آشنایی با انواع پلیمرها، كاربرد و خواص آنها

آشنایی با انواع پلیمرها، كاربرد و خواص آنها

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

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

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

ترموپلاستیك ها

الف – پلی اولفین یا پلیمرهای اتنیك

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

پلی متیل پنتن (PMP)
یك دستگاه پلاستیك با شفافیت و خواص الكتریكی خوب است كه می تواند تا دمای 0C150 نیز مورد استفاده قرار گیرد.

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

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

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

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

ب- پلی آمیدها (PA)

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

ج ) پلی استالیز

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

د ) سلولزها

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

ه – پلی‌كربناتها (PC)

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

ترموست ها

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

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

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

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

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

(Heva Brasiliensis) با بخار، و تركیب آن با عوامل ولكانیزه، آنتی‌اكسیدان‌ها و پركننده تهیه می‌شود. رنگهای دلخواه می‌تواند با تركیب رنگدانه‌های مناسب (به عنوان مثال، قرمز: اكسید آهن- Fe2O3، سیاه: كربن سیاه و سفید: اكسید روی – ZnO) حاصل شود. رابر طبیعی دارای خواص دی‌الكتریك مناسب قابلیت ارتجاعی عالی، قابلیت جذب ارتعاش بالا و مقاومت شكست مناسب است. بطور كلی، رابرهای طبیعی از نظر شیمیایی در مقابل اسیدهای معدنی رقیق، قلیا و نمكها مقاوم هستند. رابر طبیعی، براحتی توسط مواد شیمیایی اكسید‌كننده، اكسیژن اتمسفری، ازن، روغن‌ها، بنزن و ستن‌ها مورد حمله قرار گرفته وغالباً دارای مقاومت شیمیایی كم در مقابل نفت و مشتقات آن و بسیاری مواد شیمیایی آلی هستند، بطوری كه در معرض آنها نرم می‌شوند. علاوه بر این، در مقابل تابش اشعه UV (به عنوان مثال، قرار گرفتن در معرض نور خورشید) بسیار حساس هستند.

در مجموع این ماده برای كاربردهایی كه به مقاومت سایشی، مقاومت الكتریكی و خواص جذب ضربه یا ارتعاش نیاز دارند، بسیار مناسب است. با وجود این، به واسطه محدودیت مكانیكی رابر طبیعی، و همچنین بسیاری رابرهای مصنوعی، توسط ولكانیزاسیون و تركیب با افزودنیهای دیگر این مواد به محصولات پایدارتر و سخت‌تر تبدیل می‌شوند. فرآیند ولكانیزاسیون شامل اختلاط رابر طبیعی یا مصنوعی خام با 25 درصد وزنی سولفور و حرارت مخلوط در OC150 است. مواد رابر حاصله به واسطه واكنش‌های زنجیری بین رشته‌های كربن مجاور به مراتب سخت‌تر و قوی‌تر از مواد اولیه هستند. بنابراین، كاربردهای صنعتی رابر طبیعی ولكانیزه شده شامل مواردی نظیر: پوشش داخلی پمپ‌ها، شیرها، لوله‌ها، خرطومی‌ها و اجزای ماشین كاری است. به دلیل مقاومت شیمیایی پایین و حساسیت این رابر به نور خورشید، كه یك خاصیت نامطلوب در صنایع است، امروزه این ماده با انواع جدید الاستومرها جایگزین می‌شود.

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

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

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

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

نتیجه‌گیری

با توجه به مطالب ارایه شده در این مبحث ، پلیمرها به سه گروه اصلی ترموپلاستیك‌ها، ترموست‌ها و الاستومرها تقسیم می شوند كه بعضی انواع آن از نظر خواص فیزیكی و كاربردهای آنها بیان شد. نتیجه حاصل از بررسی انواع مختلف پلیمرها مشخص می‌كند كه هر سه گروه مذكور داری مقاومت شیمیایی بسیار بالا در برابر اسیدهای معدنی بوده و تقریباً همه آنها در مقابل تابش اشعه UV، مخصوصاً تابش نور خورشید، بسیار حساس هستند.

ترموپلاستیك‌ها با توجه به خواص مكانیكی و شیمیایی مناسب، در بسیاری كاربردهای صنعتی نظیر لوله‌ها و تجهیزات انتقال، تجهیزات الكتریكی، پوشش‌ها، اتصالات و نظایر آن استفاده می‌شوند.
ترموست‌ها برخلاف ترموپلاستیك‌ها دارای مقاومت خوردگی پایینی هستند و در نتیجه استفاده از آنها در صنایع محدود به ساخت لوله‌ها، شیرها، پمپ‌ها، ظروف، پوشش‌های محفاظ، عایق‌كاری، چسبنده‌ها و … می شود.
الاستومرها نیز به عنوان مواد پوشش‌ مخازن، تانكها و لوله‌ها استفاده شده و از نظر شیمیایی در مقابل اسیدهای معدنی رقیق، قلیاها و نمكها مقاوم هستند.

منبع : انجمن کامپوزیت ایران
سایت مرجع مهندسی ایران

آشنایی با انواع پلیمرها، كاربرد و خواص آنها

کلمات کلیدی : آشنایی,با,انواع,پلیمرها،,كاربرد,و,خواص,آنها,آشنایی با انواع پلیمرها، كاربرد و خواص آنها , مقالات مهندسي , مهندسی پلیمر , کامپیوتر، مکانیک، برق، عمران، شیمی، پزشکی آشنایی+با+انواع+پلیمرها،+كاربرد+و+خواص+آنها+

تاریخ: یکشنبه 2012/08/12
برترین مطالب امروز
مطالب مرتبط
ترفند
اس ام اس

ابر برچسبها