مواد پلیمری عمدتا از مشتقات نفت و گاز تولید می‌شوند و در صنایع مختلف من جمله صنعت پلاستیک و تزریق پلاستیک مورد اسفاده قرار میگرند همچنین برای مطالعه بیشتر میتوانید به مقاله انواع پلیمرها در صنعت تزریق پلاستیک مراجعه کنید . با این حال برخی از مواد پلیمری پایه زیستی دارند یعنی از موادی ساخته می‌شوند که از طبیعت استخراج شده است. پلیمرهای طبیعی DNA و RNA را شامل می شوند که در ژن ها و فرآیندهای زیستی بسیار مهمند. در واقع،RNA پِیکی است که پروتئین ها، پپتیدها، و آنزیم های ممکن را می سازد. آنزیم ها به انجام مکانیسم های شیمیایی در بدن موجودات زنده کمک می کنند، و پپتیدها برخی از اجزاء ساختاری جالب توجه دیگر را در پوست، مو و حتی شاخ های کرگدن ها می سازند. پلیمرهای طبیعی دیگر، پلی ساکاریدها (پلیمرهای قندی) و پلی پپتیدها مانند ابریشم، ماده ی موجود در ناخن، و مو را شامل می شوند. لاستیک طبیعی نیز که طبیعتاً یک پلیمر طبیعی است، از کربن و هیدروژن ساخته شده است. بیاید هر یک از خانواده های اصلی پلیمرهای طبیعی را به دقت بررسی کنیم.

مواد پلیمری عمدتا از مشتقات نفت و گاز تولید می‌شوند و در صنایع مختلف من جمله صنعت پلاستیک و تزریق پلاستیک مورد اسفاده قرار میگرند

RNA و DNA حاوی استخوانبندی پلیمری بر پایه ی قند هستند. این موضوع، آنها را در خانواده ی پلی ساکاریدها قرار می دهد، اگرچه در مورد DNA و RNA ، گروههای کاملاً منظمی وجود دارند که به واحدهای قندی متصل شده اند و موجب قابلیت های منحصر به فرد این پلیمرها می شوند.

مواد پلیمری

مواد پلیمری عمدتا از مشتقات نفت و گاز تولید می‌شوند؛ با این حال برخی ازمواد پلیمری پایه زیستی دارند یعنی از موادی ساخته می‌شوند که از طبیعت استخراج شده است. برخی دیگر از مواد پلیمری مستقیما ازطبیعت استخراج می‌شوند. به عنوان مثال کائوچوی طبیعی از شیره درختان کائوچو به دست می‌آید.

پلیمر از دو واژه “پلی” و “مر” ساخته شده است. پلی یعنی چند و مر یعنی جز‌. در واقع پلیمرها موادی هستند که ساختمان مولکول آن‌ها از تعداد زیادی اجزا تکرار شونده تشکیل شده است. به عنوان مثال پلی اتیلن که پرکاربردترین پلیمر ساخت بشر است از گاز اتیلن ساخته می‌شود. بنابراین مولکول پلی‌اتیلن از تکرار واحدهای اتیلن تشکیل شده است. با چسبیدن مولکول‌های اتیلن به یکدیگر  پلی‌اتیلن حاصل می‌شود.  همچنین از چسبیدن مولکول‌های پروپیلن به یکدیگر مولکول پلی‌ پلی‌پروپیلن حاصل می‌شود. به واحدهای تشکیل دهنده پلیمرها، که درواقع مرهای آن می‌باشند به اصطلاح، مونومر می‌گویند. مونو یعنی “یک” و مر یعنی “جز” ؛ پس مونومرها اجزا تک جزئی تشکیل دهنده پلیمرها می‌باشند. به عنوان مثال به اتیلن، مونومر اتیلن هم می‌گویند. همینطور به اجزا تشکیل دهنده پلی وینیل کلراید (پی وی سی ) مونومر وینیل کلراید می‌گویند. به عمل چسباندن مولکول‌های مونومرها به هم و تشکیل پلیمر فرایند پلیمریزاسیون می‌گویند. در واحدهای پتروشیمی تولید کننده پلیمرها، فرایند پلیمریزاسیون انجام می‌شود و طی آن پلیمرها از مونومرها تشکیل می‌شوند.

پلیمر از دو واژه “پلی” و “مر” ساخته شده است. پلی یعنی چند و مر یعنی جز‌. در واقع پلیمرها موادی هستند که ساختمان مولکول آن‌ها از تعداد زیادی اجزا تکرار شونده تشکیل شده است.

انواع پلیمرها

اکثر پلیمرها از یک نوع مونومر تشکیل شده اند ولی برخی از آن‌ها از دو یا چند نوع مونومر به وجود می‌آیند. به پلیمرهایی که از یک نوع مونومر تولید می‌شوند، هموپلیمر و به پلیمرهایی که از دو یا چند نوع مونومر تولید می‌شوند، کوپلیمر می‌گویند. در بسیاری از موارد مونومر دوم در فرایند پلیمریزاسیون به منظور بهبود خواص پلیمر نهایی  به مونومر اول افزوده می‌گردد.
کوپلیمرها خود در یک نوع دسته‌بندی به دو دسته رندوم کوپلیمر و بلاک کوپلیمر طبقه‌بندی می‌شوند. رندوم کوپلیمرها، کوپلیمرهایی هستند که در آن‌ها اجزا مونومری به صورت بی‌نظم در طول زنجیره پلیمر تکرار می‌شوند ولی بلاک کوپلیمرها، کوپلیمرهایی هستند که مونومرهای هم شکل در آن‌ها در کنار هم قرار گرفته‌اند. نمونه‌ای از بلاک کوپلیمرها پلی‌پروپیلن بلاک کوپلیمر است که در صنعت خودرو برای تولید سپر، داشبورد و دیگر تریم‌های داخل خودرو به شکل گسترده‌ای کاربرد دارد. نمونه‌ای از رندوم کوپلیمرها پلی‌پروپیلن رندوم کوپلیمر است که به شکل گسترده‌ای در تولید لوله‌های پلاستیکی ساختمانی به کار می‌رود.

مواد پلیمری در زندگی روزمره ما همه جا حاضر هستند، زیرا در طیف گسترده ای از کاربردها در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. در اینجا مروری بر انواع مختلف مواد پلیمری، از جمله پلیمرهای طبیعی و صنعتی آورده شده است.

پلیمرهای طبیعی

پروتئین ها: پروتئین ها پلیمرهای زیستی هستند که از مونومرهای آمینو اسیدی تشکیل شده اند که توسط پیوندهای پپتیدی به هم متصل شده اند.

کلاژن: در بافت های همبند، پوست و استخوان ها یافت می شود.
کراتین: در مو، ناخن، پر و شاخ یافت می شود.
فیبروئین ابریشم: توسط حشرات، عنکبوت ها و کرم های ابریشم تولید می شود.
کربوهیدرات ها: کربوهیدرات ها بیوپلیمرهایی هستند که از مونومرهای قند ساخته می شوند. مثالها عبارتند از:

سلولز: در دیواره سلولی گیاهان، پنبه و چوب یافت می شود.
نشاسته: در غلات، ریشه ها و غده ها یافت می شود.
کیتین: در اسکلت بیرونی بندپایان و دیواره سلولی قارچ ها یافت می شود.
اسیدهای نوکلئیک: اسیدهای نوکلئیک بیوپلیمرهایی هستند که مسئول ذخیره و انتقال اطلاعات ژنتیکی هستند. مثالها عبارتند از:

DNA (اسید دئوکسی ریبونوکلئیک): در هسته سلول ها یافت می شود و حامل دستورالعمل های ژنتیکی است.
RNA (ریبونوکلئیک اسید): در سنتز پروتئین و تنظیم ژن نقش دارد.

پلیمرهای صنعتی

ترموپلاستیک ها: ترموپلاستیک ها پلیمرهایی هستند که در هنگام گرم شدن نرم می شوند و در هنگام سرد شدن سخت می شوند و به آنها امکان تغییر شکل می دهند. مثالها عبارتند از:

پلی اتیلن (PE): در بسته بندی، بطری ها و لوله ها استفاده می شود.
پلی پروپیلن (PP): در بسته بندی، قطعات خودرو و منسوجات استفاده می شود.
پلی وینیل کلراید (PVC): مورد استفاده در لوله ها، اتصالات و مصالح ساختمانی.

پلیمرهای ترموست: پلیمرهای ترموست پس از گرم شدن تحت واکنش های شیمیایی برگشت ناپذیری قرار می گیرند و ساختارهای سفت و سختی را تشکیل می دهند. مثالها عبارتند از:

رزین های اپوکسی: در چسب ها، پوشش ها و کامپوزیت ها استفاده می شود.
رزین های فنولیک: در قطعات قالب گیری شده، قطعات الکتریکی و ورقه های ورقه استفاده می شود.
پلی اورتان (PU): در فوم ها، پوشش ها و الاستومرها استفاده می شود.
الاستومرها: الاستومرها پلیمرهایی با خاصیت ارتجاعی لاستیک مانند هستند. مثالها عبارتند از:

لاستیک طبیعی: از لاتکس درختان لاستیک به دست می آید که در لاستیک ها، مهر و موم ها و چسب ها استفاده می شود.
لاستیک های مصنوعی (به عنوان مثال، لاستیک استایرن بوتادین، لاستیک نیتریل): در قطعات خودرو، شیلنگ ها و واشرها استفاده می شود.
پلاستیک مهندسی: پلاستیک های مهندسی پلیمرهایی با کارایی بالا با خواص مکانیکی و حرارتی برتر هستند. مثالها عبارتند از:

اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS): در قطعات خودرو، کالاهای مصرفی و الکترونیک استفاده می شود.
پلی کربنات (PC): در قطعات خودرو، محفظه های الکتریکی و لنزهای نوری استفاده می شود.
پلی آمید (نایلون): در یاتاقان ها، چرخ دنده ها و منسوجات استفاده می شود.
پلاستیک های زیستی: پلاستیک های زیستی از منابع زیست توده تجدید پذیر مشتق می شوند و مزایای زیست محیطی بالقوه ای را ارائه می دهند. مثالها عبارتند از:

پلی لاکتیک اسید (PLA): در بسته بندی، محصولات یکبار مصرف و چاپ سه بعدی استفاده می شود.
مخلوط نشاسته: در بسته بندی فیلم ها، کیسه ها و ظروف غذا استفاده می شود.
اینها تنها چند نمونه از تنوع گسترده مواد پلیمری مورد استفاده در صنایع و کاربردهای مختلف است. تطبیق پذیری و تطبیق پذیری پلیمرها آنها را به مواد ضروری در ساخت و فناوری مدرن تبدیل می کند.

مواد پلیمری در زندگی روزمره ما همه جا حاضر هستند، زیرا در طیف گسترده ای از کاربردها در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.

دسته‌بندی پلیمرها و مواد پلیمری

پلیمرها به طور کلی به دو دسته بزرگ ترموپلاستیک‌ها و ترموست‌ها تقسیم‌بندی می‌شوند.

ترموپلاستیک‌ها:(گرما نرم)

دسته بزرگی از مواد پلیمری هستند که در صورت حرارت دیدن ذوب می‌شوند و بر اثر سرد شدن مجدد جامد می‌شوند. و سیکل آنها برگشت پذیر است این ویژگی باعث می‌شود که مواد پلاستیک مانند فلزات قابلیت بازیافت داشته باشند و بنابراین در صورت بازیافت نسبت به دیگر پلیمرها کمتر وارد محیط زیست شوند.

پلیمرهای ترموپلاستیک دسته‌ای از پلیمرها هستند که می‌توان آن‌ها را به‌ترتیب با گرم کردن و سرد کردن، به‌طور مکرر نرم و سخت کرد، بدون اینکه دچار تخریب شیمیایی قابل‌توجهی شوند. این ویژگی به دلیل ساختار مولکولی خطی یا شاخه ای ترموپلاستیک ها است که امکان حرکت زنجیره های پلیمری را هنگام گرم شدن و انجماد آنها در هنگام سرد شدن را فراهم می کند. در اینجا برخی از ویژگی ها و ویژگی های کلیدی پلیمرهای ترموپلاستیک آورده شده است.

نرم شدن و سخت شدن برگشت پذیر: ترموپلاستیک ها را می توان پس از گرم شدن به حالت مذاب نرم کرد و پس از سرد شدن به حالت سفت تبدیل شد و به آنها اجازه می دهد چندین بار بدون تغییر شیمیایی تغییر شکل داده و بازیافت شوند.

تطبیق پذیری پردازش: پلیمرهای ترموپلاستیک را می توان با استفاده از تکنیک های مختلف تولید، از جمله قالب گیری تزریقی، اکستروژن، قالب گیری دمشی، شکل دهی حرارتی و چاپ سه بعدی، پردازش کرد که امکان تولید اشکال و ساختارهای پیچیده با دقت بالا را فراهم می کند.

طیف گسترده ای از خواص: ترموپلاستیک ها بسته به ترکیب شیمیایی، ساختار مولکولی و شرایط پردازش، طیف وسیعی از خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی را از خود نشان می دهند. آنها را می توان برای برآوردن الزامات کاربردی خاص، مانند سختی، چقرمگی، انعطاف پذیری، شفافیت، مقاومت در برابر حرارت و مقاومت شیمیایی طراحی کرد.

سبک وزن: ترموپلاستیک ها در مقایسه با فلزات و سایر مواد سبک وزن هستند و برای کاربردهایی که کاهش وزن مطلوب است، مانند خودرو، هوافضا و لوازم الکترونیکی مصرفی، مناسب هستند.

قابلیت بازیافت: ترموپلاستیک ها به دلیل توانایی ذوب، پردازش مجدد و تغییر شکل چندین بار بدون تخریب قابل توجه در خواص، ذاتا قابل بازیافت هستند. بازیافت ترموپلاستیک ها به کاهش ضایعات و حفظ منابع کمک می کند و به تلاش های پایدار کمک می کند.

انواع رایج: انواع رایج پلیمرهای ترموپلاستیک شامل پلی اتیلن (PE)، پلی پروپیلن (PP)، پلی وینیل کلراید (PVC)، پلی استایرن (PS)، اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)، پلی کربنات (PC)، پلی اتیلن ترفتالات (PET) و نایلون است. (پلی آمید).

کاربردها: پلیمرهای ترموپلاستیک در طیف وسیعی از کاربردها در صنایع از جمله بسته بندی، خودروسازی، ساخت و ساز، الکترونیک، دستگاه های پزشکی، کالاهای مصرفی و هوافضا استفاده می شوند. آنها به دلیل تطبیق پذیری، مقرون به صرفه بودن، سهولت پردازش و قابلیت بازیافت ترجیح داده می شوند.

به طور کلی، پلیمرهای ترموپلاستیک مواد ضروری در تولیدات مدرن هستند و به دلیل خواص منحصر به فرد و قابلیت‌های پردازشی، نقش مهمی در صنایع مختلف ایفا می‌کنند. تطبیق پذیری و قابلیت بازیافت آنها را به انتخاب های فزاینده ای برای راه حل های پایدار و نوآورانه در کاربردهای متنوع تبدیل می کند.

ترموست ها ( گرما سخت)

در حالی که ترموست‌ها پلیمرهایی هستند که در اثر حرارت ذوب نمی‌شوند بلکه سخت می‌شوند و یا می‌سوزند، بنابراین سیکل آنها برگشت پذیر نمی باشد. و نمی‌توان آن‌ها را بازیافت کرد. به دلیل مسایل زیست محیطی تولید آن‌ها در مقایسه با پلاستیک‌ها رو به کاهش است. نمونه‌ای از ترموست‌ها ملامین است که در تولید ظروف ملامین به کار می‌رود. بسیاری از لاستیک‌ها، رنگ‌ها، رزین‌ها و چسب‌ها نیز ترموست می‌باشند.

پلیمرهای ترموست دسته‌ای از پلیمرها هستند که بر خلاف ترموپلاستیک‌ها، پس از گرم شدن، تحت واکنش‌های شیمیایی برگشت‌ناپذیری قرار می‌گیرند و در نتیجه ساختار شبکه‌ای ایجاد می‌شود که نمی‌توان آن را نرم یا تغییر شکل داد. این مواد استحکام، پایداری ابعادی و مقاومت بالایی در برابر گرما، مواد شیمیایی و هدایت الکتریکی دارند. در اینجا برخی از ویژگی ها و ویژگی های کلیدی پلیمرهای ترموست آورده شده است.

اتصال عرضی برگشت ناپذیر: پلیمرهای ترموست تحت فرآیندی به نام اتصال عرضی در طی پلیمریزاسیون می شوند که در آن زنجیره های پلیمری پیوندهای کووالانسی با یکدیگر یا با عوامل اتصال عرضی ایجاد می کنند. این اتصال عرضی یک ساختار شبکه سه بعدی ایجاد می کند که زنجیره های پلیمری را در جای خود قفل می کند و از ذوب یا جاری شدن آنها در هنگام گرم شدن جلوگیری می کند.

مقاومت در برابر حرارت بالا: پلیمرهای ترموست به دلیل ساختار شبکه ای خود مقاومت حرارتی بالایی از خود نشان می دهند که از نرم شدن یا ذوب شدن در دماهای بالا جلوگیری می کند. آنها خواص مکانیکی و پایداری ابعادی خود را حتی در دمای بسیار بالاتر از نقطه ذوب ترموپلاستیک ها حفظ می کنند.

خواص مکانیکی عالی: پلیمرهای ترموست معمولاً خواص مکانیکی بسیار خوبی از جمله استحکام، سختی و چقرمگی بالا از خود نشان می‌دهند که آنها را برای کاربردهای ساختاری که به دوام و ظرفیت باربری نیاز دارند، مناسب می‌سازد.

مقاومت شیمیایی: پلیمرهای ترموست در برابر تخریب و خوردگی شیمیایی مقاوم هستند و آنها را برای کاربردهایی که در معرض محیط‌های شیمیایی خشن مانند خودروسازی، هوافضا و کاربردهای صنعتی قرار دارند، مناسب می‌سازد.

عایق الکتریکی: پلیمرهای گرماسخت به دلیل مقاومت بالایی که در برابر هدایت الکتریکی دارند، خواص عایق الکتریکی بسیار خوبی از خود نشان می‌دهند و آنها را برای کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی که نیاز به عایق و محافظت در برابر خطرات الکتریکی دارند، مناسب می‌سازد.

پایداری ابعادی: پلیمرهای ترموست پایداری ابعادی و یکپارچگی شکل خود را حتی در شرایط دمایی و محیطی متفاوت حفظ می‌کنند و آنها را برای کاربردهای مهندسی دقیق و قالب‌گیری مناسب می‌سازد.

فرآیند پخت: پلیمرهای ترموست معمولاً برای شروع اتصال عرضی و تبدیل آنها از حالت مایع یا نرم به حالت جامد و صلب نیاز به فرآیند پخت دارند. بسته به سیستم پلیمری خاص و نیازهای کاربرد، می توان از طریق گرما، واکنش شیمیایی یا قرار گرفتن در معرض تابش به پخت رسید.

نمونه‌های رایج پلیمرهای ترموست شامل رزین‌های اپوکسی، رزین‌های فنلی، رزین‌های پلی‌استر غیراشباع، رزین‌های پلی‌اورتان و لاستیک‌های سیلیکونی است. این مواد در طیف گسترده ای از کاربردها از جمله کامپوزیت ها، چسب ها، پوشش ها، ترکیبات قالب گیری و کپسول ها استفاده می شوند.

به طور کلی، پلیمرهای ترموست ترکیب منحصربه‌فردی از خواص را ارائه می‌کنند که آنها را برای کاربردهای سختی که نیاز به عملکرد بالا، دوام و مقاومت در برابر گرما، مواد شیمیایی و تنش مکانیکی دارند، مناسب می‌سازد. ساختار متقابل برگشت ناپذیر آنها آنها را از پلیمرهای ترموپلاستیک متمایز می کند و آنها را قادر می سازد در کاربردهای تخصصی که در آن پایداری و قابلیت اطمینان از اهمیت بالایی برخوردار است برتر باشند.

کاربرد پلیمرها:

پلیمرها خواص فیزیکی و مکانیکی جالب و جذابی دارند و این باعث توسعه روزافزون کاربرد این مواد در صنایع گوناگون و همچنین زندگی روزمره شده است.

•  صنایع خودرو
•   لوازم ورزشی
• صنایع بسته‌بندی
• صنایع نساجی
• صنایع پلاستکی و تزریق پلاستیک
• صنایع لوازم خانگی
• صنایع بهداشتی و دارویی
• صنایع الکتریکی و الکترونیک
• صنایع کشاورزی
• صنایع نظامی صنعت حمل و نقل و … به طور گسترده‌ای کاربرد دارند.