پلی پروپیلن

پلی پروپیلن یکی از پلیمرهای فراگیری است که در زندگی ما وجود دارد. این پلیمر دو کاربرد اصلی دارد؛ یکی به عنوان پلاستیک و دیگری به عنوان لیف. به عنوان یک پلاستیک از آن برای ساختن لوازمی مانند ظروف غذای قابل شستشو در ماشین ظرفشویی استفاده می شود، زیرا تا دمای C° ۱۶۰(F° ۳۲۰) ذوب نمی شود. پلی اتیلن که از پلی پروپیلن متداول تر است، در C° ۱۰۰ نرم خواهد شد، یعنی ظروف پلی اتیلنی در ماشین ظرفشویی تاب بر می دارند. به عنوان لیف، پلی پروپیلن برای تولید کفپوش های داخل و خارج خانه استفاده می‌شود، مانند آنچه در اطراف استخرهای شنا و زمین های گلف مینیاتوری ملاحظه می کنید. کاربری آن در ساخت کفپوش برای محیط های خارجی بسیار مطلوب است، زیرا تولید کردن پلی پروپیلن رنگی آسان است. همچنین پلی پروپیلن مانند نایلون آب را جذب نمی کند.

پلی‌پروپیلن از نظر ساختاری یک پلیمر وینیلی است و به پلی‌اتیلن شبیه است، با این تفاوت که به طور یک در میان، بر روی اتم کربن زنجیر اصلی آن یک گروه متیل وجود دارد. پلی‌پروپیلن را می‌توان از مونومر پروپیلن، و با استفاده از روش پلیمریزاسیون زیگلر-ناتا و یا پلیمریزاسیون کاتالیزوری متالوسن، تهیه نمود.

می خواهید بیشتر بدانید؟

تحقیقات به سمت استفاده از پلیمریزاسیون کاتالیزوری متالوسن، برای سنتز پلی‌پروپیلن، سوق پیدا کرده است. پلیمریزاسیون کاتالیزوری متالوسن می‌تواند کارهای بسیار شگفت‌انگیزی روی پلی‌پروپیلن انجام دهد. پلی‌پروپیلن می‌تواند با تاکتی‌سیته‌های متفاوتی تولید شود. پلی‌پروپیلن مصرفی اکثراً ایزوتاکتیک است، یعنی همه‌ی گروه‌های متیل در یک طرف زنجیر قرار دارند.

02432464407-9

پلی فنیلن سولفاید

پلی(فنیلن سولفاید)، یا PPS، یکی از پلاستیک های بسیار پرکاربرد است که خیلی محکم بوده و می تواند تا دماهای بسیار بالا مقاومت کند. PPS تا دماهای حدود C° ۳۰۰ ذوب نمی شود. این ماده همچنین در برابر شعله نیز مقاوم است. پلاستیک هایی با عملکرد عالی نظیر  را گرمانرم های مهندسی می نامند.

PPS گران است و بنابراین فقط وقتی که مقاومت حرارتی بالا نیاز باشد، از آن استفاده می شود. سرپیچ ها و سوکت های الکتریکی و دیگر لوازم الکتریکی از PPS ساخته می شوند، مثل قسمت های معینی از اتومبیل ها و اجاق های ماکروویو و سشوارها .

برای تولید PPS باید پارا-دی کلرو بنزن و سدیم سولفید را در یک حلال قطبی مانند N- ‌متیل پیرولیدون وارد واکنش نمود.

این واکنش یک PPS با وزن مولکولی پایین می دهد که برای کاربرد به عنوان پوشش ماده ی خوبی محسوب می شود. اما اگر بخواهید از آن به عنوان ماده‌ای برای ساخت قطعه استفاده کنید، باید آن را با اکسیژن حرارت دهید تا وزن مولکولی بالاتری به دست آید. این فرآیند معمولاً پلیمر را شبکه‌ای نیز می کند.

9- 02432464407

پلی‌فنیلن اکسید

پلی‌(فنیلن اکسید) یا PPO، یکی از آن پلیمرهای پرکاربردی است که آنها را گرمانرم های مهندسی می نامیم. نقطه ی قوت آنها مقاومت زیادشان در برابر دمای بالاست. PPO  دمای انتقال شیشه‌ای بسیار بالایی دارد، نزدیک C° ۲۱۰. البته این مقاومت حرارتی بالا، مابه ازایی هم دارد. اغلب پلیمرها در دمای بالا در یک حالت شبه مایع فرآیند می شوند، ولی اگر پلیمر در یک دمای مناسب به حالت شبه مایع درنیاید، نمی توانید آن را فرآیند کنید. به همین دلیل PPO اغلب با پلی‌استایرن ضربه پذیر (به اختصار HIPS ) به صورت آلیاژ در می آید. آلیاژ کردن PPO با HIPS فرآیند کردن آن را ساده تر می کند، به علاوه مقداری حالت ارتجاعی نیز به آن می بخشد. PPO به این چقرمه سازی نیاز دارد، زیرا این ماده به تنهایی در برخی موقعیت ها می تواند شکننده باشد. جنرال الکتریک آلیاژهای PPO/HIPS را تولید نموده و آنها را تحت نام نوریل می فروشد.

از نظر ساختاری PPO از حلقه های فنیلن که به وسیله اتصالات اتری در موقعیت های ۱و۴ یا پارا، به هم وصل شده اند، تشکیل شده است.

این پلیمر در واقع باید پلی(۲و۶-‌دی‌متیل‌فنیلن‌اکسید) نامیده شود، اما آن را پلی‌(فنیلن اکسید) می نامیم.

02432464407-9

پلی متیل متاکریلات

پلی(متیل متاکریلات) یا PMMA یک پلاستیک شفاف است که به عنوان جایگزینی نشکن برای شیشه استفاده می‌شود. موانعی که در زمین هاکی از برخورد توپ هاکی به تماشاچیان جلوگیری می کند، از PMMA ساخته شده است. شرکت شیمیایی Rohm and Haas پنجره هایی از این جنس می‌سازد و آنها را پلِکسی گلَس می‌نامد. شرکت Ineos Acrylics نیز این مواد را می‌سازد و اسم آنها را Lucite گذاشته است. لوسایت در ساختن سطوح وان های داغ، ظرفشویی ها، وان های یک تکه و وسایل حمام به کار می رود.

PMMA وقتی برای ساخت پنجره استفاده می شود، مزیت دیگری هم نسبت به شیشه دارد. PMMA از شیشه شفاف تر است. وقتی پنجره های شیشه ای خیلی ضخیم ساخته می شوند، دیدن از پشت آن سخت می شود. ولی پنجره های ساخته شده از PMMA ، را به ماده ای مناسب برای ساخت آکواریوم های بزرگ تبدیل می‌کند، زیرا دیواره ی آنها باید آنقدر ضخیم باشد که بتواند فشار بالای چند میلیون لیتر آب را تحمل کند. در واقع، بزرگ ترین شیشه یکپارچه ی جهان، مربوط به شیشه ای در آکواریوم Monterry Bay کالیفرنیا است که از یک قطعه ی بزرگ PMMA ساخته شده و ۱۶ متر طول، ۵/۵ متر ارتفاع، ۳۳ سانتی متر ضخامت دارد.

02432464407-9

پلی‌کتون‌

بسیاری از چیزهای شگفت‌انگیز از پلی‌کتون‌ها ساخته می‌شوند. همان طور که می‌دانید این پلیمرها به قدری جدید هستند که هنوز چیزهای زیادی از آنها ساخته نشده است. اما پلی‌کتون‌ها، پلاستیک هستند، مشتری‌های زیادی هم دارند و تصور می‌شود که زمان زیادی نخواهد گذشت که وسایل زیادی از آنها ساخته شود.

پس چه چیز خیلی مهمی درباره ی پلی‌کتون ها وجود دارد؟  یک پلی‌کتون مسلماً یک پلیمر است با گروه کتون در زنجیر اصلی. 

پلی‌کتون‌ها خاصیت جالب توجهی هم دارند. آنها در هیچ چیزی حل نمی‌شوند. برای حل کردن آن باید از چیزی بسیار غیر عادی مانند هگزافلوئوروایزوپروپانول استفاده کنید. این ویژگی زمانی کاربرد دارد که شما بخواهید از این ماده برای ساخت قطعات اتومبیل استفاده کنید. مسلماً قطعات اتومبیلی که وقتی شما بنزین روی آن بریزید، در آن حل شوند به درد نمی‌خورند. اما با بودن پلی‌کتون‌ها چنین مشکلی وجود نخواهد داشت.

همه‌ی این ویژگی‌ها بسیار مناسب است. ولی واقعاً، اهمیت پلی‌کتون‌ها در چیست؟ تعداد زیادی پلاستیک پرکاربرد در اطراف ما وجود دارد. مثل پلی‌اترسولفون ها، پلی‌فنیلن سولفایدها، پلی‌ایمیدها که کاربردهای بسیار ویژه‌ی آنها را قبلاً دیده ایم. پس چه چیز پلی‌کتون‌ها را ویژه و متمایز می‌کند؟

اتیلن که همان مونومر پلی‌اتیلن می‌باشد، بسیار ارزان است. مونوکسیدکربن هم ارزان است. شما هر بار که چوب یا یک شمع یا هر چیز حاوی کربن را می‌سوزانید، مونوکسیدکربن تولید می‌کنید. واکنش هم بسیار ساده انجام می‌شود. در حالیکه بیشتر پلیمرهای با کارایی بالا به سختی تولید می‌شوند، چرا که باید از نظر شیمیایی بسیار دقیق باشند تا واکنش‌ها انجام شود. مونومرهای ارزان و شیمی آسان، واکنش پلی‌کتون‌ها را بسیار ارزان می‌کند، که در مجموع بسیار ارزان‌تر از پلاستیک‌های با کارایی بالا تمام می‌شود. گاهی اوقات قیمت آنها حتی از یک دلار بر پوند هم کمتر می‌شود. این دلیلی است که ما گمان می‌کنیم در آینده وسایل زیادی از پلی‌کتون‌ها ساخته خواهد شد.

02432464407-9

پلی ایزوپرن

یکی از معروف‌ترین پلیمرهای طبیعی، پلی ایزوپرن، یا لاستیک طبیعی است. اقوام مایایی و آزتکی (ساکنان باستانی مکزیک)، آن را از درخت هِوِآ به دست می آوردند و از آن برای ساخت چکمه های ضد آب استفاده می کردند. آنها همچنین این ماده را در ساخت توپ هایی به کار می بردند که از آنها برای یک بازی شبیه به بسکتبال استفاده می کردند. این پلیمر همان چیزی است که ما آن را الاستومر می نامیم؛ یعنی این ماده پس از کشیده شدن یا تغیر شکل، به شکل اولیه باز می گردد. معمولاً لاستیک طبیعی برای ایجاد اتصالات عرضی، تحت فرآیند قرار می گیرد تا به الاستومر بهتری تبدیل شود.

پلی‌ایزوپرن، یک پلیمر دی‌اِنی است، یعنی پلیمری است که از مونومری حاوی دو پیوند دوگانه‌ی کربن-کربن ساخته شده است. مانند اکثر پلیمرهای دی‌انی، این پلیمر نیز دارای یک پیوند دوگانه‌ی کربن-کربن در زنجیر اصلی است. پلی‌ایزوپرن را می‌توان از شیره‌ی درخت هوآ استخراج نمود، اما می‌توان از طریق پلیمریزاسیون زیگلر-ناتا نیز این ماده را تهیه نمود. این پلیمر، نمونه‌ای نادر از یک پلیمر طبیعی است که ما می‌توانیم آن را تقریباً به خوبی پلیمر به دست آمده از طبیعت، تولید کنیم.

02432464407-9

پلی‌ایزوبوتیلن

پلی‌ایزوبوتیلن یک لاستیک مصنوعی، یا الاستومر است. این پلیمر استثنایی است، زیرا تنها لاستیکی است که در مقابل گاز، ناتراوا (غیر قابل نفوذ) عمل می‌کند. به عبارت دیگر تنها لاستیکی است که می‌تواند هوا را برای مدت زمان طولانی نگه دارد. احتمالاً متوجه شده اید که بادکنک‌ها پس از چند روز خالی می‌شوند. دلیلش آن است که این بادکنک‌ها از پلی‌ایزوپرن ساخته شده‌اند که در مقابل گاز، ناتراوا نیست. از آنجایی که پلی‌ایزوبوتیلن هوا را نگه می‌دارد، برای ساخت موادی مانند آستر داخلی تایرها و آسترهای داخلی توپ بسکتبال به کار می‌رود.

پلی‌ایزوبوتیلن، که گاهی لاستیک بیوتیل و گاهی هم PIB نامیده می شود، یک پلیمر وینیلی است. این ماده، از نظر ساختاری بسیار شبیه پلی اتیلن و پلی پروپیلن است، به جز این که کربن ها، به صورت یک در میان، دارای دو گروه متیل می باشند. این پلیمر از مونومر ایزوبوتیلن و از طریق پلیمریزاسیون وینیلی کاتیونی ساخته می شود.

پلی‌ایزوبوتیلن، نخستین بار در ابتدای دهه ی ۱۹۴۰ به دست آمد. در آن زمان، پرمصرف ترین لاستیک، لاستیک طبیعی، یعنی پلی ایزوپرن بود. پلی ایزوپرن الاستومری عالی بود، و به راحتی از شیره ی درخت هِوِآ به دست می آمد. مزارع عظیمی در مالزی به وجود آمد که برای رفع نیاز جهانی به لاستیک، درخت هوآ می کاشتند. البته مشکل کوچکی وجود داشت؛ مالزی به دست ارتش امپراتوری ژاپن تصرف شده بود و می دانید که اتفاقاً درست در همان زمان، جنگ جهانی دوم، درگرفته بود و ژاپن هم یک طرف جنگ بود. در حالی که متفقین از لاستیک طبیعی محروم شده بودند، سریعاً دست به کار شدند و به PIB دست پیدا کردند. یقیناً این ماده موثر بوده است، چرا که متفقین برنده ی جنگ شدند.

در حقیقت، پلی‌ایزوبوتیلن در طی جنگ اختراع نشد. این پلیمر، مدتی طولانی پیش از جنگ در آلمان و به دست شیمیدانان ساخته شده بود. ولی این ماده، تا پیش از کشف روشی برای شبکه‌ای کردن آن توسط آمریکایی‌ها، خیلی مفید نبود. کاری که آنها کردند، این بود که ایزوبوتیلن را با مقدار کمی، مثلاً یک درصد، ایزوپرن کوپلیمریزه کردند.

 

02432464407-9

دستگاه تولید مستربچ

دستگاه تولید مستربچ:

 

برای تولید مستربچ از دستگاه اکسترودر دو پیچه استفاده می‌شود. استفاده از ماشین اکسترودر یکی از متداول‌ترین و مقرون‌به‌صرفه‌ترین روش‌های شکل‌دهی به پلیمرها می‌باشد. این ماشین دارای مارپیچی است که حرکت خود را از یک موتور و یک گیربکس می‌گیرد و در یک سیلندر حرکت می‌کند. مواد اولیه پلیمری از قیف به داخل دستگاه ریخته می‌شوند و بعد از ذوب شدن، با فشار از درون قالب دستگاه (دای) عبور کرده و به مرور که سرد می‌شود و شکل قالب (دای) را به خود می‌گیرد که در فرآیند تولید مستربچ مواد پس از عبور از قالب به شکل رشته درمی‌آیند. سپس این رشته‌ها وارد تانک آب شده تا خنک شوند و پس از آن از زیر یک خشک کن جهت گرفتن آب عبور داده می‌شوند و در نهایت وارد خردکن شده تا به شکل دانه های مستربچ خرد شوند.

02432464407-09

تولید مستربچ

تولید مستربچ

تولید مستربچ به ۲ روش زیر انجام میشود:

1.      روش پیش اختلاط

در این روش برای تولید مستربچ از یک مخلوط کن داخلی با سرعت بالا استفاده میشود. از طریق این مخلوط کن، یک مخلوط همگن از فرمولاسیون مستربچ که شامل پودر پلیمر، پیگمنت و عامل پراکنش می باشد، تولید می شود. روش پیش اختلاط در دو حالت سرد و گرم انجام می شود. در حالت سرد فقط مخلوطی همگن از اجزا تشکیل می شود. اما در نوع گرم این روش به دلیل ایجاد انرژی و اصطکاک کافی عامل پراکنش ذوب می شود و خیس شدگی پیگمنت ها شروع می شود. با توجه به آنچه گفته شد مشخص است که پراکنش بهتر، در روش پیش اختلاط نوع گرم رخ می دهد. بعد از آن این مخلوط همگن به اکسترودر فرستاده می شود تا وزن کشی شود. بعد از این مرحله مخلوط همگن به قسمت تغذیه اکسترودر و ماردون شده میرود و ذوب می شود. در این حالت برهم کنش و پراکنش پیگمنت ها داخل مذاب پلیمری انجام می شود. در آخر مذاب خارج شده از دای خرد میشود و در حمام آب سرد می شود. سپس همگن سازی انجام می شود و به شکل گرانول بسته بندی می شود.

*مزایای روش پیش اختلاط

·         1- روش پیش اختلاط به دلیل هزینه سرمایه گذاری کم، کیفیت خیلی مناسب محصول ،سرعت بالای خروجی محصول بسیار زیاد مورد استفاده قرار میگیرد.

·         2-در این روش مقدار خروجی محصول در حدود ۱۰۰ الی ۵۰۰ کیلوگرم برساعت است.

 

2.      روش تسهیم خوراک

در روش تسهیم خوراک جهت تولید مستربچ در ابتدا پودر پلیمر به صورت جداگونه به مخزن تغذیه وارد می شود و وزن کشی می شود. بعد از آن وارد ناحیه تغذیه اکسترودر دو مارپیچه شده و عملیات ذوب آن آغاز می شود. از طرف دیگر واکس (عامل پراکنش) و پیگمنت داخل مخلوط کن داخلی با سرعت زیاد پیش اختلاط می شوند و مخلوطی همگن از آنها به دست می آید. سپس وزن کشی شده و به وسیله خط جانبی تغذیه اکسترودر، به مذاب پلیمری درون اکسترودر اضافه می شوند .

*مزایای روش تسهیم خوراک

·       1- در روش قبلی(پیش اختلاط) به دلیل مقاومت حرارتی پایین تر پیگمنت ها، ممکن بود پیگمنت ها دیگر قابلیت و قدرت رنگدهی لازم را نداشته باشند و یا کیفیت رنگ آنها کاهش یابد. اما در روش تسهیم خوراک این مشکل برطرف شده است.

·       2- یکی از مزایای روش تسهیم خوراک این است که پیگمنت دیگر به ناحیه ذوب وارد نمی شود و نیازی نیست از آن عبور کند.این امر خطر کلوخه شدن آن را کاهش می دهد .

·       3- ماردون اکسترودر دو ماردون در این فرآیند نسبت طول به قطر ۴۰ الی ۴۸ را داراست که جهت تولید مستربچ های کربن بلک و تیتانیوم دی اکسید مورد استفاده قرار می گیرد.

·        4- در روش تسهیم خوراک اغلب مستربچ با کیفیت عالی و بسیار بالاتر از روش پیش اختلاط تولید می شود.

·        5- روش تسهیم خوراک به علت پیچیده بودن سیستم، هزینه سرمایه گذاری اولیه بیشتری دارد.

6- در این روش تولید محصولات به مقدار ۵۰۰ الی ۵۰۰۰ کیلوگرم بر ساعت صورت می گیرد.

02432464407-09

کاربرد مستربچ

زمینه های کاربرد آمیزه های پلیمری( کاربرد مستربچ ها :(

با توجه به گستره وسیعی از خواص فیزیکی ، مکانیکی و شیمیایی ارائه شده از سوی آمیزه های پلیمری مختلف،  مستربچ ها در صنایع گوناگونی نظیر خودرو سازی، لوازم خانگی، بسته بندی، لوله و اتصالات مصارف بسیار زیادی دارند. بر این اساس کاربردهای متنوع این محصولات در قالب حوزه های ذیل بررسی می شود .

• بهبود و اصلاح خواص

این کاربرد در واقع علت اصلی تولید مستربچ است. زیرا در برخی موارد هدف اصلی، ایجاد طیف وسیعی از خواص گوناگون است و چون یک پلیمر به تنهایی قادر به ایجاد این خواص نیست، از ترکیب پلیمر ها با مواد افزودنی استفاده می شود.

• بهبود و اصلاح فرایند پذیری

از مستربچ گاهی برای کاهش ویسکوزیته، کاهش ضریب اصطکاک، کاهش چسبنگی استفاده شده که در نتیجه آن، شاهد سهولت فرآیند پذیری خواهیم بود. مثلا برای بهبود فرایند پذیری پلی اتیلن مستربچ کمک فرایند استفاده می شود .

• بازیافت مواد

تولید جهانی پلیمرهای مصنوعی سالانه افزون بر 100 میلیون تن است. از آنجا که پلیمرها موادی با طول عمر بالا بوده، تخریب و بازگشت آنها به چرخه محیط زیست در بلند مدت صورت می گیرد که موجب انباشته شدن آنها در طبیعت می گردد در واقع نوعی مواد آلاینده به شمار می آیند  .بازیافت پلیمرها چالش مهمی در گسترش آنهاست. امروزه برخی از پلیمرهای در حال خروج از چرخه مصرف بازیافت شده که توسط فرایندهای آمیزه سازی و با استفاده از  مستربچ ها در این مواد دوباره به کار گرفته می شوند. درعین حال بیان این نکته ضروری است که پس از بازیافت، خواص فیزیکی و مکانیکی آمیزه تا حدی افت می کند. لذا کاربرد مواد بازیافتی از لحاظ بهداشتی و دستیابی به خواص مکانیکی بالا با محدودیت روبرو است.

• تعدیل قیمت

در برخی مواد آمیزه سازی با هدف کاهش قیمت محصول تولیدی صورت می گیرد. مثلا میتوان به آمیزه سازی پلی پروپیلن و پرکننده کربنات کلسیم اشاره کرد. به این ترتیب ماده ای ارزان با خواص مناسب تولید می گردد.

02432464407-09