انواع بسپار پلیمر

تعداد واحد‌های تکرار شونده در یک مولکول بزرگ، درجه بسپارش یا درجه پلیمریزاسیون نامیده می‌شود. بسپارهایی که فقط از یک نوع واحد تکرار شونده تشکیل شده اند، همگون بسپار (Homopolymer) و آنهایی که از دو نوع واحد تکرار شونده تشکیل شده‌اند، هم بسپار (copolymer) نامیده می‌شوند. گاهی لفظ‌ ترپلیمر (Terpolymer) نیز برای محصولات حاصل از بسپارش سه تک پار (منومر) به کار می‌رود. در عین حال، در مورد محصولاتی که با بیش از سه تک پار بسپارش شده‌اند، لفظ ناهمگون بسپار (Hetrerpolymer) رایج است. بیشتر مواد اساسی همچون پروتئین، چوب، کتان، مو، پشم، لاستیک خام (کائوچو) و رزین ها که در موجودات زنده یافت میشود، بسپار هستند .

بسپارها را می توان از دیدگاه های مختلف طبقه بندی نمود مانند: صنایع، منبع، اساسی یا مهندسی، عبور نور، واکنش حرارتی، واکنش‌های پلیمریزاسیون‌، ساختمان مولکولی و ساختمان کریستالی .

بسپار‌ها از لحاظ منبع به سه گروه اصلی تقسیم بندی می‌شوند که عبارتند از: بسپار های طبیعی، طبیعی اطلاح شده و مصنوعی.
بسپارها از نظر اثرپذیری در برابر حرارت به دو دسته( گرما نرم‌ها (ترموپلاستیک‌ها ) و گرما سخت‌ها (ترموست ها تقسیم می‌شوند.
گرما نرم یا ترمو پلاستیک (Thermoplastic) به بسپارهایی گفته می‌شود که با افزایش دما بدون تغییر شیمیایی، ذوب می‌شوند. این پلیمرها را می توان به دفعات ذوب و دوباره جامد نمود. چنین بسپارهایی در حالت مذاب مانند مایعات جاری می‌شوند و از این لحاظ با بسپار‌های دارای اتصالات عرضی متمایزند .

گرما سخت یا ترموست (Thermoset) به بسپارهایی گفته می‌شود که در اثر اعمال حرارت در آنها پیوند‌های عرضی با واکنش‌های شیمیایی ایجاد می‌شود و در نتیجه وزن مولکولی متوسط آنها بالا رفته و به حالت یکپارچه صلب درمی‌آیند. این بسپارها هنگام حرارت دهی ذوب نشده، بلکه در دماهای بسیار بالا به صورت برگشت ناپذیری تجزیه می‌شوند.ازنظر صنایع مادر، بسپارها به چهار گروه صنعتی لاستیک، پلاستیک، الیاف، پوششی و چسب تقسیم بندی می شوند که صنایع بسیاری به آنها وابسته است .

تاریخچه بسپار

بشر نخستین آموخته بود چگونه الیاف پروتئینی پشم و ابریشم و الیاف سلولزی پنبه و کتان را عمل آورد، رنگرزی کند و ببافد. از بسپارهای طبیعی مانند قیر، پوشش خارجی لاک پشت، شاخ حیوانات و صمغ درختان (که در ساخت کهربا و لاستیک استفاده می شده است) با استفاده از حرارت دادن و اعمال فشار وسائل تزئینی بسازد. بومیان آمریکای مرکزی از لاستیک طبیعی، برای ساختن اشیاء کشسان و پارچه‌های ضد آب استفاده می‌کردند. اولین کاربرد تجاری بسپارها در سال 1843 با کشف کائوچو آغازگردید. باکلیت (Bakelite) اولین بسپار مصنوعی بود که در سل 1909 ساخته و پس از آن الیاف نیمه مصنوعی ریون (Rayon) در سال 1911 ساخته شد.

با شروع جنگ موادی مانند نایلون، آکریلیک، نئوپرن، لاستیک بوتا دین استایرن (SBR)، پلی‌اتیلن و سایر بسپارها جایگزین مواد طبیعی کمیاب گردیدند. از آن زمان، سیر رشد صنایع بسپار ادامه یافت.

80 درصد مواد پایه پتروشیمی تا سال 1980 در کشورهای ایالات متحده آمریکا، اروپای غربی و ژاپن تولید میگردید که ضمن تامین نیاز داخل به دیگر مناطق نیز صادر می‌شد. از آن پس ساختار جهانی صنعت پتروشیمی تغییرات قابل توجهی پیدا کرد. کشورهای که از منابع عظیم نفت خام و گاز طبیعی بهره‌مند بودند مانند کشورهای خاورمیانه و کانادا، به منظور افزایش ارزش افزوده منابع خود شروع به تاسیس واحدهای پتروشیمی نمودند.

از طرفی کشورهای سنگاپور، کره جنوبی و تایوان به منظور تامین نیاز صنایع داخلی خود و نیز صادرات به کشورهایی نظیر چین، ظرفیت‌های زیادی برای تولید مواد پایه پتروشیمی ایجاد کرده‌اند. رشد مصرف بالای ناشی از رشد سریع جمعیت برخی کشورها نظیر چین و هند،‌ تقاضای مواد پایه این کشورها را افزایش داد. راه‌اندازی واحد‌های پتروشیمی در مناطق دیگر جهان که یا دسترسی به خوراک این صنعت داشته‌اند مانند عربستان سعودی و یا خود بازار هدف این محصولات بوده اند مانند چین ، الگوی تولید و تجارت جهانی را تغیییر داد. به طوریکه سهم ظرفیت مناطق صنعتی جهان (ایالات متحده آمریکا، اروپای غربی و ژاپن ) از تولید مواد پایه پتروشیمی از 81 درصد در دهه 1970 به 64 درصد در دهه 1980 و 63 درصد در دهه 1990 رسیده که پیش بینی می گردد این رقم در سال 2012 میلادی به 35 درصد کاهش یابد. در حال حاضر، ظرفیت جهانی مواد پایه پتروشیمی از قبیل اتیلن، پروپیلن، بنزن، متانول، زایلین‌ها،تولوئن و بوتادین بالغ بر 379 میلیون تن است .

الاستومر یا لاستیک

الاستومر، بسپاری است که قابلیت ارتجاعی زیادی داشته و می‌توان آنرا تراکم ناپذیر فرض کرد. نام الاستومر از دو قسمت الاستو” (برگرفته از “الاستیک” و به معنای ارتجاعی) و “مر”(بر گرفته از “پلیمر”) تشکیل شده است .
هر چند قدمت تاریخی صنایع لاستیک دقیقاً مشخص نیست، اما اعتقاد بر این است که بومیان آمریکای مرکزی از برخی درختان، شیرابه هایی استخراج می‌کردند که بعد ها نام (لاتکس) را به خود گرفت که اولین مواد لاستیکی را تشکیل می‌دادند. مشکل اساسی این لاستیک سفت شدن در زمستان و چسبنده بودن در تابستان بود. تا اینکه در سال 1839 چارلز گودیر متوجه شد که در اثر مخلوط کردن لاتکس طبیعی با گوگرد و حرارت دادن آن، ماده ای قابل ذوب و قابل شکل دادن ایجاد می‌شود که مشکلات قبلی آن برطرف شده و کاملا مقاوم و مستحکم است و میتوان از آن، محصولات مختلفی از قبیل لاستیک های توپر، پوتین، چرخ اربه، توپ و… تهیه کرد. این پدیده ولکانیزاسیون ولاستیک حاصله را”کائوچوی ولکانیزه” نامیدند.
بعدها خواص مکانیکی لاستیک‌ها با استفاده از دوده صنعتی (کربن بلک) به عنوان یک ماده پرکننده افزودنی استحکام دهنده، بهبود یافت و در نتیجه، لاستیک های بادی و( تیوپ) تهیه شد. بعد از آن، لاستیک‌های سننتزی مانند ایزوپرن، بوتادی‌ان، کلروپرن و …بعد‌ها لاستیک‌های سنتزی مثل کوپلیمرهای استایرن و بوتادی‌ان تهیه و به بازار عرضه گردید. تولید انواع لاستیک مصنوعی، انقلابی در صنایع دیگر ایجاد نمود .

کاربرد لاستیک‌ها

مهمترین کاربرد لاستیک‌های سنتزی، در ساخت انواع تایر اتومبیل سواری، کامیون و هواپیما، ساخت کفش، تسمه و نوارهای نقاله، مصنوعات ابر شکل، روکش کابل و سیم، لوله ها و وسائل لاستیکی است. همچنین از این ماده ارزشمند در صنایع پالایش، شیمیایی، رنگسازی، چرم مصنوعی، پوشش نخ و پارچه، نوارهای لاستیکی، پوشش مخازن و لوله ها، لاستیک های ضربه گیر و صدا گیر، ساخت قطعات مکانیکی، واشرها و … استفاده می‌گردد.

الیاف مصنوعی

از آغاز پیدایش انسان، همواره چگونگی پوشش و نجات او از سرما مطرح بوده است. مصریها نزدیک به 5500 سال پیش، هنر ریسندگی و بافندگی پنبه را آموختند و چینیها با پرورش کرم ابریشم در حدود 3600 سال پیش، مشکلات پوشش خود را حل کردند. درسده هفدهم، دانشمند انگلیسی بنام رابرت هوک “Robert- Hooke”پیشنهاد کرد که می توان الیاف را با توجه به شیوه ای که کرم ابریشم عمل می‌کند ، تولید نمود. پس از آن، یک بافنده انگلیسی به نام لویزشواب Lois-Schwabe توانست الیاف بسیار ظریف شیشه را با عبور شیشه مذاب از منافذ بسیار ریز تهیه نماید. پس از چندی، سایر دانشمندان موفق به استخراج سلولز چوب و در نتیجه تولید الیاف شدند در سده های هجده و نوزده، همراه با انقلاب صنعتی، ریسندگی و بافندگی، مبدل به تکنولوژی تهیه پارچه از الیاف گوناگون طبیعی و مصنوعی گردید .

انواع الیاف

در صنعت نساجی، الیاف به سه دسته تقسیم می شوند که عبارتند از :

الیاف طبیعی “Natural fibres” شامل دو بخش الیاف نباتی مانند : پنبه، کتان، کنف و الیاف حیوانی مانند پشم و ابریشم می‌باشند .

الیاف کانی”Mineral fibres” الیافی هستند که مواد اولیه آنها از کانی ها به دست می‌آیند مانند الیاف شیشه ای و الیاف فلزی.الیاف مصنوعی به گروهی از الیاف نساجی گفته می‌شود که توسط روش‌های خاص تولید و بصورت مصنوعی تولید می‌گردند که خود بر دو دسته اند .

– الیافی که منشا طبیعی دارند ،ولی توسط انسان دوباره تهیه می شوند مانند ویسکوز ، استات و تری استات که هر یک ریشه سلولزی دارند .
– الیاف سینتتیک یا مصنوعی که از مشتقات نفتی تولید می‌گردند ، مانند: نایلون، داکرون، ارلون یا بطور کلی پلی‌آمیدها، پلی‌استر ها‌، پلی اورتانها‌، پلی آکریل و نیتریل، پلی وینیل کلراید و …

ویژگی الیاف مصنوعی

الیاف مصنوعی در تولید انواع لباس های مردانه، زنانه، جوراب و دستکش، کمربند و مچ بند، لباس‌های ورزشی، انواع فرشهای ماشینی و موکت، کاموا و پتو، رویه مبلمان، پرده، تورهای ماهیگیری، بالن‌ها، چتر نجات، چتر و بارانی، کیف، نخ بخیه، رویه‌کفش، عروسک‌سازی، عایق‌های الکتریکی، وسائل ورزشی، پوشش‌های ضد رطوبت،‌ ضد حرارت، لباس فضا نوردان و … مورد استفاده قرار می گیرد