پلیمر چیست؟ کاربرد + انواع

پلیمر چیست؟ 

یک درشت‌مولکول است که از اتصال تعداد زیادی مونومر به همدیگر و ساخت زنجیره های طولانی تشکیل شده است. واژه «پلیمر» ریشه یونانی دارد و از دو بخش «polys» به معنای بسیار و «meros» به معنی قطعه گرفته شده‌است. واژه بَسپار معادل فارسی پلیمر است و از دو بخش بَس (بسیار) و پار ( قطعه) ساخته‌ شده‌است. به کمک تیم تحلیلی بازار نفت و گاز، به بررسی پلیمر و کاربرد آن می پردازیم.

امروزه کاربردهای مختلف پلیمر در صنایع گوناگون به گونه ای است که تقریبا هیچ صنعتی را نمی توان یافت که در آن ردپایی از این مواد نباشد و این امر تا حدی است که در برخی از صنایع، بکارگیری مواد پلیمری تحولات بسیار زیادی ایجاد کرده است.

صنایعی که با به کارگیری مواد پلیمری تحولات عظیمی داشته اند از جمله:

• صنعت بسته بندی
• صنعت کشاورزی
• صنعت حمل و نقل
• صنعت پزشکی
• صنایع الکتریکی و الکترونیک
• صنعت خودروسازی
• صنعت ساختمان
• صنعت نساجی
• صنعت نظامی
• صنعت اسباب بازی
• صنعت لوازم خانگی

اکثر بسپارهای پرمصرف تولیدی در صنعت پتروشیمی، شامل پلی‌اتیلن، پلی‌اتیلن‌ترفتالات، پلی پروپیلن، پلی وینیل کراید، پلی‌استایرن و اکریلونیتریل بوتادین استایرن می باشد. پلی‌اتیلن که در سه گروه پلی اتیلن سنگین، سبک و سبک خطی تولید می‌گردد پرمصرف ترین بسپار جهان است. رشد سریع مصرف پلی اتیلن ترفتالات و پلی پروپیلن نسبت به پلی وینیل کلراید باعث گردید که این بسپار از مقام دومین بسپار پر مصرف جهان به مقام چهارم پس از پلی اتیلن تر فتالات و پلی پروپیلن نزول نماید. پلی استایرن و اکریل و نیتریل بوتادین استایرن نیز در مراتب بعدی پس از پلی وینیل کلراید قرار دارند.

کاربرد پلی اتیلن

پلی اتیلن نوعی پلیمر است که در درجه اول در صنعت بسته بندی جهت تولید مواردی از قبیل کیسه های پلاستیکی،فیلم های پلاستیکی،ژئوممبران و ظروف از جمله بطری ها و… استفاده می شود. پلی‌اتن‌ یا پلی‌اتیلن‌ رایج‌ترین پلاستیکی است که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اتیلن، سبکترین الفین است که گازی بی رنگ، قابل اشتعال و با بویی تقریبا شیرین است پلی اتیلن بسپاری است که از اتیلن درست می شود. رزین های پلی اتیلن به دلیل داشتن ویژگی‌هایی نظیر انعطاف پذیری بالا، مقاومت خوب در مقابل اسیدها، بازها و نمک‌ها (به استثنا مواد اکسید کننده قوی) و آب، در محصولات بیشماری بکار رفته و به همین دلیل، امروزه بیشترین تولید بسپار جهان را به خود اختصاص داده است . در حال حاضر ، مصرف جهانی این بسپار بالغ بر 69 میلیون تن، معادل 31 درصد کل مصرف بسپارهای پر مصرف جهان است.

انواع پلی اتیلن

سه گروه اصلی این بسپار، پلی اتیلن سنگین، پلی اتیلن سبک و پلی اتیلن سبک خطی می‌باشد.

• پلی اتیلن سنگین (HDPE)

فشردگی زنجیره مولکولی در این نوع بسپار باعث افزایش دانسیته و کاهش شدید انعطاف پذیری آن می‌گردد . این بسپار اگرچه نسبت به پلی اتیلن سبک از مقاومت ضربه ای کمتری بر‌خوردار است، اما مقاومت آن در برابر مواد شیمیایی تنش‌های شکننده محیطی خوب است. لذا در ساخت انواع محصولات تجاری مانند ظروف نگاه دارنده سوخت، صندلی های مورد استفاده در فضای باز، اسباب بازی‌ها، جامه دان‌ها، لوله‌ها، روکش کابل و سیم و … بکار می رود.

• پلی اتیلن سبک (LDPE)

پلی اتیلن سبک به لحاظ فشردگی کم مولکولی از دانسیته پایین و در نتیجه انعطاف پذیری خوبی برخوردار است، چنین ویژگی باعث گردیده که این محصول در ساخت فیلم و ورق جهت مصرف در روکش‌های طلقی شفاف، آستر‌های بسته بندی ، کاورها، ظروف تحت فشار، روکش کابل و سیم و… مصرف می‌گردد.

• پلی اتیلن سبک خطی

این بسپار از دانسیته کمتری نسبت به پلی اتیلن سبک برخوردار است، در مقابل پارگی و سوراخ شدن مقاومت، استحکام و کشش بهتری از خود نشان می‌دهد. این بسپار، جهت تولید فیلم بسته بندی، روکش کابل و سیم، بطری و ظرف، اسباب بازی، ورقه، لوله و… بکار می رود. آسیا،آمریکای شمالی و اروپای غربی به ترتیب،بزرگترین تولید کنندگان پلی اتیلن جهان می باشند.

این بسپار به دلیل ویژگی های منحصر به فرد، از رشد مصرف بالاتری نسبت به پلی اتیلن‌‌های سبک و سنگین برخوردار است. بطوریکه پیش بینی می‌گردد.

جدول قیمت پلی اتیلن 

پلی اتیلن ترفتالات

این پلاستیک گرما نرم که تحول عظیمی در نگهداری مواد غذایی (مایعات) ایجاد کرده، به علت بر خورداری از استحکام بالا و تحمل فشار بیش از PSI100 و مقاومت در برابر عبور گاز دی اکسید کربن، کاربرد بسیار وسیعی در نگهداری انواع نوشابه های گاز کربنیک دار یافته است. این بسپار که عمدتاٌ در دو گرید بطری و الیاف تولید می گردد. دومین بسپار پر مصرف جهان است.

• گرید بطری

همانطور که از اسم این گرید پیداست، از این گرید در نگهداری انواع نوشیدنی‌های گاز کربنیک دار استفاده می‌شود. در حال حاضر، مصرف جهانی آن 2/14 میلیون تن است که معادل 7/6 درصد بسپارهای پرصرف جهان می باشد.

• گرید الیاف

این گرید در تولید انواع پارچه و پوشاک بکار می رود بهترین تشابه را با پنبه طبیعی دارد. در حال حاضر، مصرف جهانی گرید الیاف، 29 میلیون تن می‌باشد که حدود 6/13 درصد مصرف بسپارهای پر‌مصرف جهان است.داکرون و ترویرا، نام تجاری برخی از الیاف پلی اتیلن ترفتالات می‌باشد.

تفاوت پلی اتیلن سبک و پلی اتیلن سبک خطی

پلی پروپلین

پلی پروپیلن، بسپاری گرما نرم است که ابتدا در سال 1951 توسط دکتر کارل رهن بدون پی بردن به اهمیت آن، درهوخست آلمان بدست آمد. اهمیت این بسپار با کشف مجدد آن توسط جولیوناتا در سال 1954 آشکار گردید.

پلی پروپیلن با مصرف سالانه 6/45 میلیون تن و اختصاص 20 درصد از مصرف بسپار های اساسی، سومین بسپار پر مصرف جهان است.قابلیت افزایش پرکننده، تقویت کننده و دیگر اصلاح کننده‌ها، پلی پروپیلن را تبدیل به بسپاری پر مصرف و پر طرفدار نموده است.

پلی پروپیلن در صنعت اتومبیل در ساخت تزئینات داخلی، پروانه‌ها، کف‌پوش اتومبیل و جعبه باطری و همچنین در ساخت بدنه رادیو و تلویزیون، اجزای ماشین ظرف شویی، همزن‌های شست و شوگر، لوله، ساخت فیلم‌های بسته بندی برای صنایع غذایی و ساخت الیاف جهت تولید فرش، پشتی و گونی مورد استفاده قرار می‌گیرد. زیلو‌ها، چمن‌های مصنوعی، طناب های مقاوم در برابر پوسیدگی، تورهای ماهیگیری و قلم موها از کاربرد های دیگر پلی پروپیلن می‌باشد.

پلی وینیل کلراید (PVC)

از مزایای پلی وینیل کلراید، مقاومت خوب آن در برابر چربی‌ها، روغن‌ها، اسید‌ها و بازها می‌باشد. عایق الکتریسیته بوده و در برابر شعله، مقاوم است و از آنجاییکه به راحتی با انواع نرم کننده‌ها آمیخته می‌گردد، میتوان محصولات پلاستیکی متنوعی از سخت ترین شکل تا انعطاف ترین شکل را از آن تولید نمود.
پلی وینیل کلراید در دو دسته تولید می‌گردد: نوع سخت و نوع انعطاف پذیر.
اگر به این بسپار، نرم‌کننده‌ای افزوده نگردد یا با مقدار کمی از آن آمیخته گردد، پلاستیک قوی و سفتی حاصل می شود که در ساخت لوله و اتصالات ساختمانی، پروفیل در و پنجره، پوشش خارجی و پانل های ساختمانی، مجاری فاضلاب‌ها، ناودان‌ها، درزگیر در و پنجره، قطعات اتومبیل، کارت های اعتباری و … بکار می‌رود. مصارف بسپار انعطاف پذیر بسیار متنوع است.

از تولید انواع کاغذ دیواری و رو مبلی تا تولید ورق و فیلم، از اسباب بازی گرفته تا شیلنگ و پرده حمام و رومیزی ، کیسه خون و…. همگی از بازارهای مصرف این بسپار می‌باشند .

پلی استایرن

اولین بار در سال 1940 پلی استایرن توسط شرکت آلمانی صنایع فاربن تولید و به عنوان عایق در صنایع الکتریکی مصرف گردید. امروزه پلی استایرن، پنجمین بسپار پر مصرف جهان است که در اغلب صنایع بکار می رود.

شفافیت، شکل پذیری و قیمت مناسب این بسپار باعث گردید ظرفیت جهانی این ماده افزایش یابد.این بسپار که بر خلاف سایر پلاستیکها شفاف است، در برابر جذب آب، مقاومت خوبی داشته و عایق حرارتی و الکتریکی بسیار خوبی می باشد.سهم این بسپار از مصرف بسپار های اساسی حدود 7/7 درصد است و در 3 گریدEPS،GPPS،HIPSتولید می گردد.

• گرید معمولی (GPPS)

این بسپار به دلیل خواصی مانند شفافیت، مقاومت در برابر جذب رطوبت، نداشتن بو و مزه، عایق الکتریسیته و نیز خاصیت قالب پذیری خوب با استقبال فراوانی روبرو شد. به همین جهت این بسپار در ساخت وسایلی نظیر لوازم بهداشتی، ورزشی، صنایع اتومبیل‌سازی، لوازم خانگی، صنایع الکتریکی، کامپیوتر، پنکه، ریش تراش و… بکار می رود.

• گرید مقاوم (HIPS)

ضربه پذیری پایین گرید معمولی باعث گردید که پلی استایرن اصلاح شده یا مقاوم، به شدت رشد کرده و در رده بسپار های پر مصرف قرار گیرد. از خصوصیات برجسته این گرید، خواص مکانیکی، بخصوص ضربه پذیری خوب همراه با قیمت مناسب است که کاربرد آن را در ساخت انواع وسایل و تجهیزات میسر می سازد.

اصلاح پلی استایرن، موجب افزایش چقرمگی، استحکام ضربه‌ای و افزایش کشش طول می‌گردد. این عمل شفافیت پلی استایرن را نیز از بین می‌برد. پلاستیک‌های پلی‌استایرن اصلاح شده با لاستیک، معمولا در ساخت تلویزیون، لوازم خانگی، قسمت‌های داخلی یخچال، نظیر سینی‌ها، طبقات، پوشش‌های داخلی، ظروف نگهداری و … بکار می رود.

• گرید انبساطی

پلی استایرن انبساطی یا پلاستوفوم، نوعی پلیمر سفید رنگ و عایق رطوبت و صدا و حرارت است. این ماده، اولین بار توسط آلمان در جنگ جهانی دوم برای ساخت پل های شناور روی آب ساخته شد و در سال 1334 برای اولین بار شرکت یونولیت شروع به تولید این محصول (پلاستوفوم) در ایران نمود و به همین علت در ایران بنام یونولیت شناخته می شود.

از این ماده برای عایق سازی، ساخت وسایل نیازمند عایق حرارتی، بسته بندی ابزار حساس الکتریکی، الکترونیکی و مکانیکی نظیر ساخت سردخانه، عایق‌سازی صوتی و حرارتی دیوارها، ساخت ماکت و کار دستی، دکور فضاسازی موقت، ساخت سازه‌های سبک، یخدان و … استفاده می‌گردد. این بنام های تجاری دیگر مانند “پلی فوم” و “استایروفوم” نیز شناخته می‌شود.

اکریلو نیتریل بوتادین استایرن (ABS)

این ترکیب، بسپاری گرما سخت بوده که خواص تقریبا بی‌نظیری دارد. اکریلو نیتریل باعث افزایش استحکام و مقاومت شیمیایی، بوتادین سبب افزایش خاصیت چقرمگی و استحکام ضربه‌ای و استایرن باعث افزایش سختی و جلای این بسپار می‌گردد . مقاومت این بسپار در برابر مواد شیمیایی، حلال‌ها و رطوبت، خوب است.

این بسپار در ساخت لوله و اتصالات، اثاثیه و قطعات اتومبیل، ساخت لوازم خانگی از قبیل جاروبرقی، آستر در یخچال و بدنه رادیو و تلویزیون، داشبورد و فرمان اتومبیل، تلفن، سقف اتاق‌های کاروان، سینی، مبلمان، قایق، ادوات موسیقی و … بکار می رود.

• بسپار های مهندسی

بسپارها یا پلاستیک‌های مهندسی به گروهی از پلاستیک‌ها که از خواص مکانیکی و حرارتی بالایی برخوردار بوده و به طور کلی در مقابل اعمال بار و حرارت و خوردگی کم و بیش، مقاومت از خود نشان می دهند، گفته می‌شود.

برخورداری از استحکام بالا و وزن پایین، داشتن مقاومت بالای شیمیایی، حرارتی و خوردگی به همراه خواص الکتریکی قابل قبول و انعطاف پذیری در طراحی و شکل‌دهی، این دسته از بسپار ها را از بسپارهای اساسی متمایز ساخته ، بطوری که از آنها به نام بسپار های مهندسی یاد می‌شود، به گونه ای که در برخی کاربرد‌های خاص جایگزین فلزات نیز شده اند.

از کاربردهای این دسته از بسپارها می توان از استفاده آنها در صنایع پیشرفته هوا فضا، اتومبیل‌سازی، الکترونیک و ساختمان، تولید محصولات و لوازم طبی، خا نگی، صنعتی و تجاری نام برد. برخی از بسپارهای مهندسی عمده بدین شرح است:

• پلی کربنات

پلی کربنات، بسپاری با خواص استثنایی مطلوب است که از طریق فرایند های مختلف می توان آنرا شکل‌دهی کرد. از این بسپار می توان به عنوان جایگزین شیشه در پنجره های سکوریتی و معمولی منازل، نورگیرها ، پل‌های عابر، ایستگاه‌های اتوبوس،حمل و نقل،کیوسکهای تلفن، DVD/CD و بعنوان شیشه های ضد گلوله‌ی خودروها،طلا و جواهر فروشی‌ها،بعنوان محافظ ماشین آلات‌،گلخانه‌ها و بطور کلی در کلیه مواردیکه عملکرد یک شیشه با شفافیت بالا و استحکام مناسب مد نظر باشد‌، بعنوان انتخاب برتر استفاده نمود.

• پلی استال

پلی استال، گرما نرمی محکم، سخت، به شدت کریستاله و مقاوم به مواد شیمیایی مشتمل بر بازها و اسیدها بوده و در برابر سایش و تنش‌های فیزیکی بسیار پایدار است در بسیاری موارد جایگزین فلزات می‌گردد.

• پلی بوتیلن‌تر فتالات

این بسپار که از ویژگی های کلیدی نظیر: سفتی و سختی عالی، استحکام مکانیکی، رفتار خزشی و خستگی خوب، پایداری حرارتی خیلی خوب،خواص الکتریکی خوب، مقاومت سایشی بالا و اصطکاک سطحی کم، پایداری ابعادی خوب،مقاومت شیمیایی خیلی خوب، جریان پذیری و فرآیند پذیری خیلی خوب، دمای تغییر شکل حرارتی بالا،جذب آب کم، سطح نهایی خوب بر خوردار است، در صنایع اتومبیل، الکتریک و الکترونیک، تجهیزات اداری، وسایل خانگی، غلاف کابل‌ها ی نوری و… کاربرد دارد.

پلی آمیدها

از ویژگی‌های کلیدی پلی‌آمیدها می توان از توازن سفتی/ چقرمگی عالی، استحکام مکانیکی بالا، پایداری حرارتی خیلی خوب، خواص ضد شعله عالی، خواص الکتریکی خوب، مقاومت سایشی بالا و اصطکاک سطحی کم، مقاومت شیمیایی خیلی خوب، جریان پذیری و فرایند پذیری خوب نام برد که استفاده این بسپار را در صنایع اتومبیل، الکتریک و الکترونیک، مبلمان اداری و خانگی، وسایل خانگی، وسایل ساختمانی و … میسر ساخته است.

پلی متیل متاکریالات

پلی متیل متا کریالات در اوایل به عنوان جایگزین شیشه بطور وسیعی در صنایع پنجره سازی و شیشه اندازی کاربرد یافت. این ماده یکی از سخت‌ترین و محکم ترین بسپارها با شفافیتی در حد شیشه و سطحی براق و صیقلی و مقاوم در برابر عوامل جوی است. این پلیمر در صنایع اتومبیل‌سازی، پنجره هواپیما، آکواریوم های بزرگ، ساختمان سازی و صنایع روشنایی و در تولید و طراحی CD، اسباب بازی، لوازم التحریر مثل خودکار، تزئینات و ساخت تندیس و صنایع الکتریکی و … به کار می رود.

چسب و پوشش

از چسب‌ها یرای اتصال دادن پلاستیکها، چوبها، کاغذ، سرامیک و فلزات استفاده فراوانی می‌شود. خاصیت چسبانندگی یک بسپار به نیروهای چسبندگی آن بستگی دارد. بعضی از بسپار ها به خاطر داشتن گروههایی با جاذبه های واندروالسی بیشتر چسبندگی خوبی دارند.

بسپارهایی که چسبندگی خوبی نداشته باشند با افزودن یک اسید آلی یا موادی که گروههایی با جاذبه واندروالسی دارند، به صورت قابل اتصال در می‌آید. برای هر ماده‌ای با توجه به جنس و ساختار و نوع استفاده باید چسب مناسبی انتخاب کرد.

از جمله چسب‌های بسپاری می توان به امولسیون های آبی مانند: چسب چوب، چسب‌های ذوبی نظیر پلی اورتان و پلی وینیل کلراید، چسب‌های تماسی بر پایه لاستیک پلی کلرو پرن، چسب های پمادی لاستیک نیتریل، چسب‌های ‌ترشدنی توسط آب مانند پلی وینیل الکل اشاره نمود.

از پوششها علاوه بر زیبایی محیط، جهت حفاظت اشیا در مقابل عوامل طبیعی و غیره استفاده می‌شود. شاید آشناترین پوشش‌های بسپار، تفلون باشد . تفلون که نام تجاری فلورو پلیمرهاست، نوعی از بسپار است که حاوی اتم‌های فلئور می‌باشد. این نوع بسپارها در مقابل اسیدها و بازها دارای مقاومت زیادی بوده و مزیت اصلی آنها اصطکاک بسیار پایین می‌باشند.

پلی اورتان

پلی اورتان ها به دسته‌ای از مواد‌شیمیایی گفته می‌شود که از واکنش پلی ال ها و ایزوسیاناتها به عنوان مواد اصلی تشکیل دهنده ساخته می‌شوند. پلی اورتانها اولین بار توسط اتو بایر در سال 1937 در آلمان کشف گردید.

پلی اورتانها به شکل‌های گوناگونی از جمله فوم ها نرم، فوم های سخت، الاستومرها، رزین، رنگ، پوشش، الیاف کشسان و… هستند و در ساخت مبلمان، تشک، عایق، نوسان گیر و… به کار می‌روند. ظهور نخ کشسان اسپند کس از جنی پلی اورتان، صنایع پوشاک ورزشی را دگرگون کرده است.