پلیمر (Polymer) یا در فارسی بسپار، به زنجیرهای از مولکولهای کوچکتر به نام مونومر (Monomer) گفته میشود که بهصورت منظم به هم متصل شدهاند. واژه پلیمر از دو واژه یونانی Polys به معنی “بسیار” و Meros به معنی “قسمت” تشکیل شده است.
پلیمرهای طبیعی و مصنوعی
پلیمرها به دو گروه اصلی تقسیم میشوند:
- پلیمرهای طبیعی: موادی مانند پروتئینها (پشم، ابریشم، چرم) و سلولز (پنبه، چوب، کاغذ) که در طبیعت وجود دارند.
- پلیمرهای مصنوعی: موادی هستند که در صنایع شیمیایی ساخته میشوند؛ مانند پلاستیکها، لاستیکها، چسبها، رنگها، فومها و کامپوزیتها.
کاربردهای مهم پلیمر در صنعت
پلیمرها به دلیل ویژگیهای خاص خود، در طیف گستردهای از صنایع مورد استفاده قرار میگیرند:
- صنایع پلاستیک: بستهبندی و ظروف یکبار مصرف
- صنایع نظامی، ورزشی و حملونقل: بهدلیل وزن سبک و مقاومت بالا.
- صنایع ساختمانی: برای درزگیری، عایق حرارتی و صوتی، پوششهای دیواری، رنگ و عایق ها، کف پوش، چسب.
- صنایع برق و الکترونیک: به علت عایق بودن در برابر جریان الکتریسیته در ساخت روکش کابلها، سوکتها و قطعات الکترونیکی مورد استفاده قرار میگیرد.
- صنایع پزشکی و دارویی: به دلیل بهداشتی بودن و انعطاف بالا، در تولید وسایل جراحی و بستهبندی استفاده میشوند.
- صنعت لوله سازی و تاسیسات: پلیاتیلن (HDPE) و پلیپروپیلن رندوم کوپلیمر در ساخت لولههای آب، فاضلاب و گاز کاربرد فراوان دارند.
- صنایع خودرو سازی: پلیمرها جایگزین بسیار خوبی برای فلزات سنگین در ساخت قطعات خودرو هستند.
استفاده از پلیمر ها به دلیل قیمت پایین تولید و قابلیت بازیافت مزیت اقتصادی بسیار بالایی برای تولید کنندگان و مصرف کنندگان است.
دستهبندی پلیمرها از نظر ساختار شیمیایی
هر پلیمر از واحدهایی به نام مونومر تشکیل میشود. بسته به نوع مونومرها، پلیمرها به چند نوع تقسیم میشوند:
- هموپلیمر (HomoPolymer): از تکرار یک نوع مونومر ایجاد میشود. مثال: پلیاتیلن (PE).
- کوپلیمر (CoPolymer): از ترکیب چند نوع مونومر ساخته میشود تا خواص بهتری داشته باشد.
- رندوم کوپلیمر: مونومرها بهصورت نامنظم در زنجیره پخش شدهاند.
- بلاک کوپلیمر: گروههای مشابه مونومر کنار هم قرار دارند.
نمونه: پلیپروپیلن بلاک در خودرو و پلیپروپیلن رندوم در لولهسازی.
- ترپلیمر و کواترپلیمر: شامل سه یا چهار نوع مونومر مختلف هستند.
فرآیند اتصال مونومرها به هم، پلیمریزاسیون (Polymerization) نام دارد.
دستهبندی پلیمرها از نظر رفتار در برابر حرارت
همچنین پلیمرها براساس واکنششان نسبت به حرارت به سه گروه تقسیم میشوند:
1. ترموپلاستیک (Thermoplastic) یا گرمانرم
ترموپلاستیک ها پلیمرهایی هستند که با حرارت ذوب شده و پس از سرد شدن دوباره سخت میشوند. این ویژگی باعث میشود که قابل بازیافت باشند.
مزایا:
- انعطافپذیری مناسب
- عایق الکتریکی
- مقاومت مکانیکی خوب
- قابلیت استفاده مجدد
معایب:
- تخریب در برابر حرارت زیاد و نور خورشید
نمونهها و کاربردها:
فیلمهای بستهبندی، قطعات خودرو، کابل برق، لولههای انعطافپذیر، تانکرهای حمل و نگهداری مایعات و ظروف پلاستیکی.
انواع ترموپلاستیک شامل: پلی پروپیلن (PP)، پلی اتیلن (PE)، اکریلونیتریل – بوتادین – استایرن (ABS) ، پلی آمید، پلی استال (POM)، پلی استایرن (PS)، پلی بوتیلن (PB) و ….
نانو مواد آنتی باکتریال چه کاربردهایی در صنعت بسته بندی دارد؟
2. ترموست (Thermoset) یا گرماسخت
این پلیمرها پس از حرارتدیدن سخت میشوند و دیگر قابل ذوب و بازیافت نیستند.
مزایای ترموستها:
- مقاومت بالا در برابر حرارت
- پایداری ابعادی
معایب:
- شکنندگی در برابر ضربه
- عدم قابلیت بازیافت
نمونهها و کاربردها:
کاربردها: رزین اپوکسی، چسبهای صنعتی، ظروف ملامین و پوششهای مقاوم حرارتی.
از پلیمرهای ترموست میتوان به پلی دی سیکلو پنتادین،پلی کربنات و… اشاره کرد.
3. الاستومر (Elastomer) یا مواد کشسان
الاستومرها خاصیت ارتجاعی بالایی دارند و پس از تغییر شکل، به حالت اولیه بازمیگردند. در نتیجه، در صنایع خودرو، کفش، واشر، شلنگ و چرم مصنوعی کاربرد دارند.
برتریها:
- قیمت پایین
- مقاومت بالا در برابر آب و ضربه
- انعطاف در دمای پایین
نقاط ضعف:
- حساسیت بالا به نور خورشید، بنزین و روغنها
- مقاومت کم در برابر ازن
نتیجه گیری: