شماره تماس : 02155659631 | همراه : 09125987671

انواع پلیمرها / تقسیم بندی ها , خواص و کاربرد ها , مختصر و مفید!

پلیمرها به طور کلی به سه گروه اصلی گرمانرم ها یا تروموپلاستیک ها، گرما سخت ها یا ترموست ها، الاستومرها دسته بندی می‌شوند. ترموپلاستیک ها با افزایش دما نرم شده و با خنک شدن به سختی اولیه اشان برمی گردند و بیشتر قابل ذوب هستند، به عنوان مثال، نایلون، پلاستیک های گرما سخت (ترموست ها) وقتی گرم می شوند، سخت شده و هنگام سرد شدن به سختی اولیه برمی گردند. این مواد توسط کاتالیزورها یا گرم شدن تحت فشار به یک شکل دائمی تبدیل می شوند.

الاستومرها نظیر رابرها می توانند بدون پاره شدن و گسستن در برابر تغییر شکل مقاومت کنند. در مطلب حاضر، انواع محدودی از پلیمر های هر گروه و کاربرد و خواص آنها مورد بررسی قرار می گیرد. ترموپلاستیک ها

الف – پلی اولفین یا پلیمرها ی اتنیک

همه این ترموپلاستیک ها بطور مشترک دارای منور اتلین (H2C=CH2) هستند.

پلی اتیلن ۶(PE)- پلی اتیلن اولین محصول تجاری در سال ۱۹۴۰ بوده و از نفت خام یا گاز طبیعی تهیه می شود.

پلی اتیلن یک ماده ترموپلاستیک است که بسته به ساختار مولکولی از یک نوع به نوع دیگر متفاوت است. در حقیقت، با تغییر وزن مولکولی (یعنی طول زنجیر)، تبلور (یعنی وضعیت زنجیر)، و خواص شاخه ( یعنی پیوند شیمیایی بین زنجیرهای مجاور) می‌ توان محصولات متنوعی از آن تولید کرد. پلی اتیلن می تواند در چهار نوع تجاری تهیه شود:

(۱) دانسیته پایین، (۲) دانسیته متوسط، (۳) دانسیته بالا و (۴) پلی‌اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا.

پلی اتیلن دانسیته پایین (LDPE)دارای نقطه ذوب OC1050، سختی، مقاومت شکست فشاری، شفافیت، انعطاف پذیری و خاصیت انبساط پذیری است. بنابراین، به دلیل روش ساخت و استعمال آسان آن، برای لوله کشی و بسته‌بندی‌ها استفاده می شود.

مقاومت شیمیایی آن بسیار برجسته است، گر چه به اندازه پلی‌اتیلن دانسیته و یا پلی پروپیلن نیست، اما این پلیمرها 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 کرد، ولی باید از تماس آن با آلکان ها، هیدروکربن های آروماتیک، هیدروکربن های کلرینه و اکسید کننده‌های قوی (نظیر HNo3)) اجتناب کرد. اتصال قسمتهای مختلف از جنس PE با استفاده از جوش ذوبی انجام می شود.

بدین ترتیب، انجام لوله کشی به این شکل ارزان بوده و نسبت به دیگر مواد موجود، برای خطوط فاضلاب، خطوط آب، و دیگر سرویسهایی که 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 که استفاده از آنها را در بسیاری کاربردها غیرممکن می سازد. این محدودیت ها عبارت از، استحکام پایین، مقاومت حرارتی پایین (بالاترین محدوده دمایی برای این ماده ۰C60 است)، نزول کیفیت تحت پرتو تابی UV (مانند قرار گرفتن در معرض نور خورشید) است. با وجود این، پلی اتیلن می تواند جهت افزایش استحکام، مقاومت و دیگر خواص مکانیکی مطلوب با مواد دیگر ترکیب شود.

پلی اتیلن دانسیته بالا (HDPE)دارای خواص مکانیکی برجسته و مقاومت مکانیکی نسبتاً بیشتری در مقایسه با نوع دانسیته پایین است. تنها اکسید کننده های قوی بطور محسوس در محدوده دمایی مشخص به این مواد حمله خواهند کرد. اگر رزین پایه درست انتخاب نشود، شکست فشاری HDPE می تواند مشکل ساز باشد. خواص مکانیکی این ماده، استفاده از آنها را در شکل های بزرگتر و کاربردهایی نظیر مواد ورقه ای در داخل مخازن، بعنوان عایق کاری در ستون‌ها گسترش داده است. در این ماده نیز از جوش حرارتی می توان استفاده کرد.

پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا (UHMWPE)یک پلی اتیلن خطی با محدوده وزن مولکولی متوسط ۱۰۶×۳ تا ۱۰۶×۵ است. زنجیرهای خطی طولانی، مقاومت ضربه بالا، مقاومت در برابر سایش، سختی، مقاومت در برابر شکست فشاری را، علاوه بر خواص عمومی PE نظیر خنثی بودن در مقابل مواد شیمیایی و ضریب اصطکاک پایین ایجاد می‌کنند. بنابراین، این ترموپلاستیک برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر سایش دارند، نظیر اجزای استفاده شده در ماشین آلات بکار می رود. در حالت کلی، پلی‌اتیلن‌ها در مقابل تابش اشعه UV، مخصوصاً تابش نور خورشید بسیار حساس هستند. با وجود این، می‌توان از حساسیت آن با افزایش تثبیت‌کننده‌های مخصوص جلوگیری کرد.

پلی پروپیلن (PP)با متیل جانشین شده بر روی اتیلن (پروپیلن) بعنوان منومر، خواص مکانیکی بطور قابل ملاحظه ای در مقایسه با پلی اتیلن بهبود می یابد، در حقیقت این پلیمرها دارای دانسیته پایین (kg.m3 915-900)، سخت تر و محکم تر بوده و دارای استحکام 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 اکسید کننده های قوی مورد حمله قرار می گیرد. اگر در انتخاب رزین مناسب دقت نشود، شکست فشاری PP می‌تواند مشکل ساز باشد.خواص مکانیکی بهتر این ماده استفاده از آن را در اشکال بزرگتر، به شکل مواد ورقه ای داخل مخازن، بعنوان پوشش گسترش داده است. ضریب انبساط حرارتی برای PP از HDPE کمتر است. دو کاربرد 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 کلراید (PVC)اولین ترموپلاستیک استفاده شده در مقادیر بالا در کاربردهای صنعتی است. این پلیمر با واکنش گاز استیلن با اسید‌هیدروکلریک در حضور کاتالیزور مناسب تهیه می شود. استفاده از PVC به دلیل سادگی ساخت، در طول سالها افزایش یافته است. این پلیمرها دارای کاربری آسان است.در مقابل اسیدها و بازهای معدنی قوی مقام بوده و در نتیجه بیش از ۴۰ سال بطور گسترده به عنوان لوله کشی آب سرد و مواد شیمیایی استفاده می شده است. گرچه، در طراحی ساختار لوله، ضریب انبساط حرارتی خطی و ضریب الاستیک ناچیز این ماده باید در نظر گرفته شود.

پلی وینیل کلراید کلرینه شده (CPVC)پلی وینیل کلراید می تواند با کلرینه شدن جهت تولید یک پلاستیک وینیل کلراید با مقاومت خوردگی اصلاح شده و مقاومت در دماهای ۲۰ تا ۳۰ درجه بالاتر تغیر کند. بنابراین، CPVC که دارای همان محدوده مقاومت شیمیایی PVC است، می تواند به عنوان لوله، اتصالات، کانال ها، تانکها و پمپها در تماس با مایعات خورنده و آب داغ استفاده می‌شود. برای مثال، می‌توان تعیین کرد که مقاومت شیمیایی این ماده در مقایسه با PVC در محیطهای حاوی wt%20 استیک اسید، wt%50-40 کرومیک اسید wt%70-60 نیتریک اسید در oC300 و wt%80 سولفوریک اسید، هگزان در oC50 و wt%80 سدیم هیدروکسید تا دمای ۸۰ درجه سانتیگراد، بیشتر است.

پلی وینیل استات (PVA)از منومری که در آن یک گروه استات با یک اتم هیدروژن در منومر اتیلن جایگزین شده، تهیه می شود. این پلیمرها به عنوان پلیمرها ی ساختاری استفاده نمی شود، زیرا یک ترموپلاستیک نسبتاً نرم است و از این جهت تنها برای پوشش ها و چسب ها بکار می رود. پلی استایرن (PS)از منومر استایرن C6H5CH=CH2 (فنیل بنزن) تشکیل شده است. پلی استایرن یک آمورف و ترموپلاستیک ناهمسان است. حلقه آروماتیک به سختی پلاستیک کمک می کند و از جابجایی زنجیر که پلاستیک را ترد و شکننده می کند، جلوگیری می‌کند. این پلیمر برای کاربردهایی که مستلزم تماس با مواد شیمیایی خورنده هستند، توصیه نمی شود، زیرا مقاومت شیمیایی آن در مقایسه با دیگر ترموپلاستیک های موجود ناچیز بوده و در محیط های خاص شکست 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 ۰C 650 است. این پلیمرها به عنوان پوشش تجهیزات و در بسیاری کاربردهای الکتریکی استفاده می شود. اتصالات لوله کشی از این پلاستیک تهیه شده، و بسیاری ظروف هستند که از پلی‌استایرن اصلاح شده، ساخته می شوند. نحوه اتصال این قطعات توسط جوشکاری با استفاده از حلال است، اما استفاده از آنها به آب و محلولهایی که حاوی مواد آلی و معدنی نباشند، محدود می شود.

پلی استایرن سومین ترموپلاستیک پرمصرف پس از PE و PP با بازار ۲۰% است. پلی متیل پنتن (PMP)یک دستگاه پلاستیک با شفافیت و خواص الکتریکی خوب است که می تواند تا دمای ۰C150 نیز مورد استفاده قرار گیرد. آکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)یک سه بسپار با منومر بوتادین است، منومر دوم، آکریلونیتریل، از مولکول اتیلن که اتم هیدروژن آن با یک گروه نیتریل (CN) جایگزین شده تشکیل شده. منومر سوم از یک مولکول اتیلن با گروه فنیل جایگزین شده با اتم هیدروژن (استایرن) تشکیل شده است.خواص این پلیمرها با تغییر نسبت آکریلونیتریل در دو جزء دیگر آن، بطور قابل ملاحظه‌ای متغیر است. این مشتق از رزین های استایرن دارای جایگاه مهمی است. در حقیقت، استحکام، سختی، ثبات بعدی و دیگر خواص مکانیکی آنها، با تغییر این نسبتها قابل اصلاح است. گرچه، این پلیمرها دارای مقاومت حرارتی پایین OC90 استحکام نسبتاً کم، 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 کرده است. مقاومت این ماده توسط مقدار کمی از ترکیبات آلی تهدید می شود، و به آسانی توسط عوامل اکسید کننده و اسیدهای معدنی قوی مورد حمله قرار می‌گیرد. علاوه بر این، ممکن است گراکینگ فشاری در حضور بعضی مواد آلی در آنها رخ دهد.

پلی تترافلورواتیلن (PTFE)از منومر مولکول اتیلن کاملاً فلورینه شده به دست می آید که تحت نام تجاری تفلون ۴ شناخته شده است. نظر به ذوب بالا (۰C327) دارای پایداری دمایی بسیار بالا با مقاومت حرارتی تا ۰C280 است، و از نظر شیمیایی یکی از خنثی ترین مواد شناخته شده پس از شیشه، فلزات دیر گداز نظیر تانتالم۱ و فلزات گروه پلاتینیم نظیر ایریدیم ۲ یا پلاتینیم ۳ برای استفاده در مواد خورنده حتی در دمای بالا است. یکی از مشکلات عمده این پلیمر خستگی ناشی از سیکل های حرارتی به واسطه تکرار انبساط و انقباض در یک دوره زمانی در دماهای بالاتر از مرز بیان شده است. با توجه به تخلخل آنها، یکی از دلایل زوال فلوروکربن‌ها جذب مواد شیمیایی و به دنبال آن واکنش با اجزای دیگر در ترموپلاستیک است. هنگامی که 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 کلرو اتیلن (PTCE)این کلرو فلورو پلیمر دارای پایداری حرارتی تا ۰C175 بوده و مقاومت شیمیایی کمتری نسبت به PTFE کاملاً فلورینه شده دارد. این پلیمرتحت نام تجاری Kel-F شناخته شده است. بطور کلی، خواص کاری این پلاستیک نسبتاً خوب است، بطوری که می تواند به وسیله قالبگیری تزریقی شکل گرفته و نتیجتاً بعنوان پوشش و همچنین برای پوشش‌های پیش ساخته برای بسیاری کاربردهای شیمیایی استفاده شود.

پلی وینیلیدن فلوراید (PVDF)این ماده دارای مقاومت حرارتی کم تر ۰C15 و پایداری شیمیایی پایین تری نسبت به دیگر فلوروکربن‌ها است. این پلیمر دارای کاربردهای بسیاری در صنایع فرآیند‌های شیمیایی و ساخت پمپ ها، شیرها، لوله، مخازن کوچک و دیگر تجهیزات است. این مواد به عنوان پوشش و آستر نیز بکار می روند.

ب) پلی آمیدها (PA)ترموپلاستیک های پلی آمید از طریق چگالش واکنش کربوکسیل اسید (RCOOH) و یک آمین (RNH2) با حذف آب تهیه می شود. این پلیمرها تحت نام تجاری نایلون، یکی از اولین محصولات رزینی استفاده شده بعنوان مواد مهندسی شناخته شده است. خواص مکانیکی بسیار خوب بهمراه راحتی ساخت، رشد متداوم آنها را برای کاربردهای مکانیکی حتمی می‌کند. استحکام بالا، سختی، مقاومت در برابر سایش و مدول یانگ بالا خواص بسیار با ارزش نایلون ها بوده و موارد استعمال آن‌ را در کاربردهای مهم در تجهیزات عملیاتی مختلف نظیر چرخ دنده ها، اتصالات الکتریکی، شیرها، نگهدارنده ها، لوله گذاری و پوشش سیم‌ها توجیه می‌کند. مقاومت حرارتی نایلون می‌تواند متغیر باشد، اما در محدوده دمایی ۰C100، باید در نظر گرفته شود. این پلیمر به عنوان یک ترموپلاستیک، به استثنای مقاومت ناچیز آن در تماس با اسیدهای معدنی قوی دارای مقاومت شیمیایی خوبی است. نظر به گوناگونی مشتقات یا کوپلیمرهای آغازگر، انواع تجاری متنوعی از رزین های نایلون، با خواص متفاوت موجود است. انواع اصلی آن، نایلون و نایلون ۶۶ است که دارای استحکام بالایی هستند. اخیراً ، انواع تجاری جدیدی از نایلون عرضه شده که بر انواع سابق از نظر غلبه بر محدودیت‌های موجود، برتری دارد. این مواد شامل پلی آمیدهایی است که دارای یک گروه آروماتیک در منومر آنها بوده، و به همین دلیل آرامید رزین (آرومانتیک آمیدها) که 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 استحکام رزین استال، استفاده از آنها در چرخ دنده ها، پره‌های پمپ، انواع اتصالات رزوه ای نظیر درپوش‌ها و قسمتهای مکانیکی را امکان پذیر می‌کند. این مواد مختلف آلی و معدنی در محدوده وسیعی است. همانند بسیاری پلیمرها ی دیگر این پلیمر فرمالدئید در مقابل اسیدهای قوی، بازهای قوی یا مواد اکسید کننده مقاوم نخواهد بود.

د) سلولزها مهمترین مشتقات سلولزی در پلیمرها، ترموپلاستیک های استات، بوتیرات و پروپیونات هستند. این پلیمرها در موارد مهم استفاده نمی شوند اما در قطعات کوچک نظیر پلاک های شناسایی، پوشش های تجهیزات الکتریکی و دیگر کاربردهایی که نیاز به یک پلاستیک شفاف با خواص مقاومت ضربه بالا دارند، استفاده می شود. خواص فرسایشی این مواد، مخصوصاً در مورد پروپیونات خوب است، اما مقاومت مکانیکی آنها در مقایسه با دیگر ترموپلاستیک ها قابل رقابت نیست. آب و محلولهای نمکی اثری بر این مواد ندارند، اما مقادیر ناچیز از اسید، قلیا یا دیگر حلال ها بر روی آن اثر نامطلوبی دارد. بالاترین دمای مفید ۰C60 است.

ه) پلی‌کربناتها (PC) پلی کربناتها توسط واکنش پلی فنل با دی کلرومتان و فسژن تهیه می شود. منومر اولیه این ماده OC6H4C(CH3)2C6 H4COO است. پلی کربنات یک ترموپلاستیک خطی، با خاصیت کریستالیزاسیون پایین، شفاف و با جرم مولکولی بالا بوده وعموماً تحت نام تجاری Lexan شناخته می‌شود. این پلیمرها دارای مقاومت شیمیایی بالا در گریس کاری و روغن کاری بوده ولی دارای مقاومت پایین در برابر حلالهای آلی است. مقاومت فوق العاده بالای این ترموپلاستیک (۳۰ برابر شیشه ضربه گیر) به همراه مقاومت الکتریکی بالا راحتی ساخت، مقاومت در برابر آتش، و عبور نور بالا (۹۰%) استفاده از این پلیمر را در بسیاری کاربردهای صنعتی توسعه داده است. وقتی یک پوشش ترانسپارنت، با دوام و بسیار ضربه گیر مورد نیاز باشد، پلی کربنات انتخابی مناسبی است. در مجموع ، جهت ساخت قطعات بسیار کوچک ماشین آلات – مخصوصاً ماشین آلاتی که دارای تجهیزات قالبگیری پیچیده هستند، پره های پمپ ها، کلاه های ایمنی و دیگر کاربردهایی که نیاز به وزن سبک و مقاومت ضربه گیری بالا دارد، استفاده از ترموپلاستیک‌های پلی کربنات رضایت بخش است. این مواد می‌توانند در دماهای بین ۰C170 تا ۰C121 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 کاربردهای خانگی (نظیر بسته بندی ) استفاده می شوند، در حالیکه فوم های سخت به عنوان مواد عایق حرارتی برای انتقال سیالات کرایوژنیک و محصولات غذایی سرد بکار گرفته می شود.

ب – پلاستیک های فوران این پلاستیک ها از فنولیگ گران تر هستند، اما استحکام کششی بالاتری دارند. بعضی مواد در این دسته دارای مقاومت قلیایی بیشتر هستند. مقاومت حرارتی این پلی استرها حدود ۰C80 است. رزین‌های اپو کسی (EP)اپوکسی های با پایه گلیسیدال اتر شاید بهترین ترکیب از نظر مقاومت سایشی و خواص مکانیکی باشند. اپوکسی های تقویت شده با فایبر گلاس استحکام بسیار بالا و مقاومت حرارتی خوبی دارند و مقاومت شیمیایی رزین اپوکسی در مقابل اسیدهای ضعیف بسیار عالی و در مقابل اسیدهای قوی نامناسب می باشد. مقاومت قلیایی آن، در محلول های ضعیف بسیار خوب است. اپوکسی در قالب ریزی، اکستروژن ها، ورقه ها، چسبنده ها و پوشش ها کاربرد دارند. این مواد بعنوان لوله ها ، شیرها، پمپ ها، تانک های کوچک، ظروف، سینک ها، آسترکاریها، پوشش های محافظ، عایق کاری، چسبنده ها و حدیده ها بکار می روند. الاستومرها رابرها و الاستومرها عمدتاً بعنوان مواد پوشش برج ها،مخازن، تانکر ها، و لوله ها استفاده می شوند.

مقاومت شیمیایی بستگی به نوع رابر و ترکیبات آن دارد. اخیراً رابرهای مصنوعی به بازار عرضه شده که نیازهای صنایع شیمیایی را تا حد زیادی تامین کند. هرچند هیچ یک از رابرهای تهیه شده دارای خواص رابر طبیعی نیست، ولی در یک 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 کاربردهای خاص، مشخص می شود.

الف) رابر طبیعی (NR)

رابر طبیعی یا سیس – ۱ و ۴- پلی‌ایزوپرن دارای منومر اولیه سیس – ۱ و ۴- ایزوپرن (این ماده گاهی کائوچو نامیده می‌شود) است. رابر طبیعی توسط فرآوری عصاره درخت رابر (Heva Brasiliensis) با بخار، و ترکیب آن با عوامل ولکانیزه، آنتی‌اکسیدان‌ها و پرکننده تهیه می‌شود. رنگهای دلخواه می‌تواند با ترکیب رنگدانه‌های مناسب (به عنوان مثال، قرمز: اکسید آهن- Fe2O3، سیاه: کربن سیاه و سفید: اکسید روی – ZnO) حاصل شود. رابر طبیعی دارای خواص دی‌الکتریک مناسب قابلیت ارتجاعی عالی، قابلیت جذب ارتعاش بالا و مقاومت شکست مناسب است. بطور کلی، رابرهای طبیعی از نظر شیمیایی در مقابل اسیدهای معدنی رقیق، قلیا و نمکها مقاوم هستند. رابر طبیعی، براحتی توسط مواد شیمیایی اکسید‌کننده، اکسیژن اتمسفری، ازن، روغن‌ها، بنزن و ستن‌ها مورد حمله قرار گرفته وغالباً دارای مقاومت شیمیایی کم در مقابل نفت و مشتقات آن و بسیاری مواد شیمیایی آلی هستند، بطوری که 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 کاربردهایی که به مقاومت سایشی، مقاومت الکتریکی و خواص جذب ضربه یا ارتعاش نیاز دارند، بسیار مناسب است. با وجود این، به واسطه محدودیت مکانیکی رابر طبیعی، و همچنین بسیاری رابرهای مصنوعی، توسط ولکانیزاسیون و ترکیب با افزودنیهای دیگر این مواد به محصولات پایدارتر و سخت‌تر تبدیل می‌شوند. فرآیند ولکانیزاسیون شامل اختلاط رابر طبیعی یا مصنوعی خام با ۲۵ درصد وزنی سولفور و حرارت مخلوط در OC150 است. مواد رابر حاصله به واسطه واکنش‌های زنجیری بین رشته‌های کربن مجاور به مراتب سخت‌تر و قوی‌تر از مواد اولیه هستند. بنابراین، کاربردهای صنعتی رابر طبیعی ولکانیزه شده شامل مواردی نظیر: پوشش داخلی پمپ‌ها، شیرها، لوله‌ها، خرطومی‌ها و اجزای ماشین کاری است. به دلیل مقاومت شیمیایی پایین و حساسیت این رابر به نور خورشید، که یک خاصیت نامطلوب در صنایع است، امروزه این ماده با انواع جدید الاستومرها جایگزین می‌شود.

ب – ترانس- پلی‌ایزوپرن رابر (PIR) ترانس – ۱ و ۴- پلی‌ایزوپرن رابر، یک رابر مصنوعی با خواص مشابه نوع طبیعی آن است. این ماده اولین بار در طول جنگ جهانی دوم به واسطه مشکلات تامین رابر طبیعی بطور صنعتی شناخته شد. گرچه، این ماده حاوی ناخالصی‌های کمتری نسبت به رابر طبیعی بوده و فرآیند تهیه آن بسیار ساده است، به دلیل قیمت بالای آن، زیاد مورد استفاده قرار نمی گیرد. خواص مکانیکی و مقاومت شیمیایی آن، مشابه رابر طبیعی بوده و مانند بسیاری از انواع دیگر رابرها خواص مکانیکی آن توسط فرآیند ولکانیزاسیون بهبود می‌یابد. ج- رابر استایرن بوتادین (SBR) رابر استایرن بوتادین، یک کوپلیمر 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 اکسید‌کننده‌ها، هیدروکربن‌ها 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، یک کوپلیمر از بوتادین و آکریلونیتریل است. این ماده در نسبتهای متفاوت از ۲۵:۷۵ تا ۷۵:۲۵ ساخته می‌شود که سازنده باید درصد آکریلونیتریل را در محصول خود مشخص کند. 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 آکریلونیتریل آن است. گرچه این ماده در مقابل اکسید‌کننده‌های قوی نظیر اسید نیتریک مقاوم نیست، مقاومت خوبی در مقابل ازن و تابش اشعه UV نشان می‌دهد. رابر نیتریل برای لوله‌های پلاستیکی گازوئیل، دیافراگم پمپ‌های سوخت، واشرها، آب‌بندها و درزگیرها (نظیر او- رینگ‌ها) ونهایتاً زیره‌های مقاوم در برابر روغن برای کفش‌های کار ایمنی استفاده می‌شوند.

ه) بوتیل رابر بوتیل رابر، یک کوپلیمر از ایزوبوتیلن و ایزوپرن است. بوتیل رابر از نظر شیمیایی در مقابل اسیدهای معدنی رقیق، نمکها و قلیاها مقاوم بوده و مقاومت شیمیایی خوبی در مقابل اسید‌های غلیظ به استثنای اسیدنیتریک و اسید سولفوریک دارا است. این رابر در مقابل ازن نیز مقاومت بالایی دارد. گرچه به راحتی در مقابل مواد شیمیایی اکسید‌کننده، 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 مکانیکی آن توسط فرآیند ولکانیزاسیون بهبود می‌یابد. کاربردهای صنعتی آن مشابه کاربردهای 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 ترموپلاستیک‌ها، ترموست‌ها و الاستومرها تقسیم می شوند که بعضی انواع آن از نظر خواص فیزیکی و کاربردهای آنها بیان شد. نتیجه حاصل از بررسی انواع مختلف پلیمرها مشخص می‌کند که هر سه گروه مذکور 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. ترموپلاستیک‌ها با توجه به خواص مکانیکی و شیمیایی مناسب، در بسیاری کاربردهای صنعتی نظیر لوله‌ها و تجهیزات انتقال، تجهیزات الکتریکی، پوشش‌ها، اتصالات و نظایر آن استفاده می‌شوند. ترموست‌ها برخلاف ترموپلاستیک‌ها دارای مقاومت خوردگی پایینی هستند و در نتیجه استفاده از آنها در صنایع محدود به ساخت لوله‌ها، شیرها، پمپ‌ها، ظروف، پوشش‌های محفاظ، عایق‌کاری، چسبنده‌ها و … می شود.

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

ادامه مطالب

آزمایش آنتی باکتریال پلی اتیلن سنگین برای تولید قطعات پلی اتیلن آنتی باکتری

آنتی باکتریال – تهیه آمیزه ضد باکتری یا آنتی باکتریال پلی اتیلن با توجه به استفاده وسیع این پلیمر در صنایع بسته بندی مواد غذایی، تجهیزات پزشکی،سبدهای پلی اتیلنی,سطل های زباله شهری و  ساخت تانکر و مخازن آب و … بسیار مهم می باشد. در این تحقیق، به منظور آنتی باکتریال نمودن پلی اتیلن از تریکلوزان(۴،۴،۲- تری کلرو-۲- هیدروکسی دی فنیل اتر) استفاده شد. تریکلوزان یک ماده سنتزی، غیر یونی و با طیف گسترده ای از خواص ضد باکتری است. آمیزه %۱۰ (پلی اتیلن و تریکلوزان) و (پلی اتیلن پیوند زده شده با مالئیک انیدرید و تریکلوزان) توسط مخلوط کن داخلی تهیه شد. سپس ترکیباتی با %۱، %۵/۰ و %۱/۰ تریکلوزان از آمیزه های %۱۰ توسط اکسترودر دو مارپیچه تهیه گردید. به منظور بررسی قطبیت ماتریس پلیمری بر میزان رهایش تریکلوزان در این تحقیق از مالئیک انیدرید استفاده شد. همچنین برای بررسی میزان بلورینگی بر میزان رهایش، نمونه ها با سه نرخ ایزوترمال، سرد کردن ناگهانی و نرخ خنک سازی C/min°۱۰-۵ خنک شدند. به منظور بررسی میزان رهایش تریکلوزان از ماتریس پلیمری از دستگاه طیف سنج ماوراء بنفش استفاده شد. با توجه به نتایج به دست آمده از میزان رهایش تریکلوزان از درون نمونه ها، گروه های قطبی مالئیک انیدرید موجود در پلی اتیلن پیوند زده شده با مالئیک انیدرید باعث افزایش میزان رهایش تریکلوزان از درون پلی اتیلن شدند. همچنین نمونه هایی که به صورت سریع خنک شده بودند نسبت به نمونه هایی که با نرخ خنک سازی °C/min10- 5 خنک شده بودند دارای میزان رهایش بیشتری بودند و کمترین میزان رهایش تریکلوزان مربوط به نمونه هایی بود که به صورت ایزوترمال خنک شده بودند.خواص ضد باکتری پلی اتیلن حاوی تریکلوزان بر اساس استاندارد ۲۱۴۹ASTM E ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که پلی اتیلن حاوی تریکلوزان دارای خواص ضد باکتری بسیار خوبی می‌باشد. تریکلوزان نسبت به باکتری های گرم مثبت قویتر از باکتری های گرم منفی عمل می‌کند. همچنین مقایسه نمونه های حاوی مالئیک انیدرید و نمونه های بدون مالئیک انیدرید نشان داد که نمونه های حاوی مالئیک انیدرید قدرت ضد باکتری یا آنتی باکتریال بیشتری از خود نشان می‌‌دهد.

ادامه مطالب
ghaleb
carousel_

قالبگیری دورانی تولید مخزن , بشکه و وان پلاستیکی پلی اتیلن به زبان ساده!

توضیح ساده و کوتاه روش قالبگیری دورانی , تولید مخزن آب پلاستیکی و وان های پلی اتیلن برای نگهداری انواع مایعات از جمله مواد شیمیایی,بهداشتی,صنایع غذایی و داروئی :

قالبگیری دورانی یا چرخشی (Rotational Molding):

در قالبگیری دورانی ( تولید انواع ظروف میان تهی از قبیل انواع تانک پلاستیکی , بشکه و وان های پلاستیکی )نیاز به استفاده از اکسترودر نیست. در این فرآیند پلیمر که معمولاً پودر پلی اتیلن (PE) با دانه های بسیار ریز است در داخل قالب که معمولاً بزرگ نیز هست ریخته می شود و سپس در حالی که قالب در حول دو محور می چرخد گرم می شود. حرارت بتدریج پلی اتیلن را ذوب می کند و باعث جریان آن می شود و سطح داخلی قالب را بطور یکنواخت می پوشاند. در حالی که هنوز قالب می چرخد سرد شدن مذاب انجام می گیرد و در خاتمه قالب باز شده و قطعه حاصل خارج می شود.
یکی از بزرگ ترین مزایای این روش پایین بودن هزینه تولید و ماشین آلات می باشد زیرا از آنجا که قالب گیری چرخشی یک فرآیند فشاری نیست، نیازی به قالب های بسیار محکم و سنگین نبوده و معمولاً از ورق های فولادی به هم جوش خورده استفاده می شود البته باید گفته مزیت پایین بودن هزینه ها برای محصولات کوچک خیلی به چشم نمی آید زیرا سرعت تولید بسیار پایین و انرژی لازم برای تولید بسیار بالا است ولی صرفه اقتصادی برای ساخت محصولات بزرگ و بسیار بزرگ کاملاً مشهود است. یکی دیگر از مزایای این روش تولید قطعه ای توخالی بدون هیچ گونه دهانه و روزنه تولید است.
همان طور که در شکل های زیر می بینید با این روش می توان محصولات متنوعی از جمله مخازن، تانکرهای بسیار بزرگ، وان بزرگ و کوچک، انواع وسایل بازی کودکان و وسایل قابل نسب در پارک ها، وسایل کنترل ترافیک، قایق های کایاک، اتاقک های سیار، جعبه یا صندوق , سبد پلاستیکی و … را تولید کرد.

 

نمونه بعضی از محصولات قابل تولید به روش قالبگیری دورانی :

مخازن پلی اتیلن تولیدی شرکت طوس فدک4a

mokaabi

نمایی از خط تولید دورانی یا روتیشنال مولدینگ  (Rotational Molding) : قالبگیری دورانی

khattolid

 

نمونه قالب های دورانی ساده و صمیمی! : قالبگیری دورانی

ALL PHOTO 072 - Copy

داخل قالب دورانی باید صاف و سیقلی باشد: قالبگیری دورانی

 

DSC00016

شرکت پلی اتیلن نوین تولید کننده انواع مخازن,وان و تراف از ۱ تا ۲۰ هزار لیتر

شش سال ضمانت یک عمر خدمات پس از فروش

پلی اتیلن نوین دوستدار طبیعت

  • جهت مشاوره رایگان در ایجاد خط تولید روتیشنال مولدینگ از ایده تا خلق محصول , فروش و بازاریابی روی ما حساب کنید.
  • ما با تجربه ایی که داریم از آزمون و خطا و صرف هزینه های اضافی شما جلوگیری میکنیم.
  • گاهی هزینه های به دست آوردن “تجربه کافی” سه تا پنج سال به طول می انجامد که پر از هزینه هایی بالا و اضافه که بعدها فقط افسوسشان میماند و هزینه هایی که برای نشدن پرداخته اید!
  • اگر در ابتدای راه یک مشاور عالم و صادق که حتما و باید خودش این مسیر را طی کرده باشد در کنارتان باشد, احتمالا تا میزانی “برابر با قیمت خط تولیدتان” هزینه های اضافی را به جیب شما برگرداند…
  • ما خود تولید کننده هستیم و بغیر از دانش ساخت خط تولید,نحوه کاربرد درست و درآمد زایی از آن را هم خوب بلدیم…

 

 

شرکت پلی اتیلن نوین تولید کننده انواع مخازن ,بشکه,مخزن ته قیفی عمودی,تانکر قیفی,مخزن آب,مخزن پلی اتیلن,بشکه پلاستیکی,مخازن,مخازن پلیمری,مخزن ضد بو,مخزن ضدجلبک,سپتینگ,سپتینگ پلاستیکی,تانکر فاضلاب,تانکر,تانکر آب,تانکر پلاستیکی,تانکر حفاظ دار,تانکر حمل سوخت,تانکر پلی اتیلن,تانکر اسید, ,مخزن ibc,تانکر ضد جلبک,تانکر آب شرب,مخزن آب شرب,منبع آب,منبع اسید,منبع سوخت,منبع بهداشتی,تانکر بهداشتی,مخزن بهداشتی,اتصالات پلی اتیلن,بشکه,بشکه پلاستیکی,بشکه گالن,بشکه بادی,بشکه الرینگ,بشکه دبل رینگ,بشکه بهداشتی,گالن آب,بشکه پلیمری,گالن بادی,سطل زباله چرخدار,سبد میوه,سبد مرغی,سبد ماهی,سبد حمل تخم مرغ,سبد جوجه یک روزه

ادامه مطالب
۶۰۰۶۰۰p1135ednmain20963_orig-min

پلی اتیلن , نتایج آزمایش پلی اتیلن۳۸۴۰ پتروشیمی تبریز در مخزن و تانکر پلاستیکی

اولین کنفرانس پتروشیمی ایران

بررسی مقاومت شیمیایی قطعات ساخته شده از پلی اتیلن۳۸۴۰ پتروشیمی تبریز

جهت دریافت نسخه پی دی اف این مقاله اینجا کلیک کنید

چکیده :

با هدف مشخص شدن محدوده کاربرد عملی، اثر مواد شیمیایی مختلف بر پلی اتیلن۳۸۴۰ سنگین مورد بررسی قرار گرفت و حد
مجاز زمان تماس پلی اتیلن گرید قالبگیری چرخشی با آنها در شرایط دمایی مختلف برای دسته های گوناگون مواد شیمیایی
مشخص شد. شناخت اثرات مواد شیمیایی بر ظرف نگه دارنده آنها در پیش بینی تولید و کاربرد آنها و همچنین ایمنی استفاده
از قطعات پلاستیکی موثر است. ترکیبهای صنعتی و مصرفی متداول برای ذخیره شدن در تانکهای ساخته شده از پلی اتیلن۳۸۴۰ به
روش قالبگیری چرخشی مانند مواد شوینده، مواد سوختی، روغن ها و برخی مواد خوراکی در شرایط تست میدانی با نمونه
های ساخته شده در شرایط فرایندی مختلف با فرایند قالبگیری چرخشی که مخزن آب پلی اتیلنی را با این روش تولید میکنند قرار گرفتند و با اندازه گیری مقاومت ضربه نمونه
های قرار گرفته در شرایط گوناگون اثر این مواد بر استحکام قطعات ساخته شده به این روش، و نیز اثر شرایط فرایندی تولید
تانک بر مقاومت شیمیایی آن بدست آمد. از آنجا که بر خلاف حالت واقعی، دو طرف نمونه ها در مواد شیمیایی مذکور غوطه
ور می شوند، نتایج به دست آمده قابل استفاده در حالت عملی است. نتایج این تحقیق نشان دادند که قطعات مورد نظر به غیر
از اسید نیتریک در برابر اغلب مواد صنعتی و شیمیایی که معمولا نیاز به ذخیره کردن آنها می باشد مقاوم است ولی بازه های
زمانی مختلفی برای نگهداری آنها پیشنهاد می شود.

مقدمه:

در چندین دهه گذشته با مکانیزه شدن صنعت، کشاورزی و دامداری و همچنین گسترش فعالیت های انسانها، نیاز به نگهداری
و حمل و نقل انواع مواد خوراکی و صنعتی ازدیاد یافته است . در این میان نگهداری و جابجا کردن سیالها کاری دشوارتر است و در
این رابطه می بایست جنبه های مختلفی را مدنظر قرار داد . تانکر های گوناگونی از جنسهای مختلف و با اشکال گوناگون با این منظور مورد استفاده قرار می گیرند. در سالهای اخیر استفاده از تانکر از جنس پلیمر که عمدتاً مخازن پلی اتیلنی می باشند به دلیل وزن کم آنها
و قابلیت شکل گیری به صورتهای پیچیده و با انواع اندازه ها و رنگها رونق فراوانی یافته و در بسیاری موارد بازار سایر رقبای خود را به
کلی از بین برده است . این تانکها برای ذخیره و حمل و نقل انواع آبهای آشامیدنی ( مخزن سه لایه) و … و همچنین مخازن یک لایه برای نگهداری و حمل مواد شیمیایی صنعتی، روغنهای صنعتی و خوراکی، انواع سوخت ها، آب میوه و سایر مواد خوراکی و مواد شوینده به کار می روند و عمدتاً با فرایند قالبگیری چرخشی ساخته
می شوند. تولید می شوند که به آنها مقادیری افزودنیهای پایدارکننده LLDPE یا HDPE به طور تخمینی ۹۸ درصد این تانکر ها از
حرارتی، نوری یا رنگ اضافه می شود.
یکی از سوالات و ابهامات اساسی در استفاده از تانکها با هر جنس، این است که آیا نگهداری یک ماده بخصوص در آنها
امکان پذیر است یا نه؟ این سوال در زوایای مختلف شامل بررسیهایی از قبیل اینکه آیا موادی که تانک ها با آن ساخته می شوند بر
جنبه های بهداشتی و خوراکی مایع ذخیره شده تأثیر دارند یا نه و اینکه آیا خود بدنه مخزن در برابر آن مواد مقاومت دارد (مقاومت
شیمیایی مخزن) و نیز زمان ایمن نگهداری یک سیال در آن میشود.
در ایران پلیمر اصلی که برای ساختن قطعات قالبگیری چرخشی استفاده می شود گریدهای ۲۸۴۰ و ۳۸۴۰ پتروشیمی تبریز
و اراک می باشند و با و جود مقاومت شیمیایی خوب پلی اتیلن صنایع تولید کننده این تانکها همواره در هنگام گرفتن سفارش فروش
.[ برای ذخیره مواد جدید که قبلاً بصورت عملی تست نشده اند دچار ابهام می شوند.[ ۱
پتروشیمی تبریز در برابر انواع موادی HDPE برای حل این مشکل این کار با هدف بدست آوردن مقاومت شیمیایی ۳۸۴۰
که به نوعی در تماس با محصولات نهایی خواهند بود انجام شده است . به این منظور با بررسی دقیق منابع اطلاعاتی موجود در رابطه
تا حد زیادی محدود ههای مقاومت شیمیایی بصورت تئوری بدست آمد. HDPE با شناسایی پایداری پلیمر
در مرحله بعدی می بایست بر ای یکسری از مواد شیمیایی متداول و ترکیبی، که اطلاعات آن در منابع ذکر شده یافته نشده
است، محدوده مقاومت شیمیایی با آزمایش عملی بدست می آمد که برای این منظور پس از مشخص شدن استاندارد اینگونه تست ها
و روش انجام کار، مقاومت شیمیایی مواد ۳۸۴۰ در برابر گازوئیل، ص ابون دستشویی، روغن صنعتی هیدرولیک، اسید نیتریک، سفید
کننده صنعتی و ضد یخ دیزل و …. که در صنایع مختلف از جمله متداولترین مایعات مورد استفاده با میزان مصرف زیاد هستند
مورد آزمایش قرار گرفت و اثر زمان تماس با ماده شیمیایی مخرب بر خواص مکانیکی پلی اتیلن نیز بدست آمد . در بخش دیگری از
این تحقیق اثر شرایط فرایندی (دمای قالبگیری ) بر مقاومت شیمیایی قطعات شکل گیری شده در مقیاس صنعتی مورد آزمایش
قرار گرفت.

مواد و تجهیزات:

تولیدی پتروشیمی تبریز بود. سایر مواد و ترکیب های شیمیایی HDPE 3840 UA ماده پلیمری استفاده شده پلی اتیلن گرید
مورد استفاده در این تحقیق بصورت زیر می باشند:
اسید نیتریک دودزا ( ۹۹ %) مرک، برش نفتی گازوئیل پالایشگاه تهران، صابون مایع شرکت پاکشو، سفید کننده گلرنگ مصرف خانگی، ضدیخ صنعتی شرکت نفت بهران (دارای نقطه انجماد ۳۴ – درجه سانتیگراد و ن قطه جوش ۱۰۸ درجه ، روغن روان کننده ۴۶ ، آب دریا (آب شور با املاح معدنی دریای خزر )، مخزن آب لیموترش شرکت آبلیموی مجید، استون صنعتی، صنعتی هیدرولیک ۴۶h)

تجهیزات و روش تهیه نمونه ها:

که طبق تحقیقات به عمل آمده، پس از آب بیشترین کاربرد NaoH محلول اوره پتروشیمی رازی در آب، روغن سویا و سود
نگهداری و حمل و نقل توسط اینگونه تانکها یا وانها را دارا م یباشند.
-۲-۲ تجهیزات و روش تهیه نمونه ها:
از درون قطعات قالبگیری شده (به روش قالبگیری ISO نمونه های مناسب برای تست ضربه آیزود طبق استاندارد ۱۸۰
ایتالیا مدل ۶۹۵۸ ناچ استاندارد این تست بر Ceast چرخشی) در دمای ۲۱۰ درجه سانتیگراد بریده شدند و توسط دستگاه ناچ زنی
روی نمونه ها زده شد . این نمونه ها پس از علامت گذاری توزین شدند و ابعاد آنها نیز به دقت اندازه گیری شد . ۵ نمونه مشخص در
زمانهای ۱۴۴ ساعت، ۴۰۰ ساعت و ۷۱۲ ساعت در محلولهای ذکر شده در فوق در دماهای آزمایشگ اه که تقریباً شرایط نگهداری و
برای آنها برقرار شد. نمونه ها پس از زمان مقرر، ASTM D543- حمل و نقل تانکها نیز م یباشد غوطه ور شدند و شرایط آزمایش ۹۵
از محلول خارج شده و پس از خشک شدن برای تعیین مقدار احتمالی تغییر وزن و ابعاد که نشانه هایی از تخریب شیمیایی
می باشند دوباره توزین و اندازه گیری ابعادی شدند و سپس برای اندازه گیری میزان تغییر مقاومت ضربه به عنوان یکی از مهمترین
پارامترهای مکانیکی تانکر پلاستیکی، توسط دستگاه ضربه پاندولی مدل ۶۹۵۱ تحت تست آیزود مطابق استاندارد iso 180 قرار گرفتند.

نتایج :

اندازه گیری ابعادی نمونه ها قبل و بعد از آزمایشها نشان دادند که تغییر قابل ملاحظه ای نخواهیم داشت و بنابراین مشکل
خاصی از این نظر برای مخازن پلی اتیلنی نگهدارنده یا انتقال دهنده مواد شیمیایی نخواهیم داشت . ترکیبهای مورد استفاده نیز
هیچکدام در شمار حلالهای این پلیمر ( پلی اتیلن۳۸۴۰ ) قرار ندارند چرا که حل شدن و تورم، مکانیزمهای اصلی تغییر ابعاد قطعه می باشد و در
صورت وجود تورم نیز تغییر ابعادی بسیار ناچیز خواهد بود.

jadval2توزین نمونه ها قبل و بعد از غوطه ور شدن تا چهار رقم بعد از اعشار (جدول ۱) امکان پیشگویی اغلب مکانیزمهای تخریب
پلیمر را فراهم ساخت . هر نمونه پس از غوطه ور شدن تا زمان معلوم، خشک شده و بلافاصله اندازه گیری وزن گردیده و برای تست
ضربه آماده سازی شد. برای زمانهای بعدی از نمونه دیگری با وزن اولیه مشابه ولی زمان غوطه وری متفاوت استفاده گردید.
نتایج نشان دهنده بالا رفتن جزئی وزن در زمانهای اولیه غوطه وری برای تمام ترکیبها بود که دلیل آن نفوذ محلول به داخل
نمونه پلی اتیلن۳۸۴۰ به میزان کم است . این افزایش وزن با نرخ بسیار کم برای ترکیبهای روغنی و سوختی ادامه می یابد و برای ترکیبهای
اسیدی و با زی در زمانهای انتهایی دچار افت می شود که دلیل آن احتمالا تخریب مولکولهای سطحی و خورده شدن آن در محیط
مهاجم است . هر چه قدرت خورندگی ماده شیمیایی بیشتر باشد، زمان شروع افت وزن نیز پایین تر می آید این مسئله به وضوح در
مورد اسید نیتریک مشخ ص است . به طور کلی و در دیدگاه عملی و ماکروسکوپیک این تغییرات قابل اغماض هستند و تاثیر خاصی
نخواهند داشت چرا که برای خورنده ترین محیط نیز که اسید نیتریک می باشد، با برونیابی، زمانی بالاتر از دو سال برای کاهش
وزن و نازک شدن دیواره های تانک به حدی که بتوان به آن تخریب گفت مورد نیاز است.
نتایج تست ضربه نمونه های اصلی و غوطه ور شده در زمانهای مختلف در جدول( ۲) آورده شده است.

jadval22jadval1

jadval3v4jadval 5v6آخرین روند به دست آمده، که در آزمایشات ضربه انجام شد شکل نمودار ( ۶) برای سفید کننده می باشد . این نمودار افزایش
مقاومت ضربه در زمانهای اولیه تماس و پس از آن کاهش و سپس ثابت شدن مقاومت را نشان می دهد . افزایش اولیه می تواند
مانند گازوئیل و ضد یخ به دلیل نفوذ مولکولهای سفید کننده به داخل پلیمر رخ دهد ولی کاهش مقاومت ضربه پس از مدتی
نشاندهنده تخریب بسیار ناچیز پلیمر است که البته به علت نرخ کاهش بسیار کم و کند شونده می توان از آن صرفنظر کرد.jadval7پلی اتیلن۳۸۴۰ ، در دماهای مختلف ۲۷۰ و ۲۲۰ و ۲۱۰ و ۱۹۵ HDPE به منظور بررسی اثر شرایط قالبگیری بر خواص مکانیکی
قالبگیری صورت گرفت و نمونه های تست از این قطعات تهیه شد و در محلول اسید نیتریک دودزا مطابق روند آزمایشات گذشته
غوطه ور گ ردید پس از اندازه گیری مقاومت ضربه این نمونه ها مشخص شد که برای دستیابی به خواص بهتر، بایستی قالبگیری در
۲۱۰۰ می باشد . همانطور که از نمودار شکل ۸ c دمای بهینه ای انجام گردد که در مورد پلیمر مورد بررسی، این دمای بهینه
پیداست برای تمام زمانهای مورد بررسی در زمانهای اولیه غوطه وری خواص تقریبا یکسانی مشاهده می شود اما با گذشت زمان
دیده می شود که روند تخریب برای دماهای ۲۲۰ و ۱۹۵ سریعتر است و برای دمای ۲۷۰ بسیار شدید می شود . می توان گفت علت
این امر اینست که برای دماهای پایینتر ( ۱۹۵ ) پلیمر به خوبی ذوب نمی شود و و یسکوزیته آن به اندازه کافی برای ایجاد پوشش
یکنواخت در داخل قالب پایین نیست و وجود گرانولهایی که به خوبی ذوب نشده اند سبب تمرکز تنش و افت خواص می گردد .
( همچنین ویسکوزیته خیلی بالا سبب می شود که هوای بیشتری در داخل قطعه نهایی حبس شود . اما برای دماهای بالا نیز ( ۲۷۰
به سبب تخریب زنجیره های پلیمر و افزایش نقاط انتهایی در محصول، مشاهده می شود که مقاومت پلیمر در برابر مواد خورنده
باگذشت زمان به شدت افت می کند.

 

 

نتیجه گیری:
از بررسی نمودارها و نتایج بدست آمده از تست ها، می توان به بیان جمع بندی های زیر پرداخت
تغییر در ابعاد نمونه ها پس از غوطه وری بسیار ناچیز می باشد و استفاده از پلی اتیلن۳۸۴۰ برای کاربرد مورد نظر این تحقیق
بدون مشکل می باشد.
بجز اسید نیتریک تغییرات وزن از دیدگاه ماکروسکوپیک برای همه ترکیبات مورد بررسی قابل چشم پوشی است
هیدروکربنهای آروماتیک سبک همچون بنزین باعث استخراج افزودنیها و شکننده شدن پلیمر می شوند ولی میزان تغییرات
در این آزمایش در حد مجاز بوده است.
کردن، سبب افزایش مقاومت ضربه می گردند اما Ductile گازوئیل و ضد یخ به دلیل نفوذ به درون مولکولها و ایجاد خاصیت
این اثر در مورد گازوئیل بارزتر می باشد.

آب و حتی آب دریا با تمام املاح خود هیچ اثری بر مقاومت ضربه مخزن پلی اتیلن ندارد.
اثر اسید نیتریک دودزا بر پلی اتیلن سنگین غیر قابل قبول می باشد و نباید به مدت طولانی در مجاورت این پلیمر قرار گیرد.
۲۱۰۰ می باشد. در دماهای پایین به سبب نداشتن ذوب کامل و c دمای بهینه قالبگیری در مورد پلیمر مورد بررسی حدود
در دماهای بالاتر به دلیل تخریب زنجیرهای پلیمر، خواص ضعیف تری مشاهده می گردد.

جهت دریافت نسخه پی دی اف این مقاله اینجا کلیک کنید

 

مراجع:
-۱ علی شریف پاکدامن، بررسی خواص، کیفیت و شرایط شکل دهی پلیاتیلن۳۸۴۰ قالبگیری چرخشی تولید پتروشیمی تبریز و مقایسه آن با رقبا،
شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی، ۱۳۸۴
-۲ جی ای بریدسون، ترجمه حسین امیدیان، مواد پلاستیک، مرکز نشر دانشگاهی،
۳- Barid, R.J., “Industrial plastics, basic chemistry, major resins”, ۱۹۸۶٫ https://www.polynovin.com
۴- Andrew J. Peacock, A.J., “Handbook of polyethylene, structures, properties and applications”, ۲۰۰۰٫
۵- Kenneth M. Pruett, Chemical resistance guide for plastics, British library, 2000.
۶- Vishu, S., “Handbook of plastic testing technology” , ۱۹۸۴٫
۷- Wright, D.C., “Environmental Stress Cracking of Plastics”, Rapra Technology

ادامه مطالب
carousel_
ghaleb
۶۰۰۶۰۰p1135ednmain20963_orig-min

خط تولید روتیشنال یا تولید ظروف میان تهی به روش دورانی ( مقاله)

بنام پروردگار بی همتا…

 

مقدمه:

-کشور اسلامیمان ایران که سرشار از ذخایر انرژی  و همچنین معدنی در حوزهای مختلف میباشد و با کمال افتخار یکی از معدود کشورهای جهان میباشد که آنگونه که طبیعتی الوان دارد،تقریباً هر نوع ذخیره انرژی و معدنی را نیز در دل دارد که زمینه بسیار مساعدی برای بهترین بودن را در اختیار جوانان خویش قرار داده است که برای این همه نعمت خداوند منان را شاکریم.

یکی از مهمترین و استراتژیک ترین نعمات ذخیره شده در این مرز و بوم نفت است که مشتقات بسیار زیاد و با دامنۀ بسیار گسترده ای را در اختیار ما قرار داده  که  پلاستیک در انواع گوناگون و با کاربرد های فراوان یکی از آنهاست که به اختصار در رابطه با مزایا و فرصتهای این صنعت پر اهمیت(پلاستیک) و چند نوع با ارزش آن  مطالبی آورده شده است،باشد که  بتوانیم قدمی هرچند ناچیز را در راستای شناخت این مواد و زمینه های مصرف آن برداشته باشیم.

 

 

نقش صنعت پلاستیک در میان صنایع دیگر:

 

با توجه به رشد چند صد درصدی صنعت در ایران و نظربه  پتانسیل بالای صنایع پلاستیک نظیر روتشنال،روتومولدینگ و بلو ملدینگ و سیستم های تزریقی باعث شده که اکثر صنایع پر حجم مانند دارو سازی،مواد غذای،شیمیایی،آرایشی و بهداشتی و دامی به کمک گرفتن روز افزون از صنعت پلاستیک رو آورند که از  دلایل اصلی آن میتوان به قیمت تمام شده بسیار ارزان و حمل آسان تولیدات پلاستیکی اشاره داشت،اما با توجه به تولید ارزان ولی کند و زمانبر روشهای تولید سرمایه گذاری ها و نوآوری  در این بخش به شکل چشم گیری افزایش پیدا کرده است  که این گونه سرمایه گذاری ها با توجه به سود بالا و توجیه اقتصادی و تقاضای مناسب همچنان ادامه دارد.

 

پلی اتیلن و نوآوری:

 

در سالهای قبل  شرکت های تولیدی مخازن پلاستیکی فعالیت خود را به طور کامل بر تولید مخازن در لیتراژ و طرح های مختلف محدود کرده بودند اما در چند سال اخیر با نوآوری ها ی متخصصین طراحی و ساخت در به روز رسانی و تکمیل سیستم های تولیدی قبل باعث شد تا فضایی جدیدو عمیق بر روی صنعت پلاستیک باز شود و در این میان نقش صنعت روتشنال و مواد پلی اتیلن به دلیل انعطاف بالا  بسیار زیاد است.

امروزه بسیاری از ابزار از ساده ترین تا پیچیده ترین آنها که قبل از آن با فلزات مختلف یا حتی مصالح ساختمانی و با هزینه تمام شده بسیار بالا تولید و مورد استفاده قرار میگرفتند جای خود را به پلاستیک ها با هزینه تمام شدۀ به مراتب کمتر داده اند،برای مثال میتوان به جایگذینی بلوک های پلاستیکی به جای بلوک های سیمانی با وزن و قیمت بالا و حمل دشوار و وقت گیر در صنعت راه سازی اشاره کرد که با توجه به پر کردن بلوک های پلاستیکی از آب یا خاک میتوان به جلوگیری از جراحات یا مرگ و میر ناشی از برخورد اتو مبیل ها به بلوک های سیمانی نیز اشاره کرد،لازم بذکر است که این تنها یک مثال ساده از هزاران نوآوری و کاربردهای صنعت پلاستیک بود که به نظر محترم خوانندگان رسیدکه مثال هایی از این قبیل کم نیست،از جمله طراحی و تولید اسباب بازی کودکان در پارکها در رنگ بندی های متنوع و البته عمر بیشتر و پوسیده نشدن در مقایسه با ابزار فلزی در این زمینه.

امروزه تولید از جنس پلی اتیلن از تولید پارو  و  قایق تفریحی گرفته تا آبشخور حیوانات و ابزار ساختمانی زمینۀ بسیار مساعدی جهت صرفه جویی اقتصادی و از آن مهمتر ایجاد بازار کار جهت جوانان این مرز و بوم را پیش روی مسئولین امر قرار داده است.

 

صنعت پلاستیک و موقعیت استراتژیک ایران در منطقه:

 

نظر به رشد و پیشرفت سریع صنعت مورد بحث در کشورمان و با توجه به همسایگی ایران با کشورهای گرمسیر و خشک در مرز های غربی و جنوبی و عقب ماندگی صنعتی در برخی از  آن کشور ها  از جمله کشور عراق  بازار بسیار مناسبی جهت صادرات محصولات پلاستیکی و مخصوصاً مخازن آب و سوخت فراهم شده است که فرصتی طلایی را برای تولید کنندگان مخازن پلی اتیلن به وجود آورده است،کشورهای گرم و خشک استفاده ای همیشگی و مداوم و در حجم بسیار بالا از مخازن آب را دارند که کشور عراق در این زمینه یکی از خریداران بی چون و چرای محصولات یاد شده بوده و هست که البته جهت هرچه کمتر کردن هزینه حمل به آن کشور نیاز به راه اندازی خطوط تولید جدید در مناطق  مرزی الزامیست ،البته شرکتهای نیمه شرقی کشور نیز از چنین موقعیتی  به واسطه همسایگی با کشورهای افغانستان و پاکستان  برخوردار هستند .

 

 

اصلاح الگوی مصرف شروعی نو برای استفاده درست از آب و مخازن پلی اتیلن!

 

نظر به الزام صرفه جویی در کشور  مخصوصاً در زمینۀ آب که سر فصل آن با بیانات شیوا و بجای مقام معظم رهبری مبنی بر نامگذاری سال ۱۳۸۸ به نام سال اصلاح الگوی مصرف بود،دستور العمل های بسیاری در راستای صرفه جویی از طرف ارگانهای مختلف برای رسیدن به مصرفی درست اعمال شده  و میشود که یکی از مهمترین آنها نصب مخازن بهداشتی پلی اتیلن بر سر راه ورودی آب در همۀ ساختمانهای مسکونی،اداری و تجاریست که باعث پیشی گرفتن تقاضا بر عرضه در  چند سال اخیر شده است و همین امر مخازن پلی اتیلن را به یکی از فاکتورهای اصلی در صرفه جویی در جامعه بدل ساخته است.

 

 

برخی از محصولات قابل تولید در صنعت پلی اتیلن  :

-انواع مخازن و تانکرهای از شصت تا بیست هزار لیتر

-انواع وان جهت آبکاری و استفاده در حمام

-انواع تراف ماهی جهت شیلات و پرورش دهندگان

-انواع ابزار دامپروری مانند آبشخور

-انواع وسائل بازی از جنس پلی اتیلن برای کودکان جهت فضای باز

-انواع سطل زباله

-انواع بلوک و  موانع  خیابانی

-انواع بانکه جهت صنایع نساجی

–  انواع اتصالات  جهت لوله کشی در همه زمینه ها از آب تا اسید…

– انواع منابع انبساط

-لوله های چند لایه آب و…

 

 

در متن  پیش رو  سعی بر آن است تا با برسی یکی از شاخه های صنعت پلاستیک  با نام روتشنال دورانی(moulding rotation ) که به نوعی تولید مخازن و ظروف و قطعات از جنس پلی اتیلن اتلاق میشود ،شناختی نسبی از نوعی روش تولید و کابرد های مواد پلاستیکی و خصوصاً پلاستیک های مقاوم پیدا کنیم.

 

-در ایران مواد پلاستیکی عموماً در بورس کالای ایران در معرض فروش قرار میگیرند که با روند قانونی خود به درست مصرف کننده ها که قالباً تولید کننده میباشند میرسد، که مواد مورد بحث این  نوشتار( پلی اتیلن با گرید ۳۸۴۰ )نیز از این قاعده مستثنا نیست.

-پلی اتیلن با گرید ۳۸۴۰ یکی از مقاومترین انواع پلاستیک میباشد که آن را میتوان نسل جدید تولید ظروف و مخازن نامید چرا که تقریباً تمام نقاط ضعف موارد مشابه چه فلزی و چه پلاستیک و بعنوان مثال فایبر گلاس  در این مواد از بین رفته که بطور مثال میتوان به خاصیت ارتجاعی این مواد و یا  کند سوز و کاملاً ثیقلی بودن(پس از تولید) و یا یک تکه بودن و عدم خط جوش در محصول تولیدی اشاره داشت.

 

khattolid

فرایند تولید به روش دورانی:

 

۱- آسیاب

۲-میکس

۳-بارگیری مواد اولیه

۴-کوره و عملیات شکل دهی به مواد خام پلی اتیلن

۵-سردخانه

۶-تخلیه

به ترتیب توضیحاتی در مورد آیتم های فوق به اختصار آورده شده است:

 

 

۱-آسیاب:

 

مواد خریداری شده از بورس کالای ایران  که تولید و بارگیری آن در پتروشیمی های کشور  صورت میگیرد بصورت گرانول(دانه های نخودی شکل) در اختیار تولید کنندگان قرار میگیرد که برای تولید به روش دورانی نیاز به تبدیل مواد گرانول شده به پودر ششصد میکرون(حداکثر) میباشد که این عملیات در واحد  آسیاب  صورت میپذیرد.

آسیاب هایی با ظرفیت ها و توان مختلف که در سرعت و کیفیت مواد پودر شده نقش مهمی را ایفا میکنند و برای نمونه یکی از این نوع آسیاب ها را بررسی میکنیم.

آسیاب  گرانول مواد پلاستیکی با ظرفیت ۵/۲ کیلو گرم در هر دقیقه  با مخزنی با گنجایش ۲۰۰ کیلو گرم میباشد  که موا اولیه را با دستگاه مکنده درون خود کشیده و با فرمان اپراتور به سمت سنگ آسیاب شماره یک هدایت میکند و پس از عملیات آسیاب اولیه مواد پودر شده در یک توری تسویه قرار میگیرند تا پودرهای با سایز ششصد میکرون به خروجی و دانه های درشتتر به آسیاب شماره دو و برای رسیدن به اندازه مورد نیاز هدایت شوند و در نهایت مواد گرانول بصورت کامل به پودر با اندازه ششصد میکرون تبدیل و در مخزن خروجی انباشته  میشوند.

مشخصات فنی آسیاب فوق:

-دو  دستگاه موتور و گریبکس با قدرت ۲۰ اسب بخار

– یک  دستگاه موتور گریبکس با قدرت ۵ اسب بخار

-یک دستگاه موتور  و گریبکس با قدرت ۵/۷ اسب بخار

-یک دستگاه موتور گریبکس با قدرت ۱ اسب بخار

-یک دستگاه موتور و گریبکس با قدرت ۳ اسب بخار

-دو عدد سنگ آسیاب

– یک دستگاه تابلو برق

 

 

۲-میکس (ترکیب) و وزن کشی:

 

-پس از آسیاب و تبدیل گرانول های پلی اتیلن ۳۸۴۰ به پودر ششصد میکرون در مرحله بعد باید دید که آیا مواد یا رنگ خاصی باید به مواد پودر شده اضافه گردد یا  خیر که این مسئله به نوع ظرف یا قطعهای  بستگی دارد که میخواهیم تولید شود،برای مثال در تولید مخازن  چند جداره که به جهت  آنتی باکتریال  و جلوگیری از ایجاد جلبک های موجود در مایعاتی چون آب آشامیدنی استفاده میگردند باید مقدار مشخصی رنگ  مخصوص مواد غذایی یا همان food grade  و همچنین مواد نانو سیلور به مواد پلی اتیلن پودر شده اضافه و توسط میکسر کاملاً با هم درآمیخته شوند تا رنگ کاملاً یک دستی را در محصول تولید شده شاهد باشیم.

اما  عملیات وزن کشی از این رو از اهمیت زیادی برخوردار است که هر نوع محصول و قطعه به تناسب میزان فشار و حرارتی را که باید تحمل کند و همچنین موردی که در آن استفاده میشود باید از ضخامت استاندارد بهره مند شود  تا تولید کننده بتواند در فضای رقابتی خدمات پس از فروش مناسبی همچون زمانت تعویض یا بیمه را برای محصول تولید شده در نظر بگیرد.

 

 

۳-بارگیری:

 

-پس از مشخص شدن وزن هر محصول و آماده سازی مواد اولیه باید در قالب های مخصوص با اشکال خاص خودشان ریخته شوند.

قالبهایی که در روش دورانی مورد استفاده قرار میگیرند عموماً از ورق های استنلس استیل با ضخامت های ۲ تا ۵ میلیمتر ساخته میشوند که بسته به نیاز مصرف کننده در اشکال هندسی متنوع و  شکل عمودی یا افقی وجود دارند،لازم بذکر است که قالبها  در روش روتشنال  یا دورانی میتوانند از جنس آلمینیوم یا حتی استنلس باشند که به دلیل هزینه تمام شده بالا  کمتر مورد استقبال تولید کنندگان و سازندگان قرار میگیرند.

ضمناً  فرایند تولید در قالبهای آلمینیومی و استنلس کمی با  فرایند تولید در استنلس استیل متفاوت است که در ادامه به این نکته نیز اشاره خواهد شد.

نکته دیگر در مورد قالب از جنس استنلس استیل  این است که باید  بدنه داخلی آن که با مواد پلی اتیلن تماس دارد را به نوعی مواد شیمیایی و مایع به نام  سیلیکون  مایع آغشته ساخت تا پس از فرایند تولید و در هنگام تخلیه ،محصول تولیدی  به راحتی  از قالب جدا شود که در قالبهای آلمینیومی و استنلس این مسئله بوجود نمی آید و نیازی به مواد سیلیکون نیست.

 

 

۴-کوره و عملیات شکل دهی به مواد خام پلی اتیلن:

 

کوره جهت تولید مخازن پلی اتیلن بصورت دوران(روتشنال) در حجم ها و ظرفیتهای مختلف در کارگاهای تولیدی مورد استفاده قرار میگیرد و مقدار ظرفیت هر کوره به تشخیص تولید کننده میباشد که به  تولید تا چه ظرفیتی از مخازن و قطعات پلاستیکی نیاز دارد،معمولا بالا ترین ظرفیت در کوره های دورانی  تا ۲۰هزار لیتر میباشد و وظیفه آن بالا بردن درجه حرارت محفظه تعبیه شده  میباشد و البته در نوع رایج این نوع از کوره ها محفظه بر روی شاسی شبه به نعل نصب میشود و با کمک چند موتور و گریبکس با قدرت و سرعت مناسب در جهت عمودی و افقی به بالا و پایین هدایت میشود که میزان سرعت و زمان ایست در هر حالت و دیگر متغیر ها توسط یک تابلو برق  کنترل و از فرمانهای اپراتور تبعبت میکنند.

بعنوان مثال میزان  و زمان ایست کوره  برای رسیدن مواد  موذاب به جلو یا عقب  در یک قالب مخازن ۲ هزار لیتری با میزان و زمان همین عملیات برای قالب مخازن ۶هزار لیتری متفاوت و تنظیمات کوره کاملاً خاصه همان قالب قرار میگیرند.

مشخصات فنی کوره ۲۰هزار لیتری:

–       ۳ دستگاه موتور و گربکس ۵   اسب بخار (برای فن های فوقانی کوره و خارج کردن دمای اضافی)

–       یک دستگاه موتور و گریبکس ۵/۷   اسب بخار برای کنترل و هدایت کوره به عقب و جلو

–       ۲دستگاه مشعل ۱۸۰۰۰۰ کیلو کالری برای بالا بردن دمای محفظه کوره

–       ۲ دستگاه مشعل ۲۲۰۰۰۰ کیلو کالری برای بالا بردن دمای محفظه کوره

–       تابلو برق

–       محفظه (محل قرار گیری قالبها برای حرارت دیدت و تغییر شکل)

 

 

۵-سردخانه:

 

سردخانه جهت تولید  به روش روتشنال، سیستم پایین آوردن دمای قالبها توسط باد میباشد که کم هزینه ترین آن استفاده از هواکش های صنعتی(تعداد و قدرت هواکش ها به تناسب ابعاد و دمای اولیه سردخانه میباشد.)در دیواره ها و کف سرد خانه بوده که با در معرض باد قرار گرفتن قالبها  حرارت پایین آمده و مخازن تولید شده آماده تخلیه از قالب میشوند.

لازم به ذکر است که در قالبهای آلمینیومی و استیل که پیشتر  عنوان شدند بغیر از باد از سیستم آبپاش نیز برای سرد کردن قالبها استفاده میشود و به دلیل نوع جنس قالبها  که در رطوبت پوسیده نمیشوند سیستم مذکور قابل استفاده میباشد.

 

۶-تخلیه:

 

در مرحله تخلیه قالبهایی که در دو قسمت ساخته شده اند و در هنگام بارگیری موار اولیه  با پیچ و مهره یا قلابهای پیچی به هم چسبیده اند باز شده و مخزن  که از مواد پودر شده ۳۸۴۰ تشکیل شده و دیگر هیچ شباهتی به مواد اولیه ندارند و برای ذخیره سازی انواع مایعات قابل استفاده میشوند،البته در مورد قطعات پلی اتیلن مورد مصرف طبیعتاً متفاوت است.

نکته:

از مزایای دیگر مواد تولیدی از جنس پلی اتیلن و مخصوصاً مخازن و ظروف تولید شده از این ماده نگهداری آسان و کم هزینه آن است زیرا که محصولات مورد بحث غیر قابل تجزیه و کند سوز و مقاوم در برابر رطوبت و سرما و گرما  میباشند.

 

انتشار با ذکر منبع بلامانع میباشد.

تحقیق و تنظیم : امید گودرزی فرد

خانه

ادامه مطالب
۶۰۰۶۰۰p1135ednmain20963_orig-min

تاریخچه پلی اتیلن یکی از کاربردی ترین پلیمرهای جهان

پلی اتیلن یا پلی اتن یکی از ساده ترین و ارزانترین و پرکاربرد ترین پلیمرها است که در تولید انواع وسایل و ظروف با خواص بهداشتی از جمله انواع تانکر,بشکه و مخزن و وان و لوله ها مورد استفاده قرار میگیرد .پلی اتیلن جامدی مومی و غیر فعال است .این ماده از پلیمریزاسیون اتیلن بدست می آید و بطور خلاصه به صورت PE نشان داده می شود.

shimi-2
تاریخچه تولید پلی اتیلن:
پلی اتیلن اولین بار بطور اتفاقی توسط شیمیدان آلمانی “Hans Von Pechmanv”  سنتز شد. او در سال ۱۹۸۹ هنگام حرارت دادن دی آزومتان، ترکیبی مومی شکل سفیدی را سنتز کرد که بعد ها پلی اتیلن نام گرفت. اولین سنتز صنعتی پلی اتیلن بطور تصادفی توسط”ازیک ناوست”و”رینولرگیسون” از شیمیدان های معروف در سال ۱۹۳۳ کشف شد. این دو دانشمند با حرارت دادن مخلوط اتیلن و بنزالدئید در فشار بالا، ماده های موم مانند بدست آوردند. علت این واکنش وجود ناخالصی های  اکسیژن دار در دستگاه های مورد استفاده بود که به عنوان ماده آغازگر پلیمریزاسیون عمل کرده بود. در سال ۱۹۳۵ “مایکل پرین” یکی دیگر از دانشمندها این روش را توسعه داد و تحت فشار بالا پلی اتیلن را سنتز کرد که این روش اساسی برای تولید صنعتی LDPE در سال ۱۹۳۹ شد.
انواع پلی اتیلن
طبقه بندی پلی اتیلن ها بر اساس دانسیته¬ی آنها صورت میگیرد که در مقدار دانسیته اندازه زنجیر پلیمری و نوع تعداد شاخه های موجود در زنجیر دخالت دارد.
HDPE (پلی اتیلن با دانسیته بالا)
این پلی اتیلن دارای استحکام کششی بیشتر نسبت به بقیه پلی اتیلن ها است.
LDPE (پلی ایتلن با دانسیته پایین)
این پلی اتیلن دارای استحکام کششی کمی است .از دیگر خصوصیات این پلیمر، انعطافپذیری و امکان تجزیه بوسیله میکرو ارگانیسمها است.
LLDPE (خطی با دانسیته پایین)
این پلی اتیلن یک پلیمر خطی با تعدادی شاخه های کوتاه است و معمولا از کوپلیمریزاسیون اتیلن با آلکن های بلند زنجیر ایجاد میشود.

 

MDPE
پلی اتیلن با دانسیته متوسط است.
کاربرد:
پلی اتیلن کاربرد فراوانی در تولید انواع لوازم پلاستیکی مورد استفاده در آشپزخانه و صنایع غذایی دارد. از LDPE در تولید ظروف پلاستیکی سبک و همچنین کیسه های پلاستیکی استفاده می شود، HDPE در تولید ظروف و بشکه شیر و مایعات و انواع وسایل پلاستیکی آشپزخانه از جمله سطل های زباله با خواص آنتی باکتریال که بعدا به پلی اتیلن اضافه شده کاربرد دارد و محیطی پاکیزه تر را بوجود می آورد. در تولید لوله و اتصالات پلی اتیلن و لوله کشی معمولاً از MDPE LL استفاده می کنند.
LLDPE بدلیل بالا بودن میزان انعطاف پذیری در تهیه انواع وسایل پلاستیکی انعطاف پذیر مانند لوله, تانکر و وان و بطور کلی انواع ظروف با قابلیت خمش بالا کاربرد دارد. اخیراً پژوهش های فراوانی در تولید پلی اتیلن هایی با زنجیر بلند و دارای شاخه های کوتاه انجام شده است. این پلی اتیلن ها در اصل HDPE با تعدادی شاخه های جانبی هستند. این پلی اتیلن ها ترکیبی، استحکام HDPE  و انعطاف پذیری LDPE را دارند.

ادامه مطالب

پلاستیک ها:آینده پیش رو برای خودرو سازان در جهان پلیمرها

حتمالا همه‌ی ما صحنه‌ای از فیلم فارغ‌التحصیل را به یاد داریم که در آن شخصیت بن برادوک با بازی داستین هافمن در حالی که مدرک فارغ‌التحصیلی خود را در دست دارد توسط آقای مک‌گویر به کنار کشیده می‌شود تا رمز پیروزی را از زبان او بشنود:khodro

“من فقط می‌خواهم یک کلمه به تو بگویم، فقط یک کلمه. به من گوش می‌کنی؟

بله آقا، گوش می‌کنم.

پلاستیک‌ها. آینده‌ی بسیار خوبی در (صنعت) پلاستیک‌ها وجود دارد. در موردش فکر کن، در موردش فکر خواهی کرد؟ بله. فکر خواهم کرد

دیگه کافیه این یک معامله است.”

امروز بعد از گذشت ۴۰ سال از زمانی که مک‌گویر این کلمات را بر زبان آورد، پلاستیک‌های مهندسی موادی هستند که آینده‌ی دو صنعت خودروسازی و شیمیایی را می‌سازند در حالی که نگرانی‌های زیست محیطی به شکل فزاینده‌ای هر دو صنعت را تحت تاثیر قرار داده است. حتی در کشورهای در حال توسعه هم قانون‌گذاران قوانینی وضع کرده‌اند که به موجب آن آلاینده‌های حاصل فعالیت انسان‎ها که محیط زیست را تهدید می‌کنند باید کاهش پیدا کند. علاوه بر این انتقادهای بازار جهانی (بر وضعیت کنونی) باعث تغییر عمیق در تولید جهانی خواهد شد. هم‌زمان افزایش رقابت به منظور تصاحب منابع انرژی و رشد تقاضای خودرو سبب افزایش قیمت نفت می‌گردد و افزایش قیمت نفت به ازای هر بشکه ۱۵۰ دلار (چندان) غیر واقعی به نظر نمی‌رسد. قانون‌گذاران در کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه به منظور کاهش هزینه‌های انرژی و خطرات زیست محیطی قوانینی درباره‌ی استانداردهای آلاینده‌های خروجی از وسایل نقلیه وضع می‌کنند و هم‌چنین  روی آوردن به بازیافت را تشویق می‌کنند. به عنوان مثال (از تغییرات در الگوی تولید) می‌توان به تمایل ساخت وسایل نقلیه سبک اشاره کرد. از سال ۲۰۰۸ – در این سال اقتصاد جهانی در نازل‌ترین وضعیت خود قرار گرفت- متوسط وزن وسایل نقلیه حدود ۲۰% کاهش پیدا کرد، که به عبارت دیگر به معنی کاهش ۲۰% تولید آلاینده‌ به ازای هر وسیله نقلیه می‌باشد. تحلیلگران پیش‌بینی می‌کنند که تا سال ۲۰۲۰ در اروپا وزن متوسط هر وسیله نقلیه اندکی بیش از ۱ تن باشد در صورتی‌که متوسط وزن وسایل نقلیه در سال ۲۰۱۰ در حدود ۱٫۵ تن بوده است. دلیل اصلی گرایش به ایجاد چنین تغییری این است که وسایل نقلیه سبک بازده سوخت بالاتری دارند. از جمله راه‌کارهای دیگر برای افزایش بهره‌وری سوخت استفاده از قطارهای با نیروی محرکه الکتریکی است که موجب سنگین­تر شدن قطار می‌گردد. موتورهای استاندارد حدود ۱۲% از وزن ماشین را تشکیل می‌دهند در صورتی که در قطارهای الکتریکی به دلیل وجود باتری‌های سنگین این مقدار تا ۲۰% افزایش پیدا می‌کند. به منظور تامین بازده سوخت، خودروسازان از مواد با وزن کم مانند پلاستیک‌ها و اجزایی با پایه‌ی بسپاری استفاده می‌کنند. در سال ۲۰۰۰ پلاستیک‌ها حدود ۱۴% از متوسط وزن وسایل نقلیه را تشکیل می‌دادند، این مقدار تا سال ۲۰۲۰ به ۱۸% افزایش پیدا خواهد کرد.

برگردان: مهندس محدثه لطیفی

ادامه مطالب

کمپوزیت چیست ؟ همه چیز در رابطه با کامپوزیت و کاربردهای آن

composites-materials

تاریخچه کامپوزیت:

قدیمی ترین مثال از کامپوزیت ها مربوط به افزودن کاه به گل جهت تقویت گل و ساخت آجری مقاوم جهت استفاده در بناها بوده است . قدمت این کار به ۴۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح باز می گردد . در این مورد کاه نقش تقویت کننده و گل نقش زمینه یا ماتریس را دارد . ارگ بم که شاهکار معماری ایرانیان بوده است . نمونه بارزی از استفاده از تکنولوژی کامپوزیت ها در قرون گذشته بوده است . مثال دیگر تقویت بتن توسط میله های فولادی می باشد . که قدمت آن به سال ۱۸۰۰ میلادی باز می گردد . در بتن مسلح یا تقویت شده میله های فلزی استحکام کششی لازم را در بتن ایجاد می نمایند چرا که بتن یک ماده ترد می باشد و مقاومت اندکی در برابر بارهای کششی دارد . بدین ترتیب بتون وظیفه تحمل بارهای فشاری و میله های فولادی وظیفه تحمل بارهای کششی را بر عهده دارند .

تاریخچه مواد پلیمری تقویت شده با الیاف به سالهای ۱۹۴۰ در صنایع دفاعی و به خصوص کاربردهای هوا – فضا بر می گردد، برای مثال در سال ۱۹۴۵ بیش از ۷ میلیون پوند الیاف شیشه به طور خاص برای صنایع نظامی ، مورد استفاده قرار گرفته است که در ادامه با توجه به مزایای آنها ، به صنایع عمومی نیز راه یافته اند .

تعریف کامپوزیت یا ماده مرکب:
ترکیب دو یا چند ماده با یکدیگر به طوری که به صورت شیمیائی مجزا و غیر محلول در یکدیگر باشند و بازده و خواص سازه ای این ترکیب نسبت به هریک از اجزاء تشکیل دهنده آن به تنهایی ، در موقعیت برتری قرار بگیرد را کامپوزیت می نامند . به عبارت دیگر کامپوزیت به دسته ای از مواد اطلاق می شود که آمیزه ای از مواد مختلف و متفاوت در فرم و ترکیب باشند و اجزاء تشکیل دهنده آنها هویت خود را حفظ کرده ، در یکدیگر حل نشده و با هم ممزوج نمی شوند . با توجه به این امر کامپوزیت از آلیاژ فلزی متفاوت می باشد . بنابراین کامپوزیت ترکیبی است از حداقل دو ماده مجزا با فصل مشترک مشخص بین هر جزء تشکیل دهنده .

در مهندسی مواد این اصطلاح معمولاً به موادی اتلاق می‌شود که از یک فاز زمینه (ماتریکس) و یک تقویت کننده (پرکننده) تشکیل شده باشند.

تعریف انجمن متالورژی امریکا (ASM Handbook Vol,Composites, ASM International, 2001):
به ترکیب ماکروسکوپی دو یا چند مادهٔ مجزا که سطح مشترک مشخصی بین آنها وجود داشته باشد، کامپوزیت گفته می‌شود.

کامپوزیت از دو قسمت اصلی ماتریکس و تقویت کننده تشکیل شده‌است. ماتریکس با احاطه کردن تقویت کننده آن را در محل نسبی خودش نگه می‌دارد. تقویت کننده موجب بهبود خواص مکانیکی ساختار میگردد. به طور کلی تقویت کننده میتواند به صورت فیبرهای کوتاه و یا بلند و پیوسته باشد.
الیافهای تقویت کننده ، تحمل کننده اصلی بارها می باشند و زمینه (ماتریس) فراهم سازی بستر مناسب جهت انتقال باز از الیافی به الیاف دیگر را بر عهده دارد .

دسته‌بندی کامپوزیت‌ها از دیدگاه زیستی:
• کامپوزیت‌های طبیعی. مانند استخوان، ماهیچه، چوب و …
• کامپوزیت‌های مصنوعی(مهندسی)

دسته‌بندی کامپوزیت‌های مهندسی از لحاظ فاز زمینه ماتریس :
کامپوزیت ها بر اساس نوع زمینه ای که تقویت کننده را احاطه نموده است و آنها را به هم اتصال می دهد به سه گروه عمده بر اساس یک طبقه بندی بین المللی واحد تقسیم می شوند که عبارتند از :

• CMC : کامپوزیت‌های با زمینهٔ سرامیکی Ceramic Matrix Composites
• PMC : کامپوزیت‌های با زمینهٔ پلیمریPolymer Matrix
• MMC : کامپوزیت‌های با زمینهٔ فلزی Mettal Matrix Composites

کامپوزیتهای پایه پلیمری ( PMC ) :
کامپوزیتهای پایه پلیمری مهم ترین دسته از کامپوزیت ها می باشند طیف وسیعی از صنایع ، از صنایع رده بالا مثل تولید قطعات هواپیما گرفته تا صنایع رده پایین مثل تولید سینک ظرفشویی و …. از کامپوزیتهای پایه پلیمری تولید می شوند و درحال حاضر ۵۹ درصد بازار کامپوزیت ها را به خود اختصاص داده اند و به همین دلیل بزرگترین زیر مجموعه مواد مرکب محسوب می گردند .

امروزه اغلب صنایع از مزایای منحصر به فرد این مواد بهره می جویند و ردپای کامپوزیت ها را در حوزه های زیر می توان جستجو نمود :

۱- صنایع حمل و نقل شامل حمل و نقل هوایی ، جاده ای ، ریلی و دریایی
۲- صنایع نظامی و هوا – فضا
۳- صنایع انرژی در حوزه های تولید و انتقال برق ، صنعت نفت ، گاز و پتروشیمی
۴- صنعت ساخت و ساز شامل صنایع زیر بنایی و صنعت ساختمان
۵- صنایع خودرو و قطعه سازی
۶- صنایع مبلمان شهری
۷- وسایل خانگی
۸- لوازم ورزشی

کامپوزیت های پایه پلیمری در حال حاضر تنها به میزان ۱ درصد نسبت به شروع کاربری خود یعنی صنایع هوا – فضا کاربرد دارند و قسمت عمده الباقی در صنایع ساخت و ساز و حمل و نقل به کار گمارده می شوند . درحقیقت توسعه فناوری تولید کامپوزیتهای پایه پلیمری این امکان را فراهم کرده است تا اغلب صنایع از مزایای منحصر به فرد این مواد بهره جویند.

مطابق آمار ارائه شده، بیشترین میزان مصرف کامپوزیت ها معطوف به صنعت ساخت و ساز مشتمل بر ساختمان ابر سازه ها ، صنایع نفت و گاز و لوله می باشد .

مزایای کامپوزیت های پایه پلیمری:
مزایای سازه های مبتنی بر کامپوزیت های پلیمری نسبت به نمونه های سنتی بتنی ، چوبی و فلزی که باعث نفوذ آنها درگستره وسیعی از صنایع مختلف شده است ، بشرح ذیل است :

۱ – کاهش وزن سازه ساخته شده با توجه به معماری قابل تغییر بر اساس خواست طرح
۲ – ایمن بودن در برابر پدیده خوردگی
۳ – قابلیت تحمل بارهای سیکلی و مقاومت بسیار مناسب در برابر پدیده خستگی
۴ – سادگی روشهای تولید و امکان تولید اشکال بسیار پیچیده باروشهای بسیار آسان ، کارآمد و مقرون به صرفه
۵ – سهولت فرایندهای تعمیر و عیب یابی
۶ – ضریب انبساط حرارتی پایین و عایق مناسب حرارتی
۷ – عایق الکتریکی
۸ – بهبود اتصالات و امکان تولید یکپارچه
۹ – خصوصیات ارتعاشی بسیار مناسب و مقاوم بودن نسبت به پدیده تشدید در ارتعاشات نسبت به فلزات
۱۰ – قابلیت مونتاژ آسان

ساختار کامپوزیت های پایه پلیمری
در کامپوزیت های پایه پلیمری ، ماتریس یا همان زمینه یک ماده پلیمری است که به آن لفظ رزین اطلاق می گردد و شامل دو دسته کلی ترموستها وترموپلاستها می باشند. الیاف تقویت کننده نیز شامل انواع شیشه ، آرامید ، کربن و بورن می باشد . دراین ترکیب نقش باربری به صورت عمده بر عهده الیاف است . رزین وظیفه توزیع بار اعمال شده در شبکه الیاف و نگهداشتن موقعیت الیاف در جای خود را بر عهده دارد . امروزه استفاده از الیاف طبیعی در کامپوزیت های موسوم به کامپوزیت سبز نیز رونق خاصی پیدا کرده است .

صنعت لوله های کامپوزیتی
یکی از زمینه های عمده استفاده از کامپوزیت ها ، تولید لوله های با اقطار مختلف با استفاده از مواد کامپوزیتی است . لوله های کامپوزیتی که متشکل از الیاف شیشه و رزین های ترموست می باشند ساختار محکم ، مقاوم به خوردگی و سبکی را فراهم می کنند که به عنوان جایگزین بسیار مناسبی برای لوله های فلزی و بتونی مطرح می شوند .

عبارات GRP،GRV، GRE که در صنعت لوله های کامپوزیتی رواج دارد ، همگی معرف پیکربندی های مختلف لوله های کامپوزیتی هستند که با توجه به ماموریت مختلف مورد انتظار ، از ساختار مبتنی بر الیاف شیشه به همراه رزین پلی استر ، وینیل استر و یا اپوکسی در آنها استفاده می شود . پلی استرها اغلب برای تولید لوله ها جهت مصارف مختلف از جمله آب شرب ، جمع آوری فاضلاب و پسابهای صنعتی و آبیاری و ….. استفاده می شوند و وینیل استرها مقاومت بیشتری در برابر خوردگی در برابر مایعات خورندگی قوی مانند اسیدها و سفید کننده ها دارند . رزین اپوکسی معمولاً برای لوله هایی با قطر کمتر از ۷۵۰ میلمیتر و عمدتاً برای خطوط نفت ، گاز و فشارهای بسیار بالا استفاده می شوند.

لوله های کامپوزیتی از دیدگاه نحوه انتقال سیال به دو گروه عمده گرانشی و فشاری تقسیم می شوند .
در لوله های گرانشی سیال به وسیله نیروی گرانشی ویا با فشار خیلی کم برای تداوم حرکت ، جابجا می شود و به همین دلیل استحکام عامل مهم در طراحی این لوله ها می باشد . جهت قرارگیری الیاف در این لوله ها به شیوه ای است که استحکام لوله در جهت های محیطی و محوری باعث کاهش تغییر شکل های خمشی در مسیر می شود و لوله در برابر نیروهای ناشی از دفن ورفت و آمد روی آن ، مقاومت می نماید . قطر این لوله ها از ۱۰۰ میلیمتر تا ۴۰۰۰ میلمیتر متغییر است و الیاف بیشتر در جهت محیطی قرارداده می شود که برای تحمل فشارهای زیر ۱۶ بار (۶/۱ مگا پاسکال ) مناسب است . پلی اتیلن نوین !این لوله ها در عمق زیاد نسبت به سطح زمین قرار می گیرند و فشار خاک و فشار ترافیکی روی آنها زیاد است . لوله های فاضلاب نمونه ای از لوله های گرانشی می باشند .

در لوله های فشاری ، حمل سیالات درفشارهای بین ۶۹۰ کیلو پاسکال تا چند مگا پاسکال مد نظر می باشد . عمده مصرف این لوله ها در انتقال آب ، صنایع نفت و گاز و دریایی می باشد . که فراورده های مختلف با فشارهایی در حدود ۱۴ تا ۳۴ مگا پاسکال انتقال داده می شوند .جهت الیاف در این لوله ها بر اساس میزان فشار طراحی در زوایای مختلفی نسبت به محور لوله صورت می پذیرد .

خانه

حوزه های مختلف کاربرد لوله های کامپوزیتی
مهمترین ویژگی و خصوصیت لوله های کامپوزیتی که باعث بکارگیری آنها در خطوط انتقال محصولات مختلف شده است . مقاومت به پدیده خوردگی ناشی از سیالات
( مایعات و گازها ) در هر دو جداره داخلی و خارجی است . لوله های کامپوزیتی به علت ساختار پلیمری خود کاملاً نسبت به این پدیده ایمن هستند و قابلیت کارکرد بدون تعمیر را در محیط های فعال شیمیائی والکترو شیمیائی به مدت ۲۵ الی ۵۰ سال دارا هستند . درست به همین دلیل است که صنایع نفت و گاز و آب و فاضلاب عمده ترین حوزه مصرف این محصولات بوده است . حذف هزینه های سنگین تعمیر و نگهداری لوله های خورده شده انتقال دهنده نفت یا گاز و خسارات ایجاد شده از قطع سرویس به مراکز صنعتی ، مهمترین عواملی است که باعث شده است تا لوله های کامپوزیتی گوی سبقت را از سایر رقبای سنتی خود بربایند .

لوله های GRP در حوزه های مختلفی از صنعت استفاده می شوند که اهم آنها عبارتند از :
• توزیع آب در هر دو حوزه ساختمان و صنعت
• سیستم فاضلاب شهری
• انتقال پسابهای صنعتی
• جمع آوری آبهای سطحی
• انتقال آب دریا و رودخانه ها
• مدخل آبگیری برای سیستم های برجهای خنک کن
• شبکه اطفاء حریق
• خطوط فرایندی برای کارخانه های صنعتی
• شبکه انتقال و توزیع سوخت
• انتقال سیالات خورنده
• شبکه های آبیاری و زهکشی
لوله های GRP با توجه به شیوه تولید و رزین مورد استفاده ، کلاس بالاتری از استحکام را ارائه می دهند که این امر باعث می شود تا جهت انتقال فراورده های پرفشار نفت و گاز از آنها استفاده گردد.

ویژگیها و مزایای لوله های کامپوزیتی
لوله های GRP نسبت به لوله های فلزی و بتونی از مزایای خاصی بهره مند هستند . اهم ویژگی های این نوع لوله ها را در موارد ذیل می تواند برشمرد :

۱- مقاومت در برابر خوردگی

لوله های GRP به علت ماهیت مواد تشکیل دهنده در برابر پدیده خوردگی مقاوم هستند. لوله های GRP در برابر اغلب مواد شیمیائی در دماهای بالاتری از حد مقاومت سایر لوله های پلاستیکی مقاوم هستند ( تا حدود ۱۷۰ درجه سانتیگراد ) . این ویژگی باعث می شود تا مزایای ذیل نائل گردد :
• عمر مفید طولانی و حداکثر بهره وری اقتصادی
• عدم نیاز به حفاظت کاتدی و یا اعمال پوشش های داخلی و خارجی
• ثبات مشخصه های هیدرولیکی درطول ماموریت
• پایین بودن هزینه های تعمیر و نگهداری

۲- کاهش وزن

یک لوله کامپوزیتی به طور معمول ۲۵ درصد لوله چدنی ، ۳۳ درصد لوله فلزی و ۱۰ درصد لوله بتونی وزن دارد و این امر باعث می شود تا برتری های ذیل حاصل شود :
• کاهش هزینه های بارگیری و حمل
• امکان درون هم گذاری ۶ لوله های با اقطار مختلف در داخل یکدیگر
• هزینه پایین نصب

۳- سطح داخلی صاف و صیقلی

با توجه به مواد اولیه و فرایند تولید ، سطح داخلی لوله های GRP بسیار صاف و صیقلی می باشند که مزایای ذیل از رهگذر این ویژگی بدست می آیند:
• امکان دستیابی به جریان مشابه با استفاده از قطرهای کمتر نسبت به لوله های دیگر
• کاهش میزان مصرف انرژی به علت کاهش میزان افت فشار
• کاهش رسوبات جمع شده در داخل لوله
• کاهش ضریب اصطکاک داخلی
• عدم نیاز به پوشش محافظتی لوله در مقابل سیالات خورنده و عوامل محیطی

۴- کاهش مدول الاستیسیته

شوک های داخلی که معروفترین آن ضربه قوچ می باشد ، در اثر تغییرات ناگهانی سرعت سیال درون سیستم ایجاد می شود . در شرایط خاص نیروی ضربه آن قدر می تواند زیاد باشد که سیستم را تخریب کند فشارهای گذرا با سرعت موج در سیستم حرکت می کند و قادر است با توجه به منبع و جهت حرکت موج باعث افزایش یا کاهش فشار گردد . اندازه ضربه قوچ بستگی به خصوصیات و سرعت سیال دارد و دراثر مدول الاستیسیته کم در لوله های GRP توانایی آنها در دفع نیروی موج و کاهش تاثیر موج در سیستم بسیار زیاد است . به طور کلی لوله های GRP دارای تحمل ضربه قوچی به میزان ۴۰ درصد بیشتر از فشار اسمی خود می باشد و ضربه قوچ در آنها حدوداً نصف لوله های فلزی است . سرعت موج حاصل در لوله های GRP با توجه به کلاس فشاری و استحکام لوله در محدوده ۳۴۰ الی ۶۴۰ متر برثانیه می باشد این مقدار در لوله های فلزی حدود ۱۱۰۰ متر بر ثانیه تخمین زده می شود . کاهش ضربه قوچ ، علاوه بر افزایش عمر لوله باعث می شوند تا از تجهیزات حفاظتی کمتری جهت پیشگیری از ضربه قوچ استفاده شود .

وضعیت صنعت کامپوزیت درسطح بین المللی و ملی :
طبق استاندارد بین المللی شاخص توسعه یافتگی از دیدگاه صنعتی کامپوزیت مصرف سرانه معادل ۳ کیلوگرم به ازای هر شهروند است .
۹۵٫۸ درصد کامپوزیت های مورد استفاده در ایران ، کامپوزیتهای پایه پلیمری هستند و بیشترین حجم مصرف آنها مختص صنایع ساختمان و حمل و نقل می باشد .

کاربرد کامپوزیتهای پلمیری در صنایع ایران:
استفاده از کامپوزیتها در صنایع به منظورحفاظت در برابر خوردگی که در قالب لوله و مخازن نمود پیدا می کند مقام چهارم را به خود اختصاص داده است و این در حالی است که بخش عمده ای از صنایع کشور از مشکل خوردگی و تبعات هزینه ناشی از آن رنج می برند . خوردگی در ایران درسال ۱۳۷۹ معادل ۲۷۰۰ میلیارد ریال بر اساس ۵ درصد از تولید ناخالص ملی (GDP) برآورد شده است که براساس تقسیم بندی انجام شده از سوی بانک مرکزی جمهوری اسلامی ایران خسارت مستقیم خوردگی در چهار بخش اصلی برای سال ۱۳۷۹ محاسبه گردیده است .
در حال حاضر صنعت کامپوزیت علیرغم جوان بودن در کشورمان ، اکثر روشهای تولید پیشرفته همانند روش پیچش الیاف ، روش SMC و روش قالب بسته را برای تولیدات مختلفی همانند لوله ، قطعات خودرو و پره توربین بادی و …… شامل می شود و توسعه این صنعت نیازمند …… جدی متخصصان ، اندیشمندان و مسئولان در بسترهای مرتبط با این صنعت می باشد . https:///www.polynovin.com

دسته‌بندی کامپوزیت‌ها از لحاظ نوع تقویت کننده:
– FRC ( کامپوزیت‌های تقویت شده با فیبر)
– PRC ( کامپوزیت‌های تقویت شده توسط ذرات)
– کامپوزیت‌های سبز(کامپوزیت‌های تجزیه‌پذیر زیستی):
در اینگونه کامپوزیت‌ها، فاز زمینه و تقویت کننده، از موادی که در طبیعت تجزیه می‌شوند،ساخته می‌شوند. در کامپوزیت‌های سبز، معمولاً فاز زمینه از پلیمرهای سنتزی قابل جذب بیولوژیکی و تقویت کننده‌ها از فیبرهای گیاهی ساخته می‌شوند.

مزایای مواد کامپوزیتی:

مهم‌ترین مزیت مواد کامپوزیتی آن است که با توجه به نیازها، می‌توان خواص آنها را کنترل کرد. به طور کلی مواد کامپوزیتی دارای مزایای زیر هستند:
• مقاومت مکانیکی نسبت به وزن بالا
• مقاومت در برابر خوردگی بالا
• خصوصیات خستگی عالی نسبت به فلزات
• خواص عایق حرارتی خوب

کاربردها:
فایبرگلاس یکی از پرکاربردترین کامپوزیت‌هاست. فایبرگلاس یک کامپوزیت با زمینهٔ پلیمری است که توسط فیبرهای شیشه تقویت شده‌ است.
در کاربردهای مهندسی، اغلب به تلفیق خواص مواد نیاز است. به عنوان مثال در صنایع هوافضا، کاربردهای دریایی ، حمل و نقل و امثال آنها، امکان استفاده از یک نوع ماده که همه خواص مورد نظر را فراهم نماید، وجود ندارد. به عنوان مثال در صنایع هوافضا به موادی نیاز است که ضمن داشتن استحکام بالا، سبک باشند، مقاومت سایشی و UV خوبی داشته باشند و ….
از آنجا که نمی توان ماده‌ای یافت که همه خواص مورد نظر را دارا باشد، باید به دنبال چاره‌ای دیگر بود. کلید این مشکل، استفاده از کامپوزیتهاست.
کامپوزیتها موادی چند جزئی هستند که خواص آنها در مجموع از هرکدام از اجزاء بهتر است.ضمن آنکه اجزای مختلف، کارایی یکدیگر را بهبود می‌بخشند. اگرچه کامپوزیتهای طبیعی، فلزی و سرامیکی نیز در این بحث می‌گنجند، ولی در اینجا ما تنها به کامپوزیتهای پلیمری می‌پردازیم.

در کامپوزیتهای پلیمری حداقل دو جزء مشاهده می‌شود:

فاز تقویت کننده که درون ماتریس پخش شده است.
فاز ماتریس که فاز دیگر را در بر می‌گیرد و یک پلیمر گرماسخت یا گرمانرم می‌باشد که گاهی قبل از سخت شدن آنرا رزین می‌نامند.
تقسیم بندی‌های مختلفی در مورد کامپوزیتها انجام گرفته است.

از لحاظ ساختاری شامل: ساختار ساندویچی (sandwich structure)   و   چند لایه (laminate)

خواص کامپوزیتها به عوامل مختلفی از قبیل نوع مواد تشکیل دهنده و ترکیب درصد آنها، شکل و آرایش تقویت کننده و اتصال دو جزء به یکدیگر بستگی دارد.
از نظر فنی، کامپوزیتهای لیفی، مهمترین نوع کامپوزیتها می باشند که خود به دو دسته الیاف کوتاه و بلند تقسیم می‌شوند. الیاف می‌بایست استحکام کششی بسیار بالایی داشته، خواص لیف آن (در قطر کم) از خواص توده ماده بالاتر باشد. در واقع قسمت اعظم نیرو توسط الیاف تحمل می‌شود و ماتریس پلیمری در واقع ضمن حفاظت الیاف از صدمات فیزیکی و شیمیایی، کار انتقال نیرو به الیاف را انجام می‌دهد. ضمناَ ماتریس الیاف را به مانند یک چسب کنار هم نگه می‌دارد و البته گسترش ترک را محدود می‌کند. مدول ماتریس پلیمری باید از الیاف پایینتر باشد و اتصال قوی بین الیاف و ماتریس بوجود بیاورد. خواص کامپوزیت بستگی زیادی به خواص الیاف و پلیمر و نیز جهت و طول الیاف و کیفیت اتصال رزین و الیاف دارد. اگر الیاف از یک حدی که طول بحرانی نامیده می‌شود، کوتاهتر باشند، نمی‌توانند حداکثر نقش تقویت کنندگی خود را ایفا نمایند.

الیافی که در صنعت کامپوزیت استفاده می‌شوند به دو دسته تقسیم می‌شوند:
• الیاف مصنوعی
• الیاف طبیعی

کارایی کامپوزیتهای پلیمری مهندسی توسط خواص اجزاء آنها تعیین میشود. اغلب آنها دارای الیاف با مدول بالا هستند که در ماتریسهای پلیمری قرار داده شده اند و فصل مشترک خوبی نیز بین این دو جزء وجود دارد.
ماتریس پلیمری دومین جزء عمده کامپوزیتهای پلیمری است. این بخش عملکردهای بسیار مهمی در کامپوزیت دارد. اول اینکه به عنوان یک بایندر یا چسب الیاف تقویت کننده را نگه میدارد. دوم، ماتریس تحت بار اعمالی تغییر شکل میدهد و تنش را به الیاف محکم و سفت منتقل میکند.
سوم، رفتار پلاستیک ماتریس پلیمری، انرژی را جذب کرده، موجب کاهش تمرکز تنش میشود که در نتیجه، رفتار چقرمگی در شکست را بهبود می بخشد.

تقویت کنندهها معمولا شکننده هستند و رفتار پلاستیک ماتریس میتواند موجب تغییر مسیر ترکهای موازی با الیاف شود و موجب جلوگیری از شکست الیاف واقع در یک صفحه شود.

بحث در مورد مصادیق ماتریسهای پلیمری مورد استفاده درکامپوزیتها به معنای بحث در مورد تمام پلاستیکهای تجاری موجود میباشد. در تئوری تمام گرماسختها و گرمانرمها میتوانند به عنوان ماتریس پلیمری استفاده شوند. در عمل، گروههای مشخصی از پلیمرها به لحاظ فنی و اقتصادی دارای اهمیت هستند.

در میان پلیمرهای گرماسخت پلی استر غیر اشباع، وینیل استر، فنل فرمآلدهید(فنولیک) اپوکسی و رزینهای پلی ایمید بیشترین کاربرد را دارند. در مورد گرمانرمها، اگرچه گرمانرمهای متعددی استفاده میشوند، پلی آمید ، پلی اتیلن ، پلی پروپیلن و نایلون بیشترین زمینه و اهمیت را دارا هستند. همچنین به دلیل اهمیت زیست محیطی، دراین بخش به رزینهای دارای منشا طبیعی و تجدیدپذیر نیز، پرداخته شده است.

از الیاف متداول در کامپوزیتها می‌توان به شیشه، کربن و آرامید اشاره نمود. در میان رزینها نیز، پلی استر، وینیل استر، اپوکسی و فنولیک از اهمیت بیشتری برخوردار هستند.

انواع الیاف :
• الیاف شیشه
• الیاف کربن
• الیاف آرامید
• الیاف طبیعی
• سایر الیاف
الیاف شیشه

الیاف شیشه مشهورترین تقویت کننده مورد استفاده در صنعت کامپوزیت می‌باشد و انواع مختلفی از آن بصورت تجاری وجود دارند که برخی از آنها عبارتند از:
.E,S,C,ECR, AR ترکیبات شیمیایی این الیاف با هم متفاوت است و هر کدام برای کاربرد خاصی مناسب است.
تقریباَ ۹۰ درصد الیاف مورد استفاده در کامپوزیتهای مهندسی الیاف شیشه می‌باشد. الیاف شیشه استحکام و سختی مناسبی دارد، خواص مکانیکی خود را در دماهای بالا حفظ می‌کند، مقاومت رطوبت و خوردگی مناسبی دارد و نسبتاَ ارزان است . تقسیم بندی شش نوع الیاف شیشه و ترکیب درصدهای آن در زیر نشان داده شده است:

glass- E : مصارف عمومی
glass- R : خواص مکانیکی بالاتر
glass-S : خواص مکانیکی بالاتر
glass-c : مقاومت شیمیایی مناسب
glass-ECR : مقاومت اسید و باز خوب
glass-AR : مقاومت اسید و باز خوب

 

فرآیند تولید الیاف شیشه را می‌توان بصورت زیر خلاصه نمود:
۱٫ آماده سازی مواد خام: بیش از نیمی از مواد اولیه مورد استفاده ماسه سیلیس است و قسمت اصلی هر نوع الیاف شیشه را تشکیل می‌دهد.
۲٫ بخش اختلاط (Batch House): در اینجا مواد با هم مخلوط شده برای قسمت کوره آماده می‌شوند. اصطلاحا به این توده مخلوط، Batch گفته می‌شود.
۳٫ کوره: دمای کوره به اندازه کافی زیاد است تا ماسه و سایر اجزاء را ذوب کند و بصورت شیشه مذاب در آورد. سطح داخلی کوره با آجرهای مخصوصی ساخته شده است که در دوره‌های زمانی مشخص تعویض می‌شوند.
۴٫ بخش Bushing: شیشه مذاب روی سینی‌های پلاتینی مقاوم حرارتی متعدد، جریان پیدا می‌کند. در این سینی‌ها هزاران روزنه وجود دارد که بوشینگ نامیده می‌شوند.
۵٫ تشکیل الیاف: جریان شیشه مذاب از درون بوشینگ‌ها بیرون کشیده می‌شود و تا قطر معین نازک می‌شوند، سپس توسط آب یا هوا خنک می‌شوند تا الیاف تشکیل شوند.
۶٫ آهار زنی: الیاف مو مانند، با یک مخلوط شیمیایی مایع کهSizing نامیده می‌شود، پوشش داده می‌شوند. آهار زنی به دو علت اصلی انجام می‌شود:
• برای محفوظ ماندن الیاف از سایش به یکدیگر در طی فرآیند ساخت و کار
• به منظور حصول اطمینان از چسبندگی الیاف به رزین

اشکال مختلف الیاف شیشه:
با توجه به نوع کاربری الیاف شیشه در کامپوزیتها، این الیاف به صورتهای زیر تولید و ارائه می شود:
۱- الیاف رشته ای Roving 5- پارچه بافت ریز Tissue woven
۲- تار Filament 6- پارچه بافت درشت woven glass
۳- نمد الیاف کوتاه CSM 7- پودر شیشه Glass milled
۴- نمد الیاف بلند CRM 8- الیاف خرد Chopped strand

الیاف رشته‌ای (Roving)
تار (Filament)
نمد الیاف کوتاه (CSM)
نمد الیاف بلند (CRM)
پارچه بافت ریز (Tissue woven)
پارچه بافت درشت (woven glass)
پودر شیشه (Glass milled)
الیاف خرد (Chopped strand)

الیاف کربن

اگرچه اکثر الیاف مورد استفاده در صنعت کامپوزیت از جنس شیشه می‌باشد ولی مدول آن نسبتا پایین است. در سالهای پیش تلاشهای زیادی انجام گرفت تا تقویت کننده‌های جدیدی با تبدیل حرارتی الیاف آلی به الیاف کربن ساخته شود.
الیاف حاصل به سرعت کاربرد وسیعی در کامپوزیتهای فنولیکی به منظور استفاده در عایقهای فداشونده در صنایع نظامی پیدا کرد. مشخصه الیاف کربن، سبکی، استحکام و سفتی بالا می‌باشد. همه انواع الیاف کربن از پیرولیز الیاف آلی در یک محیط خنثی بدست می آید.

سه منبع مهم عمده برای ساخت الیاف کربن وجود دارد:
۱- پلی اکریلونیتریل (pan)
۲- رایون
۳- قیر

انواع الیاف کربن از نظر خصوصیات :

در ابتدا دو نوع الیاف کربن با پایه pan وجود داشت که استحکام و مدول آنها با هم تفاوت داشت:
الیاف کربن با استحکام بالا strength (High) یا HS که از فرآورش در دمای ۱۵۰۰درجه سانتیگراد بدست می‌آمد و بعنوان نوع دو درجه‌بندی می‌شد.

با افزایش دمای فرآورش، مدول نیز افزایش می‌یافت و نوع مدول بالای این الیاف (Modulus High ) یا HM که نوع یک درجه بندی می‌شد در دمای بالاتر ازدو هزار و پانصد درجه تولید می‌شد.
با اعمال کمی کشش و افزایش آرایش یافتگی و با کاهش قطر الیاف از ۷ به ۵ میکرومتر، استحکام و مدول الیاف افزایش می‌یابد. این الیاف، الیاف با مدول متوسط (modulus Intermediate) یا IM نام دارد.

الیاف آرامید
الیاف آرامید که در حدود سالهای ۱۹۷۰معرفی شد، ترکیب آلی حلقوی از کربن، هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن می‌باشد. دانسیته کم و استحکام کششی بالا در این الیاف، موجب تشکیل یک ساختار چقرمه ومقاوم به ضربه با استحکام حدود نصف الیاف کربن می‌شود. الیاف آرامید در ابتدا به منظور جایگزینی فولاد در تایرهای رادیال ساخته شدند و بعدا کاربردهای دیگری پیدا کردند. جلیقه ضد گلوله از موفقیت آمیزترین کاربردهای الیاف آرامید می‌باشد.
آرامید در دو ساختار زنجیر-راست مشهور به کولار و زنجیر-خم مشهور به Nomex وجود دارد که در حال حاضر شرکت dupont تنها تولید کننده هر دو محصول می‌باشد.

ساختار شیمیایی کولار

الیاف آرامید در شکلهای مختلف وجود دارند و همانند الیاف شیشه و کربن می‌توانند در ساخت کامپوزیتها مورد استفاده قرار گیرند.

الیاف آرامید به دلیل سبکی، پایداری حرارتی خوب و چقرمگی عالی، مورد توجه قرار گرفته‌اند.

الیاف کولار از زنجیرهای مولکولی طولانی پلی پارا فنیلن ترفتال آمید، تولید شده‌اند. آرایش یافتگی بالای زنجیرها به همراه اتصال خوب بین آنها، تلفیق منحصر به فردی از خواص را ایجاد می‌نماید که برخی از آنها عبارتند از:

• استحکام کششی بالا و وزن کم
• ازدیاد طول کم در پارگی
• چقرمگی خوب
• مدول بالا
• پایداری ابعاد عالی
• هدایت الکتریکی پایین
• مقاومت پارگی بالا
• مقاومت شیمیایی زیاد
• مقاوم به شعله و خود خاموش کن
• جمع شدگی حرارتی کم
• حفظ خواص در دماهای بسیار بالا و بسیار پایین
• خزش بسیار کم
• مقاومت سایش و اصطکاک عالی

پس از سنتز، پلیمر آرامیدی در محلول اسید سولفوریک حل می‌شود و بعد تبدیل به الیاف می‌شود. قطر الیاف در حد چند میکرون است و مورفولوژی نهایی با اعمال حرارت در دمای ۱۵۰درجه سانتیگراد تا ۵۵۰درجه سانتیگراد بدست می‌آید. کولارها بسته به درجه آرایش یافتگی مولکولی، استحکام متفاوت دارند. کولار ۲۹ به عنوان سیم تایر و کولار ۴۹ در کابلهای زیر آب استفاده می‌شوند.

کولارها تقویت کننده ممتازی در صنایع فضایی محسوب می‌شوند. در سالهای اخیر کولار ۱۴۹ به عنوان مستحکم ترین نوع کولار معرفی شده است.

همچنین کولارها به دلیل کاربرد در پرتابه‌ها و حفاظت حرارتی آنها و بدلیل چقرمگی و توانایی در جذب انرژی شهرت دارند. در جدول صفحه قبل مقایسه ای بین خواص کولار با سایر الیاف آورده شده است. مقایسه خواص ویژه کولار با سایر الیاف جالب خواهد بود.

سیستم الکترون دوگانه P، ویژگی‌های باند دوگانه را در اکثر پیوندهای شیمیایی ساختار پلیمری بوجود می‌آورد، این امر موجب پایداری حرارتی آرامیدها می‌شود.

تخریب حرارتی این پلیمرها در دمای زیر ۴۰۰ درجه سانتیگراد ‌شروع نمی‌شود و اگر در اتمسفر خنثی باشد، تخریب تا دمای پانصد درجه اتفاق نمی‌افتد. ساختار منظم تکراری و شکل کشیده و صاف زنجیرها، موجب بالا رفتن کریستالینیتی تا ۸۰%‌ می‌شود که برای یک پلیمرآلی مقدار زیادی است. بررسی‌های کریستالوگرافی به طور قطعی نشان داده است که محور زنجیرهای پلیمری با محورالیاف یکی است.
ساختار ناهمگون پلیمر در جهت طولی، به الیاف استحکام کششی بسیار زیادی می‌دهد. نیروی اعمالی توسط باندهای قوی شیمیایی زنجیرهای پلیمری تحمل می‌شود. زنجیرهای پلیمری مجاور هم در یک ناحیه کریستال توسط بر هم کنش واندروالسی و پیوندهای هیدروژنی‌که نسبت به باندهای شیمیایی نسبتا ضعیف ترند و راحتتر جدا می‌شوند، کنار هم نگاه داشته می‌شوند. بنابراین الیاف در جهت عرضی خواص مکانیکی ضعیفی دارند.buckle و در بیرون حلقه بصورت طولی شکاف می‌خورد. علاوه بر آن، وقتی تا نقطه شکست نیرو به آن اعمال می‌شود، لیف ترک خوردگی طولی نشان می‌دهد یا رشته رشته شدن الیاف (fibrillation ) بیشتر از یک ترک روشن و واضح اتفاق می‌افتد.nomex توسط شرکت Dupont برای کاربردهایی که پایداری ابعادی و مقاومت حرارتی عالی لازم است، به بازار معرفی شد. این محصول به شکل لیف (رشته‌های پیوسته) و صفحه (کاغذ و تخته) وجود دارد. محصولات Nomex در لباسهای محافظ، فیلترگازهای داغ، https://www.polynovin.com  شلنگ‌های خودرو عایقهای الکتریکی، قطعات هواپیما و وسایل ورزشی استفاده می‌شوند.

– مقاومت به UV
– مقاومت شیمیایی
– جمع شدگی (Shrinkage) حرارتی پایین
– شکل پذیری قطعات قالبگیری شده
– ازدیاد طول شکست پایین
– هدایت حرارتی پایین

الیاف طبیعی
الیافی که از منابع طبیعی مانند معادن، حیوانات و گیاهان بدست می‌آیند، در گروه الیاف طبیعی قرار می‌گیرند. مصریان باستان از کامپوزیتهای الیاف طبیعی آجر، ظروف سفالی و قایقهای کوچک می‌ساختند. یک قرن پیش تولید تقریباً تمام وسایل و بسیاری از محصولات فنی از الیاف طبیعی ساخته می‌شد. پارچه، طناب، کرباس و کاغذ از الیاف طبیعی مانند کتان، شاهدانه، سیسال و کنف ساخته می‌شد.

می‌توان الیاف طبیعی را به سه دسته معدنی، حیوانی و گیاهی تقسیم نمود:
الیاف معدنی: الیاف این گروه از سنگهای معدنی بدست می‌آیند. به عنوان نمونه می‌توان به آزبست اشاره نمود. https://www.polynovin.com  آزبست می‌تواند استحکام و سختی کامپوزیت را بهبود ببخشد ولی استحکام ضربه را کاهش می‌دهد. علاوه بر این فرآیند آن مشکل است. امروزه استفاده از این الیاف بدلیل ایجاد سرطان ریه در طولانی مدت، محدود و ممنوع شده است.

الیاف حیوانی: الیاف بدست‌آمده از ارگانیسم‌های زنده، الیاف حیوانی نامیده می‌شوند. به عنوان مثال، پشم از گوسفند اهلی بدست آید. الیاف ابریشم را کرم ابریشم می‌سازد. ابریشم بر خلاف تمام الیاف طبیعی دیگر از قبیل پنبه، کتان و پشم، یک ساختار سلولی ندارد و روش ساخت آن، شبیه الیاف مصنوعی می‌باشد. از الیاف حیوانی در ساخت کامپوزیتها استفاده نمی‌شود.

الیاف گیاهی: در بین الیاف طبیعی، الیاف گیاهی بیشترین کاربرد را در کامپوزیتها دارند. بر اساس اینکه از کدام قسمت گیاه گرفته شده‌اند، به سه دسته تقسیم می‌شوند:

www.polynovin.com

الیاف میوه: پنبه(cotton) نارگیل (coir ) وkapok
الیاف پوست یا ساقه: کتان،کنف،(jute )، بوته شاهدانه (hemp) و رامی
الیاف برگ: سیسال (sisal)،آناناس

الیاف طبیعی از قدیم در صنایع مختلف استفاده می‌شده‌اند و پتانسیل کاربرد در صنایع رو به رشد کامپوزیتهای مهندسی را دارا می‌باشند. اگر چه جایگزینی مستقیم الیاف شیشه با الیاف طبیعی به راحتی امکان پذیر نیست، اما خواصی که این الیاف در مقایسه با شیشه از خود نشان می‌دهند در بسیاری جهات موجب برتری آنها می‌شود:

۱- دارای منابع تجدید شونده
۲- امکان استحصال نامحدود
۳- فواید محیطی ناشی از ایجاد تعادل در تولید و مصرف گاز CO2
۴- سبکی
۵- بازیافت بهتر
۶- کاهش فرسایش ابزار
۷- بهبود بازگشت انرژی (recovery Energy Enhanced)
۸- کاهش ناراحتی‌های پوستی و تنفسی
۹- زیست تخریب نبودن

سایر الیاف
در برخی کاربردها ذرات معدنی به عنوان تقویت کننده پلیمرها استفاده می‌شوند.

ذرات معدنی به شرط دارا بودن نسبت طول به قطر کافی و چسبندگی مناسب به ماتریس پلیمری، خواص خوبی به پلیمر می‌دهند. این ذرات به راحتی فرآورش می‌شوند و کمتر می‌شکنند و فرسایش کمی در تجهیزات تولید ایجاد می‌کنند. گاهی اوقات طبیعت شیمیایی این مواد می‌تواند ویژگی‌هایی چون مقاومت شعله در پلیمر ایجاد نماید.

علاوه بر محصولات طبیعی مانند ولاستونیت (wolastonite )و آزبست، این ذرات شامل محصولات مصنوعی مانند کربنات کلسیمِ ته نشین شده ( www.polynovin.com ) و سولفات کلسیم نیز می‌باشد. همچنین گاهی ذرات بر پایه آلومینا و بر (boron) به منظور ایجاد خواص ویژه در کامپوزیت بکار برده می‌شوند. این سیستم‌ها نه تنها استحکام خوبی دارند، بلکه دارای خواص هدایت حرارتی و الکتریکی و مقاومت فرسایش نیز می‌باشند.
در گذشته تنها دو محصول طبیعی، دارای صرفه اقتصادی بود که آزبست و ولاستونیت نامیده می‌شوند. به دلیل شرایط زیست محیطی دیگر از آزبست به عنوان تقویت کننده استفاده نمی‌شود.

ولاستونیت در طبیعت بصورت سوزنی شکل وجود دارد و بیان شده که دارای سمیت کمی است. این ماده پس از استخراج بصورت پودری سفید رنگ با l/d ‌های مختلف بدست می‌آید. بالاترین نسبت aspect قابل دستیابی در این الیاف۲۰:۱ می‌باشد. این امر پتانسیل تقویت کنندگی این ماده را کاهش می‌دهد. با این وجود، محدوده‌ای از مصولات با انجام اصلاح سطح به منظور بهبود چسبندگی وجود دارد. علیرغم پایین بودنl/d، ولاستونیت می‌تواند تلفیق خوبی از خواص با یک قیمت معقول ایجاد نماید، بویژه وقتی به همراه الیاف شیشه استفاده شود.
تعدادی از مواد معدنی می‌توانند به روش ته نشینی از محلول به صورت ذرات سوزنی شکل در آیند و به عنوان تقویت کننده‌های تجاری استفاده شوند. از جمله این مواد می‌توان به کربنات کلسیم تهیه شده به روش ته نشین، سولفات کلسیم، اکسی سولفات و فسفات منیزیم اشاره نمود. نسبت l/d این مواد بین ۱ :۲۰ تا ۱۰۰:۱ می‌باشد.

آلومینا:
در تئوری آلومینا می‌تواند به عنوان یک ماده با استحکام بالا مطرح باشد. پیوندهای چند ظرفیتی اشتراکی قوی این ماده موجب ایجاد کریستال‌های محکم با مدول شصت گیگاپاسکال و مقاومت حرارتی بالا می‌شود. در عمل پلی کریستالینهای آلومینا به عنوان یک سرامیک مهندسی مطرح هستند. افزودن سایر اکسیدها می‌تواند به فرآورش، تراکم و کنترل اندازه ذرات کمک کند. به دو دلیل بسط الیاف پیوسته آلومینا به کندی صورت می‌گیرد:
اول آنکه دانسیته آن نسبتا بالا خواهد بود و برای کاربردهایی که خواص ویژه اهمیت دارند، جذاب نیست. و دوم اینکه آلومینا، مانند شیشه دارای خواص ذوب و ریسندگی مذاب نیست و اصولا تهیه الیاف عاری از حباب.

بُر:
بُر یک ماده مناسب برای ساخت الیاف با کارایی بالاست. اتمهای سبک بُر چند ظرفیتی هستند و پیوندهای با ظرفیت بالا ایجاد می‌نمایند و در عین حال دانسیته پایینی دارند.
قطر رشته‌های بر صد میکرومتر می‌باشد و استحکام کششی آنها می‌تواند در محدوده دو تا چهار گیگاپاسکال و مدول آنها در حدود سیصد و هشتاد مگاپاسکال باشد.

در مجموع می‌توان گفت این الیاف خواص بسیار جالبی دارند ولی گران قیمتند.

 

منبع: شرکت پلی اتیلن نوین www.polynovin.com

ادامه مطالب
shimi-2

پلیمر چیست؟ آنها میتوانند مصنوعی یا طبیعی باشند

shimi-2ما در زندگی روزمره‌امان همواره با پلیمر سر و کار داریم. آن‌ها می‌توانند مصنوعی یا طبیعی باشند و اما هر طوری باشند همواره در کنار ما هستند، اما یک سؤال پیش می‌آید که واقعا پلیمر چیست؟

کلمه‌ی پلیمر یک کلمه‌ی یونانی است که از دو بخش (پلی) به معنای بسیار و (مر) به معنای پاره یا جز می‌باشد که معادل فارسی آن را می‌توان (بسپار) گذاشت. پلیمرها زنجیرهای طولانی هستند از یک یا چند منومر که به هم وصل می‌شوند و تولید یک مولکول درشت‌تر را می‌دهند. پلیمرها می‌توانند بنابر واکنششان به صورت‌های خطی (یعنی منومرها به صورت یک خط راست به هم وصل می‌شوند) یا به صورت شاخه‌دار (علاوه بر زنجیره اصلی شاخه‌هایی نیز اطراف آن است) و یا به صورت اتصال عرضی (شاخه‌ها نیز به هم وصل شوند) باشند.

همان‌طور که اشاره شد پلیمرها به دو صورت طبیعی و مصنوعی هستند. برای مثال:       پلیمر طبیعی: پلی‌نوکلئوتیدها (DNA,RNA)، پلی‌ساکاریدها (سلولوز)، پلی‌پپتیدها و …. . پلیمر مصنوعی: لاستیک‌های مصنوعی، باکلیت‌ها، نایلون‌ها، پلی‌استرها و …. .

سنتز پلیمرها

پلیمرها می‌توانند هم به صورت طبیعی و هم به صورت مصنوعی تولید کرد؛ عملیات سنتز پلیمری را می‌توان به سه دسته‌ی: آزمایشگاهی، بیولوژیکی و سنتز پلیمرهای طبیعی اصلاح‌شده دسته‌بندی کرد.

سنتز آزمایشگاهی

سنتز آزمایشگاهی پلیمر می‌تواند به دو صورت پلیمریزاسیون (همان سنتز پلیمر) افزایشی (یا پلیمریزاسیون زنجیره‌ای) وپلیمریزاسیون تراکمی (یا پلیمریزاسیون مرحله‌ای) دسته‌بندی کرد.
پلیمریزاسیون افزایشی: در این واکنش، منومرها یکی یکی به هم متصل شده و مولکول درشت‌تری را تولید می‌کنند. این عمل تا جایی ادامه دارد که تمام منومرها مصرف شوند، پس هیچ یک از اتم‌ها یا مولکول‌ها هدر نمی‌رود و همگی به پلیمر تبدیل می‌شوند. (یعنی محصول جانبی نداریم وتنها پلیمر تولید می‌شود) مثال‌هایی از پلیمرهایی که بدین روش تولید می‌شوند: پلی‌اتن، نئوپان، پلی‌ونیل‌کراید (PVC) و …. . واکنش تولید پلی اتن:

پلی‌اتن <- اتن + اتن

پلیمریزاسیون تراکمی: در این روش منومرهای مختلفی با هم واکنش می‌دهند تا به فرم پلیمر برسد. یعنی در ابتدا منومر ما مشخص نیست پس از انجام واکنش منومر ما تولید می‌شود. این واکنش می‌تواند میان دو یا چند منومر یا یک دیمر و یک منومر یا یک منومر و یک اولیگومر (مولکول‌های درشتی که تعداد منومرهای آن‌ها آن‌قدر نیست که که آن‌ها را پلیمر نامید) مثال‌هایی از پلیمرهایی که از این روش تولید می‌شوند: نایلون (پلی‌آمید)، داکرون، کولار و … . واکنش اولیه برای تولید منومر پلیمر پلی‌آمید در زیر آمده:

آب + گروه آمیدی <- دی‌آمین + دی کربوکسیلیک اسید

همان‌طور که مشاهده می‌کنید در واکنش‌های تراکمی برای تولید منومر همواره یک محصول جانبی که معمولا آب می‌باشد (برخی موارد HCl یا آمونیاک) تولید می‌شود.

سنتز بیولوژیکی

سنتزهای بیولوژیکی در حضور آنزیم‌ها ایجاد می‌شوند، مثل تولید DNA که از آنزیم‌ها سنتز شده است. بیوپلیمرها به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند: پلی‌ساکاریدها، پلی‌پپتیدها و پلی‌نوکلؤتیدها. عملیات پلیمریزاسیون بیولوژیکی به صورت طبیعی با حضور آنزیم‌های طبیعی انجام می‌گیرد. برای مثال: گلوکز یک قند ساده است که منومر پایه‌ی پلیمرهای نشاسته، سلولوز و گلیکوژن است.

سنتز پلیمرهای طبیعی اصلاح‌شده

پلیمرهای زیادی به صورت طبیعی وجود دارد که کاربرد بسیار زیادی در زندگی روزمره‌ی ما دارند. این پلیمرهای طبیعی در آزمایشگاه‌ها تولید می‌شوند؛ برای مثال: حرارت دادن لاستیک در حضور سولفور باعث تبدیل آن به لاستیک جوش‌خورده که دارای ویژگی جالبی است، می‌شود. یا واکنش نیتریک‌اسید با سلولوز (پنبه) وتولید نیترو‌سلولوز که به عنوان باروت بدون دود می‌شناسیم.

مشخصات پلیمرها

پلیمرها به دلیل ویژگی‌هایی که دارند جایگاه متمایزی در علم شیمی دارند.

۱) استحکام یک پلیمر بستگی به تعداد منومرها یعنی طول زنجیر آن‌ها، گروه‌های جانبی، اتصالات عرضی و شاخه‌هایش دارد. ۲) اگر پلیمر تنها از یک نوع منومر تشکیل شده باشد به آن هموپلیمر گویند و در صورت وجود بیش از یک منومر در زنجیر پلیمر آن را کوپلیمر می‌نامند. ۳) با افزایش طول زنجیر نقاط جوش، ذوب و ویسکوزیته (گرانروی) پلیمر افزایش می‌یابد. ۴) اتصالات عرضی و پیوندهای میان مونومرها، باعث افزایش قدرت کشسانی پلیمر می‌شود. ۵) پلیمرها دو صورت می‌باشند ترموپلاستیک (گرمانرم) و ترموست (گرماسخت). پلیمر ترموپلاستیک می تواند به صورت مایع شود و قابلیت شکل‌پذیری دارد و پس از این‌که سرد می‌شود قابل استفاده است، ولی پلیمرهای ترموست ذوب نمی‌شوند و در صورت حرارت دیدن پس از مدتی می‌سوزند و نابود می‌شوند. ۶) پلیمرها به دلیل ساختار کریستالی که دارند دارای استحکام بالایی هستند. ۷) پلیمرها قابلیت رنگ‌پذیری بالایی دارند به همین دلیل می‌توان آن‌ها را در رنگ‌های مختلف یافت.

 

 

polymerization

 

 

 

منبع: شبکه ملی مدرس (رشد)

ادامه مطالب

پلی اتیلن چیست و چه مصارفی دارد؟

الف ) تعریف و دسته بندی پلی اتیلن ( PE ) :
پلی اتیلن از مونومر اتیلن به فرمول شیمیایی C2 H4 به روش پلیمریز اسیون ، ترمو پلاستی تهیه می شود. نیمه کریستال ، غیر پلار با شاخه بندی ماکرو مولکولی متفاوت و جرم مخصوصی بین ۹۶۰/۰- ۹۱۸/۰گرم بر سانتی متر مکعب۰ درصد کریستالیتی ( نسبت زنجیره های نظم یافته به زنجیره های آمورف ) بیش از هر چیز متاثراز تراکم و پیچیدگی ساختار همین شاخه ها ی مولکولی می باشد . این نسبت بسته به نوع پلی اتیلن می تواند بین ۴۰ تا ۸۰ درصد باشد . درصد کریستالیتی یک پلی اتیلن مهم ترین شاخص جهت تعیین ویژگیهای فیزیکی- شیمیایی و جرم مخصوص آن می باشد. بطوریکه در برخی مواقع تقسیم بندی پلی اتیلن ها نه براساس جرم مخصوص بلکه بر اساس در صد کریستالیتی آنها صورت می گیرد . تقسیم بندی پلی اتیلن ها بر اساس درصد کریستالیتی بر دو نوع است :
-۱ پلی اتیلن نرم با علامت اختصاریLDPE – LLDPE مشخص می شود که درصد کریستالیتی آن ۴۰ تا ۵۵ درصدمی باشد .
-۲ پلی اتیلن سخت با علامت اختصاری HDPE مشخص می شودکه درصد کریستالیتی آن بین ۶۰ تا ۸۰ درصد می باشد.
* پلی اتیلن دیگری بنام UHMWPE شناخته می شود که در شرایط معمول می توان آنرا به روش تزریقی فرآیند کرد. البته به خاطر بلندی طول زنجیره هایش در گروه ترموالاست ها جای می گیرد.
ب) ویژگیهای عمومی:
پلی اتیلن ها تر موپلاست هایی غیر پلار و نیمه کریستال با درجه کریستالیتی متفاوت می باشند. بدلیل کریستالی بودن اغلب غیر شفاف و شیری رنگ بوده ولی می توان از آنها فیلم های نازک شفاف نیز تهیه نمود. ویژگیهای مکانیکی پلی اتیلن ها بیش از هر چیز تابعی از درصد کریستالیتی- جرم مخصوص یا به عبارتی تابعی از MFI ( درجه پلیمر یز اسیون ) آنها
می باشد . پلی اتیلن ها از ویژگیهای الکتریکی و ایزولاسیونی خوبی حتی در فرکانسهای بالا برخوردار می باشند ولی لازم است تمایل به گرفتن بار الکتریسیته آنها را با افزودن گرافیت از بین برد یا کاهش داد. بطور کلی پلی اتیلنها در برابر اسیدها ، بازها ، سیالات معدنی پلار، الکل ، استر، روغنها، چربیها و بنزین مقاوم می باشند ولی در برابر اکسید کننده های قوی خصوصاً در گرما ، هیدرو کربورهای آروماتیک و آلیفاتیک مقاوم نیستند. عبور بخار آب و جذب رطوبت
پلی اتیلن ها کم ولی قابلیت خوبی برای عبور بو و گاز مانند(CO2, N2, O2) دارند. جهت نگهداری در فضای باز افزودن مقدار ۲ الی ۵/۲ درصد دوده به آنها توصیه می گردد. مقاومت گرمایی برای LDPE حدود ۸۰ درجه و برای HDPE حدود ‌ ۱۰۵‌درجه و مقاومت سرمایی آنها ( شکنند گی )تا ۵۰- درجه می باشد . پلی اتیلنها موادی قابل اشتعال بوده و با شعله آبی همراه با ریزش قطرات مذاب می سوزند.
ج) موارد استفاده :
LLDPE و LDPE بیشتر جهت تهیه فیلم و پوشش دهی اکستروژنی کابلهای برق و تلفن و همین طور از پودر LDPE برای پوشش دهی ( لاک کاری ) قطعات فلزی و مفتولی به روش
sintern استفاده می گردد. از گرانول HDPE بیشتر جهت تولید اجسام میان تهی ( بطری و …….) و از پودر آن برای مخازن بزرگ به روش دورانی ( Moulding Rotation ) استفاده می شود . مصارف عمومی پلی اتیلنها عبارت است از :
-۱ ساخت قطعات ماشین آلات
-۲ قطعات خودرو
-۳ دسته ودستگیره
۴ – در بطری
-۵ پوششهای ضد رنگ
-۶ جعبه بطری
-۷ پوشش داخلی اتومبیل
-۸ قرقره های ریسندگی
-۹ پوشش ایزولا سیونی ضد زنگ

-۱۰ لوله های ایزو لاسیونی
-۱۱ طناب
-۱۲ فیلم های آب بندی
-۱۳ فیلم های بسته بندی
-۱۴ فیلم های شیرینک
-۱۵ لوله های آب آشامیدنی
-۱۶ جعبه حمل بطری های شیر
-۱۷ تیوپ خمیر دندان و سرنگ های یکبار مصرف
-۱۸ لیوان
-۱۹ مخزن آب و وان حمام بچه و ……..
-۲۰ سبد های میوه
-۲۱وان شیلات و آبکاری
-۲۲ تانکر حمل سوخت
-۲۳ تانکر نگهداری انواع اسید ها
د) پلی اتیلن استفاده شده در تانکر و وان های شرکت پلی اتیلن نوین :
پلی اتیلن نرم با علامت اختصاری LDPE می باشد
لازم بذکر است که پلی اتیلن نرم از نظر قیمت در بازار گرانتر از سایر پلی اتیلنها داد و ستد میگردد که باعث افتخار است که بگوییم تمامی محصولات شرکت پلی اتیلن نوین از جمله انواع وان و تراف و مخازن تک جداره و تانکر های ضد جلبک جهت نگهداری آب شرب با  LDPE تولید میشوند.

ادامه مطالب