آشنایی با پلیمرهای مصنوعی و کاربردهای آن‌ها

پلاستیک! واژه‌ای آشنا که به وفور در دنیای اطرافمان دیده می‌شود. اما آیا تا به حال به ماهیت این ماده‌ی پرمصرف اندیشیده‌اید؟ پلاستیک درواقع از مولکول‌های درشت زنجیره‌ای به نام پلیمر ساخته شده است. در این مقاله قصد داریم شما را با دنیای پلیمرهای مصنوعی آشنا کنیم و کاربردهای متنوع آن‌ها را به تصویر بکشیم.

پلیمر چیست؟ مولکول‌های زنجیره‌ای با کاربردهای فراوان

پلیمرها مولکول‌های بسیار بزرگی هستند که از به هم پیوستن واحدهای کوچک‌تر به نام مونومر شکل می‌گیرند. تصور کنید مرواریدهای ریز که به هم متصل شده و رشته‌ای بلند را تشکیل می‌دهند. در دنیای پلیمرها، مونومرها نقش مروارید و پلیمر نقش رشته را ایفا می‌کنند.

انواع مختلفی از پلیمرها در طبیعت وجود دارند؛ مانند سلولز (موجود در الیاف گیاهی)، نشاسته و پروتئین. اما انسان توانسته با الهام از این پلیمرهای طبیعی، پلیمرهای مصنوعی متنوعی را تولید کند که دنیای ما را متحول ساخته‌اند.

انقلاب در مواد: ظهور پلیمرهای مصنوعی

اولین پلیمر مصنوعی در سال ۱۸۶۹ توسط جان وسلی هایات آمریکایی کشف شد. او در تلاش برای ساخت جایگزینی برای عاج فیل، به ماده‌ای به نام سلولوئید دست یافت. از آن زمان تاکنون، پیشرفت‌های چشمگیری در علم پلیمر صورت گرفته و طیف وسیعی از پلیمرهای مصنوعی با خواص و کاربردهای گوناگون تولید شده‌اند.

اما چرا به سراغ ساخت پلیمرهای مصنوعی رفتیم؟ پلیمرهای طبیعی عموما استحکام و انعطاف‌پذیری کمتری

دلایل روی آوردن به پلیمرهای مصنوعی

با ظهور پلیمرهای مصنوعی، تحولات بزرگی در صنایع مختلف مانند نساجی، بسته‌بندی، ساختمان، خودرو، پزشکی و… به وجود آمد. این مواد به دلیل تنوع، خواص و مزایای فراوان، جایگزینی مناسب برای بسیاری از مواد سنتی شده‌اند.

– استحکام و انعطاف‌پذیری بیشتر:

پلیمرهای مصنوعی به طور کلی از مواد طبیعی مانند چوب و فلز، مستحکم‌تر و انعطاف‌پذیرتر هستند. این ویژگی باعث شده تا از آن‌ها در ساخت قطعات مختلف با کاربری‌های متنوع استفاده شود.

– سبک‌تر و ارزان‌تر:

بسیاری از پلیمرهای مصنوعی از نظر وزنی سبک‌تر و از نظر قیمتی ارزان‌تر از مواد سنتی هستند. این مزیت، آن‌ها را به گزینه‌ای ایده‌آل برای تولید انبوه و استفاده در صنایع مختلف تبدیل کرده است.

– قابلیت شکل‌پذیری:

پلیمرها به دلیل ساختار زنجیره‌ای خود، قابلیت شکل‌پذیری بالایی دارند. این ویژگی امکان تولید محصولاتی با اشکال و فرم‌های پیچیده را فراهم می‌کند.

– قابلیت بازیافت در برخی موارد:

خوشبختانه، برخی از پلیمرهای مصنوعی مانند پلی اتیلن و پلی پروپیلن قابل بازیافت هستند. این امر به حفظ محیط زیست و کاهش مصرف منابع طبیعی کمک می‌کند.

انتشار آگهی خرید و فروش مواد شیمیایی

دنیایی از پلاستیک: انواع پلیمرهای مصنوعی و کاربردهایشان

پلیمرهای مصنوعی طیف گسترده‌ای را شامل می‌شوند که هر کدام با توجه به خواص ویژه‌شان در صنایع مختلف کاربرد دارند. در ادامه به برخی از مهم‌ترین پلیمرهای مصنوعی و کاربردهای آن‌ها اشاره می‌کنیم:

۱- پلی اتیلن (PE): انعطاف‌پذیر و مقاوم در برابر مواد شیمیایی

پلی اتیلن (PE) به عنوان یکی از رایج‌ترین پلیمرهای مصنوعی شناخته می‌شود که از پلیمریزاسیون اتیلن به دست می‌آید. این ماده به دلیل برخورداری از ویژگی‌های منحصر به فرد مانند سبکی، انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر مواد شیمیایی، کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف پیدا کرده است.

– خواص و ویژگی‌های پلی اتیلن:

1. ضد آب: پلی اتیلن به دلیل ساختار مولکولی خود، نفوذ آب را به درون خود به حداقل می‌رساند و آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای کاربردهایی مانند کیسه فریزر و بطری‌های آب تبدیل می‌کند.
2. غیر سمی: این ماده در تماس با مواد غذایی و آشامیدنی بی‌ضرر بوده و برای سلامتی انسان خطری ایجاد نمی‌کند.
3. قابل بازیافت: پلی اتیلن در زمره پلیمرهای قابل بازیافت قرار می‌گیرد که به حفظ محیط زیست و کاهش مصرف منابع طبیعی کمک می‌کند.

– کاربردهای پلی اتیلن:

• کیسه فریزر:

به دلیل خاصیت ضد آب و انعطاف‌پذیری، پلی اتیلن ماده‌ای ایده‌آل برای ساخت کیسه‌های فریزر و نگهداری مواد غذایی در سرما است.

• بطری‌های پلاستیکی:

بطری‌های شیر، آب میوه و نوشابه‌های مختلف از پلی اتیلن ساخته می‌شوند که به دلیل شفافیت و مقاومت در برابر ضربه، گزینه‌ای مناسب برای این منظور هستند.

• لوله‌های آب:

لوله‌های پلی اتیلن به دلیل مقاومت در برابر خوردگی، انعطاف‌پذیری و عدم رسوب‌گذاری، در سیستم‌های لوله‌کشی آب آشامیدنی و فاضلاب کاربرد فراوانی دارند.

• پوشش سیم و کابل:

روکش‌های عایق سیم و کابل از جنس پلی اتیلن، از آن‌ها در برابر رطوبت، مواد شیمیایی و ضربه محافظت می‌کنند.

پلی اتیلن با تنوع در گریدها و خواص، در صنایع مختلف از جمله بسته‌بندی، ساختمان، کشاورزی، خودرو و… به کار گرفته می‌شود و به عنوان یکی از مواد پرمصرف در دنیای امروز، نقش مهمی در زندگی بشر ایفا می‌کند.

بیشتر بخوانید: آشنایی با انواع پلیمر و کاربردهای آن‌ها

۲- پلی پروپیلن (PP): مستحکم و مقاوم در برابر حرارت

پلی پروپیلن (PP) به عنوان یکی از دیگر پلیمرهای مصنوعی پرکاربرد، از پلیمریزاسیون پروپیلن به دست می‌آید. این ماده در مقایسه با پلی اتیلن، از نظر استحکام و مقاومت در برابر حرارت، از جایگاه بالاتری برخوردار است و به همین دلیل، کاربردهای وسیعی در صنایع مختلف پیدا کرده است.

– خواص و ویژگی‌های پلی پروپیلن:

1. استحکام بالا: پلی پروپیلن از نظر استحکام کششی و فشاری، ماده‌ای بسیار مقاوم بوده و می‌تواند در برابر فشار و ضربه، از خود پایداری بالایی نشان دهد.
2. مقاومت در برابر حرارت: این ماده در برابر حرارت و گرمای بالا مقاوم بوده و نقطه ذوب آن در حدود ۱۷۰ درجه سانتی‌گراد است. به همین دلیل، برای تولید ظروف و قطعاتی که در معرض حرارت قرار می‌گیرند، مناسب است.
3. انعطاف‌پذیری مناسب: پلی پروپیلن در عین استحکام، از انعطاف‌پذیری قابل قبولی نیز برخوردار است که امکان شکل‌دهی و فرم‌دهی به آن را در فرآیندهای مختلف تولید فراهم می‌کند.

– کاربردهای پلی پروپیلن:

• الیاف مصنوعی:

پلی پروپیلن به عنوان ماده اولیه در تولید انواع الیاف مصنوعی مانند فلامنت و اسپان‌باند کاربرد دارد که در نساجی، فرش و صنعت پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

• ظروف یکبار مصرف:

به دلیل مقاومت در برابر حرارت و قابلیت شستشو، ظروف یکبار مصرف از جنس پلی پروپیلن در مصارف مختلف از جمله رستوران‌ها، مهمانی‌ها و پیک‌نیک‌ها کاربرد فراوانی دارند.

• قطعات خودرو:

به دلیل استحکام و وزن کم، پلی پروپیلن در ساخت قطعات مختلف خودرو مانند سپر، داشبورد، زهوار و… به کار گرفته می‌شود.

• بسته‌بندی:

از این ماده برای تولید انواع ظروف بسته‌بندی مانند بطری، لیوان، سبد و کارتن‌های پلاستیکی استفاده می‌شود که به دلیل شفافیت، استحکام و قابلیت چاپ، گزینه‌ای مناسب برای این منظور هستند.

پلی پروپیلن با توجه به خواص منحصر به فرد خود، در صنایع مختلف از جمله نساجی، بسته‌بندی، ساختمان، خودرو، لوازم خانگی و… جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده و به عنوان یکی از مواد پرمصرف در دنیای امروز، نقش مهمی در زندگی بشر ایفا می‌کند.

۳- پلی استر (PET): از لباس تا بطری

پلی استر (PET) به عنوان یکی از پلیمرهای مصنوعی پرکاربرد، از پلیمریزاسیون اسید ترفتالیک و اتیلن گلیکول به دست می‌آید. این ماده به دلیل برخورداری از خواصی مانند استحکام بالا، چروک‌نخور بودن، شفافیت و قابلیت بازیافت، کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف به خصوص نساجی و بسته‌بندی پیدا کرده است.

– خواص و ویژگی‌های پلی استر:

1. استحکام بالا: پلی استر از نظر استحکام کششی و فشاری، ماده‌ای مقاوم بوده و در برابر پارگی و سایش از خود مقاومت بالایی نشان می‌دهد.
2. چروک‌نخور: این ماده به دلیل ساختار مولکولی خود، در برابر چروک شدن مقاوم بوده و به همین دلیل، برای تولید لباس و منسوجاتی که نیاز به اتوکشی مداوم ندارند، مناسب است.
3. شفافیت: پلی استر در حالت شفاف و یا رنگی قابل تولید بوده و به همین دلیل، در ساخت بطری‌های نوشابه و فیلم‌های پلاستیکی کاربرد فراوانی دارد.
4. قابلیت بازیافت: این ماده در زمره پلیمرهای قابل بازیافت قرار می‌گیرد که به حفظ محیط زیست و کاهش مصرف منابع طبیعی کمک می‌کند.

– کاربردهای پلی استر:

• لباس:

پلی استر به دلیل استحکام، چروک‌نخور بودن و تنوع رنگی، در تولید انواع لباس مانند تی‌شرت، شلوار، مانتو و… کاربرد فراوانی دارد.

• بطری‌های نوشابه:

بطری‌های نوشابه‌های گازدار و غیرگازدار از جنس پلی اتیلن ترفتالات (PET) ساخته می‌شوند که به دلیل شفافیت، استحکام و قابلیت حفظ گاز، گزینه‌ای مناسب برای این منظور هستند.

• الیاف مصنوعی:

پلی استر به عنوان ماده اولیه در تولید انواع الیاف مصنوعی مانند پلی‌استر و اکریلیک کاربرد دارد که در نساجی، فرش و صنعت پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

• فیلم‌های پلاستیکی:

از این ماده برای تولید انواع فیلم‌های پلاستیکی مانند سلفون، نایلون و استرچ کاربرد دارد که در بسته‌بندی مواد غذایی، لوازم خانگی و… استفاده می‌شود.

پلی استر با توجه به خواص منحصر به فرد خود، در صنایع مختلف از جمله نساجی، بسته‌بندی، ساختمان، لوازم خانگی و… جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده و به عنوان یکی از مواد پرمصرف در دنیای امروز، نقش مهمی در زندگی بشر ایفا می‌کند.

همچنین بخوانید: انواع و کاربرد پلیمر در صنعت ساختمان

۴- نایلون (PA): مقاوم و کشسان، یار همیشگی ما

نایلون (PA) به عنوان یکی از پلیمرهای مصنوعی بسیار مقاوم و با خاصیت ارتجاعی بالا، از پلیمریزاسیون آمیدها به دست می‌آید. این ماده به دلیل برخورداری از ویژگی‌هایی مانند استحکام کششی بالا، مقاومت در برابر سایش و ضد آب بودن، کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف به خصوص نساجی و تولید لوازم ورزشی پیدا کرده است.

– خواص و ویژگی‌های نایلون:

1. استحکام کششی بالا: نایلون از نظر استحکام کششی، ماده‌ای بسیار مقاوم بوده و می‌تواند در برابر کشش و پارگی از خود مقاومت بالایی نشان دهد. به همین دلیل، برای تولید طناب، چتر نجات، تور ماهیگیری و… مناسب است.
2. مقاومت در برابر سایش: این ماده در برابر سایش و خوردگی مقاوم بوده و به همین دلیل، برای تولید لباس‌های ورزشی، جوراب و فرش مناسب است.
3. ضد آب: نایلون به دلیل ساختار مولکولی خود، نفوذ آب را به درون خود به حداقل می‌رساند و آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای تولید چتر، بارانی و لباس‌های ضد آب تبدیل می‌کند.

– کاربردهای نایلون:

• طناب و چتر:

نایلون به دلیل استحکام کششی بالا و مقاومت در برابر پارگی، در تولید انواع طناب، ریسمان و چتر نجات کاربرد فراوانی دارد.

• جوراب و لباس‌های ورزشی:

به دلیل مقاومت در برابر سایش و تعریق، نایلون در تولید انواع جوراب، لباس‌های ورزشی و لباس‌های کار استفاده می‌شود.

• توری:

از این ماده برای تولید انواع توری مانند توری ماهیگیری، توری ورزشی و توری حصار استفاده می‌شود.

• فرش:

نایلون به دلیل مقاومت در برابر کثیفی و شستشو، در تولید انواع فرش‌های ماشینی کاربرد فراوانی دارد.

نایلون با توجه به خواص منحصر به فرد خود، در صنایع مختلف از جمله نساجی، ساختمان، لوازم خانگی، صنعت خودرو و… جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده و به عنوان یکی از مواد پرمصرف در دنیای امروز، نقش مهمی در زندگی بشر ایفا می‌کند.

۵- پلی وینیل کلراید (PVC): ارزان، بادوام و پرکاربرد

پلی وینیل کلراید (PVC) به عنوان یکی از ارزان‌ترین و پرکاربردترین پلیمرهای مصنوعی، از پلیمریزاسیون وینیل کلراید به دست می‌آید. این ماده به دلیل برخورداری از ویژگی‌هایی مانند مقاومت در برابر مواد شیمیایی، پایداری بالا و قیمت مناسب، کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف به خصوص ساختمان و تولید لوازم خانگی پیدا کرده است.

– خواص و ویژگی‌های پلی وینیل کلراید:

1. مقاومت در برابر مواد شیمیایی: PVC در برابر اسیدها، بازها و مواد شیمیایی خورنده مقاوم بوده و به همین دلیل، برای تولید لوله‌های فاضلاب، مخازن شیمیایی و روکش سیم و کابل مناسب است.
2. پایداری بالا: این ماده در برابر نور خورشید، گرما و سرما از خود پایداری بالایی نشان می‌دهد و به همین دلیل، برای تولید پروفیل درب و پنجره، کفپوش و اسباب‌بازی مناسب است.
3. قیمت مناسب: PVC در مقایسه با سایر پلیمرهای مصنوعی، از قیمت پایین‌تری برخوردار بوده و به همین دلیل، در بسیاری از کاربردها به عنوان گزینه‌ای اقتصادی و مقرون به صرفه شناخته می‌شود.

– کاربردهای پلی وینیل کلراید:

• لوله‌های فاضلاب:

به دلیل مقاومت در برابر مواد شیمیایی و پایداری بالا، PVC در تولید لوله‌های فاضلاب و زهکشی کاربرد فراوانی دارد.

• پروفیل درب و پنجره:

از این ماده برای تولید انواع پروفیل درب و پنجره دوجداره و سه‌جداره استفاده می‌شود که به دلیل عایق صدا و حرارت بودن، گزینه‌ای مناسب برای ساخت‌وساز هستند.

• کفپوش:

PVC به دلیل مقاومت در برابر رطوبت، سایش و ضربه، در تولید انواع کفپوش‌های وینیلی کاربرد فراوانی دارد.

• اسباب‌بازی:

به دلیل قیمت مناسب و انعطاف‌پذیری، از PVC برای تولید انواع اسباب‌بازی و لوازم تحریر استفاده می‌شود.

پلی وینیل کلراید با توجه به خواص منحصر به فرد و قیمت مناسب خود، در صنایع مختلف از جمله ساختمان، لوازم خانگی، صنعت خودرو، بسته‌بندی و… جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده و به عنوان یکی از مواد پرمصرف در دنیای امروز، نقش مهمی در زندگی بشر ایفا می‌کند.

در ادامه، به برخی از پلیمرهای مصنوعی رایج و کاربردهای آن‌ها اشاره می‌کنیم:

۶- پلی اورتان (PU):

این پلیمر به دلیل انعطاف‌پذیری، چگالی کم و خاصیت ارتجاعی بالا، در تولید تشک، فوم، عایق حرارتی و کفش‌های ورزشی کاربرد فراوانی دارد.

۷- پلی کربنات (PC):

به دلیل شفافیت، استحکام بالا و مقاومت در برابر ضربه، از پلی کربنات در ساخت عینک، دیسک‌های فشرده، ظروف شیشه‌ای نشکن و قطعات خودرو استفاده می‌شود.

۸- پلی استایرن (PS):

این پلیمر به دلیل قیمت مناسب، وزن کم و سهولت در فرآیند شکل‌دهی، در تولید ظروف یکبار مصرف، اسباب‌بازی، عایق حرارتی و لوازم التحریر کاربرد فراوانی دارد.

۹- اپوکسی (Epoxy):

رزین‌های اپوکسی به دلیل چسبندگی بالا، مقاومت شیمیایی و عایق الکتریکی بودن، در تولید چسب‌ها، رنگ‌ها، پوشش‌های محافظ و کامپوزیت‌ها استفاده می‌شوند.

۱۰- فِنولیک (Phenolic):

به دلیل مقاومت در برابر حرارت، رطوبت و مواد شیمیایی، از رزین‌های فنولیک در تولید تخته‌های سه‌لایه، روکش‌ها، چسب‌ها و عایق‌های الکتریکی استفاده می‌شود.

همانطور که مشاهده کردید، پلیمرهای مصنوعی کاربردهای بسیار متنوعی در صنایع مختلف دارند. این مواد به دلیل تنوع، خواص و مزایای فراوان، جایگزینی مناسب برای بسیاری از مواد سنتی شده‌اند.

علاوه بر موارد ذکر شده، پلیمرهای مصنوعی دیگری نیز وجود دارند که هر کدام با توجه به خواص ویژه‌شان در صنایع مختلف کاربرد دارند.

• آکریلیک (Acrylic): در رنگ‌ها، الیاف، شیشه و پلاستیک‌های شفاف
• ABS: در لوازم خانگی، بدنه خودرو، اسباب‌بازی و لوله کشی
• PTFE (تفلون): در روکش‌های نچسب، بلبرینگ‌ها و عایق‌های الکتریکی
• سیلیکون: در لاستیک‌های سیلیکونی، چسب‌ها و ظروف پخت و پز
• PVA: در چسب چوب، رنگ و بسته‌بندی

معایب استفاده از پلیمرهای مصنوعی

در کنار مزایای فراوان، پلیمرهای مصنوعی معایبی نیز دارند که باید به آن‌ها توجه کرد:

تجزیه‌پذیری پایین برخی پلیمرها:

بسیاری از پلیمرهای مصنوعی به دلیل ساختار شیمیایی خود، به طور طبیعی تجزیه نمی‌شوند و می‌توانند سال‌ها در محیط زیست باقی بمانند. این امر می‌تواند به آلودگی خاک، آب و هوا منجر شود.

مسائل زیست‌محیطی ناشی از تولید و دفع آن‌ها:

تولید و دفع برخی از پلیمرهای مصنوعی می‌تواند با انتشار مواد شیمیایی مضر به محیط زیست آسیب برساند.

آینده‌ی پلاستیک: راه‌حل‌های نوآورانه

با وجود معایبی که ذکر شد، پلیمرهای مصنوعی نقش مهمی در زندگی مدرن ایفا می‌کنند. با پیشرفت علم و تکنولوژی، تلاش‌های بسیاری برای حل معضلات زیست‌محیطی ناشی از استفاده از این مواد در حال انجام است.

به دنبال پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر: دانشمندان در حال تلاش برای تولید پلیمرهایی هستند که به طور طبیعی تجزیه شده و به محیط زیست آسیب نرسانند.

بهبود فرآیندهای بازیافت: با بهینه‌سازی فرآیندهای بازیافت، می‌توان پلیمرهای بیشتری را بازیافت و از ضایعات آن‌ها استفاده کرد.

استفاده مسئولانه از پلاستیک: با افزایش آگاهی عمومی و ترویج فرهنگ مصرف مسئولانه، می‌توان از هدر رفتن پلاستیک و آلودگی‌های ناشی از آن جلوگیری کرد.

در نهایت، با اتخاذ رویکردی نوآورانه و پایدار، می‌توان از مزایای پلیمرهای مصنوعی بهره برد و در عین حال، از آسیب به محیط زیست جلوگیری کرد.

سوالات متداول

۱. رایج‌ترین پلیمرهای مصنوعی کدامند؟

پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی استر، نایلون و پلی وینیل کلراید از جمله رایج‌ترین پلیمرهای مصنوعی هستند.

۲. کاربردهای پلیمرهای مصنوعی چیست؟

پلیمرهای مصنوعی در طیف وسیعی از صنایع از جمله نساجی، بسته‌بندی، ساختمان، خودرو،

۳. مزایای استفاده از پلیمرهای مصنوعی چه هستند؟

سبکی، دوام، انعطاف‌پذیری و قابلیت بازیافت در برخی موارد از جمله مزایای استفاده از پلیمرهای مصنوعی هستند.

۴. معایب استفاده از پلیمرهای مصنوعی چه هستند؟

تجزیه‌پذیری پایین برخی پلیمرها و مسائل زیست‌محیطی ناشی از تولید و دفع آن‌ها از جمله معایب استفاده از پلیمرهای مصنوعی هستند.

۵. راه‌حل‌های نوآورانه برای معضلات پلیمرهای مصنوعی چه هستند؟

تولید پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر، بهبود فرآیندهای بازیافت و استفاده مسئولانه از پلاستیک از جمله راه‌حل‌های نوآورانه برای معضلات پلیمرهای مصنوعی هستند.

منابع

• https://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page
• https://4spepublications.onlinelibrary.wiley.com/journal/15482634
• https://www.acs.org/
• https://www.4spe.org/