مواد پلیمری چیست
پلیمرها موادی هستند که از زنجیره‌های طولانی و تکرار شونده مولکول‌ها ساخته شده‌اند. این مواد بسته به نوع مولکول‌هایی که به هم متصل می‌شوند و نحوه پیوند آن‌ها، خواص منحصربه‌فردی دارند. بعضی از پلیمرها مثل لاستیک و پلی استر قابلیت خم شدن دارند و کشیده می‌شوند. برخی دیگر مانند اپوکسی‌ها و شیشه‌ها سخت و محکم هستند.
پلیمرها تقریباً در تمام جنبه‌های زندگی مدرن ما کاربرد دارند. این احتمال وجود دارد که اکثر مردم در زندگی خود بارها با یک محصول حاوی پلیمر از بطری آب گرفته تا وسایل و تایرها – در تماس بوده‌اند.
پلیمرهای طبیعی نیز وجود دارند. پروتئین‌ها پلیمرهای طبیعی هستند که از اسیدهای آمینه ساخته شده‌اند و اسیدهای نوکلئیک (DNA ) و (RNA ) پلیمرهای نوکلئوتیدها هستند – به عنوان مثال، مولکول‌های پیچیده‌ای که از بازهای حاوی نیتروژن، قندها و اسید فسفریک تشکیل شده‌اند.
مقدمه‌ای بر پلیمرها
پلیمر به هر دسته‌ای از مواد طبیعی یا مصنوعی گفته می‌شود که از مولکول‌های بسیار بزرگی به نام ماکرومولکول‌ها تشکیل شده باشد که مضربی از واحدهای شیمیایی ساده تر به نام مونومر هستند. مونومرها مولکول‌های کوچک‌تری با دو یا چند محل اتصال هستند که می‌توانند با مونومرهای دیگر پیوند کووالانسی ایجاد کنند. آن‌ها بلوک‌های سازنده پلیمرها هستند. این ویدئو خواص منحصربه‌فردی را که مواد پلیمری به دلیل ساختار مولکولی طولانی و زنجیره‌ای دارند مورد بحث قرار می‌دهد.
پلیمرها در مقایسه با آب، روغن‌ها، فلزات، نمک‌ها یا سایر موادی که معمولاً با آن‌ها در تعامل هستیم، وزن مولکولی بسیار بالایی دارند. از آن‌جایی که زنجیره‌های پلیمری بسیار بلند و رشته مانند هستند، تمایل دارند با یکدیگر درگیر شوند. به دلیل این درهم تنیدگی گسترده، برهم‌کنش بین مولکول‌های پلیمر بسیار قوی است. در حالی که برهم‌کنش بین زنجیره‌های پلیمری به دلیل درهم تنیدگی قوی است، پیوندهای بین مولکولی بین زنجیره‌های پلیمری بسیار ضعیف‌تر از پیوندهای کووالانسی هستند که هر مولکول را در کنار هم نگه می‌دارند. این به زنجیره‌های پلیمری اجازه می‌دهد تا از کنار یکدیگر بلغزند. وزن مولکولی بالا، درهم تنیدگی زنجیره و پیوندهای بین مولکولی ضعیف به مواد پلیمری خاصیت بسیار جالبی می‌دهد، ویسکوالاستیسیته.
مواد ویسکوالاستیک در هنگام تغییر شکل، ویژگی‌های چسبناک و الاستیک را نشان می‌دهند. مواد چسبناک در برابر جریان برشی مقاومت می‌کنند و با گذشت زمان با اعمال تنش به صورت خطی کرنش می‌کنند، در حالی که مواد الاستیک در هنگام تنش دچار کرنش می‌شوند و پس از رفع تنش به سرعت به حالت اولیه خود باز می‌گردند. ویسکوالاستیسیته به مواد پلیمری توانایی جذب انرژی، انعطاف‌پذیری و برگشت فنر را بدون شکستگی می‌دهد.
پلیمرها علاوه بر داشتن خواص ویسکوالاستیک، جریان غیر نیوتنی نیز از خود نشان می‌دهند. این بدان معنی است که ویسکوزیته یک پلیمر مذاب بسته به سرعت برش تغییر می‌کند. این خاصیت باعث می‌شود که ترموپلاستیک‌ها قابلیت قالب‌گیری تزریقی داشته باشند، بنابراین قطعاتی مانند لگو، سپر خودرو، صفحات دیواری سوئیچ نور و بسیاری موارد دیگر را می‌توان به صورت انبوه تولید کرد.
انواع پلیمر
چندین گرانول پلیمری پلاستیکی رنگ شده در آزمایشگاه
3 کلاس اصلی از پلیمرها وجود دارد – ترموپلاستیک‌ها، ترموست‌ها و الاستومرها. تمایز بین این طبقات به بهترین وجه با رفتار آن‌ها تحت حرارت اعمال شده مشخص می‌شود.
پلیمرهای ترموپلاستیک می‌توانند بی‌شکل یا کریستالی باشند. آن‌ها به شیوه‌ای نسبتا انعطاف پذیر رفتار می‌کنند اما اغلب دارای استحکام پایینی هستند.
پلیمرهای گرما سخت همیشه آمورف هستند و عموماً قوی و سفت و سخت اما اغلب شکننده هستند.
الاستومرها همیشه آمورف هستند و در سرویس بالاتر از Tg خود استفاده می‌شوند. آن‌ها توانایی منحصر به فردی برای تغییر شکل الاستیک در مقادیر بسیار زیاد بدون آسیب دائمی به شکل خود دارند.
طبقه‌بندی پلاستیک
یکی از وجوه مشترک پلیمرهای طبیعی و مصنوعی این است که هر دو را می‌توان به عنوان ترموپلاستیک طبقه بندی کرد، یعنی به عنوان ماده‌ای قابل اصلاح. به راحتی چکش خوار هستند و در تولید الیاف، فیلم و بسته‌بندی استفاده می‌شوند. علاوه بر این، آن‌ها می‌توانند بازیافت شوند.
اما این به همین جا ختم نمی‌شود، زیرا آن‌ها می‌توانند گرماگیر یا ترموست نیز باشند، یعنی زمانی که ساختار سه بعدی با پیوندهای متقاطع صلب باشد. به همین دلیل قالب آن قابل تغییر نیست. این ویژگی این ترکیبات را برای تشکیل ساختارهای سفت و بادوام مانند قطعات خودرو ایده آل می‌کند.
خواص مواد پلیمری
- تراکم: چگالی مواد پلیمری کم است زیرا عمدتاً از عناصر سبک تشکیل شده است.
- انبساط حرارتی: انبساط حرارتی پلیمرها نسبتاً زیاد است. این باید در طراحی و استفاده از اجزای پلیمری در نظر گرفته شود، به ویژه هنگامی که در ارتباط با سایر مواد مهندسی استفاده می‌شود. پلیمرها به دلیل ترکیبات خود می‌توانند با مقادیر متفاوت در جهات مختلف منبسط شوند. حاوی پیوندهای کووالانسی قوی در امتداد زنجیره پلیمری و نیروهای پراکنده بسیار ضعیف‌تر بین زنجیره‌های پلیمری است.
- هدایت حرارتی: هدایت حرارتی آن را به عنوان مواد عایق مناسب تبدیل می‌کند. پلیمرها هم‌چنین خواص عایق الکتریکی برجسته‌ای دارند.
- نفوذپذیری: به طور کلی، پلیمرهای جامد حاوی منافذ به هم پیوسته نیستند و ممکن است به طور کلی عملاً غیر قابل نفوذ در نظر گرفته شوند. به همین دلیل است که پلیمرها اغلب به عنوان پوشش‌های محافظ، سد بخار، درزگیرها، ترکیبات درزبندی و ضد گازها و بخارات استفاده می‌شوند.
- مقاوم در برابر مواد شیمیایی: پلیمر می‌تواند در برابر مواد شیمیایی مقاومت کند که آن را به یک ماده ساختمانی مناسب در شرایط مختلف تبدیل می‌کند.
- قدرت: انواع مختلفی از مقاومت‌ها مانند مقاومت کششی، فشاری، خمشی، پیچشی و ضربه‌ای وجود دارد. استحکام ضربه به شدت تحت تاثیر تغییر دما است، قدرت ضربه معمولاً با کاهش دما کاهش می‌یابد.
بیشتر بدانید: فروش در صنایع پلیمیری – گروه خرید و فروش مواد شیمیایی – انواع پلیمرها و کاربرد آن‌ها
استحکام مواد پلیمری بر اساس وزن مولکولی، اتصال عرضی و بلورینگی است. استحکام کششی پلیمر با افزایش وزن مولکولی افزایش می‌یابد. به طور مشابه، وزن مولکولی بزرگ استحکام بالایی را فراهم می‌کند.
علاوه بر این، اتصال عرضی باعث کاهش حرکات زنجیره‌ها و افزایش استحکام پلیمر می‌شود. کریستالی بودن پلیمر استحکام را افزایش می‌دهد، زیرا در فاز کریستالی، پیوند بین مولکولی مهم‌تر است.
- دوام: دوام آن بر اساس نوع پلیمر، ترکیب و ساختار آن و اثر هم افزایی شرایط قرار گرفتن در معرض آن است. دوام یک پلیمر تعیین می‌کند که آیا برای کاربردهای ساختمانی خارجی مناسب است یا خیر تغییراتی که باعث تخریب محیطی در پلیمرها می‌شود و در نهایت دوام را تعیین می‌کند، پیچیده و متنوع است. این پیچیدگی ناشی از عملکرد مشترک تعدادی از عوامل تخریب، به ویژه اشعه ماوراء بنفش (نور خورشید)، گرما، اکسیژن، ازن و آب است.
- مسمومیت: برخی از مونومرهای آلی که پلیمرها از آن‌ها سنتز می‌شوند به عنوان سمی شناخته می‌شوند و کنترل‌های شدیدی روی کار با این مواد اعمال می‌شود. سطوح مونومر آزاد باقیمانده در ترموپلاستیک ها بسیار کم است و این مواد معمولاً خطرناک در نظر گرفته نمی‌شوند. با این حال، در صورت قرار گرفتن در معرض دمای بالا، تجزیه پیرولیتیک جزئی ممکن است رخ دهد و مونومر یا سایر مواد فرار و سمی آزاد شود. با مواد غیر پلیمریزه شده باید با دقت برخورد کرد. علاوه بر این، مشکلات سمیت با افزودنی‌های پلیمری خاص ایجاد می‌شود و افزودنی‌های مجاز در فرمولاسیون برای تماس با آب آشامیدنی باید تحت کنترل دقیق قرار گیرند.
بیشتر بدانید: کاربرد پلیمر چیست – فروش مواد پلیمری – خرید مواد پلیمری – خریدار مواد پلیمری
جمع‌بندی
ما در این مقاله مطالب مفیدی در رابطه با مواد پلیمری و انواع مواد پلیمری را ارائه دادیم امیدواریم برای شما مفید بوده باشد برای دریافت اطلاعات بیشتر با ما در تماس باشید.
بدون دیدگاه