پلاستیک چیست؟
پلاستیک مادهای مصنوعی یا نیمهمصنوعی است که از پلیمرهای آلی ساخته میشود. این پلیمرها زنجیرههای بلندی از مولکولهای تکرارشونده هستند که از منابع طبیعی مانند نفت یا گاز بهدست میآیند. پلاستیک به دلیل انعطافپذیری، دوام، وزن سبک و هزینه پایین، در صنایع مختلف از بستهبندی تا پزشکی کاربرد دارد. انواع آن شامل پلیاتیلن، پلیپروپیلن و PVC است. با وجود مزایا، تجزیهپذیری کم پلاستیک چالش زیستمحیطی ایجاد میکند، زیرا سالها در طبیعت باقی میماند و میتواند به میکروپلاستیکها تجزیه شود که حیات وحش و اکوسیستم را تهدید میکند. بازیافت و استفاده از پلاستیکهای زیستتخریبپذیر راهحلهای پیشنهادی برای کاهش این مشکل هستند.
طبقه بندی پلاستیک ها
در مهمترین تقسیم بندی به دو گروه اصلی تقسیم میشوند:
1. ترموپلاست ها (پلاستیک های گرما نرم)
یعنی پلاستیک هایی که در اثر حرارت نرم شده و در اثر از دست دادن حرارت سخت میشود؛ مثل: نایلون.
2. ترموست ها (پلاستیک های گرما سخت)
منظور پلاستیک هایی که برای اولین بار در اثر حرارت شکل پودری آنها به قطعه ای یک پارچه تبدیل میشود. اما این قطعه دیگر هرگز توسط گرما ذوب نخواهد شد؛ مانند: ملامین، باکالیت. (به علت وجود پیوند های عرضی و شبکۀ سه بعدی)
ترموپلاست ها
مواد پلاستیکی هستند که توسط حرارت به مایع تبدیل میشوند، پس از شکل گیری و حذف گرما شکل نهایی خود را مییابند و هر چند بار که بخواهیم میتوانیم آن را بارها ذوب کرده و تغییر فرم داد. ترموپلاست ها دارای مجموعۀ ۱۰ خانواده ای میباشند.
که از هر خانواده مهمترین عضوها را به اختصار توضیح داده ایم:
پلی الفین ها
پلاستیک پلی اتیلن (PA)
پلاستیکی است ارزان و سبک که مصارف بسیار زیادی دارد. یک نوع از آن که با وزن مولکولی زیاد تولید میشود دارای سختی بالایی بوده و در برابر سایش مقاوم است و در ساخت قطعات اتصال زانو و پزشکی کاربرد دارد.
همچنین تولید فیلم، صنعت بسته بندی، پوشش کاغذ، لوازم آشپزخانه، آزمایشگاه، اسباب بازی، انواع ظروف بادی و تزریقی و ظروف مقاوم در برابر مواد شیمیایی خورنده نظیر اسید فلوئویدریک (HF) و آمونیاک (NH3) کاربرد دارد.
برای افزایش مقاومت پلی اتیلن در مقابل هوازدگی و اشعۀ ماوراء بنفش معمولا ۲% دوده به آن اضافه میکنند.
پلاستیک پلی پروپیلن (PP)
سبک ترین پلاستیک تولید شده میباشد g/cmˆ۳ ۰٫۹ که خواص آن شبیه پلی اتیلن بوده اما سخت و دمای نرم شدن آن بیشتر است.
پلیمرهای وینیلی
پلیوینیل کلراید (P.V.C)
در دو نوع عمده تولید میشود؛ نوع غیر نرم P.V.C (پلیوینیل کلراید) که سخت و شکننده بوده و مقاومت آن در برابر ضربه کم است؛ مانند: انواع لوله ها و اتصالات پلاستیکی مورد استفاده در ساختمان و یا ورق های خشک P.V.C نوع نرم آن که بر اثر افزودن مواد نرم کننده، نرم و ارتجاعی شده است و در تولید انواع شیلنگ، پرده حمام، بارانی و فیلم های بسته بندی مناسب است. (ماده نرم کننده = دی اکتیل فتالات)
پلی ونیل استات (P.V.A)
همان چسب مصرفی معروف که در ساخت لوازم خانگی استفاده میشود.
پلی وینیل بوتیرال (P.V.B)
چسبی است که در چسباندن شیشه های ایمنی خودرو ها استفاده میشود.
پلی وینیل کلراید
پلاستیکی سخت است که اگر آنرا با ۳۰ – ۵۰ درصد P.V.C به صورت کوپلیمر در آوریم، محصول پلاستیکی کاملا نرم و انعطاف پذیر بدست میآید که آن را “ساران” نامیده اند، و در برابر بخار آب و گازها کاملا نفوذ ناپذیر است.
پلیمرهای فلوئوردار
با افزودن یک یا چند اتم فلوئور به مولکول “وینیل” پلاستیک هایی نسوز، مقاوم در برابر حلال ها و مقاوم در برابر عوامل جوی و ماوراء بنفش ایجاد میشود. (برخلاف پلیمرهای تکراردار)
پلی وینیل فلوراید (P.V.F)
پلاستیکی دارای ویژگی های عالی، مقاومت کششی بالا و مقاوم در برابر دما و سایش.
پلی تترا فلورواتیلن (P.T.F.E)
به نام تفلون مشهور است و ماده ای کدر رنگ است که تا دمایº۲۶۰ سانتی گراد حرارت را بخوبی تحمل نموده. ظریب اصطحکاک آن بسیار پایین بوده و در برابر عوامل شیمیایی خورنده، کاملا مفاوم است؛ کاربرد : پوشش ظروف آشپزخانه و واشرهای لوله کشی.
A.B.S
کوپلیمری سخت و چقر که از آن برای لوله کشی پساب و فاضلاب، دستۀ ابزار و پایه مبلمان استفاده میشود.
پلی استایرن
پلاستیکی روشن، سخت و شکننده است که از آن اسفنج (استایروفوم) تهیه کرده که دارای وزن حجمی کمی بوده و عایق مناسبی به حساب میآید و به علت محبوس شدن گازها در آن ضریب هدایت حرارتی پایین داشته و در صنایع عایق ساختمانی یا صنایع برودتی (یخچال ها و سرد خانه ها) کاربرد دارد.
پلاستیک های آکریلیکی
نام تجاری آنها “پلاکسی گلاس” یا “لوسیت” میباشد. شفاف بوده و بهتر از شیشه نور را از خود عبور میدهد و از آن در ساخت تابلوی علائم، چراغ عقب اتومبیل استفاده میشود. مقاومت آن در برابر اشعۀ ماوراء بنفش خوب اما در برابر خراش و سایش ضعیف است.
نایلون (پلی آمید)
به گروهی از پلیمرها اطلاق میگردد که در مونومر آنها نیتروژن وجود دارد. نایلون ها ساختمانی شبیه پلیمرهای پروتئینی داشته همچنین دارای استحکام بالا. مقاومت به سایش خوب بوده و به علت ظریب استحکاک پایین در قطعات درگیر ماشین (دنده ها) ساچمه ها و … کاربرد دارند. نایلون ها همچنین در تولید الیاف مصنوعی استفاده میشوند. (انواع البسه و جوراب) و میتواند تا ۸% وزن خود رطوبت جذب نمایند.
پلی فرمالدئید (استال)
با نام تجاری “درلین” تولید و عرضه شده و از آن چرخدنده و برنه ماشین های صنعتی را میسازند.
پلی کربنات
ماده ای شفاف، چقر، مقاوم به حرارت دارای ثبات ابعاد؛ کار آن در تولید کلاه های ایمنی سخت، پیچ و مهره و پرۀ پمپ استفاده میشود.
پلی سولفان ها
دارای سختی و چقری بوده ودر برابر حرارت مقاومند و ضد شعله بوده به نحوی که بخوبی خود شعله را خاموش میکنند.
ترموست ها
ترموست ها پلاستیک هایی هستند که پس از پخت و شکل گیری، دیگر نمیتوان با استفاده از حرارت شکل آنها را تغیر داد. ترموست ها دارای سختی بالا، سفتی، مقاومت در برابر حرارت و حلال های شیمیایی و مقاومت الکتریکی بالایی هستند.
ترموست ها بر خلاف ترموپلاست ها از لحاظ شیمیایی پایدار نبوده و فعالند و با گذشت زمان در آنها اتصالات عرضی ایجاد میشود. معمولا به ترموست ها مواد افزودنی از جمله : خاک اره، خاک رس، خاک چینی و الیاف پنبه اضافه میکنند. ترموست ها معمولا شکننده هستند اما لاستیک با آنکه یک ترموست میباشد به علت وجود اتصالات عرضی در مولکول های زنجیره ای آن که به آن “ولگانیزه” میگویند و عامل ایجاد اتصال آن گوگرد است؛ شکننده نبوده و آوای حرکت داشته و کاملا ارتجاعی است.
رزین های فرمالدئیدی
از سخت ترین مواد پلاستیکی بوده که همگی شکننده میباشند.
1. فنل فرمالدئید (P.F)
از اولین و ارزانترین رزین های مصنوعی به شمار میرود. نام تجاری آن “باکالیت” است که در تولید کلید، پریز، پایه لامپ، پیچ رادیو، لنت ترمز، زیر سیگاری و نیز به عنوان چسب جهت تخته چند لایه کاربرد دارد.
2. اوره فرمالدئید (U.F)
کاربردی شبیه P.F دارد.
3. ملامین فرمالدئید (M.F)
پلاستیکی سخت و مقاوم که از آن در تهیه ظروف غذا خوری آشپزخانه استفاده میشود.
پلی استرها
از واکنش بین الکل و اسید تولید شده به صورت اشباع شده و اشباع نشده (آلکید= الکل + اسید) وجود دارند “داکرون” و “ترلین” دو نوع از الیاف مهم پلی استرها هستند که در صنایع نساجی کاربرد دارند .پلی استرها گاه در قطعات تقویت شده با پشم شیشه که به نام “فایبر گلاس” مشهورن (GRP) کاربرد داشته و محصولاتی از جمله پالل های ساختمانی، بدنه تجهیزات حمل و نقل، قایق و کشتی سازی، وان حمام، لوله، مخازن، کابین تراکتور و … کاربرد دارند.
اپوکسی ها
چسبندگی رزین اپوکسی در بیشتر سطوح بسیار خوب بوده، و در برابر خوردگی مقاوم میباشد در صنعت برق از اپوکسی ها برای محافظت قطعات و عایق های الکتریی استفاده میکنند.
مواد تشکیلدهنده پلاستیک: نگاهی دقیق به ترکیبات اولیه
پلاستیکها جز مهمی از دنیای مدرن هستند و کاربردهای گستردهای از بستهبندی گرفته تا ساخت وسایل صنعتی دارند. اما آیا تا به حال فکر کردهاید که این ماده محبوب از چه موادی ساخته میشود؟ در اینجا، به بررسی اجزای اصلی تشکیلدهنده پلاستیکها میپردازیم و اهمیت هرکدام را روشن میکنیم.
1. هیدروکربنهای پایه: شروع فرآیند تولید پلاستیک
پلاستیکها از ترکیبات اولیه به نام هیدروکربنها تشکیل میشوند که بهطور عمده از نفت خام، گاز طبیعی و گاهی زغالسنگ استخراج میشوند. این منابع اولیه، پایهگذار تولید مونومرهای شیمیایی مثل اتیلن، پروپیلن، وینیل کلرید و استایرن هستند. این مونومرها میتوانند با هم ترکیب شوند و در نهایت تبدیل به پلیمرهای مختلفی مانند پلیاتیلن، پلیپروپیلن و پلیاستایرن شوند.
2. پلیمریزاسیون: فرآیند کلیدی در شکل گیری پلاستیک
پلیمریزاسیون فرآیندی است که در آن مونومرهای شیمیایی با پیوستن به هم، زنجیرههای طویلی از مولکولها را تشکیل میدهند. این فرآیند در نهایت موجب تولید پلیمرهای پلیمری میشود که ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی پلاستیک را تعیین میکند. از جمله این فرآیندها میتوان به پلیمریزاسیون افزایشی و پلیمریزاسیون تراکمیاشاره کرد.
3. افزودنیها: تقویت ویژگی های پلاستیک
افزودنیها نقش بسیار مهمی در تعیین خصوصیات نهایی پلاستیک ایفا میکنند. این مواد به پلاستیک اضافه میشوند تا ویژگیهای خاصی مانند مقاومت در برابر حرارت، ضدآب بودن یا استحکام بیشتر به آن داده شود. برخی افزودنیها عبارتند از:
- نرمکنندهها: به پلاستیکها انعطافپذیری میدهند و شکنندگی را کاهش میدهند.
- پایدارکنندهها: از تخریب پلاستیک در برابر اشعه UV یا دماهای بالا جلوگیری میکنند.
- رنگدانهها: به پلاستیک رنگ میدهند و میتوانند ویژگیهای دکوراتیو یا شفافیت به آن اضافه کنند.
- مواد ضدشعله: پلاستیک را مقاوم به آتش میکنند.
4. مواد تقویتکننده: افزایش استحکام و دوام
در بسیاری از کاربردهای صنعتی، پلاستیکها بهتنهایی از استحکام کافی برخوردار نیستند. به همین دلیل، مواد تقویتکننده مانند فیبر شیشه، فیبر کربن و مواد معدنی مانند کلسیت یا کائولین به پلاستیک افزوده میشود تا ویژگیهایی چون مقاومت بیشتر در برابر فشار، سبکی و طول عمر بالاتر به آن بدهد.
خواص (مزایای) پلاستیک ها
- سبک میباشند ( ۲/۱ وزن آلومینیم) لذا در حمل و نقل کاربرد دارند.
عایق حرارتی و الکتریکی خیلی خوبی هستند. - در برابر حلال های شیمییایی مقاومند.
- برخی از آنها شفاف هستند (آکریلیک ها) لذا جانشین مناسبی برای شیشه است.
- بهداشتی میباشند (قارچ ها و کپک ها نمیتوانند به آن اثر کنند) استفاده وسیع در تجهیزات پزشکی.
- قابلیت تکثیر فراوان دارد و میتوان خود رنگ باشند.
- مقاومت برابر شرایط جوی.
- ارزانی.
- قابلیت شکل پذیری فوق العاده.
اصلاح خواص در پلاستیک ها
از قابلیت های دیگر پلاستیک ها این است که میتوان خواص آنها را بهبود بخشید. (به تناسب کارایی که دارند) افزودنی های مهم پلاستیک عبارتند از:
- نرم کننده ها
سه وظیفۀ مهم دارند، کمک به ذوب سریعتر مواد، سهولت در حرکت مواد در دستگاه تولید و جلوگیری از چسبیدن پلاستیک به دیوارۀ دستگاه یا قالب
- فیلترها (پرکننده ها)
اولا موجب کاهش قیمت پلاستیک میشوند، ثانیا خصوصیت فیزیکی و مکانیکی را افزایش میدهند؛ مانند: کربنات کلسیم یا کربنات پتاسیم
- پیگمنت ها
مهمترین وظیفۀ آنها خودرنگ نمودن پلاستیک هاست
- مواد ضد اکسید (آنتی اکسیدانت)
که پلیمرها را در برابر اکسید شدن حاصل از حرارت، نور، هوا و غیره محافظت میکند
- کاهش دهنده اشتعال
- مواد ضد الکتریسته ساکن
سوالات متداول
سلام متاسفانه الآن ازین پلاستکها جواهرات میسازند مثلا از باکالیت کهربا وسندلوس و آب حیات میسازن و به قیمتهای گزاف به این مردم میدن.