شگفت انگیز است که اشیاء اطراف ما و موادی که از آنها ساخته شده اند چقدر متنوع هستند. پیش از این، در حدود قرن 15-16، مواد اصلی فلزات و چوب، کمی بعد شیشه، و تقریباً همیشه چینی و ظروف سفالی بود. اما قرن امروز زمان پلیمرها است که بیشتر مورد بحث قرار خواهد گرفت.

مفهوم پلیمرها

پلیمر. چیست؟ شما می توانید از دیدگاه های مختلف پاسخ دهید. از یک طرف، این یک ماده مدرن است که برای ساخت بسیاری از وسایل خانگی و فنی استفاده می شود.

از سوی دیگر، می توان گفت که این ماده مصنوعی سنتز شده ویژه است که با خواص از پیش تعیین شده برای استفاده در یک تخصص گسترده به دست می آید.

هر یک از این تعاریف درست است، فقط اولی از نظر خانگی و دومی از نظر شیمیایی. یکی دیگر از تعریف های شیمیایی به شرح زیر است. پلیمرها ترکیباتی هستند که بر اساس بخش های کوتاه یک زنجیره مولکولی - مونومرها ساخته شده اند. آنها بارها تکرار می شوند و یک ماکرو زنجیره پلیمری را تشکیل می دهند. مونومرها می توانند هم ترکیبات آلی و هم غیر آلی باشند.

بنابراین، این سوال: "پلیمر - چیست؟" - نیازمند پاسخ دقیق و در نظر گرفتن تمامی خواص و زمینه های کاربرد این مواد است.

انواع پلیمرها

طبقه بندی های زیادی از پلیمرها بر اساس ویژگی های مختلف (ماهیت شیمیایی، مقاومت در برابر حرارت، ساختار زنجیره ای و غیره) وجود دارد. در جدول زیر به طور خلاصه انواع اصلی پلیمرها را بررسی می کنیم.

طبقه بندی پلیمرها

اصل	گونه ها	تعریف	نمونه ها
بر اساس اصل (ظاهر)	طبیعی (طبیعی)	کسانی که در شرایط طبیعی، در طبیعت توسط طبیعت ایجاد شده است.	DNA، RNA، پروتئین، نشاسته، کهربا، ابریشم، سلولز، لاستیک طبیعی
	مصنوعی	به دست آمده در شرایط آزمایشگاهی توسط انسان، هیچ ارتباطی با طبیعت ندارد.	PVC، پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی اورتان و دیگران
	مصنوعی	ایجاد شده توسط انسان در شرایط آزمایشگاهی، اما بر اساس	سلولوئید، استات سلولز، نیتروسلولز
از دیدگاه شیمیایی	طبیعت ارگانیک	بیشتر از همه پلیمرهای شناخته شده. این بر اساس یک مونومر از مواد آلی (شامل اتم های C، احتمالا شامل اتم های N، S، O، P و دیگران) است.	کلیه پلیمرهای مصنوعی
	طبیعت غیر آلی	اساس عناصری مانند Si، Ge، O، P، S، H و دیگران است. خواص پلیمرها: کشسان نیستند، زنجیره های بزرگ را تشکیل نمی دهند.	پلی سیلان ها، پلی دی کلروفسفازن، پلی ژرمن ها، پلی سیلیسیک اسیدها
	طبیعت عنصری	مخلوطی از پلیمرهای آلی و معدنی. زنجیره اصلی معدنی است، زنجیره های جانبی آلی هستند.	پلی سیلوکسان ها، پلی کربوکسیلات ها، پلی ارگانوسیکلوفسفازن ها.
تفاوت زنجیره اصلی	هموچین	زنجیره اصلی یا کربن یا سیلیکون است.	پلی سیلان ها، پلی استایرن، پلی اتیلن و غیره.
	هتروشین	اسکلت اصلی از اتم های مختلفی تشکیل شده است.	نمونه هایی از پلیمرها پلی آمیدها، پروتئین ها، اتیلن گلیکول هستند.

همچنین پلیمرهایی با ساختار خطی، شبکه ای و شاخه ای وجود دارد. اساس پلیمرها به آنها اجازه می دهد که ترموپلاستیک یا ترموست شوند. آنها همچنین در توانایی تغییر شکل در شرایط عادی متفاوت هستند.

خواص فیزیکی مواد پلیمری

دو حالت اصلی تجمع مشخصه پلیمرها عبارتند از:

• بی شکل;
• کریستالی

هر کدام با مجموعه ای از ویژگی های خاص خود مشخص می شوند و اهمیت عملی مهمی دارند. به عنوان مثال، اگر یک پلیمر در حالت آمورف وجود داشته باشد، به این معنی است که می تواند یک مایع روان چسبناک، یک ماده شیشه مانند یا یک ترکیب بسیار الاستیک (لاستیک) باشد. به طور گسترده ای در صنایع شیمیایی، ساخت و ساز، مهندسی و تولید کالاهای صنعتی استفاده می شود.

حالت کریستالی پلیمرها نسبتاً مشروط است. در واقع، این حالت متناوب با بخش های آمورف زنجیره می شود و به طور کلی کل مولکول برای تولید الیاف الاستیک، اما در عین حال با استحکام بالا و سخت بسیار راحت است.

نقاط ذوب پلیمرها متفاوت است. بسیاری از آمورف ها در دمای اتاق ذوب می شوند و برخی از کریستالی های مصنوعی می توانند دمای نسبتاً بالایی را تحمل کنند (پلکسی گلاس، فایبرگلاس، پلی اورتان، پلی پروپیلن).

پلیمرها را می توان بیشتر رنگ کرد رنگ های مختلف، بدون محدودیت به لطف ساختار آنها، آنها قادر به جذب رنگ و به دست آوردن روشن ترین و غیر معمول ترین سایه ها هستند.

خواص شیمیایی پلیمرها

خواص شیمیاییپلیمرها با پلیمرهای مواد با وزن مولکولی کم تفاوت دارند. این با اندازه مولکول، وجود گروه های عاملی مختلف در ترکیب آن و ذخیره کل انرژی فعال سازی توضیح داده می شود.

به طور کلی، چندین نوع اصلی از واکنش های مشخصه پلیمرها را می توان تشخیص داد:

1. واکنش هایی که توسط گروه عملکردی تعیین خواهد شد. به این معنا که اگر پلیمر حاوی یک گروه OH باشد، مشخصه الکل‌ها، واکنش‌هایی که در آن وارد می‌شوند مشابه واکنش‌های اکسیداسیون، احیا، هیدروژن زدایی و غیره خواهد بود.
2. برهمکنش با NMC ها (ترکیبات مولکولی کم).
3. واکنش های پلیمرها با یکدیگر برای تشکیل شبکه های متقاطع از ماکرومولکول ها (پلیمرهای شبکه، منشعب).
4. واکنش‌های بین گروه‌های عاملی در یک ماکرومولکول پلیمری
5. تجزیه یک ماکرومولکول به مونومر (تخریب زنجیره ای).

تمامی واکنش های فوق در عمل برای تولید پلیمرهایی با خواص از پیش تعیین شده و مناسب برای انسان اهمیت زیادی دارند. شیمی پلیمر امکان ایجاد مواد مقاوم در برابر حرارت، مقاوم در برابر اسید و قلیایی را فراهم می کند که دارای کشسانی و پایداری کافی نیز باشند.

استفاده از پلیمرها در زندگی روزمره

استفاده از این ترکیبات گسترده است. حوزه های کمی از صنعت را می توان به یاد آورد اقتصاد ملی، علم و فناوری که نیازی به پلیمر ندارد. آن چیست - کشاورزی پلیمر و استفاده گسترده، و به چه چیزی ختم می شود؟

1. صنایع شیمیایی (تولید پلاستیک، تانن، سنتز ترکیبات آلی ضروری).
2. مهندسی مکانیک، هواپیماسازی، پالایشگاه های نفت.
3. پزشکی و فارماکولوژی.
4. تهیه رنگ و سموم و علف کش ها، حشره کش های کشاورزی.
5. صنعت ساختمان (آلیاژسازی فولاد، سازه های عایق صوتی و حرارتی، مصالح ساختمانی).
6. تولید اسباب بازی، ظروف، لوله، پنجره، وسایل منزل و ظروف منزل.

شیمی پلیمرها این امکان را فراهم می کند تا مواد جدید بیشتری را به دست آوریم که دارای خواص کاملاً جهانی هستند که در بین فلزات، چوب یا شیشه برابری ندارند.

نمونه هایی از محصولات ساخته شده از مواد پلیمری

قبل از نام بردن محصولات خاص ساخته شده از پلیمرها (نمی توان همه آنها را فهرست کرد، تنوع بسیار زیادی وجود دارد)، ابتدا باید بدانید که پلیمر چه چیزی را ارائه می دهد. موادی که از نیروی دریایی به دست می آید مبنای تولید محصولات آینده خواهد بود.

مواد اصلی ساخته شده از پلیمرها عبارتند از:

• پلاستیک؛
• پلی پروپیلن؛
• پلی یورتان ها؛
• پلی استایرن ها؛
• پلی آکریلات؛
• رزین های فنل فرمالدئید؛
• رزین های اپوکسی؛
• نایلون؛
• ویسکوز؛
• نایلون؛
• چسب ها؛
• فیلم ها
• تانن ها و دیگران

این فقط یک لیست کوچک از تنوعی است که شیمی مدرن ارائه می دهد. خوب ، در اینجا مشخص می شود که چه اشیاء و محصولاتی از پلیمرها ساخته می شوند - تقریباً هر وسیله خانگی ، دارو و سایر مناطق (پنجره های پلاستیکی ، لوله ها ، ظروف ، ابزارها ، مبلمان ، اسباب بازی ها ، فیلم ها و غیره).

پلیمرها در شاخه های مختلف علم و فناوری

ما قبلاً به این سؤال پرداخته ایم که پلیمرها در چه زمینه هایی استفاده می شوند. نمونه هایی که اهمیت آنها را در علم و فناوری نشان می دهد شامل موارد زیر است:

• پوشش های آنتی استاتیک؛
• صفحه نمایش الکترومغناطیسی؛
• محفظه تقریباً تمام لوازم خانگی؛
• ترانزیستور؛
• LED و غیره.

هیچ محدودیتی برای تخیل در مورد استفاده از مواد پلیمری در دنیای مدرن وجود ندارد.

تولید پلیمر

پلیمر. چیست؟ این عملاً همه چیزهایی است که ما را احاطه کرده است. کجا ساخته می شوند؟

1. صنعت پتروشیمی (پالایش نفت).
2. کارخانه های ویژه تولید مواد پلیمری و محصولات ساخته شده از آنها.

اینها پایه های اصلی هستند که مواد پلیمری بر اساس آنها به دست می آیند (سنتز می شوند).

مزایای مواد پلیمری مقاومت نسبتاً بالا و مقاومت در برابر سایش، خواص ضد اصطکاک خوب و مقاومت شیمیایی است. تعمیر قطعات با استفاده از مواد پلیمری نیازی به تجهیزات پیچیده ندارد، کم کار است، با حرارت کم قطعه (250-320 درجه سانتیگراد)، اجازه سایش زیاد (1-1.2 میلی متر) را می دهد و در برخی موارد نیازی ندارد. ماشینکاری بعدی برای پر کردن ترک ها، فرورفتگی ها، سوراخ ها، حفره ها، براده ها، برای بازگرداندن اندازه قطعات فرسوده، برای ساخت قطعات سایش یا آنها استفاده می شود. قطعات جداگانه، برای محافظت در برابر خوردگی. با تشکر از خواص ارزشمندپلیمرها در مهندسی مکانیک، صنعت نساجی، کشاورزیو پزشکی، خودروسازی و کشتی سازی، هواپیماسازی، در زندگی روزمره (منسوجات و کالاهای چرمی، ظروف، چسب و لاک الکل، جواهرات و موارد دیگر). لاستیک، الیاف، پلاستیک، فیلم و پوشش های رنگ. تمام بافت های موجودات زنده ترکیباتی با مولکولی بالا هستند.

به طور سنتی، محصولات ساخته شده از پلیمرها با قابلیت اطمینان و کیفیت بالا متمایز می شوند.

استفاده از مواد پلیمری در منازل از همان ابتدا یکی از اولین اهداف صنعت ساخت پلیمر بوده است. برای این کار پیش نیازهای زیادی وجود داشت. آنها به راحتی در هر رنگی رنگ آمیزی می شوند و به لطف این می توانند زندگی روزمره ما را تزئین کنند.

سطل ها و حوض های پلی اتیلن بسیار سبک تر از سطل های فلزی هستند - این یک تسکین خوشایند از کار است. در موسسات پذیرایی ظروف پلاستیکی نشکن و سبک وزن پیدا می کنیم. در عین حال، بشقاب ها، فنجان ها و سایر ظروف ساخته شده بر اساس رزین ملامینه خود را به خوبی در استفاده ثابت کرده اند.

بطری های سرکه و روغن از پی وی سی و پلی اتیلن با استفاده از روش های با کارایی بالا ساخته می شوند.

مواد پلیمری به طور فزاینده ای در تولید مبلمان استفاده می شود. فیلم های پرس تزئینی به میزها، کابینت ها و سایر اشیاء ظاهری جشن می بخشد و آنها را در برابر ضربه هایی که پوشش های چوبی نمی توانند تحمل کنند، مقاوم می کنند. در عین حال مراقبت از آنها بسیار آسان است.

کاغذ دیواری قابل شستشو ساخته شده از مواد فوم هم راحتی و هم فضای جشن را در اتاق ایجاد می کند.

کفپوش های مدرن و قابل اعتماد ساخته شده از مواد پلیمری نیز تمیز کردن را آسان تر می کند. به ویژه باید توجه داشت که از ضایعات فرآوری پلیمری می توان برای تولید آنها استفاده کرد.

امروزه هیچ کس از اتصالات آب ساخته شده از پلی استایرن، پلی وینیل کلراید، پلی اتیلن یا آمینوپلاست تعجب نمی کند. دستگاه های تلفن ساخته شده از مواد پلیمری رایج شده اند.

تقریباً 25 درصد از پلاستیک های تولید شده در انواع مختلف در ساخت و ساز استفاده می شود. در استفاده سنتی به عنوان کفپوش، آستر زهکشی داخلی، سرویس بهداشتی و غیره. ما دیگر صحبت نمی کنیم

در سال های اخیر، عناصر سازه ای پیش ساخته، که در آنها مواد پلیمری غالب است، به طور فزاینده ای مورد استفاده قرار گرفته است. وزن کم آنها در حین حمل و نقل و نصب مزایایی را به همراه دارد. قابلیت عبور نور بالا، توانایی مواد برای رنگ آمیزی به هر رنگی و هزینه های عملیاتی کم از ویژگی های تعیین کننده این مواد جدید است.

عالی خواص عایق حرارتیبه ویژه پلاستیک های فوم، افکار معماران و سازندگان را نیز برانگیخته است. گنبدهای شفاف نورپردازی بدون سایه را امکان پذیر می کند. عناصر شفاف نشکن، که معمولاً از فایبرگلاس ساخته می شوند، جایگزین سازه های سنتی ساخته شده از شیشه های تقویت شده و شکستنی می شوند. چنین طاق هایی با ضخامت عناصر تشکیل دهنده آنها بیش از 2 میلی متر، می توانند دهانه هایی تا 12 متر را پوشش دهند، به عنوان مثال، در ساخت گلخانه ها، زیرا آنها در جو مرطوب خورده نمی شوند. علاوه بر این، در برابر نور نفوذپذیر هستند. می توان نمونه های بسیار دیگری از استفاده از پلیمرها برای پوشش اماکن نام برد. پانل هایی با عناصر مساحت بزرگ در حال حاضر برای پوشش استادیوم ها استفاده می شود.

سازه های پلاستیکی شناخته شده ای با قطر تا 43 متر و ارتفاع تا 36 متر وجود دارد که برای محافظت از تاسیسات رادار در برابر تأثیرات جوی عمل می کند. (تابش با فرکانس بالا بدون از دست دادن قدرت زیادی از فایبرگلاس عبور می کند.) اندازه چشمگیر سازه بر قابلیت های مواد پلیمری تاکید دارد. همچنین ارزش دیدن سیلندرهای نصب شده در ارتفاع گیج کننده ای را دارد که از آنتن محافظت می کند. برج تلویزیوناز آیسینگ (63).

در سال های اخیر، مواد سبک وزن چند لایه وارد ساختمان شده اند. عناصر ساختمانیبرای طبقات (64). به اصطلاح سازه های ساندویچی از لایه های پوششی بر پایه آلومینیوم، آزبست سیمان یا پارچه فیبر سفت تشکیل شده است که با فوم پلی اورتان سفت و سخت یا پلی استایرن منبسط شده ترکیب می شود. با ضخامت المان از 50 تا 80 میلی متر، بسته به سیستم لایه های پوششی، جرم سطح از 6 تا 25 کیلوگرم بر متر مربع متغیر است. محدوده دمای عملیاتی تا 100 درجه سانتیگراد افزایش می یابد.

بیش از 30 درصد پلاستیک های تولید شده در مهندسی مکانیک و دستگاه ها به عنوان مصالح سازه ای استفاده می شود. در مهندسی مکانیک، البته تمرکز بر مقرون به صرفه بودن ساخت عناصر سازه ای است. مهر و موم ها از همه نوع، چرخ دنده های با محور و بوش، بادامک های دیسکی، چرخ های محوری و شعاعی، عناصر کلاچ، یاتاقان های ساده، قرقره های چرخ دنده و بسیاری دیگر از قطعات پروفیل ثابت شده اند که در عملکرد بسیار موثر هستند. استحکام زیاد، توانایی حفظ دقیق ابعاد مشخص شده، سر خوردن خوبو مقاومت در برابر سایش مزایایی هستند که تطبیق پذیری مواد پلیمری معرفی شده را تضمین می کنند.

در کنار اکثر پلاستیک‌هایی که هنوز در مهندسی مکانیک استفاده می‌شوند (پلی‌آمیدهای جامد، ترکیبات پرس بر پایه رزین فنولیک)، امروزه می‌توان زمینه‌های کاربردی جدیدی را پیدا کرد، اول از همه، پلاستیک‌های فایبر گلاس بر پایه یک چسب ترموپلاستیک. اگر محتوای جرمی الیاف شیشه به 30٪ برسد، استحکام کششی 2-3 برابر بیشتر از پلیمرهای تقویت نشده است و مدول الاستیک حتی 3-4 برابر بیشتر است. در مقابل، انبساط خطی حرارتی از 1/4 تا x/3 مقدار اولیه است، ازدیاد طول در هنگام شکست فقط حدود 1/20 است. علاوه بر این، تمایل به پارگی کاهش می یابد، که همچنین نشان دهنده افزایش عملکرد پلیمر است.

الاستومرهای پلی اورتان همچنین فرصت های فنی جدیدی را برای مهندسی مکانیک باز می کند. از آنجایی که این ماده در برابر خوردگی نیز مقاوم است، نیازی به عملیات سطحی و بالاتر از همه، اعمال لایه های محافظ فلزی و غیرفلزی نیست. این امر به طور قابل توجهی هزینه تولید و نگهداری محصولات را در شرایط خوب کاهش می دهد.

در مهندسی سخت افزار، به ویژه برای صنایع شیمیاییاهمیت پلیمرها با مقاومت بالای آنها در برابر خوردگی مشخص می شود. در دماهای تا 100 درجه سانتیگراد و بارهای مکانیکی متوسط، پیش نیازهای مطلوبی برای جایگزینی فولادهای پر آلیاژ با مواد پلیمری وجود دارد. پلی وینیل کلراید، پلی اتیلن فشار بالاپلی پروپیلن، پلی بوتن، پلی تترا فلوئورواتیلن و فایبرگلاس از جالب ترین مواد در این زمینه هستند. برای سازه هایی که در معرض محیط های تهاجمی همراه با بارهای مکانیکی هستند، پلاستیک های فایبرگلاس بر پایه رزین های ترموپلاستیک نقش مهمی دارند.

لوله های ترموپلاستیک با اکستروژن با قطر خارجی تا 1200 میلی متر و لوله های تا قطر 3000 میلی متر به روش سیم پیچی تولید می شوند.

مخازن ذخیره سازی و حمل و نقل (65) را می توان تا ظرفیت 85 متر مکعب (مخزن راه آهن) یا تا 22 متر مکعب (تریلرهای جاده ای) ساخت. ماده ترجیحی فایبرگلاس است. امکانات ذخیره سازی اسید هیدروکلریک با قطر تا 9 متر و ارتفاع تا 7 متر وجود دارد.

ورود پلاستیک به حوزه دستگاه های تکنولوژیکی و سیستم های لوله کشی مرتبط نیز بسیار قابل توجه است. استفاده از مواد پلیمری در واحدهای تهویهبرای استخراج گازهای تهاجمی برج‌های تصفیه گازهای زائد خورنده، دودکش‌ها، عناصر تهویه سینی‌های درپوش، تجهیزات آبکاری، تاسیسات تولید کلر قلیایی به روش الکترولیتی، ستون‌های واکنش، پمپ‌ها و بسیاری کاربردهای مشابه دیگر نمونه‌هایی از استفاده از پلیمرها به عنوان مصالح ساختاری هستند. . به لطف مقاومت در برابر سایش، بی اثری شیمیایی و سهولت پردازش، صرفه جویی در هر مورد خاص حاصل می شود که شامل کاهش هزینه نگهداری تاسیسات در شرایط خوب و افزایش مدت زمان و ایمنی عملکرد آنها در مقایسه با موارد مشابه ساخته شده از فلز یا مواد دیگر

فناوری بسته بندی 20 تا 25 درصد از کل پلاستیک های تولید شده را مصرف می کند، یعنی همان ساخت و ساز. مواد بسته بندی سنتی مانند کاغذ، چوب، طناب و الیاف گیاهی خیلی سریع تر خراب می شوند. فیلم‌ها و فوم‌های پلیمری نه تنها جایگزین این مواد قدیمی شده‌اند، بلکه باعث ایجاد فناوری بسته‌بندی اساساً جدیدی شده‌اند.

فیلم های بسته بندی نیازهای گسترده تری را نسبت به مواد سنتی برآورده می کنند. آنها شفاف هستند و می توان روی آنها چاپ کرد، این توسط بسته بندی تضمین می شود ظاهر جذاب. بی اثر بودن فیزیولوژیکی، و همچنین نفوذ ناپذیری در برابر گازها و بخار آب، به ویژه هنگام بسته بندی محصولات غذایی مورد توجه قرار می گیرد. فیلم ها از پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی وینیل کلراید، پلی آمید، پلی وینیل الکل و سلفون با ضخامت 20 تا 200 میکرون ساخته می شوند. البته مشخصه های مقاومتی و نفوذ پذیری در برابر گازها و بخار آب متفاوت هستند. برای برخی از این مواد، استحکام کششی ممکن است به اندازه کافی بالا باشد که نیازهای کیسه‌ها را برآورده کند (تا 50 کیلوگرم مواد بارگیری شده و در پشته‌های تا 30 لایه روی هم چیده شده‌اند).

در مواردی که نیاز به مواد غیرقابل نفوذ گاز باشد، به اصطلاح از فیلم های ترکیبی استفاده می شود. شناخته شده ترین مواد فیلم تکراری عبارتند از: پلی اتیلن-سلفون، پلی اتیلن-پلی آمید، پلی وینیل کلرید-سلفون، پلی وینیلیدین کلرید-سلفون. برای بسته بندی های ویژه بسیار حساس دستگاه های فنیبه خصوص برای حمل و نقل دریایی، فیلم های سه لایه مورد نیاز است. ترکیبات پلی اتیلن - پلی آمید - پلی اتیلن، پلی اتیلن - پلی پروپیلن - پلی اتیلن، پلی اتیلن - پلی کربنات - پلی اتیلن سختگیرانه ترین الزامات را برآورده می کند.

فیلم های پلیمری امکانات جدیدی را برای فناوری بسته بندی باز کرده اند. به اصطلاح فیلم های انقباض دارای ویژگی های تکنولوژیکی خاصی هستند. هنگامی که آنها دریافت می شوند، تنش های داخلی ثبت می شوند، که بعداً با قرار گرفتن در معرض گرما "تسکین" می شوند و در نتیجه انقباض رخ می دهد.

این فیلم محصول در نظر گرفته شده برای بسته بندی را می پوشاند و پس از تکمیل جمع شدن، در امان از گرد و غبار و رطوبت برای حمل و نقل آماده می شود. نیازی به پانسمان اضافی نیست. به لطف فشرده بودن بسته بندی، امکان استفاده بهینه از فضای بارگیری وجود دارد که معادل افزایش 20 درصدی حجم مفید حمل و نقل است. تصور اهمیت اقتصادی ملی افزایش همراه در استفاده از حمل و نقل آسان است.

دیگر فرصت‌های جدید در فناوری بسته‌بندی به لطف پلاستیک‌های فوم، عمدتاً فوم پلی استایرن با چگالی 25-30 کیلوگرم بر متر مکعب ظاهر شده‌اند. 1 متر مکعب از این ماده حاوی حدود 350000 سلول کروی است که با دیواره هایی به ضخامت 1-2 میکرون از هم جدا شده اند. این ماده تا 97 درصد هوا دارد. هوای محصور در سلول ها شوک ها و ارتعاشاتی را که در حین حمل و نقل رخ می دهد، کاهش می دهد. استحکام فوم باید به اندازه ای باشد که محصول را تحمل کند. ایجاد یک فرورفتگی در داخل بلوک که دقیقاً با شکل خارجی محصول مطابقت داشته باشد، آسان است.

فناوری بسته بندی جدید به ویژه برای حمل و نقل دستگاه های شکننده، گران قیمت و باکیفیت مانند لوله های خلاء، ماشین تحریر و تلویزیون ارزشمند است، زیرا می تواند آسیب را به میزان قابل توجهی محدود کند. بسته بندی محافظ حرارتی برای مدت معینی، بدون اقدامات اضافی، تضمین می کند که دمای کالاهای حمل شده حساس به گرما یا سرما در سطح معینی حفظ می شود. بنابراین، برای نگهداری ماهی های حمل شده در جعبه های فوم پلی استایرن، تنها حدود نیمی از یخ مورد نیاز معمولی مورد نیاز است.

اما زباله های تولید شده پس از استفاده از مواد بسته بندی پلیمری نیز مشکلات جدیدی را ایجاد کرده است. برخی از آن نمی سوزند و هنگامی که برخی از انواع پلیمرها می سوزند، محصولات سمی جدا می شوند. زباله های پلاستیکی نمی توانند پوسیده شوند.

تغییر کامل تکنولوژی بسته بندی نیازمند توسعه بیشتر این مواد و توسعه روش هایی برای از بین بردن ایمن زباله های پلاستیکی است.

پلاستیک ها، با خواص دی الکتریک عالی خود، می توان گفت که پیشرفت مهندسی برق و الکترونیک را پیش بردند. محفظه سیم پیچ و تماس، اتصالات دوشاخه، برد مدار، سوکت رله، سوئیچ برنامه و همچنین برد مدار چاپی- اینها نمونه هایی از کاربرد پلیمرها در این صنایع مهم هستند.

یک کابل فرکانس بالا با هفت سیستم کواکسیال نیز طراحی و قدرت خود را مدیون ویژگی خاص پلاستیکی است که در بالا ذکر شد.

پیش از این، وظیفه عایق الکتریکی به سرامیک، چینی و لاستیک واگذار شده بود. امروزه افزایش تقاضا برای خواص عایق الکتریکی و نیاز به کاهش وجود دارد تلفات الکتریکیتقریباً منحصراً توسط پلیمرها ارضا می شود. بنابراین، در فناوری فرکانس بالا لازم است که خواص عملیاتی مواد مستقل از فرکانس و دما باشد. علاوه بر این، این خواص نباید تحت تأثیر افزایش سن تغییر کند، به عنوان مثال در آب و هوای مرطوب و گرم. شکافتن مواد خورنده تحت تاثیر درجه حرارت بالا و رطوبت بالادر حین کار، اغلب عملکرد تماس های فلزی را محدود می کند.

اخیراً از ترکیبات قالب گیری سفت و سخت مبتنی بر رزین های ترموست به عنوان مواد عایق استفاده می شود: رزین های فنولیک، ملامین، اوره، پلی استر و اپوکسی. این مواد که خواص آنها با انتخاب رزین، پرکننده و سایر اجزاء متفاوت است، با مقاومت در برابر حرارت، انبساط حرارتی کم و پایداری ابعادی در دماهای بالا مشخص می‌شوند. مقاومت آنها در برابر حلال های آلی، اشتعال پذیری و احتراق کم، و تعدادی از ویژگی های متمایز دیگر به ویژه ارزشمند است.

ورود ترموپلاستیک ها به مهندسی برق در ابتدا در زمینه عایق کابل بسیار مهم بود. بی اثری بالا و خواص تکنولوژیکی خوب، جایگزینی فزاینده لاستیک، به ویژه برای عایق سیم را ممکن کرده است.

در الکترونیک، تولید انبوه بسیار مقرون به صرفه قطعات پیچیده، به ویژه با در نظر گرفتن کوچک سازی فزاینده آنها، پیش شرط های خوبی برای معرفی ترموپلاستیک ها ایجاد کرده است. پلاستیک های فایبرگلاس مبتنی بر ترموپلاستیک ها از نظر استحکام و خواص تغییر شکل با مواد مبتنی بر مواد ترموست قابل مقایسه هستند. کجا تا اینجا افزایش نیازمندی هابه ثبات فرم ها در اثرات حرارتیتنها با پلیمرهای ترموست می توان ارضا شد، اکنون وجود دارد طیف گسترده ایمواد

هر چند خواص الکتریکیما به مواد اولیه اهمیت زیادی می دهیم. به همین دلیل است که در کنترل و تنظیم، فناوری انتقال و سایر زمینه‌های مرتبط، انواع مختلفی از پلاستیک‌های مربوط به این زمینه‌های خاص را می‌یابیم.

نتیجه گیری

در حال حاضر پلیمرها وارد هر خانه ای شده اند و استفاده از مواد پلیمری زمینه های مختلفی را پوشش داده است که به نظر می رسد هیچ شباهتی با یکدیگر ندارند. هر ساله سطح مصرف مواد پلیمری و تقاضا برای آنها رو به افزایش است، دامنه کاربرد و بازار محصولات پلیمری در حال گسترش است. فن آوری های مدرنبه ما اجازه می دهد تا محصولات با کیفیت بالاتر و پیشرفته تری از مواد پلیمری ایجاد کنیم و آنها را دوستدار محیط زیست و ایمن تر می کند. مزیت بزرگ محصولات پلیمری مورد استفاده این است که قابل بازیافت هستند و روز به روز به این موضوع توجه بیشتری می شود. بنابراین، پلیمرها را می توان بدون اغراق، مواد آینده نامید.

پلیمرها یا ماکرومولکول‌ها، مولکول‌های بسیار بزرگی هستند که از پیوندهای بسیاری از مولکول‌های کوچک به نام واحدهای سازنده یا مونومر تشکیل می‌شوند. مولکول ها به قدری بزرگ هستند که خواص آنها به طور قابل توجهی تغییر نمی کند با افزودن یا حذف تعدادی از این بلوک های سازنده. اصطلاح "مواد پلیمری" یک اصطلاح کلی است. این ترکیب از سه گروه وسیع از پلاستیک های مصنوعی، یعنی: پلیمرها. پلاستیک و آنها تنوع مورفولوژیکی- پلیمر مواد کامپوزیت(PCM) یا همانطور که به آنها پلاستیک تقویت شده نیز گفته می شود. آنچه در گروه های ذکر شده مشترک است این است که بخش اجباری آنها جزء پلیمری است که تغییر شکل حرارتی اولیه و خواص تکنولوژیکی ماده را تعیین می کند. جزء پلیمری یک ماده آلی با مولکولی بالا است که در نتیجه یک واکنش شیمیایی بین مولکول های مواد اولیه کم مولکولی - مونومرها به دست می آید.

پلیمرها معمولاً به موادی با مولکولی بالا (هموپلیمرها) گفته می‌شوند که افزودنی‌هایی مانند تثبیت‌کننده‌ها، بازدارنده‌ها، نرم‌کننده‌ها، روان‌کننده‌ها، ضدرادیکال‌ها و غیره وارد آن‌ها می‌شوند.

پلاستیک‌ها مواد کامپوزیتی مبتنی بر پلیمر هستند که حاوی پرکننده‌های پراکنده یا فیبر کوتاه، رنگدانه‌ها و سایر اجزای حجیم هستند. پرکننده ها یک فاز پیوسته تشکیل نمی دهند. آنها (محیط پراکنده) در یک ماتریس پلیمری (محیط پراکنده) قرار دارند. از نظر فیزیکی، پلاستیک ها مواد هتروفازیک با خواص درشت فیزیکی همسانگرد (از همه جهات یکسان) هستند.

پلاستیک ها را می توان به دو گروه اصلی تقسیم کرد - ترموپلاستیک و ترموست. ترموپلاستیک ها آنهایی هستند که پس از تشکیل، می توانند دوباره ذوب شوند و قالب گیری شوند. ترموست پس از تشکیل، دیگر ذوب نمی شود و تحت تأثیر دما و فشار نمی تواند شکل دیگری به خود بگیرد. تقریباً تمام پلاستیک‌های مورد استفاده در بسته‌بندی، گرمانرم هستند، مانند پلی اتیلن و پلی پروپیلن (اعضای خانواده پلی اولفین)، پلی استایرن، پلی وینیل کلراید، پلی اتیلن ترفتالات، نایلون (نایلون)، پلی کربنات، پلی وینیل استات، پلی وینیل الکل و غیره.

پلاستیک ها را نیز می توان بر اساس روشی که برای پلیمریزه کردن آنها به پلیمرهایی که با افزودن به پلی تراکم تولید می شوند، دسته بندی کرد. پلیمرهای افزودنی توسط مکانیزمی تولید می‌شوند که شامل رادیکال‌های آزاد یا یون‌ها می‌شود، به موجب آن مولکول‌های کوچک به سرعت به زنجیره در حال رشد بدون تولید مولکول‌های همراه اضافه می‌شوند. پلیمرهای چند تراکمی با واکنش گروه‌های عاملی در مولکول‌ها با یکدیگر تولید می‌شوند، به طوری که یک زنجیره طولانی از پلیمر در مراحل تشکیل می‌شود و معمولاً یک محصول مشترک با وزن مولکولی کم، مانند آب، در طول هر مرحله واکنش تولید می‌کند. بیشتر پلیمرهای بسته بندی، از جمله پلی اولفین ها، پلی وینیل کلراید و پلی استایرن، پلیمرهای افزودنی هستند.

خواص شیمیایی و فیزیکی پلاستیک ها با ترکیب شیمیایی، میانگین وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی، تاریخچه پردازش (و استفاده) و وجود مواد افزودنی تعیین می شود.

مواد تقویت شده با پلیمر نوعی پلاستیک هستند. تفاوت آنها در این است که از پرکننده های پراکنده، بلکه تقویت کننده، یعنی پرکننده های تقویت کننده (الیاف، پارچه، نوار، نمد، تک بلورها) استفاده می کنند که یک فاز پیوسته مستقل را در PCM تشکیل می دهند. انواع خاصی از چنین PCM ها پلاستیک چند لایه نامیده می شوند. این مورفولوژی به دست آوردن پلاستیک با مقاومت تغییر شکل بسیار بالا، خستگی، الکتریکی، آکوستیک و سایر ویژگی‌های هدف را ممکن می‌سازد. الزامات مدرن.

واکنش پلیمریزاسیون عبارت است از افزودن متوالی مولکول های ترکیبات غیراشباع به یکدیگر برای تشکیل یک محصول با مولکولی بالا - یک پلیمر. مولکول های آلکن که تحت پلیمریزاسیون قرار می گیرند مونومر نامیده می شوند. تعداد واحدهای ابتدایی تکرار شده در یک ماکرومولکول را درجه پلیمریزاسیون (نشان می دهند) می گویند. بسته به درجه پلیمریزاسیون می توان موادی با خواص متفاوت از مونومرهای یکسان بدست آورد. بنابراین پلی اتیلن با زنجیره کوتاه (n=20) مایعی با خاصیت روان کنندگی است. پلی اتیلن با طول زنجیره 1500-2000 حلقه یک ماده پلاستیکی سخت اما منعطف است که از آن می توان فیلم ها، بطری ها و سایر ظروف شیشه ای، لوله های کشسان و غیره ساخت و در نهایت پلی اتیلن با طول زنجیره 5-6 هزار حلقه یک ماده جامد است. ماده ای که می توان از آن محصولات ریخته گری، لوله های سفت و نخ های محکم تهیه کرد.

اگر تعداد کمی از مولکول ها در واکنش پلیمریزاسیون شرکت کنند، مواد با وزن مولکولی کم تشکیل می شوند، به عنوان مثال دیمرها، تریمرها و غیره. شرایط برای واکنش های پلیمریزاسیون بسیار متفاوت است. در برخی موارد، کاتالیزور و فشار بالا مورد نیاز است. اما عامل اصلی ساختار مولکول مونومر است. ترکیبات غیر اشباع (غیراشباع) به دلیل شکستن پیوندهای متعدد وارد واکنش پلیمریزاسیون می شوند. فرمول ساختاری پلیمرها به طور خلاصه به این صورت نوشته شده است: فرمول واحد ابتدایی در داخل پرانتز قرار می گیرد و حرف n در پایین سمت راست قرار می گیرد به عنوان مثال، فرمول ساختاری پلی اتیلن (-CH2-CH2-)n است. به راحتی می توان نتیجه گرفت که نام پلیمر از نام مونومر و پیشوند پلی- تشکیل شده است، به عنوان مثال پلی اتیلن، پلی وینیل کلراید، پلی استایرن و غیره.

پلیمریزاسیون یک واکنش زنجیره ای است و برای شروع آن باید مولکول های مونومر را با کمک به اصطلاح آغازگر فعال کرد. چنین آغازگر واکنش می تواند رادیکال های آزاد یا یون ها (کاتیون ها، آنیون ها) باشند. بسته به ماهیت آغازگر، مکانیسم های پلیمریزاسیون رادیکال، کاتیونی یا آنیونی متمایز می شوند.

رایج ترین پلیمرهای هیدروکربنی پلی اتیلن و پلی پروپیلن هستند.

پلی اتیلن با پلیمریزاسیون اتیلن تولید می شود: پلی پروپیلن از پلیمریزاسیون استریو اختصاصی پروپیلن (پروپن) تولید می شود. پلیمریزاسیون Stereospecific فرآیند به دست آوردن پلیمر با ساختار فضایی کاملاً مرتب است. بسیاری از ترکیبات دیگر قادر به پلیمریزاسیون هستند - مشتقات اتیلن با فرمول کلی CH2 = CH-X، که در آن X اتم ها یا گروه های مختلف اتم هستند.

انواع پلیمرها:

پلی الفین ها دسته ای از پلیمرها با ماهیت شیمیایی یکسان (فرمول شیمیایی -(CH2)-n) با ساختار فضایی متنوعی از زنجیره های مولکولی، از جمله پلی اتیلن و پلی پروپیلن هستند. به هر حال، تمام کربوهیدرات ها، به عنوان مثال، گاز طبیعی، شکر، پارافین و چوب ساختار شیمیایی مشابهی دارند. در مجموع سالانه 150 میلیون تن پلیمر در جهان تولید می شود و پلی الفین ها تقریباً 60 درصد این میزان را تشکیل می دهند. در آینده، پلی اولفین ها بسیار بیشتر از امروز در اطراف ما خواهند بود، بنابراین نگاه دقیق تر به آنها مفید است.

مجموعه خواص پلی الفین ها، از جمله مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش، عوامل اکسید کننده، پارگی، سوراخ شدن، انقباض در حین گرم شدن و پاره شدن، بسته به میزان کشش جهتی مولکول ها در طول تولید مواد و محصولات پلیمری، در محدوده بسیار وسیعی متفاوت است.

به ویژه باید تاکید کرد که پلی اولفین ها از نظر محیطی تمیزتر از اکثر مواد مورد استفاده انسان هستند. تولید، حمل و نقل و فرآوری شیشه، چوب و کاغذ، بتن و فلز انرژی زیادی مصرف می کند که تولید آن ناگزیر محیط زیست را آلوده می کند. هنگام دور ریختن مواد سنتی، مواد مضر نیز آزاد می شود و انرژی مصرف می شود. پلی الفین ها بدون انتشار مواد مضر و با حداقل مصرف انرژی تولید و مورد استفاده قرار می گیرند و هنگام سوزاندن پلی الفین ها مقدار زیادی گرمای تمیز همراه با محصولات جانبی به شکل بخار آب و دی اکسید کربن آزاد می شود. پلی اتیلن

حدود 60 درصد از تمام پلاستیک های مورد استفاده برای بسته بندی پلی اتیلن است که عمدتاً به دلیل هزینه پایین آن است، اما همچنین به دلیل خواص عالی آن برای بسیاری از کاربردها. پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE - فشار کم) ساده ترین ساختار را در بین تمام پلاستیک ها دارد که از واحدهای اتیلن تکرار شونده تشکیل شده است. -(CH2CH2)n- پلی اتیلن با چگالی بالا. پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE - فشار بالا) فرمول شیمیایی یکسانی دارد، اما از نظر ساختار آن متفاوت است. -(CH2CHR) n- پلی اتیلن با چگالی کم که در آن R می تواند -H، -(CH2)nCH3 یا ساختار پیچیده تر با انشعاب ثانویه باشد.

پلی اتیلن به دلیل ساختار شیمیایی ساده اش، به راحتی به صورت شبکه کریستالی جمع می شود و به همین دلیل تمایل به بلورینگی بالایی دارد. انشعاب زنجیره ای با این توانایی برای کریستال شدن تداخل می کند و در نتیجه مولکول های کمتری در واحد حجم و در نتیجه چگالی کمتری ایجاد می کند.

LDPE - پلی اتیلن با چگالی بالا. پلاستیک، کمی مات، مومی در لمس، پردازش شده توسط اکستروژن به فیلم دمیده یا فیلم تخت از طریق قالب تخت و غلتک سرد. فیلم LDPE از نظر کشش و فشرده سازی قوی است، در برابر ضربه و پارگی مقاوم است و در دماهای پایین بادوام است. این یک ویژگی دارد - دمای نرم شدن نسبتاً کم (حدود 100 درجه سانتیگراد).

HDPE - پلی اتیلن با چگالی کم. فیلم HDPE در مقایسه با فیلم های LDPE سفت، بادوام و کمتر مومی در برابر لمس است. با اکسترود کردن شیلنگ دمیده یا اکسترود کردن شیلنگ تخت به دست می آید. دمای نرم شدن 121 درجه سانتیگراد امکان استریلیزاسیون با بخار را فراهم می کند. مقاومت در برابر یخ زدگی این فیلم ها مانند فیلم های LDPE است. مقاومت در برابر کشش و فشار زیاد است و مقاومت در برابر ضربه و پارگی کمتر از فیلم های LDPE است. فیلم های HDPE یک مانع عالی در برابر رطوبت هستند. در برابر چربی ها و روغن ها مقاوم است. کیسه تی شرت "خش خش" ("خش خش") که خریدهای خود را در آن بسته بندی می کنید از HDPE ساخته شده است.

دو نوع اصلی HDPE وجود دارد. نوع "قدیمی" که برای اولین بار در دهه 1930 تولید شد، در دماها و فشارهای بالا پلیمریزه می شود، شرایطی که به اندازه کافی پرانرژی است تا امکان وقوع قابل توجهی از واکنش های زنجیره ای را فراهم کند که منجر به تشکیل شاخه های بلند و کوتاه می شود. این نوع HDPE گاهی اوقات پلی اتیلن با چگالی بالا (LDPE، HDPE، به دلیل فشار بالا) نامیده می شود، اگر نیاز به تشخیص آن از پلی اتیلن خطی با چگالی کم، نوع "جوانتر" LDPE باشد. در دمای اتاق، پلی اتیلن کاملا نرم و مواد انعطاف پذیر. این انعطاف پذیری را در شرایط سرد به خوبی حفظ می کند و برای بسته بندی مواد غذایی منجمد مناسب است. با این حال، در دماهای بالا، مانند 100 درجه سانتیگراد، برای برخی از کاربردها بسیار نرم می شود. HDPE نسبت به LDPE شکنندگی و نقطه نرمی بالاتری دارد، اما هنوز برای ظروف پر گرم مناسب نیست.

حدود 30 درصد از تمام پلاستیک های مورد استفاده برای بسته بندی HDPE هستند. به دلیل هزینه کم، سهولت قالب گیری و عملکرد عالی برای بسیاری از کاربردها، پرمصرف ترین پلاستیک برای بطری ها است. HDPE در شکل طبیعی خود، ظاهری شفاف و سفید مایل به شیری دارد و بنابراین برای کاربردهایی که شفافیت شدید مورد نیاز است، مناسب نیست. یکی از معایب استفاده از HDPE در برخی کاربردها، تمایل آن به ترک خوردگی استرس محیطی است که به عنوان شکست یک ظرف پلاستیکی در شرایط تنش و تماس همزمان با محصول تعریف می شود که به تنهایی باعث خرابی نمی شود. ترک تنش خارجی در پلی اتیلن به کریستالی بودن پلیمر مربوط می شود.

LDPE پرمصرف ترین پلیمر بسته بندی است که تقریباً یک سوم کل پلاستیک های بسته بندی را به خود اختصاص می دهد. به دلیل بلورینگی کم، این ماده نرم تر و انعطاف پذیرتر از HDPE است. این ماده به دلیل هزینه کم آن، برای فیلم ها و کیف ها ترجیح داده می شود. LDPE شفافیت بهتری نسبت به HDPE ارائه می دهد، اما همچنان فاقد شفافیت کریستالی مورد نظر برای برخی از کاربردهای بسته بندی است.

PP - پلی پروپیلن. شفافیت عالی (با خنک شدن سریع در طول فرآیند شکل دهی)، نقطه ذوب بالا، مقاومت شیمیایی و آب. PP اجازه می دهد تا بخار آب از آن عبور کند، که آن را برای بسته بندی "ضد مه" محصولات غذایی (نان، گیاهان، مواد غذایی) و همچنین در ساخت و ساز برای عایق رطوبتی ضروری می کند. PP به اکسیژن و عوامل اکسید کننده حساس است. با دمیدن اکستروژن یا از طریق قالب مسطح با ریختن روی درام یا خنک شدن در حمام آب پردازش می شود. شفافیت و براقیت خوبی دارد، مقاومت شیمیایی بالا به ویژه در برابر روغن ها و چربی ها دارد و تحت تاثیر محیط ترک نمی خورد.

PVC - پلی وینیل کلرید. به دلیل شکنندگی و عدم ارتجاعی که دارد به ندرت به صورت خالص استفاده می شود. ارزان. را می توان با اکستروژن دمیده یا اکستروژن با شکاف تخت به فیلم تبدیل کرد. مذاب به شدت چسبناک است. PVC از نظر حرارتی ناپایدار و خورنده است. هنگامی که بیش از حد گرم می شود و می سوزد، یک ترکیب کلر بسیار سمی - دیوکسین آزاد می کند. در دهه های 60 و 70 گسترده شد. با پلی پروپیلن سازگارتر با محیط زیست جایگزین می شود.

شناسایی پلیمری

مصرف کنندگان فیلم های پلیمری اغلب با وظیفه عملی شناخت ماهیت مواد پلیمری که از آن ساخته شده اند روبرو هستند. خواص اساسی مواد پلیمری، همانطور که شناخته شده است، با ترکیب و ساختار زنجیره های ماکرومولکولی آنها تعیین می شود. از این رو واضح است که برای شناسایی لایه های پلیمری با تقریب اول، ارزیابی گروه های عاملی موجود در ترکیب ماکرومولکول ها ممکن است کافی باشد. برخی از پلیمرها به دلیل وجود گروه های هیدروکسیل (-OH) به سمت مولکول های آب جذب می شوند. این امر رطوبت سنجی بالای، به عنوان مثال، لایه های سلولزی و تغییر محسوس در آنها را توضیح می دهد. ویژگی های عملکردهنگام مرطوب کردن در سایر پلیمرها (پلی اتیلن ترفتالات، پلی اتیلن ها، پلی پروپیلن و غیره) چنین گروه هایی به طور کلی وجود ندارند، که مقاومت نسبتا خوب آنها در برابر آب را توضیح می دهد.

وجود گروه های عاملی خاص در یک پلیمر را می توان بر اساس روش های تحقیق ابزاری موجود و مبتنی بر علمی تعیین کرد. با این حال، اجرای عملی این روش‌ها همیشه با هزینه‌های زمانی نسبتاً زیادی همراه است و به دلیل در دسترس بودن انواع مناسب تجهیزات آزمایشی نسبتاً گران قیمت است که برای استفاده از آن به شرایط مناسب نیاز دارد. با این حال، بسیار ساده و "سریع" وجود دارد راه های عملیشناخت ماهیت فیلم های پلیمری این روش ها بر این واقعیت استوار است که فیلم های پلیمری ساخته شده از مواد پلیمری مختلف با یکدیگر تفاوت دارند نشانه های خارجیخواص فیزیکی و مکانیکی و همچنین در رابطه با گرمایش، ماهیت احتراق و حلالیت آنها در حلالهای آلی و معدنی.

در بسیاری از موارد، ماهیت مواد پلیمری که از آن لایه‌های پلیمری ساخته می‌شوند را می‌توان با نشانه‌های خارجی تعیین کرد، در هنگام مطالعه که توجه ویژهویژگی های زیر باید در نظر گرفته شود: وضعیت سطح، رنگ، براقیت، شفافیت، سختی و قابلیت ارتجاعی، مقاومت در برابر پارگی و غیره به عنوان مثال، فیلم های غیر جهت دار ساخته شده از پلی اتیلن، پلی پروپیلن و پلی وینیل کلراید به راحتی کشیده می شوند. فیلم های ساخته شده از پلی آمید، استات سلولز، پلی استایرن، پلی اتیلن جهت دار، پلی پروپیلن و پلی وینیل کلراید به خوبی کش نمی آیند. لایه های استات سلولز در برابر پارگی مقاوم نیستند، به راحتی در جهت عمود بر جهت خود تقسیم می شوند و همچنین هنگام خرد شدن خش خش می کنند. لایه های پلی آمید و لاوسان (پلی اتیلن ترفتالات) در برابر پارگی مقاوم تر هستند و همچنین هنگام مچاله شدن خش خش می کنند. در عین حال، فیلم های ساخته شده از پلی اتیلن با چگالی کم و پلی وینیل کلرید پلاستیکی شده هنگام خرد شدن خش خش نمی کنند و مقاومت پارگی بالایی دارند. نتایج مطالعه ویژگی های خارجی فیلم پلیمری مورد مطالعه باید با ویژگی های مشخصه ارائه شده در جدول مقایسه شود. 1، پس از آن می توان برخی از نتایج اولیه را گرفت.

جدول 1. علائم خارجی

نوع پلیمر	علائم مکانیکی	وضعیت سطح به لمس	رنگ	شفافیت	بدرخشید
	نرم، الاستیک، مقاوم در برابر پارگی	نرم، صاف	بی رنگ	شفاف
		کمی روغنی، صاف، خش خش شیرین	بی رنگ	شفاف
	سفت، کمی الاستیک، مقاوم در برابر پارگی	خشک، صاف	بی رنگ	شفاف یا شفاف
	خشن، مقاوم در برابر پارگی	خشک، صاف	بی رنگ	شفاف
	نرم، مقاوم در برابر پارگی	خشک، صاف	بی رنگ	شفاف
	سخت، مقاوم در برابر پارگی		بی رنگ	شفاف
		خشک، صاف	بی رنگ یا زرد روشن	شفاف
	سفت، ضعیف در برابر پارگی مقاوم است	خشک، صاف، بسیار خش خش	بی رنگ یا با رنگ مایل به آبی	شفاف
	سفت، ضعیف در برابر پارگی مقاوم است	خشک، صاف، بسیار خش خش	بی رنگ، با رنگ مایل به زرد یا آبی	بسیار شفاف
	سخت، مقاوم در برابر پارگی نیست	خشک، صاف	بی رنگ	بسیار شفاف
سلفون	سخت، مقاوم در برابر پارگی نیست	خشک، صاف	بی رنگ	بسیار شفاف

با این حال، همانطور که از تجزیه و تحلیل داده های ارائه شده در جدول به راحتی قابل درک است. 2، همیشه نمی توان به طور واضح ماهیت پلیمری را که فیلم از آن ساخته شده توسط علائم خارجی تعیین کرد. در این مورد، لازم است سعی شود تا برخی از خصوصیات فیزیکی و مکانیکی نمونه فیلم پلیمری موجود به صورت کمی ارزیابی شود. همانطور که برای مثال از داده های ارائه شده در جدول مشاهده می شود. 2، چگالی برخی از مواد پلیمری (LDPE، HDPE، PP) کمتر از واحد است و بنابراین، نمونه‌های این فیلم‌ها باید در آب شناور شوند. به منظور روشن شدن نوع ماده پلیمری که فیلم از آن ساخته می شود، باید چگالی نمونه موجود با اندازه گیری وزن آن و محاسبه یا اندازه گیری حجم آن تعیین شود. داده های تجربی در مورد ویژگی های فیزیکی و مکانیکی مانند استحکام کششی و ازدیاد طول نسبی تحت کشش تک محوری، و همچنین دمای ذوب (جدول 2) نیز به روشن شدن ماهیت مواد پلیمری کمک می کند. علاوه بر این، همانطور که از تجزیه و تحلیل داده های ارائه شده در جدول مشاهده می شود. 2، نفوذپذیری لایه های پلیمری با توجه به محیط های مختلف نیز به طور قابل توجهی به نوع ماده ای که از آن ساخته شده اند بستگی دارد.

جدول 2. مشخصات فیزیکی و مکانیکی در دمای 20 درجه سانتی گراد

نوع پلیمرها	چگالی کیلوگرم بر متر مکعب	استحکام کششی، MPa	ازدیاد طول در هنگام شکست، %	نفوذپذیری بخار آب، گرم بر متر مربع در 24 ساعت	نفوذپذیری اکسیژن، سانتی متر 3 / (m2 خاتم) در 24 ساعت	نفوذپذیری CO 2، cm 3 / (m2 khatm) در 24 ساعت	نقطه ذوب 0 C
سلفون

علاوه بر ویژگی های متمایز در خصوصیات فیزیکی و مکانیکی، باید توجه داشت که تفاوت های موجود در ویژگی های مشخصه پلیمرهای مختلف در حین احتراق آنها وجود دارد. این واقعیت اجازه می دهد تا به اصطلاح روش حرارتی شناسایی فیلم های پلیمری در عمل مورد استفاده قرار گیرد. این شامل آتش زدن یک نمونه فیلم و نگه داشتن آن در شعله باز به مدت 5-10 ثانیه است، در حالی که ویژگی های زیر را ثبت می کند: توانایی سوختن و ماهیت آن، رنگ و ماهیت شعله، بوی محصولات احتراق، و غیره علائم مشخصه احتراق به وضوح در لحظه اشتعال نمونه ها مشاهده می شود. برای تعیین نوع ماده پلیمری که فیلم از آن ساخته شده است، لازم است نتایج آزمایش با داده های مربوط به آن مقایسه شود. ویژگی های مشخصهرفتار پلیمرها در هنگام احتراق، در جدول آورده شده است. 3.

جدول 3. ویژگی های احتراق. مقاومت شیمیایی

نوع پلیمر	قابلیت اشتعال	رنگ شعله	بوی محصولات احتراق	شیمی. مقاومت اسیدی	شیمی. مقاومت قلیایی
		داخل مایل به آبی، بدون دوده است	پارافین سوزی	عالی
	در شعله و هنگام برداشتن می سوزد	داخل مایل به آبی، بدون دوده است	پارافین سوزی	عالی
	در شعله و هنگام برداشتن می سوزد	داخل مایل به آبی، بدون دوده است	پارافین سوزی	عالی
		مایل به سبز با دوده	هیدروژن کلرید
	شعله ور شدن و بیرون رفتن مشکل است	مایل به سبز با دوده	هیدروژن کلرید	عالی	عالی
	روشن می شود و خارج از شعله می سوزد	مایل به زرد با دوده قوی	شیرین، ناخوشایند	عالی
	می سوزد و خود خاموش می شود	آبی، مایل به زرد در لبه ها	شاخ یا پر سوخته
	شعله ور شدن و بیرون رفتن مشکل است	درخشان	شیرین	عالی	عالی
	شعله ور شدن و بیرون رفتن مشکل است	مایل به زرد با دوده	کاغذ سوخته
	سوختن در شعله های آتش	درخشان	اسید استیک
سلفون	سوختن در شعله های آتش		کاغذ سوخته

همانطور که از داده های ارائه شده در جدول مشاهده می شود. 3، به دلیل ماهیت احتراق و بوی محصولات احتراق، پلی الفین ها (پلی اتیلن و پلی پروپیلن) شبیه پارافین هستند. این کاملاً قابل درک است، زیرا ترکیب شیمیایی اولیه این مواد یکسان است. این امر تشخیص پلی اتیلن و پلی پروپیلن را دشوار می کند. با این حال، با مهارت خاصی، می توانید پلی پروپیلن را با بوی تندتر محصولات احتراق با نکاتی از لاستیک سوخته یا موم آب بندی سوخته تشخیص دهید.

بنابراین، نتایج یک ارزیابی جامع از ویژگی‌های فردی فیلم‌های پلیمری مطابق با روش‌های ذکر شده در بالا، در بیشتر موارد، امکان تعیین نسبتاً قابل اعتماد نوع ماده پلیمری که نمونه‌های مورد مطالعه از آن ساخته شده‌اند را ممکن می‌سازد. اگر در تعیین ماهیت مواد پلیمری که فیلم ها از آنها ساخته می شوند مشکلاتی ایجاد شود، لازم است مطالعات بیشتری در مورد خواص آنها با استفاده از روش های شیمیایی انجام شود. برای انجام این کار، نمونه ها را می توان در معرض تجزیه حرارتی (تجزیه حرارتی) و حضور اتم های مشخصه (نیتروژن، کلر، سیلیکون، و غیره) یا گروه هایی از اتم ها (فنل، گروه های نیترو و غیره) مستعد واکنش های خاصی قرار داد که منجر به آن می شود. در یک اثر شاخص بسیار مشخص. روش‌های عملی که در بالا برای تعیین نوع مواد پلیمری که از آن‌ها فیلم‌های پلیمری ساخته می‌شوند تا حدی ذهنی هستند و بنابراین نمی‌توانند شناسایی صددرصدی آن‌ها را تضمین کنند. اگر با این وجود چنین نیازی پیش آمد، باید از خدمات آزمایشگاه های آزمایش ویژه استفاده کنید که صلاحیت آنها توسط اسناد گواهی مربوطه تأیید شده است.

سرعت جریان مذاب

سرعت جریان مذاب یک ماده پلیمری، جرم پلیمر بر حسب گرم است که از طریق یک مویرگی در دمای معین و افت فشار معین در 10 دقیقه اکسترود می شود. تعیین نرخ جریان مذاب در انجام می شود دستگاه های خاصویسکومترهای مویرگی نامیده می شوند. در همان زمان، ابعاد مویرگی استاندارد شده است: طول 8.000±0.025 میلی متر. قطر 2.095±0.005 میلی متر; قطر داخلی سیلندر ویسکومتر 0.016±9.54 میلی متر است. مقادیر غیر صحیح اندازه های مویرگی به این دلیل است که برای اولین بار روش تعیین شاخص جریان مذاب در کشورهایی با سیستم اندازه گیری انگلیسی ظاهر شد. شرایط توصیه شده برای تعیین دبی مذاب توسط استانداردهای مربوطه تنظیم می شود. GOST 11645-65 بارهای 2.16 کیلوگرمی، 5 کیلوگرمی و 10 کیلوگرمی و دماهای مضربی از 10 درجه سانتیگراد را توصیه می کند. ASTM 1238-62T (ایالات متحده آمریکا) دما را از 125 درجه سانتیگراد تا 275 درجه سانتیگراد و بارها را از 0.325 کیلوگرم تا 21.6 کیلوگرم توصیه می کند. بیشتر اوقات، سرعت جریان مذاب در دمای 190 درجه سانتیگراد و بار 2.16 کیلوگرم تعیین می شود.

مقدار شاخص سیالیت برای مواد پلیمری مختلف در بارها و دماهای مختلف تعیین می شود. بنابراین، باید در نظر داشت که مقادیر مطلق نرخ جریان فقط برای همان ماده قابل مقایسه است. برای مثال می توانید شاخص جریان مذاب پلی اتیلن کم چگالی برندهای مختلف را مقایسه کنید. مقایسه مقادیر شاخص های سیالیت پلی اتیلن با چگالی بالا و کم امکان مقایسه مستقیم سیالیت هر دو ماده را فراهم نمی کند. از آنجایی که اولی با بار 5 کیلوگرم و دومی با بار 2.16 کیلوگرم تعیین می شود.

لازم به ذکر است که ویسکوزیته مذاب های پلیمری به میزان قابل توجهی به بار اعمال شده بستگی دارد. از آنجایی که شاخص تسلیم یک ماده پلیمری خاص تنها در یک مقدار بار اندازه گیری می شود، این شاخص تنها یک نقطه در کل منحنی جریان در ناحیه تنش های برشی نسبتا کم را مشخص می کند. بنابراین، پلیمرهایی که در انشعاب ماکرومولکول ها یا وزن مولکولی کمی متفاوت هستند، اما با سرعت جریان مذاب یکسان، ممکن است بسته به شرایط پردازش، رفتار متفاوتی داشته باشند. با این حال، با وجود این، نرخ جریان مذاب برای بسیاری از پلیمرها، محدودیت های توصیه شده را تعیین می کند پارامترهای تکنولوژیکیفرآیند پردازش گسترش قابل توجه این روش به دلیل سرعت و دسترسی آن است. فرآیندهای تولید فیلم اکستروژن به ویسکوزیته مذاب بالا نیاز دارند، بنابراین از گریدهای مواد خام با نرخ جریان مذاب کم استفاده می شود.

بر اساس مواد شرکت "NPL Plastic"

مواد پلیمری استفاده از مواد پلیمری در زندگی روزمره

محتوا

مقدمه.

طبقه بندی مواد پلیمری استفاده از پلیمرها

ساختار و خواص شیمیایی پلیمرها

انواع تخریب پلیمرها

انتشار محصولات سمی توسط پلیمرها تحت تأثیرات مختلف و در طول زمان.

مقدمه

مواد پلیمری - مواد مبتنی بر ترکیبات مولکولی بالا؛ معمولا چند جزئی و چند فازی. مواد پلیمری مهمترین طبقه از مواد مدرن هستند که به طور گسترده در تمام شاخه های مهندسی و فناوری، کشاورزی و زندگی روزمره استفاده می شود. آنها با امکانات گسترده ای برای تنظیم ترکیب، ساختار و خواص متمایز می شوند. مزایای اصلی مواد پلیمری: هزینه کم، سادگی نسبی، بهره وری بالا، شدت انرژی کم و روش های تولید و فرآوری کم ضایعات، چگالی کم، مقاومت بالا در برابر محیط های تهاجمی، تاثیرات اتمی و تشعشع و بارهای شوک، هدایت حرارتی کم، نوری بالا، رادیویی و الکتریکی. خواص، خواص چسبندگی خوب. معایب مواد پلیمری: مقاومت در برابر حرارت و دما کم، انبساط حرارتی بالا، تمایل به خزش و آرامش استرس. برای بسیاری از مواد پلیمری - قابلیت اشتعال.

انواع اصلی مواد پلیمری:

مواد پلاستیکی و کامپوزیت (کامپوزیت)، لاستیک، رنگ و لاک، چسب، ترکیبات پلیمری، درزگیرها، بتن پلیمری، فیلم های فیبری و مواد ورق (الیاف، پارچه، مواد غیر بافته، فیلم های پلیمری، چرم مصنوعی، کاغذ و غیره). ).

مواد پلیمری با توجه به هدفشان به دو دسته تقسیم می شوند: 1. ساختاری کلی و کاربردی - برای مثال. اصطکاک و ضد اصطکاک،

2. عایق حرارتی و الکتریکی،

3. رسانای الکتریکی،

4. نشانگر دما،

5. پیزوالکتریک،

6. فعال نوری،

7. مغناطیسی،

8. مقاومت نوری،

9.ضد خوردگی

با توجه به ماهیت فاز اصلی (پلیمر) (پلیمر بایندر یا فیلم ساز)، مواد پلیمری می توانند طبیعی (طبیعی) و شیمیایی (مصنوعی یا مصنوعی) باشند.

بر اساس ماهیت دگرگونی های فیزیکی و شیمیایی که در فاز پلیمر در مراحل تولید و فرآوری رخ می دهد، مواد پلیمری مانند توده های پلاستیکی به دو دسته ترموپلاستیک و ترموپلاستیک تقسیم می شوند.

در تولید مواد پلیمری گرما سخت از پلیمرهای طبیعی، مشتقات سلولزی از مشتقات مصنوعی، کلاس وسیعی از همپلیمرهای کربو و هترو زنجیره ای، کوپلیمرهای تصادفی، متناوب، بلوک و پیوند، مخلوط ها و آلیاژهای آنها استفاده می شود.

در تولید مواد پلیمری ترموست، مونومرها، الیگومرها، پیش پلیمرها، روغن ها و رزین های حاوی ترکیبات غیراشباع و حلقوی بیشترین کاربرد را دارند. گروه هایی که بدون رهاسازی مواد با وزن مولکولی کم و با انقباض حجمی نسبتاً کوچک، پلی- و الیگواسترهای غیراشباع، الیگومرها و رزین های اپوکسی، الیگوایزوسیانات ها، بیسمالینیمیدها، اسپیروسیکلیک واکنش نشان می دهند. مونومرها و الیگومرها و غیره ترکیب و ساختار آنها، نوع و مقدار سخت کننده، عامل اتصال عرضی، آغازگر و کاتالیزور، شتاب دهنده یا بازدارنده بر اساس نوع مواد پلیمری (جرم پلاستیک، پلاستیک تقویت شده، مواد رنگ و لاک، چسب و غیره) و الزامات مربوط به فناوری و ویژگی های عملکرد آن.

ماکرو یا میکروهتروژن ها به طور گسترده ای به عنوان یک فاز پلیمری یا یک ماده پلیمری مستقل استفاده می شوند. ترکیبات پلیمری-پلیمری (مخلوط ها و آلیاژهای پلیمرها؛ کوپلیمرهای بلوکی و پیوندی، از جمله مش، شبکه های متقابل، پلیمرهای فوم دار یا متخلخل، به عنوان مثال پلاستیک های فوم. در میان آنها، رایج ترین آنها سیستم های پراکنده-الاستیسیزه، متشکل از الاستیک پیوسته شیشه ای و پراکنده است. فازها، به عنوان مثال پلی استایرن مقاوم در برابر ضربه، پلاستیک ABS، ترکیبات پخت اصلاح شده با لاستیک، و همچنین الاستومرهای ترموپلاستیک، مش های متقابل الاستیک و آینومرها.

برای تنظیم خواص فنی و (یا) عملیاتی فاز پلیمری مواد پلیمری، اصلاح‌کننده‌های شیمیایی بی‌اثر یا فعال - حلال‌ها، نرم‌کننده‌ها، نرم‌کننده‌ها، رقیق‌کننده‌ها، غلیظ‌کننده‌ها یا روان‌کننده‌ها، شکل‌دهنده‌های ساختار، رنگ‌ها، بازدارنده‌های شعله، آنتی‌اکسیدان‌ها وارد می‌شوند. آن را در مرحله سنتز پلیمر یا ایجاد مواد، آنتی اوزون ها، آنتی اکسیدان ها، تثبیت کننده های گرما و نور، ضد رادیکال ها، پرکننده ها و سورفکتانت ها. برای به دست آوردن مواد پلیمری متخلخل، تخلخل ها نیز معرفی می شوند.

ساختار و خواص مواد پلیمری نه تنها با تغییر ترکیب آنها و ماهیت توزیع اجزا و فازها، بلکه با شرایط تأثیر حرارتی و مکانیکی در طول تشکیل تنظیم می شود.

روش ها و شرایط برای پردازش مواد پلیمری بر اساس نوع ماده (ترموپلاستیک یا ترموپلاستیک) و حالت اولیه آن، یعنی. نوع محصول نیمه تمام (پودر قابل ذوب، گرانول، محلول یا مذاب، پراکندگی)، و همچنین نوع پرکننده ها - نخ ها، رشته ها، نوارها، پارچه ها، کاغذ، فیلم ها و ترکیب آنها با فاز پلیمری.

ساختار و خواص شیمیایی پلیمرها

ویژگی های ساختار.

کلمه "پلیمر" در لغت به معنای بخش های زیادی است (از یونانی polus many و teros قطعات، بخش ها).

این اصطلاح تمام موادی را در بر می گیرد که مولکول های آنها از عناصر یا واحدهای بسیاری ساخته شده اند. این عناصر هم شامل اتم‌های منفرد و هم (اغلب) گروه‌های کوچکی از اتم‌ها هستند که با پیوندهای شیمیایی به هم متصل می‌شوند. نمونه ای از پلیمر با عناصری متشکل از اتم های بنیادی، به اصطلاح "گوگرد پلاستیکی" است. از ریختن گوگرد مذاب (در دمای مناسب) در آب سرد بدست می آید. ساختار پلیمر گوگرد را می توان به صورت زنجیره ای از اتم های متصل به یکدیگر توسط پیوندهای شیمیایی نشان داد.

در این حالت، خواص فیزیکی گوگرد با خواص گوگرد کریستالی یا سنگی معمولی متفاوت است - آنها بیشتر از پلیمرهای لاستیک مانند هستند. نرم، بسیار الاستیک و نیمه شفاف، برخلاف مواد کریستالی نقطه ذوب خاصی ندارد. با افزایش دما، گوگرد ابتدا نرم می شود و سپس به صورت مایعی بسیار چسبناک جریان می یابد. اما گوگرد پلیمری پایدار نیست و در دمای اتاق پس از چند روز به حالت پودر یا کریستالی معمول خود باز می گردد.

برای بیشتر پلیمرها، عنصر تکرار شونده ساختار گروه های کوچکی از اتم ها هستند که به روشی خاص به هم متصل شده اند. یکی از ساده ترین پلیمرها از نظر ساختار شیمیایی، پلی اتیلن، دارای گروه CH2 به عنوان عنصر تکرار شونده است.

مولکول اولیه ای که پلیمر از آن تشکیل می شود واحد مونومر نامیده می شود (از یونانی monos - تک). همانطور که این مثال نشان می دهد، واحد مونومر همیشه یک عنصر تکرار شونده از زنجیره نیست.

با این حال، پیوندهای زنجیره ای همیشه یکسان نیستند. بسیاری از پلیمرها از اثر متقابل دو پلیمر تشکیل می شوند انواع مختلفواحدهای مونومر یا ترکیبات شیمیایی این منجر به ساختاری مانند

که در آن پیوندهای [A] و [B] به طور منظم در طول کل زنجیره متناوب می شوند.

در انواع دیگر پلیمرها (به نام کوپلیمر)، نسبت دو واحد مختلف [A] و [B] ثابت نیست و آرایش آنها در زنجیره معمولاً تصادفی است، به عنوان مثال.

این ساختار برای بسیاری از لاستیک های مصنوعی معمول است.

یکی از پیوندها، مثلاً B، می تواند نه تنها در انتها، بلکه در نقطه سوم نیز به A متصل شود. این اجازه می دهد تا زنجیره ها منشعب شوند:

چنین پلیمری می تواند از هر نقطه شاخه "رشد" کند و یک ساختار سه بعدی پیچیده و بسیار منشعب را تشکیل دهد.

تا به حال به این مسئله توجه نکرده ایم که تعداد واحدهای اولیه در یک مولکول برای طبقه بندی یک ماده به عنوان پلیمر ضروری است. این عدد چیست که مفهوم بسیاری را می سازد؟

پاسخ دقیقی برای این سوال وجود ندارد. به طور کلی، هر عدد از دو یا بیشتر مربوط به یک پلیمر است. اما پلیمرهای حاوی چندین واحد معمولاً با توجه به تعداد مولکولهای اولیه یا واحدهای مونومری که دارند، دایمر، تریمر، تترامر و غیره نامیده می شوند و اصطلاح پلیمر (به طور دقیق تر، پلیمر بالا) به حالتی اطلاق می شود که تعداد واحدهای موجود در زنجیره به اندازه کافی بزرگ هستند. حداقل تعداد واحدهای مونومر یک پلیمر بالا حدود 100 واحد است. حداکثر تعداد واحدها از نظر تئوری نامحدود است.

خواص شیمیایی پلیمرها

مقاومت شیمیایی پلیمرها تعیین می شود به روش های مختلف، اما اغلب با تغییر جرم زمانی که نمونه در محیط یا معرف مناسب نگهداری می شود. اما این معیار جهانی نیست و ماهیت تغییرات شیمیایی (تخریب) را منعکس نمی کند. حتی استانداردها (GOST 1202066) فقط ارزیابی های کیفی را با استفاده از یک سیستم امتیاز ارائه می دهند. بنابراین، پلیمرهایی که جرم خود را 3...5% در 42 روز تغییر می دهند، پایدار، 5.8% نسبتا پایدار و بیش از 8.10% ناپایدار در نظر گرفته می شوند. البته این محدودیت ها به نوع محصول و هدف آن بستگی دارد.
پلیمرها با مقاومت بالا در برابر معرف های معدنی و مقاومت کمتر در برابر مواد آلی مشخص می شوند. اصولاً همه پلیمرها در محیط هایی با خاصیت اکسید کنندگی مشخص ناپایدار هستند، اما در بین آنها پلیمرهایی نیز وجود دارند که مقاومت شیمیایی آنها بالاتر از طلا و پلاتین است. از این رو پلیمرها به طور گسترده ای به عنوان ظروف برای معرف های بسیار خالص و آب، حفاظت و آب بندی اجزای رادیویی و به ویژه دستگاه های نیمه هادی و آی سی ها استفاده می شوند.
یکی دیگر از ویژگی های خاص پلیمرها این است که طبیعتاً در برابر خلاء مقاوم نیستند. مولکول‌های مواد گازی و مایع، به‌ویژه آب، می‌توانند به ریزحفره‌های تشکیل‌شده در اثر حرکت تک تک بخش‌های پلیمر نفوذ کنند، حتی اگر ساختار آن بدون نقص باشد.
برای ارزیابی کیفی فرآیندهای جذب- انتشار در پلیمرها، از سه پارامتر استفاده می شود: ضریب انتشار.D , m2/s; ضریب حلالیت 5, kg/(m3*Pa); ضریب نفوذپذیریp kg/(m*Pa*s)، وp=DS. بنابراین، برای آب در پلی اتیلن D=0.8-10-12 m2/s، S=10-3 کیلوگرم (m3 Pa) و p=8*10-16 kg/(m*Pa*s).
پلیمرها نقش محافظت از سطوح فلزی در برابر خوردگی را در موارد زیر ایفا می کنند:

ضخامت لایه بزرگ است

پلیمر دارای یک اثر غیرفعال بر روی مراکز فعال (معیب) فلز است، در نتیجه اثر خورنده نفوذ رطوبت به سطح فلز را سرکوب می کند.

همانطور که مشاهده می شود، قابلیت آب بندی پلیمرها محدود است و اثر غیرفعال کنندگی آنها جهانی نیست. بنابراین، آب بندی پلیمری در محصولات غیر بحرانی که در شرایط مطلوب کار می کنند استفاده می شود.
بیشتر پلیمرها باپیری تغییر غیر قابل برگشت در ساختار و خواص، که منجر به کاهش استحکام آنها می شود. به مجموعه ای از فرآیندهای شیمیایی که تحت تأثیر محیط های تهاجمی (اکسیژن، ازن، محلول های اسیدها و قلیاها) منجر به تغییر ساختار و وزن مولکولی می شود، شیمیایی نامیده می شود.تخریب رایج ترین نوع آن تخریب حرارتی- اکسیداتیو است که تحت تأثیر عوامل اکسید کننده در دماهای بالا رخ می دهد. در طی تخریب، همه خواص به یک اندازه تخریب نمی شوند: به عنوان مثال، در طول اکسیداسیون پلیمرهای ارگانوسیلیکن، پارامترهای دی الکتریک آنها به طور ناچیزی بدتر می شود، زیرا Si به اکسید اکسید می شود، که دی الکتریک خوبی است.

سمیت و سایر خواص منفی مواد پلیمری

هنگام ارزیابی سازگاری با محیط زیست مصالح ساختمانی پلیمری، آنها با الزامات اساسی زیر برای آنها هدایت می شوند:
مواد پلیمری نباید بوی خاصی را در اتاق ایجاد کنند.
انتشار مواد فرار در هوا در غلظت های خطرناک برای انسان؛
تحریک رشد میکرو فلورای بیماریزا در سطح آن؛
بدتر شدن میکروکلیمای داخلی؛
باید برای ضدعفونی مرطوب در دسترس باشد.
قدرت میدان الکتریسیته ساکن در سطح مواد پلیمری نباید بیش از 150 V/cm (در رطوبت نسبی هوا در اتاق 60-70%) باشد.
مطالعات متعدد نشان داده است که تقریباً تمام مواد ساختمانی و تکمیلی پلیمری که بر اساس ترکیبات مولکولی کم ایجاد می‌شوند، در حین استفاده، می‌توانند اجزای فرار سمی را آزاد کنند (مهاجرت) کنند که با قرار گرفتن در معرض طولانی مدت می‌تواند بر موجودات زنده از جمله سلامت انسان تأثیر منفی بگذارد.
آژانس بین‌المللی تحقیقات سرطان (IARC) توجه را به خطر سرطان‌زایی پلیمرهای مشتق شده از نفت و زغال‌سنگ جلب می‌کند و آژانس ثبت مواد سمی و بیماری‌ها (ATSDR) بیان می‌کند که در تولید پلاستیک از موادی استفاده می‌شود که در فهرست موجود است. بیست ماده سمی خطرناک .
در اینجا ویژگی های برخی از ساخت و ساز پلیمری و مواد تکمیل کنندهقادر به انتشار مواد سمی است.

مواد مبتنی بر رزین اوره
تخته های خرده چوب (نئوپان) 2.5-3 برابر یا بیشتر از حد مجاز فرمالدئید ساطع می کنند. فرمالدئید در حالت آزاد خود یک گاز تحریک کننده با سمیت عمومی است. این کار تعدادی از آنزیم های حیاتی بدن را سرکوب می کند و منجر به بیماری های سیستم تنفسی و سیستم عصبی مرکزی می شود.

مواد مبتنی بر رزین های فنل فرمالدئید (FFR)
الیاف چوب (تخته فیبر)، تخته خرده چوب (نئوپان) و تخته چند لایه چوب (نئوپان). فنل و فرمالدئید در هوای داخل خانه آزاد می شوند. غلظت فرمالدئید در اماکن مسکونی مجهز به مبلمان و سازه های ساختمانیحاوی تخته نئوپان ممکن است 5-10 برابر از حداکثر غلظت مجاز فراتر رود. به ویژه بیش از حد مجاز در خانه های پانل پیش ساخته مشاهده می شود. سمیت مواد آزاد شده تا حد زیادی به برند رزین بستگی دارد.

مواد بر پایه رزین های اپوکسی.
مانند سایر انواع رزین ها: اوره، فنولیک، فوران و پلی اورتان، رزین های اپوکسی حاوی مواد سمی فرار هستند: فرمالدئید، دی بوتیل فتولات، اریکلرهیدین و غیره. به عنوان مثال، بتن پلیمری (PB) بر پایه رزین اپوکسی Ed-6 با معرفی MGF - روان کننده در ترکیب آن 9 آزاد شدن ECH را کاهش می دهد و فقط برای ساختمان های صنعتی و عمومی توصیه می شود.

مواد پلی وینیل کلرید (PVC)
مشمع کف اتاق پی وی سی دارای سمیت کلی در حین کار هستند و می توانند یک میدان الکتریکی ساکن بر روی سطح خود با قدرت تا 2000-3000 V/cm ایجاد کنند. هنگام استفاده از کاشی های پلی وینیل کلرید، فتالات ها و مواد بروم دار در هوای داخل خانه شناسایی می شوند. خاصیت بسیار منفی کاشی ها، خاصیت حفاظتی کم آنها در برابر حرارت است که منجر به سرماخوردگی می شود. فقط در اتاق های کمکی و راهروها توصیه می شود.

مشمع کف اتاق لاستیکی (Relin)
صرف نظر از مدت اقامت در اتاق، بوی خاص ناخوشایندی متصاعد می کند. مشمع کفپوش لاستیکی حاوی استایرن استایرن آزاد می کند. در سطح خود، رلین، مانند همه پلاستیک ها، بارهای قابل توجهی از الکتریسیته ساکن را جمع می کند. در اتاق های نشیمن، پوشاندن کف با رلین توصیه نمی شود.

نیترولینولئوم.
دی بوتیل فتالات و فنل را در مقادیر بیش از حد مجاز آزاد می کند.

پوشش های پلی وینیل استات (PVA)
با تهویه ناکافی، فرمالدئید و متانول در مقادیری بیش از 2 برابر یا بیشتر از حداکثر غلظت مجاز در هوای داخلی آزاد می شوند.

مواد رنگ و لاک.
خطرناک ترین حلال ها و رنگدانه ها (سرب، مس و غیره) هستند. علاوه بر این، پوشش های رنگ و لاک، محیط هوای اماکن مسکونی را با تولوئن، زایلن، بوتیل متاکریلات و غیره آلوده می کند. ماستیک های سمی قیر که بر اساس مواد مصنوعی ساخته شده اند، حاوی وزن مولکولی کم و سایر ترکیبات سمی فرار هستند.
دانشمندان مؤسسه اکولوژی ساختمان در سوئد، ایزوسیانات‌ها، کادمیوم و بازدارنده‌های آتش را از جمله خطرناک‌ترین ترکیبات شیمیایی هستند که از مواد پلیمری ساختمانی در اتمسفر خانه آزاد می‌شوند.
ایزوسیانات ها - نفوذ ترکیبات سمی خطرناک به داخل اماکن مسکونی از مواد پلی اورتان (مهر، ترکیبات و غیره). همانطور که کارشناسان سوئدی اشاره می کنند، فوم پلی اورتان برای استفاده بسیار راحت است، اما ممکن است برای خانه های آینده ناامن باشد. اثرات مضر ایزوسیانات ها که منجر به آسم، آلرژی و سایر بیماری ها می شود، زمانی که مواد پلی یورتان در اثر نور خورشید یا گرمای ناشی از آن گرم می شوند، افزایش می یابد. باتری های گرمایشی. انتشار احتمالی ایزوسیانات ها در جو نیاز به نظارت مداوم دارد، با این حال، به گفته کارشناسان سوئدی از موسسه اکولوژی ساختمان، روش های موجود کافی نیست و روش های جدید هنوز در دست توسعه هستند.
خیلی خطرناکهکادمیوم - فلزات سنگین موجود در رنگ ها و لاک ها، لوله های پلاستیکی، کف پوش ها و ... وقتی وارد بدن انسان می شود باعث تغییرات غیرقابل برگشت در اسکلت می شود که منجر به بیماری های کلیوی و کم خونی می شود.
یکی دیگر از تهدیدات زیست محیطی ناشی از مصالح ساختمانی پلیمری، مواد ضد حریق است - بازدارنده های آتش موجود در پلاستیک های غیر قابل اشتعال. بین مواد مضر منتشر شده از آنها و بیماری جمعیت مبتلا به آلرژی، آسم برونش و ... ارتباط برقرار شده است.
مطالعات دقیق انجام شده در سال های اخیر نشان داده است که مصالح ساختمانی پلیمری می توانند منبع انتشار مواد مضری مانند بنزن، تولوئن، زایلن، آمین ها، آکریلات ها و غیره باشند.
مهاجرت این مواد و سایر مواد سمی از مواد پلیمری به دلیل تخریب شیمیایی آنها، یعنی پیری، هم تحت تأثیر عوامل شیمیایی و فیزیکی (اکسیداسیون، تغییرات دما، تابش و غیره) و هم به دلیل پاکیزگی ناکافی محیطی رخ می دهد. مواد خام، نقض فناوری تولید آنها یا استفاده نادرست. سطح انتشار مواد سمی گازی با افزایش دما در سطح مواد پلیمری و رطوبت نسبی هوا در اتاق به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.
یکی از منابع احتمالی وخامت شرایط اکولوژیکی اماکن مسکونی، نشست میکرو فلورا (قارچ، خزه، باکتری و غیره) روی سطح مواد پلیمری است. برخی از پلاستیک ها تأثیر مضری بر میکروارگانیسم ها دارند، در حالی که برخی دیگر، برعکس، بر روی آنها اثر تحریک کننده دارند و تولید مثل فشرده را ترویج می کنند. میزان خطرناک بودن این خاصیت را می توان با زمان بقای عوامل بیماری زا در سطح کف های ساخته شده از مواد پلیمری قضاوت کرد:
دیفتری - 150 روز، حصبه و اسهال خونی - بیش از 120 روز
در این راستا در موسسات پزشکی و ساختمان های عمومیفقط از مواد پلیمری استفاده می شود که خاصیت ضد باکتری دارند، به عنوان مثال، کف های مبتنی بر امولسیون پلی وینیل استات.
توانایی مصالح ساختمانی پلیمری برای تجمع بارهای الکتریسیته ساکن در سطح آنها کمتر خطرناک نیست. این مشکل با توجه به احتمال اثر ترکیبی بر روی بدنه الکتریکی شدن پلیمرها و سایر عوامل منفی بسیار مرتبط است.
به طور خاص، مشخص شده است که الکتریکی شدن پلیمرها یک اثر تحریک کننده بر توسعه میکرو فلور بیماری زا دارد و همچنین نفوذ آسان تر مواد سمی فرار را که بار الکتریکی دریافت کرده اند به بدن تسهیل می کند.
سطوح مشمع کف اتاق های مبتنی بر پلی وینیل کلراید و سایر کف های مبتنی بر پلاستیک با درجه بالایی از برق رسانی (بیش از 65 ولت بر سانتی متر مربع) مشخص می شود.
یک عامل ضد الکتریسیته ساکن، یعنی یک ترکیب شیمیایی که بارهای الکتریسیته ساکن را خنثی می کند، یک لایه لاستیکی مانند روی سطح ماده پلیمری تشکیل می دهد. برای این منظور از ترکیبات مختلف نیترو (آمین ها، آمیدها و غیره)، پلی گلیکول ها و مشتقات آنها، اسیدهای سولفونیک، اسیدهای حاوی فسفر و غیره استفاده می شود. انتخاب عامل آنتی استاتیک با توجه به هدف و نوع ماده پلیمری تعیین می شود. اخیراً هنگام تهیه و تخمگذار پلیمر مواد روبروحذف بارهای الکترواستاتیک از سطح آنها نیز با استفاده از خنثی کننده های الکتریسیته ساکن - NES/A و غیره انجام می شود.
انتشار مواد سمی گازی در نتیجه احتراق مصالح ساختمانی پلیمری یکی دیگر از خطرات بسیار جدی مرتبط با استفاده از آنهاست. محصولات گازی (NH3، HCI، CI2، SO2، HCN)، محلول در آب، توسط حفره بینی جذب می شوند.

محصولات نامحلول در آب (CO) به داخل ریه ها نفوذ می کنند، جایی که تبادل گاز شدید با خون اتفاق می افتد.

هاپکالیت مخلوطی از 60% MnO2 و 40% CuO (پرکننده ای برای کارتریج ها در ماسک گاز برای اکسیداسیون CO) است.

(CO + MnO2 CO2 + MnO)

(2MnO + O2 (V- X) 2MnO2)]

محصولات احتراق جامد همچنین به دستگاه تنفسی (لوله های برونش، ریه ها) نفوذ می کنند.

محصولات احتراق سمی: CO، CO2، NH3، Br2، CI2، COCI2، HCN، H2S، SO2، HCI، HBr، HF، COF2، CH3CI، C2H5Br، CH2=CHCI، HCOH، CH3COH و غیره. اثر سمی آنها با کاهش غلظت O2 در جو افزایش می یابد.

اکسیژن در هوا 21٪، bp. = --185 درجه سانتیگراد؛ در 14٪ - سرگیجه، سردرد، خستگی؛ در 6٪ - مرگ در 6-8 دقیقه. CO2 (0.05-0.04٪ در هوا).

اثر مخدر. در 9٪ - پس از 4 ساعت کاهش فشار و مرگ.

CO - کمی در آب محلول است. در اثر احتراق ناقص مواد آلی تولید می شود. CO به راحتی از طریق مواد متخلخل نفوذ می کند. پیوند هموگلوبین با CO قوی تر از O2 است. استنشاق 5% CO در مخلوط هوا به مدت 5-10 دقیقه کشنده است.

HCl بوی تند دارد و در آب بسیار محلول است. باعث تحریک غشاهای مخاطی چشم و بینی می شود. در طی احتراق پلیمرهای حاوی کلر تشکیل می شود. باعث خوردگی فلزات، تخریب بتن و سیمان می شود.

پی وی سی در حال سوختن است. در عین حال خودنمایی می کند دی اکسید کربن، بخار آب، ذرات معلق به صورت دود و تا حدی بخار HCI.

HF - بوی تند، بسیار محلول در آب (اسید هیدروفلوئوریک). در طی احتراق پلیمرهای حاوی فلوئور تشکیل می شود. دستگاه تنفس فوقانی انسان را به شدت تحریک می کند. باعث خوردگی فلزات می شود.

H2S - بوی تخم مرغ فاسد. در کف چاه ها و غیره تجمع می یابد. قابل اشتعال از سوزاندن پشم، لاستیک و غیره تشکیل می شود. در مقادیر کم باعث سوزش، اشک ریزش و فتوفوبیا می شود. در غلظت های بالا - تشنج و مرگ ناشی از ایست تنفسی. هیدروکربن ها اثرات آن را افزایش می دهند.

SO2 دارای بوی تند مشخصی است. غشاهای مخاطی را تحریک می کند، به ریه ها آسیب می رساند. سرفه خشک، سوزش و گلودرد، آبریزش چشم، خونریزی.

HCN یک مایع بی رنگ و بسیار بی حرکت است. تایپ کنید = 25.7 درجه سانتیگراد. سبک تر از هوا خوب در آب حل کنیم. در مجاورت رطوبت و مواد قلیایی به NH3 و HCOOH هیدرولیز می شود و تا حدی پلیمریزه می شود. قابل اشتعال به خوبی نفوذ می کند و روی سیستم عصبی اثر می گذارد. الیاف نساجی و مواد متخلخل به راحتی بخارات را جذب می کنند (100 گرم کاه مرطوب - تا 126.3 میلی گرم HCN).

اسید هیدروسیانیک می تواند هنگام سوختن سلولوئید تشکیل شود. ردپایی از این اسید در دود تنباکو یافت می شود.

NO - در طی احتراق پلیمرهای حاوی نیتروژن تشکیل می شود. خون را تحت تاثیر قرار می دهد. NO2 یک گاز قهوه ای است. تحریک غشاهای مخاطی. ادم ریوی.

NH3 - احتراق پلیمرهای حاوی نیتروژن باعث تولید آمونیاک می شود. بوی تند دارد. خوب در آب حل کنیم. قابل اشتعال اثر تحریک کننده.

COCI2 - بوی میوه یا یونجه فاسد. سنگین تر از هوا به خوبی در مواد آلی حل می شود، در آن ضعیف است آب سرد. ممکن است در هنگام گرم شدن تجزیه شود:

COCI2=CO+CI2.

به سرعت در آب هیدرولیز می شود:

COCI2+H2O = HCI+CO2.

کلر روی ریه ها تأثیر می گذارد.

معمولاً مخلوطی از محصولات احتراق روی شخص تأثیر می گذارد. افزایش دما و رطوبت، کاهش فشار جزئی O2 باعث افزایش اثر سمی سموم می شود.

شعله، دمای بالا، محصولات احتراق سمی، دود، کاهش محتوای اکسیژن، جریان گرمای تابشی، از دست دادن دید از عوامل آتش سوزی خطرناک هستند، زیرا در سطوح معینی به بدن آسیب می رسانند یا سازماندهی فرآیند تخلیه را غیرممکن می کنند. مقادیر نرمال شده آنها در جدول آورده شده است. 1.

جدول 1. غلظت مواد سمی فرار آزاد شده در طی آتش سوزی و اثرات آنها

12 درصد جلد

20 درصد جلد

از دست دادن هوشیاری، مرگ در عرض چند دقیقه.

از دست دادن فوری هوشیاری و مرگ.

هیدروژن کلرید، کلرید هیدروژن، HCl

امکان جهت گیری انسان را کاهش می دهد: در تماس با کره چشم مرطوب به اسید هیدروکلریک تبدیل می شود.

باعث اسپاسم تنفسی، تورم التهابی و در نتیجه اختلال عملکرد تنفسی می شود.در طی احتراق پلیمرهای حاوی کلر، به ویژه PVC تشکیل می شود.

2000-3000 میلی گرم در متر 3

غلظت کشنده در صورت قرار گرفتن در عرض چند دقیقه.

هیدروژن سیانید، (هیدروژن سیانید، هیدروسیانیک اسید)، HCN

باعث اختلال در تنفس بافتی به دلیل سرکوب فعالیت آنزیم های حاوی آهن می شود که مسئول استفاده از اکسیژن در فرآیندهای اکسیداتیو هستند. باعث فلج مراکز عصبی می شود.در هنگام سوزاندن مواد حاوی نیتروژن (پشم، پلی اکریلونیتریل، فوم پلی اورتان، ورقه ورقه ها، پلی آمیدها و غیره) آزاد می شود.

240-360 میلی گرم در متر 3

420-500 میلی گرم در متر 3

مرگ در عرض 5-10 دقیقه

مرگ سریع

هیدروژن فلوراید، (هیدروژن فلوراید، HF)

باعث ایجاد زخم در غشاهای مخاطی چشم و مجاری تنفسی، خونریزی بینی، اسپاسم حنجره و برونش ها، آسیب به سیستم عصبی مرکزی و کبد می شود. نارسایی قلبی عروقی مشاهده می شود.در طی احتراق مواد پلیمری حاوی فلوئور آزاد می شود.

45-135 میلی گرم در متر 3

پس از چند دقیقه قرار گرفتن در معرض خطر برای زندگی است

دی اکسید نیتروژن، NO 2

هنگامی که در خون آزاد می شود، نیتریت ها و نیترات ها تشکیل می شوند که اکسی هموگلوبین را به متهموگلوبین تبدیل می کنند که به دلیل آسیب به دستگاه تنفسی باعث کمبود اکسیژن در بدن می شود.فرض بر این است که در هنگام آتش سوزی در ساختمان های مسکونیهیچ شرایط لازم برای احتراق شدید وجود ندارد. با این حال، یک مورد شناخته شده مرگ دسته جمعی در یک بیمارستان بالینی به دلیل سوزاندن فیلم اشعه ایکس وجود دارد .

510-760 میلی گرم در متر 3

950 میلی گرم بر متر 3

هنگامی که در عرض 5 دقیقه استنشاق شود، برونکوپنومونی ایجاد می شود

ادم ریوی

آمونیاک، NH 3

اثر تحریک کننده و سوزاننده قوی بر روی غشاهای مخاطی دارد. باعث اشک ریزش و درد زیاد در چشم، خفگی، حملات سرفه شدید، سرگیجه، استفراغ، تورم تارهای صوتی و ریه ها می شود.از سوزاندن پشم، ابریشم، پلی اکریلونیتریل، پلی آمید و پلی اورتان تشکیل شده است.

375 میلی گرم بر متر 3

1400 میلی گرم بر متر 3

به مدت 10 دقیقه مجاز است

غلظت کشنده

آکرولئین (آکریلیک آلدهید، CH 2 =CH-SNO)

سرگیجه خفیف، هجوم خون به سر، حالت تهوع، استفراغ، نبض آهسته، از دست دادن هوشیاری، ادم ریوی. گاهی اوقات سرگیجه و سرگیجه شدید وجود دارد.منابع انتشار بخار عبارتند از پلی اتیلن، پلی پروپیلن، چوب، کاغذ، فرآورده های نفتی.

13 میلی گرم در متر 3

75-350 میلی گرم در متر 3

بیش از 1 دقیقه قابل تحمل نیست

غلظت کشنده

دی اکسید گوگرد (دی اکسید گوگرد، دی اکسید گوگرد، SO 2 )

در سطح مرطوب غشاهای مخاطی آنها به طور متوالی به اسید سولفوریک و سولفوریک تبدیل می شوند. باعث سرفه، خونریزی بینی، اسپاسم برونش، اختلال در فرآیندهای متابولیک، افزایش تشکیل متهموگلوبین در خون و تأثیر بر اندام های خون ساز می شود.هنگام سوختن پشم، نمد، لاستیک و غیره آزاد می شود.

250-500 میلی گرم در متر 3

1500-2000 میلی گرم در متر 3

تمرکز خطرناک

غلظت کشنده در صورت قرار گرفتن برای چند دقیقه.

سولفید هیدروژن. ن 2 اس

تحریک چشم و مجاری تنفسی. ظهور تشنج، از دست دادن هوشیاری.از احتراق مواد حاوی گوگرد تشکیل شده است.

700 میلی گرم بر متر 3

1000 میلی گرم بر متر 3

مسمومیت شدید

مرگ در عرض چند دقیقه

مجموعه دود، بخار-گاز-آئروسل

حاوی ذرات جامد دوده، ذرات مایع رزین، رطوبت و ذرات معلق در هوای تراکم است که عملکرد انتقال مواد سمی را در طول تنفس انجام می دهد. علاوه بر این، ذرات دود اکسیژن را روی سطح خود جذب می کنند و محتوای آن را در فاز گاز کاهش می دهند. ذرات بزرگ (بیش از 2.5 میکرومتر) در دستگاه تنفسی فوقانی ته نشین می شوند و باعث تحریک مکانیکی و شیمیایی غشای مخاطی می شوند. ذرات کوچک به برونشیول ها و آلوئول ها نفوذ می کنند. اگر به مقدار زیاد بلعیده شود، ممکن است مجاری تنفسی مسدود شود.

در حال حاضر، مقادیر حدی خطرات آتش سوزی، که مستقل از یکدیگر در نظر گرفته می شوند، استاندارد شده اند. داده های مدرن نشان می دهد که با ورود همزمان محصولات احتراق به بدن انسان، اثر پیچیده ای از قرار گرفتن در معرض مفاصل مشاهده می شود. سه نوع اثر وجود دارد: جمع/افزایش (نتیجه نهایی عمل همزمان چند سم برابر است با مجموع اثرات هر یک از آنها)، تقویت / هم افزایی (نتیجه نهایی بزرگتر از مجموع حسابی اثرات فردی) و آنتاگونیسم (کاهش اثر ترکیبی سموم در مقایسه با مجموع مورد انتظار اثرات فردی)، جدول 2.

جدول 2. مثال ها انواع مختلفتأثیر عوامل آتش سوزی خطرناک که در طی احتراق آزاد می شوند

محصولات مبتنی بر پلی وینیل کلراید (PVC)، به عنوان مثال، تریم مشمع کف اتاق، برخی از انواع بسته بندی 3 اسباب بازی ها، اقلام ساخته شده از چرم، پارچه های پوشیده شده با یک لایه پلیمری، بقایای کابل برق عایق شده و غیره در هنگام سوختن تشکیل می شوند. یک سری کاملمواد سمی

اگر احتراق در دمای کمتر از 1100 درجه سانتیگراد رخ دهد، پلیمرهای کلردار به هیدروکربن های پلی آروماتیک کلردار (PAHs) تبدیل می شوند که شامل مواد بسیار سمی و سرطان زا مانند دیوکسین ها می شود. 4 و دی بنزوفوران ها سوزاندن پلاستیک پلی وینیل کلراید در دمای 6000 درجه سانتیگراد در شرایط کمبود اکسیژن، شرایط تقریبا ایده آلی را برای تشکیل این دیوکسین ها و سایر دیوکسین ها ایجاد می کند. در این شرایط ممکن است مقادیر کمی کربونیل کلرید (COCl) تشکیل شود 2 ) که بیشتر با نام فسژن شناخته می شود. اینها تنها بخشی از گازهایی هستند که با سوزاندن پی وی سی تولید می شوند - در مجموع حداقل 75 ماده بالقوه سمی تولید می شود.

در دمای احتراق بسیار پایین، زیر 600 درجه سانتیگراد، فوم های پلی یورتان سیانید ساطع نمی کنند، اما در عوض دود زرد غلیظ و خفه کننده ای تولید می کنند که حاوی ایزوسیانات ها، از جمله تولوئن دی ایزوسیانات - یک آلرژن بسیار قوی و محرک است. اگر از تکه‌های مبلمان با روکش پلی‌اورتان، به ویژه در هوای سرد و مرطوب، آتش بسازید، ابر بزرگی از دود زرد غلیظ خواهید داشت که به طور گسترده پخش می‌شود و برای مدت طولانی در هوا معلق می‌شود.

مواد مصنوعی که هیدروکربن های خالص هستند، مانند پلی اتیلن، پلی پروپیلن و پلی استایرن، در صورت سوختن آسیب چندانی ندارند. دمای بالا- آنها به سادگی به دی اکسید کربن و بخار آب تبدیل می شوند. اما دمای آتش برای این کار کافی نیست - این مواد اغلب به آرامی دود می شوند و دود سیاه متراکم حاوی هیدروکربن های معطر سرطان زا و مواد محرک مانند آکرولئین را تشکیل می دهند.

اخیراً تخته نئوپان، تخته فیبر و تخته سه لا به طور فزاینده ای در آتش می گیرند. آنها حاوی مقادیر زیادی رزین فرمالدئید هستند که در هنگام سوختن سیانید و فرمالدئید آزاد می کنند.

جایگزینی برای احتراق ساده، پردازش حرارتی مواد پلیمری در محفظه های ویژه برای به دست آوردن مواد ثانویه از آنها است.
در پایان باید تاکید کرد که در ساخت و ساز به دلایل ایمنی محیطی، تنها می توان از مواد و محصولات پلیمری (روکش های روکش، قالب ها، چسب ها، ماستیک و غیره) استفاده کرد که الزامات GOST های فعلی، مشخصات فنی و شاخص های بهداشتی و بهداشتی رضایت بخشی دارند.
به عنوان مثال، انواع پوشش های پلی وینیل کلرید زیر برای کفپوش توصیه می شود: روی پایه عایق حرارت (GOST 18108-80)، روی پایه پارچه (GOST 7251-77)، بدون پایه (GOST 14632-79) و کاشی های کف PVC. (GOST 16475-81)، و همچنین مشمع کف اتاق (TU 21-29-102-84)، دکلین (TU 21-29-103-84)، فرش (TU 400-1-184-79).
برای نصب پارتیشن ها و پوشش های کف، تخته های نئوپان با چسب آلی معدنی (TU 110-028-90) و همچنین تخته نئوپان با چسب فنل فرمالدئید (TU 0 و TU 674045-90) تولید شده توسط کارخانه کراسنویارسک اسلب های باقی مانده به دلیل سمی بودن مجاز به استفاده در مناطق مسکونی نبودند.
در حال حاضر، انتشار "فهرست مواد پلیمری و محصولات تایید شده برای استفاده در ساخت و ساز" متوقف شده است. هر نوع مواد و محصولات ساختمانی پلیمری جدید اکنون به GOST و گواهی بهداشتی جداگانه نیاز دارد. استفاده از مواد پلیمری واقع در ضخامت سازه ها و ارتباط با هوای اتاق ها تنها از طریق درزها و ترک ها و همچنین چسب ها و سایر مواد کم سمی که در مقادیر کم مورد استفاده قرار می گیرند، تنظیم یا محدود نمی شود. این ماده در مورد مواد بسیار سمی، به عنوان مثال، مانند ایزوسیانات های آزاد شده از مهر و موم پلی یورتان، که حتی در دوزهای بسیار کم می تواند منجر به بیماری های تنفسی و آلرژی شود، اعمال نمی شود.
در کنار مقررات و گواهی بهداشتی، توسعه انواع جدید مواد و محصولات ساختمانی پلیمری غیر سمی برای افزایش سطح ایمنی زیست محیطی مواد مورد استفاده از اهمیت بالایی برخوردار است. سبز شدن نیز مهم است فرآیند تکنولوژیکیتولید آنها، کنترل دقیق بر کیفیت اجزای اولیه مواد اولیه.
از نظر محیطی، روند کلی در استفاده از مواد پلیمری در ساخت و ساز باید به شرح زیر باشد: لازم است تا حد امکان از مواد غیر سمی استفاده شود، استفاده از مواد کم سمی محدود شود و از مواد سمی اجتناب شود.

مراجع

1. Vrublevsky A.V., Butylina I.B. پلیمرها و مواد مبتنی بر آنها.

2. Pisarenko A.P., Khavin Z.Ya. درس شیمی آلی.

3. Nechaev A.P. شیمی آلی.

4. Artemenko A.I. شیمی آلی.

5. برزین ب.د. درس شیمی آلی مدرن.

6. کیم ای.ام. شیمی آلی.

7. Knunyants I.L. دایره المعارف شیمی، ج2.

8. Kargin V. A., Slonimsky G. L., Brief essas on the Physical Chemistry of Polymers.

9. الیاف شیمیایی، ویرایش. MM. لماش.

برای تهیه این اثر از مطالب سایت استفاده شده است

نویسنده این مقاله، آکادمیک ویکتور الکساندرویچ کابانوف، دانشمند برجسته در زمینه شیمی ترکیبات درشت مولکولی، شاگرد و جانشین آکادمیک V.A. کارگین، یکی از پیشتازان جهان در علم پلیمر، خالق یک مکتب علمی بزرگ، نویسنده تعداد زیادی اثر، کتاب و کتاب درسی.

پلیمرها (از پلیمرهای یونانی - متشکل از بخش های زیادی، متنوع) ترکیبات شیمیایی با وزن مولکولی بالا (از چند هزار تا چندین میلیون) هستند که مولکول های آنها (ماکرو مولکول ها) از تعداد زیادی گروه تکرار شونده (واحدهای مونومر) تشکیل شده است. . اتم هایی که درشت مولکول ها را تشکیل می دهند توسط نیروهای ظرفیت اصلی و (یا) هماهنگی به یکدیگر متصل می شوند.

طبقه بندی پلیمرها

بر اساس منشأ آنها، پلیمرها به طبیعی (بیوپلیمرها)، به عنوان مثال پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، رزین های طبیعی، و مصنوعی، به عنوان مثال پلی اتیلن، پلی پروپیلن، رزین های فنل فرمالدئید تقسیم می شوند.

اتم ها یا گروه های اتمی را می توان در یک ماکرومولکول به شکل زیر قرار داد:

• یک زنجیره باز یا یک توالی طولانی از چرخه ها (پلیمرهای خطی، به عنوان مثال لاستیک طبیعی).
• زنجیره های شاخه ای (پلیمرهای شاخه ای مانند آمیلوپکتین)؛
• شبکه سه بعدی (پلیمرهای متقاطع مانند رزین های اپوکسی پخت).

پلیمرهایی که مولکولهای آنها از واحدهای مونومر یکسان تشکیل شده است، هموپلیمر نامیده می شود، به عنوان مثال پلی وینیل کلرید، پلی کاپرومید، سلولز.

ماکرومولکول هایی با ترکیب شیمیایی یکسان را می توان از واحدهایی با پیکربندی های فضایی مختلف ساخت. اگر ماکرومولکول‌ها از استریو ایزومرهای یکسان یا استریوایزومرهای مختلف تشکیل شده باشند که در زنجیره با تناوب معینی متناوب می‌شوند، پلیمرها استریومولار نامیده می‌شوند (به پلیمرهای Stereoreregular مراجعه کنید).

کوپلیمرها چیست؟
پلیمرهایی که درشت مولکولهای آنها دارای چندین نوع واحد مونومر هستند، کوپلیمر نامیده می شوند. کوپلیمرهایی که در آنها واحدهای هر نوع توالی های پیوسته به اندازه کافی طولانی را تشکیل می دهند که جایگزین یکدیگر در ماکرومولکول می شوند، کوپلیمرهای بلوکی نامیده می شوند. یک یا چند زنجیره از ساختار دیگر را می توان به پیوندهای داخلی (غیر پایانی) یک ماکرومولکول یک ساختار شیمیایی متصل کرد. چنین کوپلیمرهایی را کوپلیمرهای پیوندی می نامند (همچنین به کوپلیمرها مراجعه کنید).

پلیمرهایی که در آنها هر یک یا برخی از استریو ایزومرهای یک واحد توالی های پیوسته به اندازه کافی طولانی را تشکیل می دهند که در یک ماکرومولکول جایگزین یکدیگر می شوند، کوپلیمرهای استریوبلاک نامیده می شوند.

پلیمرهای هتروشین و هوموچین

بسته به ترکیب زنجیره اصلی (اصلی)، پلیمرها به: زنجیره هترو تقسیم می شوند که زنجیره اصلی آن حاوی اتم است. عناصر مختلفاغلب کربن، نیتروژن، سیلیکون، فسفر و هوموچین که زنجیره های اصلی آنها از اتم های یکسان ساخته شده اند. از پلیمرهای هوموچین، رایج ترین پلیمرهای زنجیره کربنی است که زنجیره های اصلی آن فقط از اتم های کربن تشکیل شده است، به عنوان مثال پلی اتیلن، پلی متیل متاکریلات، پلی تترا فلوئورواتیلن. نمونه هایی از پلیمرهای هترو زنجیره ای - پلی استرها (پلی اتیلن ترفتالات، پلی کربنات ها و غیره)، پلی آمیدها، رزین های اوره فرمالدئید، پروتئین ها، برخی از پلیمرهای ارگانوسیلیکون. پلیمرهایی که درشت مولکول های آنها همراه با گروه های هیدروکربنی حاوی اتم های عناصر معدنی هستند، پلیمرهای عنصری نامیده می شوند (به پلیمرهای عنصری مراجعه کنید). گروه جداگانه ای از پلیمرها. پلیمرهای معدنی مانند گوگرد پلاستیکی، پلی فسفونیتریل کلرید را تشکیل می دهند (به پلیمرهای معدنی مراجعه کنید).

خواص و مهمترین خصوصیات پلیمرها

پلیمرهای خطی دارای کمپلکس خاص و. مهمترین این ویژگی ها: توانایی تشکیل الیاف و فیلم های ناهمسانگرد با استحکام بالا. توانایی تغییر شکل های برگشت پذیر بزرگ و طولانی مدت؛ توانایی تورم در حالت بسیار الاستیک قبل از حل شدن؛ ویسکوزیته بالای محلول ها (به محلول های پلیمری، تورم مراجعه کنید). این مجموعه از خواص به دلیل وزن مولکولی بالا، ساختار زنجیره ای و انعطاف پذیری درشت مولکول ها است. هنگام حرکت از زنجیره های خطی به شبکه های سه بعدی منشعب و پراکنده و در نهایت به ساختارهای مشبک متراکم، این مجموعه از ویژگی ها کمتر و کمتر مشخص می شود. پلیمرهای با پیوند متقابل بالا نامحلول، غیرقابل انحلال و ناتوان از تغییر شکل های بسیار الاستیک هستند.

پلیمرها می توانند در حالت کریستالی و آمورف وجود داشته باشند. شرط لازم برای کریستالیزاسیون، منظم بودن بخشهای به اندازه کافی طولانی از ماکرومولکول است. در پلیمرهای کریستالی ظهور ساختارهای مختلف فوق مولکولی (فیبریل ها، اسفرولیت ها، تک کریستال ها و غیره) امکان پذیر است که نوع آن تا حد زیادی خواص مواد پلیمری را تعیین می کند. ساختارهای فوق مولکولی در پلیمرهای غیر متبلور (آمورف) نسبت به پلیمرهای کریستالی کمتر مشخص است.

پلیمرهای غیر متبلور می توانند در سه حالت فیزیکی وجود داشته باشند: شیشه ای، بسیار الاستیک و چسبناک. پلیمرهای با دمای پایین (زیر اتاق) انتقال از حالت شیشه ای به حالت بسیار الاستیک الاستومر نامیده می شوند، در حالی که آنهایی که دمای بالایی دارند پلاستیک نامیده می شوند. بسته به ترکیب شیمیایی، ساختار و آرایش نسبی ماکرومولکول ها، خواص پلیمرها. می تواند در محدوده های بسیار گسترده تغییر کند. بنابراین، 1،4-سیس-پلی بوتادین، ساخته شده از زنجیره های هیدروکربنی انعطاف پذیر، در دمای حدود 20 درجه سانتیگراد، یک ماده الاستیک است که در دمای 60- درجه سانتیگراد به حالت شیشه ای تبدیل می شود. پلی متیل متاکریلات، ساخته شده از زنجیره های سفت تر، در دمای حدود 20 درجه سانتیگراد، یک محصول شیشه ای جامد است که تنها در 100 درجه سانتیگراد به حالت بسیار الاستیک تبدیل می شود.

سلولز، پلیمری با زنجیره‌های بسیار سفت و سخت که با پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی به هم متصل شده‌اند، معمولاً نمی‌توانند قبل از دمای تجزیه در حالت بسیار کشسانی وجود داشته باشند. حتی اگر تفاوت در ساختار ماکرومولکول ها در نگاه اول کوچک باشد، می توان تفاوت های زیادی را در خواص P. مشاهده کرد. بنابراین پلی استایرن استریو منظم یک ماده کریستالی با نقطه ذوب حدود 235 درجه سانتیگراد است و غیر استریو منظم (آتاکتیک) اصلاً قادر به کریستال شدن نیست و در دمای حدود 80 درجه سانتیگراد نرم می شود.

پلیمرها می‌توانند در انواع اصلی واکنش‌های زیر وارد شوند: تشکیل پیوندهای شیمیایی بین ماکرومولکول‌ها (به اصطلاح اتصال متقابل)، به عنوان مثال، در حین ولکانیزاسیون لاستیک‌ها و دباغی چرم. تجزیه درشت مولکول ها به قطعات جداگانه و کوتاه تر (به تخریب پلیمرها مراجعه کنید). واکنش های گروه های عاملی جانبی پلیمرها با مواد با وزن مولکولی کم که بر زنجیره اصلی تأثیر نمی گذارد (به اصطلاح تبدیلات مشابه پلیمر)؛ واکنش های درون مولکولی که بین گروه های عاملی یک ماکرومولکول رخ می دهد، برای مثال چرخه سازی درون مولکولی. پیوند متقابل اغلب همزمان با تخریب اتفاق می افتد. نمونه ای از تبدیل های مشابه پلیمر، صابونی سازی پلی وینیل استات است که منجر به تشکیل پلی وینیل الکل می شود.

سرعت واکنش های پلیمری با مواد با وزن مولکولی کم اغلب با سرعت انتشار دومی به فاز پلیمر محدود می شود. این امر در مورد پلیمرهای دارای پیوند متقابل آشکارتر است. سرعت برهمکنش ماکرومولکول ها با مواد کم مولکولی اغلب به طور قابل توجهی به ماهیت و مکان واحدهای مجاور نسبت به واحد واکنش دهنده بستگی دارد. همین امر در مورد واکنش های درون مولکولی بین گروه های عاملی متعلق به یک زنجیره نیز صدق می کند.

برخی از خواص پلیمرها مانند حلالیت، جریان ویسکوز و پایداری نسبت به عمل مقادیر کمی از ناخالصی ها یا مواد افزودنی که با ماکرومولکول ها واکنش می دهند بسیار حساس هستند. بنابراین، برای تبدیل پلیمرهای خطی از محلول به کاملا نامحلول، کافی است 1-2 پیوند متقابل در هر ماکرومولکول تشکیل شود.

از مهم ترین خصوصیات پلیمرها می توان به ترکیب شیمیایی، وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی، میزان انشعاب و انعطاف پذیری درشت مولکول ها، قاعده کلی و غیره اشاره کرد. خواص پلیمرها. به طور قابل توجهی به این ویژگی ها بستگی دارد.

تهیه پلیمرها

پلیمرهای طبیعی در طی فرآیند بیوسنتز در سلول های موجودات زنده تشکیل می شوند. با استفاده از استخراج، رسوب کسری و روش های دیگر می توان آنها را از مواد خام گیاهی و حیوانی جدا کرد. پلیمرهای مصنوعی از طریق پلیمریزاسیون و پلی تراکم تولید می شوند. پلیمرهای کربوزنجیری معمولاً با پلیمریزاسیون مونومرها با یک یا چند پیوند کربن-کربن یا مونومرهای حاوی گروه‌های کربوسیکلیک ناپایدار (مثلاً از سیکلوپروپان و مشتقات آن) سنتز می‌شوند. پلیمرهای هتروشینی از طریق چند تراکم و همچنین پلیمریزاسیون مونومرهای حاوی پیوندهای چند عنصر کربنی (مثلاً C = O، Cº N، N = C = O) یا گروه های هتروسیکلیک ضعیف (به عنوان مثال، در اکسیدهای الفین، لاکتام ها) به دست می آیند. ).

کاربرد پلیمرها

محصولات پلیمری به دلیل استحکام مکانیکی، خاصیت ارتجاعی، عایق الکتریکی و سایر خواص ارزشمند، در صنایع مختلف و در زندگی روزمره مورد استفاده قرار می گیرند. انواع اصلی مواد پلیمری پلاستیک، لاستیک، الیاف (رجوع کنید به الیاف نساجی، الیاف شیمیایی)، لاک ها، رنگ ها، چسب ها، رزین های تبادل یونی هستند. اهمیت بیوپلیمرها با این واقعیت مشخص می شود که آنها اساس همه موجودات زنده را تشکیل می دهند و تقریباً در تمام فرآیندهای زندگی شرکت می کنند.

اطلاعات تاریخی اصطلاح "پلیمریسم" توسط J. Berzelius در سال 1833 برای تعیین نوع خاصی از ایزومریسم به علم معرفی شد که در آن مواد (پلیمرها) با ترکیب یکسان وزن‌های مولکولی متفاوتی دارند، به عنوان مثال، اتیلن و بوتیلن، اکسیژن و ازن. بنابراین، محتوای این اصطلاح با ایده های مدرن در مورد پلیمرها مطابقت نداشت. پلیمرهای مصنوعی "واقعی" هنوز در آن زمان شناخته نشده بودند.

تعدادی از پلیمرها ظاهراً در نیمه اول قرن نوزدهم به دست آمدند. با این حال، شیمیدانان معمولاً سعی می کردند پلیمریزاسیون و چند تراکم را سرکوب کنند، که منجر به "رزین شدن" محصولات واکنش شیمیایی اصلی، یعنی در واقع، به تشکیل یک پلیمر شد. (تا به حال پلیمرها اغلب "رزین" نامیده می شدند). اولین ذکر پلیمرهای مصنوعی به سال 1838 (پلی وینیلیدین کلرید) و 1839 (پلی استایرن) برمی گردد.

شیمی پلیمر فقط در ارتباط با ایجاد نظریه ساختار شیمیایی توسط A. M. Butlerov (اوایل دهه 60 قرن نوزدهم) بوجود آمد. A. M. Butlerov رابطه بین ساختار و پایداری نسبی مولکول ها را که در واکنش های پلیمریزاسیون آشکار می شود مورد مطالعه قرار داد. علم پلیمرها توسعه بیشتر خود را (تا پایان دهه 20 قرن بیستم) عمدتاً به دلیل جستجوی فشرده برای روش های سنتز لاستیک، که در آن دانشمندان برجسته بسیاری از کشورها شرکت داشتند، دریافت کرد (G. Bushard, W. Tilden, دانشمند آلمانی K. Harries، I. L. Kondakov، S. V. Lebedev و غیره). در دهه 30 وجود مکانیسم های پلیمریزاسیون رادیکال آزاد (G. Staudinger و دیگران) و یونی (دانشمند آمریکایی F. Whitmore و دیگران) ثابت شد. آثار W. Carothers نقش عمده ای در توسعه ایده ها در مورد polycondensation ایفا کردند.

از ابتدای دهه 20. قرن بیستم ایده های نظری در مورد ساختار پلیمرها نیز در حال توسعه است. در ابتدا فرض بر این بود که پلیمرهای زیستی مانند سلولز، نشاسته، لاستیک، پروتئین ها و همچنین برخی از پلیمرهای مصنوعی مشابه آنها از نظر خواص (مثلاً پلی ایزوپرن)، از مولکول های کوچکی با توانایی غیرمعمول در ترکیب شدن در محلول به کمپلکس هایی تشکیل شده اند. ماهیت کلوئیدی به دلیل اتصالات غیر کووالانسی (تئوری "بلوک های کوچک"). نویسنده یک مفهوم اساسی جدید از پلیمرها به عنوان موادی متشکل از ماکرومولکول ها، ذرات با وزن مولکولی غیرمعمول بزرگ، G. Staudinger بود. پیروزی ایده های این دانشمند (در اوایل دهه 40 قرن بیستم) ما را مجبور کرد که پلیمرها را به عنوان یک موضوع کیفی جدید برای مطالعه در شیمی و فیزیک در نظر بگیریم.

ادبیات .: دایره المعارف پلیمرها، ج 1-2، م.، 1972-1974; Strepiheev A. A.، Derevitskaya V. A.، Slonimsky G. L.، مبانی شیمی ترکیبات ماکرومولکولی، ویرایش دوم، [M.، 1967]. Losev I.P., Trostyanskaya E.B., Chemistry of synthetic polymers, 2nd ed., M., 1964; Korshak V.V., روشهای عمومی برای سنتز ترکیبات مولکولی بالا، M.، 1953; Kargin V. A., Slonimsky G. L., Brief essays on the Physics and Chemistry of Polymers, 2nd ed., M., 1967; Oudian J.، مبانی شیمی پلیمر، ترجمه. از انگلیسی، م.، 1974; Tager A. A., Physico-chemistry of polymers, 2nd ed., M., 1968; تنفورد چ.، شیمی فیزیکی پلیمرها، ترانس. از انگلیسی، M.، 1965.

V. A. Kabanov. منبع www.rubricon.ru