شکل فیزیکی، نوع مصرف و رفتار حرارتی پلیمرها شامل عوامل موثر بر نقطه ذوب پلیمرها، روش های شناسایی پلیمرها، جدول نقطه ذوب پلیمرها، جدول دمای ذوب پلیمرها، شکل فیزیکی پلیمرها (جامد، مایع و…)، نوع مصرف (مصرف مستقیم و غیر مستقیم پلیمرها) می شود.
در مقاله مبانی، خواص و دسته بندی پلیمرها به خواص و طبقه بندی پلیمرها به توجه به شکل 1 پرداخته شد. همچنین در مقاله طبقه بندی پلیمرها از نظر ساختار و منشاء تولید نیز دو مورد از انواع طبقه بندی شرح داده شد. در ادامه توضیح هر یک از انواع تقسیم بندی/طبقه بندی پلیمرها به شکل فیزیکی و نوع مصرف شرح داده خواهد شد. (شما دوستان می توانید با کلیک کردن روی عنوان مقاله آنرا مطالعه کنید)
شکل 1: طبقه بندی پلیمرها
در ادامه مقاله شکل فیزیکی، نوع مصرف و رفتار حرارتی پلیمرها، شکل فیزیکی پلیمرها را بررسی خواهیم کرد.
شکل فیزیکی پلیمرها
پلیمرها و به تبع آن نانوکامپوزیت های پلیمری به صورت اشکال گوناگون از صنایع تولیدکننده به بازار عرضه می شوند. این مواد به طور کلی از لحاظ حالات فیزیکی به پنج دسته گرانول، پودر، الاستومر، لاتکس و رزین قابل تقسیم هستند. شکل فیزیکی هریک از این حالات در شکل نشان داده شده است. (شکل 2)
الف: گرانول پلی اتیلن، ب: پودر پلی وینیل کلراید، ج: رابر بوتادین استایرن، د: لاتکس بوتادین، ه: رزین اپوکسی
شکل فیزیکی پلیمرها – جریان مذاب
پلیمرهایی که در صنعت به صورت جریان مذاب از راکتورهای مخصوص خارج می شوند پس از عبور از سطوح مقاطع دایره ای به صورت پروفایل میله ای سردشده و توسط دستگاه های برش دهنده به قطعات ریزی که از آن به گرانول تعبیر می شود تبدیل می گردند. این نوع پلیمرها غالبا دارای ساختار خطی یا شاخه ای بوده و از فرآیندهای سنتز توده ای که یک روش پلیمریزاسیون تک فاز است به دست می آیند.
شکل فیزیکی پلیمرها – روش های محلولی، تعلیقی، رسوبی و یا پراکنشی
در مقابل پلیمرهایی هستند که به روش های محلولی، تعلیقی، رسوبی و یا پراکنشی تولید می گردند. محصول راکتورهای سنتز این نوع از پلیمرها به صورت سیال از منطقه واکنش خارج شده و پس از فرآیندهای خشک کردن به صورت پودر به صنعت عرضه می گردند. این پلیمرها به مانند محصولات گرونولی عمدتاً دارای ساختار خطی یا شاخه ای هستند. پلیمرهای پودری و گرانولی غالبا دارای نقطه ذوب هستند.
شکل فیزیکی پلیمرها – روش امولسیونی سنتز شده
از طرف دیگر پاره ای از پلیمرها به روش امولسیونی سنتز شده و به صورت لاتکس پایدار به بازار عرضه می گردند. از این ترکیبات بیشتر در پوشش دهی سطوح استفاده می گردد. دسته دیگری از پلیمرها که با ظاهر متفاوتی از مواد پلیمری فوق الذکر به بازار عرضه می شوند الاستومرها هستند. این مواد پلیمری که دارای جرم مولکولی بسیار بالا و فاقد دمای ذوب هستند از محفظه راکتور به شکل پنبه ای خارج شده و به فرم قطعات مکعبی فشرده عرضه می گردند الاستومرها در صنایع گوناگون تولید لاستیک کاربرد دارند.
گاهی از اوقات هم به منظور تهیه محصولات نهایی پایه پلیمری از ترکیبات دوجزئی رزین سخت کننده استفاده می گردد. دراین حالت پلیمرهایی به جرم مولکولی بسیار کم تولید می شود که در دمای محیط مایع هستند. این مواد به منظور تولید انواع چسب ها، فوم ها و سازه های کامپوزیتی به صورت مایع عرضه می شوند.
ذکر این نکته ضروری است که اگرچه اغلب پارامترهای گرانولی، پودری و امولسیونی دارای ساختارهای خطی یا شاخه ای هستند لیکن رزین ها و الاستومرها در نهایت به پلیمرهایی با اتصالات عرضی تبدیل می شوند.
نوع مصرف پلیمرها در ادامه مقاله شکل فیزیکی، نوع مصرف و رفتار حرارتی پلیمرها بررسی خواهد شد.
نوع مصرف پلیمرها
پلیمرها از لحاظ نوع مصرف به دو دسته مصرف مستقیم و غیرمستقیم دسته بندی می شوند. پلیمرهای دسته اول پس از سنتز به همان صورت، مستقیما مورد استفاده قرار می گیرند و هیچ عملیات ثانویه ای به مفهوم فرآیندهای شکل دهی روی آن صورت نمی پذیرد. از این دسته می توان به برخی از پلیمرهای سنتزشده به روش امولسیونی در شکل (در کاربردهای رنگ و سامانه های هسته – پوسته مواد تغییر فازدهنده) و مواد خاص همچون پلی اتیلن در شکل (در پوشش های مقاوم در برابر خوردگی) و پلی وینیل توئولن در شکل (میله های مورد استفاده در ساخت آشکارسازهای پلیمری) اشاره نمود. (شکل 3 و 4)
برخی از نانوکامپوزیت های پلیمری نیز به همین روش به صورت محصول نهایی مورد استفاده قرار می گیرند. در مقابل پلیمرها و نانوکامپوزیت های پلیمری که به صورت گرانول، پودر، قطعات الاستومری و رزین ها از راکتور سنتز خارج می شوند، حتما نیازمند عملیات ثانویه شامل فرآیندهای شکل دهی هستند. در نتیجه در زمره محصولات با مصرف غیرمستقیم قلمداد می شوند.
شکل 3: پوشش مقاوم به خوردگی پلی آنیلین
شکل 4: استوانه پلی وینیل تولوئن ساخته شده به عنوان یک آشکارساز رایج پلیمری
رفتار حرارتی پلیمرها آخرین مورد هست که در مقاله شکل فیزیکی، نوع مصرف و رفتار حرارتی پلیمرها بررسی خواهد شد.
رفتار حرارتی پلیمرها
پلیمرها به طور کلی براساس رفتارشان در برابر حرارت غیرمستقیم به گروه های گرماسخت و گرمانرم دسته بندی می شوند. این تعریف صرفا پلیمرهایی را شامل می شود که در دمای محیط در حالت جامد هستند. پلیمرهای گرمانرم موادی هستند که با افزایش دما در اثر حرارت غیرمستقیم نرم شده و بدون تغییر شیمیایی ذوب می گردند. این پلیمرها را می توان به دفعات ذوب و دوباره جامد نمود.
گرمای ذوب صرف بازشدن گره خوردگی های فیزیکی بین زنجیره های پلیمری وتبدیل نواحی بلورین به آمورف می شود. اغلب پلیمرها در فرم گرانولی، پودری و امولسیونی که دارای ساختار خطی یا شاخه ای هستند در این طبقه بندی قرار می گیرند. البته منظور از درج سامانه های امولسیونی در این دسته تهیه ذرات پلیمری موجود به کمک اتصالات عرضی شیمیایی امکان تحرک نداشته و تخریب می گردند.
با توجه به موضوع طبقه بندی پلیمرها براساس رفتار حرارتی طبیعی است که رزین و الاستومرها چون در دمای محیط جامد نیستند با توجه به سیالیت آنها در این تقسیم بندی قرار نمی گیرند. این مواد پلیمری در نهایت به منظور استفاده به عنوان محصول نهایی به پلیمرهای گرماسخت تبدیل خواهند شد. پلیمرهای گرماسخت دارای ساختارهای متصل عرضی و شبکه ای هستند.
پلیمرهای گرمانرم
پلیمرهای گرمانرم بعضا شامل زنجیره های بلند پلیمری هستند که رفتار چقرمه از خود نشان می دهند این دسته از پلیمرها به صورت بلوری یا آمورف وجود داشته و براثر گرم کردن نرم شده و در نهایت ذوب می شود. بنابراین جهت شکل دهی این دسته از پلیمرها، آن ها را تا دمای بالا گرم کرده تا ذوب شوند و سپس در قالب مناسبی به صورت ساده یا با اعمال فشار شکل می دهند.
خواص و کاربرد پلیمرهای گرمانرم در جدول نشان داده شده است. براین اساس این دسته از پلیمرها می توانند توسط فرآیندهای مختلف تولید شوند که از آن جمله می توان به قالب گیری تزریقی (مثل تزریق پلاستیک) قالب گیری دمشی (مثل نایلون نازک) و ترموفرمینگ با شکل دهی حرارتی (مثل لیوان یکبار مصرف) اشاره کرد. شکل شماتیک فرآیندهای مذکور در شکل 5 به تصویر کشیده شده است.
شکل 5: شماتیکی از فرایند های شکل دهی در پلیمر
پلیمر گرماسخت
پلیمر گرماسخت ترکیبی از یک ماده پلیمری بوده که با یک ماده کوچک مولکول دو ظرفیتی، ماده پلیمری دیگر و یا شاخه های موجود در زنجیره اصلی اتصال عرضی قوی برقرار می کنند و یک شبکه سه بعدی تشکیل می دهند. پیوندهای درون زنجیره ای در این سری از پلیمرها از نوع پیوندهای قوی کووالانسی و پیوندهای بین زنجیره ای آن ها نیز از نوع پیوندهای شیمیایی هستند. پلیمرهای گرماسخت عموما استحکام بیشتری نسبت به پلیمرهای گرمانرم داشته ولی در عین حال شکننده هستند.
یکی دیگر از ویژگی های پلیمرهای گرماسخت در این است که پس از تشکیل اتصالات عرضی، بازیابی آنها غیرممکن است. جدول ساختار مولکولی مونومر و همچنین کاربرد تعدادی از مهم ترین پلیمرهای گرماسخت را نشان می دهد. قابل ذکر است که پلاستیک ها پلیمرهایی خطی یا شاخه ای که در اثر حرارت ذوب می شوند بعضی از آنها دارای خاصیت ذاتی مایل به تشکیل ساختارهای کریستالی هستند در حالی که برخی دیگر به علت ممانعت فضایی زنجیره های پلیمری میل به تشکیل ساختارهای کریستالی نداشته و کاملا امورف هستند. در حالی که الاستومرها که صددرصد آمورف و در دمای اتاق سیال و بالاتر از دمای انتقال شیشه ای خود هستند.
الاستومرها
الاستومرها دسته ای از پلیمرهایی می باشند که کرنش های الاستیک بالاتر از 200 درصد را تحمل می کنند از لحاظ مولکولی نیز الاستومرها دارای زنجیره های مولکولی منعطف بوده که با اعمال نیرو به صورت برگشت پذیر کشیده می شوند جدول ساختار مولکولی مونومر و همچنین کاربرد تعدادی از مهم ترین الاستومرهای مورد استفاده را نشان می دهد. در جداول زیر خواص انواع پلیمرها بیان شده است.
جدول1: خواص و کاربرد تعدادی از مهمترین پلیمرهای گرمانرم
جدول 2: خواص و کاربرد تعدادی از مهمترین پلیمرهای گرماسخت
جدول 3: خواص و کاربرد تعدادی از مهمترین پلیمرهای گرماسخت مورد کاربرد در صنعت لاستیک
مقاله قبلی سایت آگهی تخصصم اینه را می توانید اینجا بخوانید
همچنین شما دوست عزیز و متخصص نیز می توانید مقالات خود را با اسم خودتون (شرکت، اشخاص و مخترعان) به همراه تبلیغ تخصص، محصولات و خدمات خود در آخر آن در سایت تخصصم اینه به رایگان منتشر نمایید. البته به شرطی که مقاله کپی از سایت های دیگر و حتی خودتون نباشد. مقالات تا همیشه در سایت خواهند ماند.
اینجا کلیک کنید تا شرایط نوشتن و فرستادن مقاله را مشاهده نمایید.
برای تبلیغ خدمات و محصولات تخفیفدار خود در صفحه اول سایت با حداقل هزینه(با لینک فالو به سایت) اقدام نمایید(از اینجا بیشتر مطالعه کنید).
در فرم زیر نیز می توانید ایمیل خود را برای دریافت آخرین مقاله های سایت وارد نمایید.
