تعریف پلیمر و تحلیل آن در لوله پلی اتیلن تهران پلاستیک
از سال 1340 که شرکت ملی صنایع پتروشیمی مامور نصب ماشینآلات خریداری شده جهت تولید پی وی سی در شهر صنعتی کرج شد تاکنون، صنعت پتروشیمی در ایران تحولات و دگرگونیهای فراوانی داشته است. واژه پلیمر از کلمات یونانی POLY به معنی بسیار و MEROS به معنی قسمت گرفته شده است. پلیمر به موادی گفته میشود که از مولکولهای بسیار بزرگ (ماکرومولکول) درست شدهاند. این مولکولهای بزرگ خود را تکرار واتصال واحدهای کوچکتر (منومر) تشکیل یافتهاند. قسمت عمده خوراک محصولات پلیمری از مواد پایه پتروشیمی مانند اتیلن, پروپیلن, بنزن و زایلین تامین میگردد. بنا به نوع و تعداد منومرها و همچنین چگونگی تکرار و طرز قرار گرفتن آنها در ابعاد مختلف در هر پلیمر ، مواد پلیمری باخواص گوناگون تولید میشود.
تاریخچه پلیمر و بررسی آن در لوله پلی اتیلن تهران پلاستیک
پلیمرهای طبیعی مانند قیر، پوشش خارجی لاکپشت، شاخ حیوانات و صمغ درختان (که در ساخت کهربا و لاستیک استفاده میشده است) از دیرباز وجود داشتهاند که با استفاده از حرارت دادن و اعمال فشار، از آنها وسائل تزئینی ساخته میشد. طی قرن نوزدهم با انجام عملیات شیمیایی بهبود دهنده بر روی پلیمرهای طبیعی, محصولات زیادی تولید گردید. باکلیت (Bakelite) , اولین پلیمر مصنوعی بود که درسال 1909 ساخته شد و پس از آن, الیاف نیمه مصنوعی"ریون" (Rayan) در سال 1911 ساخته شد. با شروع جنگ, موادی مانند نایلون, اکریلیک, نئوپرن, لاستیک, بوتادین- استایرن (SBR) , پلی اتیلن و سایر پلیمرها جایگزین مواد طبیعی کمیاب گردیدند. از آن زمان, سیر رشد صنایع پلیمر ادامه یافت, به طوری که در حال حاضر نیز جز سریعترین صنایع بالنده دنیا به شمار میآید. تا سال 1980 ، 80 درصد مواد پایه پتروشیمی در کشورهای ایالات متحده آمریکا ، اروپای غربی و ژاپن توسط شرکتهایی از قبیل: Exxon mobile corporation, BP Amoco plc, Dow Chemical, The royal Dutch/Shell group of companies, Chevron phillips, Equistar chemicals, LP, total fina ELF تولید میگردد که ضمن تامین نیاز داخل، به دیگر مناطق نیز مواد صادر میکردند. از آن پس ساختار جهانی صنعت پتروشیمی تغییرات قابل توجهی پیدا کرد و در قسمتهای دیگر جهان نیز تسهیلات پتروشیمی راهاندازی گردید.کشورهایی که از منابع عظیم نفت خام و گاز طبیعی بهرهمند بودند، همانند کشورهای خاورمیانه و کانادا، واحدهای پتروشیمی را عمدتاً به منظور افزایش ارزش افزوده منابع خود تاسیس نمودند.
از آنجائی که بازار داخلی اکثر این کشورها، به ویژه کشورهای خاورمیانه – بسیار کوچک بود، مشارکت آنها در صادرات مواد پایه پتروشیمی به سایر مناطق بسیار قابل توجه میباشد.از طرفی کشورهای سنگاپور و جمهوری کره و تایوان به منظور تامین نیاز صنایع داخلی خود و نیز صادرات به کشورهای همچون چین، افزایش ظرفیت زیادی در تولید مواد پایه پتروشیمی داشتهاند. همینطور رشد مصرف در برخی کشورها که رشد جمعیتشان سریع است. تقاضای مواد پایه پتروشیمی را افزایش داد. از جمله این کشورها میتوان از چین و هند وسایر کشورهای آسیایی نام برد . با توجه به راه اندازی واحدهای پتروشیمی در مناطق دیگر جهان، که یا دسرسی به خوراک این صنعت داشته اند- مانند سابیک عربستان - و یا خود بازار هدف این محصولات بودهاند مانند: Sinopec-China Petrochemical corporation در چین صادرات کشورهای ایالات متحده آمریکا، اروپای غربی و ژاپن را آسیب پذیر نموده، به طوری که رشد ظرفیت در این مناطق از تولید مواد پایه پتروشیمی از 81 درصد در دهه1970 به 64 درصد در دهه 1980 و 63 درصد در دهه 1990 رسیده که پیشبینی میگردد این رقم درسال 2005 میلادی به 49 درصد کاهش یابد . در ظرفیت سالانه جهانی مواد پایه پتروشیمی از قبیل اتیلن، پروپیلن، بنزن، متانول و زایلین، بالغ بر 341 میلیون تن است.
انواع پلیمرها
لاستیک ها
پلاستیک ها
لاستیک‌ها
از ويژگي برجسته لاستيكها مدل آلاستيسيته پايين آنها است همچنين مقاومت شيميايي و سايشي و خاصيت عايق بودن آنها باعث كاربردهاي بسيار در زمينه خوردگي ميگردد . مثلا لاستيكها با اسيد كلريدريك سازگارند و به همين دليل لوله پلی اتیلن ها و تانكهاي فولادي با روكش لاستيكي سالهاست مورد استفاده قرار مي‌گيرند .
نرمي لاستيكها نيز يكي ديگر از دلايل كاربرد فراوان اين مواد ميباشد مانند شيلنگها، نوارها و تسمه ها ، تاير ماشين و …
لاستيكها به دو دسته تقسيم ميشوند :
1. لاستيكهاي طبيعي
2. لاستيكهاي مصنوعي
بطور كلي لاستيكهاي طبيعي داراي خواص مكانيكي بهتري هستند مانند مدول آلاستيسيته پايينتر ، مقاومت در برابر بريدگي ها و توسعه آنها اما در مو رد مقاومت خوردگي لاستيكهاي مصنوعي داراي شرايط بهتري هستند.
لاستيكهاي طبيعي
لاستيك داراي مولكولهاي از ايزوپرن ( پلي ايزوپرن ) ميباشد و به صورت يك شيره مايع از درخت گرفته ميشود ، ساختمان كويل شكل آن باعث الاستيسيته بالاي اين ماده مي شود (100 تا 1000 درصد انعطاف پذيري) محدوديت حرارتي لاستيك نرم حدود 160 درجه فارنهايت است ، اين محدوديت با آلياژ سازي تا حدود 180 درجه فارنهايت افزايش مي‌يابد. با افزايش گوگرد و حرارت دادن لاستيك سخت تر و ترد تر ميشود. اولين با ر در 1839 چارلز گودير اين روش را كشف كرد و آن را ولكا نيزه كردن ناميد ، حود 50% گوگرد باعث جسم سختي بنام ابونيت ميگردد كه براي ساخت توپ بولينگ مورد استفاده قرار مي‌گيرد . مقاومت خوردگي معمولا با سختي نسبت مستقيم دارد .
مدول آلاستيسيته براي لاستيكهاي نرم و سخت بين 500 تا 500000 پوند بر اينچ متغير است.
لاستيكهاي مصنوعي
در جنگ جهاني دوم وقتي منابع اصلي لاستيكها بدست دشمن افتاد نياز شديدي براي جايگزيني آن توسط يك ماده مصنوعي احساس مي شد. در اوايل دهه 1930 نئوپرن توسط دوپنت بدست آمد ،اين ماده پنجمين ماده استراتژيك در جنگ جهاني بود. امروزه لاستيكها ي مصنوعي زيادي شامل تركيباتي با پلاستيكها وجود دارند.
فيلرهاي نرم كننده و سخت كننده مختلفي براي بدست آوردن خواصي چون الاستيسيته ، مقاومت در برابر خوردگي و مقاومت در برابر حرارت با هم تركيب مي شوند كه در ادامه به معرفي چند تا از اين مواد ميپردازيم :
1. نئوپرن و لاستيك نيتريل در مقابل نفت و گاز مقاومند. يكي از اولين كاربردهاي آن در شيلنگ‌هاي پمپ بنزين است .
2. لاستيك بوتيل : خاصيت برجسته اين لاستيك عدم نفوذ پذيري در مقابل گازهاست اين خاصيت باعث استفاده آن در لوله پلی اتیلن هاي داخلي و تجهيزات كارخانجات مواد شيميايي مثلا آبندي تانكرهاي حمل گاز مي باشد. همچنين اين لاستيك مقاومت خوبي در برابر محيطهاي اكسيد كننده مانند هوا و اسيد نيتريك رقيق دارد .
3. لاستيك سيليكون : مقاومت حرارتي اين لاستيك در حدود 580 درجه فارنهايت مي باشد .
4. پلي اتيلن كلرو سولفاته شده : داراي مقاومت عالي در محيطهاي اكسيد كننده مثل 90% اسيد نيتريك در درجه حرارت محيط ميباشد .
لاستيكهاي نرم در مقابل سايش بهتر عمل مي كنند . روكشها مي توانند از لايه هاي سخت و نرم تشكيل شوند.
پلاستيك ها
در 15 سال اخير كاربرد پلاستيك ها بشدت افزايش يافته است . يكي از انگيزه هاي اوليه براي بدست آوردن اين مواد جايگزيني توپ‌هاي عاجي بيليارد بوسيله يك ماده ارزانتر بود.
پلاستيك ها توسط ريختن در قالب ، فرم دادن ، اكستروژن و نورد توليد مي شود و به صورت قطعات توپر، روكش، پوشش، اسفنج، الياف و لايه هاي نازك وجود دارند . پلاستيك ها مواد آلي با وزن مولكولي بالا هستند كه مي توانند به شكلهاي مختلف در آيند .بعضي از آنها به صورت طبيعي يافت مي شوند ولي اكثر آنها به صورت مصنوعي به دست مي آيند .
بطور كلي پلاستيك ها در مقايسه با فلزات و آلياژها خيلي ضعيفتر ، نرمتر ، مقاومتر در برابر يونهاي كلر و اسيد كلريدريك ، مقاومت كمتر در برابر يونهاي اكسيد كننده مثل اسيد نيتريك ، مقاومت كمتر در برابر حلالها و داراي محدوديت حرارتي پايينتر مي باشد . خزش در درجه حرارتهاي محيط يا سيلان سرد از نقطه ضعف‌هاي پلاستيك ها بويژه ترموپلاستها مي باشد.
پلاستيك ها : ترموپلاست ها و ترموست ها
ترموپلاست ها با افزايش درجه حرارت نرم مي شوند و موقعي كه سرد مي شوند به سختي اوليه باز مي گردند . اكثر آنها را مي توان ذوب نمود .
ترموست ها با افزايش درجه حرارت سخت مي شوند و با سرد شدن سختي خود را حفظ مي كنند و با حرارت دادن تحت فشار شكل مي گيرند و تغيير شكل مجدد آنها ممكن نيست ( قراضه آن قابل استفاده نيست)
خواص پلاستيكها را مي توان با افزودن مواد نرم كننده ، سخت كننده و فيلر بطور قابل ملاحظه اي تغيير داد . پلاستيكها مانند فلزات خورده نمي شوند .
- ترمو پلاست‌ها
فلورو كربنها :
تفلون و كل اف و فلورو كربنها فلزات نجيب پلاستيكها هستند به اين معني كه تقريبا در تمام محيطهاي خورنده تا دماي 550 درجه فارنهايت مقاوم هستند . اينها از كربن و فلور ساخته شده اند اولين تترا فلوراتيلن توسط دوپنت توليد شد و تفلون نام گرفت .تفلون علاوه بر مقاومت خوردگي ، داراي ضريب اصطكاك كمي است كه مي تواند مانند يك روغن كار سطح فلزاتي كه بر روي هم سايش دارند از خورده شدن در اثر اصطكاك (خوردگي فيزيكي) محافظت كند.
پلي ونيل كلرايد(پی وی سی) :
اين ماده اساسا سخت است ولي با اضافه كردن مواد نرم كننده و وينيل استات ميتوان آنرا نرم نمود . كاربرد اين ماده در لوله پلی اتیلن ها و اتصالات ، دودكشها ، هواكشها، مخازن و روكشها مي باشد .
پلي پروپيلن :
پلي پروپيلن ، پرو فاكس و اسكان براي اولين بار در ايتاليا بوجود آمدند و داراي مقاومت حرارتي و خوردگي بهتري نسبت به پلي اتيل بوده و همچنين از آن سخت تر هستند .براي ساخت والو ها ، بطريهايي كه توسط حرارت استريل مي شوند و لوله پلی اتیلن و اتصالات به كار مي رود.
- ترموستها
سيليكونها :
سيليكونها داراي مقاومت حرارتي بسيار خوبي هستند . خواص مكانيكي با تغيير درجه حرارت تغيير كمي ميكند .يكي از مواد تشكيل دهنده اين ماده سيليسيم است كه ديگر پلاستيكها چنين نيستند. سيليكونها بعنوان تركيبات قالبگيري ، رزينهاي ورقه اي و بعنوان عايق در موتورهاي برقي استفاده مي شود اما مقاومت آنها در مقابل مواد شيميايي كم است.
پلي استرها :
پلاستيك‌هاي پلي استر ، داكرون ، ديپلون و ويبرين داراي مقاومت خوردگي شيميايي ضعيفي هستند .مورد استفاده اصلي پلي استر ها در كامپوزيتها بصورت الياف ميباشد . مثلا كامپوزيت پلي استر تقويت شده و شيشه داراي چنان مقاومتي ميشود كه در بدنه اتومبيل و قايق مورد استفاده ميگردد.
فنوليكها :
مواد فنوليكي(باكليت) ،دارز ، رزينوكس از قديمي ترين و معروفترين پلاستيكها هستند .اين مواد عمدتا بر اساس فنول فرم آلدئيدها هستند. كاربردهاي آن عبارتند از : بدنه راديو ، تلفن ، پريز ، پمپ ، سر دلكو و غلط‌كها.