مواد اولیه پلاستیک

تاریخ صنعت پلاستیک به نام لئو بایکلند (Leo Baekeland) که به نام باکلیت مشهور است گره خورده است. باکلیت شیمیدان بلژیکی متولد 1963 بود، کاغذ فتوگرافیکphotographic paper)) از جمله اختراع  این دانشمند می‌باشد. باکلیت برای اولین بار موفق به سنتر یک پلاستیک کاملا مصنوعی شد و به افتخار همین موضوع او را پدرخوانده صنعت پلاستیک نامیده اند. اختراع او نقش مهمی در شکل گیری دنیای امروزی ما داشته است. پلاستیک‌ها در دو قرن پس از باکلیت، پلاستیک‌ها تقریبا در تمام صنایع مهم بشری  از جمله هوا و فضا، خودروسازی، ساختمان سازی و فیلم و هنر، مد و فشن، پزشکی،کشاورزی و... نقش کلیدی ایفا کرد و امروزه کارخانجات و پتروشیمی بزرگی در سراسر مشغول تولید انواع پلاستیک و پلیمر هستند که نقش مهمی در اقتصاد بشر دارند. تصویر لئو باکلیت در سال 1924 بر روی مجله TIME  به عنوان شخص تاثیر گذار قرن چاپ گردید.

بعد از باکلیت توسعه پلیمرها از اهمیت زیادی برخودار شد و تحقیقات گسترده ای در مورد آن صورت گرفت تا جایی که هرمان اشتاودینگر برای تلاش‌های در زمینه توسعه علم پلیمر موفق به کسب جایزه نوبل شد. پس از توسعه علوم پلیمری، انواع مختلف پلاستیک به بازار معرفی شدند از جمله می‌توان پی وی سی، پلی اتیلن و... را به عنوان اولین پلاستیک‌ها معرفی شده به بازار نام برد.

تخمین زده شده است در بین سال 1950 تا 2017 در حدود 9 میلیارد تن پلاستیک در جهان تولید شده است و جالب تر آنکه نصف این مقدار تنها بین سال 2004 تا 2020 تولید شده است. که خود نشان دهنده رشد فزاینده پلیمرها در جهان می‌باشد. پیش بینی می‌شود تا 30 سال آینده تولید جهانی پلاستیک‌ها به حدود 1 میلیارد تن در سال برسد.

انواع مواد پلیمر

پلیمرها را می‌توان به دو دسته ترموپلاستیک و ترموست تقسیم بندی کرد. در ترموپلاستیک‌ها زنجیره جانبی وجود نداشته و یا مقدار آن کم است، این نوع مواد را می‌توان بارها ذوب و قالبگیری کرد. در مقابل ترموست‌ها دارای زنجیره جانبی (کراس لینک بوده) این مواد تنها یک بار قابلیت قابگیری دارند و امکان ذوب و تولید مجدد آنها ممکن است چرا که با اعمل حرارت بیشتر تخریب شده تا ذوب.

انواع پلاستیک

پلاستیک‌ها را در یک دسته بندی می‌توان به دو گروه آمورف و کریستالی و در دسته بندی دیگر به دو گروه پلاستیک عمومی و مهندسی تقسیم بندی کرد.

پلاستیک‌های آمورف چون، پی وی سی، پلی متیل متاکریلات، پلی کربنات، پلی استایرن و ... دارای نواحی کریستالی کمی هستند. در مقابل پلیمرهای چون پلی اتیلن، پلی پروپیلن و... بیشتر دارای نواحی کریستالی (منظم) هستند.

پلاستیک‌های عمومی همچون پی وی سی، پلی پروپیلن، پلی اتیلن و ... حجم تولید بالایی داشته و برای مصارف عمومی و قطعات مصرفی عمدتا استفاده می‌شوند. در مقابل پلاستیک‌هایی چون پلی کربنات قیمت بالاتر و خواص مکانیکی بهتری دارند این پلیمرها اغلب برای تولید قطعات مهندسی به کار می‌روند.

این پلیمر از پلیمریزاسیون اتیلن حاصل شده و کاربردهای آن در صنایع مختلف از کیسه خرید گرفته تا بطری شوینده و باک خودرو گسترده شده است. این پلیمر به صورت صنعتی در حدود سال 1930 به بازر معرفی شد و امروزه در سه گرید اصلی پلی اتیلن سنگین، پلی اتیلن سبک و پلی اتیلن سبک خطی در بازار موجود می‌باشد. پلی اتیلن از دسته ترموپلاستیک‌های کریستالی محسوب می‌باشد.

پلی اتیلن سنگین یا HDPE

پلی اتیلن سنگین به تنهایی سالانه در حدود 50 میلیون تن از کل ظرفیت تولید پلیمرها را به خود اختصاص داده است. این پلاستیک نسبت به پلی اتیلن سبک، زنجیره جانبی کمتری داشته و همین امر امکان تولید این پلیمر با درصد بلورینگی بالا را فراهم می‌کند. این پلیمر از دانسیته بالایی نسبت به دو نوع دیگر برخوردار است.  دمای ذوب پلی اتیلن سنگین در محدوده 120 تا 140 درجه سانتی گراد و دانسیته آن در محدوده 0.93 تا 0.97 گرم بر سانتی متر مکعب قرار می‌گیرد. مهم ترین کاربردهای پلی اتیلن HDPE، تولید لوله، اتصالات، سیم و کابل، بطری، مخزن و ... می‌باشد.

پلی اتیلن سبک یا LDPE

پلی اتیلن سبک را می‌توان یک پلاستیک نیمه سخت محسوب کرد. این پلاستیک دارای 50 تا 60 درصد بلورینگی است و در دما و فشار بالا تولید می‌شود. دمای ذوب پلی اتیلن سبک در محدود 105 تا 115 درجه سانتی گراد و دانسیته آن 0.91 تا 094 g/cm3 می‌باشد. این پلاستیک برای تولید انواع کیسه پلاستیکی، سیم و کابل، لوله و اتصالات، بطری، فیلم بسته بندی و موارد مشابه دیگر استفاده می‌شود.

پلی اتیلن سبک خطی یا LLDPE

این نوع پلاستیک از کوپلیمر شدن پلی اتیلن با 1-بوتن، 1-هگزن و 1-اکتن حاصل می‌شود. زنجیره جانبی پلی اتیلن سبک خطی نسبت به پلی اتیلن سبک کوتاه تر و یک دست تر است. این پلاستیک خواص مشابهی با پلی اتیلن سبک داشته و عمده کاربرد آن در تولید فیلم‌های کشاورزی، فیلم استرچ پلی اتیلن و ... می‌باشد.

پلی پروپیلن و انواع آن

پلی پروپیلن (PP)همانند پلی اتیلن از دسته پلی الفین‌ها می‌باشد. این پلاستیک در سال 1951 و با استفاده از پلیمریزاسیون پروپیلن به دست آمد. پلی پرپیلن از پر مصرف ترین پلاستیک‌ها در جهان است و در رتبه دوم قرار دارد. پلی پروپیلن یکی از سبک ترین پلاستیک‌های تجاری ساخته شده توسط بشر می‌باشد و در سه گرید عمده هموپلیمر، کوپلیمر و پلی پروپیلن اصلاح ضربه شده تولید می‌شود. دمای ذوب پلی پروپیلن در محدوده 160تا 165 درجه سانتی گراد قرار دارد  و برای تولید انواع قطعات خودرو، بسته بندی، قطعات پزشکی و ... مورد استفاده قرار می‌گیرد.

هموپلیمر PP

پلی پروپیلن، هموپلیمر همانطور که از نام آن مشخص است تنها از یک نوع مونومر( پروپیلن) ساخته شده است. این نوع PP  کاربردهای عمومی تری داشته و برای صنعت بسته بندی، تولید لوله، قطعات الکتریکی و... مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کوپلیمر PP

کوپلیمر پلی پروپیلن از دو نوع مونومر اتیلن و پروپیلن تولید شده و خود به دو دسته کوپلیمر رندوم و بلاک کوپلیمر تقسیم بندی می‌شود. نوع کوپلیمر رندوم یا PP Random Copolymer شامل 6 درصد مونومر پروپیلن بوده که به صورت تصادفی قرار در ساختار پلیمر قرار گرفته اند. این نوع پلاستیک پلی پروپیلن از شفافیت و انعطاف پذیری بالایی برخوردار می‌باشد.

در مقابل پلی پروپیلن بلاک یا  PP Block Copolymer درای مقادیر 5  تا 15 درصد از واحد اتیلن بوده که به صورت منظم تری در ساختار پلیمر قرار گرفته اند. این ساختار منظم سبب افزایش ضربه پذیری و کاهش شکنندگی پلی پروپیلن شده و آنرا برای کاربردهایی که نیاز به استحکام بالا دارد، مقاوم می‌سازد.

پلی استایرن و انواع آن

پلی استایرن از دسته پلاستیک‌های آمورف بوده و از پلیمریزاسیون مونومر استایرن حاصل می‌شود. بعد از پلی اتیلن و پلی پروپیلن، این پلاستیک بیشتر مصرف را به خود اختصاص داده است. پلی استایرن در گریدهای عمومی شفاف و شکننده است این پلاستیک به طور گسترده ای در تولید انواع ظروف بسته بندی، ظروف یکبار مصرف و... مورد استفاده قرار می‌گیرد. پلی استایران برای اولین بار در سال 1931 به صورت تجاری تولید شده است. دمای انتقال شیشه ای (glass transition temperature) پلی استایرن در محدوده 100 درجه سانتی گراد قرار دارد. پلی استایرن به سه گروه عمده پلی استایرن عمومی، پلی استایرن انبساطی و کوپلیمرهای پلی استایرن تقسیم بندی می‌شود.

پلی استایرن عمومی

پلی استایرن عمومی یا (general purpose polystyrene (GPPS) پلاستیکی شفاف بوده که برای تولید قطعات مختلف اکسترودر و تزریقی مورد استفاده قرار می‌گیرد. انواع باکس بسته بندی، سینی پلاستیکی، باکس گل یا جواهرات و ... از این نوع پلی استایرن قابل تولید هستند.

پلی استایرن انبساطی

پلی استایرن انبساطی یا (Expanded PolyStyrene (EPS)) در واقع یک پلاستیک فوم شده است که از دو جز یعنی استایرن به عنوان ساختار اصلی فوم و پنتان به عنوان عامل فوم زا تولید می‌شود. به سبب قابلیت پایین انتقال گرما در این پلاستیک، پلی استایرن EPS  محبوبیت بالایی در کاربردهایی چون عایق‌های حرارتی پیدا کرده است. پلی استایرن انبساطی به طور گسترده ای در ساختمان سازی، خودروسازی و تولید ظروف غذایی و بسته بندی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

پلی وینیل کلراید و انواع آن

پلی وینیل کلرید یا PVC یک ترموپلاستیک با استحکام بالا است و خواص مکانیکی و مهندسی خوب است که عنوان سومین پلیمر پر مصرف در دنیا شناخته می‌شود. پی وی سی در دو گرید اصلی امولسیون و سوسپانسیون تولید شده و در تولید محصولات مختلفی از جمله لوله و اتصالات، در و پنجره، دیوارپوش، کاغذ دیواری، چرم مصنوعی، فیلم بسته بندی، انواع ورق، سیم و کابل و...کاربرد دارد. در صنعت ساختمان سازی پی وی سی به علت سبک وزن بودن، پایدار ابعادی خوب، طول عمر بالا، قیمت ارزان و... در حال جایگزین شدن با انواع متریال ساختمانی از جمله فلز، چوب، سرامیک و لاستیک می‌باشد.

پی وی سی سوپانسیون

پی وی سی نوع S  Suspension PVC (S-PVC)  این نوع پی وی سی در سه نوع پی وی سی سخت، نیمه سخت و نرم تولید می‌شود. پی وی سی نوع S  عمدتا در تولید سیم و کابل، لوله و اتصالات، ورق، فیلم، پروفیل، پانل و دیوارپوش استفاده می‌شود. اندازه ذرات پی وی سی نوع S  دارای اندازه ذراتی در محدوده 50 تا 250 میکرون بوده و به شکل پودر سفید می‌باشد.

پی وی سی امولسیون

پی وی سی E  (Emulsion (E-PVC)) اندازه ذره ای در محدوده 0.1 تا 100 میکرون داشته و عمدتا در تولید محصولات پی وی سی در غوطه وری(dipping)، پوشش دهی (coating) جهت تولید انواع روکش فلز، اسباب بازی، وسایل ورزشی، کاغذ دیواری، چرم مصنوعی و... استفاده می‌شود.

پی وی سی کلرینه شده

پی وی سی کلرینه شده یا CPVC  دارای میزان کلر بیشتری از پی وی سی ( حدود 66 درصد) است که سبب شده این ترموپلاستیک درای خواص بهتری از نظر مقاومت حرارتی و شکنندگی نسبت به پی وی سی باشد. CPVC  جهت تولید انواع لوله، پروفیل و ورق در صنایع مختلف مورد استفاده است.

پلی اتیلن ترفتالات و انواع آن

پلی اتیلن ترفتالات ( (PETکه با نام پلاستیک پت نیز شناخته می‌شود از جمله ترموپلاستیک‌های نیمه کریستالی و از دسته پلی استرها می‌باشد که در تولید انواع محصولات مصرفی، ورق، قطعات خودرو و ساختمان کاربرد دارد. پلی اتیلن ترفتالات از پلیمریزاسیون تراکمی مونومر دی متیل ترفتالات و اتیلن گلایکول تولید می‌شود.

پلی کربنات

پلی کربنات یکی از ترموپلاستیک‌های مهندسی با خواصی از جمله مقاومت ضربه بالا، شفافیت خوب، استحکام کششی بالا، پایداری ابعادی و... می‌باشد. پلاستیک پلی کربنات برای اولین بار در سال 1956 و با پلیمریزاسیون بیس فنول A  تهیه شد. پلی کربنات به علت میزان بلورینگی کم شفافیت بالایی دارد.

کاربردهای مهم پلاستیک پلی کربنات، لوازم خودرو، شیشه شیر و آب، قطعات الکتریکی، ظروف غذایی با ماندگاری بالا و موارد مشابه هستند.