دنياي پليمر

دنياي پليمر (1)






چكيده :

تصور جهان پیشرفته کنونی بدون وجود مواد پلیمری مشکل می‌باشد. امروزه این مواد جزیی از زندگی ما شده‌اند و در ساخت اشیای مختلف ، از وسایل زندگی و مورد مصرف عمومی تا ابزار دقیق و پیچیده پزشکی و علمی بکار می‌روند. کلمه پلیمراز کلمه یونانی (Poly) به معنی چند و (Meros) به معنای واحد با قسمت بوجود آمده است. در این میان ساختمان پلیمرها با مولکولهای بسیار دراز زنجیر گونه با ساختمان فلزات کامل متفاوت است. این مولکولهای بلند از اتصال و بهم پیوستن هزاران واحد کوچک مولکولی مرسوم به منومر تشکیل شده‌اند. مواد طبیعی مانند ابریشم ، لاک ، قیر طبیعی ، کشانها و سلولز ناخن دارای چنین ساختمان مولکولی هستند.
البته تا اوایل قرن نوزدهم میلادی توجه زیادی به مواد پلیمری نشده بود بومیان آمریکای مرکزی از برخی درختان شیرابه‌هایی استخراج می‌کردند که شیرابه بعدها نام لاتکس به خود گرفت. در سال 1829 ، دانشمندان متوجه شدند که در اثر مخلوط کردن لاتکس طبیعی با سولفور و حرارت دادن آن ماده‌ای قابل ذوب ایجاد می‌شود که می‌توان از آن محصولات مختلفی نظیر چرخ ارابه یا توپ تهیه کرد. در سال 1909 میلادی فنل فرمالدئید موسوم به باکلیت ساخته شد که در تهیه قطعات الکتریکی ، کلیدها ، پریزها و وسایل مصرف زیادی دارد.در اثنای جنگ جهانی دوم موادی مثل نایلون پلی اتیلن ، اکریلیک موسوم به پرسپکس به دنیا عرضه شد. نئوپرن را شرکت دوپان در سال 1932 ابداع و به شکل تجارتی ابتدا با نام دوپرن و بعدها نئوپرن عرضه کرد.
دنياي پليمر

بشر با تلاش برای دستیابی به مواد جدید, با استفاده از مواد آلی (عمدتا هیدروکربنها) موجود در طبیعت به تولید مواد مصنوعی نایل شد. این مواد عمدتا شامل عنصر کربن , هیدروژن, اکسیژن, نیتروژن و گوگرد بوده و به نام مواد پلیمری معروف هستند. مواد پلیمری یا مصنوعی کاربردهای وسیعی , از جمله در ساخت وسایل خانگی , اسباب بازیها, بسته بندیها , کیف و چمدان , کفش , میز و صندلی , شلنگها و لوله های انتقال أب , مواد پوششی به عنوان رنگها برای حفاظت از خوردگی و زینتی , لاستیکهای اتومبیل و بالاخره به عنوان پلیمرهای مهندسی با استحکام بالا حتی در دماهای نسبتا بالا در ساخت اجزایی از ماشین ألات, دارند.
پلیمرها خواص فیزیکی و مکانیکی نسبتا خوب و مفیدی دارند . أنها دارای وزن مخصوص پاییین و پایداری خوب در مقابل مواد شیمیایی هستند. بعضی از أنها شفاف بوده و می توانند جایگزین شیشه ها شوند. اغلب پلیمرها عایق الکتریکی هستند. اما پلیمرهای خاصی نیز وجود دارند که تا حدودی قابلیت هدایت الکتریکی دارند . عایق بودن پلیمرها به پیوند کووالانسی موجود بین اتمها در زنجیرهای مولکولی ارتباط دارد. اما تحقیقات انجام شده در سالهای اخیر نشان داد که امکان ایجاد خاصیت هدایت الکتریکی در امتداد محور مولکولها وجود دارد. این نوع پلیمرها اساسا از پلی استیلن تشکیل شده اند. با نفوذ دادن عناصری مانند فلزات قلیایی یا هالوژنها «فرایند دوپینگ (به زنجیرهای مولکولی پلی استیلن به ترتیب نیمه هادیهای پلیمری از نوع N و P به دست می أیند. افزودن عناصر یا دوپینگ سبب می شود که الکترونها بتوانند در امتدا د اتمهای کربن در زنجیر حرکت کنند. تفلون از مواد پلیمری است که به دلیل ضریب اصطکاک پایینی که دارد به عنوان پوشش برای جلوگیری از چسبیدن مواد غذایی در وسایل پخت و پز استفاده می شود.

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

پلیمر چیست؟

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

نفت به عنوان با ارزشترين ماده خام شناخته شده در جهان از بقاياي جانوران عظيم الجثه به وجود آمده و همراه با آب و گاز در سه طبقه مجزا، ميدانهاي نفتي را در اعماق زمين تشكيل مي دهد . نفت از ديرباز براي سوخت چراغهاي نفتي كه هم گرمابخش بوده و هم روشنايي ايجاد مي كردند مورد استفاده قرار مي گرفته است ولي اكنون كه فوايد بيشمار اين ماده حياتي بر همگان آشكار شده است به موازات ساخت پالايشگاهها، مجتمع هاي عظيم پتروشيمي و پليمر نيز تاسيس مي شوند تا از اين ماده با ارزش، مواد اوليه و محصولات فراوان بدست آورند.
صنعت پالايش نفت بر اساس تقطير جز به جز و جدا نمودن برشهاي گوناگون برشهاي سبك از قبيل نفت سفيد، بنزين، گازوئيل و ... و برشهاي سنگين از قبيل قير، نفت مشعل و ... مي باشد. قسمت اعظم برشهاي نفتي از قبيل ملكولهاي اشباع نشده و آروماتيكها مصارف سوختي ندارد و به عنوان مواد اوليه وارد مجتمع هاي پتروشيمي مي شوند تا به صورت منومر و دي مر در آمده و به صنعت پليمر سپرده شود در حقيقت محصولات پتروشيمي خود مواد اوليه صنايع پليمري مي باشند
تنوع محصولات اين صنعت آنچنان زياد است که تنها با نگاهی به اطراف می توانيم تعداد بيشماری از اين کالاها را در اطراف خود مشاهده کنيم. در قرن گذشته و به خصوص در قرن حاضر زندگی بدون محصولات پليمری تقريبا غير ممکن است. صنعت ساختمان نيز از اين امر مستثنی نيست و بکارگيری اين نوع مواد چه در فضای داخلی و چه خارجی ساختمان به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گيرد. پليمرها خواص فيزيكي و مكانيكي به نسبت خوب و مفيدي دارند، آنها دارای وزن پايين و پايداری خوبی در مقابل مواد شيميايي دارند.
ساختار پلیمرها

اغلب پلیمرهای متداول از پلیمریزاسیون مولکولهای ساده ألی به نام منومر به دست می أیند. برای مثال پلی اتیلن (PE) پلیمری است که از پلیمریزاسیون با افزایش (ترکیب) چندین مولکول اتیلن به دست می أید. هر مولکول اتیلن یک منومر نامیده می شود.
با ترکیب مناسبی از حرارت, فشار و کتالیزور , پیوند دوگانه بین اتمهای کربن شکسته شده و یک پیوند ساده کووالانسی جایگزین أن می شود. اکنون دو انتهای أزاد این منومر به رادیکالهای أزاد تبدیل میشود, به طوری که هر اتم کربن یک تک الکترون دارد که می تواند به را دیکالهای آزاد دیگر افزوده شود. از این رو در اتیلن دو محل ( مربوط به اتم کربن) وجود دارد که مولکولهای دیگر می توانند در آنجا بدان ضمیمه شوند . این مولکول با قابلیت انجام واکنش , زیر بنای پلیمرها بوده و به (مر) یا بیشتر واحد تکراری موسوم است. واحد تکراری در طول زنجیر مولکول پلیمر به تعداد دفعات زیادی تکرارمیشود. طول متوسط پلیمر به درجه پلیمرزاسیون یا تعداد واحدهای تکراری در زنجیر مولکول پلیمر بستگی دارد. بنابراین نسبت جرم مولکولی پلیمر به جرم مولکولی واحد تکرای به عنوان (درجه پلیمریزاسیون) تعریف شده است . با بزرگتر شدن زنجیر مولکولی ( در صورتی که فقط نیروهای بین مولکولی سبب اتصال مولکولها به یکدیگر شود) مقاومت حرارتی و استحکام کششی مواد پلیمری هر دو افزایش می یابند.
به طور کلی فرایند پلیمریزاسیون می تواند به صورتهای مختلفی مانند افزایشی , مرحله ای و .... انجام گیرد.در پلیمریزاسیون افزایشی , تعدادی از واحدهای تکراری به یکدیگر اضافه شده و مولکول بزرگتری را به نام پلیمر تولید می کنند. در این نوع پلیمریزاسیون ابتدا در مرحله اول رادیکال آزاد, با دادن انرژی (حرارتی , نوری) به مولکولهای اتیلین با پیوند دوگانه و شکست پیوند دوگانه , به وجود می آید. سپس رادیکالهای آزاد با اضافه شدن به واحدهای تکراری مراکز فعالی به نام آغازگر شکل میگیرند و هر یک از این مراکز به واحدهای تکراری دیگر اضافه شده و رشد پلیمر ادامه می یابد .
از نظر تئوری درجه پلیمریزاسیون افزایشی می تواند نامحدود باشد, که در این صورت مولکول زنجیره ای بسیار طویلی از اتصال تعداد زیادی واحدهای تکراری به یکدیگر شکل می گیرد. اما عملا رشد زنجیر به صورت نامحدود صورت نمی گیرد.هر چه قدر تعداد مراکز فعال یا آغازگرهای شکل گرفته بیشتر باشد , تعداد زنجیرها زیادتر و نتیجتا طول زنجیرها کوچکتر میشود و بدین دلیل است که خواص پلیمرها تغییر می کند. البته سرعت رشد نیز در اندازه طول زنجیرها موثر است . هنگامی که واحدهای تکراری تمام و زنجیرها به یکدیگر متصل شوند, رشد خاتمه می یابد.
از دیگر روشهای پلیمریزاسیون, پلیمریزاسیون مرحله ای است که در آن منومرها با یکدیگر واکنش شیمیایی داده و پلیمرهای خطی را به وجود می اورند. در بسیاری از واکنشهای پلیمریزاسیون مرحله ای مولکول کوچکی به عنوان محصول فرعی شکل می گیرد . این نوع واکنشها گاهی پلیمریزاسیون کندنزاسیونی نیز نامیده می شوند.
شاخه‌های پلیمر

اولین قدم در زمینه صنعت پلاستیک توسط فردی به نام واسپاهیات انجام گرفت وی در تلاش بود ماده‌ای را به جای عاج فیل تهیه کند. وی توانست فرآیند تولید نیترات سلولز را زا سلولز ارائه کند. در دهه 1970 پلیمرهای‌هادی به بازار عرضه شدند که کاربرد بسیاری در صنعت رایانه دارند زیرا مدارها و ICهای رایانه‌ها از این مواد تهیه می‌شوند. و در سالهای اخیر مواد هوشمند پلیمری جایگاه تازه‌ای برای خود سنسورها پیدا کردند. پلیمرها را می‌توان از 7 دیدگاه مختلف طبقه بندی نمود. صنایع ، منبع ، عبور نور ، واکنش حرارتی ، واکنش‌های پلیمریزاسیون ، ساختمان مولکولی و ساختمان کریستالی.
پلیمرها به سه گروه اصلی تقسیم می‌شوند:
۱- پلاستیک های گرمانرم
۲- پلاستیک های گرما سخت یا ترموست ها
۳- الاستومرها
ترموپلاستیک ها با افزایش دما نرم شده و با خنک شدن به سختی اولیه اشان برمی گردند و بیشتر قابل ذوب هستند، به عنوان مثال، نایلون، پلاستیک های گرما سخت (ترموست ها) وقتی گرم می شوند، سخت شده و هنگام سرد شدن به سختی اولیه برمی گردند. این مواد توسط کاتالیزورها یا گرم شدن تحت فشار به یک شکل دائمی تبدیل می شوند. الاستومرها نظیر رابرها می توانند بدون پاره شدن و گسستن در برابر تغییر شکل مقاومت کنند.
ترموپلاستیک ها

الف – پلی اولفین یا پلیمرهای اتنیک

همه این ترموپلاستیک ها بطور مشترک دارای منور اتلین (H2C=CH2) هستند.
پلی اتیلن ۶(PE)- پلی اتیلن اولین محصول تجاری در سال ۱۹۴۰ بوده و از نفت خام یا گاز طبیعی تهیه می شود.
پلی اتیلن یک ماده ترموپلاستیک است که بسته به ساختار مولکولی از یک نوع به نوع دیگر متفاوت است. در حقیقت، با تغییر وزن مولکولی (یعنی طول زنجیر)، تبلور (یعنی وضعیت زنجیر)، و خواص شاخه ( یعنی پیوند شیمیایی بین زنجیرهای مجاور) می‌ توان محصولات متنوعی از آن تولید کرد. پلی‌اتیلن می تواند در چهار نوع تجاری تهیه شود: (۱) دانسیته پایین، (۲) دانسیته متوسط، (۳) دانسیته بالا و (۴) پلی‌اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا.
پلی اتیلن دانسیته پایین (LDPE):

دارای نقطه ذوب OC1050، سختی، مقاومت شکست فشاری، شفافیت، انعطاف پذیری و خاصیت انبساط پذیری است. بنابراین، به دلیل روش ساخت و استعمال آسان آن، برای لوله کشی و بسته‌بندی‌ها استفاده می شود. مقاومت شیمیایی آن بسیار برجسته است، گر چه به اندازه پلی‌اتیلن دانسیته و یا پلی پروپیلن نیست، اما این پلیمر در مقابل بسیاری اسیدهای معدنی (مانند HCI و HF) و قلیاها (نظیر NH4OH-KOH-NaoH) مقاوم بوده و برای جابجایی مواد شیمیایی معدنی می توان از آن استفاده کرد، ولی باید از تماس آن با آلکان ها، هیدروکربن های آروماتیک، هیدروکربن های کلرینه و اکسید کننده‌های قوی (نظیر HNo3) اجتناب کرد. اتصال قسمتهای مختلف از جنس PE با استفاده از جوش ذوبی انجام می شود. بدین ترتیب، انجام لوله کشی به این شکل ارزان بوده و نسبت به دیگر مواد موجود، برای خطوط فاضلاب، خطوط آب، و دیگر سرویسهایی که در معرض فشارها و یا درجه حرارت های بالا قرار نمی گیرند، بسیار مقاوم و بهترین انتخاب است. با وجود این، محدودیت هایی وجود دارد که استفاده از آنها را در بسیاری کاربردها غیرممکن می سازد. این محدودیت ها عبارت از، استحکام پایین، مقاومت حرارتی پایین (بالاترین محدوده دمایی برای این ماده ۰C60 است)، نزول کیفیت تحت پرتو تابی UV (مانند قرار گرفتن در معرض نور خورشید) است. با وجود این، پلی اتیلن می تواند جهت افزایش استحکام، مقاومت و دیگر خواص مکانیکی مطلوب با مواد دیگر ترکیب شود.
پلی اتیلن دانسیته بالا (HDPE)

دارای خواص مکانیکی برجسته و مقاومت مکانیکی نسبتاً بیشتری در مقایسه با نوع دانسیته پایین است. تنها اکسید کننده های قوی بطور محسوس در محدوده دمایی مشخص به این مواد حمله خواهند کرد. اگر رزین پایه درست انتخاب نشود، شکست فشاری HDPE می تواند مشکل ساز باشد. خواص مکانیکی این ماده، استفاده از آنها را در شکل های بزرگتر و کاربردهایی نظیر مواد ورقه ای در داخل مخازن، بعنوان عایق کاری در ستون‌ها گسترش داده است. در این ماده نیز از جوش حرارتی می توان استفاده کرد.
پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا (UHMWPE)

یک پلی اتیلن خطی با محدوده وزن مولکولی متوسط ۱۰۶×۳ تا ۱۰۶×۵ است. زنجیرهای خطی طولانی، مقاومت ضربه بالا، مقاومت در برابر سایش، سختی، مقاومت در برابر شکست فشاری را، علاوه بر خواص عمومی PE نظیر خنثی بودن در مقابل مواد شیمیایی و ضریب اصطکاک پایین ایجاد می‌کنند. بنابراین، این ترموپلاستیک برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر سایش دارند، نظیر اجزای استفاده شده در ماشین آلات بکار می رود. در حالت کلی، پلی‌اتیلن‌ها در مقابل تابش اشعه UV، مخصوصاً تابش نور خورشید بسیار حساس هستند. با وجود این، می‌توان از حساسیت آن با افزایش تثبیت‌کننده‌های مخصوص جلوگیری کرد.
پلی پروپیلن (PP)

با متیل جانشین شده بر روی اتیلن (پروپیلن) بعنوان منومر، خواص مکانیکی بطور قابل ملاحظه ای در مقایسه با پلی اتیلن بهبود می یابد، در حقیقت این پلیمر دارای دانسیته پایین (kg.m3 915-900)، سخت تر و محکم تر بوده و دارای استحکام بیشتری نسبت به انواع دیگر است. علاوه بر این نسبت به PE در دماهای بالاتری مورد استفاده قرار می‌گیرد. مقاومت شیمیایی آن بیشتر بوده و تنها توسط اکسید کننده های قوی مورد حمله قرار می گیرد. اگر در انتخاب رزین مناسب دقت نشود، شکست فشاری PP می‌تواند مشکل ساز باشد.خواص مکانیکی بهتر این ماده استفاده از آن را در اشکال بزرگتر، به شکل مواد ورقه ای داخل مخازن، بعنوان پوشش گسترش داده است. ضریب انبساط حرارتی برای PP از HDPE کمتر است. دو کاربرد مهم PP ساخت قسمت های قالب تزریقی و رشته‌ها و فیبرها است.
پلی بوتیلن (PB)

از پلی ایزوبوتیلن حاصل از تقطیر روغن خام تهیه شده است. منومر آن اتیلن با دو گروه متیل جایگزین شده با دو اتم هیدروژن است.
پلی‌وینیل کلراید (PVC)

اولین ترموپلاستیک استفاده شده در مقادیر بالا در کاربردهای صنعتی است. این پلیمر با واکنش گاز استیلن با اسید‌هیدروکلریک در حضور کاتالیزور مناسب تهیه می شود. استفاده از PVC به دلیل سادگی ساخت، در طول سالها افزایش یافته است. این پلیمر دارای کاربری آسان است.در مقابل اسیدها و بازهای معدنی قوی مقام بوده و در نتیجه بیش از ۴۰ سال بطور گسترده به عنوان لوله کشی آب سرد و مواد شیمیایی استفاده می شده است. گرچه، در طراحی ساختار لوله، ضریب انبساط حرارتی خطی و ضریب الاستیک ناچیز این ماده باید در نظر گرفته شود.
پلی وینیل کلراید کلرینه شده (CPVC)

پلی وینیل کلراید می تواند با کلرینه شدن جهت تولید یک پلاستیک وینیل کلراید با مقاومت خوردگی اصلاح شده و مقاومت در دماهای ۲۰ تا ۳۰ درجه بالاتر تغیر کند. بنابراین، CPVC که دارای همان محدوده مقاومت شیمیایی PVC است، می تواند به عنوان لوله، اتصالات، کانال ها، تانکها و پمپها در تماس با مایعات خورنده و آب داغ استفاده می‌شود. برای مثال، می‌توان تعیین کرد که مقاومت شیمیایی این ماده در مقایسه با PVC در محیطهای حاوی wt%20 استیک اسید، wt%50-40 کرومیک اسید wt%70-60 نیتریک اسید در oC300 و wt%80 سولفوریک اسید، هگزان در oC50 و wt%80 سدیم هیدروکسید تا دمای ۸۰ درجه سانتیگراد، بیشتر است.
پلی وینیل استات (PVA)

از منومری که در آن یک گروه استات با یک اتم هیدروژن در منومر اتیلن جایگزین شده، تهیه می شود. این پلیمر به عنوان پلیمرهای ساختاری استفاده نمی شود، زیرا یک ترموپلاستیک نسبتاً نرم است و از این جهت تنها برای پوشش ها و چسب ها بکار می رود.
پلی استایرن (PS)

از منومر استایرن C6H5CH=CH2 (فنیل بنزن) تشکیل شده است. پلی استایرن یک آمورف و ترموپلاستیک ناهمسان است. حلقه آروماتیک به سختی پلاستیک کمک می کند و از جابجایی زنجیر که پلاستیک را ترد و شکننده می کند، جلوگیری می‌کند. این پلیمر برای کاربردهایی که مستلزم تماس با مواد شیمیایی خورنده هستند، توصیه نمی شود، زیرا مقاومت شیمیایی آن در مقایسه با دیگر ترموپلاستیک های موجود ناچیز بوده و در محیط های خاص شکست فشاری خواهند داشت. پلی استایرن در مقابل تابش اشعه UV (مانند تابش نور خورشید ) حساس بوده و به رنگ مایل به زرد تبدیل می‌شود و مقاومت حرارتی آن نیز تنها ۰C 650 است. این ماده به عنوان پوشش تجهیزات و در بسیاری کاربردهای الکتریکی استفاده می شود. اتصالات لوله کشی از این پلاستیک تهیه شده، و بسیاری ظروف هستند که از پلی‌استایرن اصلاح شده، ساخته می شوند. نحوه اتصال این قطعات توسط جوشکاری با استفاده از حلال است، اما استفاده از آنها به آب و محلولهایی که حاوی مواد آلی و معدنی نباشند، محدود می شود. پلی استایرن سومین ترموپلاستیک پرمصرف پس از PE و PP با بازار ۲۰% است.
پلی متیل پنتن (PMP)

یک دستگاه پلاستیک با شفافیت و خواص الکتریکی خوب است که می تواند تا دمای ۰C150 نیز مورد استفاده قرار گیرد.
آکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)

یک سه بسپار با منومر بوتادین است، منومر دوم، آکریلونیتریل، از مولکول اتیلن که اتم هیدروژن آن با یک گروه نیتریل (CN) جایگزین شده تشکیل شده. منومر سوم از یک مولکول اتیلن با گروه فنیل جایگزین شده با اتم هیدروژن (استایرن) تشکیل شده است.خواص این پلیمر با تغییر نسبت آکریلونیتریل در دو جزء دیگر آن، بطور قابل ملاحظه‌ای متغیر است. این مشتق از رزین های استایرن دارای جایگاه مهمی است. در حقیقت، استحکام، سختی، ثبات بعدی و دیگر خواص مکانیکی آنها، با تغییر این نسبتها قابل اصلاح است. گرچه، این مواد دارای مقاومت حرارتی پایین OC90 استحکام نسبتاً کم، و مقاومت شیمیایی محدود هستند، قیمت پایین، اتصال راحت و راحتی ساخت، این مواد را برای لوله‌های توزیع گاز، آب، فاضلاب و خطوط تخلیه، قسمتهای اتومبیل و خدمات بسیار از تلفن تا قسمتهای مختلف اتومبیل بسیار مورد توجه کرده است. مقاومت این ماده توسط مقدار کمی از ترکیبات آلی تهدید می شود، و به آسانی توسط عوامل اکسید کننده و اسیدهای معدنی قوی مورد حمله قرار می‌گیرد. علاوه بر این، ممکن است گراکینگ فشاری در حضور بعضی مواد آلی در آنها رخ دهد.
پلی تترافلورواتیلن (PTFE)

از منومر مولکول اتیلن کاملاً فلورینه شده به دست می آید که تحت نام تجاری تفلون ۴ شناخته شده است. نظر به ذوب بالا (۰C327) دارای پایداری دمایی بسیار بالا با مقاومت حرارتی تا ۰C280 است، و از نظر شیمیایی یکی از خنثی ترین مواد شناخته شده پس از شیشه، فلزات دیر گداز نظیر تانتالم۱ و فلزات گروه پلاتینیم نظیر ایریدیم ۲ یا پلاتینیم ۳ برای استفاده در مواد خورنده حتی در دمای بالا است. یکی از مشکلات عمده این پلیمر خستگی ناشی از سیکل های حرارتی به واسطه تکرار انبساط و انقباض در یک دوره زمانی در دماهای بالاتر از مرز بیان شده است. با توجه به تخلخل آنها، یکی از دلایل زوال فلوروکربن‌ها جذب مواد شیمیایی و به دنبال آن واکنش با اجزای دیگر در ترموپلاستیک است. هنگامی که این پدیده اتفاق می افتد، منجر به دفرمه شدن سطح، نظیر حبابی شدن می شود. این مواد دارای محدوده دمایی معینی هستند و از افزایش دما باید اجتناب شود.
پلی تری فلورو کلرو اتیلن (PTCE)

این کلرو فلورو پلیمر دارای پایداری حرارتی تا ۰C175 بوده و مقاومت شیمیایی کمتری نسبت به PTFE کاملاً فلورینه شده دارد. این پلیمرتحت نام تجاری Kel-F شناخته شده است. بطور کلی، خواص کاری این پلاستیک نسبتاً خوب است، بطوری که می تواند به وسیله قالبگیری تزریقی شکل گرفته و نتیجتاً بعنوان پوشش و همچنین برای پوشش‌های پیش ساخته برای بسیاری کاربردهای شیمیایی استفاده شود.
پلی وینیلیدن فلوراید (PVDF)

این ماده دارای مقاومت حرارتی کم تر ۰C15 و پایداری شیمیایی پایین تری نسبت به دیگر فلوروکربن‌ها است. این پلیمر دارای کاربردهای بسیاری در صنایع فرآیند‌های شیمیایی و ساخت پمپ ها، شیرها، لوله، مخازن کوچک و دیگر تجهیزات است. این مواد به عنوان پوشش و آستر نیز بکار می روند. ۰۰۰
ب- پلی آمیدها (PA)

ترموپلاستیک های پلی آمید از طریق چگالش واکنش کربوکسیل اسید (RCOOH) و یک آمین (RNH2) با حذف آب تهیه می شود. این رزین ها تحت نام تجاری نایلون، یکی از اولین محصولات رزینی استفاده شده بعنوان مواد مهندسی شناخته شده است. خواص مکانیکی بسیار خوب بهمراه راحتی ساخت، رشد متداوم آنها را برای کاربردهای مکانیکی حتمی می‌کند. استحکام بالا، سختی، مقاومت در برابر سایش و مدول یانگ بالا خواص بسیار با ارزش نایلون ها بوده و موارد استعمال آن‌ را در کاربردهای مهم در تجهیزات عملیاتی مختلف نظیر چرخ دنده ها، اتصالات الکتریکی، شیرها، نگهدارنده ها، لوله گذاری و پوشش سیم‌ها توجیه می‌کند. مقاومت حرارتی نایلون می‌تواند متغیر باشد، اما در محدوده دمایی ۰C100، باید در نظر گرفته شود. این پلیمر به عنوان یک ترموپلاستیک، به استثنای مقاومت ناچیز آن در تماس با اسیدهای معدنی قوی دارای مقاومت شیمیایی خوبی است. نظر به گوناگونی مشتقات یا کوپلیمرهای آغازگر، انواع تجاری متنوعی از رزین های نایلون، با خواص متفاوت موجود است. انواع اصلی آن، نایلون و نایلون ۶۶ است که دارای استحکام بالایی هستند. اخیراً ، انواع تجاری جدیدی از نایلون عرضه شده که بر انواع سابق از نظر غلبه بر محدودیت‌های موجود، برتری دارد. این مواد شامل پلی آمیدهایی است که دارای یک گروه آروماتیک در منومر آنها بوده، و به همین دلیل آرامید رزین (آرومانتیک آمیدها) که تحت نام تجاری Kelvar و Nomex شناخته شده، نامیده می شود.
ج - پلی استالیز

پلی استالزها تحت نام تجاری Delrin و عموماً با پلیمر اولیه فرمالدئید است. ثبات بعدی عالی و استحکام رزین استال، استفاده از آنها در چرخ دنده ها، پره‌های پمپ، انواع اتصالات رزوه ای نظیر درپوش‌ها و قسمتهای مکانیکی را امکان پذیر می‌کند. این مواد مختلف آلی و معدنی در محدوده وسیعی است. همانند بسیاری پلیمرهای دیگر این پلیمر فرمالدئید در مقابل اسیدهای قوی، بازهای قوی یا مواد اکسید کننده مقاوم نخواهد بود.
د - سلولزها

مهمترین مشتقات سلولزی در پلیمرها، ترموپلاستیک های استات، بوتیرات و پروپیونات هستند. این پلیمرها در موارد مهم استفاده نمی شوند اما در قطعات کوچک نظیر پلاک های شناسایی، پوشش های تجهیزات الکتریکی و دیگر کاربردهایی که نیاز به یک پلاستیک شفاف با خواص مقاومت ضربه بالا دارند، استفاده می شود. خواص فرسایشی این مواد، مخصوصاً در مورد پروپیونات خوب است، اما مقاومت مکانیکی آنها در مقایسه با دیگر ترموپلاستیک ها قابل رقابت نیست. آب و محلولهای نمکی اثری بر این مواد ندارند، اما مقادیر ناچیز از اسید، قلیا یا دیگر حلال ها بر روی آن اثر نامطلوبی دارد. بالاترین دمای مفید ۰C60 است.
ه – پلی‌کربناتها (PC)

پلی کربناتها توسط واکنش پلی فنل با دی کلرومتان و فسژن تهیه می شود. منومر اولیه این ماده OC6H4C(CH3)2C6 H4COO است. پلی کربنات یک ترموپلاستیک خطی، با خاصیت کریستالیزاسیون پایین، شفاف و با جرم مولکولی بالا بوده وعموماً تحت نام تجاری Lexan شناخته می‌شود. این پلیمر دارای مقاومت شیمیایی بالا در گریس کاری و روغن کاری بوده ولی دارای مقاومت پایین در برابر حلالهای آلی است. مقاومت فوق العاده بالای این ترموپلاستیک (۳۰ برابر شیشه ضربه گیر) به همراه مقاومت الکتریکی بالا راحتی ساخت، مقاومت در برابر آتش، و عبور نور بالا (۹۰%) استفاده از این پلیمر را در بسیاری کاربردهای صنعتی توسعه داده است. وقتی یک پوشش ترانسپارنت، با دوام و بسیار ضربه گیر مورد نیاز باشد، پلی کربنات انتخابی مناسبی است. مقاومت فوق العاده بالای این ترموپلاستیک (۳۰ برابر شیشه ضربه گیر) بهمراه مقاومت الکتریکی بالا، راحتی ساخت، مقاومت در برابر آتش ، وعبور نور بالا (۹۰%) استفاده از این پلیمر را در بسیاری کاربردهای صنعتی توسعه داده است.وقتی یک پوشش ترانسپارنت با دوام و بسیار ضربه گیر مورد نیاز باشد، پلی کربنات انتخاب مناسبی است. در مجموع ، جهت ساخت قطعات بسیار کوچک ماشین آلات – مخصوصاً ماشین آلاتی که دارای تجهیزات قالبگیری پیچیده هستند، پره های پمپ ها، کلاه های ایمنی و دیگر کاربردهایی که نیاز به وزن سبک و مقاومت ضربه گیری بالا دارد، استفاده از ترموپلاستیک‌های پلی کربنات رضایت بخش است. این مواد می‌توانند در دماهای بین ۰C170 تا ۰C121 مورد استفاده قرار گیرند.
از نظر صنایع مادر پلیمرها به چهار گروه صنایع لاستیک ، پلاستیک ، الیاف پوششی و چسب تقسیم بندی می‌شوند. اینها صنایع مادر در پلیمرها می‌باشند اما صنایع وابسته به پلیمر هم فراوان هستند مانند صنعت پزشکی در اعضای مصنوعی ، دندان مصنوعی ، پرکننده‌ها ، اورتوپدی از پلیمرها به وفور استفاده می‌شود. پلیمرها از لحاظ منبع به سه گروه اصلی تقسیم بندی می‌شوند که عبارتند از :
پلیمرهای طبیعی ، طبیعی اصلاح شده و مصنوعی.

رزین

منابع طبیعی رزینها ، حیوانات ، گیاهان و مواد معدنی می‌باشد. این پلیمرها به سادگی شکل پذیر بوده لیکن دوام کمی دارند. رایج عبارتند از روزین ، آسفالت ، تار ، کمربا ، سندروس ، لیگنپین ، لاک شیشه‌ای می‌باشند. رزین‌های طبیعی اصلاح شده شامل سلولز و پروتئین می‌باشد سلولز قسمت اصلی گیاهان بوده و به عنوان ماده اولیه قابل دسترسی برای تولید پلاستیکها می‌باشد کازئین ساخته شده از شیر سرشیر گرفته ، تنها پلاستیک مشتق شده از پروتئین است که در عرصه تجارت نسبتا موفق است.
پلیمر مصنوعی

پلیمرهای مصنوعی را می‌توان از طریق واکنشهای پلیمریزاسیون بدست آورد. از مواد پلیمری می‌توان در تهیه پلاستیکها ، چسبها ، رنگها ، ظروف عایق ، مواد پزشکی بهره جست. پلاستیکها به تولید طرحهای جدید در اتومبیلها ، کامیونها ، اتوبوسها ، وسایل نقلیه سریع ، هاورکرافت ، قایقها ، ترنها ، آلات موسیقی ، وسایل خانه ، یراق آلات ساختمانی و سایر کاربردها کمک نموده‌اند در ادمه به بررسی کاربرد چندین پلیمر می‌پردازیم:
پلیمرهای بلوری مایع (LCP)

این پلیمرها بتازگی در بین مواد پلاستیکی ظهور کرده است. این مواد از استحکام ابعادی بسیار خوب ، مقاومت بالا ، مقاومت در مقابل مواد شیمیایی توام با خاصیت سهولت شکل پذیری برخوردار هستند. از این پلیمرها می‌توان به پلی اتیلن با چگالی کم قابل مصرف در ساخت عایق الکتریکی ، وسایل خانگی ، لوله و بطریهای یکبار مصرف ، پلی اتیلن با چگالی بالا قابل مصرف در ظروف زباله‌ها بطری ، انواع مخازن و لوله برای نگهداری و انتقال سیالات ، پلی اتیلن شبکهای ، پلی پروپیلن قابل مصرف در ساخت صندوق ، قطعات کوچک خودرو ، اجزای سواری ، اسکلت صندلی ، اتاقک تلویزیون و... اشاره نمود.
پلیمرهای زیست تخریب پذیر

این پلیمرها در طی سه دهه اخیر در تحقیقات بنیادی و صنایع شیمیایی و دارویی بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. زیست تخریب پذیری به معنای تجزیه شدن پلیمر در دمای بالا طی دوره مشخص می‌باشد که بیشتر پلی استرهای آلیفاتیک استفاده می‌شود. از این پلیمرها در سیستم‌های آزاد سازی دارویی با رهایش کنترل شده یا در اتصالات ، مانند نخ‌های جراحی و ترمیم شکستگی استخوانها و کپسولهای کاشتی استفاده می‌شود.
پلی استایرن

این پلیمر به صورت گسترده‌ای در ساخت پلاتیکها و رزینهایی مانند عایقها و قایقهای فایبر گلاس در تولید لاستیک ، مواد حد واسط رزینهای تعویض یونی و در تولید کوپلیمرهایی مانند ABS و SBR کاربرد دارد. محصولات تولیدی از استایرن در بسته بندی ، عایق الکتریکی - حرارتی ، لوله‌ها ، قطعات اتومبیل ، فنجان و دیگر موادی که در ارتباط با مواد غذایی می‌باشند ، استفاده می‌شود.
لاستیکهای سیلیکون

مخلوط بسیار کانی- آلی هستند که از پلیمریزاسیون انواع سیلابها و سیلوکسانها بدست می‌آیند. با اینکه گرانند ولی مقاومت قابل توجه در برابر گرما به استفاده منحصر از این لاستیکها در مصارف بالا منجر شده است. این ترکیبات اشتغال پذیری نسبتا پایین ، گرانروی کم در درصد بالای رزین ، عدم سمیت ، خواص بالای دی الکتریک ، حل ناپذیری در آب و الکلها و ... دارند به دلیل همین خواص ترکیبات سیلیکون به عنوان سیال هیدرولیک و انتقال گرما ، روان کننده و گریس، دزدگیر برای مصارف برقی ، رزینهای لایه کاری و پوشش و لعاب مقاوم در دمای بالا و الکلها و مواد صیقل کاری قابل استفاده‌اند. بیشترین مصرف اینها در صنایع هوا فضاست.
لاستیک اورتان

این پلیمرها از واکنش برخی پلی گلیکولها با دی ایزوسیاناتهای آلی بدست می‌آیند. مصرف اصلی این نوع پلیمرها تولید اسفنج انعطاف پذیر و الیاف کشسان است. در ساخت مبلمان ، تشک ، عایق - نوسانگیر و ... بکار می‌روند. ظهور نخ کشسان اسپندکس از جنش پلی یوره تان به دلیل توان بالای نگهداری این نوع نخ زمینه پوشاک ساپورت را دگرگون کرده است.
پليمرها از نظر اثر پذ يری در برابر حرارت به دو دسته ترموپلاستيک ها (گرما نرم ها ) و ترموستها (گرماسخت ها ) تقسيم مي شوند . ترموپلاستيک ها , پليمرهايی هستند که هنگام حرارت دهی ذوب می شوند و هنگام سرد کردن جامد می شوند در حالی که ترموستها , پليمرهايی هستند که هنگام حرارت دهی ذوب نمی شوند بلکه در دماهای بسيار بالا به صورت برگشت ناپذيری تجزيه می شوند.
ادامه دارد....

صنایع پلیمر

پليمر های متداول امروزی از نفت خام ساخته می شوند كه با توجه به محدود بودن منابع نفتی بايد به تدريج با بيو پليمر ها كه از منابع تجديد شونده ساخته می شوند، جانشين شوند. بيوپليمر از نظر بيوشيمی دان ها عبارت است از ماكرومولكول های بيولوژی كه از تعداد زيادی زير واحد كوچك و شبيه به هم كه با اتصال كووالانسی به هم متصل شده اند ويك زنجيره طولانی را ايجاد می كنند، ساخته شده اند. پليمر های متداول امروزی از نفت خام ساخته می شوند كه با توجه به محدود بودن منابع نفتی بايد به تدريج با بيوپليمر ها كه از منابع تجديد شونده ساخته می شوند، جانشين شوند. بيوپليمر از نظر بيوشيمی دان ها عبارت است از ماكرومولكول های بيولوژی كه ازتعدادزيادی زير واحد كوچك و شبيه به هم كه با اتصال كووالانسی بههم متصل شده اند ويك زنجيره طولانی را ايجاد می كنند، ساخته شده اند.

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

در روند طبيعی، بيوپليمر ها و يا همان ماكرومولكول ها، تركيبات داخل سلولی هستند كه قابليت زنده ماندن را به ارگانيسم در شرايط سخت محيطی می دهند.مواد بيوپليمری در شكل های گوناگونی توسعه يافته اند؛ بنابراين ظرفيت استفاده در صنايع گوناگون را دارند. توسعه مواد بيوپليمری به چنددليل اهميت دارد. اول اين كه اين مواد بر خلاف پليمر های امروزی كه از مواد نفتی به دست می آيند، به محيط زيست برگشت پذير هستند؛ بنابراين موادآلوده كننده محيط زيست به شمار نمی آيند. در اين خصوص مواد بيوپليمری در ساخت پلاستيك ها به دو صورت استفاده قرار می شوند. اول استفاده از پلاستيک هايی كه درآنها يک ماده تخريب پذير(مانند نشاسته) به يک پلاستيک متداول (مانندپلی اتيلن) اضافه می شود، درنتيجه اين ماده به افزايش سرعت تخريب پلاستيک کمک می کند. اين مواد چند سالی هست که وارد بازار شده اند و با آن که کمک زيادی به کاهش زباله های پلاستيکی کرده اند، اما به دليل اين که در آنها از همان پلاستيک های متداول تخريب ناپذير استفاده می شود و استفاده از مقدار زيادی مواد تخريب پذير در پلاستيک ويژگی آن را تضعيف می کند، موقعيت چندان محکمی ندارند.دوم استفاده از پلاستيک های تخريب پذير ذاتی است که به دليل ساختمان شیمیایی خاص به وسیله باکتری ها، آب یا آنزیم ها در طبیعت تخریب می شوند و خیلی سریع تر از نوع اول به محیط زیست بر می گردند، دردرجه دوم اهمیت مواد بیوپلیمری به وسیله موجودات زنده ساخته می شوند و در نتیجه در چرخه ساخت و تجزیه مواد بیولوژیك قرار می گیرند، پس هیچ گاه منابع آن محدود و تمام شدنی نیست، در حالی كه مواد پلیمری و پلاستیكی امروزی از سوخت های فسیلی ساخته می شود كه منابع آن محدود و تمام شدنی است. هر چند این منابع در حال حاضر و به ویژه در كشور ما به وفور یافت می شوند، ولی روزی تمام خواهند شد. سومین مزیت بیوپلیمر ها، اقتصادی بودن این مواد است، زیرا تولید بیوپلیمر نیاز زیادی به كارخانه و صنعت پیشرفته ندارد و با حداقل امكانات می توان به تولیدآن مبادرت ورزید. همچنین قیمت بالای نفت خام، كشور ها را به سوی استفاده از این مواد سوق داده است.

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

گیاهان تولیدكننده

بیشترین تحقیقات بیوپلیمری روی مهندسی ژنتیك گیاهان تولیدكننده فیبر مانند كتان، كنف و ... متمركز شده است. به عبارت دیگر، توسعه واكنش های مولكولی درون سلولی گیاهان كه به تولید مواد بیوپلیمری منجر می شود، مورد توجه مهندسان ژنتیك و بیوتكنولوژی قرار گرفته است. مواد بیوپلیمری كه در سلول های گیاهی ساخته می شود، بیشتر از جنس پلی هیدروكسی بوتیرات (PHB) است. این ماده از نظر خصوصیات فیزیكی و مكانیكی بسیار شبیه پلی پروپیلن حاصل از مواد نفتی است. امروزه با همسانه سازی كردن ژن تولید كننده پلیمر پلی هیدروكسی بوتیرات در گیاهان معمولی كه قابلیت تولید بیوپلیمر را ندارند، توانسته اند این محصول پلیمری را به طور انبوه تولید كنند. گیاهان، نیشكر، یونجه، درخت خردل و ذرت برای تولید این بیوپلیمر از طریق مهندسی ژنتیك انتخاب شده اند كه ژن تولید كننده این پلیمر به داخل ژنوم این گیاهان وارد می شود و گیاه یادشده را به ساختن بیوپلیمر پلی هیدروكسی بوتیرات قادرمی سازد.

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

ارگانیه های تولیدكننده بیوپلیمر ها

درحدود ۸۰ سال قبل برای نخستین بار بیوپلیمر پلی هیدروكسی بوتیرات از باكتری باسیلوس مگاتریوم جدا سازی شد. ازآن پس دانشمندان بیوپلیمر به دنبال یافتن راه هایی هستند كه تولیدات بیوپلیمری باكتریایی را توسعه دهند و به صورت تجاری درآورند. بیوپلیمر هایی كه سلول های باكتریایی قادر به تولید آن هستند و از آنها جداسازی شده اند، عبارتند از: پلی هیدروكسی آلكانوات (PHA)، پلی لاكتیك اسید (PLA) و پلی هیدروكسی بوتیرات (PHA). این بیوپلیمر ها از نظر خصوصیات فیزیكی به پلیمر های پلی استیلن و پلی پروپیلن شبیه هستند. بیوپلیمر های میكروبی در طبیعت به عنوان تركیبات داخل سلولی میكروب ها یافت می شوند و بیشتر زمانی كه باكتری ها در شرایط نامساعد محیطی قرار می گیرند، اقدام به تولید این مواد می كنند. این مواد در حالت طبیعی به عنوان یك منبع انرژی راحت و در دسترس عمل می كنند.
PHB در درون سیتوپلاسم باكتری به صورت دانه های ذخیره ای (اینكلوژن بادی) ذخیره می شود كه این مواد را به وسیله سانتریفیوژ و واكنش های شست وشوی چند مرحله ای می توان استخراج و خالص سازی و ازآن استفاده كرد.در یك نتیجه گیری كلی در مورد استفاده از بیوپلیمر ها به جای پلاستیك ها و پلیمر های نفتی می توان گفت كه با توجه به ماهیت و خصوصیات بیوپلیمر ها كه مواد تجدید شونده و قابل برگشت به محیط زیست و یا به عبارتی دوست محیط زیست هستند، استفاده از آنها كاری معقول و اقتصادی خواهد بود. از سوی دیگر، با توجه به قیمت بالای نفت خام و محدود بودن منابع آن، استفاده از آن برای تولید مواد پلاستیكی كه هم آلوده كننده محیط زیست است و هم در جامعه ما ارزش چندانی ندارد، كاری غیر اقتصادی است. پس امید می رود با توجه به سرعت روز افزون علم در زمینه مواد بیوپلیمری در بیشتر كشورها، دركشور ما نیز به این مقوله توجه بیشتری شود و با جانشین كردن مواد بیوپلیمری با پلیمر های نفتی، طلای سیاه را برای آیندگان به میراث بگذاریم.
پليمر ها به ياري محيط زيست مي آيند

بيوپليمر از نظر بيوشيمي دان ها عبارت است از ماكرومولكول هاي بيولوژي كه از تعداد زيادي زير واحد كوچك و شبيه به هم كه با اتصال كووالانسي به هم متصل شده اند ويك زنجيره طولاني را ايجاد مي كنند، ساخته شده اند. در روند طبيعي، بيوپليمر ها و يا همان ماكرومولكول ها، تركيبات داخل سلولي هستند كه قابليت زنده ماندن را به ارگانيسم در شرايط سخت محيطي مي دهند.
درحدود 80 سال قبل براي نخستين بار بيوپليمر پلي هيدروكسي بوتيرات از باكتري باسيلوس مگاتريوم جدا سازي شد. ازآن پس دانشمندان بيوپليمر به دنبال يافتن راه هايي هستند كه توليدات بيوپليمري باكتريايي را توسعه دهند و به صورت تجاري درآورند. بيوپليمر هايي كه سلول هاي باكتريايي قادر به توليد آن هستند و از آنها جداسازي شده اند، عبارتند از: پلي هيدروكسي آلكانوات ، پلي لاكتيك اسيد (PLA) و پلي هيدروكسي بوتيرات .
اين بيوپليمر ها از نظر خصوصيات فيزيكي به پليمر هاي پلي استيلن و پلي پروپيلن شبيه هستند. بيوپليمر هاي ميكروبي در طبيعت به عنوان تركيبات داخل سلولي ميكروب ها يافت مي شوند و بيشتر زماني كه باكتري ها در شرايط نامساعد محيطي قرار مي گيرند، اقدام به توليد اين مواد مي كنند. اين مواد در حالت طبيعي به عنوان يك منبع انرژي راحت و در دسترس عمل مي كنند. همچنين هنگامي كه محيط اطراف باكتري غني از كربن باشد و از نظر ديگر مواد غذايي مورد استفاده باكتري دچار كمبود باشد، باكتري اقدام به ساخت بيوپليمر هاي يادشده مي كند. پليمر هاي متداول امروزي از نفت خام ساخته مي شوند كه با توجه به محدود بودن منابع نفتي بايد به تدريج با بيوپليمر ها كه از منابع تجديد شونده ساخته مي شوند، جانشين شوند
کوپلیمریزاسیون

کوپلیمریزاسیون عبارتست از پلیمریزاسیون دو یا چند نوع مونومر و ایجاد مولکولهایی با بیش از یک نوع واحد ساختمانی ، که آنها را کوپلیمر می‌نامند. فرمول عمومی کوپلیمر را می‌توان به صورت...A)n(B)m(C)p) نشان داد که C,B,A و غیره نشان دهنده واحدهای ساختمانی مختلف
می‌باشند. .

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

● هموپلیمرها (homopolymers)

ساده ترین انواع پلیمرها ، هموپلیمرها هستند که از زنجیره های پلیمری متشکل از واحدهای تکراری منفرد تشکیل شده‌اند. بدین معنی که اگر A یک واحد تکراری باشد، یک زنجیره هموپلیمری ، ترتیبی به صورت… AAAدر زنجیره مولکولی پلیمر خواهد داشت. به عبارت دیگر می توان برای هموپلیمرها فرمول عمومی An را در نظر گرفت. از جمله هموپلیمرها می توان پلیمرهایی مثل پلی‌اتیلن ، پلی‌پروپیلن ، پلی‌استایرن و پلی‌وینیل‌کلراید یا PVC را نام برد.

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

● کوپلیمرها (Coplymers)

کوپلیمرها، پلیمرهایی هستند که از پلیمریزاسیون دو یا چند مونومر مختلف و مناسب با یکدیگر بوجود می‌آیند که از این راه می توان پلیمر را با ساختمانهای متفاوتی بوجود آورد. در کوپلیمریزاسیون دو مونومر B,A ، زنجیرهای پلیمر می‌توانند مونومر A یا مونومر B را در انتهای رشد کننده خود داشته باشند. در نتیجه ، چهار واکنش امکان پذیر است، واکنش زنجیر دارای انتهای A با مونومر A یا B و واکنش زنجیر دارای انتهای B با مونومر A یا B هر یک از واکنش ها ثابت سرعت مشخصی دارند. از روی نسبت داده شده مولکولهای مونومر می‌توان نسبت واحدهای مونومرهای بکار رفته در یک پلیمر را بدست آورد.
انواع کوپلیمریزاسیون

کوپلیمرها انواع مختلفی دارند و لیکن می توان آنها را به چهار نوع مجزا از کوپلیمرها به صورت تصادفی ، تناوبی ، دسته ای و پیوندی دسته بندی نمود.
ـ کوپلیمرهای تصادفی یابی نظم (Random Copolymers)

این کوپلیمرها بوسیله پلیمریزاسیون مخلوط مناسبی از مونومرهای مختلف که به طور تصادفی در زنجیره های پلیمر مرتب شده اند، تهیه می‌شوند. اگر B و A مونومرهای یک کوپلیمر باشند، در اینصورت آرایش کوپلیمر ممکن است به صورت زیر باشد: ...AABABBBAA
مثالهایی از این نوع ، کوپلیمرهای کلرواتن- اتنیل- اتانوات (وینیل کلراید- وینیل استات) و فنیل اتن- بوتا ۱و۳ - دین می‌باشند. در مورد کوپلیمر کلرواتن – اتنیل اتانوات حضور اتینل اتانوال باعث افزایش حلالیت و بهبود خاصیت قابلگیری (توسط افزایش میزان جاری شدن) در مقایسه با هموپلیمر کلرواتن می‌شود.
ـ کوپلیمرهای متناوب (alternating copolymers)

در این کوپلیمرها ، واحدهای تکراری مختلف بصورت متناوب درون زنجیر پلیمری قرار گرفته اند. در واقع هنگامی که نسبت واکنش پذیری دومونومر B و A صفر باشد، مونومرها به هیچ وجه با زنجیرهای پلیمر در حال رشد که دارای واحد انتهایی مشابه با آنها باشد، وارد واکنش نمی‌شوند. در نتیجه "کوپلیمریزاسیون متناوب" انجام می گیرد. آرایش یک کوپلیمر متناوب متشکل از مونومرهای B,A به صورت زیر می باشد: ...ABABAB
مثالی از این کوپلیمرها ، محصولی است که از کوپلیمریزاسیون رادیکالی بوتن دیوئیک انیدرید (مالئیک ایندرید) و فنیل اتن با نسبت های مولی تقریبا مساوی بدست می آید. بوتن دیوئیک انیدرید همچنین می‌تواند بصورت رادیکال آزاد با فنیل اتین (فنیل استیلن) کوپلیمر شود.

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

پلیمرهای مقاوم حرارتی

پلیمرها، بخش عمده ای از مشتقات نفتی هستند كه در انواع مختلف در صنعت پتروشیمی، تولید و در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار می گیرند. امروزه استفاده از پلیمرها به اندازه ای رایج شده كه می توان گفت بدونِ استفاده از آنها بسیاری از حوایج روزمره ما مختل خواهد شد. مقاله حاضر، پلیمرهای مقاوم حرارتی را مورد مطالعه قرار می دهد كه علاوه بر مصارف متعدد، در صنایع هوا- فضا نیز نقش عمده ای ایفا می كنند. پلیمرها، بخش عمده ای از مشتقات نفتی هستند كه در انواع مختلف در صنعت پتروشیمی، تولید و در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار می گیرند. امروزه استفاده از پلیمرها به اندازه ای رایج شده كه می توان گفت بدونِ استفاده از آنها بسیاری از حوایج روزمره ما مختل خواهد شد در اينجا پلیمرهای مقاوم حرارتی را مورد مطالعه قرار می دهيم كه علاوه بر مصارف متعدد، در صنایع هوا- فضا نیز نقش عمده ای ایفا می كنند. هنگامی كه تركیبات آلی در دمای بالا حرارت داده می شوند، به تشكیل تركیبات آروماتیك تمایل پیدا می كنند. بنابراین می توان نتیجه گرفت كه پلیمرهای آروماتیك باید در مقابل دماهای بالا مقاوم باشند. انواع وسیعی از پلیمرها كه واحد های تكراری آروماتیك دارند، در سالهای اخیر توسعه و تكامل داده شده اند.
این پلیمرها در صنایع هوا- فضا مورد استفاده قرار می گیرند، زیرا در برابر دمای زیاد پایداری مطلوبی از خود نشان می دهند. برای این كه یك پلیمر در برابر حرارت و در برابر گرما مقاوم تلقی شود، نباید در زیر دمای ۴۰۰ درجه سانتی گراد تجزیه شود. هم چنین باید خواص مورد نیاز و سودمند خود را تا دماهای نزدیك به دمای تجزیه حفظ كند. این گونه پلیمرها دارای Tg بالا و دمای ذوب بالا هستند. پس می توان گفت پلیمرهای مقاوم حرارتی به پلیمرهایی گفته می شود كه در دمای بالا بكار برده می شوند، به طوری كه خواص مكانیكی، شیمیایی و ساختاری آنها، با خواص سایر پلیمرها در دماهای پایین متفاوت باشد. پلیمرهای مقاوم حرارتی به طور عمده در صنایع اتومبیل سازی، صنایع هوا- فضا، قطعات الكترونیكی، عایق ها، لوله ها، انواع صافی ها، صنایع آشپزی و خانگی، چسب ها و پوشش سیم های مخصوص مورد استفاده قرار می گیرد. پلیمرهای یاد شده هم به روش آلی و هم به روش معدنی تهیه می شوند. ذكر این نكته مهم است كه روش آلی متداول تر و اغلب پژوهش ها توسط دانشمندان پلیمر در این زمینه ها به ثمر رسیده است.
پایداری حرارتی

پایداری حرارتی پلیمرها، تابع فاكتورهای گوناگونی است. از آنجا كه مقاومت حرارتی تابعی از انرژی پیوندی است، وقتی دما به حدی برسد كه باعث شود پیوندها گسیخته شوند، پلیمر از طریق انرژی ارتعاشی شكسته می شود. پس پلیمرهایی كه دارای پیوند ضعیفی هستند در دمای بالا قابل استفاده نیستند و از بكار بردن منومرها و هم چنین گروه های عاملی كه باعث می شود این پدیده تشدید شود، باید خودداری كرد.البته گروه هایی مانند اتر یا سولفون، نسبت به گروه هایی مانند آلكیل و NH و OH پایدارتر هستند، ولی وارد كردن گروه هایی مانند اتروسولفون و یا گروههای پایدار دیگر صرفاً بخاطر بالا بردن مقاومت حرارتی نیست، بلكه باعث بالا رفتن حلالیت نیز می شوند. تاثیرات متقابلی كه بین دو گونه پلیمری وجود دارد، ناشی از تاثیرات متقابل قطبی- قطبی، و پیوند هیدروژنی (۶-۱۰ Kcal/mol) است كه باعث بالا رفتن مقاومت حرارتی در پلیمرها می شوند. این قبیل پلیمرها باید قطبی و دارای عامل هایی باشند كه پیوند هیدروژنی را بوجود آورند، مانند: پلی ایمیدها و پلی یورتانها. انرژی رزونانسی كه به وضوح در آروماتیك ها به چشم می خورد، مخصوصاً در حلقه های هتروسیكل و فنیلها و كلاً پلیمرهایی كه استخوان بندی آروماتیكی دارند باعث افزایش مقاومت حرارتی می شوند.
در مورد واحدهای تكراری حلقوی، شكستگی یك پیوند در یك حلقه باعث پایین آمدن وزن مولكولی نمی شود و احتمال شكستگی دو پیوند در یك حلقه كم است. پلیمرهای نردبانی یا نیمه نردبانی پایداری حرارتی بالاتری نسبت به پلیمرهای زنجیره باز دارند. بنابراین اتصالات عرضی موجب صلب پلیمرهای خطی می شوند كه شامل حلقه های آروماتیك با چند پیوند یگانه مجزا هستند. با توجه به نكاتی كه ذكر شد برای تهیه پلیمرهای مقاوم حرارتی باید نكات زیر رعایت شوند.
-استفاده از ساختارهایی كه شامل قوی ترین پیوند های شیمیایی هستند. مانند تركیبات هتروآروماتیك، آروماتیك اترها و عدم استفاده از ساختارهایی كه دارای پیوند ضعیف مثل آلكیلن- آلیسیكلیك و هیدروكربن های غیر اشباع می باشند.
-ساختمان تركیب باید به گونه ای باشد كه به سمت پایدار بودن میل كند، پایداری رزونانسی آن زیاد باشد و بالاخره ساختارهای حلقوی باید طول پیوند عادی داشته باشند، به نحوی كه اگر یك پیوند شكسته شد، ساختار اصلی، اتم ها را كنار هم نگه دارد.
لباس فضا نوردان

امروزه در زمینه پلیمرهای مقاوم حرارتی پیشرفت های زیادی حاصل شده است. پژوهشگری به نام كارل اسی مارول كه یك محقق برجسته در زمینه مقاومت حرارتی پلیمرها است، باعث توسعه تجارتی پلی بنزایمیدازول، با نام تجارتی PBI ، شده است كه به شكل الیاف برای تهیه لباس فضانوردان مورد استفاده قرار می گیرد. البته این تنها یكی از موارد كاربردهای متنوع پلیمرهای مقاوم حرارتی در برنامه های فضایی است. بی تردید اگر سالها پژوهش علمی و آزمایش های گوناگون موجب كشف الیاف پلیمری مقاوم برای تهیه لباس فضا نوردان نمی شد، هیچ فضا نوردی نمی توانست به فضا سفر كند.
طی سال های اخیر گونه های وسیعی از پلیمرهای آروماتیك و آلی فلزی مقاوم در برابر گرما، توسعه و تكامل داده شده اند، كه تعداد كمی از آنها به علت قیمت بالای آنها در تجارت قابل قبول نبوده اند. پلیمرهای آروماتیك، به خاطر اسكلت ساختاری صلب، دمای گذار شیشه ای Tg و ویسكوزیته بالا، قابلیت حلالیت كم دارند، بنابراین سخت تر از سایر پلیمرها هستند. در حال حاضر بالاترین حد مقاومت گرمایی از پلیمرهای آلی بدست آمده است، بنابراین در سال های اخیر تاكید روی معرفی تفاوت های ساختاری پلیمرها بوده است.
پیوستن گروه های انعطاف پذیر مانند اتر یا سولفون در اسكلت، یك راهكار است. هر چند این اقدامات باعث حلالیت بیشتر، ویسكوزیته كمتر و معمولاً پایداری حرارتی كم می شود. نگرش دیگر برای وارد كردن گروههای آروماتیك حلقه ای این است كه به صورت عمودی در اسكلت صفحه ای آروماتیك قرار می گیرد. همان طور كه در پلی بنزایمیدازول اشاره شد این ساختارها كه »كاردو پلیمر« نامیده می شوند معمولاً پایداری بالایی دارند، بدون این كه خواص دمایی آنها از بین برود. وارد كردن اسكلت با گروههای فعال كه در اثر گرما موجب افزایش واكنش حلقه ای بین مولكولی می شوند، راهی دیگر برای پیشرفت روندكار است.
مهم ترین و پرمحصول ترین راه از نقطه نظر توسعه تجارتی، سنتز الیگومرهای آروماتیك یا پلیمرهایی است كه با گروههای پایانی فعالی، خاتمه داده شده اند. الیگومرهایی كه انتهای آنها فعال شده اند، در دمای نسبتاً پایین ذوب می شوند و در انواع حلال ها نیز حل می شوند. هم چنین در موقع حرارت دادن به پلیمرهای شبكه ای پایدار تبدیل می شوند.
مقاومت در برابر حرارت

هنگامی كه از پلیمرهای مقاومت حرارتی صحبت می شود باید مقاومت حرارتی آنها را برحسب زمان و دما تعریف كنیم. افزایش هر كدام از فاكتورهای ذكر شده موجب كاهش طول عمر پلیمر می شود و اگر هر دو فاكتور افزایش یابند طول عمر به صورت لگاریتمی كاهش می یابد. به طور كلی اگر یك پلیمر به عنوان پلیمر مقاوم حرارتی در نظر گرفته می شود، باید به مدت طولانی در ۲۵۰ درجه سانتی گراد، در زمان های متوسط در پانصد درجه سانتی گراد و در كوتاه مدت در دمای یكهزار درجه سانتی گراد خواص فیزیكی خود را حفظ كند. به طور دقیق تر یك پلیمر مقاوم حرارتی باید طی سه هزار ساعت و در حرارت ۱۷۷ درجه سانتی گراد، یا طی یكهزار ساعت در ۲۶۰ درجه سانتی گراد، یا طی یك ساعت در ۵۳۸ درجه سانتی گراد و یا طی ۵ دقیقه در ۸۱۶ درجه سانتی گراد، خواص فیزیكی خود را از دست ندهد.
برخی از شرایط ضروری برای پلیمرهای مقاوم حرارتی، بالا بودن نقطه ذوب، پایداری در برابر تخریب اكسیداسیونی در دمای بالا، مقاومت در برابر فرآیندهای حرارتی و واكنش گرمای شیمیایی است. سه روش اصلی برای بالا بردن مقاومت حرارتی پلیمرها وجود دارد. افزایش بلورینگی، افزایش اتصال عرضی و حذف اتصال های ضعیفی كه در اثر حرارت اكسید می شوند. افزایش بلورینگی، كاربرد پلیمرها را در دمای بالا محدود می كند. زیرا موجب كاهش حلالیت و اختلال در فرآورش می شود. برقرار كردن اتصال های عرضی در الیگومرها روش مناسبی است و خواص پلیمر را به طور واقعی اما غیر قابل برگشت تغییر می دهد.
اتصالاتی كه باید حذف شود شامل اتصال های آلكیلی، آلیسیكلی، غیر اشباع و هیدروكربن های غیر آروماتیك و پیوند NH است . اما اتصالاتی كه مفید است شامل سیستم های آروماتیكی، اتر، سولفون و ایمید و آمیدها هستند. این عوامل پایدار كننده به صورت پل در ساختار پلیمر واقع و موجب پایداری آنها می شوند. از طرفی ضروری است كه پلیمر از قابلیت به كار گیری و امكان فرآورش مناسب برخوردار باشد.
پس باید تغییرات ساختاری طوری باشد كه حلالیت و فرآورش مناسب تر داشته باشند. برای این منظور باید از واحد های انعطاف پذیرِ اتر، سولفون، آلكیل و همچنین از كوپلیمره كردن، و تهیه ساختارهایی با زنجیر نامنظم استفاده كرد.به طور كلی پلیمرهای مقاوم حرارتی به چهار دسته تقسیم می شوند. پلیمرهای تراكم ساده، مانند پلیمرهایی كه از حلقه آروماتیك تشكیل شده اند و با اتصالات تراكمی به یكدیگر متصل هستند. پلیمرهای هتروسیكل، یعنی پلیمرهایی كه از حلقه های آروماتیك تشكیل شده اند اما از طریق حلقه های هتروسیكل به هم وصل شده اند. كوپلیمرهای تركیبی تراكمی هتروسیكل، یعنی پلیمرهایی كه شامل تركیبی از اتصال های تراكمی ساده و حلقه های هتروسیكل می باشند و پلیمرهای نردبانی كه شامل دو رشته زنجیر هستند.
پيل سوختي پليمري با سيستم گرمكن كاتاليزوري در هواي سرد

وقتي پيل سوختي در معرض هواي سرد زمستاني و دماي زير صفر درجه قرار بگيرد،آب يخ مي زند.و واكنش هاي لازم در پيل سوختي انجام نمي شود.از اين رو لازم است كه پيل را توسط گرمكن برقي، حرارت داد تا شروع به كار نمايد.راه ديگري كه جهت بكار اندازي چنين پيل هايي ارائه شده است استفاده از يك كاتاليزور در چند راهه اكسيد كننده مي باشد.در صورتي كه مقدار كمي سوخت به هواي ورودي به چند راهه اضافه شود،در حضور كاناليزور با اكسيژن واكنش مي دهد،و گرماي ناشي از واكنش باعث افزايش دماي پيل سوختي مي گردد. مقدار اكسيژن اضافه شده به هواي مصرفي بسيار كم مي باشد(حدود 5% حجم مخلوط هوا، تا باعث شعله ور شدن و انفجار آن در داخل پيل نشود و از طرفي دماي پيل از 90درجه سانتي گراد بالاتر نرود).
مخلوط رقيق سوخت و اكسيد كننده بوسيله يك پمپ به داخل پيل تزريق مي شود. منبع سوخت مي تواند تحت فشار در يك سيلندر ذخيره شده باشد و يا اينكه از هيدروژني كه به عنوان پيش سوخت به كار مي رود استفاده شود. كاتاليزوري كه در ورودي هوا بكار مي رود مي تواند از فلزات بي اثر يا آلياژي از فلزات بي اثر (مثل آنچه كه در پيل سوختي بكار مي رو) باشد. بستر كاتاليزور ، آلومينا و سراميك هاي نظير آن است، بستر مي تواند فلز ويا حتي كربن باشد. همچنين كاتاليزور مي تواند فلزات واسطه مثل نيكل يا كبالت باشد، بعلاوه بستر مي تواند كروي و يا به شكل اسفنج مشبك باشد، با چنين طرحي براي كاتاليزور،در حين عمل پيل سوختي،افت فشار ايجاد نمي شود. همچنين مي توان بستر را از بافت هاي سراميكي يا كربني يا پشم شيشه يا الياف زير كونيا انتخاب كرد.
تولید بیوپلیمر کیتوزان از پوست میگو

در اينجا ابتدا یك پایلوت نیمه مداوم جهت تولید بیوپلیمر كیتوزان از پوست میگو، طراحی و ساخته شد. به منظور ارزیابی فنی كاربرد بیوپلیمر كیتوزان تولید شده به عنوان كمك منعقد كننده، ابتدا در مقیاس آزمایشگاهی با استفاده از دستگاه جارتست عملكرد كیتوزان تولیدی با كیتوزان تجاری و پلیالكترولیت مصنوعی مقایسه شد. پس ازاطمینان از مشابه بودن عملكرد این كیتوزان با كیتوزان تجاری و پلیالكترولیت مصنوعی، عملكرد كیتوزان تولیدی دركلاریفایر نیروگاه قم مورد ارزیابی قرار گرفت كه در این مورد نیز عملكرد مناسبی از خود نشان داد. محاسبات و بررسیهای انجام شده نشان میدهد كه استفاده از كیتوزان تولید داخل به عنوان كمك منعقدكننده، بسیار مقرون به صرفه است. همچنین تحقیقات انجام شده حاكی است كه استفاده از بیوپلیمر كیتوزان به عنوان كمك منعقد كننده نه تنها مشكل زیستمحیطی نداشته بلكه از ایجاد بسیاری مشكلات زیستمحیطی جلوگیری میكند.
سختپوستان دریایی نظیر خرچنگ، میگو، لابستر و برخی بندپایان دیگر دارای مواد معدنی، آلی و كیتین هستند.كیتین ماده اولیه تولید بیوپلیمر كیتوزان است. كیتین و كیتوزان در برخی كشورها بصورت تجاری تهیه میشوند. خصوصیات شیمیایی و بیولوژیكی بیوپلیمر كیتوزان موجب استفاده گسترده آن در بسیاری از فرآیندهای صنعتی، پزشكی، داروسازی، كشاورزی و غذایی شده است. بیشترین میزان مصرف كیتوزان در سیستمهای تصفیه آب و پساب به عنوان منعقدكننده و كمك منعقدكننده است. در سیستمهای تصفیه آب، كیتوزان به عنوان كمكمنعقدكننده به همراه منعقدكنندههای متداول آلوم و كلرورفریك استفاده میشود. این بیوپلیمر توانایی بالاتری در لخته سازی ذرات كلوئیدی نسبت به پلیالكترولیتهای مصنوعی دارد. كیتوزان برای تصفیه آبهای آلوده به مواد نفتی، سمی، رادیواكتیو و تركیبات آلی نظیر پلیكلروبیفنیل بكار میرود. این بیوپلیمر همچنین در تصفیه پسابهای حاوی حشرهكشهای د.د.ت، متیل استات جیوه، استالدئید، آرسنیك و تركیبات كلردار بنزین استفاده میشود.
●فرآیندهای تولید كیتوزان از پوست میگو

برای تولید كیتوزان از پوست میگو، ابتدا باید پوست میگو را شستوشو و خشك كرده، سپس آن را بوسیله آسیاب به دانههای ۲ الی ۶ میلیمتری ریز كرد. استخراج كیتین از دانههای فوق شامل دو مرحله است. در مرحله اول مواد معدنی نظیر كربنات و فسفات كلسیم با استفاده از محلول اسید كلریدریك و در مرحله دوم مواد آلی (پروتئین، چربی و رنگدانهها) با استفاده از محلول هیدروكسید سدیم، از دانهها جدا میشوند. سپس عملیات شستوشو و خشك كردن كیتین انجام شده و در انتها با دیاستیله كردن كیتین حاصل،كیتوزان تولید میشود.
لازم به ذكر است در این تحقیق یك پایلوت نیمه مداوم جهت تولید بیوپلیمر كیتوزان، در بحش طرحریزی فرآیندهای صنعتی شركت متن، طراحی و ساخته شد.
●ارزیابی فنی كاربرد كیتوزان تولیدی به عنوان كمك منعقدكننده

۱- ارزیابی فنی كاربرد كیتوزان تولیدی در مقایسه با كیتوزان تجاری، با استفاده از دستگاه جارتست

ابتدا ۶ نمونه آب با كدورت NTU۳۰ و هر یك به حجم نیملیتر را در ۶ بشر ریخته، سپس آنها را در زیر همزنهای جارتست قرارداده و به مقدار مورد نظر آلوم به آنها اضافه شد. همزدن نمونهها شامل دو مرحله اختلاط سریع، هدف توزیع همگن منعقدكننده است لذازمان این مرحله كوتاه و دور همزن بالا (rpm۱۴۰-۱۰۰) است اما در مرحله لخته سازی نیاز به اختلاط نمونه با سرعت كم (rpm ۴۰-۳۰) است تا امكان برخورد ذرات بدون بار با یكدیگر و ایجاد فلوك مهیا شود. اگر زمان لخته سازی بیش از حد باشد فلوكهای تشكیل شده مجدداً شكسته شده و باعث بالا رفتن كدورت خواهند شد. زمان لخته سازی، ۱۰ الی ۴۰ دقیقه پیشنهاد شده است كه برحسب شرایط و نمونه تعیین میشود. بنابراین پس از تزریق آلوم، اختلاط نمونهها با سرعت rpm۱۲۰ و به مدت یك دقیقه انجام شد، سپس سرعت همزن را به rpm۴۰ كاهش داده و عمل لخته سازی به مدت ۱۰ الی ۲۵ دقیقه صورت گرفت. بعد از این مرحله نمونهها از زیر همزن بیرون آورده شده و به صورت ساكن قرار داده شدند. پس از تهنشین فلوكها، با نمونهگیری از آب كدر، كدورت باقیمانده به وسیله دستگاه كدورتسنج اندازه گیری شد.
لازم به ذكر است كه به منظور ارزیابی عملكرد كیتوزان تولیدی در مقایسه با كیتوزان تجاری، افزایش مقادیر مختلفی از آلوم قبل از اختلاط سریع و كیتوزان تولیدی و تجاری قبل از اختلاط كند به نمونههای فوق در نظر گرفته شد.نتایج به دست آمد از آزمایشات دستگاه جارتست در زمینه كاهش كدورت آب كدر نشان داد كه كیتوزان تولیدی عملكردی مشابه با كیتوزان تجاری داشته و میتوان امیدوار بود كه با انجام اصلاحاتی در نحوه تولید كیتوزان، محصولی تولید كرد تا به راحتی به عنوان كمك منعقدكننده مورد استفاده قرار گرفته و بتدریج جایگزین پلی الكترولیتهای مصنوعی شود.
۲- ارزیابی فنی كاربرد كیتوزان تولیدی در مقایسه با پلیالكترولیت مصنوعی، با استفاده از دستگاه جارتست

جهت ارزیابی فنی كاربرد كیتوزان تولیدی در مقایسه با پلیالكترولیت مصنوعی، آزمایشاتی توسط دستگاه جارتست بر روی نمونههای آب خام نیروگاه قم انجام شد.
ابتدا پارامترهای شیمیایی مورد نیاز آب خام نیروگاه قم اندازهگیری شده، سپس ۴ نمونه آب قم هر یك به حجم یك لیتر، در ۴ بشر ریخته شدند. در ادامه به هر یك از بشرها مقدار ppm۳۰ كلرور فریك تزریق كرده و دستگاه با دور همزن rpm۲۰۰ تنظیم شد. سپس كربنات سدیم و آهك هر یك به ترتیب به میزان ۷۵۰ و ۳۲۰ میلیگرم به محلول اضافه شدند. بعد از گذشت ۲ الی ۳ دقیقه، به بشرهای ۱ الی ۴ به ترتیب ppm۱ بیوپلیمر كیتوزان، ppm۱ پلی الكترولیت مصنوعی، ppm۲ بیوپلیمر كیتوزان و ppm۲ پلیالكترولیت مصنوعی افزوده شده ودستگاه با دور همزن rppm۴۰-۳۰ تنظیم شد. عمل اختلاط به مدت ۲۰ دقیقه ادامه یافت تا عمل لخته سازی تكمیل و تهنشینی صورت گیرد.نتایج آزمایشات نشان میدهد كه هر دو پلیالكترولیت از نظر حذف سختی كل و سایر پارامترها دارای عملكرد تقریباً یكسانی هستند.
۳- ارزیابی فنی كاربرد كیتوزان تولیدی در مقایسه با پلیالكترولیت مصنوعی، با استفاده از كلاریفایر نیروگاه قم

تصفیه خانه نیروگاه قم شامل قسمتهای پیش تصفیه و تصفیه نهایی است. در قسمت پیش تصفیه، آب خام ورودی با سختی كل ppm۱۰۰۰ و هدایت الكتریكی &۹۵۶;S/cm ۵۵۰۰ وارد كلاریفایر به حجم ۲۵۰ متر مكعب می شود. سختی این آب بیشتر از نوع غیركربناتی است لذا در فرآیند تصفیه باید از چهار نوع مواد شیمیایی شامل كربناب سدیم، آهك، كلرورفریك و پلیالكترولیت استفاده شود. بدین منظور ابتدا كلرورفریك به مقدار ppm۳۰ در مسیر آب خام ورودی به كلاریفایر در جایی كه اختلاط به شدت سریع است، تزریق میشود. بعد از این مرحله، آب خام وارد منطقه واكنش كلاریفایر میشود. در ابتدای ورود به این منطقه، آهك به مقدار ppm۳۲۰ تزریق شده و با توجه به اینكه كلاریفایر از نوع لجن برگشتی است از زیر منطقه واكنش، محلول لجن نیز وارد شده و توسط بهمزن كلاریفایر، اختلاط سریع صورت میگیرد. در فاصله كمی در این منطقه محلول كربنات سدیم به مقدار ppm۷۵۰ وارد واكنش شده تا عمل سختیگیری كامل شود. PH مناسب برای محیط حدود ۵/۱۰-۵/۸ است. پس از اینكه واكنش ها تكمیل شدند، محلول پلیالكترولیت PPM۱، به آب اضافه شده و از منطقه واكنش خارج و وارد منطقه لخته سازی میشود. در این منطقه لخته های بزرگ تشكیل و سپس ته نشین میشوند. آب تصفیه شده پس از خروج از این منطقه به سمت بالا حركت كرده و از بالا خارج وپس از عبور از *****های ثقلی در دو مخزن مخصوص ذخیره می شود. این آب در دو قسمت سرویس و تولید آب مقطر مصرف می شود.