آشنایی با انواع پلاستیک ،خصوصیات و روش های تولید پلاستیکها

پلاستیک را از مواد شیمیایی نفتی (یا یک ماده ی اولیه ی دیگر) با استفاده از گرما ، فشار و مواد شیمیایی دیگر تهیه می کنند. ماده بدست آمده به گونه ای است که مولکول های آن به هم می پیوندند و تشکیل زنجیره های بلندی می دهند. موادی نظیر پلاستیک ها که مولکول هایی با زنجیر بلند دارند پلیمر نامیده می شود. همین نحوه قرارگیری زنجیرهاست که خواص ویژه ای به پلاستیک ها می دهد. وقتی پلاستیک های تازه ساخته شده داغ اند ، نرم و قابل شکل دادن اند. در واقع واژه “پلاستیک” به معنی قابل شکل دادن است. پلاستیک ها به طور کلی به دو دسته تقسیم می شوند: یکی ترموپلاستیک ها که وقتی خنک شوند سفت می شوند اما می توان بارها و بارها آن ها را ذوب کرد و شکل داد. سطل ها ، ظرف های شستشو و نظایر آن از این مواد ساخته شده اند. ترموست ها دسته ی دیگری از پلاستیک ها هستند که نمی توان آن ها را بیش از یک بار ذوب کرد. دسته قابلمه ها و نظایر آن از این مواد ساخته شده اند.

شکل دادن پلاستیک ها:

راه های مختلفی برای شکل دادن به پلاستیک ها وجود دارد. بطری های پلاستیکی از راه “قالبگیری بادی” تهیه می شوند. در این روش از فشار هوا برای فشردن “حباب” دائمی از پلاستیک نرم به جدار قالب استفاده می کنند ، برای ایجاد خلا نیز به شیوه مشابهی عمل می کنند. بدین ترتیب که یک ورق نرم پلاستیک درون قالب مکیده می شود و جسم بزرگی نظیر وان یا لگن ظرفشویی ساخته می شود. شانه ها یا اسباب بازی های پلاستیکی حاصل “قالبگیری تزریقی” اند. در این روش ماده ذوب شده با فشار وارد قالب می شود. میل پرده، لوله ها و عایق سیم ها از راه “روزن رانی” تهیه می شوند. در این شیوه پلاستیک ذوب شده فشرده می شود و از روزنه ای که شکل خاصی دارد بیرون رانده می شود. درست مثل بیرون بیرون آمدن خمیر دندان از لوله. با استفاده از غلتک نیز می توان پلاستیک را فشرده و به ورق نازک تبدیل کرد.

همان طور که می دانیم واکنش ترکیب ، واکنشی است که طی آن چند ماده ی ساده با هم تشکیل یک ماده پیچیده را می دهند. واکنش پلیمریزاسیون هم زیر مجموعه ای از همین واکنش های ترکیبی است.

نمونه ای از رزین

در مورد پلاستیک مونومرها مولکول های کوچک هستند که می توانند شامل کربن و مواد دیگر باشند. این مونومر ها معمولا از نفت و گاز طبیعی بدست می آیند اما می توانند از منابع معدنی دیگری همچون فیبر چوب و پوست موز هم بدست آید.

 واکنش پلیمریزاسیون:

ابتدا یک مولکول اتیلن را که در تولید انواع مختلف پلاستیک کاربرد دارد در نظر میگیریم. در فرمول مولکولی این ماده ۴ هیدروژن و دو کربن وجود دارد. واکنش های پلیمریزاسیون معمولا با ترکیب مونومر ها به کمک کاتالیزگر ها انجام می شود. طی واکنش پلیمریزاسیون صد ها هزار مونومر با هم ترکیب می شوند و یک زنجیره ی پلیمری را تشکیل می دهند و به این ترتیب میلیون ها زنجیره ی پلیمری به مرور به وجود می آیند. توده ی پلیمری حاصل از واکنش های پلیمریزاسیون را رزین می نامند. این رزین های ساخته شده در قالب پودر و افزودنی ها به کارخانه ها فروخته می شود و در کارخانه ها از آنها برای انجام واکنش های مورد نظر استفاده می شود.

هنگامی که ما عمل پلیمریزاسیون اتیلن را انجام میدهیم ، .به رزین پلی اتیلن دست میابیم. لازم به ذکر است که ما انواع مختلفی از رزین های پلی اتیلن داریم که از نظر وزن مولکولی- چگالی و غیره با هم متفاوت اند.

توجه به این نکته ضروری است که بر خلاف پلی اتیلن که تنها یک نوع مونومر دارد ،پلیمرهایی وجود دارند که بیش از یک مونومر در ساخت آنها نقش دارد.

بهبود کیفیت پلاستیک ها با به کار کیری کاتالیزر های کاربردی تر:

برای بسیاری از استفاده های صنعتی و کاربردی از پلیمر ها ، پلیمر می بایست بلند-راست زنجیر با ساختاری طبیعی و عادی باشد. اما آنچه در پلیمر های تولیدی اولیه (در زمان های قدیم) دیده می شد شامل ناهنجاری های فراوان و شاخه های کوچک فرعی بود. در دهه ۵۰ میلادی یک شیمیدان آلمانی به نام کارل زیگلر نوع خاصی از کاتالیزر ها را (که در واقع شامل ترکیبات آلومینیوم و ترکیبات دیگر فلزات بود)کشف کرد. با استفاده از این کاتالیزر ناهنجاری های زنجیره پلیمر به حداقل میرسید و زنجیره های بلند پلیمری تشکیل میشد که نتیجه ی این اصلاحات در زنجیره ، بهبود وضعیت کیفی پلاستیک ها بود.

پلیمر ها معمولا زنجیره های کوچک جانبی در اطراف خود دارند. که این زنجیره های کوچک می تواند در هر دو طرف زنجیره اصلی ما قرار بگیرند. اگر این زنجیره های جانبی به صورت نامنظم در دو طرف زنجیره اصلی قرار بگیرد..پلیمر ساختار غیر عادی خواهد داشت. شیمی دان ایتالیایی به نام جولیو ناتا این نکته را کشف کرد که بعضی از کاتالیزر های زیگلر اگر در واکنش پلیمریزاسیون به کار برده شوند ، سبب خواهند شد که زنجیره های کوچک جانبی تنها در یک سوی زنجیره اصلی ظاهر شوند ،که این باعث می شود علیرغم وزن کم تر زنجیره ، پلاستیکی با سفتی و مقاومت بیشتر داشته باشیم ،که این قضیه دارای اهمیت اقتصادی زیادی است.

زیگلر و ناتا موفق به کسب جایزه نوبل شیمی در سال ۱۹۶۳ شدند.