ترموپلاستیک

(تغییرمسیر از گرمانرم)

ترموپلاستیک یا گرماپلاستیک، یک ماده پلیمری پلاستیکی است که در یک درجه حرارت خاص و مشخص، شکل پذیر و منعطف می شود و پس از سرد شدن ، جامد می شود. [۱] [۲]

به عبارت ساده تر، ترموپلاستیک به پلیمرهایی گفته می‌شود که با افزایش دما، بدون تغییر شیمیایی ذوب می‌شوند. این پلیمرها را می‌توان به دفعات ذوب و دوباره جامد نمود.

ترموپلاستیک ها غالبا دارای جرم مولکولی بالایی هستند.

زنجیره های پلیمری با نیروهای بین مولکولی به یکدیگر متصل می شوند، که با افزایش دما به سرعت ضعیف شده و یک مایع چسبناک تولید می کنند. در این حالت، به منظور تولید قطعات با روش های مختلف پردازش پلیمر،ترموپلاستیک تغییر شکل داده می شود.

روش هایی مانند: قالب گیری تزریقی ، قالب گیری فشاری و اکستروژن

ترموپلاستیک ها با پلیمرهای گرمازا (ترموست ها) ، که پیوندهای شیمیایی برگشت ناپذیری را در طی فرآیند پخت تشکیل می دهند ، متفاوت هستند. ترموست ها هنگام گرم شدن ذوب نمی شوند، اما معمولاً تجزیه می شوند و پس از سرد شدن تغییر شکل نمی دهند.

نمودار تنش-کرنش یک ماده ترموپلاستیک

خصوصیات فیزیکی یک ترموپلاستیک بالاتر از دمای انتقال شیشه و زیر نقطه ذوب آن، بدون آنکه تغییر فاز دهد به شدت تغییر می کند.

ترموپلاستیک ها در دمای بیش از دمای انتقال شیشه‌ای خود، منعطف و شکل پذیر هستند.

برخی از ترموپلاستیک ها زیر دمای انتقال شیشه کاملاً متبلور نمی شوند و غالبا برخی یا تمام خصوصیات آمورف خود را حفظ می کنند.

نواحی آمورف، ویژگی کشسانی و نواحی بلورین، استحکام و صلبیت را به ماده می‌بخشند.

از پلاستیک های آمورف و نیمه آمورف در صورت لزوم برای کاربردهایی با شفافیت نوری بالا استفاده می شود، زیرا نور به شدت توسط بلورهای بزرگتر از طول موج آن پراکنده می شود. پلاستیک های آمورف و نیمه آمورف مقاومت کمتری در برابر واکنش های شیمیایی و ترک خوردگی ناشی از تنش های محیطی دارند زیرا فاقد ساختار بلوری هستند.

میزان شکنندگی را می توان با افزودن روان کننده ها کاهش داد ، که باعث افزایش تحرک در بخش های زنجیره آمورف می شود تا دمای انتقال شیشه را به طور قابل توجهی کاهش دهد. اصلاح پلیمر از طریق کوپلیمری شدن یا افزودن زنجیره های جانبی واکنش ناپذیر به مونومرهای قبل از پلیمری شدن نیز می تواند دمای انتقال شیشه را کاهش دهد. پیش از بهره گیری از این روش ها، قطعات پلاستیکی اتومبیل در معرض دمای سرد اغلب دچار ترک خوردگی می شدند. اینها مولکولهایی با زنجیره های بلند خطی یا کمی منشعب هستند که می توانند در اثر حرارت دادن به طور مکرر نرم و در اثر سرد شدن بارها و بارها سخت شوند.

اکریلیکویرایش

صنعت اکریلیک های امروزی را می توان به دو بازار متمایز چند میلیارد دلاری تقسیم کرد: از یک طرف اسیدهای پلی اکریلیک (PAA) و مشتقات استر آن (PAc) و از سوی دیگر، بازار پلی متیل متاكریلات (PMMA) [۳] . PMMA که با نام های تجاری مانند Lucite ، Perspex و Plexiglas شناخته می شود. این ماده به عنوان یک جایگزین محکم برای شیشه برای مواردی مانند آکواریوم ، روکش کلاه ایمنی موتور سیکلت، پنجره های هواپیما، پوشش برای دیدن درب های شناور و لنزهای چراغ های بیرونی خودرو عمل می کند.این گرمانرم به طور گسترده ای برای ایجاد علائم ، از جمله حروف و آرم ها استفاده می شود. در پزشکی از آن در سیمان استخوان و جایگزینی برای لنزهای چشم استفاده می شود. رنگ اکریلیک از ذرات PMMA معلق در آب تشکیل شده است.

برای چندین دهه PMMA غالب، استر متاکریلیک است که در سراسر جهان تولید می شود. بازیگران اصلی بازار PMMA میتسوبیشی ریون (ژاپن) ، Arkema SA (فرانسه) ، LG MMA (کره جنوبی) ، شرکت Chi Mei (تایوان) ، Sumimoto Chemical Company Ltd (ژاپن) ، صنایع Evonik (آلمان) ، BASF ( آلمان) ، شرکت شیمیایی Dow (ایالات متحده) ، AkzoNobel (هلند) ، Quinn Plastics (انگلستان) و Cytec Industries (ایالات متحده). در مورد بازار PAA و PAc ، تولید کنندگان اصلی Nippon Shokubai Company Ltd. (ژاپن) ، Arkema SA (فرانسه) ، Evonik Industries (آلمان) ، BASF (آلمان) و Dow Chemical Company (ایالات متحده) هستند.

ABSویرایش

اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS) یک ترپلیمر است که از استایرن و اکریلونیتریل در حضور پلی بوتادین سنتز می شود. ABS ماده ای سبک وزن است که مقاومت آن در برابر ضربه بالاست و هم چنین مقاومت مکانیکی بالایی دارد.لمس این ماده می تواند خطراتی را برای انسان در پی داشته باشد.این ماده در بسیاری از محصولات مصرفی مانند اسباب بازی ، لوازم خانگی و تلفن از آن استفاده می شود.

نایلونویرایش

نایلون متعلق به دسته ای از پلیمرها به نام پلی آمیدها است . این ماده به عنوان جایگزینی برای کنف، پنبه و ابریشم، در محصولاتی مانند چتر نجات ، ریسمان ، بادبان ، جلیقه و لباس استفاده می شود. الیاف نایلون در ساخت پارچه ، طناب ، فرش و تار های موسیقی بکار می روند، در حالی که به صورت عمده، از نایلون برای قطعات مکانیکی از جمله پیچ های ماشین ، چرخ دنده ها و پوسته های ابزار قدرت استفاده می شود. علاوه بر اینها، در ساخت مواد کامپوزیتی مقاوم در برابر حرارت نیز کاربرد زیادی دارد.


PLAویرایش

یکی دیگر از نمونه های ترموپلاستیک، اسید پلی لاکتیک (پلی لاکتید) است که یک پلی استر آلیفاتیک قابل احتراق است و از منابع تجدید پذیر مانند نشاسته ذرت (در ایالات متحده) ، تفاله چغندرقند (در اروپا) ، ریشه تاپیوکا ، نشاسته (بیشتر در آسیا) یا نیشکر تولید می شود. این یکی از موادی است که برای چاپ سه بعدی با تکنیک های مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM) مورد استفاده قرار می گیرد.

 
PLA

پلی بنزیمیدازولویرایش

یکی دیگر از کاربرد های ترموپلاستیک، الیاف پلی بنزیمیدازول (PBI) است. این الیاف مصنوعی، دارای نقطه ذوب بسیار بالایی است و از ثبات حرارتی و شیمیایی کم نظیری نیز برخوردار است و به راحتی شعله ور نمی شود. این الیاف اولین بار توسط شیمی دان آمریکایی، کارل شیپ مارول در پی دستیابی به مواد جدید با پایداری بالاتر، حفظ سختی و مقاومت در دماهای بالا کشف شد. به دلیل پایداری بالا ، از پلی بنزیمیدازول برای ساخت لباس های محافظ با عملکرد بالا مانند تجهیزات آتش نشانی ، لباس فضایی فضانوردان ، دستکش های محافظ دست در دمای بالا ، لباس جوشکارها و پارچه های به کار رفته در دیواره ی هواپیما استفاده می شود. در سالهای اخیر، این الیاف به عنوان غشا در سلولهای سوختی نیز به کار می رود.

پلی کربناتویرایش

ترموپلاستیک های پلی کربنات (PC) با مارک های تجاری مانند Lexan ، Makrolon ، Makroclear و arcoPlus شناخته می شوند. آنها کاربرد های زیادی در زمینه های مختلفی مانند، قطعات الکترونیکی ، مصالح ساختمانی ، دستگاه های ذخیره سازی داده ، قطعات خودرو و هواپیما و شیشه های امنیتی دارند. پلی کربنات ها کد شناسایی رزین منحصر به فردی ندارند. موارد ساخته شده از پلی کربنات می توانند حاوی مونومر بیسفنول A باشند. قرار گرفتن این ماده در معرض اشعه ماورا بنفش، باعث زرد شدن و آسیب دیدن آن می شود.

 
پلی کربنات

سولفون پلی اترویرایش

سولفون پلی اتر (PES) یا پلی سولفون دسته ای از ترموپلاستیک های مهندسی شده خاص [۴] با ظرفیت حرارتی ، اکسیداتیو و هیدرولیتیک بالا است که در عین حال از مقاومت خوبی در برابر اسیدهای معدنی ، مواد قلیایی ، محلول های نمکی ، روغن ها و گریس ها برخوردار است.

 
ساختار سولفون

پلی اکسی متیلنویرایش

پلی اکسی متیلن (POM)، یا به عبارت دیگر پلیکتلس polyformaldehyde، یکی دیگر از نمونه های گرمانرم های مهندسی است که اغلب در مواردی به کار می رود که به قطعات حساس با سختی بالا، اصطکاک کم، و ثبات بالا نیاز است. همانند بسیاری از پلیمرهای مصنوعی دیگر ، توسط شرکت های مختلف شیمیایی با فرمول های نسبتا مشابه تولید می شود و با نام های مختلفی مانند Delrin ، Celcon ، Ramtal ، Duracon ، Kepitalو Hostaform به فروش می رسد.

 
پلی اکسی متیلن

کتون پلی اترترویرایش

پلی اتر اتر کتون (PEEK) یک پلیمر ترموپلاستیک آلی و بی رنگ در خانواده پلی اریل اترکتون (PAEK) است که اغلب در کاربردهای مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد که در ابتدا توسط شرکت Victrex PLC و سپس ICI (صنایع شیمیایی امپریال) در اوایل دهه 1980 معرفی شد. این گرمانرم خاصیت های جالبی مانند مقاومت خوب در برابر سایش ، اشتعال کم و انتشار دود و گازهای سمی دارد.

 
PEEK

منابعویرایش

  1. host, just. "Welcome lgschemistry.org.uk - Justhost.com" (PDF). www.lgschemistry.org.uk. Archived from the original (PDF) on 13 September 2017. Retrieved 8 May 2018.
  2. Baeurle SA, Hotta A, Gusev AA (2006). "On the glassy state of multiphase and pure polymer materials". Polymer. 47 (17): 6243–6253. doi:10.1016/j.polymer.2006.05.076.
  3. Handbook of Thermoplastics, Second Edition, O. Olabisi & K. Adewale (Ed.) CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, Florida, U. S. A. شابک ‎۹۷۸−۱−۴۶۶۵−۷۷۲۲−۰, 2016
  4. Saini D.R., Shenoy A.V. (1985). "Melt Rheology of Some Specialty Polymers". Journal of Elastomers & Plastics. 17 (3): 189–217. doi:10.1177/009524438501700305.