپار یا پلیمر (Polymer) ماده ای شامل مولکول های بزرگ است که از به هم پیوستن واحدهای کوچک تکرارشونده که تکپار یا مونومر نامیده می شود، ساخته شده است.

رشته دانشگاهی پلیمر یکی از گرایش های شیمی و مهندسی شیمی می باشد. این گرایش تا سال 1362 یکی از گرایش های مهندسی شیمی بود. اما در حال حاضر به عنوان یک رشته مستقل با دو گرایش صنایع پلیمر و تکنولوژی و علوم رنگ در دانشگاه ها و مراکز عالی ارایه می شود. البته هنوز نیز در شماری از دانشگاه های کشور، مهندسی پلیمر یکی از گرایش های مهندسی شیمی است. واژه بسپار فارسی است و از دو بخش بس (بسپار) و پار (پاره، قطعه) ساخته شده است. واژه “پلیمر” از دو بخش یونانی “پلی” به معنای بسپار و “مر” به معنی قسمت، پاره یا قطعه گرفته شده است.

گونه های بسپار یا پلیمر

شمار واحدهای تکرارشونده در یک مولکول بزرگ درجه بسپارش یا درجه پلیمریزاسیون نامیده می شود. بسپارهایی که تنها از یک نوع واحد تکرارشونده ساخته شده اند، جوربسپار و آنهایی که از چند گونه واحد تکرارشونده تشکیل شده اند، هم بسپار نامیده می شوند. گاهی لفظ ترپلیمر نیز برای محصولات حاصل از بسپارش سه تک پار به کار می رود. در عین حال، در مورد محصولاتی که با بیش از سه تک پار بسپارش شده اند، لفظ ناجوربسپار رایج است.

بیشتر مواد اساسی همچون پروتئین، چوب، کتین، لاستیک خام (کائوچو) و رزین ها بسپار هستند. بسیاری از مواد مصنوعی همچون پلاستیک ها، الیاف مصنوعی (نایلون، ریون و …)، چسب ها، شیشه و چینی مواد پلیمری هستند.

دسته بندی بسپارها یا پلیمرها

بسپارها به دو دسته بسپارهای طبیعی و بسپارهای مصنوعی تقسیم می شوند. البته بسپارها را به روش های مختلف دیگری نیز دسته بندی می کنند. دسته بندی زیر براساس ساختار بسپار انجام شده است.

بسپارها از نظر اثرپذیری در برابر حرارت به دو دسته گرمانرم ها (ترموپلاستیکها) و گرماسخت ها (ترموستها) تقسیم می شوند. گرمانرم ها، پلیمرهایی هستند که در اثر گرم کردن ذوب می شوند. در حالیکه گرماسخت ها، بسپارهایی هستند که در اثر گرما ذوب نمی شوند. بلکه در دماهای بسیار بالا بصورت برگشت پذیری تجزیه می شوند. بسپارها دارای خواص ویسکوالاستیک هستند و منشا این پدیده، در گرمانرم ها گره خوردگی زنجیره ها و در گرماسخت ها گره خوردگی زنجیره ها و اتصالات شبکه ای آن ها در هم است.

آلیاژسازی بسپارها

آمیختن بسپارها، یکی از روش های فراگیر و پربازده برای دستیابی به مواد جدید با ویژگی های مناسب است. این روش، معمولا اقتصادی تر از ساخت و گسترش بسپارهای جدید است. توماس هانکوک (Thomas Hancock) اولین فردی بود که به فکر دستیابی به خواص بهتر با به کارگیری از روش آلیاژسازی افتاد. او با آمیختن لاستیک طبیعی با یک گونه صمغ طبیعی به نام “گوتا پرچا” (Gutta Percha) ماده ای بدست آورد که از آن برای ساخت لباس های ضدآب استفاده شد. نخستین آمیزه تجاری گرمانرم، آلیاژ PVC/NBR بود که در سال 1942 به بازار جهانی عرضه شد.

مهم ترین دلایل اقتصادی آلیاژسازی بسپارها، عبارتند از:

  • بکارگیری بهتر و بیشتر از بسپارهای مهندسی، به وسیله آمیزش آنها با گونه های ارزان قیمت
  • تهیه مواد با خواص مورد نظر
  • دست یابی به آلیاژهایی با کارایی بالا با استفاده از بسپارهایی که اثرات هم افزایی (Synergistic) دارند
  • تنظیم ترکیب درصد اجزا آلیاژ با مشخصات موردنیاز مصرف کننده
  • بازیافت پسماندهای پلاستیک های مصرفی و وارد کردن آنها در آلیاژسازی

نکته مهمی که وجود دارد این است که انتخاب اجزا آمیزه باید به گونه ای باشد که مزایای اول پوشاننده معایب پلیمر دوم باشد.

افزودنی های بسپار یا پلیمر

افزودنی های بسپار یک نوع از افزودنی های شیمیایی بتن می باشند، این مواد برای تصحیح خواص فرآورده های بسپاری به کار می رود. این مواد عبارتند از:

نرم کننده ها: نرم کننده ها افزودنی هایی هستند که انعطاف پذیری ماده ای را که به آن اضافه می شود، افزایش می دهد. این مواد علاوه بر صنعت پلیمر در بتن و سیمان نیز کاربرد دارد. نرم کننده های پلاستیک ها معمولا از دسته فتالات ها هستند که انعطاف پذیری و دوام پلاستیک را افزایش می دهند. عملکرد این مواد به این صورت است که با قرار گرفتن بین مولکول های مواد پلیمری فضاهای خالی را افزایش داده و موجب پایین آمدن دمای ذوب کریستالی و در نتیجه نرم تر شدن پلیمر می شود.

پایدارکننده ها

افزودنی های بسپار یک نوع از افزودنی های شیمیایی بتن می باشند، این مواد برای تصحیح خواص فرآورده های بسپاری به کار می رود. این مواد عبارتند از:

نرم کننده ها: نرم کننده ها افزودنی هایی هستند که انعطاف پذیری ماده ای را که به آن اضافه می شود را افزایش می دهد. این مواد علاوه بر صنعت پلیمر در بتن و سیمان نیز کاربرد دارد. نرم کننده های پلاستیک ها معمولا از دسته فتالات ها هستند که انعطاف پذیری و دوام پلاستیک را افزایش می دهند. عملکرد این مواد به این صورت است که با قرار گرفتن بین مولکول های مواد پلیمری فضاهای خالی را افزایش داده و موجب پایین آمدن دمای ذوب کریستالی و در نتیجه نرم تر شدن پلیمر می شود.

رنگدانه های معدنی

رنگدانه های غیرآلی: نمک های فلزی و اکسیدها هستند. این عوامل رنگزا می توانند یک لایه از یک جسم پلاستیکی را با رفتار قابل پیش بینی رنگی کنند. اکثر این عوامل رنگزا دارای ذراتی با ابعاد میانگین بین 0/2 تا 0/1 میکرون هستند. تولیدکنندگان، رنگ های مرغوب را با زدودن ذرات بالاتر از 5 میکرون، تولید می کنند. رنگدانه های غیرآلی به جز چند مورد استثنا، مواد خام ارزان قیمت هستند که به خاطر دوام نسبتا پایین این رنگ ها، این رنگدانه ها همیشه بهترین کیفیت را ندارند.

رنگدانه های آلی: گستره وسیعی از لحاظر پیچیدگی ساختاری دارند، که ساختار این مواد می تواند به سادگی کربن سیاه یا به پیچیدگی ساختار چهارتایی رنگدانه های فتالوسیانین باشد. استفاده از رنگدانه های آلی در آلیاژها و آمیخته های پلیمری به سرعت در حال افزایش است که این افزایش نتیجه ای از دیدگاه کاهش مصرف فلزات سنگین است. به طور نمونه، دوام رنگدانه های آلی 10-20 بار بیشتر از رنگ های غیرآلی مورد مقایسه است و این به خاطر این است که رنگ های آلی ذرات کوچکتری نسبت به رنگ های غیرآلی دارند.

پرکننده ها

  • آنتی استاتیک (عامل ضدالکتریسیته ساکن)
  • آنتی اکسیدانت (عوامل ضداکسایش)
  • آنتی یو وی (پایدارکننده نوری)