انواع پلیمرها و کاربرد آنها مواد شیمیایی هستند که از واحدهای تکرار شونده به نام مونومرها ساخته میشوند. این مواد به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود مانند انعطاف پذیری، مقاومت بالا و قیمت مناسب در صنایع مختلف به کار می‌روند. پلیمر های ترموست و ترموپلاست به صورت طبیعی یا مصنوعی تولید میشوند و در انواع گوناگونی وجود دارند که هرکدام خواص خاص خود را دارند. انواع پلیمر صنعتی را می‌توان بر اساس ویژگی و فرآیندهای ساخت به دو دسته اصلی پلیمرهای گرما نرم (thermoplastics) و پلیمرهای گرما سخت (thermosets) تقسیم کرد. آیا می‌دانید ترموپلاستیک چیست؟ از تفاوت بین ترموست و ترموپلاست چه می‌دانید؟ در ادامه به توضیح جزئیات بیشتر انواع ترموپلاستیک خواهیم پرداخت.
ترموپلاستیک چیست؟
پلیمرهای ترموپلاستیک (Thermoplastics) نوعی از پلیمرها هستند که قابلیت ذوب شدن و بازیابی شکل را دارند. این پلیمرها به دلیل پیوندهای فیزیکی ضعیف بین زنجیره‌های مولکولی خود، هنگامی که تحت حرارت قرار می‌گیرند، نرم شده و به راحتی شکل می‌گیرند. زمانی که دما کاهش یابد دوباره به حالت جامد باز می‌گردند و به شکل‌های مختلف قالب‌گیری میشوند. این فرآیند ذوب و شکل‌دهی مجدد قابل تکرار است، به طوری که انواع ترموپلاستیک می‌توانند بارها تحت گرما قرار گیرند بدون اینکه خواص اصلی خود را از دست دهند. از نمونه‌های رایج این پلیمرها می‌توان به پلی اتیلن، پلی پروپیلن و پلی وینیل کلراید اشاره کرد.
معرفی انواع ترموپلاستیک
پلیمرهای ترموپلاستیک انواع مختلفی دارند که بسته به خواص فیزیکی و شیمیایی خود در صنایع متنوعی استفاده میشوند. برخی از مهم‌ترین انواع ترموپلاستیک عبارتند از:
- پلی اتیلن (PE) یکی از پرکاربردترین و رایج‌ترین پلیمرهای ترموپلاستیک با خاصیت انعطاف‌پذیری بالا و مقاومت در برابر مواد شیمیایی.
- پلی پروپیلن (PP) مقاومت بالایی در برابر حرارت و مواد شیمیایی دارد.
- پلی وینیل کلراید (PVC) مقاومت بالا در برابر عوامل محیطی.
پلیمرهای گرمانرم (Thermoplastics) ویژگی‌ها و کاربردها
پلیمرهای گرما نرم که به نام ترموپلاستیک نیز شناخته میشوند، نوعی پلیمر هستند که در دماهای بالا نرم شده و قابلیت تغییر شکل و قالب‌گیری مجدد را دارند. ویژگی نرم شدن پلیمرهای گرمانرم پس از سرد شدن، به حالت جامد بازگشته و در صورت نیاز به راحتی تغییر شکل خواهد داد. این پلیمرها از پیوندهای فیزیکی ضعیفی بین زنجیره‌های مولکولی خود برخوردارند که باعث میشود به راحتی با حرارت شکل‌پذیر شوند.
ویژگی ترموپلاستیک چیست؟
پلیمرهای گرما نرم می‌توانند تحت حرارت نرم شوند و پس از سرد شدن به شکل اولیه بازگردند، این فرآیند قابل تکرار است.
Thermoplastics در برابر کشش و فشار مقاوم هستند و می‌توانند به اشکال مختلف قالب‌گیری شوند.
پلیمرهای گرما نرم در برابر بسیاری از مواد شیمیایی و رطوبت مقاومت خوبی دارند.
پلیمرهای ترموپلاستیک استحکام مناسبی دارند و برای کاربردهای صنعتی بسیار مناسب هستند.
کاربرد پلیمرهای گرما نرم
پلیمرهای گرما نرم به دلیل ویژگی‌های خاص خود در بسیاری از صنایع مانند بسته بندی، خودروسازی، پزشکی و الکترونیک کاربرد دارند و از آنها برای تولید محصولات با شکل‌های مختلف و خواص متفاوت استفاده میشود.
پیوندهای شیمیایی و فیزیکی در پلیمرهای گرمانرم
در پلیمرهای گرما نرم دو نوع پیوند اصلی پیوندهای شیمیایی درون زنجیره‌ای و پیوندهای فیزیکی بین زنجیره‌ای وجود دارد که تاثیر زیادی بر ویژگی‌ها و رفتار این مواد خواهد داشت. پیوندهای شیمیایی و فیزیکی در پلیمرهای گرمانرم در فرآیندهای مختلف مانند ذوب شدن و شکل‌گیری پلیمرها نقش مهمی ایفا می‌کنند.
- پیوندهای شیمیایی درون زنجیره‌ای به پیوندهای شیمیایی اصلی بین مونومرها در داخل زنجیره‌های پلیمر اشاره دارند. پیوند آن پیوندهای کوالانسی یا یونی هستند که باعث اتصال پایدار واحدهای مونومری به یکدیگر میشوند. برای شکستن پیوند ملکولی به انرژی حرارتی بالا نیاز است. به عبارت دیگر پیوندهای درون زنجیره‌ای باعث ایجاد ساختار محکم و پایدار در پلیمر میشوند.
- پیوندهای فیزیکی بین زنجیره‌ای شامل پیوندهای واندروالاس، هیدروژنی و سایر انواع پیوندهای ضعیف‌تر هستند که در مقایسه با پیوندهای شیمیایی، مقاومت کمتری دارند که به آن پیوندهای ثانویه گفته میشود. پیوند موجود در زنجیره به پلیمرها اجازه می‌دهند که در دماهای بالا به راحتی نرم شوند و به شکل‌های مختلف تبدیل گردد. پیوندهای فیزیکی تحت حرارت شکسته میشوند و زنجیره‌ها از یکدیگر جدا میشوند.
در مجموع ویژگی خاص پلیمرهای گرما نرم ناشی از ترکیب این دو نوع پیوند است. پیوندهای شیمیایی درون زنجیره‌ای، ساختار پایدار پلیمر را تشکیل می‌دهد در حالی که پیوندهای فیزیکی بین زنجیره‌ای باعث میشود که پلیمرها تحت تاثیر حرارت به راحتی شکل‌پذیر شوند و مجدد به حالت اولیه بازگردند.
تفاوت بین ترموست و ترموپلاست
پلیمرهای گرما نرم و گرما سخت هر دو انواع مختلفی از پلیمرها هستند که بر اساس رفتارشان در برابر حرارت تفاوت دارند. پلیمرهای گرما نرم برای استفاده‌های قابل بازیابی و شکل پذیر مناسب‌اند، در حالی که پلیمرهای گرما سخت برای کاربردهایی که به مقاومت بالاتر و ثبات بیشتر نیاز دارند مناسب هستند. در ادامه تفاوت بین ترموست و ترموپلاست نوشته شده است:
- پلیمرهای گرما نرم یا ترموپلاست (Thermoplastics)در اثر حرارت نرم میشوند و به اشکال مختلف قالب‌گیری خواهد شد. این مواد پس از سرد شدن، به حالت جامد برمی‌گردند و مجددا تحت حرارت ذوب شده و دوباره قالب‌گیری میشوند. پیوندهای فیزیکی ضعیف در بین زنجیره‌های مولکولی باعث میشود که این فرآیند قابل تکرار باشد. پلی اتیلن (PE)، پلی پروپیلن (PP)، پلی وینیل کلراید (PVC) مثال‌های مهم پلیمرهای گرما نرم هستند.
- پلیمرهای گرماسخت یا ترموست (Thermosets)پس از یک بار قرار گرفتن در برابر حرارت، به حالت جامد و سخت تبدیل میشوند و دیگر قابلیت ذوب یا تغییر شکل ندارند. فرآیند پخت در این پلیمرها باعث ایجاد پیوندهای شیمیایی قوی در سراسر ساختار مولکولی میشود که باعث شده پس از پخت به هیچ عنوان دوباره نرم نشوند. از این پلیمرها برای ساخت قطعاتی با مقاومت بالا و استحکام بیشتر در برابر حرارت و فشار استفاده میشوند. اپوکسی، وینیلیک و فنولیک مثال‌های مهم پلیمرهای گرما سخت هستند.
فرآیند ذوب و بازیابی در پلیمرهای گرما نرم چگونه است؟
فرآیند ذوب و بازیابی در پلیمرهای گرما نرم به این صورت است که هنگامی که این پلیمرها تحت تاثیر حرارت قرار می‌گیرند، پیوندهای فیزیکی ضعیف بین زنجیره‌های مولکولی آنها شکسته میشوند و پلیمر به حالت مایع یا نرم تبدیل میشود. در این حالت، پلیمر قابلیت شکل‌پذیری پیدا می‌کند و می‌توان آن را به اشکال مختلف قالب‌گیری کرد. وقتی دما کاهش یابد، پیوندهای فیزیکی دوباره برقرار میشوند و پلیمر به حالت جامد برمی‌گردد. این فرآیند به طور مکرر قابل تکرار است، به این معنی که پلیمرهای گرمانرم پس از ذوب شدن و سرد شدن، دوباره به حالت اولیه خود باز می‌گردند و می‌توانند به راحتی دوباره ذوب شوند و قالب‌گیری شوند. این ویژگی باعث میشود که ترموپلاست برای فرآیندهای تولیدی مانند تزریق، اکستروژن و فرم‌دهی مناسب باشند.
در پایان
تفاوت بین ترموست و ترموپلاست به انتخاب مناسب‌ترین ماده برای کاربردهای مختلف کمک کند. انواع ترموپلاستیک به دلیل قابلیت بازیابی و انعطاف پذیری بالا در صنایع مختلف کاربرد وسیعی دارند در حالی که پلیمرهای ترموست به دلیل استحکام و مقاومت بالا برای قطعات مقاوم‌تر مناسب هستند. با توجه به ویژگی انواع پلیمر صنعتی انتخاب درست هر کدام از انواع پلیمرها و کاربرد آنها در موج پایپ تاثیر زیادی در بهبود کیفیت و کارایی محصولات مختلف دارد.
پرسش‌های متداول
آیا پلیمرهای گرما نرم خطر آتش سوزی دارند؟
پلیمرهای گرما نرم در صورتی که به دمای بالای حد مجاز برسند، ممکن است دچار سوختگی یا تغییر شکل غیرقابل برگشت شوند. بنابراین در استفاده از این پلیمرها باید به دمای مجاز توجه کرد تا از ایجاد خطرات جلوگیری شود.
چه عواملی باعث میشود یک پلیمر گرما نرم از پلیمر گرما سخت بهتر باشد؟
پلیمرهای گرما نرم به دلیل قابلیت بازیابی و فرآیندهای آسانتر قالب گیری، برای تولید انبوه محصولات مختلف و بازیافت مجدد بهتر هستند. اگر به انعطاف پذیری و تغییر شکل مکرر نیاز باشد پلیمرهای گرما نرم انتخاب بهتری خواهند بود.
آیا پلیمرهای گرما نرم پس از ذوب شدن به شکل اولیه خود باز می‌گردند؟
بله، پلیمرهای گرما نرم پس از ذوب شدن تحت حرارت و سرد شدن مجدد به حالت اولیه خود باز می‌گردند. این ویژگی به آنها امکان بازیابی و استفاده مجدد را می‌دهد.
چه کاربردهایی برای پلیمرهای گرما نرم وجود دارد؟
پلیمرهای گرمانرم در تولید محصولات مختلف از جمله بسته بندی، لوله، بطری، قطعات خودرو، لوازم پزشکی و صنایع نساجی کاربرد دارند. ترموپلاست به دلیل انعطاف پذیری بالا و قابلیت قالب گیری مجدد در بسیاری از صنایع استفاده میشوند.