پلیمرها در صنعت به دلیل ویژگی های متنوع و قابل تنظیم خود، نقش بسیار مهمی ایفا می کنند. این مواد می توانند به گونه ای طراحی شوند که سبک، مقاوم، انعطاف پذیر یا در برابر حرارت و مواد شیمیایی پایدار باشند. به همین دلیل، در طیف گسترده ای از کاربردها از ساخت قطعات مکانیکی و الکترونیکی گرفته تا بسته بندی، پوشش ها، لوازم خانگی و تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین قابلیت بازیافت و اصلاح ساختاری پلیمرها باعث شده تا در توسعه مواد نوین و فناوری های پایدار نیز جایگاه ویژه ای داشته باشند.
گروه بازرگانی رهپویان فعالیت خود را از سال 1391 با هدف تأمین مواد اولیه مورد نیاز صنایع شیمیایی و پلیمری کشور آغاز نمود. این مجموعه با تکیه بر تجربه، دانش فنی و شبکه گسترده تأمین کنندگان داخلی و خارجی، همواره تلاش کرده است تا مواد اولیه باکیفیت، دارای استانداردهای بین المللی و با مناسب ترین قیمت را در اختیار صنعتگران ایرانی قرار دهد.
شرکت رهپویان با ارائه ی بهترین خدمات بازرگانی، مشاوره فنی و پشتیبانی مستمر را سرلوحه فعالیت خود قرار داده و هدف نهایی خود را تسهیل فرآیند تولید و ارتقای کیفیت محصولات صنایع کشور می داند.
به طور کلی پلیمرها را می توان بر اساس ساختار، رفتار حرارتی و منبع تولید به چند دسته تقسیم کرد. از نظر ساختاری، برخی از آن ها زنجیره های منظم و فشرده دارند، در حالی که برخی دیگر دارای آرایش نامنظم تری هستند. از نظر رفتاری نیز گروهی در برابر حرارت نرم می شوند و شکل پذیرند، در حالی که گروهی دیگر در برابر گرما سخت و مقاوم باقی می مانند.
در ادامه ی این مقاله، برخی از پرکاربردترین پلیمرها در صنایع مختلف را معرفی خواهیم کرد.
پلی استال (POM) یک ترموپلاستیک مهندسی نیمه بلوری است که از زنجیره های تکرارشونده اکسی متیلن تشکیل شده و به خاطر ترکیب برجسته ای از سفتی و استحکام بالا، پایداری ابعادی، مقاومت سایشی و ضریب اصطکاک کم در بین مواد مهندسی شناخته می شود.
این ماده جذب رطوبت پایینی دارد، قابلیت ماشین کاری و پرداخت سطح خوبی ارائه می دهد و با روش های متداولی مانند تزریق، اکستروژن یا تراش از میلگرد قابل شکل دهی است؛ علاوه بر این خواص خستگی و مقاومت به تنش های دینامیک آن مناسب قطعات متحرک است.
از نظر نوع تجاری دو شاخه ی اصلی وجود دارد که یکی ساختار هموپلیمر و دیگری کوپلیمر است؛ نوع هموپلیمر معمولا بلورین تر و سخت تر است اما حساسیت حرارتی بیشتری دارد و نوع کوپلیمر پایداری فرایندی و مقاومت به تجزیه زیر شرایط پردازشی را افزایش می دهد.
در برابر بسیاری از روغن ها و حلال های غیرپولار مقاومت خوبی نشان می دهد ولی در مواجهه بلندمدت با آب داغ، اسیدها یا قلیاهای قوی آسیب پذیر بوده و در دماهای بسیار بالا ممکن است به تخریب گرمایی و آزادسازی محصولات فرعی منجر شود؛ بنابراین از تثبیت کننده ها و افزودنی های محافظ استفاده می شود.
به خاطر این ویژگی ها در کاربردهای حساس ابعادی و مکانیکی مانند چرخ دنده ها، بوش ها، یاتاقان ها، اجزای قفل و اتصال، قطعات الکترونیکی و بخش هایی از صنعت خودرو و لوازم خانگی کاربرد وسیع دارد. در عین حال باید محدودیت های شیمیایی، حرارتی و نیاز به فرمولاسیون مناسب در طراحی و انتخاب ماده برای هر کاربرد خاص لحاظ شود.
پلی کربنات یک ترموپلاستیک مهندسی آمورف است که به خاطر وضوح نوری بالا، مقاومت ضربه ای بسیار خوب و ثبات ابعادی در کاربردهای نیازمند شفافیت و پایداری مکانیکی شناخته می شود.
ساختار زنجیره ای آن حاوی گروه های کربنات است و ترکیبی از سختی و انعطاف پذیری فراهم می کند. بنابراین با روش های معمولی مانند تزریق، اکستروژن و ترموفورمینگ قابل شکل دهی است و به صورت ورق، قطعه تزریقی یا لوله تولید می شود.
این ماده خواص حرارتی و الکتریکی مناسبی دارد (دمای گذار شیشه ای حدود 145درجه سانتیگراد)، قابلیت ماشین کاری و پرداخت سطح خوبی ارائه می دهد و در برابر ضربه و بار دینامیک عملکرد قابل قبولی نشان می دهد، اما از نظر شیمیایی مقاومت متوسطی دارد.
در مقابل برخی حلال های آلی قوی و عوامل قلیایی آسیب پذیر است و تماس با برخی چسب ها یا تنش های سطحی می تواند منجر به ایجاد ترک های ریز سطحی شود. همچنین بدون افزودنی های محافظتی در برابر اشعه فرابنفش مستعد زرد شدن است.
خواص آن را می توان از طریق افزودنی ها، تقویت کننده ها یا ترکیب با دیگر پلیمرها یه طور گسترده تنظیم کرد و نسخه های مقاوم به شعله یا تقویت شده تولید نمود؛ به همین دلایل در لنزها و عینک های ایمنی، حفاظ ها و پنل های شفاف، قطعات الکترونیکی، بخش هایی از خودرو و برخی تجهیزات پزشکی کاربرد فراوان دارد، هرچند بازیافت مکانیکی آن محدود و در طبقه بندی های بازیافت پلاستیک به عنوان «سایرها» قرار می گیرد.
انواع پلی آمید (PA) خانواده ای از ترموپلاستیک ها هستند که در زنجیره ی پلیمری خود گروه های آمیدی دارند و بسته به ساختمان مولکولی می توانند نیمه بلوری یا آمورف باشند؛ این ساختار به آن ها ترکیبی از استحکام و چقرمگی، مقاومت سایشی و خواص خستگی مناسب می دهد و امکان فرآوری با روش هایی مانند اکستروژن، تزریق و ریسندگی الیاف را فراهم می کند.
از مزایای مهم آن ها می توان به پایداری نسبتا خوب در برابر حرارت و مقاومت مطلوب در برابر روغن ها و بسیاری از حلال های آلی اشاره کرد، اما نقطه ضعف بارزشان جذب رطوبت چشمگیر است که خواص مکانیکی، ابعادی و عایق الکتریکی را تغییر می دهد و پیش از فرآوری اغلب نیاز به خشک سازی دارد.
برای کاربردهای مهندسی با الیاف تقویت کننده یا افزودنی های خاص تقویت و بهبود داده می شوند و برای افزایش مقاومت در برابر شعله، اشعه ماوراء بنفش یا شرایط شیمیایی از تثبیت کننده ها و اصلاح کننده ها استفاده می کنند. به دلیل این ویژگی ها در حوزه هایی مانند منسوجات و نخ ها، قطعات متحرک و ساختاری خودرو، قطعات الکتریکی و الکترونیکی و قطعات صنعتی دقیق کاربرد گسترده دارند، ولی در طراحی و انتخاب مادّه باید تأثیر رطوبت، حساسیت به محیط های اسیدی و بازی قوی و نیاز به فرمولاسیون مناسب را در نظر گرفت.
پلی اولفین الاستومر (POE) نوعی ترموپلاستیک الاستومری است که از ترکیب بلوکی یا تصادفی واحدهای اولفینی ساخته می شود و رفتار بینابینی میان لاستیک و پلاستیک دارد؛ یعنی در دمای محیط خاصیت کشسانی و انعطاف پذیری بالا دارد اما در دمای ذوب مانند ترموپلاستیک ها قابل فرآوری و بازیافت است.
این ماده از لحاظ ساختار فاقد پیوندهای دوگانه کربن–کربن در زنجیره اصلی است، بنابراین در برابر اکسیداسیون، ازن و تخریب نوری پایدارتر از بسیاری از لاستیک های سنتی است.
ویژگی هایی مانند نرمی، چقرمگی، مقاومت ضربه ای در دماهای پایین و چسبندگی مناسب به پلی الفین های دیگر باعث شده که در صنایع بسته بندی، قطعات خودرو، سیم و کابل، لایه های آب بندی، پوشش ها و محصولات مصرفی کاربرد وسیعی پیدا کند.
با افزودن پرکننده ها، نرم کننده ها و عامل های سازگارکننده می توان خواص مکانیکی و فرآیندی آن را تنظیم کرد. در مقایسه با لاستیک های ولکانیزه شده، POE نیاز به عملیات پخت ندارد و فرآیند تولید آن ساده تر و اقتصادی تر است، هرچند در برابر حرارت های بسیار بالا و تماس مداوم با حلال های قوی پایداری محدودی دارد. با این حال، تعادل بین انعطاف، دوام، سبک وزنی و قابلیت بازیافت آن را به گزینه ای محبوب در طراحی محصولات مهندسی مدرن تبدیل کرده است.
اتیلن وینیل استات (EVA) یک کوپلیمر ترموپلاستیک از واحدهای اتیلن و وینیل استات است که با تغییر نسبت واحد وینیل استات خواص مکانیکی و حرارتی آن به طور چشمگیری تغییر می کند. افزایش درصد وینیل استات باعث کاهش بلوریت، پایین آمدن نقطه ذوب و نرم تر و کشسان تر شدن ماده می شود.
این ماده انعطاف پذیری و چقرمگی خوب، مقاومت ضربه ای مناسب به ویژه در دماهای پایین، و قابلیت فرآوری آسان با روش هایی مانند اکستروژن، تزریق، ترموفورمینگ و فوم سازی را ارائه می دهد. همچنین به خاطر چسبندگی بهتر به سطوح قطبی در گریدهای با محتوای وینیل استات بالاتر در چسب های گرم، لایه های چسبان و انکپسولانت ها کاربرد وسیع دارد.
در برخی کاربردهای خاص برای بهبود خواص حرارتی و پایداری مکانیکی از کراس لینکینگ حرارتی یا تابشی استفاده می شود، اما گریدهای کراس لینک شده و فوم ها بازیافت مکانیکی دشواری دارند. از نظر شیمیایی و زیست محیطی، EVA جذب آب کمی دارد و مقاومت مناسبی در برابر بسیاری از روغن ها و مواد شیمیایی سبک نشان می دهد، ولی در معرض اشعه فرابنفش، اکسیداسیون یا حلال های قوی حساس است و نیاز به تثبیت کننده ها و آنتی اکسیدان دارد.
به دلیل ترکیب انعطاف، سبکی و پردازش پذیری در کاربردهایی مانند زیره و فوم کفش، فوم های تزریقی و ورق های محافظ، فیلم ها و بسته بندی، کابل و عایق ها، چسب های داغ و در گذشته و بعضا حالا به عنوان انکپسولانت پنل های خورشیدی کاربرد فراوان دارد؛ با این حال در طراحی باید محدودیت های پایداری بلندمدت و بازیافت آن در نظر گرفته شود.
تیتانیوم دی اکسید یک پیگمنت سفید و ماده ی معدنی-پایه ی بسیار پایدار و کم واکنش است که در قالب پودر بلوری بی رنگ تا سفید عرضه می شود و به خاطر ضریب شکست نوری بالا و توانایی قوی در پراکندگی نور، روشنایی و کدرکنندگی فوق العاده ای ایجاد می کند. همین خصوصیات آن را به عنوان پرکاربردترین سفیدکننده و پیگمنت در رنگ ها، پوشش ها، پلاستیک ها، کاغذ، مرکب ها و بسیاری از کالاهای مصرفی و آرایشی تبدیل کرده است.
این ترکیب در فرم های بلوری متفاوتی مانند نوعی با فعالیت فوتوکاتالیتیکی بالاتر و نوعی پایدارتر و مناسب تر برای پیگمنت ها وجود دارد، و به منظور کاهش واکنش پذیری سطحی و بهبود پراکنش و سازگاری با ماتریس های مختلف سطح آن با اکسیدهای دیگر یا سیلان ها پوشش دهی می شود.
علاوه بر نقش پیگمنت، به دلیل جذب و شکست نور فرابنفش در برخی گریدها در کاربردهای ضدآفتاب و خودتمیزشونده ها و نیز در فرایندهای فوتوکاتالیز کاربرد پیدا کرده است.
با این حال اندازه ذرات و خواص سطحی تعیین کننده ی رفتار آن هستند و نمونه های بسیار ریز (نانو) ملاحظات ایمنی و زیست محیطی خاصی می طلبند، به خصوص از نظر کنترل استنشاق در محیط های صنعتی و احتمال تأثیرات نانومقیاس. از این رو در فرم های مصرفی اغلب مدیریت و تثبیت سطحی برای کاهش خورندگی فوتوکاتالیتیکی و بهبود سازگاری انجام می شود.
