پلاستیک ها و لاستیک ها
لاستیکها
از ویژگی برجسته لاستیکها مدول الاستیسیته پایین آنها است همچنین مقاومت شیمیایی و سایشی و خاصیت عایق بودن آنها باعث کاربردهای بسیار در زمینه خوردگی میگردد . مثلا لاستیکها با اسید کلریدریک سازگارند و به همین دلیل لوله ها و تانکهای فولادی با روکش لاستیکی سالهاست مورد استفاده قرار میگیرند .
نرمی لاستیکها نیز یکی دیگر از دلایل کاربرد فراوان این مواد میباشد مانند شیلنگها، نوارها و تسمه ها ، تایر ماشین و …
لاستیکها به دو دسته تقسیم میشوند :
۱ . لاستیکهای طبیعی ۲ . لاستیکها ی مصنوعی
بطور کلی لاستیکهای طبیعی دارای خواص مکانیکی بهتری هستند مانند مدول الاستیسیته پایینتر ، مقاومت در برابر بریدگی ها و توسعه آنها اما در مو رد مقاومت خوردگی لاستیکهای مصنوعی دارای شرایط بهتری هستند .
لاستیکها ی طبیعی
لاستیک دارای مولکولهای از ایزوپرن ( پلی ایزوپرن ) می باشد و به صورت یک شیره مایع از درخت گرفته می شود ، ساختمان کویل شکل آن باعث الاستیسیته بالای این ماده می شود (۱۰۰ تا ۱۰۰۰ درصد انعطاف پذیری ).
محدودیت حرارتی لاستیک نرم حدود ۱۶۰ درجه فارنهایت است ، این محدودیت با آلیاژ سازی تا حدود ۱۸۰ درجه فارنهایت افزایش می یابد. با افزایش گوگرد و حرارت دادن لاستیک سخت تر و ترد تر می شود. اولین با ر در ۱۸۳۹ چارلز گودیر این روش را کشف کرد و آن را ولکا نیزه کردن نامید ، حود ۵۰% گوگرد باعث جسم سختی بنام ابونیت میگردد که برای ساخت توپ بولینگ مورد استفاده قرار می گیرد . مقاومت خوردگی معمولا با سختی نسبت مستقیم دارد .
مدول الاستیسیته برای لاستیکها ی نرم و سخت بین ۵۰۰ تا ۵۰۰۰۰۰ پوند بر اینچ متغیر است .
لاستیکها ی مصنوعی
در جنگ جهانی دوم وقتی منابع اصلی لاستیکها بدست دشمن افتاد نیاز شدیدی برای جایگزینی آن توسط یک ماده مصنوعی احساس می شد. در اوایل دهه ۱۹۳۰ نیوپرن توسط دوپنت بدست آمد ،این ماده پنجمین ماده استراتژیک در جنگ جهانی بود. امروزه لاستیکها ی مصنوعی زیادی شامل ترکیباتی با پلاستیکها وجود دارند .
فیلرهای نرم کننده و سخت کننده مختلفی برای بدست آوردن خواصی چون الاستیسیته ، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر حرارت با هم ترکیب می شوند که در ادامه به معرفی چند تا از این مواد میپردازیم :
۱ . نیوپرن و لاستیک نیتریل در مقابل نفت و گاز مقاومند. یکی از اولین کاربردهای آن در شیلنگهای پمپ بنزین است .
۲ . لاستیک بوتیل : خاصیت برجسته این لاستیک عدم نفوذ پذیری در مقابل گازهاست این خاصیت باعث استفاده آن در لوله های داخلی و تجهیزات کارخانجات مواد شیمیایی مثلا آبندی تانکرهای حمل گاز می باشد. همچنین این لاستیک مقاومت خوبی در برابر محیطهای اکسید کننده مانند هوا و اسید نیتریک رقیق دارد .
۳ . لاستیک سیلیکون : مقاومت حرارتی این لاستیک در حدود ۵۸۰ درجه فارنهایت می باشد .
۴ . پلی اتیلن کلرو سولفاته شده : دارای مقاومت عالی در محیطهای اکسید کننده مثل ۹۰% اسید نیتریک در درجه حرارت محیط میباشد .
لاستیکهای نرم در مقابل سایش بهتر عمل می کنند . روکشها می توانند از لایه های سخت و نرم تشکیل شوند .
پلاستیک ها
در ۱۵ سال اخیر کاربرد پلاستیک ها بشدت افزایش یافته است . یکی از انگیزه های اولیه برای بدست آوردن این مواد جایگزینی توپهای عاجی بیلیارد بوسیله یک ماده ارزانتر بود .
پلاستیک ها توسط ریختن در قالب ، فرم دادن ، اکستروژن و نورد تولید می شود و به صورت قطعات توپر، روکش، پوشش، اسفنج، الیاف و لایه های نازک وجود دارند . پلاستیک ها مواد آلی با وزن مولکولی بالا هستند که می توانند به شکلهای مختلف در آیند . بعضی از آنها به صورت طبیعی یافت می شوند ولی اکثر آنها به صورت مصنوعی به دست می آیند .
بطور کلی پلاستیک ها در مقایسه با فلزات و آلیاژها خیلی ضعیفتر ، نرمتر ، مقاومتر در برابر یونهای کلر و اسید کلریدریک ، مقاومت کمتر در برابر یونهای اکسید کننده مثل اسید نیتریک ، مقاومت کمتر در برابر حلالها و دارای محدودیت حرارتی پایینتر می باشد . خزش در درجه حرارتهای محیط یا سیلان سرد از نقطه ضعفهای پلاستیک ها بویژه ترموپلاستها می باشد .
پلاستیک ها : ترموستها و ترموپلاست ها
ترموپلاست ها با افزایش درجه حرارت نرم می شوند و موقعی که سرد می شوند به سختی اولیه باز می گردند . اکثر آنها را می توان ذوب نمود .
ترموست ها با افزایش درجه حرارت سخت می شوند و با سرد شدن سختی خود را حفظ می کنند و با حرارت دادن تحت فشار شکل می گیرند و تغییر شکل مجدد آنها ممکن نیست ( قراضه آن قابل استفاده نیست ) .
خواص پلاستیکها را می توان با افزودن مواد نرم کننده ، سخت کننده و فیلر بطور قابل ملاحظه ای تغییر داد . پلاستیکها مانند فلزات خورده نمی شوند .
در جداول زیر به مقایسه ترموپلاست ها و ترموست ها از نظر خواص فیزیکی و مکانیکی میپردازیم .
ترمو پلاستها
نام ماده
استحکام کششی
انعطاف پذیری%
سختی راکول
مدول الاستیسیته
وزن مخصوص
Pvc سخت
۶۰۰۰
۲۰- ۲
۱۱۰
۴۰۰
۴/۱
نایلون
۱۰۰۰۰
۴۵
۱۱۰
۴۰۰
۱۴/۱
فلورو کربنها
۲۵۰۰
۲۵۰-۱۰۰
۷۰
۶۰
۱۳/۲
متیل متا اکرپلات
۸۰۰۰
۵
۲۲۰
۴۲۰
۱۹/۱
پلی پروپیلن
۵۰۰۰
۷۰۰-۱۰
۹۰
۲۰۰
۹۱/۰
ترموستها
نام ماده
استحکام کششی
انعطاف پذیری%
سختی راکول
مدول الاستیسیته
وزن مخصوص
اپوکسی
۱۰۰۰۰
۰
۹۰
۱۰۰۰
۱/۱
فیولیکها
۷۵۰۰
۰
۱۲۵
۱۰۰۰
۴/۱
پلی استر ها
۴۰۰۰
۰
۱۰۰
۱۰۰۰
۱/۱
سیلیکونها
۳۵۰۰
۰
۸۹
۱۲۰۰
۲۵/۱
اوره
۷۰۰۰
۰
۱۱۵
۱۵۰۰
۴۸/۱
حال به توضیح سه مورد از هر جدول میپردازیم :
۱ . ترمو پلاستها
فلورو کربنها :
تفلون و کل اف و فلورو کربنها فلزات نجیب پلاستیکها هستند به این معنی که تقریبا در تمام محیطهای خورنده تا دمای ۵۵۰ درجه فارنهایت مقاوم هستند . اینها از کربن و فلور ساخته شده اند اولین تترا فلوراتیلن توسط دوپنت تولید شد و تفلون نام گرفت .تفلون علاوه بر مقاومت خوردگی ، دارای ضریب اصطکاک کمی است که می تواند مانند یک روغن کار سطح فلزاتی که بر روی هم سایش دارند از خورده شدن در اثر اصطکاک (خوردگی فیزیکی) محافظت کند .
پلی ونیل کلراید(پی .وی .سی ) :
این ماده اساسا سخت است ولی با اضافه کردن مواد نرم کننده و وینیل استات میتوان آنرا نرم نمود . کاربرد این ماده در لوله ها و اتصالات ، دودکشها ، هواکشها، مخازن و روکشها می باشد .
پلی پروپیلن :
پلی پروپیلن ، پرو فاکس و اسکان برای اولین بار در ایتالیا بوجود آمدند و دارای مقاومت حرارتی و خوردگی بهتری نسبت به پلی اتیل بوده و همچنین از آن سخت تر هستند . برای ساخت والو ها ، بطریهایی که توسط حرارت استریل می شوند و لوله و اتصالات به کار می رود .
۲ . ترموستها
سیلیکونها :
سیلیکونها دارای مقاومت حرارتی بسیار خوبی هستند . خواص مکانیکی با تغییر درجه حرارت تغییر کمی میکند .یکی از مواد تشکیل دهنده این ماده سیلیسیم است که دیگر پلاستیکها چنین نیستند. سیلیکونها بعنوان ترکیبات قالبگیری ، رزینهای ورقه ای و بعنوان عایق در موتورهای برقی استفاده می شود اما مقاومت آنها در مقابل مواد شیمیایی کم است .
پلی استرها :
پلاستیکهای پلی استر ، داکرون ، دیپلون و ویبرین دارای مقاومت خوردگی شیمیایی ضعیفی هستند .مورد استفاده اصلی پلی استر ها در کامپوزیتها بصورت الیاف می باشد . مثلا کامپوزیت پلی استر تقویت شده و شیشه دارای چنا ن مقاومتی میشود که در بدنه اتومبیل و قایق مورد استفاده می گردد .
فنولیکها :
مواد فنولیکی(باکلیت) ،دارز ، رزینوکس از قدیمی ترین و معروفترین پلاستیکها هستند .این مواد عمدتا بر اساس فنول فرم آلدییدها هستند. کاربردهای آن عبارتند از : بدنه رادیو ، تلفن ، پریز ، پمپ ، سر دلکو و غلطکها .
