در آغاز کامپوزیت ها را برای بهبود کیفیت کار موشک های نظامی ساختند؛ بعد در تسخیر فضا به کار گرفته شدند؛ اما امروزه، همه عرصه های صنعت و زندگی روزمره را فتح کرده اند: از اتومبیل سازی تا پل و ساختمان سازی.
از هلیکوپتر تا جلیقه ضد گلوله، از وان حمام تا کپسول هوای فشرده آتش نشانی. زندگی امروز، دیگر بدون استفاده از کامپوزیت ها ناممکن است ...
و اما در ایران:
- تجربه " موسسه کامپوزیت ایران " طراحی و ساخت " فنر تخت " کامپوزیتی از الیاف شیشه که نتایج قابل قبولی داشته و به صورت اختراع نیز به ثبت رسیده است.
- بدنه خودروی " سیناد " هم تمام کامپوزیتی است.
- همچنین شرکت " ماموت " هم اکنون کانتینرهای یخچالدار کامپوزیتی را در ایران می سازد.
- هم اکنون سپر برخی از خودروهای تولید داخل نیز از کامپوزیت ساخته میشود.
- هتل استقلال تهران نیز با همکاری دو شرکت ایرانی و خارجی و با استفاده از کامپوزیت، مشغول تقویت سازه های خود است ...

اغلب کامپوزیت های زمینه پلیمری از رزین های ترموست و الیاف تقویت کننده ساخته می شوند. ترموست به محصولی گفته می شود که در یک واکنش بازگشت ناپذیر شیمیایی ساخته می شود. متفاوت از پلاستیک ها با حرارت نمی توان یک محصول ساخته شد? پلیمری ترموست را نرم کرد. الیاف تقویت کننده در کامپوزیت ها هنگامی که با رزین ترکیب می شوند نقش استحکام بخشی به آن را ایفا می نمایند. صنایع کامپوزیت طیف وسیعی از محصولات را تولید می کنند. در زیر زمینه های مختلفی که محصولات کامپوزیتی در آن مورد استفاده قرار گرفته اند ارائه شده است:

هواپیما، هوافضا، صنایع دفاعی: اجزاء هواپیما، سپرهای حرارتی، پوسته موتور راکت و ملزومات دیگر

ملزومات و تجهیزات اداری: دستگاههای کپی، اجزاء کامپیوتر، ملزومات خانگی و ابزار

الکتریکی ساخت و ساز: استخرهای شنا، وان حمام، برجهای خنک کننده، کف پل ها و علائم راهنمایی و رانندگی

ورزشی: چوب گلف، کمپ، وسایل ورزشی، صندلی، یخ نورد، اسکی و چوب ماهیگیری

تجهیزات مقاوم به خوردگی: لوازم کنترل آلودگی، محصولات تصفیه آب، لوله ها و فیتینگ ها، تانک های ذخیره سازی زیرزمینی و...

الکتریک و الکترونیک: جعبه فیوز ( دکل های برق )، اتصالات الکترونیکی و لوله ها

دریایی: قایق، کرجی، کانو، کشتی و سازه های دریایی

حمل و نقل: بدنه و اجزاء اتومبیل، قطعات مختلف خودرو

* مزایای کامپوزیت ها: استحکام بالا - وزن کم - قابلیت شکل دهی - عمر نسبتاً طولانی

نحوه ساخت کامپوزیت ها:روش های متعددی برای ساخت کامپوزیت های پلیمری وجود دارد. هر روشی برای ترکیبهای خاصی از محصول، بازار و مواد خام مناسب است.

تمام کامپوزیت ها در موارد ذیل مشترک هستند:
در تمام آنها میزان مناسبی از رزین، پرکننده های تقویت کننده و الیاف به کار رفته است. در تمام آنها یک سیال یا یک ماده خمیری شکل به فرم نهایی درمی آید.در تمام آنها عمل پلیمریزاسیون در حین پخت صورت می گیرد.در تمامی آنها مخلوطی از رزین، تقویت کننده و مواد دیگر به فرم یک جامه صلب در می آیند.
1_

توپ تنیس نانوکامپوزیتی
شرکت ورزشی ویلسون، یک توپ تنیس دولایه به بازار عرضه کرده که عمر مفید آن حدود چهار هفته است ــ در حالی که توپ‌های معمولی عمر مفیدشان در حدود دو هفته است ــ ولی از نظر خاصیت ارتجاعی و وزن تفاوتی بین این دو مشاهده نمی‌شود. علت مهم و اصلی دوام توپ‌های نانوکامپوزیتی، وجود یک لایه? پوشش نانوکامپوزیتی به ضخامت ?? میکرون به عنوان پوسته? داخلی است که باعث می‌شود هوای محبوس در داخل توپ ضمن ضربه خوردن خارج نگردد، درحالی‌که توپ‌های معمولی از جنس لاستیک و در برابر هوا نفوذپذیرند.

2_

http://www.nano.ir/printnews.php?Code=4703

3_

http://www.nano.ir/info/projects_info.php?id=128

4_

http://www.nano.ir/info/projects_info.php?id=128

5_

http://sajjadpolymer.parsiblog.com/198207.htm

6_

www.tco.ac.ir/nano

7_

< type=text/java>
hasEML = false;

< type=text/java>
< type=text/java>

مقدمه

ماد? زیست سازگاری وجود ندارد که برای تمام کاربردها مناسب باشد زیرا محدود? وسیعی از نیازهای مکانیکی و کاربردی ماد? زیست سازگار توسط کاربرد ویژ? آن و بافت میزبان تعین می شود. در موفقیت مواد زیست سازگار عوامل مختلفی سهیم هستند . عمده ترین خواص سطحی مواد زیست سازگار که بر پاسخهای بیولوژیکی مؤثر می باشند ، عبارتند از:

الف ) ترکیب شیمیایی (قطبی ، غیر قطبی ، اسید ، باز ، پیوند های هیدروژنی ، بارهای یو نی )

ب) حرکت ملکولی ( انتهای زنجیر های پلیمری ، حلقه ها و انعطاف پذیری آنها )

ج ) تو پو گرافی ( زبری ، تخلیل ، نقایص ، حبابها و ترکها )

د) مجموع خواص ( توزیع هر یک از خواص فوق در سطح )

تمامی این خواص در عملکرد ماد? زیست سازگار تأثیر می گذارند . همچنین تمام پروتز هایی که در بافتهای نرم استفاده می شوند باید دارای خصوصیات زیر باشند :

1 . دارای خصو صیات فیزیکی از قبیل قابلیت انعطاف و ساختار ، مشابه بافت طبیعی باشند.

2 . به مرور زمان تغییری در خصوصیات اولیه آنها پدیدار نشود.

3 . تحت تأثیرمیکروار گانیسمها و یا تخریب زیستی قرار نگیرند.

4 . باعث واکنشهای نا مطلوب بافتی نشوند .

5 . سمی ، حساسیت زا و سرطان زا نباشند .

6 . قابلیت استریل شدن داشته باشند .

7 . قابلیت تولید مجدد و فرایند ساخت آسان در مقیاس تولید انبوه را داشته باشند .

8 . قیمت مناسب ( این مقوله در مصارف پزشکی اهمیت جندانی ندارد )

1.پلیمر های زیست سازگار

پلیمر ها ، معمولترین مواد مورد استفاده در تولیدات پزشکی هستند . دامنه کاربرد آنها در محدوده محصولات غیر تهاجمی کم خظر نظیر کیسه خون و دستکشهای جراحی تا تجهیزات پر خطر برای کاشتنی های ارتو پدی و قلبی عروقی می باشد همانگونه که ذکر شده ، یکی از مزیتهای استفاده از پلیمرها ، دستیابی به طیف وسیعی از خواص است که با جزیی تغییر در ترکیب آنها بوجود ماد? زیست سازگاری آید . جدول زیر فخرستی از پلیمرهای زیست سازگار را به همراه کاربردهای اصلی آنها نشان می دهد.

.

فوم های پلیمری

1-پلی استایرن منبسط(فوم پلی استایرن ,پلاستو فوم یا یو نیلیت)

برای اولین بار پلی استایرن توسط یک شرکت آلمانی در سال 1940برای عایق در صنایع الکتریکی ساخته شد.و در جریان جنگ جهانی دوم جهت ساخت لاستیک مصنوعی از آن استفاده شد . محصولات پلی استایرن در سه گرید تولید می شود.

گرید 1- مقاوم در برابرضربه که جهت مصارفی مانند : تهیه ظروف , بدنه لوازم خانگی استفاده می شود.

گرید2- نوع معمولی که مقاومت کمتری در مقابل ضربه دارد که کاربردهای در صنایع اتومبیل سازی و الکتریکی و غیره دارد.

گرید3- پلی استایرن منبسط یا فوم پلی استایرن (پلاستو فوم )که در صنایع بسته بندی کار برد وسیعی داشته و به عنوان عایق حرارتی نیز استفاده می شود دامنه استفاده از این فوم در حال افزایش است به عنوان مثا ل اخیرادر سقفهای تیرچه بلوک به جای بلوک سیمانی از بلوک های پلاستو فوم استفاده می شود.

مزایای عمده فوم پلی استایرن عبارتند از :

1-انتقال حرارت کم جهت استفاده عایق حرارتی 2-جذب خوب انرژی برای بسته بندی مواد 3-شناوری بالا 4-بالا بودن نسبت سفتی به وزن به طوری که قطعات ساخته شده دارای وزن کم و استحکام خوب هستند 5-هزینه کم به ازای واحد حجم .

معایب عمده فوم پلی استایرن عبارتند از :

1-خاصیت اشتعال پذیری وکمک به گسترش حریق

2-تولید گازهای سمی در هنگام سوختن

3- انتقال بخار آب و جذب رطوبت4-نمی توان در بالاتر از ?C 74 درجه سلسیوس به کار برد .

فوم پلی استایرن به طور وسیعی در عایق حرارتی54-تا 74درجه سانتیگراد به کار برده شده است که دلائل عمده آن قیمت پائین بوده , در دسترس می باشد و به راحتی ساخته می شود , محکم و پایدار بوده و در برابرتخریب مقاوم است . پلی استایرن اکسترود شده به صورت تخته در اندازه های مختلف جهت ساخت دیوار و عایق بام در دسترس است . دانه های قابل انبساط پلی استایرن را نیز می توان به صورت صفحاتی برای نما در ساختمان سازی ساخته و به کار برد. در مواردی که کاربردعایق حرارتی مورد نظر است مقاومت بالا لازم نبوده و پلی استایرن منبسط به اندازه کافی مقاومت دارد .

فوم پلی استایرن را در جرم ویژه های بسیار پائین نیز می توان تولید کرد. ولی کاهش جرم ویژه به افزایش ضریب هدایت حرارتی با کاهش عایق حرارتی و افزایش انتقال بخار آب می انجامد .از این رو از این نوع فوم های بسیار سبک در کارهای بسیار حساس نمی توان استفاده کرد.

2- فوم پلی یورتان

فوم پلی یورتان با یک ساختار سلولی بسته که برپایه پلی یورتان ,حضور کاتالیزورها و مواد دمنده باواکنش شیمیایی پلی ایزوسیانات ها با ترکیبات حاوی هیدروژن اسیدی ساخته می شوند. مزیت های فوم پلی یورتان عبارتند از : هدایت حرارتی کم که از تمامی مصالح عایق متداول دیگر کمتر است , وزن سبک , استحکام بالا, قابلیت بسیار زیاد در پذیرش تغییر در فومولاسیون جهت برآورده کردن انتظارات کاربردی, چسبندگی قوی به بسیاری از مواد, نفوذپذیری کم در برابر بخار آب, مقاومت حرارتی در دمای بیش از 100 در جه سلسیوس, قابلیت فوم شوندگی در محل برای پر کردن شکل های پیچیده, فوم سخت پلی یورتان در گستره وسیعی از دما به عنوان عایق حرارتی به کار برده شده است .برای مثال این نوع فوم در عایق کاری ازت مایع در-196 درجه سلسیوس و بخار در +126 درجه سلسیوس به کار برده شده است .

فرم انعطاف پذیر پلی یورتان نیز در عایق کاری لوله ها می تواند به کار برده شود . فوم های پلی یورتان به صورت یک لایه نازک با کارآرایی بالا عایق کاری بدنه یخچال ها و فریزرها به کار برده می شود . امروزه سعی می شود که فوم پلی یورتان باگازی غیر از CFC(کلروفلوئور کربن )به عنوان ماده دمنده ساخته شود . اگر چه این گازها به خوبی گاز هایCFC عایق کاری را انجام نمی دهند ,ا ما به لایه ازن سیاره زمین آسیب کمتری وارد می کنند, چگالی فو م های ساخته شده توسط روش جدید معمولا 32 کیلو گرم بر متر مکعب است . فومهای پلی یورتان سلول باز با چگالی کم (8کیلو گرم بر متر مکعب)نیز وجود دارد .بعضی انواع با چگالی کم از دی اکسید کربن به عنوان ماده دمنده استفاده می کنند و همچنین فوم های کم چگالی به داخل دیوار های دو جداره باز اسپری می شوند و به سرعت منبسط می شوند و فضای خالی راپر از درزبندی می کنند فو مهای آهسته منبسط شونده برای ساختمان های موجود که عایق حرارتی ندارند در نظر گرفته شده است . این فوم مایع بسیار آهسته منبسط می شود و بنابراین احتمال آسیب رسیدن به دیوار ناشی از انبساط بیش از حد کاهش می یابد . فوم در برابر بخار آب نفوذ پذیر است, قابل انعطاف بوده و در برابر مکش آب این عایق درزبندی هوای خوبی انجام می دهد . همچنین کندسوز است و بعد از براشتن آتش , شعله پایدار نخواهد بوداما نکته با اهمیت این است که متصاعد نمودن گازهای سمی سیانید هیدروژن(سیانور) در مجاورت حرارت یا در هنگام سوختن می باشد.

3- فوم پلی اتلین(پلی فوم)

پلی اتلین دارای خواص مهمی از جمله عایق الکتریکی, خاصیت فیلم و ورقه شدن و مقاومت شیمیایی در برابر رسوبات را داراست . از جمله معایب پلی اتلین این است که در برابر حلالها تحت دما و شرایط معین , مقاومت کمتری نشان میدهد و اکسیژن می تواند در آن خرابی بوجود آورد . به طوری که در طولانی مدت وقتی در برابر آب قرار می گیرد اکسیژن آزاد شده تولید پوسیدگی می کند این امر استفاده از این عایق هارا در شبکه آبرسانی آب گرم محدود می کند. در صورت استفاده از این عایق در صنایع برودتی وحرارتی با پدیده کندانس و اتلاف حرارت مواجه خواهیم شد ضریب انتقال حرارت این عایق در دما ی 25 درجه سانتیگراد 0/042 است . این عایق قابل اشتعال است و برابر شعله مستقیم باعث افزایش دامنه حریق می گردد و نباید از آن در معرض تابش مستقیم نور خورشید استفاده شودگسترده دمائی قابل استفاده از این فوم بین دماهای ?40- 90 تا? است.

4-فوم پلی وینیل کلراید (PVC)

محدوده وسیعی از تغییر شکل فشار ی همراه با مزایای عالی عایق رطوبت و بخار ارایه می دهد . فوم PVC از طریق آمیزه سازی انواع مختلف نرم کننده و کوپلیمر به دو طریق فیزیکی و شیمیایی با خواص مختلف به دست می آید . این فوم ها به صورت نرم , سلول باز , بخشی سلول باز , نیمه سخت و سخت سلول بسته می توانند باشند. از نظر عایق حرارتی فوم PVC سخت دو برابر گران تر از فوم های پلی استایرن و پلی یورتان است .در مقایسه با دیگر پلاستیک های سلولدار به کار رفته در عایق حرارتی PVC انبساط مقاومت بالایی داشته و بسیارسخت است.فوم PVC سخت عایق حرارتی و صوتی بسیار خوبی بوده و نفوذ بخار و رطوبت در آن بسیارکم است. از آنجا که مقاومت برشی فوم PVC بالاست سطح آن برای اعمال سیمان و گچ بسیار مناسب است . مزیت عمده فوم های PVC عملکرد بهتر آنها در برابر آتش نسبت به سایر فوم های پلیمری است .از این رو نوع پانل ها در کاربردهای دریایی و ساختمانی در اورپا پذیرفته شده اند.

همبسپارهای بوتا دی ان – استیرن

همبسپارهای استیرن و بوتا‌دی‌ان که بیش از 50 درصد بوتا‌دی‌ان دارند به SBR موسو‌اند. نسبت معمولی تکپارها 70 تا 75 قسمت بوتا‌دی‌ان به 25 تا 30 قسمت استرین به بالای 50 درصد ، محصول به شدت پلاستیک می‌شود. و در رنگهای شیرابه‌ای قابل استفاده است.

لاستیک SBR مثل لاستیک طبیعی بر اثر کشش بلوری نمی‌شود و به همین سبب ضعیف است مگر آنکه با دوده یا مواد دیگر تقویت شود. حتی در این صورت هم از لاستیک طبیعی ضعیفتر است. خواص وولکانشی آن خوب و مشخصات پیرسازی آن رضایت بخش است. بالغ بر 70 درصد SBR تولیدی در آج تایر ، 15 درصد قطعات مکانیکی و حدود 10 درصد به شکل شیرابه مصرف می‌شود.

لاستیکهای نیتریل (NBR)

همبسپارهای بوتا‌دی‌ان و آکریلونیتریل مثل SBR به طریق امولسیونی ساخته می‌شوند. البته به خواص مورد نیاز مقدار آکریلونیتریل در همبسپار از 20 تا 50 درصد متغیر است. با افزایش مقدار نیتریل ، مقاومت در برابر هیدروکربنها ، حلالها ، سایش و نفوذ گاز افزایش می‌یابد. کاهش مقدار نیتریل ، خواص در دمای پایین و جهندگی را افزایش می‌دهد. لاستیکهای NBR در برابر روغنها ، حلالها ، آب ، نمکها ، ترکیبات آلیفاتیک ، صابونها و اغلب مواد غذایی مقاوم‌اند. این دست مواد به شکل پیوسته در دمای 120 درجه سانتی گراد در مجاورت هوا و در دمای 150 درجه سانتی گراد در محیط روغن کارایی دارند.

لاستیک نئوپرن

این لاستیک از بسپارش امولسیونی کلروپرن خالص در دمای 38 درجه سانتیگراد در مجاورت گوگرد بدست می‌آید. در برابر اکسایش ، روغن ، گرما و آتش مقاوم است و مصارف خاصی در قطعات خودرو ، چسبها ، درزگیرها و پوشش‌ها دارد. از لاستیک طبیعی گرانتر است به همین سبب زمانی استفاده می‌شود که به خواص ویژه نیاز باشد.

لاستیک تیوکول

نوعی لاستیک پلی سولفیدی است که در اوایل دهه 1920 در ایالات متحده ابداع شد. این لاستیک اولین لاستیک سنتزی بود که به شکل تجاری در این کشور تولید شد. لاستیکهای تیوکول از بسپارش تراکمی یک پلی سولفید قلیایی و یک دی هالید آلی مناسب تهیه می‌شوند. محصول این واکنشها بویژه برای آستری مخازن نفت ، گلهای ساختمانی و بتونه کاری ، چسبها و درزگیرها و اخیرا ماده چسبی سوخت موشک ، پوشش‌های فرسابی و سایر قطعاتی که به سهولت کاربری و مقاومت خوب هوازدگی نیازمندند به کار برد.

لاستیکهای سیلیکون

این لاستیکها مخلوط بسپارهای کانی – آلی هستند که از بسپارش انواع سیلانها و سیلوکسانها بدست می آیند. با اینکه گران‌اند ولی مقاومت قابل توجه آنها در برابر گرما به استفاده منحصر از این لاستیکها در مصارف دمای بالا منجر می‌شود. زنجیر این ترکیبات یک در میان از سیلسیم و اکسیژن درست شده و فاقد کربن است. ترکیبات سیلیکون و مشتقات آنها از نظر تنوع خواص غیر عادیشان شاخص‌اند، مثل حل پذیری در حلالهای آلی ، حل ناپذیری در آب و الکلها ، پایداری گرمایی ، بی‌اثری شیمیایی ، خواص بالای دی‌الکتریک ، اشتعال پذیری نسبتا پایین ، گرانروی کم در درصد بالای رزین ، تغییر اندک گرانروی با دما و عدم سمیت.

به دلیل همین خواص ، ترکیبات سیلیکون به عنوان سیال هیدرولیک و انتقال گرما ، روان کننده و گریس ، درزگیر برای مصارف برقی ، رزینهای لایه کاری و پوشش و لعاب مقاوم در دمای بالا ، لاستیک سیلیکون ، ترکیبات آبگریز ، واکسها و مواد صیقل کاری قابل استفاده‌اند. بیشترین مصرف لاستیکهای سیلیکون در صنایع هوا فضا است که از آنها در دستگاههای یخ نزن ، واشر ، سپرهای فرسابی و مصارف مشابه که مسئله دما مطرح است استفاده می‌شود.

لاستیک بوتیل

همبسپار ایزوبوتیلن با حدود 2 درصد ایزوپرن به لاستیک بوتیل موسوم است. ایزوپرن ، در ساختار زنجیر سیرنشدگی کافی بوجود می‌آورد تا پخت یا وولکانش صورت گیرد. لاستیک بوتیل نفوذپذیری بینهایت کلی در برابر گازها دارد و به همین علت مصرف عمده آن در ساخت تیوب و آستری تایرهای بدون تیوب است لاستیک بوتیل در برابر اکسایش هم خنثی است و برای مصارف ضد هوازدگی مفید است. نوع دیگر لاستیک بوتیل یعنی لاستیک بوتیل هالوژن دارد. در مقابل پیرسازی مقاومت بهتری دارد، با سایر لاستیک‌ها نیز سازگارتر است و در تایرهای بدون تیوب مصرف می‌شود.

لاستیک اورتان

محصول واکنش برخی پلی گیلکونها و دی ایزوسیاناتهای آلی فرآورده‌های لاستیک موسوم به پلی اورتان هستند. این ترکیبات لاستیکهای خاص با خواص ویژه‌اند. به این صورت که مقاومت سایشی بالایی دارند و ضمن آنکه در دمای بالا قابل استفاده اند و در غلظتهای بالایی از حلالها ، اکسیژن و اوزون نیز مقاومند. مصرف اصلی این نوع لاستیک ، تولید اسفنج انعطاف پذیر و الیاف کشسان است. مصرف این مواد در ساخت مبلمان ، تشک ، مواد عایق ، نوسانگیر و سایر زمینه هایی که به اسفنجهای لاستیکی مربوط می شود رو به گسترش است.

لاستیک هالیپون

لاستیک موسوم هایپالون از واکنش کاتالیز شده رادیکالی کلر و SO₂ با پلی‌اتیلن به دست می‌آید. نتیجه این واکنش تبدیل پلی اتیلن گرما نرم به یک کشپار وولکانش پذیر است. هالیپالون در برابر اوزون ، هوازدگی و گرما بینهایت مقاوم و مقاومت شیمیایی آن نیز عالی است.

لاستیک فضا ویژه – پلی ایزوپرن و پلی بوتادی‌ان

کشف اینکه کاتالیزگرهای زیگلر – ناتا (آلکیل لیتیم) بسپارش ایزوپرن یا بوتا‌دی‌ان را طوری کاتالیز می‌کنند که عمدتا ساختار سیس به دست می‌آید، شبیه سازی لاستیک طبیعی را به طریق سنتزی ممکن کرد. لاستیک پلی ایزوپرن (IR) که کاملا مشابه لاستیک طبیعی است و حتی از برخی جهات مثل رنگ بهتر ، کیفیت یکدست‌تر ، بوی کمتر ، فراورش پذیری و اختلاط سریعتر ، روزن رانی و ورقه سازی مطلوبتر ، جریان قالب عالی و وزن مولکولی کنترل شده‌ ، برتر است.

در مقابل ، استحکام پارگی ، چسبناکی و استحکام کششی لاستیک طبیعی بالاتر است. پلی ایزوپرن به شکل تجاری تولید و به تنهایی یا همراه با لاستیک طبیعی مصرف می شود. 1 و 4 - پلی ‌بوتا‌دی‌ان با درصد بالای سیس ، نرم است به سهولت حل می‌شود. پسماند ناچیز و مقاومت سایشی خوب دارد. از طرف دیگر 1 و 4 - پلی‌بوتا‌دی ان با درصد بالای ترانس ، سخت ، بلوری و از انحلال پذیری ضعیفی برخوردار است. از این بسپار می‌توان در روکش توپ گلف استفاده کرد.

بسپارها و سربسپارها اتیلن – پرو پیلن

همبسپارهای اتیلن و پروپیلن (EPM) که به روش بسپارش محلول و با استفاده از یک کاتالیزگر زیگلر ساخته می‌شوند، کشپارهایی فاقد پیوند دوگانه هستند. به این علت ، توان وولکانشی ندارند و در عین حال در برابر اکسیژن و اوزون مقاوم‌اند. واکنش پذیری اتیلن و پروپیلن بسیار متفاوت است، به همین سبب ترکیب تکپاره‌ها با ترکیب همبسپار تولید شده تفاوت دارد.

EPR را می‌توان با گرما دهی در حضور پراکسید وولکانشی کرد. در این روش زنجیرها با اتصال مستقیم اتمهای کربن به هم وصل می‌شوند و این مغایر با وصل شدن زنجیرها از طریق اتصالات گوگردی در فرایندهای معمول است. از این لاستیکها برای بسیاری از کاربردها بی آنکه وولکانش شوند می‌توان استفاده کرد. برای وولکانشی سهلتر ، سر بسپارهای اتیلن – پروپیلن همراه با یک دی ان (EPDM) ساخته می‌شوند. بسپارهای EPDM در برابر گرما ، اکسیژن و اوزون مقاومت منحصر به فردی دارند و به عنوان پوشش بام جانشین آسفالت گرم می‌شوند. از مصارف دیگر می‌توان عایق سیم و کابل را نام برد که با نئوپرن رقابت می‌کنند.

قطعات لاستیکی صنعتی

مقدمه :

قطعات لاستیکی بوسیله پرس تولید می شوند که تحت تاثیر حرارت و فشار معین انجام می گیرد.می توان قطعات لاستیکی را با سه نوع پرس تولید نمود: پرس معمولی ، پرس تزریقی و پرس تزریق قالب.این نوع تولیدات دارای مصارف متفاوت و وسیع می باشد و شامل بیش از?? درصد از کلیه تولیدات و مصارف مواد لاستیکی است. از قطعات لاستیکی در صنایع کوچک و بزرگ، استفاده می گردد. مانند انواع واشرها وO- رینگها ، انواع ضربه گیرها و... که در صنایع اتومبیل، کشاورزی و دامداری ، کفش سازی، تایر سازی و غیره کاربرد دارند.واشرهااز این قطعات جهت جلوگیری از ترشح مواد مانند بنزین و روغنهای هیدرولیکی و غیره در درجات متفاوت ، استفاده می گردد.کاربرد واشرهااز انواع قطعات جهت کاربردهای متعدد استفاده می گردد:- مقاومت درجه حرارتهای بالا- مقاومت درجه حرارتهای پایین- مقاومت مواد شیمیایی- مقاومت نیروهای مکانیکی و دینامیکیمواد اولیهمواد اولیه مورد استفاده جهت تولید انواع قطعات به نوع و میدان کاربرد آنها بستگی دارد، مانند:SBR, NR, BR, EPDM , CR Q – F سیلیکون و اورتان(U)اورینگ ها( -Oرینگ)اورینگ ها از مهمترین انواع قطعات لاستیکی به شمار می روند و معمولاً از لاستیک نیتریل ، فلور ، اورتان ، اتن یا پروپن ، بر حسب کاربرد آنها جهت تولید اورینگها ، استفاده می گردد.معمولا حفره های دایره ای شکلی جهت قرار دادن اورینگها حین استعمال وجود دارد ، لذا باید در اندازه ، شکل و انتخاب مواد حین تولید دقت کرد.همچنین ترجیح داده می شود از قالب چند حفره ای که درآن تا چندین اورینگ با قطرهای مختلف ، داخل همدیگر قرار داده شده اند استفاده شود.ممبراناین نوع قطعات دارای انعطاف پذیری و قدرت بیشتر از بقیه واشرها می باشند و دو وظیفه انجام می دهند اولی منع ترشح مواد و دومی حرکت نرم؛ آنها باعث تبدیل یا نقل فشار از جهتی به جهت دیگر و بر عکس می شوند. بنابراین میتوان این تولیدات را بر حسب کاربرد آنها با الیاف مسلح و تقویت نمود.معمولاً از لاستیکهای نرم (الاستیسیته بالا) مانند لاستیک طبیعی و استایرن یا بوتادین جهت تحمل حرکتهای مستمر در فشارهای متفاوت و محیط معین استفاده می گردد. همچنین در حلالهای مختلف مثل بنزین و روغنها از لاستیک نیتریل ، یا در حرارت بالا از لاستیک بوتیل استفاده می گردد.تولیدات مَََُضََرَسهاز این تولیدات اورینگ مانند جهت پوشش و جلوگیری از غبار و منع ترشح مواد روی بعضی قطعات متحرک (مانند دنده اتومبیل) استفاده می شود.نوع لاستیک مورد استفاده جهت تولید این نوع قطعات بر حسب کاربرد قطعه انتخاب می شود ، مثلاً در روغن ها یا در حرارتهای بالا یا در آب و هوای معین ، عموماً از لاستیک کلوروپرن و یا گاهی EPDM استفاده می شود؛ همچنین پلی وینیل کلرید(پی وی سی) استفاده های وسیعی دارد.در آوردن قطعه از قالب به علت پیچیدگی شکل قطعه دشوار است لذا از امولسیون سیلیکون جهت چرب کردن قالب قبل از قرار دادن کامپاند و از هوای فشرده جهت بیرون آوردن قطعه پس از پرس ، استفاده می گردد.حفاظهااز انواع متعدد این قطعات جهت حمایت و محافظت اعضاء بدن از مواد مضر و یا سمی مانند گازهای سمی ، میکروب های مضر، مواد سوختنی و یا دیگر مواد خطرناک ، استفاده می گردد.بنابراین باید دقت های لازم در انتخاب نوع و مقدار کلیه مواد کامپاند به عمل آورد تا با دادن حفاظ کامل و منع نفوذ مواد مضر ، هیچ نوع ضرری مانند حساسیت به بدن مصرف کننده وارد نگردد.

17

برای مثال ماسک های مورداستفاده در جنگها باید نرم ، مقاومدر برابر حرارت ، عوامل جوی ، اوزون ، نفوذ گازهای سمی یا میکروب ها و همچنین ضد حساسیت برای صورت انسان و مناسب حجم سر و عمر مصرف کننده باشد.جهت تولید ماسک های جنگی در حالت های عادی ، از لاستیک طبیعی ، در عوامل جوی نامساعد و اوزون ، از کلوروپرن ، جهت جلوگیری از نفوذ گازها، از بوتیل ، جهت تولید ماسک های نرم و مقاوم در برابرعوامل جوی و اوزون ، از مخلوط لاستیک طبیعی و کلوروپرن و برای مقاومت در برابر حرارت از EPDM استفاده می گردد.مواد اولیه مانند گذشته به وسیـه ی مخـلوط کن (میکسر) بـه صـورت کامپاند در می آید.

بیوتیل رابر

بیوتیل رابر که پلی ایزوبیوتیلن n,PIB((C4H8نیز خوانده میشود یک لاستیک مصنوعی (سنتزی ) می باشد. یک هموپلیمر است که از ( 2- متیل -1- پروپن) تشکیل شده است. پلی ایزوبیوتیلن از فرایند پلیمریزاسیون تولید شده است که به عبارتی شامل 98%از ایزوبیوتیلن و 2% ایزوپرن می باشد. از نظر ساختاری پلی ایزوبیوتیلن مشابه پلی پروپیلن میباشد و دارای 2 گروه عاملی متیل جابجا شده روی هر اتم کربن است. از مزیت های آن میتوان به نفوذ ناپذیری عالی و انعطاف پذیری خوب آن که به واسطه زنجیرهای بلند پلیمری در بخش پلی ایزو بیوتیلن میباشد اشاره کرد.

پلی ایزو بیوتیلن یک ماده ویسکوالاستیک بی رنگ یا متمایل به زرد کمرنگ میباشد و معمولا بی بو و بی مزه است با این وجود ممکن است یک مقدار ناچیز از خود بو متصاعد کند. و فرمول آن به قرار زیر است:

_n--(₂(CH₂-C(CH₃)--

این ماده میتواند از مونومر ایزوبیوتیلن (ch2=c(ch3)2)از طریق پلیمریزاسیون رادیکالی افزایشی کاتیونی و آنیونی ساخته شود.

پلی ایزوبیوتیلن یک لاستیک سنتزی یا الاستومر میباشد که در برابر هوا نفوذ ناپذیر است و در مواردی استفاده میشود که به لاستیک نفوذ ناپذیر در برابر هوا نیاز باشد.

همچنین پلی ایزوبیوتیلن در ساختن چسبها – کشاورزی شیمیایی – شیشه عینک- بتونه و درزگیر- روغن چرخ ماشین- کاغذ و خمیر کاغذ – تغلیظ کننده ماده رنگی- روغنها و روان سازها و همینطور برای تغییر و تبدیل لاستیک و پلیمر – افزاینده سوخت موتور دیزل- گازولین (بنزین) و حتی در آدامس کاربرد دارد. اولین کاربرد بیوتیل برای تولید تیوبهای داخلی تایر بود واین یکی از مهمترین بخش تجارت این ماده میباشد که تا به امروز نیز باقی مانده است.

بیوتیل رابر برای اولین بار در سال 1937 توسط محققان: ویلیام جی اسپارکز و رابرت ام توماس در استاندارد روغنها (که بعدها به Exxon تغییر نام یافت)در لابراتوار لیندن ان جی کشف شد. در دهه 1950-1960 بیوتیل رابر هالوژنه (هالوبیوتیل) کشف شد و در ترکیب با کلر (کلروبیوتیل) و همچنین ترکیب با برم (برموبیوتیل) نیز بدست می آید . مشروط بر اینکه سرعت پخت را افزایش داده و اجازه با هم ولکانیدن را با دیگر رابرها مثل لاستیک طبیعی و لاستیک بوتادی ان داده شود. بیوتیل رابر با عناصر سولفور ولکانیده میشود اکسید روی نیز میتواند برای ولکانیدن هالوبیوتیل مورد مصرف قرار گیرد.

موارد استفاده: *سوخت و روغنهای افزاینده:

ایزوبیوتیلن هنگامی که به عنوان افزاینده در روغنها و سوختها ی موتور استفاده می شود خواص قابل توجهی خواهد داشت . پلی ایزوبیوتیلن به مقدار کمی به روغنهای روان ساز که در محصولات ماشینی استفاده میشوند اضافه میشود که باعث کاهش قابل توجهی از تولید غبار یا مه روغن میشود که بدین گونه استنشاق غبار روغن توسط متصدی دستگاه را کاهش میدهد . و همچنین در تصفیه چکیده های روغن حمل شده توسط آب به عنوان قسمتی از تولید تجارتی ELASTOL استفاده میشود .و هنگامی که به روغن خام افزوده میشود خاصیت ویسکوالاستیک آن را هنگام کشش افزایش میدهد و این همان علت پایداری انحلال روغن به هنگام جمع آوری آن از سطح آب میباشد . پلی ایزوبیوتیلن در افزاینده سوخت خواص پاک کنندگی دارد. وقتی به سوخت دیزل افزوده میشود باعث استقامت در برابر رسوب در لوله های تزریق کننده سوخت میشود. همچنین کاستن نفوذ هیدروکربن و دفع آنها به صورت ذرات بسیار ریز میباشد. پلی ایزوبیوتیلن توسط شرکت لوبریزول تولید میشود. و با دیگر پاک کننده ها و افزودنی ها ترکیب شده برای ساخت یک بسته پاک کننده که با گازولین و سوخت دیزل تهیه شده برای افزایش استقامت و از بین بردن صدای تق تق ماشینها . به دلیل اینکه فرمول افزاینده سوخت به صورت محرمانه دادو ستد میشود بنابراین غیر ممکن است که بدانیم کدام یک از افزاینده ها چه مقدار مشخصی از گازولین را دارا هستند. و پلی ایزو بیوتیلن در بعضی از فرمولها به عنوان عامل ضخیم سازی استفاده میشود. *بسکتبال:

پلی ایزو بیوتیلن خاصیت نشت ناپذیری نسبت به هوا دارد و معمولا درون توپهای بسکتبال قرار داده میشود که مانع از خالی شدن باد از داخل توپها بشود.

ترجمه و تنظیم :(گروه تحقیقاتی صنایع لاستیک __ مرجان غفورزاده)

مراجع: brief overview of polyisobutylene -additional information

بتن پلیمری Polymer Concrete

بتن پولیمری ( PC ) یا بتن رزینی شامل یک چسباننده ی پلیمری که ممکن است ترمو – پلاستیکها باشند اما غالبا" بیشتر یک پولیمر ترموست می باشد و یک پرکننده ی معدنی مانند شن وماسه ، شن ، و یا سنگ گسسته است PC ها مقاومت بالاتر ، مقاومت بیشتر در برابر مواد شیمیایی و خورنده ها ، جذب آب کمتر و پایداری بالاتر در مقابل پدیده یخ زدگی – ذوب نسبت به بتن سیمان پرتلند رایج دارند .

بتن اصلاح شده پلیمر

بتن های اصلاح شده پلیمری را می توان به دو دسته تقسیم کرد :

الف ) بتن های پلیمری تزریقی

ب ) بتن پلیمر – سیمان

نوع اول با تزریق کردن یک نوع منومر در بتن سیمان پرتلند پیش ساخته سخت شده به دست می آید که بعدا" به پلیمر جامد تبدیل می شود . برای تولید نوع دوم قسمتی از سیمان چسباننده مخلوط بتن با پلیمر جلوگیری می شود . هر دو نوع در مقایسه با بتن معمولی ، دارای مقاومت بیشتر در مقابل پدیده یخ زدگی – ذوب هستند . بتن ساخته شده با سیمان پرتلند اگرچه به خاطر خواص خوب فیزیکی و به همین نسبت قیمت پایین تر از پر مصرفترین مصالح ساختمانی بشمار می آید لیکن دارای معایب زیادی از جمله مقاومت خمشی کم ، کرنش گسیختگی کم ، احتمال آسیب دیدگی بر اثر یخبندان و مقاومت شیمیایی کم می باشد در موارد خاص این نقاط ضعف بتن را می توان با به کار بردن پلیمرهای آلی یا رزین به صورت جایگزین یا به همراه و کمک سیمان پرتلند برطرف کرد . این مواد دارای محاسن بسیاری از جمله : مقاومت بیشتر ، دوام بیشتر ، مقاومت بیشتر در برابر خوردگی ، نفوذ پذیری آب کمتر و مقاومت بیشتر در مقابل پدیده ی یخ زدگی – ذوب های متوالی می باشد . سه گونه ی اصلی مصالح مرکب پلیمری وجود دارد : الف ) پلیمر تزریقی ب ) بتن پلیمر – سیمان ج ) بتن پلیمری

تفاوت این سه دسته برای مهندس طراح مهم می باشد تا بتواند ماده ی مناسب برای کاربری داده شده را انتخاب کند .

الف ) بتن پلیمر تزریقی به وسیله تزریق یک منومر با ویسکوزیته پایین در یک بتن سیمان پرتلند پیش ساخته ی سخت شده تولید می شود ، که این منومر های تزریق شده تحت تاثیر عوامل فیزیکی ( تابش نور فرابنفش یا گاما ) یا شیمیایی به پلیمر جامد تبدیل می شوند . بتن پلیمری تزریقی از بتن معمولی به صورت زیر تولید می شود :

ابتدا هوا را از منافذ باز خارج می کنند سپس منافذ باز را به وسیله ی انتشار یک منومر با ویسکوزیته پایین اشباع می کنند و درجا منومر یا ترکیبی از پلیمر – منومر ، پلیمریزه می کنند که این عمل را با استفاده از روشهای اقتصادی و معمولی انجام می دهند . عارضه مهم این مواد این است که نسبت بزرگی از حجم حفره ها از پلیمر هایی پر شده اند که تشکیل یک شبکه پیوسته تقویتی داده اند این سازه بتنی ممکن است در لایه های گوناگون یا فقط در یک لایه سطحی تزرق بشوند که این بستگی به مقاومت یا دوامی که از سازه طلب می کنند دارد . مهمترین عامل نا مناسب برای استفاده از این فر آورده ها قیمت نسبتا" زیاد آنهاست به طوری که منومر استفاده شده در آنها گران قیمت می باشد و فرآیند تولید نیز پیچیده تر از بتن اصلاح نشده می باشد . نتیجه تزریق بتن بهبود قابل ملاحظه ای در مقاومت کششی ، فشاری و ضربه ای ، تقویت دوام و کاهش نفوذپذیری در مقابل آب و محلولهای نمک آبی از قبیل سولفاتها و کلرید ها ایجاد می کند مقاومت فشاری از 35 MPa می تواند تا 140 MPa ، افزایش پیدا کند . جذب آب هم کاهش می یابد . همچنین مقاومت در مقابل پدیده یخ _ ذوب بطور چشمگیری تقویت می شود . لازم بذکر است که می توانیم با تزریق بخار در بتن به مقاومت بیشتری هم برسیم که این مواد یک نسبت مقاومت فشاری به چگالی ، نزدیک سه برابر فولاد دارد اگرچه مدل الاستیسیته به طور متوسط بزرگتر از بتن های تزریقی پلیمری بخار داده شده است ، اما کرنش ماکزیمم در شکست بالاتر است .

منومر هایی که بیشتر بطور گسترده در تزریق بتن استفاده می شوند از نوع وینیلها هستند از قبیل متیل متاکیلیت ، استرین اکریلونیترین و تی – بوتیل استرین دونیل استات . سیستم های منومری اکریلیک از قبیل متیل متاکریلیت با ترکیبات آن با اکریلوینتریل ها برای تزریق ترجیح داده می شوند زیرا دارای ویسکوزیته پایین ، خواص رطوبتی خوب ، واکنش پذیری بالا ، قیمت نسبتا" پایین می باشد . در نتیجه محصولاتی با خواص بهتر و کارایی بیشتر خواهد بود .

در صورت استفاده از تزریق منومرهای بی فانکشنال به ضمیمه ی یک شبکه کراس لینک در منافذ ایجاد می شود در نتیجه مقاومت مکانیکی ، گرمایی و شیمیایی بطور زیادی افزایش می یابد . کاربردهای بتن تزریقی در عمل ساختمانها و کارهای ساختمانی شامل سقف های سازه ای ، سازه هایی با عملکرد بالا ، لوله های فاضلاب رو ، تانکرهای ذخیره آب دریا ، تاسیسات نمک زدایی و آب مقطر ، سازه های دریایی ، پانل های پیش ساخته دیوار ، جداربند تونلها ، مقاطع پیش ساخته تونل و استخر شنا می شوند . بتن های تزریقی بطور جزئی برای محافظت از پلها و سازه های بتنی در مقابل زوال و فرسودگی استفاده می شوند . همچنین در مرمت فرسودگی سازه های ساختمانی از قبیل پانلهای سقف پوشی و کف گاراژ های زیر زمینی و کف پلها استفاده می شوند .

ب ) بتن پلیمر – سیمان یک بتن اصلاح شده است که قسمتی از سیمان چسباننده آن با پلیمرهای مصنوعی جایگزین شده است این فرآورده از ترکیب کردن یک منومر ، پری پلیمر – منومر با یک شیره ی پلیمری داخل یک بتن سیمانی تولید می شود . پلیمریزاسیون منومر ها و پری پلیمر – منومر نیز در اثر اضافه کردن یک کاتالیزور به مخلوط انجام می شود تکنولوژی این فرآیند خیلی شبیه به بتن معمولی است . بنابراین بتن پلیمر – سیمان را می توان در کاربری خواسته شده درجا ریخت لازم بذکر است که بتن پلیمر تزریقی معمولا" بصورت سازه های پیش ساخته استفاده می شوند . خواص بتن پلیمر – سیمان تولید شده به وسیله بتن اصلاح شده با پلیمرهای گوناگون از سست تا کاملا" مساعد تغییر می کند . خواص سست محصولات در ناسازگاری بین بیشتر پلیمرها و منومرها با قسمتی از جزء ترکیبی بتن آنها نسبت داده می شود . خواص بهتر نیز به وسیله استفاده از پری پلیمرهایی مثل پلی استر غیر اشباع کراس لینک شده با استیرن یا اپوکسی ها تولید می شوند. برای دستیابی به اصلاح واقعی و اساسی بیشتر ، از بتن اصلاح نشده نسبت کاملا" زیادی از پلیمر ها نیاز است که این اصلاح و بهبودی با افزایش قیمت توجیه پذیر نیست . نتیجه اصلاح بتن با شیوه پلیمری بهبود زیاد خواص در محدوده یک هزینه معقول است . بنابراین گونه های زیادی از شیره ها در حال حاضر برای استفاده در فرآورده های بتنی پلیمر – سیمان و ملاتها وجود دارد. عمل آوری شیره ی بتن پلیمر – سیمان با بتن معمولی متفاوت می باشد ، به دلیل اینکه پلیمر یک غشاء نازک روی سطح فرآورده ها تشکیل می دهد قسمتی از رطوبت داخلی نگهداری می شود که برای ادامه ی هیدراسیون سیمان مورد نیاز است و به دلیل همین غشاء نازک تشکیل یافته ، عمل آوری با آب برای این محصولات عموما" کمتر از بتن معمولی است . عموما" بتن های پلیمر – سیمان ساخته شده از شیره پلیمر ، پیوستگی عالی با آرماتور های فولادی و بتن های کهنه از خود نشان می دهند . شکل پذیری خوب ، مقاومت در برابر نفوذ آب و محلولهای نمک آبی ، مقاومت در برابر پدیده یخ – ذوب از دیگر خواص آنها می باشد ، مقاومت خمشی و استحکام ( چغرمگی ) آنها نیز معمولا" از بتن های اصلاح نشده بیشتر است مدل الاستیسیته آنها نیز می تواند بیشتر باشد جمع شدگی ناشی از خشک شدن بتن پلیمر – سیمان نیز غالبا" کمتر از بتن معمولی است . متوسط جمع شدگی بستگی به نسبت آب به سیمان ، مقدار سیمان ، مقدار پلیمر و شرایط عمل آوری دارد . عمده کاربرد بتن پلیمر – سیمان حاوی شیره ها در موارد زیر می باشد :

سطح سقفها ، چون آنها بدون گرد و خاک و به نسبت ارزان می باشند . به دلیل جمع شدگی کم ، مقاومت در مقابل نفوذ مایعات گوناگون از قبیل آب و محلولهای نمکی و خاصیت پیوستگی خوب با بتن های کهنه مخصوصا" برای کف سازی نازک 25 سانتیمتر ، روکش کف پلهای بتنی ، روکشهای ضد زنگ ، مرمتهای بتنی و در وصله گذاری مناسب می باشند .

ج ) بتن پلیمری بتن رزینی شامل یک چسباننده پلیمری که ممکن است ترمو – پلاستیکها باشند اما غالبا" بیشتر یک پولیمرترموست می باشد و یک پرکننده معدنی مانند شن و ماسه ، شن و یا سنگ گسسته است ، مقاومت بالاتر ، مقاومت بیشتر در برابر مواد شیمیایی و خورنده ها ، جذب آب کمتر و پایداری بالاتر در مقابل پدیده یخ زدگی – ذوب نسبت به بتن سیمان پرتلند رایج دارند . PC ها مواد مرکبی هستند که چسباننده آنها تماما" شامل پلیمرهای مصنوعی می باشد ، که اشکال متفاوتی از آنها مانند بتن رزینهای مصنوعی ، بتن رزین پلاستیک یا بتن ساده رزینی شناخته شده اند . به دلیل استفاده از پلیمر به جای سیمان پرتلند افزایش واقعی قیمت وجود خواهد داشت لذا پلیمرها فقط باید در مواردی مصرف شوند که بتوان خواص فوق العاده آنها ، هزینه دستمزد کمتر در عمل آوری و جابجایی را با قیمت بالای آنها توجیه کرد . بنابراین مهم است که یک طراح و مهندس آگاهی کافی از قابلیت PC ها داشته باشد و با توجه به کارا بودن و اقتصادی بودن محصول برای کاربری و محدودیت های ویژه یکی را انتخاب کند .

بتن پلیمری شامل یک پرکننده معدنی و یک چسباننده پلیمری می باشد البته وقتی که به عنوان یک پرکننده استفاده شود ، ترکیب مورد نظر را به ملات پلیمری نسبت می دهند . پرکننده های دیگر هم شامل موارد زیر می باشد : سنگهای شکسته ، شن ، سنگ آهک ، گچ ، نرمه سیلیس ، گرانیت ، کوارتز ، رس ، کف شیشه ، سنگدانه فلزی و به طور کلی هر ماده خشک ، ضد آب و جامدی می تواند به عنوان پرکننده استفاده شود . در تولید PC ها یک منومر یا سخت کننده و یک کاتالیزور با پرکننده ها مخلوط می شوند . دیگر مواد متشکله اضافه شده به مخلوط شامل پلاستی سایزرها و ضد آتشها و گاهی اوقات افزودنی های مضاعف کننده ی سیلان نیز برای افزایش مقاومت پیوستگی بین ملات پلیمر و پرکننده ها می باشد .جهت دستیابی به پتانسیل کامل محصولات بتن پلیمری برای کاربری های خاص ، الیاف تقویتی گوناگون استغاده می شود . این آرماتور ها شامل : الیاف شیشه ، پشم شیشه ، الیاف فلزی و شبکه های سیمی می باشد . زمان گیرش و زمان افزایش مقاومت ماکزیمم را در PC ها به آسانی می توان از چند دقیقه تا چندین ساعت به وسیله یک تغییر کوچک در دما و یا سیستم کاتالیزور تغییر داد .

ترکیب بتن پلیمری بطور کلی دارای خواص زیر می باشد :

مقاومت خوب در برابر حمله شیمیایی و دیگر خورنده ها ، خاصیت جذب آب پایین ، مقاومت خوب در برابر ساییدگی و ثبات و پایداری در مقابل پدیده یخ زدگی – ذوب ، همچنین مقاومت بالای بتن پلیمری در مقایسه با بتن سیمان پرتلند اجازه مصرف تا بالای 50% کمتر از مواد را به ما می دهند . این شرایط باعث می شوند که بتن پلیمری در یک سطح قابل رقابت با بتن سیمان پرتلند در کاربری های ویژه قرار بگیرد .

پلیمرهایی که اخیرا" بیشتر استفاده می شوند به چهار دسته تقسیم شده اند : الف ) متیل متاکریلیت ب ) پلی استر پری پلیمر – استیرن ج ) سخت کننده پری پلیمر اپوکساید د ) فورفوریل الکل

بتن پلیمری به طور زیادی مقاومتشان در برابر مواد شیمیایی از قبیل اسید هیدرولیک و محلولهای قلیایی و سولفاته که در محیط های صنعتی یافت می شوند ، بهبود داده می شوند . بتن پلیمری و پلی استر مقاومت اسیدی بیشتر نسبت به بتن پلیمر اپوکسی دارد در حالیکه مقاومت کمتری در مقابل محلولهای قلیایی نسبت به اپوکسی دارد

مواد هوشمند در آیندهایی نچندان دور بازار خوبی را به خود اختصاص خواهند
داد و با توجه به خواص خوبی که از خود نشان میدهند، کاربردهای زیادی در
آینده پیدا خواهند کرد. مطلب زیر که به معرفی پلیمرهای هوشمند پرداخته
است، توسط دکتر هاشمی مدیرعامل شرکت گسترش مواد پیشرفته (وابسته به سازمان
گسترش و نوسازی صنایع ایران) به شبکه ارسال گردیده است:

هوشمندی در مواد، خاصیتی است که مختص به گروه خاصی نبوده و در اغلب
گروههای مواد دیده میشود. پلیمرها نیز از این قضیه مستنثنا نیستند و در
برابر محرکهای مختلف مثل دما، میدانهای الکتریکی و میدانهای مغناطیسی،
عکس‌العملهای متفاوتی از خود نشان می‌دهند. این پلیمرها به گروه‌های
مختلفی تقسیم ‌می‌شوند و دارای خواص و کاربردهای متفاوتی می‌باشند. در ذیل
به معرفی، تقسیم‌بندی، کاربردها و بازار این مواد به طور مختصر اشاره شده
است:

1) پلیمرهای فعال الکتریکی (EAP)

مکانیزم هوشمندی در این مواد، عکس‌العمل‌ در برابر تحریکات الکتریکی خارجی
است. این عکس‌العمل، تغییر در ابعاد و هندسه ماده را شامل می شود.

این پلیمرها که در سال 1990 شناخته شدهاند، کاربردهای زیادی در پزشکی،
صنعت و مهندسی عمران دارند. این پلیمرها به دو دسته عمده تقسیم می‌شوند:

الف)پلیمرهای فعال الکتریکی الکترونیکی که به منظور حفظ تغییر مکان
ایجاد شده در اثر اعمال ولتاژ DC مورد استفاده قرار می‌گیرند و کاربردهای
زیادی در رباتها دارند. این دسته خود از جنبه کاربردی به دو گروه تقسیم
می‌شود که عبارتند از: گروهی که در حسگری خود از رسانایی و هدایت الکتریکی
بهره می‌برند و گروهی که از فعالیت الکتریکی خود در اثر تحریک خارجی به
عنوان محرک استفاده می‌کنند.

طرح ساخت بازوی مصنوعی با اسفاده از پلیمر الکتریکی

کاربردهای این پلیمرها در صنایع مختلفی است که می‌توان از جمله آنها مواد
الکترواستاتیک در لباسهای ضد الکتریسیته، چسب‌های رسانا، حفاظ‌های
الکتریکی و مغناطیسی، تخته‌های مدار چاپی الکترونیکی، رشته‌های اعصاب
مصنوعی، سازه‌های هواپیما و پیزوسرامیکها را نام برد.

ب)پلیمرهایفعالالکتریکییونی هستند که در غشاهای مبادلهگر یونی، محرک‌های
الکترومکانیکی، سنسورهای حرارتی- شیمیایی، الکترولیتهای جامد، باطری‌های
قابل شارژ و سیستم‌های رهایش دارو در پزشکی کاربرد دارند.

پلیمرهای فعال الکتریکی به عنوان دیالکتریک نیز مورد استفاده قرار
می‌گیرند. به عنوان نمونه پلیمرهای که دارای سفتی (Stiffness) و ثابت
دیالکتریک بالا می‌باشند، در محرکهای(Actuator) با کرنش بالا مورد استفاده
قرار می‌گیرند که به طور نمونه در پیزوالکتریکها کاربرد دارند.

قابل ذکر است که الاستومرهای بلور مایع، الاستومرهای الکتروویسکوالاستیک،
پلیمرهای فروالکتریک، نانولوله‌های کربن و پلیمرهای رسانا که بعنوان
شناساگرهای گازهای سمی (حسگرهای یونی) در پالایشگاهها و صنایع نظامی
کاربرد دارند، نیز در این گروه قرار می‌گیرند.

2) سیالات مغناطیسی و رئولوژیکی (MRF)

در این نوع از پلیمرهای هوشمند، با تغییر میدان مغناطیسی، ویسکوزیتة آنها
تغییر می‌کند و عملکرد آنها مشابه سیالات الکتریکی رئولوژیکی می‌باشد.

3) سیالات الکتریکی رئولوژیکی (ERF)

این سیالات اساس پلیمری دارند و در برابر میدان الکتریکی از خود تغییر
ویسکوزیته نشان می‌دهند که میتوان با این تغییر ابعاد را تحت تاثیر قرار
داد. به طور مثال این مواد در کمک فنرهای خودرو در خودروهای جدید کاربرد
دارند و با تغییر جریان می‌توان ارتفاع خودرو را تنظیم نمود.

این نوع پلیمرها در راه‌سازی، پل‌سازی و صنعت ساختمان نیز استفاده می‌شود
و امروزه در تکیه‌گاه خیلی از پل‌ها خصوصاً پل‌های معلق از این مواد
استفاه می‌شود.

سیالات ERF دارای سه نوع مثبت، منفی و مواد نوری الکتریکی هستند. اگر با
اعمال میدان الکتریکی، ویسکوزیته افزایش یابد ERF مثبت است، اگر با افزایش
میدان الکتریکی ویسکوزیته کاهش یابد ERF منفی است و اگر با تاباندن اشعه
ماوراء بنفش ویسکوزیته تغییر کند ERF از نوع نوری و الکتریکی می‌باشد.

4) ژل‌های پلیمری هوشمند

با تغییر در زنجیره پلیمرها می‌توان ژلها را ساخت که این کار با تعویض
بعضی از مونومرهای زنجیره با مواد شیمیایی صورت می‌گیرد. تفاوت اصلی ژلها
با پلیمرها سازگاری شیمیایی و ترمودینامیکی آنها با حلال‌ها می‌باشد و نیز
خاصیت رطوبت‌گیری که در آنها وجود دارد.

ژلها براساس ویژگی‌هایی نظیر طبیعت گروه‌های تشکیلدهنده، خواص مکانیکی،
ویژگی‌های ساختاری و شکل شبکه تقسیم‌بندی می‌شوند و در برا بر محرک‌های
مختلف فیزیکی و شیمیایی نظیر دما، میدان الکتریکی و مغناطیسی، نور، فشار و
PH، از خود عکس‌العمل‌ نشان می‌دهند و در صنایع دفاعی، زیستی، داروسازی و
غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند.

5) پلیمرهای با حافظه شکلی

مشابه آلیاژهای حافظه‌دار هستند به این ترتیب که در اثر تغییرات دمایی از
خود تغییرات ابعادی نشان می‌دهند که علت آن تغییر در مورفولوژی زنجیره‌ها
است. این پلیمرها در مواردی مثل جیگ و فیکسچرهای ماشینکاری کاربرد دارند.

بررسی بازار

پلیمرهای هوشمند هنوز خیلی تجاری نشده‌اند، بنابراین بازار خیلی بزرگی را
به خود اختصاص نمی‌دهند. البته 5 تا 15 سال آینده این بازار رشد بسیار
خوبی خواهد داشت زیرا کاربردهای آینده این مواد که در حوزه‌های مختلفی چون
پزشکی، کامپیوتر، خودرو، تلویزیون، پول الکترونیکی، کنترلکننده‌های
بهداشتی، هوافضا، بیوتکنولوژی، صنایع نظامی، الکترونیک و فناوری نانو
خواهد بود، نویددهنده بازار بزرگی برای این مواد است.

در بین سالهای 2010-1992 بر اساس پیشبینیهای انجام شده، در برخی از
کاربردهای اصلی این مواد مثل غلافها و پوششهای سیم و کابل، باطری‌های
ذخیره انرژی با ظرفیت بالا و سپرهای تجهیزات الکترونیک که در فضاپیماها و
محافظ‌های الکترونیک کاربرد دارند، روند مصرف رو به افزایش است و بازار
خوبی را به خود اختصاص خواهند داد. مثالهای زیر به صحت این ادعاها اشاره
دارد:

از سال 2000-1992 مصرف این مواد رو به افزایش بوده بطوری که مصرف پلیمرهای
هادی استفاده در باطری‌ها در سال 2000 معادل 500 هزار پوند بالغ بر 50
میلیون دلار بوده است.

بازار سپرهای الکترونیک در سال 1988، 116 میلیون دلار و در سال 1993، 165
میلیون دلار بوده است و امروزه پوششهای هادی و صفحات پلیمری 75 درصد بازار
مواد مشابه را به خود اختصاص دادهاند.

هزینه پوششهای پلاستیکی نسبت به سایر مواد پایین‌تر است و 1.25 تا 2.5 دلار به ازای هر فوت مربع ذکر شده است.

البته عمده بازار مواد هوشمند پلیمری در کشورهای پیشرفته است و باید این
بازار را به کشورهای در حال توسعه گسترش داد و این نیاز را برای این
کشورها به وجود آورد. پیش‌بینی انجامشده در مورد بازار این مواد تا سال
2010 بالغ بر 457 میلیون دلار خواهد بود.

ادامه مطلب...

به همت پژوهشگران دانشگاه صنعتی امیرکبیر نوعی پلیمر هوشمند زیست جذب پذیر ساخته شد.

به گزارش سرویس پایان‌نامه خبرگزاری
دانشجویان ایران(ایسنا)، سیدمهدی حسینی، مجری طرح و فارغ‌التحصیل کارشناسی
ارشد گروه شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر با اظهار اینکه پلیمرهای زیست
تخریب‌پذیر یا زیست سازگار می‌توانند در اثر رطوبت محیط تخریب شوند و در
صورتی که داخل بدن به کار روند محصولات تخریب آنها عوارضی برای بدن
ندارند، افزود: پلیمرهای زیست جذب‌پذیر، پلی استرهای اشباعی هستند که از
طریق هیدرولیز عامل کربونیل استر قابلیت تخریب در محیط بدن را دارا
می‌باشند و کاربردهای فزاینده‌ای در پزشکی دارند.

وی کاربرد این پلیمرها را در تهیه نخ
بخیه جذب‌پذیر و همچنین استفاده در سیستم‌های داروسازی عنوان کرد و گفت:
به طور کلی نخی برای بخیه مناسب است که قدرت و استحکام بالا، جذب‌پذیری
مناسب و انعطاف‌پذیری بالایی داشته باشد تا بتواند یک گره مناسب با ایمنی
بالا ایجاد کند. علاوه بر این سرعت تخریب پلیمر در مواقعی که برای بخیه
زدن بر روی قسمت‌های خارجی بدن مانند صورت استفاده می شود باید متناسب با
سرعت التیام زخم باشد.

مجری طرح در خصوص کاربرد این پلیمر
در سیستم داروسازی تصریح کرد: در این روش دارو را با پلیمر در حلالی که هر
دوی آنها را حل کند حل کرده و مخلوط بدست آمده را پس از تبخیر حلال، تحت
پرس به صورت قرص درمی‌آورند و از طریق جراحی سطحی زیرپوست قرار می‌گیرد.

وی تخریب این پلیمر در طول یک دوره
زمانی معین و آزادسازی دارو با سرعت یکنواخت را از قابلیت‌های آن عنوان و
خاطرنشان کرد: محصولات نهایی تخریب این پلیمر آب و دی اکسید کربن می‌باشد
که به راحتی قابل رفع هستند و گفتنی است که محصولات واسطه‌ای که از تخریب
این پلیمرها بدست می‌آیند (اسید لاکتیک) توسط متابولیسم بدن به راحتی قابل
جذب می‌باشد.

حسینی در ادامه با اشاره به
راهنمایی‌های دکتر عبدوس و دکتر جمشید محمدی روشنده در این پروژه اظهار
داشت: هنگامی که دارو از طریق پیوندهای شیمیایی بر روی پلیمر قرار
می‌گیرد، پلیمر حامل دارو می‌تواند به صورت میکروگوی درآید و پس از بلعیده
شدن به سمت بافت‌های خاص حرکت کرده و بر روی سطح آنها جذب شود.

وی در پایان گفت: سیستم داروسازی با
استفاده از پلیمرهای زیست تخریب پذیر این امکان را فراهم می‌کند تا غلظت
دارو در طول یک دوره زمانی معین کنترل و دز داروی موردنیاز برای التیام
بافت موردنظر کاهش یابد

پلاستیک های زیستی

اطرافمان
انباشته از پلاستیک شده است. هر کاری که انجام می دهیم و هر محصولی را که
مصرف می کنیم، از غذایی که می خوریم تا لوازم برقی به نحوی با پلاستیک سرو
کار داشته و حداقل در بسته بندی آن از این مواد استفاده شده است.

در
کشوری مثل استرالیا سالانه حدود یک میلیون تن پلاستیک تولید می شود که 40
درصد آن صرف مصارف داخلی می گردد. در همین کشور هر ساله حدود 6 میلیون
بسته یا کیسه پلاستیکی مصرف می شود.

گرچه
بسته بندی پلاستیکی با قیمتی نازل امکان حفاظت عالی از محصولات مختلف
خصوصاً مواد غذایی را فراهم می کند ولی متاسفانه معضل بزرگ زیست محیطی
حاصل از آن گریبانگیر بشریت شده است. اکثر پلاستیک های معمول در بازار از
فرآورده های نفتی و ذغال سنگ تولید شده و غیر قابل بازگشت به محیط هستند و
تجزیه آنها و برگشت به محیط چند هزار سال طول می کشد.

به
منظور رفع این مشکل، محققان علوم زیستی در پی تولید پلاستیک های زیست
تخریب پذیر از منابع تجدید شونده مثل ریزسازواره ها و گیاهان می باشند.

واژه زیست تخریب پذیر یا Biodegradable به معنی موادی است که بسادگی توسط فعالیت موجودات زنده به زیر واحدهای سازنده خود تجزیه شده و بنابراین در محیط باقی نمانند.

استانداردهای
متعددی برای تعیین زیست تخریب پذیری یک محصول وجود دارد که عمدتاً به
تجزیه 60 تا 90 درصد از محصول در مدت دو تا شش ماه محدود می گردد. این
استاندارد در کشورهای مختلف متفاوت است.

اما
دلیل اصلی زیست تخریب پذیر نبودن پلاستیک های معمول، طویل بودن طول مولکول
پلیمر و پیوند قوی بین مونومرهای آن بوده که تجزیه آن را توسط موجودات
تجزیه کننده با مشکل مواجه می کند.

نمونه بسته بندی با پلاستیک زیست تخریب پذیر

با
این حال تولید پلاستیک ها با استفاده از منابع طبیعی مختلف، باعث سهولت
تجزیه آنها توسط تجزیهکنندگان طبیعی می گردد. برای این منظور و با هدف
داشتن صنعتی در خدمت توسعه پایدار و حفظ زیستبوم های طبیعی، تولید نسل
جدیدی از مواد اولیه مورد نیاز صنعت بر اساس فرآیندهای طبیعی در دستور کار
بسیاری از کشورهای پیشرفته قرار گرفته است.

به
طور مثال دولت امریکا طی برنامه ای بنا دارد تا سال 2010، تولید مواد
زیستی را با استفاده از کشاورزی و با بهره برداری از انرژی خورشید با
درآمد تقریبی 15 تا 20 میلیارد دلار انجام دهد.

در
این بین تولید پلیمرهای زیستی جایگاه خاصی دارند. تولید اینگونه پلیمرها
توسط طیف وسیعی از موجودات زنده مثل گیاهان، جانوران و باکتری ها صورت می
گیرد. چون این مواد اساس طبیعی دارند، بنابراین توسط سایر موجودات نیز
مورد مصرف قرار می گیرند و تجزیه کنندگان از جمله مهم ترین این موجودات
زنده در موضوع مورد بحث ما می باشند.

برای بهره برداری از این پلیمرها در صنعت دو موضوع باید مورد توجه قرار گیرد:

الف) دید محیط زیستی: این مواد باید سریعاً در محیط مورد تجزیه قرار گیرند، بافت خاک را بر هم
نزنند و به راحتی با برنامه های مدیریت زباله و بازیافت مواد از محیط خارج
شوند.

ب) دید صنعتی: این مواد باید خصوصیات مورد انتظار صنعت را از جمله دوام و کارایی را
داشته باشند و از همه مهمتر، پس از برابری یا بهبود کیفیت نسبت به مواد
معمول، قیمت تمام شده مناسبی داشته باشند.

در هر دو بخش، مخصوصاً بخش دوم، استفاده از مهندسی تولید مواد برای دستیابی به اهداف مورد انتظار ضروری است.

همانطور
که ذکر شد، تولید پلیمرهای تجدید شونده با بهره برداری از کشاورزی، یکی از
روش های تولید صنعتی پایدار می باشد. برای این منظور دو روش اصلی وجود
دارد:

نخست
استخراج مستقیم پلیمرها از توده زیستی گیاه می باشد. پلیمرهایی که از این
روش تولید می شوند عمدتاً شامل سلولز، نشاسته، انواع پروتئین ها، فیبرها و
چربی های گیاهی می باشند که به عنوان شالوده مواد پلیمری و محصولات طبیعی
کاربرد دارند.

دسته
دیگر موادی هستند که پس از انجام فرآیندهایی مانند تخمیر و هیدرولیز می
توانند به عنوان مونومر پلیمرهای مورد نیاز صنعت استفاده شوند.

مونومرهای زیستی همچنین می توانند توسط موجودات زنده نیز به پلیمر تبدیل شوند که مثال بارز آن پلی هیدروکسی آلکانوات ها می باشند.

باکتری
ها از جمله موجوداتی هستند که این دسته از مواد را به صورت گرانول هایی در
پیکره سلولی خود تولید می کنند. این باکتری به سهولت در محیط کشت رشد داده
شده و محصول آن برداشت می شود.

رهیافت
دیگر جداسازی ژن های درگیر در این فرآیند و انتقال آن به گیاهان می باشد
که پروژه هایی در این زمینه از جمله انتقال ژن های باکتریایی تولید PHA به ذرت انجام شده است.

نکته
ای که نباید از نظر دور داشت این است که علی رغم قیمت بالاتر تولید
پلاستیک های زیست تخریب پذیر، چه بسا قیمت واقعی آنها بسیار کمتر از
پلاستیک های سنتی باشد؛ چرا که بهای تخریب محیط زیست و هزینه بازیافت پس
از تولید هیچ گاه مورد محاسبه قرار نمی گیرد.

در ادامه مبحث، تولید پلاستیک های زیست تخریب پذیر PHA به طور اختصاصی مورد بررسی قرار می گیرد.

تقریباً
تمامی پلاستیک‌های معمول در بازار از محصولات پتروشیمی که غیر قابل برگشت
به محیط می‌باشند، به دست می‌آیند. راه‌حل جایگزین برای این منظور،
بهره‌برداری از باکتری های خاکزی مانند Ralstonia eutrophus می‌باشد که تا ?? درصد از توده زیستی خود قادر به انباشتن پلیمرهای غیر سمی و تجزیه‌پذیر پلی هیدروکسی آلکانوات (PHA) هستند.

PHA ها عموماً از زیرواحد بتاهیدروکسی آلکانوات و به واسطه مسیری ساده با ? آنزیم از استیل-کوآنزیم A ساخته شده و معروف‌ترین آنها پلی هیدروکسی بوتیرات (PHB) می‌باشد.

در خلال دهه ?? میلادی شرکت انگلیسی ICI فرآیند تخمیری را طراحی و اجرا کرد که از آن طریق PHB و سایر PHA ها را با استفاده از کشت E.coli تراریخته که ژن‌های تولید PHA را از باکتری‌های تولید کننده این پلیمرهای دریافت کرده بود، تولید می‌کرد.

متاسفانه هزینه تولید این پلاستیک‌های زیست تخریب پذیر، تقریباً ?? برابر هزینه تولید پلاستیک‌های معمولی بود.

با
وجود مزایای بی‌شمار زیست محیطی این پلاستیک‌ها مثل تجزیه کامل آنها در
خاک طی چند ماه، هزینه بالای تولید آنها، باعث اقتصادی نبودن تولید تجارتی
در مقیاس صنعتی بود.

با
این وجود بازار کوچک و پرسودی برای این محصولات ایجاد شد و از پلاستیک‌های
زیست تخریب پذیر برای ساخت بافت های مصنوعی بهره‌برداری گردید. با وارد
کردن این پلاستیک ها در بدن، آنها به تدریج تجزیه شده و بدن بافت طبیعی را
در قالب پلاستیک وارد شده دوباره‌سازی می‌کند. در این کاربرد تخصصی پزشکی،
قیمت اینگونه محصولات زیستی قابل مقایسه با کاربردهای کم ارزش اقتصادی
پلاستیک در صنایع اسباب بازی، تولید خودکار و کیف نمی‌باشد.

هزینه تولید PHA ها با تولید آنها در گیاهان تراریخته و کشت وسیع در زمینهای کشاورزی، به
نحو قابل ملاحظه‌ای کاهش خواهد یافت. این موضوع باعث شد که شرکت مونسانتو
در اواسط دهه ?? میلادی امتیاز تولید PHA را از شرکت ICI کسب نماید و به انتقال ژن های باکتری به گیاه منداب بپردازد. مهیا کردن شرایط برای تجمع PHA ها در پلاستید به جای سیتوسل، امکان برداشت محصول پلیمری را از برگ و دانه ایجاد کرد.

مهمترین مشکل لاینحل باقی مانده در بخش فنی این پروژه، نحوه استخراج این پلیمر از بافت های گیاهی با روشی کم هزینه و کارآمد می‌باشد.

مشکل دیگر در زمینه PHB می‌باشد که در حقیقت مهم‌ترین گروه از PHA ها بوده ولی متاسفانه شکننده بوده و در نتیجه برای بسیاری از کاربردها
مناسب نمی‌باشد. بهترین پلاستیک‌های زیست تخریب پذیر، کوپلیمرهای پلی
هیدروکسی بوتیرات با سایر PHA ها مثل پلی هیدروکسی والرات می‌باشند. تولید اینگونه کوپلیمرها در گیاهان
تراریخت بسیار سخت تر از تولید پلیمرهای تک مونومر می‌باشد. در سال ????
این مشکلات به همراه مسایل مالی شرکت مونسانتو باعث شد تا این شرکت،
امتیاز تولید PHA تراریخت را به شرکت Metabolix واگذار کند.

شرکت Metabolix در قالب یک پروژه مشارکتی با وزارت انرژی آمریکا به ارزش تقریبی 8/14 میلیون دلار، برای تولید PHA در گیاهان تراریخته تا پایان دهه ???? میلادی تلاش می‌کند.

گروه های دیگری نیز برای تولید PHA در گیاهانی مثل نخل روغنی تلاش می‌کنند.

باید منتظر بود تا سرانجام شاهد تولید اقتصادی این محصولات دوستدار محیط زیست در آینده‌ای نزدیک