اسم پلیمرها شاید بارها به گوشتان خورد باشد؛ اما آیا با انواع پلیمر نیز آشنایی دارید؟. این مواد که طیف وسیعی از نمونه‌های مصنوعی و طبیعی اطراف شما را شامل میشوند، کاربردهای بسیار گسترده‌ای در صنایع گوناگون دارند. ضمن آنکه با توجه به ارائه مقاومت بالا، عدم اکسیده‌شدن، انعطاف پذیری عالی و البته قیمت بسیار مقرون بصرفه، چشم‌های صنعتگران را به خود خیره ساخته‌اند. به‌همین دلیل لازم است تا انواع پلیمرها را بشناسید و با کاربردهایشان آشنا شوید.
هریک از انواع مواد پلیمری (پلی اتیلن، پلی اورتان، فایبرگلاس، پلی‌پروپیلن، پلی استر، ABS و…، خود نیز دارای ویژگیهای منحصربه‌فردی هستند که به ماهیت محصولات ساخته‌شده از آنها، انتقال میدهند. شرکت پایپ گستر به عنوان یکی از قطبهای مهم تولید تجهیزات صنعتی پلیمری در تمامی خاورمیانه شناخته میشود.
پلیمر یا بسپار را میتوان ماکرومولکول‌هایی دانست که از ترکیب عناصر مختلفی تشکیل شدهاند. پلیمرها بسیار متنوع هستند و کافیست کمی بادقت به اطراف خود نگاه کنید تا انواع طبیعی و مصنوعی آن را مشاهده کنید. یعنی از دی‌ان‌ای که پلیمری زیستی و طبیعی است گرفتــــــه؛ تا گونه‌های مختلف PE، PU، پلی‌پروپیلن و… که نوع مصنوعی و پلاستیکی بسپارها بشمار می‌روند، در معنای این واژه جای می‌گیرند.
شما بدون آنکه بدانید، روزانه از انواع پلیمر استفاده می‌کنید. اما اکنون وقت آن است که کمی اطلاعات خود را در این زمینه افزایش دهید. بطوریکه میتوان گفت:
فرایند پلیمریزاسیون روشی است که در آن بلوک‌های مونومر، از خود واکنش نشان داده و زنجیره پلیمری را تشکیل میدهند. این زنجیره، شبکه‌ای سه‌بعدی از پیوندهای پلیمری است که میتواند کاربردهای متفاوتی را رقم بزند. کاربردها بسته به نوع گروه عامل متصل به واکنش‌دهنده یا نوع مکانیسم پلیمریزاسیون، متفاوت خواهد بود.
بعنوان مثال رشته‌های پلی استر بسیار مقاوم بوده و در برخورد دائمی با پوست، ایجاد حساسیت نمی‌کنند. ازهمین رو در بافته‌های صنعت نساجی، از محبوبیت عظیمی برخوردار هستند. و یا برای تولید انواع لوله کاروگیت فاضلاب، از پلی اتیلن های دوجداره بهره گرفته میشود. انواع مخزن اسید پلی پروپیلن، فایبرگلاس وپلی اتیلن نیز در زمره‌ی محصولات مهم پلیمری جای می‌گیرند.
پلیمر ها دارای ساختاری پیچیده هستند که میتواند کاربردهای مختلفی را در اختیار شما قرار دهد. بسته به همین ساختارها و ویژگیهای گسترده، طبقه‌بندی‌های گوناگونی از پلیمرها صورت گرفته است. از آنجا که انواع پلیمر ها در دسته‌های مختلفی جای می‌گیرند، آشنایی با آنها و کاربردهای متنوعشان ضروری است. لذا در ادامه به شرح مهمترین آنها خواهیم پرداخت.
اصلی‌ترین طبقه‌بندی مربوط به انواع بسپارها، این متریالهای محبوب صنعتی را در 3 کلاس دسته‌بندی کرده است. آنچه باعث تفاوت این سه کلاس میشود، رفتار هر طبقه در زمانی است که تحت حرارت قرار می‌گیرند. به‌عبارت ساده‌تر، هر گروه پلیمری زیر در اثر رویارویی با دمای بالا، واکنش خاص و متفاوتی از خود نشان میدهند و به شکلهای مختلف در می‌آیند. (گاهاَ دفرمگی و گاهاَ فرم پذیری آنها مورد بررسی قرار می‌گیرد)
این سه کلاس اصلی عبارت‌اند از:
ترموپلاستیک‌ها بی‌شکل یا کریستالی هستند و در عین انعطاف‌پذیربودن، اغلب استحکام کمی دارند. مولکول‌های زنجیره‌ای این گروه، شکلی خطی دارند و پیوندهای ثانویه واندروالس، آنها را به یکدیگر متصل کرده است. اگر حرارت به‌اندازه مناسبی بالا باشد، زنجیرههای مولکولی می‌توانند بر نیروی اتصال غلبه کنند. درنتیجه آزادانه روی یکدیگر حرکت خواهند کرد. حرارت این نوع پلیمر را به مایعی چسبناک تبدیل می‌کند و پس از سردشدن دوباره به حالت اولیه برمی‌گردد. فلذا این امکان وجود دارد که آنها را بارها ذوب کرد.
این گروه از انواع پلیمر اغلب قوی و محکم هستند. اما شکنندگی از مهمترین معایب آن‌هاست. مولکول‌های زنجیره در ترموست ها بلند بوده و پیوند متقاطعی دارند و از طریق پیوند کووالانسی به یکدیگر متصل شدهاند. اینگونه مواد را نمی‌توان دو بار ذوب کرد و گرما باعث تجزیه آنها میشود.
الاستومرها توانایی بی‌نظیری در کشسانی دارند و اغلب بدون هیچ آسیب جدی می‌توانند تغییر شکل دهند. در این گروه زنجیرههای بلند با پیوند عرضی به همدیگر متصل شدهاند. در دمای اتاق مولکول‌ها می‌توانند بر پیوند واندروالس غلبه کنند. ولی پیوند متقابل آنها را به شکل اولیه برمی‌گرداند. درنتیجه گروه الاستومر ها حالت کشسانی دارند و منعطف می‌باشند.
ترموپلاستیک در صورت حرارت دیدن به‌صورت مایع چسبناک درمی‌آید.
گروه دیگری از انواع پلیمر وجود دارد که بر اساس منبع تولید طبقه‌بندی شدهاند. منابع این گروه‌ها بر اساس دردسترس‌بودن به سه دسته طبیعی، نیمه مصنوعی و مصنوعی تقسیم‌بندی شده که هر کدام خواص مخصوص به خود را دارند. ویژگیهای این سه دسته به شرح زیر است:
گونه‌های طبیعی در گیاهان و جانوران به‌صورت طبیعی وجود دارد. نشاسته، سلولز، پروتئین و لاستیک از انواع پلیمرهای طبیعی بشمار می‌روند.
درپی انجام اصلاحات شیمیایی بر روی پلیمرهای طبیعی، میتوان به مدلهای پلیمری نیمه مصنوع دست یافت. نیترات سلولز و استات سلولز از نمونه‌های آن هستند. (استات سلولز در صنعت از کاربردهای ویژه‌ای برخوردار میباشد که یکی از مهمترین موارد آن، ساخت فیلترهای تصفیه آب و فاضلاب است)
همانگونه که از نامشان پیداست، مدلهای مصنوعی کاملاً ساخته دست بشر هستند. از شناخته‌شده‌ترین آنها میتوان به پلاستیک اشاره داشت. نایلون، پلی اتر و مواردی ازاین‌دست نیز، از دیگر نمونه‌های حاصل از پلیمریزاسیون مصنوعی هستند.
ساختار مونومر برخی از پلیمرها با هم متفاوت است.
این طبقه‌بندی نیز مانند دو گروه دیگر، از سه زیر مجموعه تشکیل شده است. پلیمرهای خطی شامل گروهی از مواد بوده که ساختار مونومر آنها بلند و مستقیم است. به‌عنوان بهترین نمونه میتوان از پی‌وی‌سی یا همان پلی‌وینیل‌کلراید نام برد. PVC در ساخت لوله پلیکا، سیم برق، اجزای خودرو، پکینگ برج خنک کننده، نازل و صدها مورد دیگر در صنعت، یکی از بهترین گزینه‌ها محسوب میگردد.
پلیمر زنجیره شاخه‌دار با چگالی کم مانند پلی‌اتیلن، بسپاری است که در زنجیره خطی خود، شاخه‌ها و انشعاباتی دارد. پلی اتیلن‌ها دنیایی از مزایای جذاب و ویژه را با خود به همراه داشته و در پی ساخت هزاران محصول صنعتی مستحکم و مقرون بصرفه از آنها، بعنوان محبوب ترین پلیمر صنعتی شناخته میشوند. (تولید انواع لوله پلی اتیلن و کاروگیت، ورقهای بسته بندی، چرخ، شاسی، لوازم آشپزخانه صنعتی، سپتیک تانک پلی اتیلن، مخزن نگهداری اسید، منهول و…)
درنهایت پلیمر متقاطع بوده که از مونومر دو یا سه عاملی تشکیل میگردد. پلیمرهای متقاطع دارای پیوند کووالانسی بسیار قوی‌تری هستند و ملامین از جمله نمونه‌های شناخته‌شده‌ی آنها محسوب میشود.
البته پلیمرها انواع طبقه‌بندی‌های دیگری نیز دارند که به‌اندازه دو گروه قبلی شهرت نداشته و از اهمیت چندانی برخوردار نیستند. به‌عنوان‌مثال، برخی بسته به نوع زنجیره ستون فقرات، به دو گروه آلی و معدنی تقسیم میشوند که در نوع معدنی، ستون فقرات از موادی غیر کربنی تشکیل شده است. دسته دیگر بر اساس سنتز پلیمر، تقسیم‌بندی‌شده است که گونه‌های طبیعی و مصنوعی از نمونه‌های آن به‌حساب می‌رود. برخی دیگر از این طبقه‌بندی‌ها عبارت‌اند از:
زیست تخزیب‌پذیرها توسط باکتریها و میکروب‌ها تجزیه میشوند و در قالب کپسول یا بانداژ جراحی بسیار کاربرد دارند.
پلیمرهایی که در دمای بالا مقاوم هستند، در این گروه جای دارند. لازم بذکر است که این گروه، برای تجهیزات استریل‌سازی بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
یک نمونه پلیمری است که در دمایی خاص نرم بوده و قابلیت قالب‌گیری دارد، پس از سرد شدن جامد میشود و برای تولید ظروف یک‌بارمصرف، قطعات خودرو و موارد این‌چنینی مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد. گاه نیز به دلیل سطح انرژی کم، با کمک جوشکاری نقش چسب را ایفا می‌نماید.
رایج‌ترین نوع پلاستیک است که در سبکترین حالت برای تولید بطری‌ها و کیسه‌های پلاستیکی استفاده میشود. همچنین انواع لوله با قطر زیاد، منهول پلی اتیلن، مخازن پرظرفیت و… نیز از این ماده تولید میگردد.
اینکه پلیمرها چه خواصی دارند، بسته به ترکیب ساختار و اصول فیزیکی آنها مشخص میشود. در واقع رفتار آنها متناسب با ویژگیهای:
این ساختارها، میتواند متفاوت باشد. به‌همین دلیل ما متناسب با هر کدام از مشخصات فیزیکی و شیمیایی، خاصیت آنها را تشریح خواهیم نمود.
بسته به ویژگیهای فیزیکی هر طبقه از پلیمرها، امکان ارائه خواص متفاوتی وجود دارد. به‌عنوان مثال پلیمرها در گرما ذوب نمی‌شوند؛ بلکه از حالت کریستالی به نیمه کریستالی تبدیل میشوند. در ضمن بسته به طول زنجیره و اتصال عرضی پلیمرها، استحکام کششی آنها متفاوت است.
انواع پلیمر به کمک پیوندهای مختلف هیدروژنی یا یونی فعال هستند؛ به همین دلیل پیوند متقابل این گروه نسبت به مولکول‌های معمولی و جانبی بسیار قوی‌تر است. در ضمن با کمک پیوند دوقطبی – دوقطبی زنجیره جانبی پلیمرها میتواند انعطاف‌پذیری بیشتری داشته باشد. نکته دیگر این است که نیروی واندوالس که به‌واسطه آن زنجیره‌ها به هم متصل هستند، نقطه ذوب را پایین می‌آورد. اما در مقابل، پلیمر را نیز تضعیف می‌کند!!
پلیمرها طیف وسیعی از مواد را شامل میشوند؛ در نتیجه کاربردهای بسیار متعددی نیز دارند. کاربردهای پلیمر بسته به نوع آن میتواند متفاوت باشد. به‌عنوان‌مثال از پلی‌پروپیلن در منسوجات، لوازم بسته‌بندی، لوازم‌التحریر، پلاستیک، هواپیما، ساخت‌وساز، طناب، اسباب‌بازی و لوازم این‌چنینی استفاده میشود. درحالی‌که پلی‌استایرن که یکی دیگر از انواع محبوب پلاستیک است، علاوه بر بسته‌بندی، در مواردی نظیر:
قابل مشاهده میباشد. از دیگر کاربردهای بسپار میتوان به ساخت لوله فاضلاب یا عایق سیم برق اشاره کرد که در آنها پلی‌وینیل‌کلراید مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ضمن نه‌تنها در این موارد که انواع پلیمر در ساخت درب و پنجره و حتی اثاثیه و پوشاک نیز کاربردهای فراوانی دارند. نکته‌ی جالب اینجاست که برخلاف لوله پلی اتیلن، مخزن GRP و…، بسیاری از پلیمرها هنوز هم برای افراد ناشناخته هستند. رزین اوره یکی از این موارد است. چنانکه باید بدانید از رزین اوره فرمالدئید در تولید مواردی مانند:
استفاده شده و همچنین برای تولید رنگ و لاک با گلیپتال ترکیب میشود. و یا ماده «باکلیت» که شاید برایتان جالب باشد اگر بدانید که در تولید کلید برق، وسایل آشپزخانه، اسباب‌بازی، جواهر، تفنگ، عایق و حتی دیسک کامپیوتر از آن بهره می‌گیرند.
نکته: حساب محصولات تولیدی از پلیمرها، قابل بیان نبوده و برای پرداختن مفصل به این امر، نیاز به نوشتن یک کتاب مجزا خواهد بود!
پلیمرها در صنایع مختلفی مورداستفاده قرار می‌گیرند.
قیمت بسیار اقتصادی انواع پلیمر ها، در کنار ارائه‌ی مزایای جذابی همچون:
همه و همه موجب شده تا اموزه رفیع ترین جایگاه را در تولیدات صنعتی به خود اختصاص دهند. البته مسلماَ قیمت هریک از پلیمرها نیز میتواند متفاوت باشد. بعنوان مثال:
قیمت PVC بسیار ارزانتر از پلی‌اتیلن‌ها میباشد. اما بلحاظ انواع مقاومتهای حرارتی، مکانیکی و شیمیایی، فاقد توانایی‌های کم‌نظیر پلی اتیلن هستند. درسوی دیگر، پلی اتیلن (PE) بسیار ارزانتر از فایبرگلاس است و در کاربردهای صنعتی با خواص مشابه، ترجیح کارفرمایان بر استفاده از متریال PE میباشد.
مجموعاَ پلیمرها مواد پیچیده‌ای هستند که از ترکیب مونومرها به دست می‌آیند و با کمک پیوندهای مختلف به یکدیگر متصل میشوند. اینگونه مواد تنوع بسیاری دارند و در انواع طبیعی/ مصنوعی میتوانید آنها را در اطراف خود مشاهده کنید. بااین‌حال که انواع پلیمر ها دارای کاربردهای بسیار فراوانی می‌باشند. اما مهم این است که بتوانید بهترین و باکیفیت‌ترین آنها را با توجه به کاربردهایشان انتخاب کرده و استفاده کنید. اگر در این زمینه نیاز به اطلاعات بیشتری دارید، میتوانید به سایت پایپ گستر مراجعه کنید و از متخصصان این مجموعه بخواهید شما را راهنمایی کنند.
