سایر خواص پلی کربنات ها

دسته: مقالات منتشر شده در 30 شهریور 1398
نوشته شده توسط Admin بازدید: 1575

سایر خواص پلی کربنات ها کدامند؟

پلی کربناتها دسته ای از پلیمرهای ترموپلاستیک هستند که شامل گروه های کربناتی در ساختار شیمیای خود میشوند. پلی کربناتهای به کار برده شده در مهندسی قوی و محکم بوده و درجاتی از انها نیز کاملا شفاف میباشند. به سادگی  میتوان بروی این مواد کار کرد، انها را قالب گیری کرد و با استفاده از گرما تغییر شکل داد. پلی کربناتها به دلیل خواص یاد شده دارای مصارف زیادی نیز میباشند.این مواد دارای یک کد شناسایی رزین نبوده و در دسته ی دیگران و یا شماره 7 در لیست این کدها قرار میگیرند.

 

ساختار پلی کربناتها

این اسم از انجایی برای پلی کربناتها انتخاب شد که انها نوعی پلیمر با گروه های کربناتی هستند و دارای میزان متعادلی از ویژگی های کاربردی میباشند مانند مقاومت در برابر دما، مقاومت در برابر ضربه و ویژگی های ظاهری مطلوب. همین موارد پلی کربناتها را در دسته ای میان پلاستیکهای کاربردی در  تولید کالا و پلاستیکهای مهندسی قرار داده است.

 

پلی کربناتها چه مصارفی دارند؟

لوازم

از پلی کربناتها و ترکیب انها با سایر مواد پلیمری برای تولید لوازم مختلفی استفاده میشوند مانند یخچال ها، تهویه هوا، دستگاه های قهوه ساز، مخلوط کن غذا، ماشین ظرفشویی،  سشوار مو، اتوی بخار و تانک اب و غیره. از انجایی که این مواد ویژگی های مکانیکی خیلی متمایزی دارند، این قابلیت را دارند تا به اشکال مختلفی تولید شوند. ویژگی ها یاد شده باعث افزایش استحکام و جذابیت ظاهری این مواد هم میشود

خودرو و حمل و نقل

پلی کربنات با خواصی مانند سبکی و شفافیت، گزینه ای مناسب برای طراحی های چشم گیر بوده و همچنین بازدهی خودرو را با کاهش وزن افزایش میدهد بدون انکه تاثیری بر دوام ان داشته باشد و حتی ایرودینامیک خودرو را بهبود می بخشد. پلی کربناتها به دلیل مقاومت بالایی که در برابر گرما دارند، در تولید لنزهای  چراغ های جلوی خودرو و لامپهای خانگی به کار برده میشود. ترکیبات پلی کربناتها با سایر مواد نیز برای طراحی داخلی و خارجی خودرو به کار برده میشوند که ناشی از استحکام و مفاومت بالای انها در برابر خزش است.

ساخت وساز

پلی کربناتها در مواردی مهم جایگزینی مطلوب برای شیشه میباشند مانند خانه های کشاورزی، نمای سر در، پنجره های امنیتی، پناهگاه ها و پنجره های سقفی. پلی کربناتها از انجایی برای ساخت ممحصولات یاد شده به کار میروند که دارای قدرت بالایی در برابر ضربه بوده، شفاف  و مقاوم در مقابل اشعه فرابنفش هستند و تغییرات  اب و هوایی را نیز به خوبی تحمل میکنند.

محصولات مصرفی

میزان دو شکستگی و یا انکسار مضاعف (این ضریب به قطبش و جهت انتشار نور بستگی دارد) پلی کربناتها خیلی پایین بوده و تنش داخلی کمی دارند و به دلیل ثبات ابعادی بالا، برای تولید سی و دی وی دی به کار برده میشوند. همچنین شفافیت بالای این مواد این امکان را بوجود می اورد که محصولاتی نواورانه و خلاقانه را برای زندگی روزمره تولید کنند مانند عینکهای محافظ، لنزهای چشمی، بطری های بزرگ آب و سایر موارد. همچنین پلی کربناتها ظاهری شفاف داشته و به همین دلیل برای تولید محصولاتی مانند عینکهای نشکن، ماسک جوشکاری، عینکهای محافظ و حتی بخشی از پنجره های ضد گلوله مناسب می باشند.

محصولات برقی و الکترونیکی

در بازار مواد برقی، از پلی کربناتها در محصولات خیلی متنوعی استفاده میشود مانند مدار شکن و یا کلیدهای جدا کننده، محصولات برقی خانگی و یا  انواع مولد های  روشنایی و نور، چراغهای روشن و خاموش کننده خانگی، سوکت و دوشاخه، کلیدابزار، رله و رابط و مواد کاربردی در بسته بندی باتری ها. قدرت و استحکام پلی کربناتها به پیشگیری ازخرابی اتصالات خانگی کمک میکند و فیلمهای پلی کربناتی نیز باعث میشوند تا خراشی بروی صفحات بوجود نیاید.

محصولات پزشکی

از پلی کربناتها به طور گسترده ای در حوزه پزشکی استفاده میشود که ناشی از ترکیبی مطلوب از ویژگی هایی مانند شفافیت، مقاومت در برابر گرما، ثبات ابعادی و سختی، امکان استریلیزه شدن با اتیلن اکسید، تابش بالای انرژی و سیکل های محدود اتوکلاو است  (دستگاهی که برای استریل کردن لوازم پزشکی توسط بخار اب و  در فشار و دمای بالا استفاده میشود.) ابزار های جراحی، سیستمهای تحویل دارو، غشاهای دیالیز کلیوی، محفظه های خون، فیلترهای خون و سایر موارد نیز در همین دسته قرار میگیرند. پلی کربناتها توانسته اند در موارد یاد شده جایگزینی برای شیشه و فلزات باشند.

محفظه های مواد غذایی

از انجایی که پلی کربناتها مقاومت خوبی در برابر گرما و شکستگی دارند، برای تولید محفظه های نگهداری مواد غذایی و نوشیدنی ها استفاده میشوند. این محفظه ها دارای قابلیت استفاده مجدد بوده و به حفظ تازگی غذا کمک میکنند. همچنین باعث پیشگیری از الودگی این مواد شده و این امکان را فراهم میکنند تا بتوان به سادگی غذا را با این محفظه ها در یخچال نگه داری کرد و یا در ماکروفر قرار داد.

سایر مصارف پلی کربناتها

  • ارتباطات تلفنی- ساخت تلفنهای همراه، بخش های پیجر ها
  • تجهیزات شهری- پوشش چراغ های شهری، لعاب های ضد خرابی، عمل گرهای غذایی
  • ورزش- گیره های اسکی، کلاه های ایمنی، نقاب کلاه ها که به منظور حفاظت کودکان و ورزشکاران در برابر اسیب دیدگی استفاده میشود

 

پلی کربنات ها چگونه تولید میشوند؟

پلی کربناتها از بسپارش تراکمی بیسفنول آ (BPA; C15H16O2) و فوسژن (COCl2) بوجود می ایند.

 

روش های کاربردی به منظور تولید بخش های پلی کربناتی کدامند؟

میتوان پلی کربناتها را با روش های متفاوتی از جمله رانش یا روزن رانی، قالب گیری تزریقی، قالب گیری بادی یا دمشی و شکل دهی به کمک گرما فراوری کرد.

این ماده ذوب شده و با فشار بالا در یک قالب قرار داده میشود تا شکل دلخواه را پیدا کند. پیشنهاد میشود که حتما قبل از فراوری، آن را خشک کنید: به مدت 2 تا 4 ساعت و در دمای 120 درجه سانتی گراد. میزان رطوبت ماده نهایی باید حداکثر 0.02 درصد باشد.

به منظور جلوگیری از تنزل ویژگی های ماده، زمان اقامت یا ماندگاری ایده ال باید بین 6 تا 12 دقیقه باشد. این مورد نیز بر دمای ذوب انتخاب شده وابسته است. دو تکنیک اصلی در فرایند فراوری پلی کربنات وجود دارد: قالب گیری تزریقی و روزان رانی که در بخش بعدی به ان اشاره میکنیم.

قالب گیری یا ریخته گری  تزریقی

قالب گیری پر کاربردترین متدی است که برای تولید بخش های ساخته شده از پلی کربناتها و یا حالتهای ترکیبی ان استفاده میشود. از انجایی که پلی کربنات خاصیت چسبندگی بالایی دارد، معمولا در دمای بالا عمل اوری میشود تا این خصوصیت  کاهش یابد. در این فرایند، ماده پلیمری داغ ذوب شده با فشار بالا در داخل یک قالب ریخته  میشود. زمانی که قالب سرد میشود، به پلیمر ذوب شده شکل و ویژگی های  دلخواه را میدهد. از فرایند یاد شده برای ساخت محصولاتی از جمله بطری های پلی کربناتی یا بشقاب و سایر موارد استفاده میشود. از انجایی که میزان جریان پلی کربناتها کم میباشد، ضخامت دیواره انها نباید خیلی کم باشد.

روزن رانی

در این فرایند، پلیمر ذوب شده از داخل حفره ای عبور میکند تا به ان شکل نهایی را بدهد. زمانی که این ماده ذوب شده سرد شود، شکل دلخواه را گرفته و حفظ میکند. از این فرایند برای ساخت ورقه های پلی کربناتی، لوله های بلند و قطعات طولی استفاده میشود. در این بخش، پیشنهاداتی در خصوص فراوری پلی کربناتها با این تکنیک ارائه شده است:

دمای روزن رانی: بین 230 تا 260 درجه سانتی گراد

پرینت سه بعدی

پلی کربنات نوعی ترموپلاستیک قوی  است و گزینه ای جالب و مطلوب برای الیاف یا رشته های  پرینت سه بعدی میباشد. این ماده بسیار قوی بوده و در عین حال قادر است تا مقاومت دمایی را حفظ کند. پلی کربناتها همانند پلکسی گلاس نمی شکنند.

  • دمای پرینت بین 260 تا 300 درجه سانتی گراد
  • دمای پیشنهادی کف برای پرینت 90 درجه سانتی گراد و یا بالاتر
  • سرعت پرینت: 30 میلی متر بر ثانیه مقداری ایده ال است ولی میتواند تا 60 یا 80 میلی متر بر ثانیه هم تغییر کند.

 

آیا استفاده از پلی کربناتها بی خطر است؟

پلاستیک پلی کربنات یک ماده ایده ال برای ساخت بطری های کودکان، بطری های آب با قابلیت تعویض، لیوانهای کوچک دردار ویژه کودکان و سایر نواع محفظه های نگهداری مواد غذایی و نوشیدنی میباشد. اگرچه ایمنی مصرف پلی کربناتها به دلیل وجود بیسفنول آ و یا (BPA)  بسیار مورد سوال قرار گرفته است. نمایندگان دولتی و تحقیقاتی همچنان در حال انجام مطالعاتی در خصوص احتمال انتقال بیسفنول آ موجود در پلی کربناتها از این محفظه ها به مواد غذایی و یا نوشیدنی هاهستند (تنزل ماده در تماس با آب). بررسی های انجام شده نشان دادند که پتانسیل اسیب به انسان از طریق بیسفنول موجود در پلی کربناتها و استفاده از محفظه های حاوی این ماده خیلی کم بوده و هیچ ریسک شناخته شده ای برای سلامتی  انسان نخواهد داشت.

مقامات متعددی در زمینه ی قانونگذاری در دنیا مانند سازمان و غذا و دارو امریکا، کمیته ی مواد غذایی اروپا و آژانس استانداردهای غذایی انگلستان، شاخصی را برای مصرف پلی کربناتها در مواد غذایی تعیین کرده اند ولی همچنان مطالعاتی نیز وجود دارند که نشان  میدهند بیسفنول برای سلامتی مضر است که منجر به تولید محصولات پلی کربناتی عاری از بیسفنول شدند.

تمام محصولات ساخته شده از پلی کربناتها به صورت کاملی قابل بازیافت هستند و با کد 7 شناسایی میشوند. یکی از روش ها بازیافت شیمیایی است که در ان ماده ی پلی کربناتی اوراق شده با فنول واکنش میدهد تا مونومرهایی را تولید کند که برای بسپارش های بعدی خالص سازی شده اند.

همچنین محققین به دنبال فرایندهای نوین برای بازیافت پلی کربنات ها و تبدیل انها به نوعی دیگر از پلاستیک هستند- نوعی که پس از مصرف و یا قرار گیری در محل دفن زباله، بیسفنول آ را  در محیط زیست ازاد نکند.