هم بسپار ها جور بسپار های استال

دسته: مقالات منتشر شده در 03 آبان 1399
نوشته شده توسط Admin بازدید: 30

هم بسپار های استال در برابر جور بسپارهای استال

انواع مواد استالی به مدت بیش از ۵۰ سال به عنوان گزینه بسیار کاربردی در حوزه ی تجاری به کار برده می‌شدند و از آنجایی که نامگذاری استاندارد بسیار کمی در این صنعت وجود داشت این مواد در بیشتر موارد با نام پلی استال شناخته می شدند. این نام با توجه به گروه پایانی اصلی در زنجیره انتخاب شده است. در مواردی هم این دسته از پلیمرها نام پلی فرمالدهید را داشتند زیرا فرمالدهید به عنوان ماده اولیه برای بسپارش آنها به کار برده می شود و حتی پلی اکسی متیلن نیز در همین دسته قرار می گیرد. به نظر می رسد مورد آخر یعنی پلی اکسی متیلین از جذابیت بیشتری برخوردار باشد زیرا به عنوان نوعی نام اختصاری انتخاب شده است و علاوه بر آن این نام از گروه های شیمیایی به وجود می‌آید که از واحدهای تکراری در زنجیره پلیمری تشکیل شده‌اند. آستال آزمایشگاهی در دهه ۲۰ میلادی کشف شد ولی تا اواسط دهه ۵۰ طول کشید تا انواعی از مشکلات مرتبط با پایداری گرمایی این دسته از پلیمرها حل شود. حتی تعدادی از افرادی که به فرآوری این ماده مشغولند عقیده دارند مشکل نام برده شده هنوز حل نشده است. تعداد زیادی از افرادی که در حوزه تجارت فرآوری مواد پلاستیکی نقش دارند، موارد مختلفی را در خصوص این ماده نقل می کنند مانند تولید مقدار بسیار زیادی از گاز فرمالدهید پس ازاعمال حرارتی بسیار بالا به پلیمرهای استال. اما حقیقت این است که فرآوری گرمایی این مواد امروزه در مقایسه با موادی که در گذشته تولید می شدند با سادگی بسیار بیشتری صورت می‌گیرد.

 مواد اولیه‌ ای که در این حوزه به کار برده می‌شدند انواع از جور بسپارها بودند و این بدین معناست که تمامی واحدهای تکراری در هر کدام از پلیمرها ساختاری متشکل از یک اتم کربن، دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن بود. چندین سال بعد هم بسپارهای استالی نیز تولید شده و در دسته تجاری مورد استفاده قرار گرفته اند و حتی پس از آن انواعی از قالب گیران و یا کاربران نهایی مجبور شدند تا یکی از دو مورد نام برده شده را انتخاب کنند اما همچنان گزینش یکی از دو مورد نام برده شده و تصمیم ‌گیری در خصوص آن با مشکلاتی همراه بود. افرادی که در بخش فرآوری تخصص بالایی داشتند بیشتر هم بسپارها را انتخاب کردند زیرا پنجره فرآوری آنها بسیار گسترده تر می باشد و از آنجا که استال ها مواردی بسیار بلورین هستند، باید آنها را در دمای بالاتر از دمای ذوب آنها قرار داد تا فرآوری شوند. این در حالی است که جور بسپارها از نظم بیشتری در ساختار خود برخوردارند و بنابراین بلورینگی در آنها نسبت به رقبای خود بالاتر می باشد. یکی دیگر از مونومر هایی که به منظور ساخته هم بسپارها به کار برده می‌شود دارای اتصالات هیدروکربنی بلندتری می باشد که می تواند فضای بین اتمهای اکسیژن را در زنجیره پلیمری افزایش دهد و در موقعیت اتمهای اکسیژن می‌توانند حساسیت بیشتری را در برابر تجزیه اکسیژنی و یا گرمایی به وجود آورده و در نهایت مواد امروزی مقاومت بسیار بیشتری در برابر تجزیه خواهد داشت. کاهش سطح نظم و ترتیب در این مواد می‌تواند میزان بلورینگی آنها را نیز کاهش دهد و این مورد گزینه بسیار خوبی برای فرآوری کنندگان می باشد زیرا باعث می شود تا نقطه ذوب هم بسپارها در مقایسه با جوربسپارها به میزان ۱۰ درجه سانتیگراد کمتر شود. این در حالی است که امکان فرآوری هم بسپارها در دمای ذوب پایین تر نیز وجود دارد و علاوه بر آن هر چقدر فاصله بین اتمهای اکسیژن آسیب‌پذیر بیشتر باشد میزان تحمل ماده برای دمای بالاتر نیز بیشتر خواهد شد بنابراین همه آنها امکان فرآوری بالاتری دارند که این موضوع به دلیل مزیت هایی است که در دو سر طیف گرمایی آنها مشاهده می شود. اما کاهش میزان بلورینگی خود عاملی برای کاهش میزان استحکام و ضریب می باشد. استحکام کششی یک جور بسپار معمولی حدود ۱۵ درصد در مقایسه با همبسپارهای خود بالاتر می باشد و ضریب آن نیز حدود ۱۳ درصد بیشتر است و از طرف دیگر می‌توان عنوان کرد که هر چقدر میزان بلورینگی یک ماده بیشتر باشد توانایی آن برای تحمل فشار بالاتر نیز بیشتر خواهد شد و می‌تواند مقاومت بالاتری در برابر خزش و خستگی نیز داشته باشد. اگرچه این مقاومت گرمایی کوتاه مدت در جور بسپارها بالاتر می باشد اما وجود پیوند های هیدروکربنی اضافی در همبسپارها باعث می‌شود تا مقاومت بیشتری در برابر اکسایش به وجود بیاید و در نهایت آنها می‌توانند این ویژگی را پس از قرار گیری بلند مدت در معرض دمای افزایش یافته حفظ کنند و مقاومت شیمیایی آنها نیز بهبود پیدا خواهد کرد به خصوص در محیط های قلیایی و اسیدی.

 یکی از آزمون های تشخیصی به منظور تعیین این حقیقت که ماده استال از یک همبسپار و یا یک جور بسپار ساخته شده است، با نام TEA شناخته می شود. این واژه شکل اختصاری تری اتانول امین میباشد که یک باز بسیار قوی است. در صورتی که نمونه ای از یک جور بسپار در داخل این باز در دمای بالاتری قرار بگیرد با سرعت بسیار زیادی حل می شود و این در حالی است که چنین اتفاقی در همبسپارها نخواهد افتاد. یکی از مصارف بسیار مهمی که در آن مقاومت شیمیایی متمایز بین این دو ماده از اهمیت بسیار زیادی برخوردار می‌شود در موردی است که آنها را در معرض آب بسیار داغ قرار دهید به خصوص در صورتی که آب دارای کلرین باشد. هر شرایطی که قرار گیری طولانی مدت در برابر دمای بالا به عنوان یکی از فاکتورهای اصلی تعریف شود، باعث می شود تا تمایل در ویژگی های مکانیکی بسیار کمتر دیده شود زیرا همه آنها می‌توانند چنین وضعیتی را در مقایسه با جوربسپارها به میزان بسیار بالاتری تحمل کنند.

 تمایز بسیار جالبی در بین دو ماده نام برده شده وجود دارد که در اغلب موارد نادیده گرفته می‌شود و می‌توان با مقایسه بین استحکام و ضریب انواعی از مواد پر نشده با مواد پر شده با شیشه این کار را انجام داد. به طور کلی جور بسپارهای پر نشده در مقایسه با هم بسپار های پر نشده مستحکم تر و قوی تر می باشند. اگر ضریب ارتجاعی را به عنوان تابعی از دما برای هر دو ماده نام برده شده در نظر بگیریم متوجه می شویم که این موضوع نه تنها در دمای اتاق صدق می کند بلکه در حوزه دمایی بسیار گسترده‌ای نیز می تواند درست باشد و می تواند شامل نقطه ذوب ماده نیز شود. این در حالی است که اگر شما هر دو ماده نام برده شده را به حالت پر شده با ۲۰ درصد از شیشه با یکدیگر مقایسه کنید، نکته بسیار غیر معمولی را مشاهده خواهید کرد که استحکام هم بسپارها به میزان ۶۰ درصد افزایش پیدا می‌کند و ضریب دو و نیم برابر بیشتر می‌شود و این در حالی است که از فیبرهای شیشه‌ای در آن استفاده شده است. ضریب جور بسپارها نیز افزایش پیدا می‌کند اما این افزایش به میزان بسیار کمتری صورت می‌گیرد و در نهایت شرایطی را به وجود می‌آورد که در آن هم بسپار حاوی مواد شیشه ای در مقایسه با جوربسپار قوی تر و محکم تر باشد. از طرف دیگر استحکام کششی جوربسپار با وجود افزودنی‌های نام برده شده می تواند کاهش پیدا کند.در چنین شرایطی همبسپارها در مقایسه با جوربسپارهای عنوان شده از استحکام بالاتری برخوردار خواهد بود و می توانند در این مقایسه مقاومت بهتری در برابر خزش و یا خستگی داشته باشد و این درحالی است که جور بسپارها در حالت پر نشده از مزیت های بالاتری برخوردارند. علت این موضوع به واکنش بین شیشه با این نوع از پلیمرها برمی‌گردد زیرا در بیشتر مواد پلیمری، شیشه به عنوان یک ماده استحکام دهنده عمل می‌کند و به منظور افزایش استحکام باید بتوان چنین اتصالی را با این ماده پلیمری و الیاف شیشه ای به وجود آورد. تعدادی از پلیمرها همانند نایلون از نوعی ساختار شیمیایی برخوردارند که از نظر طبیعی می‌تواند اتصال خوبی را با شیشه به وجود بیاورد و در نهایت ویژگیهای آنها بهبود مطلوبی خواهد داشت. سایر مواد پلیمری همانند پلی پروپیلن از چنین ساختاری برخوردار نیستند و بنابراین به منظور ایجاد چنین اتصالی باید تغییراتی در ساختار اصلی پلیمر صورت گیرد. چنین تغییری با نام اتصال و یا اتصال شیمیایی ساخته می‌شود و در هم بسپارها نیز به کار برده شده است تا بتوان بهبود بسیاری در خواص مکانیکی آنها به وجود آورد. از طرف دیگر فیبر شیشه بیشتر به عنوان یک فیلر عمل می‌کند تا یک ماده تقویت کننده و می تواند باعث افزایش قدرت ماده شود. بنابراین مقایسه دو ماده نام برده شده در وضعیت پر شده با استفاده از موارد عنوان شده صورت خواهد گرفت.

یکی دیگر از ویژگی های جذابی که در خصوص هر دو مورد نامبرده شده نیز صدق می کند عدم توانایی فناوری امروزی برای ایجاد خاصیت ضد اشتعال برای استال ها می باشد. با به کار گیری روشهای سنتی سیستمهای ضد اشتعال هالوژنی را نمی‌توان به عنوان گزینه ای برای استال ها در نظر گرفت زیرا واکنش شدیدی را به وجود خواهد آورد که ناشی از قرارگیری آنها در معرض مواد کلرینی یا برومینی می باشد. شیمیدان های پلیمری معمولاً افرادی بسیار توانمند می‌باشند و نمی‌توان عنوان کرد که امکان بروز تعدادی از استال های مقاوم در برابر آتش در آینده وجود نخواهد داشت.

مترجم: ف. ال احمد