بسپار

بسپار معدنی

بسپار معدنی یا پلیمر معدنی به بسپارهایی گفته می‌شود که زنجیرهٔ اصلی آنها به جای کربن از اتم‌های معدنی دیگری ساخته شده باشد.

نمونه‌ها

• Si-O-Si در پلی‌سیلوکسان.شن‌ها
• Si-N در پلی‌سیلازان‌ها
• Si-Si در پلی سیلان‌ها

کاربردها

امروزه دانشمندان توانسته‌اند نوعی از بسپار زیست‌تخریب پذیر بسازند که جایگزین خوبی برای انواع پلاستیک‌ها هستند.

الاستومر

الاستومر پلیمری است که قابلیت ارتجاعی زیادی دارد. نام الاستومر از دو قسمت «الاستو» (برگرفته از «الاستیک» و به معنای ارتجاعی) و «مر» (برگرفته از «پلیمر») تشکیل شده است. الاستومرها در ساخت محصولات زیادی مانند لاستیک اتومبیل، سیل‌های آب بندی، برف پاک‌کن، شلنگ‌ها بکار می‌روند.
ضریب پواسون آن ها به ۰٫۵ بسیار نزدیک است و بنابر این می توان آنها را تراکم‌ناپذیر فرض کرد. الاستومرها به دو دسته تقسيم مي شوند ترموست الاستومرها كه در نتيجه حرارت سخت شده و ديگر به حالت اوليه بر نمي گردند و ترموپلاستيك الاستومرها كه با حرارت حالت ارتجاعي پيدا ميكنند. رابرها و الاستومرها رابرها و الاستومرها عمدتاً بعنوان مواد پوشش برج ها،مخازن، تانكها، و لوله ها استفاده مي شوند. مقاومت شيميايي بستگي به نوع رابر و تركيبات آن دارد. اخيراً رابرهاي مصنوعي به بازار عرضه شده كه نيازهاي صنايع شيميايي را تا حد زيادي تامين كند. هرچند هيچ يك از رابرهاي تهيه شده داراي خواص رابر طبيعي نيست، ولي در يك يا چند مورد نسبت به آن برتري دارد. از رابرهاي مصنوعي ، ترانس – پلي ايزوپرن سيس- پلي بوتادين، شبيه رابر طبيعي هستند. تفاوت رابرها و الاستومرها در كاربردهاي خاص، مشخص مي شود.
الف) رابر طبيعي (NR) رابر طبيعي يا سيس – 1 و 4- پلي‌ايزوپرن داراي منومر اوليه سيس – 1 و 4- ايزوپرن (اين ماده گاهي كائوچو ناميده مي‌شود) است. رابر طبيعي توسط فرآوري عصاره درخت رابر (Heva Brasiliensis) با بخار، و تركيب آن با عوامل ولكانيزه، آنتي‌اكسيدان‌ها و پركننده تهيه مي‌شود. رنگهاي دلخواه مي‌تواند با تركيب رنگدانه‌هاي مناسب (به عنوان مثال، قرمز: اكسيد آهن- Fe2O3، سياه: كربن سياه و سفيد: اكسيد روي – ZnO) حاصل شود. رابر طبيعي داراي خواص دي‌الكتريك مناسب قابليت ارتجاعي عالي، قابليت جذب ارتعاش بالا و مقاومت شكست مناسب است. بطور كلي، رابرهاي طبيعي از نظر شيميايي در مقابل اسيدهاي معدني رقيق، قليا و نمكها مقاوم هستند. رابر طبيعي، براحتي توسط مواد شيميايي اكسيد‌كننده، اكسيژن اتمسفري، ازن، روغن‌ها، بنزن و ستن‌ها مورد حمله قرار گرفته وغالباً داراي مقاومت شيميايي كم در مقابل نفت و مشتقات آن و بسياري مواد شيميايي آلي هستند، بطوري كه در معرض آنها نرم مي‌شوند. علاوه بر اين، در مقابل تابش اشعه UV (به عنوان مثال، قرار گرفتن در معرض نور خورشيد) بسيار حساس هستند. در مجموع اين ماده براي كاربردهايي كه به مقاومت سايشي، مقاومت الكتريكي و خواص جذب ضربه يا ارتعاش نياز دارند، بسيار مناسب است. با وجود اين، به واسطه محدوديت مكانيكي رابر طبيعي، و همچنين بسياري رابرهاي مصنوعي، توسط ولكانيزاسيون و تركيب با افزودنيهاي ديگر اين مواد به محصولات پايدارتر و سخت‌تر تبديل مي‌شوند. فرآيند ولكانيزاسيون شامل اختلاط رابر طبيعي يا مصنوعي خام با 25 درصد وزني سولفور و حرارت مخلوط در OC150 است. مواد رابر حاصله به واسطه واكنش‌هاي زنجيري بين رشته‌هاي كربن مجاور به مراتب سخت‌تر و قوي‌تر از مواد اوليه هستند. بنابراين، كاربردهاي صنعتي رابر طبيعي ولكانيزه شده شامل مواردي نظير: پوشش داخلي پمپ‌ها، شيرها، لوله‌ها، خرطومي‌ها و اجزاي ماشين كاري است. به دليل مقاومت شيميايي پايين و حساسيت اين رابر به نور خورشيد، كه يك خاصيت نامطلوب در صنايع است، امروزه اين ماده با انواع جديد الاستومرها جايگزين مي‌شود.
ترانس- پلي‌ايزوپرن رابر (PIR) ترانس – 1 و 4- پلي‌ايزوپرن رابر، يك رابر مصنوعي با خواص مشابه نوع طبيعي آن است. اين ماده اولين بار در طول جنگ جهاني دوم به واسطه مشكلات تامين رابر طبيعي بطور صنعتي شناخته شد. گرچه، اين ماده حاوي ناخالصي‌هاي كمتري نسبت به رابر طبيعي بوده و فرآيند تهيه آن بسيار ساده است، به دليل قيمت بالاي آن، زياد مورد استفاده قرار نمي گيرد. خواص مكانيكي و مقاومت شيميايي آن، مشابه رابر طبيعي بوده و مانند بسياري از انواع ديگر رابرها خواص مكانيكي آن توسط فرآيند ولكانيزاسيون بهبود مي‌يابد.
ج- رابر استايرن بوتادين (SBR) رابر استايرن بوتادين، يك كوپليمر استايرن و بوتادين است. اين رابر تحت نام تجاري Buna S شناخته شده است. مقاومت شيميايي آن مشابه رابر طبيعي است و داراي مقاومت پايين در مقابل اكسيد‌كننده‌ها، هيدروكربن‌ها و روغن‌هاي معدني است. از اين رو از نظر شيميايي مزيت خاصي نسبت به ديگر رابرها ندارد اين رابر در تاير اتومبيل، تسمه‌ها، واشرها، لوله‌هاي خرطومي و ديگر محصولات متنوع استفاده مي‌شود.
رابر نيتريل (NR) نيتريل رابر، يك كوپليمر از بوتادين و آكريلونيتريل است. اين ماده در نسبتهاي متفاوت از 25:75 تا 75:25 ساخته مي‌شود كه سازنده بايد درصد آكريلونيتريل را در محصول خود مشخص كند. رابر نيتريل تحت نام تجاري Buna N شناخته شده و نظر به مقاومت در برابر متورم شدن در حالت غوطه‌وري در روغن‌هاي معدني، داراي مقاومت بالا در مقابل روغن‌ها و حلا‌ل‌ها است. علاوه بر اين، مقاومت شيميايي آن در مقابل روغن‌ها متناسب با ميزان آكريلونيتريل آن است. گرچه اين ماده در مقابل اكسيد‌كننده‌هاي قوي نظير اسيد نيتريك مقاوم نيست، مقاومت خوبي در مقابل ازن و تابش اشعه UV نشان مي‌دهد. رابر نيتريل براي لوله‌هاي پلاستيكي گازوئيل، ديافراگم پمپ‌هاي سوخت، واشرها، آب‌بندها و درزگيرها (نظير او- رينگ‌ها) ونهايتاً زيره‌هاي مقاوم در برابر روغن براي كفش‌هاي كار ايمني استفاده مي‌شوند.
ه) بوتيل رابر بوتيل رابر، يك كوپليمر از ايزوبوتيلن و ايزوپرن است. بوتيل رابر از نظر شيميايي در مقابل اسيدهاي معدني رقيق، نمكها و قلياها مقاوم بوده و مقاومت شيميايي خوبي در مقابل اسيد‌هاي غليظ به استثناي اسيدنيتريك و اسيد سولفوريك دارا است. اين رابر در مقابل ازن نيز مقاومت بالايي دارد. گرچه به راحتي در مقابل مواد شيميايي اكسيد‌كننده، روغن‌ها، بنزن، و ستن‌ها مورد حمله قرار مي‌گيرد، داراي مقاومت شيميايي پايين در مقابل نفت و مشتقات آن و ديگر مواد شيميايي آلي است. علاوه بر اين، رابر بوتيل در مقابل اشعه UV (مانند قرار گرفتن در معرض نور خورشيد) بسيار حساس است. مشابه ديگر رابرها، خواص مكانيكي آن توسط فرآيند ولكانيزاسيون بهبود مي‌يابد. كاربردهاي صنعتي آن مشابه كاربردهاي رابر طبيعي است. بوتيل رابر براي تيوبهاي داخلي تاير و لوله‌هاي خرطومي استفاده مي‌شود.
نتيجه‌گيري با توجه به مطالب ارايه شده در اين مقاله، پليمرها به سه گروه اصلي ترموپلاستيك‌ها، ترموست‌ها و الاستومرها تقسيم مي شوند كه بعضي انواع آن از نظر خواص فيزيكي و كاربردهاي آنها بيان شد. نتيجه حاصل از بررسي انواع مختلف پليمرها مشخص مي‌كند كه هر سه گروه مذكور داري مقاومت شيميايي بسيار بالا در برابر اسيدهاي معدني بوده و تقريباً همه آنها در مقابل تابش اشعه UV، مخصوصاً تابش نور خورشيد، بسيار حساس هستند. ترموپلاستيك‌ها با توجه به خواص مكانيكي و شيميايي مناسب، در بسياري كاربردهاي صنعتي نظير لوله‌ها و تجهيزات انتقال، تجهيزات الكتريكي، پوشش‌ها، اتصالات و نظاير آن استفاده مي‌شوند. ترموست‌ها برخلاف ترموپلاستيك‌ها داراي مقاومت خوردگي پاييني هستند و در نتيجه استفاده از آنها در صنايع محدود به ساخت لوله‌ها، شيرها، پمپ‌ها، ظروف، پوشش‌هاي محفاظ، عايق‌كاري، چسبنده‌ها و ... مي شود. الاستومرها نيز به عنوان مواد پوشش‌ مخازن، تانكها و لوله‌ها استفاده شده و از نظر شيميايي در مقابل اسيدهاي معدني رقيق، قلياها و نمكها مقاوم هستند.

پلی‌سیلوکسان


پلی‌سیلوکسان‌ها نوعی پلیمر معدنی هستند که زنجیرهٔ اصلی آنها به جای اتم‌های کربن معمول در پلیمرهای آلی، از اتم‌های سیلسیم(Si) و اکسیژن(O) ساخته شده‌است. پلی‌سیلوکسان‌ها بطور کلی به شکل زیر نشان داده می‌شوند:
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

تاریخچهٔ پلی‌سیلوکسان‌ها


دوران باستان

در عصر حجر کوارتز و سنگ‌های بر پایهٔ سیلیکا برای کمک به بقای انسان‌ها به شکل ابزار در آمدند. یونانی‌های قدیم شروع به تبدیل ماسه به شیشه کردند و از آن به بعد انقلاب تکنولوژیکی غیر قابل مهار بود.



قرن ۱۹ ام

در قرن ۱۹ ام شیمیدانهای پیشگام کشف کردند که چگونه میتوان از شن به سیلسیم رسید. سیلسیم پایهٔ سیلوکسان‌ها است. در سال ۱۸۲۳ جی. جی ون برزیلیوس توانست عنصر سیلسیم را بصورت خالص جدا کند. در سال ۱۸۵۴، H.E. Saint-Claire Deville توانست سیلسیم خالص را از طریق فرآیند ذوب الکترولیزی سنتز کند.

قرن ۲۰ ام

قرن ۲۰ ام استفادهٔ تجاری از سیلیکون‌ها(پلی‌ارگانوسیل� �کسان‌ها) را دید. در دههٔ ۱۹۳۰، J.F. Hyde (از شرکت Coring) اولین پژوهش موفقیت‌آمیز در مورد تولید تجاری سیلیکون‌ها را انجام داد. در دههٔ ۱۹۴۰ F.S. Kipping بر پایهٔ کارهای Hyde، اولین کسی بود که به سنتز گستردهٔ ترکیبات سیلیکونی دست یافت و اسم سیلیکون را به وجود آورد. او به عنوان پدر علم سیلیکون شناخته می‌شود.
در همین دهه R. Mueller و E.G. Rochow مستقل از یکدیگر روشی مستقیم را برای سنتز سیلیکون‌ها در مقیاس صنعتی توسعه دادند.
در دههٔ ۱۹۶۰، S. Silver (از شرکت ۳M) چسبهای حساس به فشار(PSA) را اختراع کرد. این چسبها برای چسباندن سطح پوشانیده شده با اندکی فشار به مواد دیگر طراحی شدند. در دههٔ ۱۹۸۰ با شروع انقلاب الکترونیک، سیلیکونها نقش مهمی را در پیشرفت تکنولوژی کامپیوتر، ارتباطات راه‌دور و زمینه‌های مرتبط دیگر ایفا کردند. بدون وجود سیلیکون‌ها برای حفاظت وسایل از دمای بالا و آلودگی‌ها ما مطمئنا بسیاری از اختراعات فناورانه و الکترونیکی امروزه را نداشتیم.

قرن۲۱ام

• فتونیک (استفاده از سرعت نور):

کشفیات اخیر در علمی فتونیک –که در آن فوتونها (نور) برای گه زیادی خوردن ویکی پدیاانتقال فوق سریع اطلاعات از طریق اینترنت و کاربردهای دیجیتال دیگر بکار می‌روند- به استفاده از فیبرهای نوری برای انتقال اطلاعات سرعت بخشیده‌است. فیبرهای نوری پایه سیلیکونی به موفقیت این فناوری نوین کمک می‌کنند زیرا آنها را میتوان به تناسب نیازهای خاص نوری طراحی کرد.

• سیلیکون در علوم زیستی:

ارتباط شاخه‌های مجزای بیوتکنولوژی و علم سیلیکون فرصتهای زیادی را برای اختراع در شاخه‌های زیر به وجود می‌آورد.

• 
  
  • محصولات تمیز کننده
  • سویچ‌های نوری
  • بافتهای محافظ
  • سنسورهای پایه زیستی
  
  
• پلاسما (پژوهش ستارگان)

پلاسما حالتی از ماده‌است که ستارگان از آن ساخته شده‌اند. پلاسماها ابرهای مولکول/ اتم‌های گازی یونیزه با انرژی بالا هستند که با سرعت زیادی حرکت می‌کنند. هنگامی که این اتمها یا مولکولها به هم برخورد می‌کنند، مخلوطی را تشکیل میدهند که توانایی شکستن و تشکیل پیوند شیمیایی را دارد و آن را می‌توان برای تغییر خصوصیات سطحی که با آن در تماس هستند، بکار برد. ادغام پلاسما با سیلیکون‌ها، تولید فیلمهای نازک پلیمری که ضخامتی کمتر از یک دهم تار موی انسان داشته باشند را امکان‌پذیر می‌سازد. این فیلم‌ها امکان تولید ریزپردازنده‌های سریعتر، ابزار نوری بهتر و مدارات مجتمع با قابلیتهای بالاتر را فراهم می‌کند.

پلی‌یورتان


پلی یورتان‌ها به دسته‌ای از مواد شیمیایی[/url] اطلاق می‌شود که از واکنش پلی ال‌ها و ایزوسیانات‌ها به‌عنوان مواد اصلی تشکیل دهنده ساخته می‌شوند.
کشف

پلی یورتانها را اولین بار اتو بایر در سال در آلمان کشف کرد و بعد از آن این مواد با داشتن خواص ویژه پیشرفت بسیار زیادی را در انواع صنایع جهان داشتند. اولین پلی یورتان، از واکنش دی‌ایزوسیانات آلیفاتیک با دی‌آمین به‌دست آمد.

کاربرد

پلی یورتانها به شکلهای مختلف از جمله فومهای نرم، فومهای سخت؛ الاستومرها، ترموپلاستیک الاستومرها، رزین، رنگ، پوشش و... در دنیا کاربرد دارند.

پایداری شیمیایی بالای بسیاری از پلیمرها، هم امتیاز به شمار می رود و هم کاستی .

مقاومت گرمایی، مقاومت سایشی، و دوام از ویژگیهای ارزشمند الیاف نساجی، کلاه
ایمنی، لوله های زیر زمینی، ورقه های پوششی مواد غذایی و بسیاری دیگر است.
اما، هنگامی که زمان مصرف این اشیا به سر می رسد،دور ریختن آنها به صورت مسئله ای در می آید.
بازیابی پلیمرهای ناخواسته،بهترین راه حل است و شش نوع پلاستیک مصرفی،بوسیله
انجمن صنایع پلاستیک با رمزهای بازیابی مشخص شده اند.پس از تفکیک این پلاستیکها جزر می شوند وپس از شست وشو و خشک کردن برای مصرف دوباره،به صورت مذاب در می آیند.
مثلا،بطری های نوشابه از پلی (اتیلن ترفتالات)بازیابی شده ساخته می شوند،کیسه های زباله از پلی اتیلن کم چگال بازیابی شده تولید می شود،و میز و صندلی باغچه نیز از پلی پروپیلن و مخلوط پلاستیک های بازیابی شده،ساخته می شود.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

جدول-پلاستیکهای قابل بازیابی
در اغلب موارد،به جای بازیابی پلاستیک ها،آنها را دور می اندازند،در نتیجه،تحقیقات فراوانی بر روی پلاستیک ها ی زیست تخریب که قابل تجزیه بوسیله میکروارگانیسم های
موجوددر خاک باشند،صورت گرفته است.پلی گلیکولیک اسید،پلی لاکتیک اسید،پلی هیدروکسی بوتیرات از پلیمرهای زیست تخریب مشهور هستند.تمام این پلیمرها از نوع پلی استر هستند واتصال استری آنها قابل هیدرولیز است.همبسپارهای حاصل از پلی گلیکولیک با پلی لاکتیک اسید کاربردهای گسترده ای پیدا کرده اند.مثلا ،همبسپارنود به ده پلی گلیکولیک اسیدبا پلی لاکتیک اسید برای ساختن نخ بخیه قابل جذب به کار می رود.نخ های بخیه کاملا زیست تخریب هستند وپس از عمل جراحی،طی سه ماه بوسیله بدن جذب می شوند.
در اروپا،توجه فراوانی به پلی هیدروکسی بوتیرات می شود که قابلیت تبدیل به اشیای
قالب گیری شده و ورقه های نازک برای بسته بندی را دارد.این پلیمر،طی چهار هفته در محل دفن زباله تجزیه می شود.مکانیسم تجزیه آن،شامل هیدرولیز اتصال استری و یک واکنش حذف اتم اکسیژن بتا نسبت به گروه کربونیل،است.این حذف به مرحله آب زدایی
در یک واکنش آلدول شباهت دارد.اما،مصرف پلی هیدروکسی بوتیرات در حال حاضر به دلیل گران بودن (حدود چهار برابر پلی پروپیلن)محدوداست.