انواع پلاستیک ها و لاستیک ها (1)
منبع : راسخون
لاستیک ها
نرمی لاستیک ها نیز یکی دیگر از دلایل کاربرد فراوان این مواد میباشد مانند شیلنگها، نوارها و تسمه ها ، تایر ماشین و …
لاستیک ها به دو دسته تقسیم میشوند :
۱ . لاستیک های طبیعی
۲ . لاستیک ها ی مصنوعی
بطور کلی لاستیک های طبیعی دارای خواص مکانیکی بهتری هستند مانند مدول الاستیسیته پایینتر ، مقاومت در برابر بریدگی ها و توسعه آنها . اما در مورد مقاومت خوردگی لاستیک های مصنوعی دارای شرایط بهتری هستند .
لاستیک ها ی طبیعی
محدودیت حرارتی لاستیک نرم حدود ۱۶۰ درجه فارنهایت است ، این محدودیت با آلیاژ سازی تا حدود ۱۸۰ درجه فارنهایت افزایش می یابد. با افزایش گوگرد و حرارت دادن لاستیک سخت تر و ترد تر می شود. اولین با ر در ۱۸۳۹ چارلز گودیر این روش را کشف کرد و آن را ولکا نیزه کردن نامید ، حود ۵۰% گوگرد باعث جسم سختی بنام ابونیت میگردد که برای ساخت توپ بولینگ مورد استفاده قرار می گیرد . مقاومت خوردگی معمولا با سختی نسبت مستقیم دارد .
مدول الاستیسیته برای لاستیک ها ی نرم و سخت بین ۵۰۰ تا ۵۰۰۰۰۰ پوند بر اینچ متغیر است .
لاستیک ها ی مصنوعی
فیلرهای نرم کننده و سخت کننده مختلفی برای بدست آوردن خواصی چون الاستیسیته ، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر حرارت با هم ترکیب می شوند که در ادامه به معرفی چند تا از این مواد میپردازیم :
۱ . نیوپرن و لاستیک نیتریل در مقابل نفت و گاز مقاومند. یکی از اولین کاربردهای آن در شیلنگهای پمپ بنزین است .
۲ . لاستیک بوتیل : خاصیت برجسته این لاستیک عدم نفوذ پذیری در مقابل گازهاست این خاصیت باعث استفاده آن در لوله های داخلی و تجهیزات کارخانجات مواد شیمیایی مثلا آبندی تانکرهای حمل گاز می باشد. همچنین این لاستیک مقاومت خوبی در برابر محیطهای اکسید کننده مانند هوا و اسید نیتریک رقیق دارد .
۳ . لاستیک سیلیکون : مقاومت حرارتی این لاستیک در حدود ۵۸۰ درجه فارنهایت می باشد .
۴ . پلی اتیلن کلرو سولفاته شده : دارای مقاومت عالی در محیطهای اکسید کننده مثل ۹۰% اسید نیتریک در درجه حرارت محیط میباشد .
لاستیک های نرم در مقابل سایش بهتر عمل می کنند . روکشها می توانند از لایه های سخت و نرم تشکیل شوند .
پلاستیک ها
پلاستیک ها توسط ریختن در قالب ، فرم دادن ، اکستروژن و نورد تولید می شود و به صورت قطعات توپر، روکش، پوشش، اسفنج، الیاف و لایه های نازک وجود دارند . پلاستیک ها مواد آلی با وزن مولکولی بالا هستند که می توانند به شکلهای مختلف در آیند . بعضی از آنها به صورت طبیعی یافت می شوند ولی اکثر آنها به صورت مصنوعی به دست می آیند .
بطور کلی پلاستیک ها در مقایسه با فلزات و آلیاژها خیلی ضعیفتر ، نرمتر ، مقاومتر در برابر یونهای کلر و اسید کلریدریک ، مقاومت کمتر در برابر یونهای اکسید کننده مثل اسید نیتریک ، مقاومت کمتر در برابر حلالها و دارای محدودیت حرارتی پایینتر می باشد . خزش در درجه حرارتهای محیط یا سیلان سرد از نقطه ضعفهای پلاستیک ها بویژه ترموپلاستها می باشد .
پلاستیک ها : ترموستها و ترموپلاست ها
ترموست ها با افزایش درجه حرارت سخت می شوند و با سرد شدن سختی خود را حفظ می کنند و با حرارت دادن تحت فشار شکل می گیرند و تغییر شکل مجدد آنها ممکن نیست ( قراضه آن قابل استفاده نیست ) .
خواص پلاستیک ها را می توان با افزودن مواد نرم کننده ، سخت کننده و فیلر بطور قابل ملاحظه ای تغییر داد . پلاستیک ها مانند فلزات خورده نمی شوند .
در جداول زیر به مقایسه ترموپلاست ها و ترموست ها از نظر خواص فیزیکی و مکانیکی میپردازیم .
ترمو پلاستها
نام ماده | استحکام کششی | انعطاف پذیری % | سختی راکول | مدول الاستیسیته | وزن مخصوص | Pvc سخت |
نایلون |
| ۴/۱ | ۴۰۰ | ۱۱۰ | ۲۰- ۲ | ۶۰۰۰ |
فلورو کربنها |
| ۱۴/۱ | ۴۰۰ | ۱۱۰ | ۴۵ | ۱۰۰۰۰ |
متیل متا اکرپلات |
| ۱۳/۲ | ۶۰ | ۷۰ | ۲۵۰-۱۰۰ | ۲۵۰۰ |
پلی پروپیلن |
| ۱۹/۱ | ۴۲۰ | ۲۲۰ | ۵ | ۸۰۰۰ |
ترموستها |
| ۹۱/۰ | ۲۰۰ | ۹۰ | ۷۰۰-۱۰ | ۵۰۰۰ |
نام ماده | استحکام کششی | انعطاف پذیری % | سختی راکول | مدول الاستیسیته | وزن مخصوص | اپوکسی |
اپوکسی | ۱۰۰۰۰ | 0 | ۱/۱ | ۱۰۰۰ | ۹۰ |
|
فیولیکها | ۷۵۰۰ | 0 | ۱۲۵ | ۱۰۰۰ | ۴/۱ |
|
پلی استر ها | ۴۰۰۰ | ۰ | ۱۰۰ | ۱۰۰۰ | ۱/۱ |
|
سیلیکونها | ۳۵۰۰ | ۰ | ۸۹ | ۱۲۰۰ | ۲۵/۱ |
|
اوره | ۷۰۰۰ | ۰ | ۱۱۵ | ۱۵۰۰ | ۴۸/۱ |
|
۱ . ترمو پلاستها
تفلون و کل اف و فلورو کربنها فلزات نجیب پلاستیک ها هستند به این معنی که تقریبا در تمام محیطهای خورنده تا دمای ۵۵۰ درجه فارنهایت مقاوم هستند . اینها از کربن و فلور ساخته شده اند اولین تترا فلوراتیلن توسط دوپنت تولید شد و تفلون نام گرفت .تفلون علاوه بر مقاومت خوردگی ، دارای ضریب اصطکاک کمی است که می تواند مانند یک روغن کار سطح فلزاتی که بر روی هم سایش دارند از خورده شدن در اثر اصطکاک (خوردگی فیزیکی) محافظت کند .
پلی ونیل کلراید(پی .وی .سی ) :
این ماده اساسا سخت است ولی با اضافه کردن مواد نرم کننده و وینیل استات میتوان آنرا نرم نمود . کاربرد این ماده در لوله ها و اتصالات ، دودکشها ، هواکشها، مخازن و روکشها می باشد .
پلی پروپیلن :
پلی پروپیلن ، پرو فاکس و اسکان برای اولین بار در ایتالیا بوجود آمدند و دارای مقاومت حرارتی و خوردگی بهتری نسبت به پلی اتیل بوده و همچنین از آن سخت تر هستند . برای ساخت والو ها ، بطریهایی که توسط حرارت استریل می شوند و لوله و اتصالات به کار می رود .
۲ . ترموستها
سیلیکونها دارای مقاومت حرارتی بسیار خوبی هستند . خواص مکانیکی با تغییر درجه حرارت تغییر کمی میکند .یکی از مواد تشکیل دهنده این ماده سیلیسیم است که دیگر پلاستیک ها چنین نیستند. سیلیکونها بعنوان ترکیبات قالبگیری ، رزینهای ورقه ای و بعنوان عایق در موتورهای برقی استفاده می شود اما مقاومت آنها در مقابل مواد شیمیایی کم است .
پلی استرها :
پلاستیک های پلی استر ، داکرون ، دیپلون و ویبرین دارای مقاومت خوردگی شیمیایی ضعیفی هستند .مورد استفاده اصلی پلی استر ها در کامپوزیتها بصورت الیاف می باشد . مثلا کامپوزیت پلی استر تقویت شده و شیشه دارای چنا ن مقاومتی میشود که در بدنه اتومبیل و قایق مورد استفاده می گردد .
فنولیکها :
مواد فنولیکی(باکلیت) ،دارز ، رزینوکس از قدیمی ترین و معروفترین پلاستیک ها هستند .این مواد عمدتا بر اساس فنول فرم آلدییدها هستند. کاربردهای آن عبارتند از : بدنه رادیو ، تلفن ، پریز ، پمپ ، سر دلکو و غلطکها .
تنظیم نسبت سوخت به هوا به منظور ایجاد شرایط مطلوب احتراق در بویلرها
جلوگیری از نشتی ها در سیستم انتقال و توزیع بخار
جلوگیری از نشتی ها در سیستم انتقال و توزیع هوای فشرده
عایق کاری لوله ها و سطوح داغ، دیگ بخار، آبگرم و بدنه بویلرها
نصب سیستم بازیافت حرارت از خروجی دودکش ها و دیگهای بخار
نصب آنالیزور دود در خروجی بویلرها
بازگرداندن آب خروجی بلادر پرسهای پخت و بنبوری میکسر به استخر آب صنعتی
نصب تجهیزات هوازدایی از آب
کنترل خلا در اواپراتورها و واحدهای پخت
استفاده از تله بخار (steam trap) در واحدهای کلندرینگ و بنبوری میکسر
بکارگیری تانک کندانس و لوله کشی برگشت بخار کندانس
انتقال کندانس بخارات خروجی از پلاتن پرسهای پخت و بنبوری میکسر
کاهش دمای دودکشها در حد مجاز جهت افزایش راندمان بویلرها
نصب تجهیزات اندازه گیری در کارخانه به تفکیک مصارف و بخشهای مختلف
مدیریت توزیع بار در ساعات مختلف شبانه روز و کاهش ضریب همزمانی به منظور کاهش دیماند و افزایش ضریب بار
برقراری تعادل در فازها و توزیع یکنواخت بارها
نصب و راه اندازی بانکهای خازنی به منظور اصلاح ضریب قدرت
بارگذاری مناسب موتورها و ترانسفورماتورها
استفاده از محرکه های دور متغیر VSD در موتورها، فن ها و کمپرسورها و پمپ ها
استفاده از کنترل کننده های توان برای الکتروموتورها
اجرای برنامه های مدیریت روشنایی در کارخانه
نصب درب اتوماتیک و یا سیستم پرده هوا جهت جلوگیری از اتلاف حرارت و انرژی در درون سالنها
اختصاص حداقل فضای مناسب (Lay out) برای ماشین آلات و پیوستگی خطوط تولید
تدوین برنامه منظم تعمیرات و نگهداری دستگاهها و تجهیزات
اتوماتیک نمودن ضخامت لایه در کلندرینگ
پیش گرم نمودن لاستیک خام به منظور کاهش توان الکتریکی
بررسی آسیاب میکسر به منظور کوتاه نمودن زمان آسیاب
نصب تجهیزات اندازه گیری در دریچه پیستون ماشین پخت
بررسی لخته زدایی در بنبوری میکسر به منظور کاهش زمان ماسته شدن
ارتقا کیفیت نیتروژن در واحدهای پخت
لاستیک سنتزی
نگاه اجمالی
تولید مواد اولیه لاستیک های سنتزی
بوتادیان :
بخش عمده بوتا دی ان به عنوان محصول جانبی از کراکینگ نفت (با بخار) در تولید اتیلن بدست میآید. هیدروژن زدایی از بوتان یا بوتن روش دیگری است که در صورت کمی تولید بصورت عملیات یک مرحلهای یا دو مرحلهای انجام میگیرد. تولید سالانه بوتا دی ان حدود 1.8 میلیون تن است.
استیرن :
عمدتا در تولید پلاستیک های پلی استیرن به کار میرود. روش عمده تولید استیرن از طریق واسطه اتیل بنزن است. ابتدا بنزن با اتیلن آلکیلدار میشود. سپس بر روی کاتالیزگر کلرید آلومینیم ، اسید فسفریک جامد یا سیلیس – آلومین به استیرن هیدروژن زدایی میشود.
اکریلونیتریل :
عمدتا از روش سوهیو ساخته میشود. در این فرآیند ، پروپیلن در یک واکنشگاه کاتالیزی سیال بستر با هوا و آمونیاک عمل میشود. سیال خروجی در یک واحد خوب دوسویه تصفیه و آکریلونیتریل از طریق تقطیر جز به جز جدا میشود.
کلروپرن :
تکپاری است که از آن لاستیک نئوپرن ساخته می شود. این ماده از استیلن و هیدروژن کلرید بدست میآید. ابتدا استیلن به مونو وینیل استیلن ، دیمر میشود (دیمریزاسیون) سپس در واکنش با کلرید هیدروژن به کلروپرن تبدیل می گردد.
• ایزو بوتیلن :
تکپار مصرفی در ساخت لاستیک بوتیل است و از تقطیر مشتقات گازی نفت بدست میآید.
• ایزوپرن : ایزوپرن را میتوان از هیدروژن زدایی ایزوپنتال تولید کرد. ایزوپرن از پروپیلن هم ساخته میشود. همچنین از ایزوبوتیلن و متانول میتوان ساخت و محصولی که به این روش بدست میآید خلوص بالایی دارد.
• __اتیلن و پروپیلن از برشهای سبک نفتی به راحتی بدست میآید و این دو ترکیب را میتوان از کراکینگ پروپان با برشهای سنگینتر (توسط بخار) تهیه کرد.
روش تولید لاستیک سنتزی
بسپاری در یک امولسیون در دمای 5 درجه سانتیگراد و به مدت 8 تا 12 ساعت انجام میگیرد. این عمل اغلب در یک مجموعه واکنشگاه انجام میگیرد. واکنش در 60 تا 75 درصد تبدیل خاتمه مییابد. امولسیون به صورت شیرابه در مخازن ذخیره انبار و برای رسیدن به نوع لاستیک مورد نظر با دستور کار مناسبی مخلوط میشود. مخلوط ابتدا منعقد ، سپس کاملا شستشو و پیش از عملیات خشکاندن آبگیری میشود. به عمده لاستیک های SBR پیش از وولکانش روغن زده میشود. نرم شدن لاستیک با روغن با اضافه کردن دوده جبران میشود.
روش محلول :
در این نوع بسپارش ، کنترل بیشتری بر ساختار فضایی بسپار حاصل و طبعا خواص فیزیکی آن وجود دارد. توزیع واحدهای استیرن در طلوع زنجیر اتفاقی است. این بسپارش نسبت به بسپارش امولسیونی ، مقاومت سایشی و خستگی بهتر ، جهندگی بالاتر و گرما اندوزی کمتر دارد.
در شرایط ویژه بسپارش ، همبسپارهای دستهای استیرن و بوتادیان را میتوان تولید کرد. این بسپارها گرما نرماند و برای اینکه مفید باشند به وولکانشی نیازی ندارند.
نکات قابل توجه در تولید لاستیک سنتزی
کیفیت لاستیک و سرعت واکنش هر دو با پیشرفت بسپارتی کاهش می یابند، به همین علت رسم بر این است که واکنش پیش از تبدیل کامل متوقف شود. بازیابی تکپار واکنش نکرده و تخلیص ، مرحله ضروری در واحد صنعتی تولید لاستیک سنتزی است. روشهای بازیابی از طریق عریانسازی با بخار شیرابهها یا تقطیر از سیستم حلال بکار گرفته میشود.
انعقاد و خشکاندن :
فرایند تکمیل معمولا رسوب دهی لاستیک از امولسیون شیرابه یا از محلول حلال در شکل تکهای است، پس از آن لاستیک خشک و به شکل عدل متراکم میشود.
بسته بندی لاستیک :
بسته بندی لاستیک های سنتزی مهم است چون بر طرف کردن مشکلاتی از قبیل چسبندگی به کیسه بسته بندی و آلودگی ناشی از حفاظت ناکافی گاهی امکانپذیر است و برخی لاستیک ها بدلیل جریان یافتن شکل خود را از دست میدهند.
انواع لاستیک سنتزی
همبسپارهای بوتا دی ان – استیرن
لاستیک SBR مثل لاستیک طبیعی بر اثر کشش بلوری نمیشود و به همین سبب ضعیف است مگر آنکه با دوده یا مواد دیگر تقویت شود. حتی در این صورت هم از لاستیک طبیعی ضعیفتر است. خواص وولکانشی آن خوب و مشخصات پیرسازی آن رضایت بخش است. بالغ بر 70 درصد SBR تولیدی در آج تایر ، 15 درصد قطعات مکانیکی و حدود 10 درصد به شکل شیرابه مصرف میشود.
لاستیک های نیتریل (NBR)
لاستیک نئوپرن
لاستیک تیوکول
لاستیک های سیلیکون
به دلیل همین خواص ، ترکیبات سیلیکون به عنوان سیال هیدرولیک و انتقال گرما ، روان کننده و گریس ، درزگیر برای مصارف برقی ، رزینهای لایه کاری و پوشش و لعاب مقاوم در دمای بالا ، لاستیک سیلیکون ، ترکیبات آبگریز ، واکسها و مواد صیقل کاری قابل استفادهاند. بیشترین مصرف لاستیک های سیلیکون در صنایع هوا فضا است که از آنها در دستگاههای یخ نزن ، واشر ، سپرهای فرسابی و مصارف مشابه که مسئله دما مطرح است استفاده میشود.
لاستیک بوتیل
لاستیک اورتان
لاستیک هالیپون
لاستیک فضا ویژه – پلی ایزوپرن و پلی بوتادیان
در مقابل ، استحکام پارگی ، چسبناکی و استحکام کششی لاستیک طبیعی بالاتر است. پلی ایزوپرن به شکل تجاری تولید و به تنهایی یا همراه با لاستیک طبیعی مصرف می شود. 1 و 4 - پلی بوتادیان با درصد بالای سیس ، نرم است به سهولت حل میشود. پسماند ناچیز و مقاومت سایشی خوب دارد. از طرف دیگر 1 و 4 - پلیبوتادی ان با درصد بالای ترانس ، سخت ، بلوری و از انحلال پذیری ضعیفی برخوردار است. از این بسپار میتوان در روکش توپ گلف استفاده کرد.
بسپارها و سربسپارها اتیلن – پرو پیلن
EPR را میتوان با گرما دهی در حضور پراکسید وولکانشی کرد. در این روش زنجیرها با اتصال مستقیم اتمهای کربن به هم وصل میشوند و این مغایر با وصل شدن زنجیرها از طریق اتصالات گوگردی در فرایندهای معمول است. از این لاستیک ها برای بسیاری از کاربردها بی آنکه وولکانش شوند میتوان استفاده کرد. برای وولکانشی سهلتر ، سر بسپارهای اتیلن – پروپیلن همراه با یک دی ان (EPDM) ساخته میشوند. بسپارهای EPDM در برابر گرما ، اکسیژن و اوزون مقاومت منحصر به فردی دارند و به عنوان پوشش بام جانشین آسفالت گرم میشوند. از مصارف دیگر میتوان عایق سیم و کابل را نام برد که با نئوپرن رقابت میکنند.
ادامه دارد ....
/خ