پلی فنیل اتر به چه ماده ای گفته می شود و چه خواصی دارد؟
پلیمرهای فنیل اتیل دسته از پلیمرها می باشد که شامل فنوکسی یا تیو فنوکسی بر روی گروه های تکراری خود در پیوند های اتری هستند. فنیل اتر های تجاری به دو گروه شیمیایی تعلق دارند که شامل پلی فنیل اتر ها (PPEs) و پنی فنیلین اکسیدها (PPOs) میشود. گروههای فنوکسی قرار گرفته در دسته اول این پلیمرها شامل هیچگونه جایگزینی نمی‌شوند و این در حالی است که گروه های نوع دوم شامل دو تا چهار گروه الکیل به روی حلقه فنیل میباشند. هر کدام از دو گروه یاد شده می توانند حاوی اتمهای اکسیژن باشند که در محل های مختلف به دور حلقه متصل شده اند.
ساختار و ترکیبات سازنده پلی فنیل اتر
پلیمر فنیل اتر دارای نام های بهتری مانند پلی فنیل اتر و یا پلی فنیل پلی اتر نیز می باشد اما نام پلی فنیل اتر دارای پذیرش عمومی بسیار بالاتری بوده است. پلی فنیل اتر ها با به کارگیری مکرر روش ترکیبی Ullmann Ether به دست می آیند. در این روش فلز قلیایی فنات با بنزین هالوژنه واکنش می دهد و از مس به عنوان کاتالیزگر در این واکنش استفاده می شود. پلی فنل هایی که دارای حداکثر شش حلقه فنیل میباشند (دارای هر دو طرح تیو و اکسی) به صورت تجاری در دسترس هستند. این مواد الگوی جایگزینی هر حلقه و همچنین تعداد حلقه های فنیلی و تعداد پیوند های اتمی را به خوبی مشخص می کنند. ساده ترین عضو خانواده فنیل اتر ها با نام دی فنیل اتر شناخته میشود که همچنین نام دی فنیل اکسید نیز به آن داده شده است. پلی فنیل اتر های کم وزن و تیواتر ها برای تولید محصولات متفاوت و در حوزه های مختلفی مانند اپتیک، الکترونیک، مایعات و گازهای مقاوم در برابر تابش و دمای بالا به کار برده میشوند.
پلی فنیل اتر ها دارای چه خواص فیزیکی میباشند؟
خواص فیزیکی هر نوع از پلی فنیل اتر ها بر تعداد حلقه های آروماتیک الگوهای جایگزینی آنها و همچنین وجود اتر ها و یا تیواتر ها در ساختار آنها وابسته است. در خصوص محصولاتی که ساختار ترکیبی دارند، نمی‌توان به راحتی خواص فیزیکی مواد را از روی ویژگی های ساختاری آنها پیش بینی کرد و برای دستیابی به چنین اطلاعاتی به اندازه گیری نیاز است. مهمترین خواص پلیمر یادشده شامل پایداری گرمایی و اکسایشی این ماده در حضور تابش های یونساز میباشد. از معایب و نقاط ضعف این ماده می‌توان به نقطه ریزش بسیار بالای آن اشاره کرد. نقطه ریزش یک ماده پایین ترین دمایی است که در آن مایع تحت شرایط تعیین شده جاری و روان می گردد.
به عنوان مثال انواعی از پلی فنیل اتر ها که دارای دو و یا سه حلقه بنزین میباشند در دمای اتاق حالتی جامد دارد و نقطه ذوب انواع جامد و معمولی این ماده نیز معمولاً کمتر از زمانی است که شامل حلقه های m-phenylene، گروه های آلکیل و یا ترکیبی از ایزومرها باشد. دسته‌ای از این پلیمر که شامل حلقه های جایگزین شده o و p می باشند بیشترین دمای ذوب را دارند.
پایداری گرمایی - اکسایشی پلی فنیل اتر ها
پلی فنیل اترها در دمای بالا از خواص بسیار خوبی برخوردار می باشند و همچنین پایداری اکسایشی مطلوبی دارند. در خصوص تبدیل پذیری ماده نیز مشتقات p دارای کمترین مقدار تبخیر پذیری و مشتقات o دارای بیشترین مقدار می باشند. حالت عکس مورد یاد شده در خصوص دمای شعله وری و اشتعال صدق می کند. دمای اشتعال ناگهانی در پلی فنیل اتر ها بین ۵۵۰ تا ۵۹۵ درجه سانتیگراد و یا ۱۰۲۲ تا ۱۱۰۳ درجه فارنهایت می باشد و جایگزین های الکیلی این مقدار را تا ۵۰ درجه سانتی گراد و یا ۱۲۲ درجه فارنهایت کاهش می دهند. تعدادی از محصولات برای مواردی ساخته می شوند که باید در معرض دمای بالا قرار بگیرند. پلی فنیل اترها با بیش تر فلزات و الاستومر هایی که در این حوزه به کار برده میشوند سازگاری دارند. پایداری اکسایشی انواعی از این مواد که دارای حلقه های جایگزین میباشند، کاملاً خوب بوده و این موضوع می‌تواند ناشی از آن باشد که فاقد پیوندهای کربن هیدروژنی قابل اکسایش هستند. روش اندازه گیری ایزو تنیسکوپ نشان میدهد که دمای تجزیه گرمایی این مواد بین ۴۴۰ تا ۴۶۵ درجه سانتیگراد و یا ۸۲۴ تا ۸۶۹ درجه فارنهایت میباشد.
پایداری تابشی پلی فنیل اتر ها
تابش های یونیزه کننده بر ترکیبات ارگانیک موثرند و باعث میشوند که تغییراتی در خواص آنها به وجود بیاید زیرا این تابش پیوندهای کوالانسی را نابود میکنند که به مقدار بسیار زیادی در ترکیبات ارگانیک مشاهده می شوند. یکی از نتایج یونیزه شدن این است که تناسب مولکول های ارگانیک به هم خورده و مولکولهای هیدروکربنی کوچکتر و بزرگتر را تشکیل می‌دهند.
سایر واکنشهای شیمیایی که به دلیل تابش وجود می آیند نیز شامل اکسایش و هم پارش میشوند. اکسایش منجر به تولید زغال سنگ سوخته، افزایش حالت اسیدی و خورندگی شده و هم پارش تغییراتی در میزان چسبندگی و یا تبخیر ماده به وجود می‌آورد. پلی فنیل اتر ها دارای مقاومت بسیار بالایی در برابر تابش می باشد و در میان انواعی از مواد نرم کننده ترکیبی می‌توان پلی فنیل اترها را به عنوان گزینه ای نام برد که از بیشترین مقاومت تابشی برخوردار است ( به جز پرفلوئورو پلی اترها). پایداری گرمایی بسیار بالای پلی فنیل اتیل ها می تواند به تعداد محدود به پیوندهای کربن هیدروژنی و یا کربن - کربنی قابل یونیزه نسبت داده شود. در یکی از مطالعات عملکرد پلیمر یاد شده در میزان تابشی معادل 1011*1 انرژی بر گرم و دمای ۹۹ درجه سانتیگراد و یا ۲۱۰ درجه فارنهایت با استرهای ترکیبی، هیدروکربن های ترکیبی و مایعات سیلیکونی مقایسه شد. میزان چسبندگی پلی فنیل اتیلن به مقدار ۳۵ درصد افزایش یافت و این در حالی است که سایر مایعات افزایش ۱۷۰۰ درجه ای را تجربه کردند. آزمایشات و مطالعات انجام گرفته نشان می‌دهند که این پلیمر در برابر اشعه گاما و و تابش نوترونی با دوز ۱*1010 و دمایی تا ۳۱۵ درجه سانتیگراد و یا ۵۹۹ درجه فارنهایت مقاوم می باشد.
تنش سطحی
پل فنیل اتیلن ها دارای تنش سطحی زیادی می باشند و این در حالی است که این مایعات تمایل کمتری به محیط های فلزی با سطح مرطوب دارند. این ویژگی در مواردی استفاده میشود که باید از حرکت مایع نرم کننده به فضاهای مجاور و یا محیط اطراف جلوگیری شود.
از پلی فنیلن برای تولید چه محصولاتی استفاده می شود؟
در گذشته از این پلیمرها در تولید محصولاتی استفاده می‌شد که در حوزه هوافضا به کار برده می شدند و تحت شرایط ویژه ای قرار می گرفتند اما امروزه مصارف این مواد شامل محصولاتی میشود که به تبخیر کم و پایداری اکسایشی گرمایی و همچنین پایداری تابشی یونیزه ساز نیاز دارند. از جمله این محصولات می توان به این موارد اشاره کرد: مایعات پمپ انتشار، مایعات خلاء ساز و همچنین فرموله سازی مواد نرم کننده موتورهای جت، روغن ها و نرم کننده های هیدرولیک در دمای بالا و مایعات انتقال حرارت. علاوه بر آن از آنجایی که پلیمرهای یاد شده دارای خواص نوری ویژه ای نیز می باشد در حوزه تولید دستگاه‌های نوری نیز به کار برده می شود.
مایعات خلا ساز
کمپ های خلاء دستگاههایی هستند که گاز را از یک محیط بسته زدوده تا به مقدار فراوانی فشار را کاهش دهند. پمپ های انتشار روغن به همراه پمپ های جلویی از محبوب ترین دستگاه هایی هستند که در این حوزه به کار برده می شوند. پمپ های انتشاری از یک مایع با نقطه جوش بالا و فشار کم بخار به منظور تولید نوعی از جت سرعت بالا استفاده میکنند که مولکولهای گازی را از سیستم خارج می سازد. و آن ها را وارد فضایی می سازد که توسط پمپ جلویی در حال تخلیه است. یک مایع منتشر کننده مطلوب باید دارای فشار بخار کم، نقطه اشتعال بالا و همچنین پایداری اکسایشی و گرمایی بالا و مقاومت شیمیایی باشد. در صورتی که پمپ پخشی در نزدیکی منبع تابش یونی فعالیت کند انتظار می رود که پایداری تابشی مطلوبی به وجود آید.
حوزه نور و اپتیک
پلی فنیل اترها از شفافیت نوری مطلوب، شاخص انکساری بالا و سایر خواص مناسب نوری برخوردارند. به همین دلیل این مواد می توانند پاسخگوی نیازهای عملکردی فرآیندهای سیگنالی در سیستم‌های فتونیک پیشرفته باشند. شفافیت نوری این پلیمر مشابه سایر پلیمر های موجود میباشد و شاخص انکساری آنها مقداری بین 1.5 و1.7 بوده و می‌توانند نوری با طول موج بین ۴۰۰ نانومتر تا ۱۷۰۰ نانومتر را منتشر سازند. انطباق شاخص انکساری نزدیک، بین این مواد برای انتشار صحیح نور از وسط آنها اهمیت زیادی دارد. از آنجایی که انطباق این شاخص با سادگی زیادی صورت می‌گیرد، پلی فنیل اترها ها در تولید بسیاری از دستگاه های نوری به عنوان مایع نوری به کار برده می شوند. مقاومت بسیار بالای مواد یاد شده در برابر تابش های یونیزه کننده به این ماده مزیتی فوق العاده در تولید سلول های خورشیدی و پخش کننده های اشعه فرابنفش در حالت جامد و همچنین تجهیزات مخابراتی و یا ارتباط از راه دور میدهد که از شیشه‌هایی با شاخص بالا و نیمه رسانا ها تشکیل شده اند.
روان کننده های مقاوم در برابر تابش و دمای بالا
پلی فنیل اتر ها که دارای پایداری اکسایشی گرمایی بالا و همچنین مقاومت تابشی می باشند، می توانند به مقدار زیاد در تولید محصولاتی به کار برده شوند که در معرض دمای بالا هستند و همچنین نیازمند مقاومت تابشی می باشند. این مواد در مقایسه با روغن های معدنی به میزان بیشتری می توانند بار را تحمل کنند و همچنین کنترل بهتری در میزان فرسایش ماده دارند.
