تبلیغات
مهندسی پلیمر(polymer engineering)
یکشنبه 16 مهر 1391

تشكر و قدردانی از تمام كسانی كه نظرات خود را عنوان كردند

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :عمومی ،

 

<توجه:این مطلب همیشه به عنوان اولین متن نمایش داده میشود ومطالب جدید بعد از آن قرار میگیرد>


 اگه كسی مایل به همكاری با ماست،میتونه مطالب رو به آدرس

polymerscience.1388@yahoo.com 

ارسال کنه تا با اسم خودش در این صفحه ثبت كنیم.اینطوری بقیه هم از مطالب شما استفاده میكنند.*

*(( اگه مایل به تبادل لینك با ما هستید ابتدا ما را با نام مقالات مهندسی پلیمر  لینك كرده و به ما در قسمت نظرات اطلاع دهید تا در اولین فرصت شما نیز با نام دلخواهتان به پیوندها اضافه گردید.با تشكر))


در نظر آنان كه پرواز را نمی فهمند هر چقدر هم اوج بگیری كوچكتر می شوی.

توجه :كپی برداری از این مطالب تنها با ذكر آدرس این وبسایت مجاز میباشد  

MONOMER TOGETHER
POLYMER FOR EVER

حرف پایانی:

وقتی با خدا گل یا پوچ بازی می کنی .. نترس!

        تو برنده ای ...........

 

آخه خدا همیشه دوتا دستش برای تو پُره!!!!!!!!! 


یکشنبه 20 اسفند 1391

کامپوزیت ها

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :كامپوزیت ،

کامپوزیت ها

کامپوزیت به موادی اطلاق می شود که در ساختار آن بیش از یک جزء استفاده شده باشد. که در این مواد اجزاء مختلف خواص فیزیکی مکانیکی خود را حفظ کرده و در نهایت ماده ای حاصل می شود که دارای خواص بهینه ای می باشد. که در تک تک مواد مشارکت کننده به صورت مجزاء در همه حالت ها وجود ندارد.

یک کامپوزیت از دو فاز عمده تشکیل شده است :

الف ) فاز پیوسته یا ماتریس

ب ) فاز ناپیوسته

در کامپوزیت های پلیمری فاز پیوسته یا زمینه اصلی از جنس پلیمر می باشد که اتصال دو فاز به یکدیگر از طریق سطح مشترک صورت می گیرد.

در عین حال کامپوزیت های پلیمری به دو دسته کلی تقسیم بندی می شوند.

1-   کامپوزیت تقویت شده با الیاف (Fiber Reinforced Composites) که این کامپوزیت ها به کامپوزیت های لیفی هم مشهور هستند (Fibrous Composites) در این نوع کامپوزیت الیاف فاز تقویت کننده می باشد. این دسته از کامپوزیت ها (FRC) در کاربرد های سازه ای استفاده فراوانی دارند.

2-    کامپوزیت های ذره ای (Particulate Composite)

در این نوع از کامپوزیت ها فاز تقویت کننده از ذرات تشکیل شده است. این دسته از کامپوزیت ها در قطعات با اصطحکاک زیاد مورد کاربرد قرار می گیرند.

در مجموع باید اشاره کرد که کامپوزیت های لیفی ذره ای به طور گسترده در صنایع نظامی، خودروسازی، صنایع هوایی، دریایی و راه آهن مورد استفاده قرار می گیرند.

ویژگی های اصلی کامپوزیت ها :

1-   وزن مخصوص کم

2-  پایداری حرارتی خوب

3- توانایی بالا در جذب انرژی ها

4- ظرفیت دمپینگ بالا

5- سهولت در تولید

6-  مقاومت خستگی خوب

با توجه به مجموعه شرایط مذکور کامپوزیت های پلیمری رفته رفته نقش گسترده ای را در صنایع مختلف به عنوان جایگزین فلزات پیدا کرده اند.

نقش الیاف در ساختار مواد کامپوزیتی ( مواد مرکب لیفی )

الیاف اصلی ترین المان در مواد مرکب لیفی هستند که بالاترین کسر حجمی را در ساختار کامپوزیت دارند. انتخاب صحیح نوع، مقدار و جهت بسیار مهم بوده و تاثیر زیادی در خصوصیاتی نظیر :

-      جرم مخصوص

-      استحکام کششی

-      مدول کششی

-      استحکام فشار

-      استحکام خستگی

-      قیمت

-      خواص حرارتی و الکتریکی دارند.

طبقه بندی اصلی ترین الیاف مورد استفاده در کامپوزیت ها :

-      فلزی : شیشه ، ازبست

-      معدنی : کربن، گرافیت، آرامید

-      عالی : بر، Sic

-      طبیعی : طبیعی

الیاف شیشه (Glass Fibre)

این الیاف بالا ترین حجم مصرف رار دارا هستند و عمومی ترین نوع الیاف مصرفی را در ساختارهای مرکب دارند.

مزایا :

1-                 قیمت نسبتا پائین

2-                 استحکام کششی بالا

3-                 مقاومت شیمیایی بالا

4-                 خواص عایقی حرارتی و الکتریکی بالا

معایب :

1-                 شکنندگی پایین

2-                 مقاومت خستگی نسبتا پایین

3-                 مدول نسبتا پایین در مقایسه با دیگر الیاف

4-                 مقاومت کم سایشی

ترکیبات درانواع الیاف شیشه :

C Glass

Sor R Glass

D Glass

E Glass

محتویات

65-66

60

73-74

53-54

Slo2

4-5

25

-

14-15.5

Al2O3

13-14

2-3

9

0.5-0.6

20-24

Cao

Mgo

-

-

-

0.07

F

-

-

0.1-0.2

1<

FeO3

TiO2

8-8.5

<0.5

-

1.3

1.5

1<

Na2O

K2O


 خواص انواع الیاف شیشه

 

C Glass

R Glass

D GlassSor

E Gloss

واحد

خواص

3100

4400

2500

3400

Mpa

حداکثر نیروی کششی

-

860000

55000

73000

Mpa

مدول یانگ

-

5.2

4.5

4.4-4.5

%

شکست طولی

-

-

-

0.22

-

نسبت Cpo Isso Ns

 

اشکال الیاف شیشه

الیاف بلند :

1-                 منحنی (Yarn)

2-                 رشته ای (Roving)

3-                 پارچه ای

4-                 سوزنی و نمدی

5-                 نواری

6-                 سه بعدی( ترکیب سوزنی، پارچه زاویه دار در رشته ای)

الیاف کوتاه :

ساختار الیاف شیشه از سه قسمت موج اصلی تشکیل می شود :

موج ساده تا موج اریب، موج اطلسی، سایر حالات موج الیاف از این سه ساختار نشأت می گیرند.

درصد الیاف در روش SMC بسته به نیازهای کاربردی قطعه متفاوت است و این درصد  در حد 50 تا 70 درصد وزنی برای کاربردهای با استحکام و مدول بالا بکار می رود و در آمیزه هایی که میزان درصد وزنی الیاف آنها بالاتر از 60درصد است پرکننده بکار برده نمی شود.

آمیزه های SMC را بر مبنای شکل الیاف بکار رفته به سه گروه زیر تقسیم می کنند.

-      SMC-R

-      SMC-CR

-      XMC

SMC-R که به معنای آرایش اتفاقی الیاف کوتاه در ورقه است.

SMC-CR که C به معنای الیاف موازی و پیوسته در یک طرف از ورقه و R به معنای الیاف کوتاه در دوطرف دیگر ورقه می باشد.

و XMC که X  به معنای الیاف پیوسته با آرایش ضربدری در ورقه می باشد.

روش های تولید :

الیاف کربن :

1-     نساجی – پلی اکریلونیتریل (PAN)

2-     روش (Pitch) ایزوتروپیک

انواع الیاف کربن :

-      نخی (Yarn) : اندازه 1 الی 25 میلیمتر جهت ترکیب و قالبگیری پلاستیک های گرمانرم و گرماسخت.

-      رشته ای: (Roving) – پودر در اندازه 0.3 با  L/D 30

-      پارچه ای ساده بافت – پودر در اندازه 0.03 میلیمتر با 30 L/D

-      نمدی

-      نواری

الیاف آرامید در کامپوزیت ها

مزایا :

-      جرم مخصوص پایین

-      مدول کششی بالا

-      استحکام کششی بالا

-      مقاومت ضربه بالا

-      کاهنده دامنه نوسان در ارتعاشات

محدودیت ها :

-      مقاومت فشاری پایین

-      محدودیت در برشکاری

-      حساس به نور خورشید

اشکال موجود الیاف آرامید

الیاف بلند :

1-     نخی (Yarn)

2-     رشته ای (Roving)

3-     پارچه ای

4-     ترکیبی با الیاف کربن و شیشه ( جهت پوشش محدودیت های موجود)

الیاف کوتاه :

انداره 1 میلیمتر تا 25 میلیمتر جهت قالبگیری

الیاف پلی اتیلن با زنجیره کشیده شده

Ultra High Molecular Weight PE (UHMWPE)

مزایا :

-      بالاترین استحکام کششی نسبت به سایر الیاف

-      مدول کششی بالا

-      پایین ترین جذب رطوبت را دارد ( کمتر از 1 درصد)

-      جرم مخصوص پایین

-      مقاومت سایشی بالا

-      ضریب انبساط حرارتی پایین

-      مقاومت شیمیایی بالا

-      محدودیت ها:

-      دمای کاربردی پایین (100-110 درجه سانتیگراد)

-      خزش پایین

-      دمای فرایند پذیری در محدوده 125 در جه سانتیگراد

-      چسبندگی پایین به پلیمرها

از انواع تجاری موجود آن (Dyneema – Spectra) می باشد.

کاربرد های آن : توری، ملزومات ورزشی و ... می باشد.

رزین ها ( ماتریس) و نقش آنها در کامپوزیت ها

1-     وظایف رزین ها در کامپوزیت ها :

-      نگهداری الیاف در کنار هم

-      انتقال تنش به الیاف

-      محافظت از الیاف در مقابل عوامل محیطی

-      حفاظت سطح الیاف از سایش

تاثیر بر خواص کامپوزیت :

1-     استحکام و مدول عرضی موثر

2-     خواص فشاری ( موثر)

3-     استحکام برشی ( موثر)

4-     استحکام برشی صفحه ای ( موثر )

5-     خواص کششی ( کم اثر )

فرایند پذیری یک کامپوزیت به خصوصیات فیزیکی رزین ها مانند گرانروی، نقطه ذوب و دمای پخت رزین دارد.

انواع رزین های پلیمری :

الف : پلیمر های گرما سخت

1-     رزین های پلی استر غیر اشباع

2-     رزین های اپوکسی

3-     رزین های فنولیک

4-     رزین اپوکسی نووالانس

5-     رزین پلی ایماید

6-     رزین اوره و ملامین فرمالدئید

ب : پلیمر های گرما نرم

1- نایلون 6 و 66

2- پلی استر ها

3- پلی کربنات

4- پلی استال ها – پلی سولفون ها

5- پلی اتراکتون PEEK

6- PAI , PEI

مقایسه خواص پلیمرهای گرمانرم و گرما سخت در کامپوزیت ها

خواص

گرما سخت

گرما نرم

مدول یانگ  (Gpa)

6- 1.3

4.8 – 1

استحکام کششی (Mpa)

180 – 20

190 – 40

چقرمگی شکست (Fraturetroughness)

M pam2 kic

Kg/m2 Gic

 

0.5 – 1

0.2 – 0.02

1.5 – 6

0.7 – 6.5

حداکثر دمای سرویس دهی

450 - 50

230 – 25

 

رزین های پلی استر

1-     پلی استر نوع اورتو با ویژگی های : قیمت پایین و کاربرد عمومی تا 85 %

2-     پلی اتر نوع ایزود با ویژگی های

-      مقاومت مناسب در شرایط محیطی و مواد شیمیایی

-      استفاده در لایه های ژلی

3-     رزین بیسفنلیک (پلی استر با کارایی بالا) با ویژگی های:

-      مقاومت بالا در مقابل خوردگی

-      مورد استفاده در لوله های انتقال مواد شیمیایی

4-     رزین وینیل استر (پلی با کارایی بالا) با ویژگی های :

-      چقرمگی بالا

-      مقاومت ضربه بالا

-       مقاومت شیمیایی عالی

رزین های اپوکسی

این رزین ها با خواص زیر مورد توجه قرار می گیرند :

1-     خواص مکانیکی خوب : مانند چقرمگی، سختی، مقاومت سایشی بالا

2-     خاصیت الکتریکی خوب

3-     مقاومت حرارتی عالی

4-     چسبندگی عالی به بسیاری از مواد مانند فلزات، چوب، بتن، شیشه، سرامیک

5-     مقاومت شیمیایی خوب

6-     جمع شدگی کم پس از واکنش پخت

7-     فراورش مشکل تر نسبت به پلی استر ها

8-     قیمت بالا

عامل پخت ( سخت کننده رزین اپوکسی)

نوع عامل پخت تعیین کننده سرعت واکنش پخت، میزان حرارت ناشی از واکنش، گرانروی سیستم، زمان ژل شدن و حرارت لازم جهت رزین می باشد.

انواع عوامل پت

1-     پلی آمین ها

2-     انیدرید ها

3-     پلی آمید ها

رزین های ویژه

1-     رزین اپوکسی ویژه(نووالاک)

2-     رزین پلی ایماید(Polyimide)

این رزین ها با خواص ویژه زیر مورد توجه قرار گرفته است :

-      ساختار رزین فنلیک را دارد و نوع فراورش مشابه اپوکسی هاست.

-      خواص حرارتی و شیمیایی بهتری دارد.

-      خواص مکانیکی در دماهای بالا

-      گرانروی بالاتر نسبت به اپوکسی های معمولی دارد.

-      کارایی سایشی مطلوب دارد.

-      مقاومت بالا در برابر شعله دارد.

-      پایداری محیطی ضعیف و فراورش مشکل دارد.

-      سختی و استحکام بالا در محدوده وسیعی از دما از 240- تا 300 درجه سانتی گراد دارد.

نسبت رزین به الیاف در کامپوزیت

خواص مکانیکی و شیمیایی کامپوزیت ها با میزان زیادی تحت تاثیر نسبت رزین به الیاف قرار دارد به عنوان یک قانون کلی با افزایش میزان الیاف استحکام قطعه افزایش می یابد اما مقاومت محیطی در برابر رطوبت و مقاومت شیمیایی قطعه کاهش خواهد یافت.

میزان رزین به الیاف را می توان با بریدن به مساحت 1 cm2 و وزن کردن آن و توزین مجدد آن پس از سوزاندن در کوره ( در دمای 7000 سانتیگراد و زمان 1 ساعت) تعیین کرد.

طبقه بندی روشهای مختلف شکل دهی کامپوزیت ها

1-     روش قالب بسته (Closed Mold)

1-1            ) لایه گزاری پیوسته

1-2            ) پالتروژن

1-3            ) SMC , RTM

1-4            ) قالبگیری فشاری :

 1-4-1 )  پرس گرم

1-4-2 ) پرس سرد

2- روش قالب باز (Open Mold)

2-1 ) قالب های یک کفه (Contact Molding)

2-2 ) قالبگیری کیسه ای

2-3 ) رشته پیچشی (Filament Winding)

 

ویژگی های لازم برای یک فرایند کارامد و ارزان :

1-     امکان تولید قطعات بزرگ و پیچیده با سرعت مناسب

2-      کاهش مراحل مونتاژی

3-      ساختار سه بعدی با خواص ناهمسانی

4-      قابلیت تولید مجدد با خواص یکسان

فرایند  RTM و مزایای آن :

1-     امکان ساخت قطعات بسیار بزرگ

2-      امکان ساخت قطعات با عمق بسیار زیاد و شیب دیواره کم

3-      امکان استقرار دقیق الیاف در مکان های مورد نظر

4-      امکان تولید قطعات یک تکه

5-      امکان قرار دادن قطعات فلزی درون قالب

6-      آلودگی محیطی کمتر

7-      استفاده از حداقل حلال

8-      اتوماتیک کردن سیستم

9-      یکنواختی تولید

10- صرفه جویی و استفاده بهتر از نیروی کار

11- کاهش زمان چرخه قالبگیری و سرعت تولید بالا

12- اقتصادی بودن فرایند

13- عدم دور ریخت مواد

معایب فرایند  RTM :

-      طراحی و تهیه قالب دو کفه

-       خرید دستگاه تزریق

-       توجیه اقتصادی فرایند

-       نمایی از مجموعه فرایند  RTM

مواد اولیه تولید کامپوزیت :

1 - رزین ها با ویژگی های :

-      ویسکوزیته ( گرانروی ) پایین ( 100 – 1000 CP ) و توانایی پر کردن قالب

-       خیس کردن سریع تقویت کننده

-       زمان ژل شدن

از جمله این رزین ها پلی استر، وینیل استر، اپوکسی و یورتان ها هستند.

2 – الیاف با ویژگی های زیر :

- منعطف بودن جهت شکل گیری مورد نظر

 امکان پیش شکل دادن (Performing) مثل بریدن یا دوختن یا فشردن و افشاندن

 تراکم مناسب جهت جریان راحت رزین از میان آن

از جمله الیاف شیشه ، کربن و الیاف آرامیدی با حداکثر 50 درصد وزن مورد کاربرد در کامپوزیت.

خواص فیزیکی پرکننده ها :

1-     شکل ذرات : پرکننده ها می توانند به اشکال لیفی – صفحه ای ( پولکی ) – مکعبی – کره ای باشد.

2-     اندازه ذرات : ذرات ریز معمولا قدرت تقویت کنندگی پرکننده را در کامپوزیت بالا می برند اندازه ذرات معمولا 2 – 5 میکرون است.

3-     نسبت بسته بندی ذرات :

این پارامتر عبارتست از نسبت حجم خالی بین ذرات به حجم کل ذرات

4-     مساحت سطح : مجموع سطح خارجی یک گرم از ذرات

5-      دانسیته پودری که عبارتست از نسبت وزن به حجمی است که پرکننده اشغال می کند

6-      میزان جذب روغن :

مقدار روغنی که 100 گرم پودر جذب میکند. این کمیت برای تعیین تاثیر گزاری پرکننده به ویسکوزیته پلیمر مایع به کار می رود.

تاثیر پرکننده ها بر پلیمر های گرمانرم

1-     افزایش در : دانسیته، مدول، سختی، دمای تغییر شکل، خواص الکتریکی، رسانایی

2-      کاهش در: انقباض، وابستگی خواص به دما، مقاومت کششی، کرنش درشکست، شاخص جریان ذوب، مقاومت در برابر ضربه، انبساط حرارتی، هزینه

تاثیر پرکننده ها بر پلیمر های گرماسخت

الف- تاثیر بر رزین مایع :

-      افزایش ویسکوزیته ( گرانروی )

-       کاهش هزینه

-       افزایش و یا کاهش سرعت شبکه ای شدن

-       کاهش میزان اگزوترم

ب- تاثیر بر رزین شبکه ای شده :

 

-       کاهش شفافیت

-       افزایش ( یا کاهش ) مقاومت ضربه

-       کاهش مقاومت ها

-       افزایش مدول ها

-      کاهش انقباض

-       کاهش میزان جذب آب

-       افزایش مقاومت سایشی

-       اصلاح خواص حرارتی و الکتریکی

-       کاهش شعله پذیری

-       افزایش دمای تغییر شکل حرارتی

سایر مواد افزودنی در کامپوزیت ها :

1-     مواد پایدار کننده نوری

2-      مواد تاخیر انداز شعله

3-      مواد کاهنده دود

4-      مواد رنگزا

5-      مواد افزاینده مقاومت ضربه

6-      مواد اتصال دهنده ( اتصال بین الیاف و ماتریس جهت انتقال تنش )

7-      مواد جدا کننده از قالب

8-      مواد غلیظ کننده

9-      مواد رقیق کننده

10-مواد پرکننده هادی

11-مواد کاهنده میزان انقباض

12- مواد محافظ سطح

کامپوزیت و کاربرد آن در صنایع :

الف ) کامپوزیت با کارایی بالا :

-      کاربرد نظامی

-       ساخت قطعات ورزشی

-       صنایع خودرو سازی

-       صنایع حمل و نقل عمومی

-       صنایع دریایی

ب ) کامپوزیت با کارایی پایین و متوسط :

-       ساخت قایق ها

-       ساخت وسایل تفریحی

امروزه و حتی در دهه گذشته هدف بسیاریاز تحقیقات در جهت کاربردی کردن کامپوزیت ها حول دو محور زیر صورت گرفته است :

1-     کاهش قیمت قطعات کامپوزیتی

2-      امکان بیشتر جایگزینی قطعات فلزی توسط قطعات کامپوزیتی

استاندارد های مرتبط با کامپوزیت ها :

استاندارد های روش آزمون و خواص کامپوزیت ها

الف ) خواص مکانیکی

1-    استحکام مدول کششی

BS 2782         ASTM D 1708         ASTM D 2290

ISO/R527        ASTM D 1708        ASTM D 651 

ASTM D 638         ASTM D 349          BS 2782  

DIN53455         ASTM D 348         ASTM D 2585

2-    استحکام و مدول خمشی

BS 2782     

ASTM D 79   EN63

ISO/R178

DIN 53542

3-    استحکام و مدول فشاری

BS 2782

ASTM D 695       , DIN 53454

4-    استحکام ضربه

BS 2782 (Izod)  

ISO / R180      ISO / R179(Charpy)

ASTM D 256 , DIN 53453

ب ) خواص فیزیکی

1- دانسیته ( چگالی )

BS 3532  ,  ASTM D 1475   , DIN 53479

DIN 51757    .    ISO / R1183

2- زمان ژل شدن

ASTM D 2471

3-    آزمون سختی

ASTM D 2240 (Shore)

ASTM D 25583 (Bar Col )

ASTM D 785 (Rock Well )

4-    آزمون جمع شدگی :

Shirinkage

ASTM D 2566

ASTM D1299

5-    آزمون ویسکوزیته ( گرانروی )

ASTM D2393,    ASTM D445,    ASTM D1200

ج ) آزمون شرایط محیطی

1- میزان جذب آب

BS-27821     SO/R62

ASTM-D570   DIN-53475

BS-2782      DIN/53479

عیوب ظاهری و علت ایجاد آنها در کامپوزیت ها

نام عیب

علل ایجاد عیب

1- چین و چروک سطح (Wrinkling)

اثرحلال روی سطح لایه ژلی و پخت ناقص لایه ژلی

2- حباب ، حباب شدن

بالا بودن ویسکوزیته ( گرانروی ) رزین

مقدار پرکننده زیاد است

عدم خیس شدن لایه فیلم توسط لایه ژلی

3- چسبندگی لایه ژلی

عدم پخت لایه ها

خشک شدن زیاد لایه ژلی

4- ترک ریز (Crazing)

ضخیم بودن لایه ژلی

عدم استفاده از رزین مناسب

مناسب نبودن لایه ژلی

عدم پخت مناسب لایه رزین

زیاد بودن پرکننده

5- ترک های ستاره ای

ضخیم بودن لایه ژلی

قطعه از پشت مورد ضربه قرار گرفته است

6- نقاط خشک داخلی

همزمانی آغشته سازی دو لایه از الیاف

7- حل شدن رزین (Leaching)

در معرض رطوبت بودن

عدم پخت مناسب رزین

8- تاول زدن(Blister)

عدم مناسب بودن کاتالیزور

عدم خیس شدن خوب الیاف با رزین در طی آغشته سازی

9- زرد شدن کامپوزیت (Yellowing)

جذب تشعشعات ماوراء بنفش نور خورشید

 

بازرسی نهایی کامپوزیت ها (Final inspection )

تفاوت اساسی قطعه کامپوزیتی با دیگر قطعات رایج فلزی این است که سازنده نقش قابل توجهی در آنها دارد.

به این عبارتست که سازنده مواد را به گونه ای که خود صلاح می داند می سازد.

لذا باید دقت های لازم را در جهت هرگونه حذف تغییرات ناخواسته انجام داد و اطمینان کامل از مواد و فرایند های ساخت را داشت.

نکات مهم در هنگام بازرسی عبارتند از :

1)    نقص های سطحی و کیفیت ظاهری

2)    حباب های احتمالی هوا ممکن است در قطعه محبوس شده باشد. که البته در صورت استفاده از رزین های غیر رنگی این بررسی به سادگی میسر خواهد بود.

3)    ابعاد

4)    آزمون های مربوطه

این دسته از آزمون ها را به دو گروه آزمون های خواص مکانیکی و شیمیایی طبقه بندی نمود که مهمترین آنها عبارتند از :

-     استحکام کششی

-     مدول خمشی

-     استحکام خمشی

-     استحکام ضربه

درجه پخت قطعه کامپوزیتی

بسیاری از تغییرات خواص قطعات کامپوزیتی ناشی از پخت قطعه می باشد. اگر قطعه خیلی کم پخت شده باشد می توان آنرا به راحتی از روی صدای زدن یک سکه به آن تشخیص داد زیرا قطعه نرم است و صدای خاصی را ایجاد می کند.

از نقطع نظر کاربردی در شرایط کارگاهی راحت ترین راه جهت تعیین وضعیت پختی قطعه انجام آزمون سختی است.

البته بهترین روش تعیین سختی روش بارکول (Barkol) است.

اگر چه آزمون سختی بارکول بیانگر معیار کافی جهت تعیین حالت پخت نیست. اما جهت تعیین قطعات سالم از ناسالم مناسب است. به همین منظور قطعاتی که سختی بارکول کمتر از 25 را دارند قطعه اسقاطی و معیوب منظور می شوند.

رشته پیچی کامپوزیت ها (Filament Winding)

این روش که یکی از روش های شکل دهی کامپوزیت ها است تابع روش قالب باز  است.

در این روش الیاف به شکل نواری یا تک رشته پس از آغشته شدن به رزین بر روی یک مندل (قطعه فلزی یا غیر فلزی) پیچانده می شوند.

این روش در پایان منجر به تولید قطعه ای با استحکام ویژه بسیار بالایی می شود. این خود بدین سبب است که در حدود 80 درصد وزن یک قطعه کامپوزیتی رشته پیچی شده از الیاف تشکیل شده است.

موارد کاربردی این روش برای ساخت قطعات با محور متقارن مثل لوله ها ، سیلندر ها، قطعات گنبدی، مخروطی و ... بکار می رود.

از موارد کاربرد این قطعات تولیدی با این روش می توان به تانک های زخیره مواد، لوله ها، موشک ها، ظروف تحت فشار، وسایل الکتریکی و ... اشاره کرد.

این روش به دلیل مزایایی که دارد از قبیل وزن سبک تر ، منابع نگهداری کمتر

 مقاومت بیشتر در برابر عوامل خوردگی محیط و ارزان بودن بسیار مورد توجه قرار گرفته است

 


 



نوع سیستم و درجه پخت، مهم‌ترین عوامل تعیین‌کننده خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی درزگیرهای پلی سولفایدی هستند. این پلیمر مایع، دارای سیستم‌های پخت متنوعی است که بنابر نوع سیستم پخت و اجزای کامپاند متناسب با آن سیستم، نوع مصرف نهایی آنها تعیین می‌شود. یکی از عوامل پخت این درزگیرها که استفاده از آنها را در مخازن سوخت لاستیکی میسر می‌سازد، دی‌اکسید منگنز است. اجزای فرمولاسیون برای دستیابی به خواص مناسب، یکی از اساسی‌ترین مسائل در مورد ساخت درزگیرهای دوجزئی است. بررسی درصد تأثیرات این اجزا بر خواص فیزیکی و مکانیکی آمیزه‌ها، نشان می‌دهد که هر کدام از این اجزا، بنا به نوع سیستم پخت تاثیرات متفاوتی بر این خواص دارند. آزمایشات در این تحقیق، بر مبنای روش تاگوچی طراحی شده و آزمون‌های خواص یادشده برای هر آزمایش انجام شده است و نتایج حاصله موردتجزیه و تحلیل قرار گرفته‌اند.



منظور از پلیمرهای پلی‌سولفاید، پلیمرهای آلیفاتیک دارای پیوندهای گوگردی در زنجیره اصلی پلیمر است. این اتصالات می‌توانند دو، سه و... گوگردی باشند. پلیمرهای پلی‌سولفایدی، شامل الاستومرهای جامد با وزن مولکولی بالا، پلیمرهای مایع با وزن مولکولی پایین و محلول‌های آبی این الاستومرها و یا پلیمرهای مایع هستند. در این میان، بیشترین کاربرد را پلیمرهای پلی‌سولفاید مایع دارند و در تولید درزبندها[1] به کار می‌روند. از جمله خواص منحصر بفرد این درزبندها که در هیچ درزبند دیگری دیده نشده و باعث شده است تمایل زیادی به استفاده از آنها در صنایعی حساس مانند هوافضا (که عمده‌ترین مصرف این درزبندها را دارا است) به‌وجود آید، خاصیت خود ترمیمی[2] آنهاست که به دلیل جابجایی‌های بین مولکولی باندهای گوگرد-گوگرد و یا واکنش آنها با گروه‌های «مرکاپتان» باقی مانده رخ می‌دهد. همین خاصیت، موجب می‌شود که این درزبندها به درزبندهای از قبل پخت شده چسبندگی خوبی داشته باشند. لذا هنگام تعمیرات، هزینه و آسیب کمتری متوجه تجهیزات، از قبل درزبندی شده می‌شود. کاربردهای آنها در صنایع هوافضا در آب‌بندی مخازن سوخت و کابین‌های تحت فشار، درزبندی اتصالات موجود در بال، بدنه و اطراف پنجره‌ها و نیز محافظت از لوازم الکتریکی است. نوع سیستم پخت و درجه پخت، از مهم‌ترین عوامل تعیین‌کننده خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی محصول نهایی است. ساختار منحصر بفرد زنجیره اصلی پلیمرهای پلی‌سولفاید، سهم بسزایی در خواص مطلوب محصولات ساخته شده توسط این ماده را دارد. خواص درزبندهای ساخته شده از این پلیمر عبارتند از: مقاومت شیمیایی و مقاومت در برابر حلال‌ها و سوخت‌ها، انعطاف‌پذیری خوب و چسبندگی به بسیاری از سطوح نظیر استیل، آلومینیم، شیشه، لاستیک‌ها، بتون، چوب و... از نارسایی‌های این درزبندها می‌توان به پایین بودن مقاومت حرارتی و مقاومت در برابر خزش و بوی بد اشاره کرد که با فرمولاسیون مناسب می‌توان این مسائل را تا حد زیادی برطرف کرد. مقاومت در برابر فرسودگی و سیالات و انعطاف‌پذیری در دمای پایین متناسب با درصد پلیمر موردمصرف در فرمولاسیون محصول است. با توجه به حساسیت کاربرد در درزبندهای هواپیما و سایر وسائل موردمصرف در صنایع هوافضا (عمده‌ترین کاربرد این پلیمر) درصد وزنی پلیمر در کامپاند بالای 60درصد است. به همین دلیل درجه پخت و سیستم پخت به‌کار گرفته شده که استحکام‌دهنده پلیمر پایه‌اند، اساسی‌ترین نقش را در خواص فیزیکی و مکانیکی محصول نهایی خواهند داشت.


عبارتی که عموماً برای انتشار زنجیر و اتصالات عرضی پلیمرهای مایع در چسب‌ها و درزبندها استفاده می‌شود، «پخت»[3] است. پخت در واقع همان فرایند vulcanization است که فرایندی برگشت‌ناپذیر از اتصالات بین مولکولی زنجیرهای پلیمری و ایجاد شبکه‌ای سه بعدی می‌باشد. باید توجه داشت که پخت از این دست، به معنای تبخیر حلال نیست.


پخت بر اثر اکسیداسیون


لاستیک پلی‌سولفاید دارای گروه‌های هیدروکسیل، توسط اکسید روی، پخت می‌شود. این در حالی است که لاستیک دارای ساختاری نظیر پلیمرهای مایع تجاری، با استفاده از پراکسید روی، پخت می‌شود. فرایند اخیرالذکر که اکسیداسیون گروه‌های انتهایی و شاخه‌ای مرکاپتان و تشکیل باندهای دی‌سولفاید است.

دی‌اکسید منگنز به‌عنوان عامل پخت


یکی از رایج‌ترین عوامل پخت در تکنولوژی پلی‌سولفایدها، دی‌اکسیدمنگنز است. (اکسید منگنزIV) که در درزبندها بخش شیشه‌های عایق و هواپیما کاربرد دارند. برای پی بردن به ساختار دی‌اکسید منگنز و مکانیزم پخت آن، روش رزونانس پارامغناطیسی الکترون (EPR) به‌کارگرفته می‌شود. با بررسی تغییرات سیگنال‌های حاصل از پخت پلی‌سولفاید توسط دی‌اکسید منگنز، هر دو مکانیزم رادیکال آزاد[4] و تراکمی[5] در کنار هم برای این پخت پیشنهاد شده‌اند. در آزمایشات، وقتی درصد اکسیژن موجود کاهش می‌یابد، می‌توان توسط تکنیک‌های اسپینی، درصد و انواع رادیکال‌های آزادی را که در واکنش دی‌اکسید منگنز فعال با پلی‌سولفاید با گروه انتهایی مرکاپتان و یا با گروه‌های مرکپتاید وجود دارند، مشخص کرد. رادیکال تیل ) ( تشکیل شده از SH- به وجود آمده است و نه از تجزیه SS-- و پخت بر اثر اتصال تعداد زیادی از رادیکال‌ها به وجود می‌آید. در آزمایشاتی که اکسیژن زیادی در آنها وجود دارد، عمر رادیکال‌های آزاد کاهش می‌یابد، اکسیژن مصرف می‌شود و سرعت پخت تشدید می‌یابد. آنالیز توسط NMR نشان می‌دهد که محصول با آنچه که در آزمایش تهی از اکسیژن به دست می‌آید، تفاوتی ندارد. در آزمایشات اسپینی دیگری که انجام شد، رادیکال‌های و و و نیز آنیون رادیکال - مشخص شدند.

معرفی مواد و تجهیزات مورداستفاده


رزین پلی‌سولفاید مورد مصرف از نوع NVB II ساخت شرکت کازان[6] روسیه، دوده SRF ساخت کربن پارس، کربنات کلسیم کوت شده وینداور ایرانی، سیلیکا Cabosil ساخت cobat امریکا، روغن پارافین کلره، ساخت شرکت C.P.Hall امریکا، دی‌اکسید منگنز ساخت Kychem چین، و شتابدهنده‌های TMTD و DPG به ترتیب vulkacit thioram و vulkacit D ساخت شرکت Bayer AG آلمان، استئاریک اسید ساخت Natoleo مالزی، رزین فنولیک ساخت BASF آلمان و آب‌مقطر.


رئومتر MDR2000 ساخت شرکت Monsanto برای تعیین زمان پخت (t90 در 60درجه سانتی‌گراد)، زمان برشتگی و ماکزیمم و مینیمم گشتاور برشی. دستگاه کشش Instron 1114 برای اندازه‌گیری استحکام کششی، درصد افزایش طولی، استحکام برشی و مقاومت پوستگی. دستگاه سختی‌سنج Zwick 3100 از نوع Shore A برای تعیین سختی.


تمام آزمون‌های یادشده، برطبق استاندارد AMS3269 (تدوین شده در 1993) انجام شد.

طراحی آزمایشات و کارهای تجربی


اجزای کامپاند برای بررسی میزان تاثیر بر خواص، شامل اجزای متغیر در هر فرمولاسیون به همراه سطح تغییرات هر یک از آنهاست. مقادیر داده شده برحسب phw (قسمت نسبت به صد قسمت وزنی رزین پلی‌سولفاید) است. با توجه به روش تاگوچی در طراحی آزمایشات، برای این تعداد متغیر با سطوح تعیین شده جدول استاندارد طراحی آزمایشات برابر آرایه‌های متعامد L32 وجود دارد.با توجه به ترکیبات تعیین شده از سطوح توسط جدول آرایه‌های استاندارد M32، تعداد 32 کامپاند به دست آمد که در جدول 2 درصد ترکیب اجزا در مقابل شماره کامپاند مربوطه، آمده است. در تمام کامپاندها، اجزای مشخص شده با 100قسمت رزین پلی‌سولفاید ترکیب شدند. ترتیب اختلاط به این صورت بود که ابتدا اجزای شتابدهنده و عامل پخت به همراه قسمتی از روغن ترکیب شده و کامپاند پخت را تشکیل دادند. رزین پلی‌سولفاید نیز با دوده (SRF black)، کربنات کلسیم، سیلیکا (Cabosil)، اسید استئاریک و درصدی از روغن پارافین کلره، مخلوط شد و کامپاند پایه را تشکیل داد. سپس دو جزء را با یکدیگر مخلوط کرده و آمیزه نهایی در دمای 60درجه سانتی‌گراد، پخت شد.مشاهده می‌کنیم که چگونگی تغییر این سه خاصیت در هر آمیزه، تقریباً نزدیک به هم بوده و بروز برخی تفاوت‌های موجود، به دلیل نوع اثر بعضی از مواد به واسطه واکنش‌های شیمیایی استوکیومتریک و یا فعالیت سطحی هر یک از اجزا (که تعیین‌کننده میزان اختلاط و یا ضریب انباشتگی در نمونه می‏باشد) بوده است. اثر کربنات کلسیم در سختی تورم و استحکام پوستگی است. با بررسی نوع شکست استحکام پوستگی، مشخص شد که تنها عامل افزایش‌دهنده چسبندگی (رزین فنولیک) تعیین‌کننده نیست، هر چند که با افزایش این عامل، نوع شکست چسبی[7] به مراتب کاهش می‌یابد.افزایش MnO2 تا 5 پارت، موجب افزایش خواص و کاهش نسبی سرعت پخت می‌شود. بعد از این مقدار، شاهد کاهش در استحکام نمونه و همچنین افزایش درصد تورم خواهیم بود که بیانگر مقدار بحرانی در استفاده از این عامل پخت می‌باشد.با بررسی دیگر عوامل مشخص می‌شود عواملی که در پخت اثر تاخیردهندگی دارند، به ترتیب عبارتند از: اسیداستئاریک، رزین فنولیک و سیلیکا که این مورد، ناشی از ماهیت اسیدی مواد ذکر شده بوده و باعث می‌شود در درجات حرارت بالا و فشار زیاد، واکنش‌های هیدرولیز و تخریب پلیمر، افزایش یابند. برعکس، آب، DPG و TMTD به ترتیب اثر تسریع‌کنندگی بر پخت دارند. با بررسی‌های انجام شده، فرمولاسیونی که دربرگیرنده بهینه‌ای از خواص می‌باشد، طراحی شد

منابع:


1. George Odian ,"Principles of polymerization" John Wiley & Sons, Inc, New York, 1991


2. C.Eniss, P.J. Hanhela, R.H.E.Hung, G.J.Long and D.Bernton paul, "General procedures to determine the composition of commercial, two part polysulfide aircraft sealants", J. of applied polymer science, vol. 41,pp. 2837-2856, 1990.


3. Aliphatic polysulfides, a monograph by Heinz Lucke-Huthing and Wepf. Verlag. Heidelberg. 1994.


4. G.B.Lowe, "The cure chemistry of polysulfides", Int. J.Adhesion and Adhesives, 19,pp.345-348,1997.


5. J.R.Panek, "Polysulfide Sealants and Adhesives", Handbook of adhesives, I.Skeits, Ed, chap 16,pp. 307-315,1990.


یکشنبه 6 اسفند 1391

لاستیک- طبیعی و صنایع

   نوشته شده توسط: محمد s    

لاستیک- طبیعی و صنایع



ولکانیزاسیون

در اوایل سده شانزدهم، کلمب و دیگر کاوشگران اسپانیایی مشاهده کردند که سرخپوستان آمریکایی جنوبی با توپی که از شیره گیاهی یا شیرابه ی انواع خاصی از درختان درست شده بود بازی می کردند. یکی از نام هایی که سرخپوستان بر شیرابه اطلاق می کردند هِـوِئا بود، و مهمترین درختی که شیرابه مزبور را از آن به دست می آوردند هوئا برزیلینسیس نام داشت. گر چه کاوشگران اسپانیایی مقداری از این" صمغ هندی" را با خود به اروپا آوردند، اما استفاده چندانی از آن نشد، تا سرانجام جوزف پریستلی، کاشف اکسیژن، نشان داد که مالش آن بر خطوطی که با مداد نوشته شده باشند، آنها را پاک می کند. بر اساس همین کاربرد نسبتاً عوامانه اما با وجود ای پر فایده، امروزه در زبان انگلیسی لاستیک راRUBBER می خوانند.

علت این که اروپاییان در طی دو قرن نتوانستند استفاده مهمی برای لاستیک بیابند این بود که در دماهای زیاد نرم، چسبنده، و در دماهای کمتر سفت و شکننده می شد. چارلز مکینتاش اسکاتلندی دو قطعه پارچه را از لاستیک می پوشاند و در حالی که لاستیک در و سط آن دو به عنوان چسب عمل می کرد، آنها را به یکدیگر می فشرد؛ بدین ترتیب با استفاده از چسبندگی لاستیک در حرارت های بالا، مصرفی برای لاستیک هندی پیدا کرد.

مکینتاش از پارچه مضاعفی که با این روش ضد آب شده بود برای تولید بارانی استفاده می کرد. بدین ترتیب بارانی مکینتاش اختراع شد، و هنوز هم در انگلستان لباس های بارانی را که از پارچه های امروزی تهیه شده باشند به همین نام می خوانند.

در ابتدا چکمه ها و کفش هایی که از لاستیک یا پارچه های پوشیده از لاستیک تهیه شده بودند در انگلستان تولید و به ایالات متحده صادر می شدند؛ بعدها در دهه 1830، در خود ایالات متحده به مرحله تولید رسیدند. اما چندی نگذشت که آمریکاییان از کفش هایی که در زمستان سفت و در تابستان نرم و بی شکل می شدند بیزار شدند. در همین زمان بود که چارلز گودییر وارد صحنه شد.

گودییر در سال 1800 در نیوهیون کانتیکت به دنیا آمد. پدرش مخترع و تاجر ناموفقی بود. گودییر جوان دوست داشت راهی برای مقاوم ساختن لاستیک در برابر تغییرات دما بیابد تا در مصارف گوناگونی کاربرد پیدا کند. این علاقه به شیفتگی عمیقی تبدیل شد که سلامتی و سرمایه اندکی را که او و خانواده اش در فاصله سالهای 1830 تا 1839 داشتند، به باد داد. دراین مدت گودییر چندین بار به زندان بدهکاران افتاد؛ برای تامین غذا و مسکن محتاج خویشاوندانش شد؛ اما باز هم شیفتگی اش باقی بود. یکی از شکست های زندگی اش فروش تعداد زیادی کیسه نامه به دولت بود که برای ضد آب شدن با لاستیک آمیخته شده بودند، اما هنوز آنها را از کارخانه بیرون نبرده بودند که در برابر گرما چسبناک و بی شکل شدند.

پس از تلاش های ناموفق و غیرعلمی بسیاری که برای بهبود لاستیک انجام داد، در یکی از این تلاش ها که قصد داشت آن را با گوگرد مخلوط کند، تصادفاً مخلوطی از لاستیک و گوگرد با اجاق تماس پیدا کرد. گود ییر در کمال شگفتی مشاهده کرد که لاستیک ذوب نشد، بلکه مثل قطعه ای چرم فقط کمی سوخت. گودییر بلافاصله به اهمیت این تصادف پی برد. بعدها دخترش گفت:

همچنان که از اتاقش می گذشتم، بر حسب اتفاق قطعه صمغ کوچکی را که نزدیک آتش گرفته بود دیدم و نیز متوجه شدم که بر اثر اکتشافی که ظاهراً کرده بود، برخلاصه همیشه حالتی سرزنده داشت. قطعه صمغ را در سرمای شدید بیرون در آشپزخانه بر میخی آویزان کرد. وقتی آن را صبح روز بعد به داخل آورد، با خوشحالی بر دست بلندش کرد. آن را درست مثل روز قبل که بیرونش گذاشته بود، ارتجاعی یافت.

گودییر پس از انجام آزمایش های بیشتر، بهترین دما و مدت حرارت را برای تثبیت لاستیک تعیین کرد. تقاضای ثبت اکتشافش را کرد، و در سال 1844 فرایند خود را بر اساس نام خدای آتش روم باستان، ولکان، فرایند ولکانیزاسیون نامید، که به نام او ثبت شد.


پسنوشت

وقتی لاستیک در مجاورت گوگرد حرارت داده شود، اتمهای گوگرد زنجیره های بلند مولکول های پلیمری لاستیک را به یکدیگر متصل می کنند و بدین ترتیب ماده زمینه ای لاستیک را به توده یکپارچه ای تبدیل می کنند که حساسیت کمتری به تغییر دما نشان می دهد.

اگر بخواهیم تعریف والپول را به طور کاملاً دقیق تفسیر کنیم، کشف تصادفی ولکانیزاسیون لاستیک به دست گودییر را نمی توان بخت یارانه نامید. به جای اینکه چیزی را که مورد جست و جو نبود به طور تصادفی کشف کند، تصادفاً راه حلی پیدا کرد که سخت به دنبال آن بود. همان طور که در دیباچه گفته ام نمونه های بسیاری از تصادف های پر برکت می توان یافت که وقوع آنها منجر به اکتشافاتی شده است، و تا زمانی که این حوادث اتفاق نیفتاده بودند، کسانی که به دنبال چیزی بودند آن را نمی یافتند. این تصادف ها درست آن مفهومی را که منظور والپول از بخت یاری بود نمی رسانند، ولی آن قدر شبیه اند که می توان آنها را شبه بخت یاری نامید.

گودییر حتی پس از کشف فرایند ولکا نیزاسیون هم زندگی خوشی نداشت. درگیر دفاع قانونی از حق امتیاز اکتشافش شد، و اگر چه دانیال وبستر توانست در یکی از پرونده های نقض امتیازش او را در دادگاه پیروز کند، اما تا زمان مرگش در سال 1860 ، هرگز نتوانست از زیر بار سنگین بدهیهایش کمر راست کند. با این حال فرایند ولکا نیزاسیون منجر به فعالیت گسترده ای در زمینه تولید و مصرف لاستیک شد. تا سال 1858، ارزش اجناس تولید شده از لاستیک به حدود 5000000 دلار رسید. بزرگترین شرکتهای لاستیک سازی از جمله شرکت گودییر از سال 1870 به بعد در آکرون اوهایو تاسیس شدند. این قبل از اختراع اتوموبیل، کامیون و هواپیما بود، که قسمت اعظم لاستیکی که امروزه مصرف می شود در تایرهای آنها به کار رفته است.

لاستیک صناعی

دو لاستیک صناعی که برای نخستین بار با موفقیت تجاری همراه بودند، یعنی نئوپرن و تیوکول، هر دو برحسب تصادف تولید شدند. کشف نئوپرن شبه بخت یارانه و کشف تیوکول بخت یارانه بود.

شیمیدانان با حرارت دادن لاستیک در شرایط تنظیم شده و شناسایی قطعاتی که از تجزیه آن به دست می آمد، مطالبی در باره ساختار مولکولی لاستیک آموختند. یکی از این قطعات ایزوپرن بود، که ترکیبی پنج کربنی با دو پیوند مضاعف است. در سال 1920 هرمان استاودینگر مقاله معروفی نوشت که در آن برای ساختار فراورده های طبیعی مهمی نظیر لاستیک، سلولوز، و پروتئین ها، و نیز برخی مواد صناعی که ویژگی های مشابهی داشتند، توجیهی ارائه شده بود. به نظر وی این مواد، که ظاهراً با ترکیبات آلی ساده تر تفاوت مرموزی داشتند، پلیمر بودند ( این کلمه از دو واژه یونانی پلی به معنای چندین و مروس به معنای پاره یا قطعه مشتق شده است). پلیمرها از مولکول های عظیمی تشکیل شده اند که در آنها واحدهای تکرارشونده با همان انواعی از پیوندهای شیمیای که در ترکیبات ساده تر دیده می شوند به هم متصل شده اند. به عنوان نمونه فرمول مولکول لاستیک چنین پیشنهاد شد:

فرض شد که تعداد زیادی واحد ایزوپرن " منومر" ( لغتاً به معنای " یک پاره" ) در درخت کائوچو طی واکنش های زیست شناختی به یکدیگر متصل می شوند و مولکول های پلیمری بزرگ لاستیک به دست می آید.

پس از آنکه این فرمول برای لاستیک طبیعی پیشنهاد شد، تلاشهای زیادی برای تهیه نوعی لاستیک صناعی که ساختار مولکول و خاصیت ارتجاعی لاستیک به دست آمده از درخت را داشته باشد انجام شد. ایزوپرن در معرض کاتالیزورهای مختلفی قرار گرفت تا معلوم شود آیا به شکل چیزی مثل لاستیک پلیمریزه می شود یا نه. این تلاش ها به اندازه ای موفقیت آمیز بودند که مشخص شد نظریه استاد و دینگر صحیح است، اما جنبه های جزئیتر ساختار مولکولی ناشناخته بودند، تا سرانجام کارل زیگلر در 1953 کاتالیزورهای تنظیم کننده آرایش فضایی را کشف کرد ( در فصل 26 در باره این اکتشاف بخت یارانه توضیح داده شده است). معلوم شد که در لاستیک طبیعی آرایش واحدهای منومر ایزوپرن " تمام – سیس" است؛ این آرایش را می شد با کاتالیزورهای جدید در لاستیک صناعی تقلید کرد، در حالی که کاتالیزورهای قبلی باعث ایجاد آرایش اتفاقی واحدهای سیس و ترانس می شدند. تنها از این موقع بود که تولید لاستیک صناعی مقدور گردید، به نحوی که تقریباً نمی شد فرقی بین آن و همتای طبیعی اش گذاشت. امروز مهمترین عامل تعیین کننده استفاده از لاستیک طبیعی یا صناعی در ساخت تایر و تولیدات دیگر قیمت نفت است، که ماده اولیه لاستیک صناعی است.

دکتر و. س. کلکات، که در آزمایشگاه جکسون شرکت دوپون پژوهش می کرد، متوجه تحقیقاتی که پدر نیولند در دانشگاه نوتردام انجام داده بود شد. نیولند کشیشی کاتولیک، رئیس نوتردام و شیمیدان بود. او با انتشار نتایج تحقیقاتش نشان داد که استیلن، هیدروکربنی که فرمولH2 C2 را دارد، تحت شرایطی یک یا دوبار به خود اضافه می شود، و وینیل استیلن و دی وینیل استیلن، که مولکول هایی با فرمولC6H6,C4H4 هستند، ایجاد می کند. به عقیده کلکات ممکن بود این دیمرها و تریمرها آن قدر به واحد سازنده لاستیک طبیعی، یا ایزوپرن، شباهت داشته باشند که بتوان از آنها برای تهیه لاستیک صناعی استفاده کرد. عده ای از شیمیدانان زیر دست خود را در دوپون به این کار مشغول ساخت، اما موفقیتی نصیب شان نشد، بنابر این نزد والاس کارودرز رفت، که در ایستگاه آزمایشی دوپون که محل انجام مهمترین پژوهش ها در زمینه پلیمرها بود مقام سرگروهی داشت.

کارودرز به مسئله علاقه مند شد. از شیمیدانی به نام آرنولد کالینز که زیر نظرش کار می کرد خواست تا نمونه ای از مخلوط خامی را که به روش نیولند از استیلن به دست می آمد تخلیص کند. وقتی کالینز این کار را انجام داد توانست مقدار ناچیزی مایع جدا کند که به نظر می رسید نه وینیل استیلن باشد نه دی وینیل استیلن، و نیولند نیز آن را شرح نداده بود. اما آن را دور نریخت، بلکه در مدت تعطیلات آخر هفته بر میز کارش در کناری گذاشت. وقتی دوشنبه برگشت متوجه شد که مایع سفت شده است، و وقتی آنرا بررسی کرد، دریافت که حالتی لاستیکی پیدا کرده است، تا حدی که وقتی آن را روی میزش می انداخت، برمی گشت.

شاید بگویید این هیچ تصادف نبود، بلکه همان چیزی بود که کلکات انتظارش را می کشید یا حتی پیش بینی می کرد. اما وقتی این جامد لاستیکی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت، معلوم شد شکل پلیمری هیدروکربن استیلن نیست، بلکه در آن کلر وجود دارد، که کاملاً غیر مترقبه بود. ظاهراً این کلر ناشی از اسید کلریدریک (HCI) بود که در روش نیولند برای به دست آوردن دیمر و تریمر استیلن استفاده می شد، و به وینیل استیلن اضافه شده بود. محصولی که از این اضافه شدن به دست آمد به دلیل شباهتش به ایزوپرن، کلروپرن نام گرفت. تنها تفاوتی که وجود داشت این بود که در مولکول منومر آن، اتم کلر به جای یک گروه متیل ( واحدی مولکولی متشکل از یک اتم کربن متصل به سه اتم هیدروژن، یعنی CH3) قرار گرفته بود. این پلیمر یزاسیون خود به خودی کلروپرن در طی تعطیلات آخر هفته بر میزکالینز ایجاد جامد لاستیک مانندی کرده بود که شرکت دوپون نئوپرن نامید.

معلوم شد که این لاستیک صناعی جدید بر خلاف لاستیک طبیعی مقاومت زیادی در برابر نفت، بنزین واوزون دارد. همین ویژگی ها باعث شد دوپون آن را با وجود گرانتر بودنش در مقایسه با لاستیک طبیعی، در سال 1930 تولید و به بازار عرض کند. نئوپرن هنوز هم مفید و ارزشمند است؛ دوامش در کار بردهای سنگینی همچون شلنگهای صنعتی، پوشش کف کفش، درزگیری دور شیشه ، تسمه های انتقال نیروهای مکانیکی سنگین و پوشش کابل های برق، اثبات شده است. از کاربردهای تازه و جالب آن، استفاده از نئوپرن به عنوان ماده چسباننده کمربندهای چرمی دو لایه است: با این ماده می توان دو نوار چرمی سیاه و قهوه ای را بدون دوزندگی بطور دایمی به هم چسباند و کمربندهای دو رنگ قابل تعویض تولید کرد.

در سال 1924 ج . س . پاتریک تصمیم گرفت از مقادیر زیاد اتیلن و گاز کلر که محصول جانبی فرایندهای صنعتی بود، ماده مفیدی تهیه کند. از قبل می دانستندکه از ترکیب این دو ماده دی کلرید اتیلن به دست می آید؛ پاتریک مشغول آزمایش بر روی واکنش مواد مختلف با دی کلرید اتیلن بود، به این امید که اتیلن گلیکول، که محصول قابل فروشی بود، تولید شود. یکی از موادی که امتحان کرد پلی سولفید سدیم بود. واکنش این ماده با دی کلرید اتیلن موجب تولید مایع گلیکولی که به دنبال آن بود نشد، بلکه ماده ای نیمه جامد و لاستیکی به دست آمد. پاتریک بی درنگ به اهمیت بالقوه این جسم لاستیکی پیش بینی نشده پی برد، و طرح پژوهشی گسترده ای را آغاز کرد که پس از مدت کوتاهی به در خواست ثبت امتیاز و تاسیس شرکتی برای تولید این لاستیک صناعی جدید منجر شد.

شرکت شیمیایی تیوکول، که پاتریک رئیس آن بود، تیوکول A را در سال 1929 به بازار فرستاد. ساختار مولکولی آن با لاستیک طبیعی کاملاً تفاوت داشت، ولی در عین حال ارتجاعی بود. نسبت به لاستیک طبیعی یک برتری داشت و آن اینکه مثل نئوپرن در برابر مواد نفتی مقاوم بود. اما چندی نگذشت که عیب بزرگ آن معلوم شد: بوی گندی داشت!

شرکت تیوکول و دیگران لاستیک های پلی سولفید متعددی تولید کردند. در به کار گرفتن آنها از مقاومتشان در مقابل فراورده های نفتی و ویژگی های عایقکاری خوبشان نظیر درزگرفتن دور شیشه های اتومبیل و پوشاندن مخازن سوختی که در بالهای هواپیماها وجود دارند استفاده می شد. چون لاستیک های تیوکول را می شد در دمای پایین تثبیت کرد، مدتی از آنها به عنوان چسباننده و جزئی از سوخت های جامد موشک برای پرتاب ماهواره ها و سفینه های فضایی به مدار استفاده می شد.در سال 1982 شرکت نمک مورتون، شرکت تیوکول را خرید و تشکیل شرکت مورتون تیوکول را داد؛ هر دو شرکت قبل از ادغام در یکدیگر مواد شیمیایی تخصصی تولید کرده بودند و پس از ادغام نیز به کار خود ادامه دادند. شرکت مورتون تیوکول که از پیمانکاران عمده در ساخت شاتل فضایی نا فرجام چلنجر بود، دچار بدنامی زیادی شد. اما حلقه O شکلی که انفجار سفینه فضایی مزبور را به آن نسبت می دادند از لاستیک های صناعی پلی سولفید تیوکول نبود، بلکه آن را از ویتون، نوعی پلیمر ارتجاعی که از لحاظ شیمیایی بیشتر به تفلون شباهت دارد، تهیه کرده بودند.

منبع : سرگذشت اكتشافات تصادفی در علم - نوشته : رویستون رابرتس - مترجم: محی الدین غفرانی


یکشنبه 29 بهمن 1391

تسمه نقاله های لاستیکی

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :مقالات - کتاب -هندبوک ،

تسمه نقاله های لاستیکی :

تسمه نقاله عموماً برای جابجایی مواد روی سطوح مختلف ( سطوح افقی یا شیب دار) مورد استفاده قرار می‌گیرد. تسمه نقاله از سه قسمت اصلی به شرح زیر تشکیل شده است :

 ۱- لاستیک روکش بالای تسمه (رویه):

لاستیک روکش بالای تسمه قسمتی است که بار روی آن قرار می گیرد و وظیفه آن محافظت از عنصر کششی تسمه می باشد و از وارد شدن آسیب های ناشی از شرایط محیطی، سایش و بار عبوری از روی تسمه جلوگیری می کند.
ماده اصلی پوشش رویه تسمه عموماً ار لاستیک طبیعی یا مصنوعی می باشد و ضخامت آن متناسب با نوع و مشخصات فیزیکی حمل شونده از قبیل دما، اندازه ذرات، برندگی یا صیقلی بودن ، زمان یک دور گردش تسمه نقاله و نیز خواص شیمیایی مواد و شرایط کارکرد تسمه بستگی دارد.

۲- لاستیک روکش پایین تسمه (زیره):

لاستیک روکش پایین تسمه وظیفه محافظت عنصر کششی در مقابل سایش هرزگردها و درامها و سرریز مواد حمل شونده را دارا می باشد.معمولاً ضخامت لاستیک زیره از ضخامت لاستیک رویه کمتر می باشد.
نوع پوشش خارجی تسمه با توجه به محافظت در برابر آسیب های محیطی و مکانیکی طراحی می شود.

عواملی را که می تواند در نوع این پوشش مؤثر باشد را می توان به سه دسته زیر تقسیم کرد :

        - عوامل فیزیکی ،خوردگی ،سایش ، دما، اجسام ریز برنده یا صیقلی
        - عوامل شیمیایی ، محیط های اسیدی یا بازی ، روغن ،آب
        - مواد غذایی

۳- پارچه تسمه نقاله:

قسمتی از تسمه که استحکام مورد نیاز را برای حمل بار تأمین کرده و با انتقال نیروی کششی لازم موجب به گردش درآوردن پولی (درام ها) و هرزگردهای ماشین نقاله می شود و استحکام تسمه نقاله بر اساس استحکام پارچه آن بیان می شود.
از انواع تقویت کننده های تسمه می توان به کتان(B)، ویسکوز رایون (Z ,R)، نایلون – نایلون (PP)، پلی استر – نایلون (EP)، آرامید (D) و فولاد (ST) نام برد.

در اغلب موارد تاروپود یک پارچه از دو جنس متفاوت انتخاب می شود که استحکام کششی در جهت تار بیش از استحکام کششی آن در جهت پود است.

یکی از بهترین انواع منجیه که امروزه در صنعت بیشترین کاربرد را دارد پارچه با تار پلی استر و پود پلی آمید EP می باشد که از مزایای آن می توان به استحکام و مدول خوب ، عدم ازدیاد طول، مقاومت در برابر شکست، خوردگی، رطوبت و ضربه اشاره کرد. در جدول زیر مشخصات انواع تسمه های موجود براساس تعداد لایه ها و مقاومت کششی بیان شده است :

تسمه

استحکام کششی(kg/cm )

تعداد لایه ها

ضخامت (mm )

عرض

EP 100/1

100

1

3

30-150

EP 200/2

200

2

6

30-200

EP 315/3

315

3

8

30-150

EP 315/3

315

4

10

30-150

EP 400/4

400

4

9.5

30-150

EP 500/4

500

4

10

30-150

EP 630/4

630

4

10

30-150

EP 800/4

800

4

10

30-150

EP 800/5

800

5

18

30-150


جمعه 20 بهمن 1391

لاستیک وایتون(Viton Rubber)

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :مقالات - کتاب -هندبوک ،

لاستیک وایتون(Viton Rubber):
لاستیک مقاوم در برابر روغن، اسید، گاز و درجه حرارتهای بالا که مشخصات فنی آن به شرح زیر میباشد.

TECHNICAL

SPACIFICATIONS

QUALITY:VITON RUBBER SHEETING CODE: SM149

Values

Test method

Values

Test method

Properties

Metric units

FPS units

1.95 g/cm³

DIN 53508

1.95 Lb/ft³

ASTM D297

DENSITY

75 5 SH A

DIN 53505

75 5 SH A

ASTM D2240

HARDNESS

50 kg/cm2

DIN 53504

710 PSI

ASTM D412

TENSILE STRENGTH(min)

200%

DIN 53504

200%

ASTM D412

ELONGATION AT BREAK(min)

N.A.

DIN 53516

N.A.

ASTM D 5963

ABRASION RESISTANCE(max)

62%

DIN 53517

62%

ASTM D5963

COMPRESSION SET (70 C/24 hrs25% set)(max)

30 kg/cm

DIN 53515

168 Lbs/Inch

ASTM D624

TEAR RESISTANCE (Angular) min





CHANGE IN PROPERTIES




ASTM D573

HEAT AGEING (72hrs.AT 150 C)

+ 2 (Max)


+ 2 (Max)


---HARDNESS(Pts)

+5 / -5


+5 / - 5


---TENSILE STRENGTH (%)

+5 / -5


+5 / -5


---ELONGATION AT BREAK (%)




ASTM D 471

VOLUME SWELL :AT 150 C FOR 24 HRS/IN

+ 1%


+ 1%


ASTM OIL NO.1

+ 3%


+ 3%


ASTM OIL NO.2

+ 5%


+ 5%


ASTM OIL NO.3





CHEMICAL RESISTANCE

EXCELLENT


EXCELLENT

ASTM D 1149

---OZONE

EXCELLENT


EXCELLENT


---DILUTE ACIDS AND BASES

VERY GOOD


VERY GOOD


---OILS

VERY GOOD


VERY GOOD


---SOLVENTS

-40 to + 300 C


-40 to +300 C


TEMPERATURE RANGE

BLACK


BLACK


COLOUR


Temp.range: -40 Deg C to +250 Deg C for continuousexposure and
300 Deg C for intermittent temp. Fluctuation
Mechanical Properties: Sp. Gr. 1.95, T.S:50 kg/cm2, Elong: 200%, H: 75 +/-5
Shore A
Chemical Properties :

Dilute Acids and bases

Excellent

Conc Acids and bases

Excellent

Ozone

Excellent

Oxygen

Excellent

Mineral oils

Very Good

Gasoline

Very Good

Synthetic Hydraulic fluids

Very Good

Fuels

Please advice details of fuels

Aromatics up to 50% hydro carbon content

Very Good

Water and water vapor

Excellent

High vacuum

Excellent

Watering and resistance to ageing

Excellent

Amines and alkalis

Very Good

solvents

Very Good

Gas permeability

Good


یکشنبه 15 بهمن 1391

مقاله در مورد پلاستیک های زیست تخریب پذیر

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :مقالات - کتاب -هندبوک ،

مقاله در مورد پلاستیک های زیست تخریب پذیر
    موضوعات مورد بحث در این مقاله عبارتند از:
1-تعریف پلاستیک
2- کاربردهای پلاستیک
3- جنس پلاستیک
4-واژه زیست تخریب پذیر چیست
5- چگونگی استاندارد های یک محصول تخریب پذیر
6- دلایل زیست تخریب پذیر نبودن پلاستیک های معمولی.
7-سرعت تجزیه مواد مختلف در طبیعت
8- روش های اصلی تولید صنعتی پلیمردرساخت پلا ستیک های زیست تخریب پذیر
9- موضوعات مهم در بهربردار یپلیمرهای صنعتی
10- انواع پلاستیک های زیست تخریب پذیر
11- فرایند تولید پلاستیک زیست تخریب
12-تولید پلاستیک زیست تخریب پذیر PHA
13- مشکلات ساخت این نوع پلاستیک ها
14-اغازساخت پلاستیک های تخریب پذیر PHA
15- نمونه بسته بندی با پلاستیک تخریب پذیر
16- کاربردهای پلاستیک های تخریب پذیر
17- جنس و کاربرد پلاستیک های پروتئینی
18- پلاستیکهای خوراکی
19- فرق بین فیلم و ورقه های غذایی
20- امتیازات پوششهای تخریب پذیر بر دیگر مواد
21- نکات مهم درمورد مواد غذایی بسته بندی
22- پدیده جذب و فرایند نفوذ یعنی چه
23-نکات بسیار مهم دراستفاده ازظروف پلاستیکی
24- راه های از بین بردن زباله های پلاستیکی



مقدمه
یکی از مواد مصنوعی که تولید آن در انواع و کاربردهای مختلف روز به روزدر حال افزایش است ، پلاستیک و ترکیبات پلاستیکی است . اطرافمان انباشته از پلاستیک شده است،هر کاری که انجام می دهیم و هر محصولی را که مصرف می کنیم ، از غذایی که می خوریم تا لوازم برقی به نحوی با پلاستیک سر و کار داشته و حداقل در بسته بندی آن از این مواد استفاده شده است پلاستیک که یکی از عمده ترین الاینده های محیط زیست و بهترین مصنوعات بشری محسوب می گردد هم اکنون به معضل بزرگی برای محیط زیست و بشر امروزی تبدیل شده و زباله های پلاستیکی به جا مانده از محصولات غذایی همواره در قالب یک معضل بزرگ مطرح بوده است . این پلاستیک های دور ریخته شده که در واقع زمانی بسته بندی مواد خوراکی و بهداشتی را تشکیل می داده اند ، در عین حالی که کم خطر می باشند آلودگی های زیست محیطی و مشکلاتی وسیعی ایجاد می کنند که بارزترین آنها آلودگی های بصری و زیست محیطی و خسارت های جبران ناپذیر بر آب ، خاک ، هوا و جانداران است،پلاستیک با ماندگاری حدود 300 سال یک ماده تجزیه ناپذیر محسوب می شود . ازدیاد مصرف این ماده طی دو دهه اخیر به طور فزاینده ای در جهان محسوس است . بر اساس برآورد های صورت گرفته همه ساله بیش از یکصد میلیون تن پلاستیک در دنیا تولید می شود ؛علت آن نیز توسعه صنایع پتروشیمی و نفت و تغییر در الگوهای مصرف بشر است؛ برای مثال : در کشوری مثل استرالیا سالانه حدود یک میلیون تن پلاستیک تولید می شود که 40 درصد آن صرف مصارف داخلی می شود . در همین کشور هر ساله حدود 6 میلیون بسته یا کیسه پلاستیکی مصرف می شود . کشور ما ایران هم نیز سالیانه مقادیر زیادی لوازم پلاستیکی تولید می کند واین به خاطر داشتن منابع نفتی و تولیدات پتروشیمی فراوان است وبه خاطر همین امر کشور ما یکی از عمده تولید کنندگان مواد پلاستیکی به شمار می رود . خبر تولید پلاستیک های خوراکی شاید موجبات تعجب بسیاری از افراد را بر انگیزد اما واقعیت این است که هم اکنون دنیا به سمت تولید و استفاده از پلاستیک های زیست تخریب پذیر و خوراکی پیش می رود . در همین راستا محققان کشورمان با تلاش شبانه روزی به دستاوردهای مهمی در تولید این نوع پلاستیک ها دست یافته اند .
فهرست
1- تعریف پلاستیک (صحفه6)
2- کاربردهای پلاستیک(صحفه6)
3- جنس پلاستیک(صحفه8)
4- واژه زیست تخریب پذیر چیست(صحفه9)
5- چگونگی استاندارد های یک محصول تخریب پذیر.( صحفه9)
6- دلایل زیست تخریب پذیر نبودن پلاستیک های معمولی.( صحفه10)
7-سرعت تجزیه مواد مختلف در طبیعت(صحفه10)
8- موضوعات مهم در بهربردار یپلیمرهای صنعتی (صحفه11)
9- موضوعات مهم در بهربردار یپلیمرهای صنعتی (صحفه11)
10- انواع پلاستیک های زیست تخریب پذیر (صحفه12)
11- فرایند تولید پلاستیک زیست تخریب (صحفه12)
12-تولید پلاستیک زیست تخریب پذیر PHA (صحفه13)
13- مشکلات ساخت این نوع پلاستیک ها.( صحفه14)
14-اغازساخت پلاستیک های تخریب پذیر PHA (صحفه14)
15- نمونه بسته بندی با پلاستیک تخریب پذیر (صحفه15)
16- کاربردهای پلاستیک های تخریب پذیر(صحفه16)
17- جنس و کاربرد پلاستیک های پروتئینی(صحفه16)
18- پلاستیکهای خوراکی(صحفه17)
19- فرق بین فیلم و ورقه های غذایی(صحفه17)
20- امتیازات پوششهای تخریب پذیر بر دیگر مواد(صحفه17)
21- نکات مهم درمورد مواد غذایی بسته بندی (صحفه19)
22- پدیده جذب و فرایند نفوذ یعنی چه (صحفه19)
23-نکات بسیار مهم دراستفاده ازظروف پلاستیکی(صحفه20 )
24- راه های از بین بردن زباله های پلاستیکی(صحفه20)
25- چکیده(صحفه21)
26-نتیجه کیری (صحفه25)


تعریف پلاستیک
« پلاستیك » واژه ای است به معنای شكل پذیر، یا چیزی (مناسب برای قالب گیری). پلاستیك ها بر اثر حرارت، نرم می شوند و مانند خمیر بازی كودكان، به هر شكلی در می آیند. پس پلاستیک ها را می توان حرارت داده و به اشكال گوناگونی در آورد البته پس از سرد شدن، سخت می شوند و به شكلی كه یافته اند، باقی می مانند. پلاستیک محصولی است که به منظورهای مختلفی بکار می رود.پلاستیک ممکن است سخت یا نرم باشد شفاف یا مات باشد.می تواند شبیه چوب یا چرم یا ابریشم بنظر آید .در حال حاضر بیش از ۱۰۰۰۰ نوع پلاستیک مختلف وجود دارد.بعضی از انواع پلاستیک ها قابل بازیافت هستند و برخی غیرقابل بازیافت میباشند.از نظر بعضی ها که پلاستیک ها پسماندهایی هستند که در نهایت غیر قابل تبدیل هستند یا از آنجا که سوختهای فسیلی را مصرف می کنند آنها را انرژی خوار می نامند درصورتی که این چنین نیست وپلاستیکها از لحاظ انرژی و مصرف آن بسیار با صرفه عمل می کنند .یعنی انرژی خیلی کمتری برای ساخت یک بطری پلاستیکی نسبت به ساخت بطری شیشه ای مصرف می شود.همچنین از آنجایی که پلاستیکها وزن سبکی دارند انرژی کمتری برای حمل آنها مصرف می شود.گرچه پلاستیکها به طور کلی سبک هستند ولی دفع آنها در محلهای دفن زمینی گزینه ی خوبی نیست بلکه دو راه دیگر هم وجود دارد بازیافت و زباله سوزی .کاربری این روش ها موجب بازپس گیری برخی ارزشهای پلاستیک می شود که میتواند در ساخت دوباره اقلام پلاستیکی به کار آید.زباله سوزی موجب بازیابی انرژی شیمیایی می شود که می توان از ان به منظور تولید بخار و الکتریسیته بکار برد .در صورتی که دفن زمینی پلاستیکها هیچ کدام از این مزایا را ندارد و بعلاوه دفن بهداشتی پلاستیک به معنی دفن همیشگی است چرا که این نوع پسماند تجزیه هم نمی شود.
کاربردهای پلاستیک
پلاستیك، عایق حرارت و برق است، وزنی سبك دارد و می توان آن را به گونه ای ساخت كه هرگز نشكند یا از ان در ساخت اسباب بازی یا دریچه های قلب استفاده کرد در عصر حاضر پیشرفت فناوری به پیشرفت هایی که در زمینه مواد حاصل شده است ، بستگی دارد . مواد مرکب ، نشانه گامهای بزرگی است که در راه تکامل مواد مهندسی برداشته شده است . با ترکیب فیزیکی 2 یا چند ماده نه تنها مواد سبک تر و محکم تری به دست می آید که جایگزین مصالح سنتی از قبیل فلزات ، سرامیک ، چوبها و پلیمرهای معمولی می شوند بلکه می توان با توجه به کاربرد مورد نظر ، خواصی مشخصی را در این مواد ایجاد کرد .در ترکیب فیزیکی اجزای تشکیل دهنده ماهیت خود را کاملا حفظ می کنند اما در برخی از مواد مرکب برای پیشرفته بهبود خواص مواد ، اصلاحات جزیی سطحی در مواد تشکیل دهنده اعمال می شود .با توجه به اهمیت و نقش مواد مرکب در توسعه فناوری های نوین محققان دانشگاه تربیت مدرس برای نخستین بار در کشور ، امکان ساخت تخته های چوب پلاستیک را با استفاده از 2 روش مورد بررسی قرار داده اند و موفق به ساخت چوب پلاستیک از ضایعات خرده چوب و پلی اتیلن سنگین شده اند .ماده مرکب که از ترکیب 2 یا چند ماده به دست می آید معمولا از یک یا چند فاز ناپیوسته و یک فاز ضعیف پیوسته که همان ماده زمینه است تشکیل شده است . فاز ناپیوسته معمولا سخت تر و قوی تر از فاز پیوسته است و به همین دلیل به آن فاز تقویت کننده نیز می گویند . فاز ناپیوسته می تواند نقش پرکنندگی را در ترکیب ایفا کند . پر کننده ها موادی بی اثر هستند که به پلیمرها اضافه می شوند تا هزینه ساخت مواد مرکب را کاهش و برخی از خواص فیزیکی مانند سفتی و سختی آنها را افزایش دهند .پلیمرهای تقویت شده با الیاف و پرکننده های معدنی ، مصنوعی و آلی از مهمترین مواد مرکب هستند که سالانه مقادیر بسیار زیادی از آنها در سراسر دنیا تولید می شود . مواد مرکب چوب پلاستیک که به اختصار wpc نامیده می شوند ، مخلوطی از مواد لیگنوسلولزی و پلاستیک هستند که گیرنده و با تجهیزات صنایع چوب قابل برش ، متر و سمباده زنی و ... هستند . اگر درصد مواد لیگنوسلولزی از 50 درصد کمتر باشد خواص محصول بیشتر به پلاستیک نزدیک است اما اگر درصد مواد لیگنوسلولزی از50 درصد بیشتر باشد خواص محصول تولیدی به چوب نزدیک تر است . کامپوزیت های با ترکیب های چوب پلاستیک در بسیاری از کشورهای پیشرفته به سرعت در حال تولید و گسترش هستند . در ساخت این مواد مرکب محدوده وسیعی از پلیمرها مانند پروپیلن ، پلی اتیلن ، پلی وینیل کلراید ، پلی استرو و .... همراه پر کننده های سلولزی شامل آرد و الیاف چوب ، کتان ، کنف ، بامبو ، کاه ، کلش و ... مورد استفاده قرار می گیرند . به دنبال افزایش نسبی قیمت پلاستیک در سالهای گذشته ، افزون پر کننده های طبیعی به منظور کاهش هزینه ها در صنعت پلاستیک و در برخی موارد افزایش تولید ، مورد توجه قرار گرفت .کاهش قیمت ، افزایش قابلیت پر کنندگی و دسترسی به انواع گوناگونی از الیاف از مهمترین مزایای استفاده از این مواد در مقایسه با پر کننده های معدنی مانند رس ، تالک ، آهن و الیاف مصنوعی مانند شیشه و کربن است . قابلیت تخریب بیولوژیکی در طبیعت ، تجدید پذیری و عدم تولید مواد سمی پس از سوختن نیز از دیگر ویژگی های مواد مرکب چوب پلاستیک است .
جنس پلاستیک از چیست؟
نخستین گام برای تهیه ی پلاستیك مطالعه در چگونگی مولكول است.« مولكول» كوچك ترین جزء هر ماده ای است كه عیناً تمام خواص همان ماده را دارا می باشد. امروزه شیمی دانان توانسته اند مولكول های برخی از مواد را زنجیره وار به هم پیوند دهند، به گونه ای كه زنجیره مولكول ها، خواصی غیر از خواص تك تك مولكو ل ها را پیدا می كند. این عمل را « بسپاری » می نامند. گاهی هم مولكول های چند جسم مختلف را زنجیره وار به هم پیوند می دهند. این عمل را « همبسپاری » می خوانند. بر اثر همبسپاری، جسم جدیدی پیدا می شود كه خواصش با اجسام نخستین فرق می كند. البته مولكول های زنجیره ای كه نتیجه عمل بسپاری یا همبسپاری هستند، بسپار نام دارد. دانشمندان قادرند كه با این شیوه ها پیوسته اجسم تازه و نو ظهوری پدید بیاورند. بسپار یا جسم پدید آمده از بسپاری، سرآغاز ساختن پلاستیك نیز بوده است. مواد خام اولیه برای تهیه پلاستیک عبارتند از نفت و گاز .این سوخت های فسیلی بعضا با اکسیژن و کلر برای ساخت انواع پلاستیک ترکیب می شوند.خیلی از چیزهایی که می خریم در پوششها و بسته بندی های پلاستیکی معمولا عرضه می شوند البته برای آن كه بتوان آن را نرم و شكل پذیر هم نمود، باید آن را ساییده وبه صورت گرد و یا حبه های ریزی در آورد. آن گاه ماده مخصوصی نیز بر آن می افزایند تا پلاستیكی كاملاً نرم و انعطاف پذیر به عمل آید.پلاستیك دارای خواص بسیاری است. از این رو در بسیاری از موارد به كار می آید. پلاستیك انواع گوناگونی دارد و ازهر نوعی مواد مخصوصی به دست می آورند. برخی را از زغال سنگ، برخی دیگر را از نمك، یا از الیاف پنبه و یا چوب تهیه می كنند. اما به هر حال، در تمام موارد مهم آن است كه مولكول ها به ترتیب صحیحی زنجیره وار پهلوی هم قرار گیرند و بعد هم مواد شیمیایی لازم را بر آن ها بیفزایند
زیست تخریب پذیر یعنی چه
واژه زیست تخریب پذیر یا Biodegrable به معنی موادی است که به سادگی توسط فعالیت موجودات زنده به زیر واحد های سازنده خود تجزیه شده و بنابراین در محیط باقی نمی مانند .
چگونگی استاندارد های یک محصول تخریب پذیر
استاندارد های متعددی برای تعیین زیست تخریب پذیری یک محصول وجود دارد که عمدتا به تجزیه 60 تا 90 درصد از محصول در مدت دو تا شش ماه محدود می گردد . این استاندارد در کشورهای مختلف متفاوت است.
دلایل زیست تخریب پذیرنبودن پلاستیکهای معمولی
دلیل اصلی زیست تخریب پذیر نبودن پلاستیک های معمول ، طویل بودن طول مولکول پلیمر و پیوند قوی بین مونومرهای آن بوده که تجزیه آن را توسط موجودات تجزیه کننده با مشکل مواجه می کند .
سرعت های تجزیه مواد مختلف درطبیعت:
کاغذ.......................................................۴-۲ هفته
برگ درخت..............................................۳-۱ ماه
پوست پرتقال..........................................۶ ماه
پاکت شیر..............................................۵ سال
کیسه پلاستیکی...................................۱۰ تا ۲۰ سال
ظروف پلاستیکی...................................۵۰ تا۸۰ سال
قوطی آلومینیومی.................................۸۰ سال
قوطی حلبی....................................... ۱۰۰ سال
بطری پلاستیکی نوشابه....................... ۴۵۰ سال
بطری شیشه ای................................. ۵۰۰ سال
یونولیت................................................هرگز

روش های اصلی تولید صنعتی پلیمردرساخت پلاستیک های زیست تخریب پذیر:
نخست استخراج مستقیم پلیمرها از توده زیستی گیاه می باشد پلیمرهایی که از این روش تولید می شوند عمدتا شامل سلولز ، نشاسته ، انواع پروتئین ها ، فیبرها و چربی های گیاهی می باشند که به عنوان شالوده مواد پلیمری و محصولات طبیعی کاربرد دارند . دسته دیگر موادی هستند که پس از انجام فرآیندهایی مانند تخمیر و هیدرولیز می توانند به عنوان مونومر پلیمرهای مورد نیاز صنعت استفاده شوند .
مونومرهای زیستی همچنین می توانند توسط موجودات زنده نیز به پلیمر تبدیل شوند. باکتری ها از جمله موجوداتی هستند که این دسته از مواد را به صورت گرانول هایی در پیکره سلولی خود تولید می کنند . این باکتری به سهولت در محیط کشت و رشد داده شده و محصول آن برداشت می شود . رهیافت دیگر جداسازی ژن های درگیر در این فرآیند و انتقال آن به گیاهان می باشد که پروژه هایی در این زمینه از جمله انتقال ژن های باکتریایی تولید PHA (پلی هیدروکسی آلکانوات )به ذرت انجام شده است . نکته ای که نباید فراموش کرد این است که علی رغم قیمت بالاتر تولید پلاستیک های زیست تخریب پذیر ، چه بسا قیمت واقعی آنها بسیار کمتر از پلاستیک های سنتی باشد ؛ چرا که بهای تخریب محیط زیست و هزینه بازیافت پس از تولید هیچ گاه مورد محاسبه قرار نمی گیرد .
موضوعات مهم در بهربرداری از پلیمرهای صنعتی از چند دید :
الف ) دید محیط زیستی : این مواد باید سریعا در محیط مورد تجزیه قرار گیرند ،
بافت خاک را بر هم نزنند و به راحتی با برنامه های مدیریت زباله و بازیافت مواد از محیط خارج شوند . ب) دید صنعتی : این مواد باید خصوصیات مورد انتظار صنعت را از جمله دوام و کارایی را داشته باشند و از همه مهم تر ، پس از برابری یا بهبود کیفیت نسبت به مواد معمول ، قیمت تمام شده مناسبتی داشته باشند . در هر دو بخش ، مخصوصا بخش دوم ، استفاده از مهندسی تولید مواد برای دستیابی به اهداف مورد انتظار ضروری است . تولید پلیمر های تجدید شونده با بهره برداری از کشاورزی ، یکی از روش های تولید صنعتی پایدار می باشد
انواع پلاستیک زیست تخریب پذیر
به طور کلی دو نوع پلاستیک زیست تخریب پذیر داریم ، یک نوع مخلوطی از پلاستیک های طبیعی و سنتزی ( مصنوعی ) است مانند تهیه فیلم از مخلوطی از نشاسته و پلی اتیلن که بعد از مدتی پس از دور انداخته شدن ، تخریب و تجزیه می شود و از بین می رود . تیم محققان کشور ما بر روی هر دو نوع پلاستیک های زیست تخریب پذیر کار می کند . محققان با مخلوط کردن نشاسته و پلی اتیلن ( پلیمر طبیعی و سنتزی ) فیلمی تخریب پذیر تهیه کرده اند که پس از مدتی از بین می روند از آنجایی که این نوع فیلم های بسته بندی صد در صد تخریب نمی شوند محققان تحقیقات خود را متوجه ساخت ورقه ها و فیلم های خوراکی بسته بندی کرده اند که صد در صد هم تخریب می شوند . این نوع بسته بندی ها توسط میکروب ، باکتری ها و آنزیم های موجود در خاک یا در مجاورت نور خورشید به آب و دی اکسید کربن تبدیل می شود و از بین می روند .
فرایند تولید پلاستیک های زیست تخریب پذیر
مصرف گسترده پلاستیک برای بسته بندی باعث رشد و افزایش ضایعات و زباله های پلاستیکی شده است . در حال حاضر حدود 30 درصد زباله های شهری را ضایعات پلاستیکی تشکیل می دهد که برای بسته بندی مواد خوراکی ، بهداشتی ، دارویی و غیر خوراکی به کار می رود . ماندگاری بسیار طولانی پلاستیک که عمری حدود 300 سال را بالغ می شود علاوه بر آلودگی های زیست محیطی ، سبب از بین رفتن زیبایی شهرها و طبیعت می شود از سوی دیگر بازیافت آن هم دارای مشکلات و هزینه های اقتصادی فراوانی است . به همین دلیل در کشورهای صنعتی و پیشرفته تحقیقات گسترده ای روی ساخت پلاستیک های زیست تخریب پذیر آغاز شده است این پلاستیک ها پس از دور ریخته شدن ظرف یک الی دو هفته تبدیل به اب((H2O وکربن دی اکسید(2CO) می شوند واز بین می رود. در حال حاضر محققان کشورمان مشغول کار و تحقیق بر روی این نوع پلاستیک ها می باشند وبه منظور رفع این مشکلات ، محققان علوم زیستی در پی تولید پلاستیک های زیست تخریب پذیر از منابع تجدید شونده مثل ریز سازواره ها و گیاهان می باشند .
تولید پلاستیک های زیست تخریب پذیر PHA
تقریبا تمامی پلاستیک های معمول در بازار از محصولات پتروشیمی که غیر قابل برگشت به محیط می باشند ، به دست می آیند . راه حل جایگزین برای این منظور ، بهره برداری از باکتری های خاکزی مانند Ralstonia eutrophus می باشد که تا 80 درصد از توده زیستی خود قادر به انباشتن پلیمرهای غیر سمی و تجزیه پذیر پلی هیدروکسی آلکانوات ( PHA ) هستند . PHA ها عموما از زیر واحدی به نام بتاهیدروکسی آلکانوات و به واسطه مسیری ساده با 3 آنزیم از استیل – کوآنزیم A ساخته شده و معروفترین آنها پلی هیدروکسی بوتیرات (PHB) می باشد .

مشکل در زمینه ساخت این نوع پلاستیک
پلی هیدروکسی بوتیرات ((PHBها میباشد که در حقیقت مهم ترین گروه از PHA ها بوده ولی متاسفانه شکننده می باشد و در نتیجه برای بسیاری از کاربردها مناسب نمی باشد . بهترین پلاستیک های زیست تخریب پذیر ، کوپلیمرهای پلی هیدروکسی بوتیرات با سایر PHA ها مثل پلی هیدروکسی والرات می باشد . تولید اینگونه کوپلیمرها در گیاهان تراریخت بسیار سخت تر از تولید پلیمرهای تک مونومری می باشند . باید منتظر باشیم تا سرانجام شاهد تولید اقتصادی این محصولات دوستدار محیط زیست در آینده ای نزدیک بود .
اغاز ساخت پلاستیک های زیست تخریب پذیر PHA
در خلال دهه 80 میلادی شرکت انگلیسی " C " فرآیند تخمیری را طراحی و اجرا کرد که از آن طریق PHB و سایر PHA ها را با استفاده از کشت E.coli ترا ریخته که ژن های تولید PHA را از باکتری های تولید کننده این پلیمر های دریافت کرده بود ، تولید می کرد . متاسفانه هزینه تولید این پلاستیک های زیست تخریب پذیر ، تقریبا 10 برابر هزینه تولید پلاستیک های معمولی بود. با وجود مزایای بی شمار زیست محیطی این پلاستیک ها مثل تجزیه کامل آنها در خاک طی چند ماه ، هزینه بالای تولید آن ، باعث اقتصادی نبودن تولید تجاری این پلاستیک ها در مقیاس صنعتی شد . با این وجود بازار کوچک و پر سودی برای این محصولات ایجاد شد و از این پلاستیک ها برای ساخت بافت های مصنوعی بهره برداری گردید .اما در اواسط دهه 90 میلادی شرکت مونسانتو امتیاز تولید PHA (پلی هیدروکسی آلکانوات )را از شرکت " C " کسب نماید و به انتقال ژن های باکتری به گیاه منداب بپردازد . مهیا کردن شرایطی برای تجمع PHA ها در پلاستیک به جای سیتوسل ، امکان برداشت محصول پلیمری را از برگ و دانه ایجاد کرد .در سال 2001 این مشکلات که همان مشکلات لاینحل در بخش فنی پروژه بود به همراه مسایل مالی شرکت مونسانتو باعث شد تا این شرکت ، امتیاز تولید PHA تراریخت را به شرکت Metabolix واگذار کند . شرکت Metabolix در قالب یک پروژه مشارکتی با وزارت انرژی آمریکا به ارزش تقریبی 8/14 میلیون دلار ، برای تولید PHAدر گیاهان تراریخته تا پایان دهه 2010 میلادی تلاش می کند . در همین راستا گروه های دیگری نیز برای تولید PHA در گیاهانی مثل نخل روغنی تلاش مینمایند .
نمونه بسته بندی با پلاستیک زیست تخریب پذیر
تولید پلاستیک ها با استفاده از منابع طبیعی مختلف ، باعث سهولت تجزیه آنها توسط تجزیه کنندگان طبیعی می گردد . برای این منظور و با هدف داشتن صنعتی در خدمت توسعه پایدار و حفظ زیست بوم های طبیعی ، تولید نسل جدیدی از مواد اولیه مورد نیاز صنعت بر اساس فرآیند های طبیعی در دستور کار بسیاری از کشورهای پیشرفته قرار گرفته است . به طور مثال دولت امریکا طی برنامه ای بنا دارد تا سال 2010 ، تولید مواد زیستی را با استفاده از کشاورزی و با بهره برداری از انرژی خورشید با درآمد تقریبی 15 تا 20 میلیارد دلار انجام دهد . در این بین تولید پلیمر های زیستی جایگاه خاصی دارند . تولید اینگونه پلیمر ها توسط طیف وسیعی از موجودات زنده مثل گیاهان ، جانوران و باکتری ها صورت می گیرد . چون این مواد اساس طبیعی دارند ، بنا براین توسط سایر موجودات نیز مورد مصرف قرار می گیرند .
موارد استفاده این پلاستیک ها:
پزشکان با وارد کردن این نوع پلاستیک ها در بدن بیماران، باعث میشوند که این پلاستیک ها به تدریج تجزیه شده و بدن بافت طبیعی را در قالب پلاستیک وارد شده دوباره سازی کند . در این کاربرد تخصصی پزشکی ، قیمت اینگونه محصولات زیستی قابل مقایسه با کاربردهای کم ارزش اقتصادی پلاستیک درصنایع اسباب بازی ، تولید خودکار و کیف نمی باشد .
جنس و کاربرد پلاستیک های پروتئینی
پلاستیک های که از نشاسته ذرت ، آب پنیر و پوست میگو تهیه می شوند پلاستیک های پروتئینی هستند که هم عنوان پوششی بر روی میوه جات ، گوشت و مواد خوراکی یا دارویی استفاده می شوند و هم به عنوان مکمل غذایی قابل خوردن هستند . به عنوان مثال پوشش روی بعضی قرص ها و کپسول ها ، خوراکی هستند و پس از مصرف در بدن تجزیه می شود و از بین می رود . نوع دیگرکه محققان کشور ما بر روی ان متمرکز شده اند پلاستیک های هستند که ازآب پنیری که حاوی حدود30 تا 60 درصد پروتئین ساخته می شود ودر ساخت چیپس و پفک کاربرد دارد . محققان از پروتئین آب پنیر و زئین موجود در گلوتین ( ضایعات به جا مانده از ذرت پس از استخراج نشاسته ) ورقه بسته بندی خوراکی و زیست تخریب پذیر ساخته اند که هر چند به مرحله تولید انبوه و صنعتی نرسیده است ولی قابلیت تجاری شدن را دارد از این بسته بندی های خوراکی می توان به عنوان پوششی بر روی شکلات ها ، کیک ها ، میوه جات ورقه زیر پیتزا و شیرینی ها استفاده کرد .
پلاستیک های خوراکی
از تمام پروئین های حیوانی و گیاهی می توان فیلم ها و ورقه های خوراکی تهیه کرد . تکنولوژی ساخت آنها مشابه ولی فرآیند تولید متفاوت است . به عنوان مثال فیلم تهیه شده از آب پنیر « آب دوست » است . یعنی در صورت جذب آب ، در آن حل می شود و از بین می رود در صورتی که فیلم تهیه شده از زئین ذرت ، آب گریز است . محققان برای بهره وری از ویژگی های این دو نوع فیلم ، آنها را پس از تهیه به هم پرس می کنند و به این ترتیب به پوششی دست پیدا می کنند که هم ویژگی های منحصر به فردی را دارا است و هم از نظر اقتصادی مقرون به صرفه می باشد . به این ترتیب تحقیقات محققان در این حوزه همگام با دنیا پیش می رود و محققان کشورمان توانسته اند موفقیت های چشمگیری در این زمینه کسب کنند که امیدواریم فرآورده حاصله هر چند زودتر به مرحله تولید صنعتی برسد .
فرق بین فیلم و ورقه بسته بندی :
فیلم ها ضخامتی کمتر از 500 میکرون را دارند اما ضخامت ورقه ها و لایه ها بیشتر است . پوشش های سیلیفونی که حدود 150 تا 200 میکرون ضخامت دارند و بر روی میوه ها ، غذا و یا گوشت کشیده می شوند از نوع فیلم بسته بندی است.
امتیازات پوشش های زیست تخریب پذیر بر دیگر بسته بندی ها :
مهم ترین امتیاز آنها تخریب پذیر بودن انها است به همین دلیل کشورهای صنعتی و پیشرفته در دنیا کارخانه های تولید پلاستیک بسته بندی را موظف به ساخت انواع پلاستیک های زیست تخریب پذیر کرده اند که هر چند قیمت آنها دو برابر قیمت پلاستیک معمولی است ولی به دلایل بهداشتی و زیست محیطی ، استفاده از آنها توصیه می شود . از طرف دیگر این نوع پلاستیک ها خواص تمام پلاستیک های معمولی را دارد و سبب افزایش ماندگاری ماده درون آن می شود.در حال حاضر بر روی بعضی از میوه ها پوششی استفاده می شود که دارای چربی خاص است و در هنگام شستشو به خوبی پاک نمی شود . جنس این پوشش ها از فیلم هایی به نام واکس است. واکس ها پلیمرهایی با جرم ملکولی پایین هستند . این فیلم های سبک یا واکس ها بر روی میوه ها پاشیده می شود یا میوه ها را در آن غوطه ور می سازند . این پوشش به طور صد در صد تخریب نمی شود به همین خاطر در هنگام شستشو متوجه می شویم که نمی توان کاملا آن را از سطح میوه پاک کرد .بنابراین توصیه می شود این چنین میوه ها را حتما پوست کنده بخورییم زیرا این مواد قابل هضم نیستند و در صورت استفاده مکرر احتمال دارد مشکلاتی را ایجاد کند . این نوع پوشش برای ابزار پزشکی ، بهداشتی و آرایشی هم استفاده می شود . همان طور که قبلا در بالا خواندیم که در صورت استفاده از پلاستیک های خوراکی زیست تخریب پذیر این نوع مشکلات کاملا رفع می شود و در ضمن نیازی نیست پوست بعضی میوه ها که سرشار از ویتامین ها و عناصر معدنی است گرفته شود چون در صورت بلعیده شدن علاوه بر اصلاح ویتامین ها یک مکمل پروتئینی هم وارد بدن می شود . امروزه از موادی زیر به طور معمول برای بسته بندی استفاده می شود این مواد عبارت اند از : فلزات ، شیشه ، کاغذ و پلاستیک می باشد اما در حال حاضر هیچ ماده ای را نمی توان حیاتی تر از پلاستیک برای این صنعت معرفی کرد . یکی از کاربرد های وسیع پلاستیک ها ، استفاده از آن به همراه سایر مواد بسته بندی برای ساخت پوشش های جدید است .
درمورد مواد غذایی بسته بندی
در کشورهای صنعتی و پیشرفته کمتر از 2 درصد مواد غذایی ،در فاصله میان تولید تا مصرف مواد فاسد می شود حال آنکه در کشور های رو به توسعه و در حال پیشرفت ، به علت وجود نارسایی در بسته بندی مواد غذایی ، میزان مواد فاسد شده به 30 تا 50 درصد می رسد . حفظ کیفیت و ارزش غذایی در دراز مدت ، مستلزم بهره گیری از موادی با کیفیت برتر و تامین شرایط مناسب برای به حداقل رساندن میزان دگرگونی و فساد مواد غذایی است . محافظت محصول و حفظ کیفیت آن هدف بسته بندی مواد غذایی است بنابراین ماده بسته بندی نباید تغییری در کیفیت ماده غذایی ایجاد کند . مهاجرت ، جذب و نفوذ فعل و انفعالاتی است که ممکن است بین محصول و ماده بسته بندی صورت بگیرد در پدیده مهاجرت ، ترکیباتی از سطح بسته بندی وارد محصول می شود و تغییراتی در آن ایجاد می کند ، کیسه ها و بطری های پلاستیکی به علت دارا بودن مواد افزودنی فراوان جزو مستعدترین نوع بسته بندی در زمینه مهاجرت می باشند .
پدیده جذب و فرایند نفوذ یعنی چه :
پدیده جذب عبارت از جذب ترکیبات ماده غذایی توسط ماده بسته بندی شده در این فرآیند ممکن است مواد طعم دهنده غذایی جذب ماده بسته بندی شود و در نتیجه کیفیت ماده غذایی افت کند . در فرآیند نفوذ ، بعضی گازهای محیط اطراف در ماده بسته بندی نفوذ می کند و سپس سبب افت کیفیت ترکیبات و فرار عوامل مهم غذا مانند طعم یا بوی آن می شود بنابراین نفوذ ناپذیری یا نفوذ پذیری پایین ماده بسته بندی نسبت به گازها مزیت بزرگی در حفظ کیفیت ماده غذایی محسوب می شود .
نکته بسیارمهم در مورد استفاده از ظروف پلاستیکی
1
1-از ظروف پلاستیکی در مایکروویو استفاده نشود2_ بطری های آب پلاستیکی را در فریزر قرار ندهیم3- از لفافه و پوشش پلاستیکی در مایکروویو استفاده نشود زیرا ماده شیمیایی Dioxin باعث بروز سرطان خصوصاً سرطان سینه می شود. دیوکسین یک سم بسیار قوی برای سلول های بدن است. لفافه های پلاستیکی فقط وقتی خطرناک هستند که برای پخت غذا در مایکروویو استفاده شوند.

4- نباید غذاهای سرد را در ظروف پلاستیکی در مایکروویو گرم کنیم، مخصوصاً در مورد غذاهای حاوی روغن و چربی زیرا«چربی و حرارت بالا و پلاستیک» باعث آزادسازی دیوکسین به داخل غذا و در نهایت به درون سلول های بدن ما می شود.5- بطری های پلاستیکی آب را در فریزر برای انجماد قرار ندهیم، چون این کار باعث آزادسازی سم دیوکسین از ظروف پلاستیکی می شود.

6-غذاهای فوری (Fast Food) و سوپ ها باید از ظرف یک بار مصرف تخلیه و در ظرف دیگری گرم شوند.

7- فرآوری غذاها در حرارت خیلی بالا باعث حل شدن و آزاد شدن دیوکسین از پلاستیک و تزریق آن به داخل غذا می شود. به عنوان جایگزین، پوشاندن غذا با یک لفاف کاغذی توصیه می شود.


راه های از بین بردن زباله های پلاستیکی
بازیافت و زباله سوزی .کاربری این روش ها موجب بازپس گیری برخی ارزشهای پلاستیک می شود که میتواند در ساخت دوباره اقلام پلاستیکی به کار آید.
زباله سوزی موجب بازیابی انرژی شیمیایی می شود که می توان ازانرژی به دست امده ان به منظور تولید بخار و الکتریسیته بکار برد .در صورتی که دفن زمینی پلاستیکها هیچ کدام از این مزایا را ندارد و بعلاوه دفن بهداشتی پلاستیک به معنی دفن همیشگی است چرا که این نوع پسماند تجزیه هم نمی شود.


دوشنبه 9 بهمن 1391

پلیمرها و مهندسی پزشکی (قسمت دوم)

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :مقالات - کتاب -هندبوک ،

پلیمرها و مهندسی پزشکی (قسمت دوم)

1- سیستم دارو رسانی كنترل شده (Controlled releas):
درمان های دارویی در صورتی كه به صورت كنترل شده ، در زمان مشخص و در موضعی مشخص انجام شوند، احتمال آسیب رسیدن به سایر بافت ها كاهش یافته و عوارض جانبی درمان كمتر می شود و متعاقب آن هزینه های دارویی به حداقل می رسد. دو نوع از كاربرد نانو پلیمرها در این زمینه پیوند پروتئین با پلیمر و درخت سان ها هستند. در پیوند پروتئین با پلیمر، سر آب دوست پلیمر در محلول آبی مایسل هایی را به وجود می آورد كه در آزاد سازی كنترل شده دارو كاربرد دارند. درخت سان ها نیز مولكول هایی با قطر 1 تا 10 نانومتر هستند كه می توانند از منافذ عروق و بافت های كوچک در ابعاد نانو عبور كنند. در سیستم دارو رسانی كنترل شده ، ماده دارویی مورد نظر در یک غشا ء پلیمری زیست تخریب پذیر یا سازگار محاط شده است. آنكپسوله كردن به وسیله پلیمریزاسیون فاز داخلی ، میكرو امولسیون پلیمری ، پلیمریزاسیون تركیبی و انتشار امكان پذیر است. محققین به دنبال ساختارهای هیدروژلی متخلخلی هستند كه به وسیله یک پلیمر بتوانند یک ساختار با تخلخل در ابعاد نانو برای سیستم های رهایش دارو ایجاد كنند.
در حالت كلی ، نانو پلیمرهای مورد استفاده در رهایش كنترل شده دارو دو دسته اند:

• نانو پلیمرهای زیست سازگار
• نانو پلیمرهای زیست تخریب پذیر

نانو پلیمرهای زیست سازگار در بدن تخریب نمی شوند و یا سرعت تخریب آنها خیلی كم است. بنابراین باید به میزان خیلی كم از این ذرات استفاده كرد و یا امكان این مسئله را به وجود آورد كه بعد از انتقال دارو این پلیمرها از بدن خارج شوند. در مقابل این دسته ، نانو پلیمرهای زیست تخریب پذیر پس از ورود به بدن به تدریج از بین رفته و دارو آزاد می شود.

2- داروهای پلیمری
از دو طریق می توان از نانو پلیمرها در این زمینه استفاده كرد. یكی استفاده از پلیمر فعال زیستی كه مستقیمآ به صورت دارو عمل می كند و دیگری پیوند دارو با پلیمر است كه از یک پلیمر محلول در آب ، یک عامل دارویی مناسب و یک اتصال گر تشكیل شده است.

3- اصول بازسازی رشد و بهبود بافت
همان گونه كه بیشتر اشاره شد ، علم مهندسی بافت در پی تولید بافت های جدید و جای گذاری این بافت ها در بدن با عمل جراحی و یا تحریک بازسازی در محل مورد نظر است. مواد مورد استفاده در ابعادی بزرگتر از میكرون می باشند در نتیجه توانایی بازسازی بافت را ندارند. در صورتی كه این مواد در ابعاد نانو مورد استفاده قرار گیرند ، از آنجا كه ابعادی مشابه تركیبات بافت های طبیعی دارند ، موفق تر عمل می كنند. بنابراین نانو پلیمرهای سنتزی به دلیل واكنشگری بالا و عملكردی مشابه پروتئین كنترل كننده رشد سلولی ، قابلیت ایجاد ساختار سه بعدی برای ایجاد بافت مورد نظر را دارند. هدف نهایی در این زمینه توانایی ایجاد اندام های مختلف مانند دریچه های نانو پلیمری قلب ، داربست استخوانی و غیره است. از جمله دستاوردهای علمی در این زمینه می توان به تولید غشای متخلل نانو فیبری مرتجع قابل جایگزینی بافت قلبی اشاره كرد.

در حالت كلی می توان مزایای استفاده از نانو تكنولوژی در علوم پزشكی را به دو دسته تقسیم كرد:

۱- به علت توانایی نفوذ به قسمت های مختلف بدن می توان از این ذرات د درمان بیماری های پوستی، عروقی و حتی لوازم آرایشی و بهداشتی نیز استفاده كرد.
2- به علت اندازه این ذرات محدودیتی برای پزشكان در زمینه تجویز دارو وجود ندارد.

قابل ذكر است بیشترین فروش نانو ذرات در صنایع داروسازی بوده است و طی 10 تا 15 سال گذشته صنایع دارو سازی بیش از 180 میلیارد دلار فروش داشته اند كه تقریباً نیمی از آن متعلق به نانو تكنولوژی در واكسن سازی ، می توان امید آن را داشت كه در سال های آتی ایران به جایگاه شایسته ای در زمینه نانو تكنولوژِی در زمینه پزشكی دست یابد. یكی دیگر از نكات مشترک مهندسی پزشكی و پلیمر در مواد هوشمند است. مواد هوشمند كه یكی از جدیدترین زمینه های تحقیقاتی می باشند ، دید نوینی به بسیاری از محققین در زمینه های مختلف ارایه كرده اند. این مواد با قرار گرفتن در شرایط خاص مانند آلیاژهای حافظه دار كه در واكنش به تغییر دما ، دچار تغییر شكل ناشی از تغییر فاز می شوند ، قابلیت حسگری و تحریک پذیری از خود نشان می دهند. پلیمرهای هوشمند نیز بخش مهمی از این مواد هستند. برای مثال از پلیمرهای الكترواكتیو در ساخت ماهیچه های مصنوعی استفاده شده است. گرچه در حال حاضر قدرت مكانیكی این ماهیچه ها ضعیف است اما امید آن می رود كه در آینده بتوان از این ماهیچه های مصنوعی استفاده كرد. پلیمرهای هوشمند دیگری كه در پزشكی می توانند مورد استفاده قرار گیرند، هیدروژل های حساس به تغییرات PH ورودی است. از این هیدروژل ها می توان در سیستم رهایش كنترل شده دارو استفاده كرد. این هیدروژل ها (مانند ترشح انسولین براساس میزان گلوكز خون) می توانند بر اثر واكنش های مختلف بدن داروهایی در بدن ترشح كنند.

علاوه بر مباحث ریزتر و تخصصی تر كه در بالا ذكر شد ، می توان به استفاده از پلیمر در ساخت لوله های مختلف تصویر برداری پزشكی ، تجهیزات پزشكی ، سرنگ ها و اندام های مصنوعی نیز اشاره كرد. یكی دیگر از زمینه های مهم كاربرد پلیمر در زمینه بسته بندی این تجهیزات ، داروها و ... است. به صورتی كه آلودگی وارد نشده و شرایط رشد ویروسها فراهم نشود. همان گونه كه در این مقاله بحث شد ، پیوند علم پلیمر با مهندسی پزشكی و ساخت تجهیزات پزشكی ناگسستنی است و به جرات می توان گفت یكی از زمینه های مهم و كاربردی این علم در همین زمینه است.


 منبع: نشریه P.E.T / برگرفته شده از سایت کاسپین


دوشنبه 9 بهمن 1391

پلیمرها و مهندسی پزشكی (قسمت اول)

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :مقالات - کتاب -هندبوک ،

پلیمرها و مهندسی پزشكی (قسمت اول)

مهندسی پزشكی رشته ای است كه بین علوم پزشكی و مهندسی ارتباط برقرار می كند. در این رشته تكنولوژی و كشفیات جدید در شته های گوناگون مهندسی در خدمت علم پزشكی قرار گرفته و باعث پیشرفت هایی در علم پزشكی و نجات جان انسان ها می شود. گرچه مهندسی پزشكی از جمله مهندسی های نسبتآ جدید است، قدمت استفاده از این علم بسیار زیاد است. یكی از مومیایی های كشف شده به جای یكی از انگشتانش قطعه چوبی قرار گرفته بود كه می توان گفت این عضو مصنوعی مورد استفاده بوده است و مصریان باستان نیز از نی توخالی برای معاینه اعضای داخلی بدن استفاده می كردند. با پیشرفت علوم مختلف و كشف آلیاژها و مواد جدید مانند پلیمرها، پیشرفت چشمگیری در زمینه مهندسی پزشكی اتفاق افتاد و به علت گستردگی و وسعت دروس مربوط به این رشته، گرایش های مختلفی در این رشته به وجود آمد كه عبارتند از:

1- گرایش بیوالكتریک
2- گرایش بیو مكانیک
3- گرایش بیو متریال
4- گرایش مهندسی سلول، بافت و ژنتیک
5- گرایش تصویرگری پزشكی
6- گرایش مهندسی توانبخشی
7- گرایش مدل سازی سیستم های فیزیولوژیكی
8- گرایش طراحی اندام های مصنوعی و دستگاه ها


از میان این گرایش های مختلف مهندسی پزشكی، در گراش بیومتریال و مهندسی سلول ، بافت و ژنتیک و طراحی اندام های مصنوعی و دستگاه ها مستقیمآ با علم پلیمر در ارتباط اند. البته سایر گرایش ها نیز به طور غیر مستقم با آن علوم مرتبط اند.
به طور كلی موارد استفاده بومترال ها در جایگزینی و تعویض اعضا و اندام هایی از بدن است كه بر اثر بیماری یا آسیب ، كاربری خود را از دست داده اند. از این طریق كاربری این اندام ها اصلاح شده و ناهنجاری یا وضعیت غیر طبیعی آنها اصلاح می شود. از آن جایی كه بسیاری از اعضا و بافت های جایگزین شده آسیب دیده اند ، محقق باید تغییرات سلولی و علل انها را بشناسد. در بسیاری از موارد اثر مواد تنها پس از قرار گرفتن در مجاورت سلول های زنده مشخص می شود. لذا محقق باید توانایی ارزیابی اثر مواد بر سلولها و رفتار آنها را داشته باشد. به طور كلی، مواد مورد استفاده در بدن را به چهار گروه تقسیم می كنند:

1- فلزات
2- سرامیك ها
3- پلیمرها
4- كامپوزیت ها


در این گرایش زمینه های متفاوت رو به رشدی مانند سیستم های رهایش كنترل شده دارو (Controlled release )، اصلاح سطوح مواد، نانو تكنولوژِی، بیوسنسورها و ..... وجود دارد.با توجه به مسائل ذكر شده، توانایی های مهندس بیومتریال عبارتند از:

1- آشنایی كامل با علوم تولید و كاربردی مواد
2- شناخت آناتومی و فیزیولوژِی و توانایی برقراری ارتباط مواد با این محیط
3- آشنایی به روش های اصلاح سطح و پوشش دهی مواد
4- آشنایی با روش های دارو رسانی و كنترل رهایش دارو
5- آشنایی با روش های تخریب پلیمرها، خوردگی فلزات و از بین رفتن سرامیك ها
6- آشنایی با مباحث بیوسنسورها
7- آشنایی با اصول و عملكرد تجهیزلت پزشكی

در بسیاری از طبقه بندی ها و در ایران، گرایش سلول، بافت و ژنتیك از زیر شاخه های بیو متریال در نظر گرفته می شود. این گرایش بسیار جوان است و در حدود 20 شال است كه معرفی شده است. هدف این شاخه مطالعه و تهیه مدل های ایده آل از ماكرومولكول ها و ساختار سلولی است كه باعث فهم عمیق تر تاثیر عملكرد نادرست آنها می شود. یكی دیگر از اهداف این گرایش بازیابی جراحات در بافت های آسیب دیده و تولید نمونه های مصنوعی اعضا و بافت هاست. از جمله این بافت ها و ارگان ها می توان به استخوان، غضروف، كبد، پانكراس، پوست و عروق خونی اشاره كرد. یكی از تكنولوژی های جدید جداسازی و گسترش سلول های بنیادی است. تكنولوژی دیگر در زمینه مهندسی بافت، تغییرات ژنتیكی سلول ها در محیط آزمایشگاهی و محیط بدن است. مهندسی بافت دانش را فراهم می كند كه وابسته به شناخت از سلولها است.

در مهندسی بافت علاوه بر منبع سلولی مناسب،باید یك داربست مناسب هم تهیه می شود. زیرا بافت هایی مانند غضروف كه غیر رگی است، توانایی محدودی برای خود ترمیمی دارند و امكان دارد دچار تغییر ژنی شوند. داربست مناسب در مهندسی بافت مانند بافت های دیگر باید شامل یك سری اجزای كلیدی باشد كه عبارتند از زیست تخریب پذیری و سازگاری. هم چنین داربست مناسب باید متخلخل بوده و از نظر مكانیكی پایدار باشند و به سلول اجازه عبور و هدایت سیگنال های خارج سلولی را بدهند. برای مثال در مورد غضروف، داربست پلیمری نانو فیبری به عنوان نمونه ای مناسب برای القای غضروف زایی به كار برده شده اند. از داربست های هیدروژلی هم استفاده می شود. داربست های هیدروژلی و غیر هیدروژلی به عنوان داربست های زیست تحریب پذیر، بسیار انعطاف پذیر بوده و برای ترمیم نواقص بافتی مناسبند. این داربست ها به علت شكل نامنظمی كه دارند و با تحت فشار قرار دادن سلول های بنیادیاز تغییر شكل آنها جلوگیری می كنند.داربست های غیر هیدروژلی به شكل اسفنجی، فوم مانند و رشته ای بوده و بسیار متخلخل می باشند. البته برای رفع یك سری نواقص بافتی از هیدروژل ها هم استفاده شده است. زمینه های پلیمری با قابلیت اتصال متقاطع كه قابل تزریق بوده و سلول ها را به دام می اندازند، طراحی شده اند و محققین در حال بررسی تكنیك هایی هستند كه فواید هر دو ساختار ژلی فیبری را دارا باشند.

امروزه بر اثر حوادث و سوانح مختلف و طی عمل های جراحی و یا بر اثر برخی بیماریها نیاز به تعویض یا تزریق خون وجود دارد. در صورتی كه تعویض یا تزریق خون با خون طبیعی صورت دیگر، ممكن است باعث سرایت بیماری هایی مانند ایدز، هپاتیت و ... شود. با توجه به خطرات ذكر شده امروزه دانشمندان در تلاشند خون مصنوعی بسازند كه تمام ویژگی های خون طبیعی را داشته باشد ولی بی خطر باشد. از دیگر مشكلاتی خون طبیعی دارد، محدود بودن افرادی است كه خون اهدا می كنند و بانك های خون تنها می توانند این خون را تا 24 ساعت خارج از بدن نگهداری كنند در حالی كه خون مصنوعی ساختار پودری دارد و تا سال ها قابل نگه داری است. مزیت دیگری كه خون مصنوعی دارد این است كه مانند خون طبیعی نیاز به هم خوانی با گروه خونی گیرنده ندارد و بعید به نظر می رسد كه بتواند ویروس ها را با خود حمل كند . بنابراین به علت عفونت فاسد نمی شود. خون مصنوعی از خون طبیعی ساخته می شود. دانشمندان ماده اصلی حامل هموگلوبین را از گلبول های قرمز جدا كرده و با پلی اتیلن گلیكول تركیب می كنند. در زمان تزریق نیز با موادی مانند سرم فیزیولوژیكی كه در بدن واكنش ایجاد نمی كند آن را مخلوط كرده و به بیمار تزریق می كنند. گرچه هنوز راه نسبتآ طولانی تا ورود این ماده به بازار مانده است، ولی امید می رود با پژوهش های انجام شده این هدف هرچه سریع تر میسر شود.
یكی دیگر از زمینه های مسترك مهندسی پزشكی و پلیمر در زمینه لنز است. در حالت كلی دو نوع لنز در ساختمان چشم كار گذاشته می شوند كه عبارتند از:

1- لنزهای تماسی
2- لنزهای درون چشمی

در سال های اخیر اكثرا تحقیقات در این زمینه بر روی لنزهای تماسی از جنس پلیمر با تركیبات مختلف شیمیایی برای به دست آوردن نتایج مطلوب و زیست سازگاری لنز با چشم و قابلیت های بالای نفوذ اكسیژن، جذب آب، خواص مكانیكی، اپتیك و ... بوده است. در حالت كلی لنزها باید سه نوع سازگاری داشته باشند:

1- سازگاری بافتی : از نظر شیمیایی خنثی بوده، به بافت ها آسیب نرسانده و در بافت بدن تجزیه نشوند.
2- سازگاری اپتك: كاملآ شفاف بوده و قابلیت جذب UV را داشته باشند.
3- سازگاری مكانیكی: تحمل فشارهای زمان ساخت را داشته باشد و در حد نیاز انعطاف پذیر باشد.
در حالت كلی لنزهای تماسی به سه دسته تقسیم می شوند:
1- لنزهای نرم
2- لنزهای سخت
3- لنزهای RGP

لنزهای تماسی نرم محتوی آب بالاست و به همین علت انتقال اكسیژن افزایش می یابد ولی از سوی دیگر پایداری و دوام لنز كاهش می یابد. اكثر لنزهای تماسی نرم در بازار از PMMA ساخته می شود و الاستیسیته و انعطاف پذیریشان موط به توانایی جذب آبشان است . HEMA نیز در ساختار لنزهای شفاف، پایدار، غیر رسمی و آلرژیك با قابلیت جذب آب 60% كاربرد دارد. یكی از انواع لنزهای نرم، كنزهای رنگی می باشند كه در اكثر موارد برای زیبایی به كار می روند. در ساخت این لنزها علاوه بر علوم مربوط به صنایع پلیمر، مباحث تكنولوژی و علوم رنگ نیز مطرح می گردد. در انواع مختلف لنزهای تماسی نرم هیدروژل ها مورد استفاده قرار می گیرند. دو مبنا برای هیدروژل ها وجود دارد:

1- این مواد باید محتوای آب بالایی داشته باشند تا بتوانند اكسیژن مورد نیاز قرنیه را از خود عبور دهند.
2- هیدروژل های پایه سیلیكونی كه بتوانند اكسیژن را از خود عبور بدهند.

بنابراین همان گونه كه مشاهده می شود. مباحثی مربوط به نفوذ پذیری پلیمرها، انعطاف پذیری آنها و سازگاری آنها در ساخت لنزها مطرح می شود.

لنزهای سخت نیز مانند لنزهای نرم از پلیمر و كوپلیمر ها ساخته می شود. این لنزها قابلیت انعطاف كمتری دارند ولی دید بینایی و دوام آنها از سایر لنزها بهتر است. در ابتدا این لنزها را از PMMA می ساخته ولی به علت نفوذ كم اكسیژن از آن، امروزه این لنزها را از كوپلیمرهای متیل متاكریلات و متاكریلات های سیكلوكسان آلكیل می سازند. البته استفاده از فلوئورین در ساخت این لنزها در حال بررسی است.

در سال های اخیر، با كشف كامپوزیت ها و مواد جدید، پیشرفت چشمگیری در زمینه دندانپزشكی نیز به وجود آمده است. امروزه اكثر افراد ترجیح می دهند به جای استفاده از آمالگام، از كامپوزیت هایی به رنگ دندان هایشان برای پر كردن دندانشان استفاده كنند. دندان های مصنوعی ساخته شده نیز از جنس كامپوزیت است و شاید به جرآت بتوان اقرار كرد پیشرفت های جدید دندان پزشكی مرهون پیشرفت در زمینه پلیمرها بوده است.

امروزه با گسترش عرصه فنآوری نانو، به ویژه در زمینه نانو مواد، كاربردهای زیادی برای این مواد علوم پزشكی مشاهده شده است و این مواد توجه محققین علوم پزشكی را نیز به خود جلب كرده است. در مهندسی پزشكی به ذراتی كه اندازه آنها بین 1 تا 1000 نانومتر باشد، نانو ذره گویند. اندازه و شكل ذرات به نوع فرآیند و دستگاه های به كار رفته وابسته است. نانو ذرات می توانند به صورت كروی، استوانه ای و یا سایر اشكال مختلف به دست آیند. نانو ذرات می توانند به صورت فلزی یا غیر فلزی باشند. ولی از آنجا كه در مباحث پزشكی بحث زیست سازگاری مطرح می شود، در اكثر موارد از نانو ذرات غیر فلزی و علی الخصوص پلیمری استفاده می شود.

منبع: نشریه P.E.T / برگرفته شده از سایت کاسپین


 


چهارشنبه 17 آبان 1391

بیكاری در كدام رشته‌های دانشگاهی بیشتر است؟

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :اخبار ،

در گزارش وزارت تعاون، کار و رفاه اجتماعی منعکس شد

بیکاری فارغ‌التحصیلان در کدام رشته‌ها بیشتر است؟

دنیای اقتصاد- وضعیت اشتغال و بیکاری فارغ‌التحصیلان دانشگاهی به نوعی بیانگر تطبیق سیاست‌های آموزش عالی با برنامه‌های اشتغالزایی است؛ این امر از آن رو حائز اهمیت است که همواره بازار کار به عنوان یکی از دغدغه‌های افراد در حین آموزش و پس از اتمام دوران تحصیل در سطح آموزش عالی بوده است.
در حالی که مشاهدات عینی در سطح جامعه به نوعی مبین بازماندن بسیاری از تحصیلکردگان نظام آموزش عالی کشور از بازار کار یا اشتغال آنها در حوزه‌های غیر مربوط به رشته تحصیلی است، گزارش منتشر شده از سوی خبرگزاری مهر که بر مبنای اطلاعات وزارت تعاون، کار و رفاه اجتماعی به دست آمده نیز به نوعی این مشاهدات را تایید می‌کند. طبق این گزارش، بیشترین نرخ بیکاری مربوط به رشته‌های صنعت و فرآوری، کامپیوتر و روزنامه‌نگاری است. کمترین نرخ بیکاری نیز با 9/3 درصد متعلق به رشته خدمات حمل‌ونقل است.

براساس آخرین گزارش مرکز آمار ایران از سرشماری نفوس و مسکن سال 90، بیش از سه میلیون و 100 هزار نفر جمعیت بیکار در کشور وجود دارد که از این تعداد یک میلیون نفر زن و دو میلیون و 200 هزار نفر مرد هستند. گزارش مرکز آمار همچنین بیانگر آن است که تعداد کل دانش‌آموختگان مقطع عالی کشور در سال 90 نسبت به پنج سال قبل چیزی در حدود سه میلیون و 612 هزار و 542 نفر افزایش یافته است.

مساله بالا بودن آمار بیکاران جوان کشور به نوعی دیگر در بررسی بیکاری جوانان 15 تا 24 ساله نیز مشهود است؛ چرا که بیشترین درصد فارغ‌التحصیلان دانشگاهی در سنین 20 تا 30 سال قرار می‌گیرند. این گروه سنی در بهار امسال نرخ بیکاری 6/28 درصدی را تجربه کردند. مردان تا 24 سال در فصل اول سال 8/25درصد و زنان 5/39 درصد بیکاری را تجربه کردند. اما آن گونه که خبرگزاری مهر به نقل از آمارهای وزارت تعاون، کار و رفاه اجتماعی گزارش داده، حدود 900 هزار نفر از کل بیکاران کشور را فارغ‌التحصیلان دانشگاهی تشکیل می‌دهند که بالاترین تعداد بیکاران در رشته‌های صنعت و فرآوری، کامپیوتر، هنر و روزنامه‌نگاری قرار دارند.
براساس آمار منتشر شده از اشتغال و بیکاری 23 رشته اصلی دانشگاهی، کمترین نرخ بیکاری با 9/3 درصد متعلق به رشته خدمات حمل‌ونقل است، به طوری که از تعداد هشت هزار و 68 نفر تحصیلکردگان این حوزه، تعداد هفت هزار و 754 نفر شاغل و 313 نفر بیكار هستند. پس از آن نیز رشته‌های تربیت معلم و علوم تربیتی با 7/7 درصد و بهداشت با هشت درصد، کمترین نرخ بیکاران را به خود اختصاص داده‌اند.

طبق همین اطلاعات، بیشترین تعداد بیکاران نیز مربوط به رشته صنعت و فرآوری است که از کل 39 هزار و 795 نفر تحصیلکرده این رشته تعداد 23 هزار و 223 نفر شاغل و تعداد 16 هزار و 572 نفر نیز بیکار هستند. پس از آن، بیشترین نرخ بیکاری با 4/30 درصد مربوط به رشته کامپیوتر و 3/30 درصد متعلق به رشته روزنامه‌نگاری و اطلاع‌رسانی است.
مساله‌ای که در این خصوص باید مورد توجه قرار گیرد، تاخیر در ورود به بازار کار برخی از فارغ‌التحصیلان دانشگاهی است که این مساله می‌تواند به نوعی منجر به ایجاد انباشت تقاضا در بازار کار شود، به طوری که در هر چند سال‌ یک بار به واسطه تقاضاهای قبلی برای اشتغال و ورود جمعیت جدیدی از تحصیلکردگان به بازار کار، با حجم انبوهی از تقاضا مواجه می‌شویم.
در این میان موضوع ناهمگونی آموزش و آموخته‌های تئوریک دانشگاه‌ها با نیاز واقعی بازار کار نیز به منزله معضلی است که گریبانگیر بسیاری از فارغ‌التحصیلان می‌شود. به عبارت دیگر، امروز افرادی که از مسیر دانشگاه به سمت بازار کار حرکت می‌کنند، با نوعی تفاوت اساسی در دانش تئوریک و نیاز بازار کار مواجه می‌شوند که این مساله باعث سخت‌تر شدن پذیرش متقاضیان کار توسط کارفرمایان می‌شود.

در سال‌های اخیر تلاش‌هایی برای جبران خلأ آموزش‌های دانشگاهی و نیاز بازار کار از طریق ارائه آموزش‌های مهارتی و فنی و حرفه‌ای صورت پذیرفته و به گفته مقامات فعال در حوزه فنی و حرفه‌ای، این آموزش‌ها توانسته مشکلات ورود به بازار کار کارجویان دانشگاهی را تا حدودی حل کند.


منبع:سایت استخدام نیوز

http://www.estekhdamnews.com/post/5818


چهارشنبه 6 اردیبهشت 1391

نمونه سوالات ریاضی 2

   نوشته شده توسط: محمد s    

برای دریافت فایل pdf بر روی آدرس های  زیر کلیک کنید:

http://hamkelasy.com/files/exam1_caculus_2.pdf

http://hamkelasy.com/files/exam_caculus_2.pdf


جمعه 11 آذر 1390

سلولز

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :مقالات - کتاب -هندبوک ،

سلولز

 

سلولز دارای فرمول عمومی است. سلولز ساختار اولیه دیواره سلولی گیاهان را تشکیل می‌دهد. دستگاه گوارشی انسان قادر به هضم سلولز نیست و آن را بدون تغییر دفع می‌کند اما برخی جانوران مثل نشخوارکننده‌ها و موریانه‌ها می‌توانند سلولز را به کمک میکروارگانیسمهایی که در دستگاه گوارش آنها زندگی می‌کنند، هضم کنند. این میکروارگانیسمها با آزادکردن آنزیمهایی به هضم سلولز کمک می‌کنند.
ساختمان سلولز
ساختمان شیمیایی سلولز
در مولکول سلولز مولکولهای β - گلوکز نسبت به یکدیگر چرخش 180 درجه‌ای دارند. ضمن برقراری اتصال بین دو مولکول β - گلوکز از OH متصل به کربن 4 یک مولکول و OH کربن شماره 1 مولکول بعدی یک مولکول آب جدا می‌شود و پل اکسیژنی برقرار می‌شود. از سوی دیگر در مولکول سلولز امکان برقراری پیوندهای هیدروژنی نیز وجود دارد. پیوستن دو مولکول β - گلوکز موجب تشکیل یک مولکول سلوبیوز می‌شود
.

هر 5 مولکول سلوبیوز با آرایش فضایی مکعبی شکل ، بلور سلولز را بوجود می‌آورند و از مجموعه بلورهای سلولز ، رشته ابتدایی یا میسل سلولز تشکیل می‌شود. مجموعه میسلها ، میکروفیبریل سلولزی را بوجود می‌آورند که قطری حدود 25 نانومتر دارد.از مجموع حدود 20 میکروفیبریل ، ماکروفیبریل سلولزی تشکیل می‌شود.

ابعاد سلولز
سلولز از واحدهای دارای قطر 35 آنگستروم تشکیل شده که آنها را رشته‌های ابتدایی می‌نامند. این قطر اغلب درست است اما حتمی نیست. مثلا در برخی نمونه‌ها مثل سلولز جلبک والونیا 300 آنگستروم و در ترکیبات موسیلاژی برخی میوه‌ها تنها 1 آنگستروم است. به این ترتیب تصور حالت همگن برای رشته‌های ابتدایی سلولز کنار گذاشته شد و اشکال مختلف (استوانه‌ای - منشوری با قاعده مربعی - روبان کم و بیش پهن) منظور گردید.
دو عامل در محدودیت ابعاد این واحدها دخالت دارد: یکی همی سلولزها که همانند پوششی رشد جانبی رشته‌های سلولزی را محدود می‌کنند و دیگری آرایش یا سازمان یافتگی حاصل از مجموعه سلولز سنتتازی (آنزیم تولید کننده سلولز) غشای سلولی که رشته‌های اولیه سلولزی را می‌سازد. سلولز در برابر تیمارهای آنزیمی و شیمیایی بسیار مقاوم است.

تولید سلولز
مجموعه پژوهشهایی که در مورد بیوسنتز سلولز انجام شده است نشان می‌دهد که پیش ساز سلولز یوریدین دی فسفو گلوکز است که بوسیله حفره‌های گلژی به مجموعه‌های آنزیمی سلولز سنتتازی موجود در غشای سلولی می‌رسد. با دخالت این مجموعه‌های آنزیمی از پلیمریزاسیون مولکولهای پیش ساز مولکولهای سلولز تشکیل می‌شود. پس از تشکیل مولکولهای سلولز تجمع آنها به صورت بلورهای سلولز و رسیدن به حد میکروفیبرلها و ماکروفیبریلهای سلولزی بر بنای پدیده خود آرایی با برقراری پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی است. این تجمع نیاز به آنزیم ندارد.

تجزیه سلولز
تجزیه سلولز بوسیله سلولازها انجام می‌شود. سلولازها را به دو گروه اگزو سلولازها و آندو سلولازها تقسیم بندی می‌کنند. اگزوسلولازها قدرت عمل بیشتری دارند و بر انواع مختلف سلولز چه سلولز بلوری و چه سلولز غیر بلوری که در نتیجه زخم یا تخریب بخشهای سلولزی بلوری ایجاد می‌شود اثر می‌کنند و در مرحله اول عمل خود موجب گسستن پیوندهای بین مولکولی می‌شوند. آندو سلولازها بر محصول عمل اگزو سلولازها اثر می‌کنند و موجب گسستن پیوندهای درون مولکولی می‌گردند بنابراین سلولازها اشتراک یا تعاون عمل دارند
.

فرمهای سلولز و شناسایی آنها
• α - سلولز: این فرم از سلولز در محلول 17.5 درصد از هیدروکسید سدیم در 20 درجه سانتیگراد حل نمی‌شود.
• β - سلولز: β - سلولز در این محلول حل شده اما به محض اسیدی کردن محلول ته‌نشین می‌شود.
• γ - سلولز: در محلول 17.5 درصد هیدروکسیدسدیم حل می‌شود اما با اسیدی شدن محلول ته‌نشین نمی‌شود.

کاربرد سلولز
سلولز ماده تشکیل دهنده دیواره سلولی گیاهان است. این ترکیب اولین بار در سال 1838 مورد توجه قرار گرفت. در آن سالها با اعمال تغییراتی در آن مانند نیتروژندار کردن در تولید نیترو سلولز مورد بهره برداری قرار گرفت. سلولز بصورت تقریبا خالص در رشته‌های پنبه وجود دارد. این رشته‌ها در تولید نخ و پارچه بافی و تولید پوشاک اهمیت فراوانی دارن
د.

همچنین الیاف پنبه استرلیزه شده در پزشکی کاربرد زیادی دارد. سلولز بصورت ترکیب با لیگنین (ماده چوب) و سلولز در تمام مواد گیاهی وجود دارد. سلولز در گذشته در ساخت باروت بدون دود مورد استفاده قرار می‌گرفت. امروزه از آن برای تولید نیترو سلولز که در ساخت مواد منفجره ، پلاستیک‌سازی ، رنگسازی و … کاربرد دارد، استفاده می‌کنند. سلولز همچنین در آزمایشگاه به عنوان جزء عمل کننده فاز جامد در کروماتوگرافی لایه نازک استفاده می‌شود.


شنبه 22 مرداد 1390

تا اطلاع ثانوی

   نوشته شده توسط: محمد s    

سلام.میخواستم بهتون اطلاع بدم که تا چند وقتی نمیتونم مطالب جدید بذارم ,چون واقعا مشغله ها م زیاد شدن ,ایشالا کارام که انجام بشه و سرم خلوت بشه دوباره مطالب جدید میذارم.البته دعا کنین که کارام حل بشه .ممنون


جمعه 30 اردیبهشت 1390

ادیسون.....

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :عمومی ،

ادیسون.....

ادیسون در سنین پیری پس از کشف لامپ، یکی از ثروتمندان آمریکا به شمار میرفت و درآمد سرشارش را تمام و کمال در آزمایشگاه مجهزش که ساختمان بزرگی بود هزینه می کرد...

این آزمایشگاه، بزرگترین عشق پیرمرد بود. هر روز اختراعی جدید در آن شکل می گرفت تا آماده بهینه سازی و ورود به بازار شود.

 

در همین روزها بود که نیمه های شب از اداره آتش نشانی به پسر ادیسون اطلاع دادند، آزمایشگاه پدرش در آتش می سوزد و حقیقتا کاری از دست کسی بر نمی آید و تمام تلاش ماموان فقط برای جلوگیری از گسترش آتش به سایر ساختمانها است!

آنها تقاضا داشتند که موضوع به نحو قابل قبولی به اطلاع پیرمرد رسانده شود...

 پسر با خود اندیشید که احتمالا پیرمرد با شنیدن این خبر سکته می کند و لذا از بیدار کردن او منصرف شد و خودش را به محل حادثه رساند و با کمال تعجب دید که پیرمرد در مقابل ساختمان آزمایشگاه روی یک صندلی نشسته است و سوختن حاصل تمام عمرش را نظاره می کند!!!

پسر تصمیم گرفت جلو نرود و پدر را آزار ندهد. او می اندیشید که پدر در بدترین شرایط عمرش بسر می برد.

 ناگهان پدر سرش را برگرداند و پسر را دید و با صدای بلند و سر شار از شادی گفت: پسر تو اینجایی؟ می بینی چقدر زیباست؟!!  رنگ آمیزی شعله ها را می بینی؟!! حیرت آور است!!!

من فکر می کنم که آن شعله های بنفش به علت سوختن گوگرد در کنار فسفر به وجود آمده است! وای! خدای من، خیلی زیباست! کاش مادرت هم اینجا بود و این منظره زیبا را می دید. کمتر کسی در طول عمرش امکان دیدن چنین منظره زیبایی را خواهد داشت! نظر تو چیست پسرم؟!!

 پسر حیران و گیج جواب داد: پدر تمام زندگیت در آتش می سوزد و تو از زیبایی رنگ شعله ها صحبت می کنی؟!!!!!!

چطور میتوانی؟! من تمام بدنم می لرزد و تو خونسرد نشسته ای؟!

 

پدر گفت: پسرم از دست من و تو که کاری بر نمی آید. مامورین هم که تمام تلاششان را می کنند. در این لحظه بهترین کار لذت بردن از منظره ایست که دیگر تکرار نخواهد شد...!

در مورد آزمایشگاه و باز سازی یا نو سازی آن فردا فکر می کنیم! الآن موقع این کار نیست! به شعله های زیبا نگاه کن که دیگر چنین امکانی را نخواهی داشت!!!

 توماس آلوا ادیسون سال بعد مجددا در آزمایشگاه جدیدش مشغول کار بود و همان سال یکی از بزرگترین اختراع بشریت یعنی ضبط صدا را تقدیم جهانیان نمود. آری او گرامافون را درست یک سال پس از آن واقعه اختراع کرد...

روحش شاد


 


یکشنبه 25 اردیبهشت 1390

سوپر جاذب

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :مقالات - کتاب -هندبوک ،

سوپر جاذب

سوپر جاذب، یک ماده افزودنی خاک بوده که آب و مواد غذایی را جذب و حفظ می کنند و با خاک کشت همراه گشته و به رشد مطلوب گیاه ،کاهش اتلاف آب و هزینه های آبیاری کمک می نماید اساس ساخت این پلی مرها آلی بوده و به صورت مصنوعی تولید می گردند از پلی اکریلات پتاسیم و کوپلمیرهای پلی اکریل آمید ساخته شده و ویژگی منحصر به فرد آن بالا بودن ظرفیت جذب آب و حفظ آن است این مواد پس از استفاده مستمر ، در خاک کشت هیچگونه تغییری ایجاد نمی نماید و گیاهان ، ارگانیسم های زنده خاک یا آب سطحی را آلوده نمی سازند.

 




مطالعات توسط سازمان محیط آلمان و سایر کشورها نشان داده که استفاده از این ماده هیچگونه عوارضی برای انسان ، گیاه و خاک و محیط زیست ندارد این مواد تقریباً 500 – 200 برابر وزن خود آب جذب می کنند ، در این حال پس از آبگیری دانه های خشک مواد سوپر جاذب ژل دانه دانه بوجود می آورند با استفاده از این پلی مر می توان دور آبیاری را افزایش داد . این مواد شامل سه نوع کاتیون ، آنیونی و خنثی می باشد که در کشاورزی نوع آنیونی آن با داشتن بار منفی مورد توجه می باشد . سوپر جاذبه های آنیونی با دارا بودن قابلیت بالای ظرفیت کاتیونی قادرند علاوه بر جذب مقادیر قابل توجهی آب ،کاتیونهای موثر و مفید در رشد گیاه را در خود جذب کنند و ضمن جلوگیری از هدر رفتن آنها در موقع لزوم آنها را در اختیار گیاه قرار دهند. این مواد بی بو ، بی رنگ و بدون خاصیت آلایندگی خاک ، آب و بافت گیاهی می باشند.

مزایای استفاده از پلی مرهای سوپر جاذب در کشاورزی
• افزایش ظرفیت حفظ آب و مواد غذایی خاک برای مدت طولانی
• کاهش تعداد نوبتهای آبیاری تا حد 50 درصد
• مصرف یکنواخت آب برای گیاهان
• رشد سریع تر و مطلوب تر ریشه با ذخیره مواد غذایی
• کاهش شستشو آب و مواد غذایی موجود در خاک
• کاهش هزینه های آبیاری
• فراهم نمودن رطوبت پوسته خاک
• بالا بردن ظرفیت تبادلی سوپر جاذب ها و تبادل کاتیونی در خاک
• به حداکثر رساندن پتانسیل تولید محصول
• رشد سریع تر و سالم تر گیاهان مخصوصاً در مناطق بسیار گرم و خشک
• مصرف بهینه کودهای شیمیایی
• محافظت ریشه های روی خاک در برابر خشک شدن در زمان حمل و نقل و انبار کردن نهال ها
• هوا دهی بهتر در خاک
• امکان کشت در مناطق بیابانی و سطوح شیب دار
• افزایش فعالیت و تکثیر قارچهای مایکوریزا
• ثبات و اثر طولانی سوپر جاذب
• تقویت حالت تخلخل ، تغذیه پذیری و ثبات ساختار کشت

مقدار کاربرد سوپر جاذب ها
مقدار کاربرد آن بستگی به نوع سوپر جاذب ، بافت ، خاک ، گونه گیاهی و شرایط اقلیمی منطقه دارد . خاک رسی به دلیل دارا بودن درصد بالاتری خلل و فرج زیر نیاز کمتری به سوپر جاذب نسبت به خاک شنی و لومی دارد . بنابراین خاک شنی به دلیل قابلیت نگهداری آب کمتر عکس العملی بهتری نسبت به خاک رسی در مقابل کاربرد سوپر جاذب نشان داده ، در نتیجه میزان کاربرد آن در خاکهای رسی کمتر از خاکهای لومی و شنی است مقدار مصرف آن در خاکهای نواحی گرم و خشک به مراتب بیشتر از نواحی مرطوب و خشک می باشد کاربرد آن در نواحی مرطوب عمدتاً در گیاهان مستقر در شیب ها توصیه می شود . میزان کاربرد برای گیاهان آبدوست بیشتر از خشکی دوست است.
کاربرد بیش از حد آن توصیه نشده زیرا این ماده در اثر جذب آب متورم می شود و ممکن است موجب خروج ریشه ها و گیاه از خاک شود. لازم به ذکر است که روش کاربرد سوپر جاذب تأثیر به سزایی روی میزان مصرف آن به خصوص تحت شرایط مزرعه ای دارد . به هر حال کاربرد این مواد بسته به شرایط مختلف می تواند نیاز آبیاری را تا 50 درصد کاهش دهد.


روش کاربرد سوپر جاذب ها
پلی مر سوپر جاذب می تواند به روش کپه ای ( درون گودالی ) ، نواری و اختلاط کامل با خاک به کار روند . نکته مهم در هنگام کاربرد این مواد این است که باید به خوبی با خاک مخلوط شوند و در سطح خاک استفاده نشوند علت این امر تأثیر اشعه خورشید و اشعه ماورا بنفش روی سوپر جاذب بوده که موجب شکستگی سریع آن می شود. این ترکیب هم چنین به عنوان بستر رویش گیاه و بصورت خالص و بدون خاک نیز می تواند مورد استفاده گیرد . در این شرایط بهتر است عناصر غذایی مورد نیاز گیاه را به آن اضافه نمود .کاربرد آن به دو صورت خشک و آبگیری ( ژل ) توصیه می شود. در صورتیکه به صورت ژل در خاک مصرف شود .
نوع پودری آن دارای دوام کمتری بوده و حدود 12 – 6 ماه در خاک پایدار است و بیشتر بعنوان پوشش بذر و نیز برای ریشه های *** نشاها و جوانه هایی استفاده می شود که رطوبت برای آنها بسیار بحرانی باشد . هنگام کاربرد برای درختان ، قسمتی از خاک پای درخت را خارج نموده و به مقدار لازم سوپر جاذب را با مقداری خاک مخلوط کرده ، سپس این مخلوط را در قسمت زیرین ریخته و روی آن را با خاک معمولی پر می نمائیم . در گلدان بهتر است سوپر جاذب را با مقداری خاک مخلوط کرده و به صورت لایه ای در قسمت پایین گلدان مصرف کرد تا از هدر رفتن آب جلوگیری نماید . هم چنین می توان سوراخهای تا دو سوم عمق گلدان ایجاد کرد و مقدار لازم پلی مر خشک را درون آنها ریخته ، آن را فشرد و سپس سوراخها را با مقداری خاک معمولی پوشاند. تعداد سوراخها و مقدار پلی مر بستگی به اندازه گلدان دارد.
در مزارع پلی مر به دو صورت به کار می رود . در روش اول پس از پخش سطحی سوپر جاذب آن را توسط شخم تا عمق زیر ناحیه ریشه بر می گردانیم آنگاه می توان مبادرت به کاشت گیاه نمود .
در روش دوم از کود پاش نواری استفاده می کنیم که طی آن سوپر جاذب توسط لوله های دستگاه در کنار ردیفهای کاشت و در عمق ریشه های قرار می گیرد.
این مواد پس از تماس با آب بصورت یک ژل متورم در آمده و آب و مواد غذایی محول را در خود نگه می دارند بررسیها نشان داده که کاربرد سوپر جاذب بسته به نوع گیاه ، بافت خاک و شرایط اقلیمی موجب کاهش آب مصرفی به میزان 50 – 40 درصد می شود .

زمینه های کاربرد سوپر جاذب ها
1- کشاورزی
2- مصارف بهداشتی و پزشکی و داروسازی
3- حفظ تازگی میوه و سبزی بسته بندی
4- برف مصنوعی
5- ژل های مخصوص آتش نشانی

نکات مورد توجه
سوپر جاذبه ها جایگزین کودهای شیمیایی و آبیاری نمی باشند . این مواد تنها قابلیت نگهداری آب و برخی ازعناصر غذایی مورد نیاز گیاه را در خاک افزایش می دهند و از آبشویی و هدر رفتن N , K , Zn , Fe , B , P خاک جلوگیری بعمل می آورند. سوپر جاذبه ها می توانند با کود شیمیائی ، علف کش ها و آفت کش ها مخلوط شده و بدون هیچ گونه اثر متقابل با یکدیگر به کاربرده شوند.
این مواد پس از 12 - 5 سال در اثر تجزیه میکروبی و تاثیر نور خورشید به تدریج از بین می روند و به مواد ی همچون آب و دی اکسید کرین و آمونیوم تبدیل می شوند . وهیچ آسیبی به طبیعت وارد نمی کنند.


جمعه 23 اردیبهشت 1390

لوله های کامپوزیتی

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :كامپوزیت ،

لوله های کامپوزیتی

مواد اولیه : الیاف ، رزین ها ، و دیگر پرکننده ها

لوله های FRP با استفاده از تقویت کننده های الیاف شیشه ، رزین های گرما سخت ، مواد linerviel و انواع دیگر افزودنی ها ساخته می شوند . الیاف تقویت کننده معمولا ً از جنس الیاف شیشه E است . مشخصات اسمی الیاف شیشه E عبارتند از سفتی کششی در حدود 72400 مگا پاسکال ، استحکام کششی در حدود 3450 تا 3800 مگا پاسکال و درصد افزایش طول در حدود 4 تا 5 درصد . انواع دیگری از الیاف در این رده عمومی وجود دارند که نیازهای گوناگون مقاومت به خوردگی را برطرف می کنند اما الیاف شیشه E تا حدودی تمام بازار را تحت سلطه خود درآورده است . الیاف تقویت کننده دیگری برای کاربردهای ویژه و شرایط خورنده منحصربه فرد وجود دارد مانند FCR ، C ، AR و جز آن . الیاف تقویت کننده بسته به فرآیند ساخت لوله و تحمل بار مورد نیاز ، تغییر می کنند . الیاف تک جهته تابیده شده ، الیاف کوتاه ، تقویت کننده های رشته ای ، نمد ، الیاف بافته شده و انواع دیگر الیاف درساخت لوله های FRP کاربرد گسترده ای دارند .

درصد وزنی الیاف به طراحی محصول نهایی وابسته خواهد بود . جهت الیاف ، شیوه چیدمان لایه ها روی هم و تعداد لایه های تقویت کننده ، ویژگی های مکانیکی ، سفتی و استحکام واقعی لوله را تعیین می کند . رزین مورد استفاده در ساخت لولۀ FRP ویژگی های خاص خود را دارد . درحالی که ویژگی های استحکام و سفتی رزین چندین بار کم تر از الیاف است ، رزین نقش اساسی را ایفا می کند . رزین های گرما سخت گروه عمده ای هستند که در ساخت لوله FRP به کار می روند . رزین به عنوان چسب عمل کرده و الیاف را در ساختار لایه ای محصول پخت شده به هم متصل می کند . رزین در برابر خوردگی ناشی از عبور گازها و سیالات از درون لوله مقاومت می کند . مشخصات فیزیکی و شیمیایی رزین ، مقاومت حرارتی که به شکل یک مشخصه که دمای انتقال شیشه ای ، Tg ، نامیده می شود و ویژگی های روش ساخت نقشی کلیدی در طراحی لوله ایفا می کنند . درحالی که رزین های پلی استر ، وینیل استر و اپوکسی قصد تسلط بر بازار لوله های FRP را دارند ، رزین های دیگری نیز وجود دارند که مقاومت به خوردگی منحصر به فردی ایجاد می کنند . پلی استرها اغلب برای تولید لوله هایی با قطر زیاد استفاده می شوند . وینیل استرها مقاومت به خوردگی بیشتری معمولا ً در برابر مایعات خورنده قوی مانند اسیدها و سفیدکننده ها دارند . رزین اپوکسی معمولا ً برای لوله هایی با قطر کم تراز 750 میلی متر و فشارهایی در حدود 8/20 مگا پاسکال تا 6/34 مگا پاسکال استفاده می شوند .

طراحی و تولید لوله های FRP اغلب به اجزای افزودنی نیز نیاز دارد . بیشترین افزودنی ها به شکل دهی رزین های گرما سخت کمک می کنند و همچنین ممکن است برای تکمیل واکنش های شیمیایی و پخت چند لایی مورد نیاز باشند . کاتالیزورها و سخت کننده ها در این دسته قرار می گیرند . پرکننده ها ممکن است به علت مسایل اقتصادی و یا افزایش کارایی استفاده شوند . بعضی از لوله ها به ویژه لوله های گرانشی به شدت به سفتی خمشی بالایی نیاز دارند . در مورد لوله های زیر خاک ، سفتی خمشی با عامل EI اندازه گیری می شود که حاصل ضرب سفتی چندلایی کامپوزیتی E و ممان اینرسی سطح مقطع لوله I است . سفتی چندلایی E را می توان با تغییر جهت الیاف و افزایش حجم الیاف و موارد دیگر افزایش داد . از آنجایی که ممان اینرسی I با توان سوم ضخامت دیوار نسبت دارد ؛ هرگونه کوششی برای افزایش ضخامت دیواره ، ممان اینرسی را به طور چشمگیری افزایش می دهد . در نتیجه بعضی از لوله های گرانشی با افزودن شن در مرحله تولید ساخته می شوند . افزایش شن مایۀ افزایش ضخامت دیواره و در نتیجه افزایش ممان اینرسی و افزایش عامل EI می شود . این کار افزایش سفتی با استفاده از ماده نسبتا ً ارزان مانند شن نامیده می شود . بنابراین شن می تواند یک افزودنی مهم در ساخت لولۀ FRP باشد .
چندین روش برجسته در صنعت

لوله های FRP به دو روش اصلی ساخته می شوند : ریخته گری گریز از مرکز و پیچش الیاف . با این وجود روش های بسیار متغیر و بهبود یافته ای در این سالها ایجاد شده است . در روش ریخته گری گریز از مرکز ، الیاف درون یک لولۀ فولادی قالب قرار داده می شوند . مواد تقویت کننده خشک هستند و در این مرحله به رزین آغشته نمی شوند . لایه چینی ویژه مواد در لوله فولادی به وسیله مهندس طراح و با توجه به کارآیی نهایی مورد نیاز ، مشخص می شود . هنگامی که الیاف در سر جای خود قرار گرفتند ، لوله فولادی با سرعت بالایی آغاز به چرخیدن می کند . رزین مایع در مرکز لوله پاشیده می شود و با توجه به نیروی گریز از مرکز ، تقویت کننده خشک را آغشته می کند . پوسته کامپوزیتی در حال چرخش با استفاده از گرما به لوله ای با سطح داخلی و خارجی صاف تبدیل می شود . سطح داخلی ، اغلب یک سطح هموار و غنی از رزین است .

روش شرح داده شده ، روش ریخته گری گریز از مرکز معمولی و متداول است . الیاف بافته شده ، پارچه و نمدهای سوزنی از مواد ساختاری این روش هستند . درصد وزنی الیاف دراین روش ساخت ، معمولا ً بین 20 تا 35 درصد است . می توان با استفاده از بافت های متراکم تر با افزایش سرعت چرخش برای دست یابی به فشردگی بیشتر به درصد وزنی الیاف بالاتری دست یافت .

برای ساخت لوله های گرانشی با قطرهای زیاد که سفتی لوله یک عامل بحرانی است و به سختی حاصل می شود ، اغلب اوقات از روش بهینه شده ای به نام ریخته گری گریز از مرکز
Hobas استفاده می شود . روش Hobas شبیه به ریخته گری گریز از مرکز معمولی است ، افزون براین که برای افزایش عامل EI ، شن نیز به مواد اولیه افزوده می شود . این روش اغلب در قطرهای بزرگ تر از 500 میلی متر استفاده می شود و شن بخش عمده ای از سازه خواهد شد . درصد وزنی الیاف حدود 20 درصد است . درصد وزنی رزین 35 درصد و مقدار شن 45 درصد وزنی است . بنابراین درصد بالای شن باعث افزایش سفتی مقطع I می شود ولی سفتی الاستیک E را افزایش نمی دهد . به خاطر اینکه شن یک ماده ساختاری نیست ، از لولۀ Hobas به عنوان لوله گرانشی استفاده می شود نه لوله فشاری . در فرآیند پیچش الیاف ، پوسته ای پیرامون یک سنبه چرخان با قطری برابر با قطر داخلی لوله به طور پیوسته پیچیده می شود و به طور کلی در این روش ، تغییراتی ایجاد شده است . در فرآیند پیچش الیاف دو جهته یا مارپیچی ، الیاف تحت زاویه و به صورت مارپیچی روی سنبه پیچیده می شود ، تا هنگامی که تمام سطح پر شود و تعداد لایه های درست روی هم چیده شود . زاویه پیچش معمولا ً در محدوه زاویه بهینه تئوری و بین 55 تا 75 درجه است . طراحی ، زاویه پیچش مناسب را مشخص می کند . این روش بیشترین سفتی
E و استحکام را ایجاد می کند ؛ چون الیاف پیوسته هستند نه بریده شده و می توان به درصد وزنی الیاف 60 تا 80 درصد رسید .

یک نسخه بهینه شده این روش ، روش پیچش الیاف پیوسته
Drostholm است که برای ساخت لوله های پیوسته نوآوری شده است . در این روش یک سنبه انعطاف پذیر به کار می رود که پس از پخت لوله و حرکت لوله به جلو به جای اول خود برمی گردد . به خاطر اینکه در این روش لایه چینی به صورت کاملا ً مارپیچی امکان ندارد ، پیچش الیاف به صورت حلقه ای 90 درجه انجام می شود و بین لایه های محیطی الیاف کوتاه پاشیده می شود ، ممکن است پرکننده های شنی و الیاف نمدی نیز به کار روند . درهر حال الیاف محیطی بریده شده ساختار اولیه هستند . درصد وزنی الیاف در این روش بین 45 تا 70 درصد است . در حالت ثابت بودن طول لوله که از پیچش الیاف به صورت محیطی به همراه الیاف کوتاه استفاده می شود ، این فرآیند پیچش حلقوی کوتاه Chop-Hoop Winding نامیده می شود . ممکن است از شن نیز در این روش استفاده شود . با این کار درصد وزنی الیاف نیز به 45 تا 65 درصد کاهش می یابد .

ممکن است بر سر این که کدام یک از این روش ها بهینه است ، بحث باشد . با این وجود بحث های فنی کلیدی معمولا ً پیرامون اثر افزایش شن بر روی ویژگی های مکانیکی چند لایی کامپوزیت
FRP است . اثرات دراز مدت تحمل بار و رفتار خزشی در حضور پرکننده شنی در سالهای اخیر مورد توجه بوده است .

ملاحظات طراحی و محیطی

طراحی لوله های FRP با توجه به موضوعات هیدرولیکی و شارجریان انجام می شود ؛ چون این مسایل از ملاحظات اساسی در طراحی مؤثر جریان گاز و سیال در سیستم های لوله کشی هستند . لوله های FRP برتری های قابل توجهی نسبت به مواد مرسوم مانند لوله های فلزی و بتنی دارند . به عنوان مثال ، هموار بودن سطح داخلی لوله FRP باعث کاهش مقاومت سیال و انرژی لازم برای جریان یافتن سیال در داخل لوله می شود . به دلیل مقاومت لوله FRP در برابر خوردگی ، با گذشت زمان و استفاده از لوله ، سطح داخلی هموار باقی مانده و مقاومت در برابر خوردگی نیز نقش اساسی در لوله های FRP بازی می کند .

گستره دمایی در طراحی لوله های
FRP به نوع کاربرد و نوع ماده ای که در درون لوله جریان خواهد داشت بستگی دارد . لوله های زیرزمینی برای دمای ثابتی که میانگین دمای محیط پیرامون آن ها با توجه به شرایط محلی است ، طراحی می شوند . لوله های سطح زمین چون تحت شرایط باد ، باران ، برف و پرتوهای فرابنفش قرار می گیرند گستره دمایی وسیع تری دارند . در هر دو حالت گستره دمایی براساس آب و هوا و شرایط منطقه ای که لوله در آن نصب می شود تثبیت می شود . این شرایط معمولا ً از محدوده 20 تا 65 درجه سانتی گراد خارج نمی شود . در حقیقت به جز در موارد اندک ، محدوده دمای کاری معمولا ً بین 20 تا 55 درجه سانتی گراد قرار دارد .

با این وجود توجه به دمای سطح داخلی لوله مهم است چون معمولا ً سیال یا گاز در دماهای بالایی بین 52 تا 150 درجه سانتی گراد در داخل لوله جریان می یابد . رزین و لایه آستر درونی اغلب اوقات بر اساس نوع ماده خورنده عبوری از درون لوله و دمای فرآوری آن برگزیده می شود . لوله های FRP را می توان برای بسیاری از کاربردها ساخت .

طراحی لوله FRP هم چنین به شدت ، تحت تأثیر محدوده فشار کاری است ؛ در حالی که بیشتر لوله ها طی عمر کاری خود در معرض فشار داخلی مثبت قرار دارند . بار خلأ نیز می تواند به عنوان یکی از فاکتورهای طراحی لوله ، به ویژه در مورد لوله های زیرزمینی مورد توجه قرار بگیرد . در مورد لوله های گرانشی زیرزمینی ، لوله های FRP اساسا ً بر مبنای سفتی مورد نیاز و با توجه به شرایط خاک ، عمق دفن و فشار خارجی طراحی می شوند .



با این وجود ، اگرچه لوله های گرانشی در رده های متفاوت سفتی طراحی می شوند ولی این طراحی به گونه ای است که لوله بتواند در محدوده فشار روزانه که به وسیله کاربر نهایی مشخص می شود ، به طور موفقیت آمیزی کار کند . دور از انتظار نیست که حتی یک لوله گرانشی
FRP هنگام کار تحت فشارهای حدود 8 مگا پاسکال قرار بگیرد . در حقیقت لوله های گرانشی نیز برای تحمل خوب بارهای طولانی مدت طراحی می شوند . لوله های فشاری درواقع بنابر شرایط تحمل بارهای فشاری بلند مدت برای کار پیوسته در خط طراحی می شوند . در نتیجه ، لوله های فشاری FRP اساسا ً برای تأمین استحکام طراحی می شوند تا سفتی ؛ چون در شرایط بارگذاری کوتاه مدت و بلند مدت بارهای فشاری ، بسیار مورد توجه هستند .

بارهای خارجی می توانند به صورت بارهای ناشی از دفن لوله لوله های زیرزمینی ، بارهای خمشی و یا تماسی ، لوله های سطح زمین و یا بارهای حاصل از ترافیک لوله های زیرزمینی باشند . بسیاری از این بارها ممکن است در کارآیی بلند مدت لوله
FRP بحرانی باشند و محاسبه جابه جایی ها و تنش های چندلایی تحت بار برای تضمین یک پارچگی سازه در طول عمر مفید مورد انتظار مهم است . بسیاری از راهنماهای طراحی و استانداردها ، طراحی لوله های FRP را از طریق این گونه محاسبات و تأییدیه ها کنترل می کنند .

در برخی از کاربردها که قابلیت اشتعال ، دود ، مقاومت در برابر آتش و سمی بودن مهم هستند ، مقاومت در برابر شعله می تواند از اصول طراحی باشد . از جاهایی که این مسایل مورد توجه هستند ، سکوهای نفتی دور از ساحل است . تولید کننده ها می توانند از رزین های گوناگون مقاوم در برابر شعله و یا لایه های خارجی مقاوم ، برای این منظور استفاده کنند .

منبع: فصلنامه كامپوزیت


پنجشنبه 22 اردیبهشت 1390

مبدل پوسته و لوله (Shell & Tube Heat Exchanger)

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :مقالات - کتاب -هندبوک ،

نام تجهیز : مبدل پوسته و لوله (Shell & Tube Heat Exchanger)

هنگامی كه سطح انتقال حرارت لازم برای مبدل های دو لوله ای زیاد شود (بیشتر از 50m2 باشد)، بهتر است از مبدل های پوسته و لوله استفاده شود. مبدل های پوسته و لوله به طور وسیعی در فرایند های انتقال حرارت برای كاربردهای مایع/مایع و همچنین در كندانسورها و مولدهای بخار استفاده می شوند . این مبدل ها برای انتقال حرارت مشخصی سطح كمتری به نسبت مبدل های لوله ای اشغال می كنند.(شكل های 8 و 9 و 10)

 


شكل 8 - مبدل های پوسته و لوله Shell & Tube Heat Exchanger

 
شكل 9 - مبدل های پوسته و لوله Shell & Tube Heat Exchanger

 
شكل 10 - مبدل های پوسته و لوله Shell & Tube Heat Exchanger

مزایای این گونه مبدل ها عبارتند از:

1 - در حجم كم ایجاد سطح بزرگی برای انتقال حرارت می كنند.
2 - طراحی مكانیكی خوبی دارند.
3 - روش ساخت تثبیت شده خوبی دارند.
4 - قابلیت استفاده برای دامنه وسیعی از مواد را دارند.
5 - به راحتی تجهیز می شوند.
6 - روش طراحی خوب و تثبیت شده ای دارند.

قسمتهای اصلی این مبدل ها عبارتند از:

- لوله ها (Tubes)
- پوسته (Shell)
- بافل ها (Baffles)
- هد جلویی (Front Head)
- هد پشتی (Rear Head)
- صفحات تیوب ها (Tube Sheets)
- نازل ها (Nozzels)

 
شكل 11 - مبدل های پوسته و لوله Shell & Tube Heat Exchanger با اجزا اصلی

پوسته :
پوسته ها كه در واقع در بر گیرنده لوله ها هستند از نظر اندازه، مواد سازنده و ضخامت محدوده وسیعی دارند. قیمت پوسته ها بیشتر از لوله ها می باشد. بنابراین معمولاً سعی می شود از حداقل پوسته استفاده شود.

لوله ها (Tubes) :
 لوله عنصر اصلی مبدل های پوسته و لوله هستند كه در واقع سطح انتقال حرارت لازم را برای سیالاتی كه در داخل و خارج آن جریان دارند را فراهم می سازند. لوله ها معمولا از فلزات مختلف به روش اكستروژن و بدون درز ساخته می شوند. جنس آنها معمولاً ا ز فولاد كم كربن، فولاد زنگ نزن، مس و ...می باشد. لوله ها ممكن است به صورت مربعی 90 درجه (شكل 12 ) یا در وضعیت چرخانده كنار هم قرار گیرند .
در این حالت تمیز كردن خارج لوله ها راحت تر است. طرح مثلثی (شكل12) روش دیگری است كه به علت زیاد بودن آشفتگی سیال، ضریب انتقال حرارت و افت فشار طرف پوسته را افزایش می دهد؛ و نیز مقدار بیشتری از لوله را می توان در قطر مشخصی از پوسته قرار داد. قطر لوله ها بین 16mm تا 50mm (⅝تا 2 اینچ) می باشد. ولی معمولاً از  16mm تا 25mm (⅝تا 1 اینچ) استفاده می شود. طول لوله ها نیز از 1.8 متر تا 7.3 متر ( 6ft  تا 24ft) انتخاب می شود. ضخامت لوله ها نیز با توجه به قطر آنها از 1.2mm  تا 3.2 mm انتخاب می شود.
گرچه هدف، افزایش انتقال حرارت به وسیله افزایش سرعت سیال ها در داخل لوله ها می باشد ولی این سرعت باید در حد مجاز باشد چون هرچقدر سرعت بیشتر شود،افت فشار افزایش می یابد وهمچنین نوسانات بیشتر می شود و باعث ایجاد شكستگی در اتصالات و زانویی ها می شود.

 
شكل 12 - آرایش مثلثی و مربعی لوله ها

بافل ها (Baffles) :
بافل ها معمولاً در قسمت پوسته مبدل استفاده می شوند برای اینكه لوله ها را در جای خود نگه دارند و جریان سیال داخل پوسته را به صورت چرخشی تبدیل كنند تا سرعت سیال و ضریب انتقال حرارت افزایش یابد و معمولاً به صورت های Segmental baffle, disk-and-doughnut baffle,orifice baffle  (شكل های 15،16 و17) می باشند.

بافل ها دو مشخصه اصلی دارند: برش بافل(Baffle Cut)، فاصله بافل ها ( Baffle Spacing Lb )

فاصله بافل ها ( Baffle Spacing Lb) :
فاصله دو بافل متوالی می باشد كه معمولاً بین 20% تا 100% قطر پوسته انتخاب می شود و مقدار بهینه آن بین 30% تا 50% قطر پوسته می باشد. هرچقدر Lb كمتر باشد سرعت و افت فشار در پوسته بیشتر می شود.

برش بافل Baffle Cut :
ارتفاع بریده شده از بافل نسبت به قطر می باشد كه معمولاً به صورت درصد بیان می شود و معمولاً 25 % می باشد.

 
شكل 13 - نمایش لوله ها در یك كلاف لوله Boundle Tube

هرچقدر Baffle Cut كمتر یا طول بریده شده كمتر شود سرعت و ضریب انتقال حرارت و افت فشار بیشتر می شود.
بافل ها را می توان به دو دسته بافل های طولی Longitudinal Baffles   و بافل های متقاطع یا مورب Transver Baffles نیز تقسیم بندی كرد كه معمولاً به صورت زاویه دار با لوله ها قرار می گیرند و باعث ایجاد جریان ناآرام در اطراف پوسته می شوند.
بافل های طولی برای كنترل مسیر جریان داخل پوسته استفاده می شوند.

 
شكل 14 - نمایی از اجزا یك مبدل پوسته و لوله شامل صفحه تیوب، لوله ها و بافل ها

شكل 15 - disk-and-doughnut baffle

 
شكل 16 - orifice baffle

 
شكل 17 -  Segmental Baffles

 
شكل 18 - آرایش مثلثی لوله ها ،صفحه تیوب و بافل ها در یك مبدل پوسته و لوله

صفحه تیوب (Tube Sheet) :
یكی از اجزای مهم مبدل ها كه اصلی ترین سد بین تیوب ها و پوسته است و طراحی مناسب آنها برای اطمینان از كارایی سیستم لازم است، صفحه تیوب ها هستند. نحوه اتصال آنها به تیوب ها و پوسته هم می تواند به صورت جوش داده شده و هم به وسیله پیچ باشد.

 
شكل 19 - آرایش مثلثی لوله ها ،صفحه تیوب و بافل ها در یك مبدل پوسته و لوله

تعداد گذرهای پوسته و لوله :
 ساده ترین مدل جریان برای لوله ها به این صورت است كه سیال از یك طرف وارد شود و از طرف دیگر خارج گردد. این مدل تك گذر لوله است. برای بهتر نمودن انتقال حرارت سرعت بالاتری باید ایجاد نمود . این عمل به وسیله افزایش تعداد گذر لوله ها امكان پذیر است. از طرف دیگر با افزایش تعداد گذرهای لوله و افزایش سرعت سیال ، افت فشار زیاد می شود. در واقع انتقال حرارت باید در سرعت های بالا ایجاد شود و این افت فشار سیستم را زیاد می كند. در نتیجه تعداد گذرها، با توجه به دو فاكتور سرعت و افت فشار مشخص می شود. تعداد گذرهای لوله معمولاً از یك تا هشت می باشد. در موردگذرهای پوسته نیز معمولا از یك یا دو گذر استفاده می شود .حالت های مختلف گذرهای پوسته در استاندارد بین المللی TEMA با  علامتهای E,F,G,H,J,K,X شناخته می شوند. (شكل های 20 تا 26)

 
شكل 20 – پوسته E

 
شكل 21 – پوسته F

 
شكل 22 – پوسته G

 
شكل 23 – پوسته J

 
شكل 24 – پوسته K

 
شكل 25 – پوسته X

 
شكل 26 – پوسته H

نازل ها :
نازل ها برای انتقال سیال به بیرون و یا داخل مبدل استفاده می شوند.

اثرات حرارتی :
اگر مواد مانند آهن بكار رفته شده در مبدل ها حرارت ببینند ممكن است دچار انبساط حرارتی گردند . به عنوان مثال در یك مبدل پوسته و لوله افزایش درجه حرارت باعث افزایش اندازه لوله ها و پوسته می شود . از آنجایی كه این افزایش ها ممكن است با هم فرق كنند، تنظیم های مختلفی برای كاهش این اثرات حرارتی وجود دارد. شكل ( 27 ) یك صفحه تیوب ثابت و بدون امكان انبساط می باشد. در شكل های ( 28 و  29 ) دو مبدل با كلگی های متحرك یا اتصالات متحرك برای كاهش میزان استرس ناشی از انبساط حرارتی می باشند. این استرس های حرارتی با استفاده از لوله های U شكل نیز قابل جلوگیری می باشند. استفاده از مبدل ها با كلگی های ثابت برای زمانی كه لوله ها كوتاه هستند یا اختلاف دما بین لوله و پوسته ماكزیمم 30 درجه سلسیوس می باشد، استفاده می شود.
در اكثر موارد از مبدل ها با كلگی های متحرك Floating-Head استفاده می شود.

 
شكل 27 - مبدل با صفحه تیوب ثابت با دو گذر در قسمت لوله و یك گذر در پوسته

 
شكل 28 - مبدل با كلگی متحرك floating head داخلی با دو پاس در قسمت لوله و یك پاس درپوسته

 
شكل 29 - مبدل با floating head خارجی با دو پاس در قسمت لوله و یك پاس در پوسته

 
شكل 30 - مبدل پوسته و لوله

 
شكل 31 - مبدل پوسته و لوله

انتخاب محل عبور سیال ها :
تصمیم گیری برای قرار دادن سیال در داخل پوسته و لوله و اینكه كدامیك از آنها در داخل لوله قرار داده شود و كدامیك داخل پوسته، به چند عامل بستگی دارد:
1 - فشارها : سیال با فشار بالا در قسمت لوله قرار می گیرد، زیرا صخامت نسبی لوله (نسبت به قطر) بیشتر است.
2 - درجه حرارت : افزایش درجه حرارت باعث كاهش تنش مجاز مواد بكار رفته می گردد و در نتیجه ضخامت لازم برای دیواره ظرف نیز افزایش می یابد. این تاثیر عیناً شبیه فشار است. سیال با درجه حرارت زیاد بایستی در لوله جای داده شود.
3 - خورندگی سیال ها : برای سیال های با خورندگی زیاد به مواد و آلیاژها ی گرانقیمت نیاز است . اگر فقط یكی از سیال ها خورنده باشد آن وقت گذاردن آن در داخل لوله باعث می شود كه پوسته گرانقیمت از آلیاژ مرغوب نیاز نباشد. اما اگر سیال خورنده در پوسته قرار بگیرد آنگاه هم برای پوسته و هم برای لوله بایستی از موادی كه در مقابل خوردگی مقاوم هستند استفاده شود.
4 - تمیزی سیال ها : در بعضی از فرایندهای انتقال حرارت شرایط لازم جهت تمیزی سیال ها و آلوده نشدن آنها سخت تر از حالت های عادی است و ممكن است به آلیاژهای گرنقیمت نیاز باشد . در اینگونه مواقع بهتر است كه سیال ها در داخل لوله قرار داده شوند.
5 - خطر نشت : در بیشتر مبدل های حرارتی احتمال نشت سیال لوله ها از سیال پوسته كمتر است.
6 - ویسكوزیته سیال ها : برای اینكه انتقال حرارت ماكزیمم شود، جریان هر دو سیال می بایستی ناآرام باشد. در صورتی كه سیال لزج در داخل لوله باشد احتمال دارد جریان آن آرام شود پس بهتر است داخل پوسته قرار داده شود.

رسوب مبدل ها (Fouling) :
هنگامی كه یك مبدل حرارتی در سرویس قرار می گیرد در شروع كار سطوح انتقال حرارت آن تمیز است ولی با گذشت زمان در بعضی از سرویس ها مانند سیستم های قدرت فرایندهای شیمیایی ، به تدریج توانایی انتقال حرارت آنها كم می شود. این وضعیت به علت جمع شدن موادی روی سطوح انتقال حرارت (همان لوله ها) كه موجب افزایش مقاومت حرارتی در برابر انتقال حرارت می گردد به وجود می آید. یك فرایند صنعتی را در نظر بگیرید كه شامل چندین دستگاه اصلی می باشد. در صورتی كه تمام فرایند بخواهد به خاطر اینكه یكی از ابزار انتقال حرارت كه توانایی خود را در فرایند انتقال حرارت از دست داده از كار بیفتد این حادثه از نظر اقتصادی ناخوشایند است.
در استاندارد TEMA ضریب رسوب داده شده است تا به طراح كمك كند مبدل پوسته و لوله را طوری طراحی كند كه بتواند برای مدتی به طرز رضایت بخشی كار كند. تا اینكه دوباره مبدل از مدار خارج شود و تمیز گردد.
عواملی كه باعث ایجاد رسوب می شوند اغلب عبارتند از:
1 - وجود ذرات معلق در سیال
2 - كاهش حلالیت نمك ها با افزایش دما (مثل نمك های منیزم)
3 - خوردگی : بعنی تبدیل یك لایه از فلز (آهن) اكسید آن (اكسید آهن) وكه باعث كاهش ضریب رسانش می شود.
4 - پدیده های بیولوژیكی (زیست محیطی) : در آب رودخانه ها جلبك ها و موجودات زنده وجود دارند كه با صافی جدا نمی شوند و داخل مبدل شروع به تكثیر می كنند.
5 - به وجود آمدن كك : در كور ه های نفت مقداری از نفت می شكند و تبدیل به كك می گردد و روی دیواره رسوب می كند.

 
شكل 32 - تشكیل رسوب در مبدل

 تمیز كردن و نگه داری از مبدل :  Cleaning & Maintenance
مبدل ها باید به طور متناوب تمیز شوند و لوله ها تعویض شوند . داخل لوله ها به راحتی با استفاده از مواد تمیز كننده مانند بعضی مواد اسیدی و jet  آب تمیز می شوند. ولی تمیز كردن خارج لوله ها احتیاج به باز كردن لوله ها و كلاف لوله ها (Tube Bundle) از مبدل دارد.

 مبدل های صفحه ای : (Plate heat exchanger)

 مبدل های حرارتی صفحه و قاب از قرار گرفتن یك سری صفحات فلزی در كنار یكدیگر در داخل یك قاب فلزی ساخته می شوند. این صفحات در داخل قاب توسط میله های بلند بهم فشرده می شوند. طول این میله ها در شیارهای (Gasket) فاصله بین دو درپوش را طی می كنند و توسط مهره به درپوش محكم می گردند . واشر اطراف هر صفحه قرار داده می شود تا جریان سیال را در مجرای باریكی بین صفحات هدایت نماید و همچنین از نشت آنها به بیرون جلوگیری كند. در گوشه های هر صفحه مجرایی جهت ورود و خروج سیال گرم و سرد در نظر گرفته شده است و موقعیكه صفحات روی هم فشرده می شوند این محل های سوراخ شده در یك خط مستقیم قرار می گیرند و بدین وسیله هدرهای توزیع سیال در طول مبدل را به وجود می آورند.
صفحات می توانند از هر فلزی با ابعاد معین ساخته شوند آنگاه نقوش مختلف توسط پرس و قالبهای مخصوص روی صفحات چاپ گردد. هنگامی كه این صفحات در محل خود در كنار یكدیگر قرار می گیرند شیارهای موجود روی صفحات متوالی تشكیل یك سری كانال های باریك جریان را می دهند. و سیال ها از طریق مجرای خیلی باریك و ظریف بین صفحات متوالی عبور می نمایند. در مبدل های مختلف آرایش جریان می توانند متفاوت باشند. یكی از این آرایشها به صورت موازی مختلف الجهت می باشد. در این نوع ارایش جریان های هر كدام از سیالها فقط یك بار ارتفاع صفحات را طی می كنند در حالیكه در آرایشهای چندگذر یك سیال ممكن است 2 بار و یا بیشتر ارتفاع مبدل را طی نماید.

  
شكل 33 - جریان در مبدل صفحه ای

 امتیازات و كاربردها :
یكی از امتیازات مهم و اساسی مبدل های حرارتی صفحه و قاب این است كه سطح انتقال حرارت مبدل به آسانی از هم جدا می شوند. بعد از برداشتن مهره ها و میله های نگه دارنده و جداسازی صفحه متحرك انتهایی صفحات با لغزیدن روی صفحه باریكی برای معاینه از هم جدا می شوند. این امتیاز كه صفحات به آسانی تمیز شوند و یا تعویض گردند باعث شده كاربرد این مبدل ها در صنایع غذایی و لبنیات توسعه یابد . اما از دیگر امتیازات مهمی كه این مبدل ها نسبت به مبدل های پوسته و لوله دارند این است كه در مقایسه با مبدل های پوسته و لوله بار حرارتی معینی حدوداً بین یك سوم تا یك چهارم انتقال حرارت لازم دارند. علتش را می توان به صورت زیر خلاصه نمود. توربولانس زیاد به علت حركت سیال در مجاری باریك و ناهموار سبب افزایش ضریب انتقال حرارت می گردد. فاصله نزدیك به هم صفحات مانند این است كه از لوله های با قطر كوچك استفاده شده است كه این ضریب انتقال حرارت را افزایش می دهد. توربولانس زیاد سبب تقلیل سرعت كثیف شدن می شود . كاهش سطح انتقال حرارت باعث كاهش حجم و وزن می شود.

  
شكل 34 - نمای داخلی مبدل صفحه ای

 معایب :
با وجود تمام محاسن ذكر شده یك عیب مهم در مورد این مبدل ها وجود دارد و آن این است كه سطوحی كه باید توسط واشر آب بندی شود زیاد است. اغلب از مواد لاستیكی برای این كار استفاده می شود اما ماكزیمم فشار و درجه حرارت كاربردی نباید از 2.7 Mpas و 400 k  تجاوز نماید . از واشرهای فیبری و پمبه نسوز كمپرس شده نیز می توان استفاده نمود كه برای آن حداكثر درجه حرارت 600 k  و 1.8 Mpas می باشد . یكی از مشكلاتی كه معمولاً در هنگام كار این مبدل ها بوجود می آورند عدم آببندی كامل و صحیح واشر ها است .
اولاً به خاطر اینكه عمر مفید گازكت ها كم است و ثانیاً نباید دوباره مورد استفاده قرار گیرند كه معمولاً به این نكته توجه نمی شود.


سه شنبه 20 اردیبهشت 1390

مبدل پره دار (Fin Heat Exchangers)

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :مقالات - کتاب -هندبوک ،

نام تجهیز : مبدل پره دار (Fin Heat Exchangers)

هنگامی كه اختلاف فاحشی بین ضریب انتقال حرارت داخل و خارج لوله (در هركدام از انواع مبدلهای ذكر شده) وجود داشته باشد از پره استفاده می شود (در طرفی كه ضریب انتقال حرارت كمتر دارد). به عنوان مثال در مبدل های گاز/مایع در طرف گاز از پره های بلند استفاده می شود و یا در مبدل های گاز/گاز به علت كم بودن ضریب انتقال حرارت در دو طرف به وسیله فین ها سطح انتقال حرارت و در ننتیجه میزان آن را افزایش می دهند.
پره ها معمولاً دارای ضخامت 0.0335 in هستند. راندمان حرارتی آنها با افزایش مقاومت حرارتی كاهش پیدا می كند. اگرچه لوله های با پره داخلی وجود دارد ولی در مبدلهای لوله ای بیشتر از پره های بلند طولی استفاده می شود كه در خارج لوله تعبیه شده اند. پره ها می توانند پیچششی و منقطع نیز باشند تا بدین وسیله سیال داخل حلقه بهتر مخلوط شود. اما در عمل مشاهده می شود كه افت فشار را به مقدار زیادی افزایش می دهند و به این ترتیب اثر افزایش انتقال حرارت خنثی می شود.

 
شكل - نمونه ای از پره ها

 

 

شكل 36 - نمونه ای ازمبدل پره دار


یکشنبه 18 اردیبهشت 1390

صنعت چسب سازی

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :مقالات - کتاب -هندبوک ،

صنعت چسب سازی     
هر چند از چسب در صنعت ، مخصوص آبنوس کاران و صحافان و بیشتر برای چسباندن قطعات چوبی و یا اشیای کاغذی بود. اما به تدریج دامنه کاربرد آن گسترش یافت. به طوری که امروزه به جای استفاده از میخ ، پیچ ، بست ، لولا و... برای اتصال قطعات فلزی ، چوبی ، کائوچویی ، ... از بخاری گرفته تا تهیه اسباب بازی , صنایع مونتاژ و حتی برخی از قسمتهای هواپیماهای مافوق صوت , از چسب‌های گوناگون و ویژه‌ای که به روش سنتزی تهیه می‌شوند , استفاده می‌شود.


تاریخچه
سابقه استفاده از چسب توسط انسان را می‌توان در واقع از عصر سنگ و دوران غارنشینی در تهیه تیر و کمان و یا نقاشی حیوانات غول پیکر بر روی تخته سنگها با استفاده از رنگدانه‌ها دانست. بدون شک ، خون نخستین ماده‌ای بود که بشر از آن به عنوان چسب استفاده می‌کرد که البته کیفیت خوبی نداشت و متداول نشد. به تدریج بشر به وجود مواد چسب دار طبیعی پی برد و استفاده از آنها را آموخت.در واقع اولین ماده چسب دار که بطور گسترده مورد استفاده قرار گرفته بود، مواد نشاسته‌ای ، قندی ، صمغ‌ها ، و شیره‌های برخی از گیاهان بود.
مثلا رومیان از سقز (ماده چسبدار و صمغی که از درختان برگ سوزنی نظیر سرو و کاج و یا درخت صنوبر ترشح می‌شود) در صنعت کشتی سازی استفاده می‌کردند. به تدریج مواد دیگری مانند موم ، عسل و یا مواد ژله مانندی از ماهی ، شاخ حیوانات یا شیر و تخم مرغ بکار گرفته شده بعدها ، با پیشرفت صنایع و استخراج و پالایش نفت ، از قیر و قطران چوب و ... به عنوان چسب استفاده به عمل آمد. اگر چه کائوچوی طبیعی (شیوه لاتکس) از مدتها قبل شناخته شده بود، اما چون حلال مناسبی برای آن موجود نبود، کاربردی به عنوان ماده چسبی پیدا نکرد تا اینکه با دستیابی به روغن‌های نفتی که کائوچو را در خود حل کرده و مایع چسبناکی را به وجود می آورند، کاربرد آن به عنوان ماده چسبی متداول شد.

طبقه بندی چسب‌ها
چسب گیاهی
چسب نشاسته ، دکسترین ، سرشیم ، دکسترین و نشاسته که از چسب‌های محلول در آب‌اند و از آنها در چسبانیدن تمبر ، پاکت ، کاغذ ، مقوا ، چوب ، ... استفاده می‌شود.
صمغ عربی که از درختی به نام صمغ سنگالی بدست می‌آید، سفید رنگ و محلول در آب است و عمدتا شامل هیدرات‌های کربن است.

چسب حیوانی
ژلاتین که از اعضای بدن حیوانات از جمله استخوان تهیه می‌شود و قدرت چسبانندگی آن از چسب‌های گیاهی بیشتر است و بیشتر در تهیه فیلم عکاسی و پوشش کپسول موارد دارویی مصرف دارد.
سرشیم حیوانی که مانند ژلاتین است ولی درصد خلوص گلوبین آن کم است و از استخوان ، پوست و یا شیر حیوانات تهیه می‌شود. و در نجاری ، کارتن سازی ، کبریت سازی ، تهیه کاغذ سمباده و غیره مصرف دارد.
لاک که در نجاری برای جلای سطح اشیای چوبی مصرف دارد و از نوعی حشره به نام ترمزدانه که در کشور هند فراوان است، به دست می‌آید.

چسب کانی
مانند فسفات‌ها و سیلیکات‌های قلیایی که در اتصال اشیای سرامیکی ، کوارتزی و شیشه‌ای کاربرد دارند. و بر خلاف چسب های گیاهی و حیوانی در مقابل گرما و آب مقاوم‌اند. از این رو از آنها در ساختن اجاقهای برقی و گازی و آجرهای نسوز استفاده می‌شود.

چسب سنتزی
الاستومرها : که شامل چسب‌های کائوچویی مصنوعی است و در صنعت کشتی سازی و صنایع هواپیما سازی کاربرد دارند. مانند چسب لاستیک که محلول کائوچو در بنزین است و یا چسب «اوهو» و مشابه آن که از مشتقات وینیلی در حلال‌هایی نظیر استون و اسید استواستیک حاصل می شود، این نوع چسب‌ها قدرت چسبانندگی همه چیز (غیر از لاستیک) را دارند. از این رو ، کاربردهای گوناگون و مهمی در صنعت ، تجارت و منازل پیدا کرده اند.

ترموپلاست‌ها : که شامل پلی اکریل و سیانواکریلات‌هااند که به «چسب فوری» معروف‌اند و اتصال محکم بین قطعات مختلف ایجاد می‌کند. (در حد چسب‌های اپوکسی). برخی معتقدند که سیانواکریلات یک منومر فعال است که در مجاورت مختصر رطوبت موجود در هوا بصورت پلیمر در می‌آید. از این رو ، برای محیط‌های خشک مناسب نیست.

چسب اپوکسی : که از تراکم دی فنیلو پروپان و اپیکلرهیدرین حاصل می‌شود. نوعی از آن در تجارت به نام چسب دوقلو متداول است که شامل دو قسمت است، یک قسمت ماده چسب‌دار ، و قسمت دیگر یک ماده کاتالیزور است که موجب تغییر در ماده چسب‌دار و عمل چسبانندگی آن می‌شود. قدرت چسبانندگی چسب اپوکسی فوق‌العاده زیاد است و در هواپیما سازی ، ساختن اطاق خودروها ، و پل سازی و ... کاربرد دارد.

نوار چسب‌ها : جنس این نوع نوارها ممکن است از پارچه ، کاغذ ، طلق ، و یا پلاستیک پلی کلرید وینیل (p.v.c) باشد که به چسب‌هایی مانند چسب‌های کائوچویی و سرشیم آغشته شده‌اند.

چسب بتونه‌ای
بتونه‌ها ، خمیرهای نرم و چسبناکی‌اند که به کندی در هوا خشک می‌شوند و برای پرکردن شکاف‌ها و منافذ ، بویژه در بخاری مصرف می‌شود. مهمترین انواع بتونه‌ها عبارت است از :

بتونه شیشه : که از مخلوط پودر کربنات کلسیم و روغن کتان تهیه می‌شود و در هوا نسبتا به سرعت خشک و سخت می‌شود. اما پس از سخت شدن ، دوباره در روغن کتان به صورت خمیر نرم و قابل استفاده در می‌آید.

بتونه آبی : که در تهیه آکواریم مصرف دارد و از مخلوط کردن پودر اکسید سرب (Pbo) با روغن کتان بدست می‌آیند.
بتونه گلسیرین و اکسید سرب : از اختلاط اکسید سرب و گلسیرین تهیه می‌شود و در مقابل آب ، اسید و قلیا مقاوم است و پس از 45 دقیقه سفت می‌شود و برای بتونه کردن چوب ، شیشه ، چینی ، سرامیک و اشیای سنگی مصرف دارد.

گرد بتونه : که به صورت آرد سفید رنگی شامل چهار قسمت گچ پخته و یک قسمت صمغ عربی است و در موقع استفاده ، آن را در آب و یا محلول اسید بوریک به صورت خمیر در می‌آورند و با آن اشیای ظریف ساخته شده از سنگ سفید ، چینی ، و شاخ سفید را بتونه می‌کنند.


چهارشنبه 14 اردیبهشت 1390

معرفی انتگراسیون فرآیند

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :مقالات - کتاب -هندبوک ،

معرفی انتگراسیون فرآیند

صنعت فرآیند از جمله مهمترین امکانات تولیدات انبوه است که یک محدوده وسیعی از صنایع مثل تولیدات شیمیایی، نفت، گاز، پتروشیمی، غذایی، دارویی و ... را در بر می گیرد و کارایی آن به طور جد به مهندسان و مهندسی آن وابسته است.

اولین و ابتدایی ترین وظیفه یک مهندس فرآیند چیست؟ بسیاری از مهندسان فرآیند بر این باورند که نقش آن ها به طور کلی بر پایه طراحی و به کار انداختن فرآیندهای صنعتی سریعتر، بهتر، ارزانتر و سالمتر بنا نهاده شده که به طور کلی شامل موضوعاتی مثل کاهش قیمت مواد اولیه، کاهش سرمایه گذاری اولیه، کاهش مصرف انرژی، افزایش انعطاف پذیری فرآیند، توجه بیشتر به کیفیت، تأکید بیشتر بر سلامت فرآیند و حفاظت از محیط زیست می شود. اما سوال این است: دسترسی به این هدف چگونه امکان پذیر است و مشکلات و ابزارهای موجود برای یک مهندس در جهت تحقق اهدافش چیست؟

برای روشن تر شدن مطلب به یک مثال ساده توجه کنید که فرایند تولید  و طی آن کاهش آب مصرفی و تنگازدایی را مورد بررسی قرار می دهد. به فرآیندی که در شکل جهت تولید  نشان داده شده توجه کنید.

واکنش اصلی در فرآیند شامل واکنش دهنده های شیمیایی شامل آمونیاک، پروپیلن و اکسیژن در فاز بخار است که در دمای  و فشار 2atm وارد راکتور می شوند.

مطابق شکل در یک نقطه در فرآیند از آب به عنوان ورودی فرآیند در مقابل در نقاط d,c,b,a پساب خروجی داریم.

کل بحث این مثال به عنوان یکی از مثال های کاربردی صنعتی در این امر خلاصه می شود یک مهندس فرآیند باید قدرت تشخیص و تجزیه و تحلیل این امر را داشته باشد که به طور همزمان پساب خروجی و آب ورودی تازه را کاهش دهد. یک راه برای حل این مشکل قبول کردن و به کار گیری روش بازیافت پساب است. ولی مشکل اینجاست: بازیافت کدام جریان، کوام مواد، از طریق چه دستگاهی، برای حل این مشکل بی شمار راه وجود دارد ولی راه حل مناسب انتخاب یک راه حل بهینه و از هر جهت کامل از بین بی شمار مسیر و تقریب موجود است.

در گذشته برای توسعه فرآیند و بهبود آن راه های زیادی وجود داشت از جمله:

- فکر ناگهانی و ارائه راه حل از طریق کنفرانس و گفتگو: در این روش تعدادی از مهندسان با تجربه گرد هم جمع می شدند و به صورت ادراکی و شهودی راه های مختلفی را پیشنهاد می دادند. این روش ممکن است جواب بهینه را به ما ندهد در واقع جواب ارائه شده یک راه حل بهینه از تعداد کمی از راه های ممکن است.

- قبول کردن و استنتاج فرآیندهای پیش از این، به این صورت که مشکل موجود را با مشکلات و راه حل های قبلی که در فرآیندهای مشابه اتفاق افتاده بود مقایسه می کردند و در جهت حل مشکل موجود از آن ها استفاده می کردند.

و روش های مختلف دیگر . در طی سالها این روش ها، راه حل های ارزشمندی را برای مشکلات صنعت ارائه کرده اند و به طور عادی استفاده می شدند علی رغم این موضوع، محدودیت های جدی هم دارند. برای مثال نمی توان بی شمار راه حل را یک یک بررسی کرد و هیچ تضمینی هم برای انتخاب راه مناسب از میان تعداد راه حل ها کم و محدود وجود ندارد، در ضمن بررسی هر کدام از این راه ها از لحاظ زمان و سرمایه هزینه بر هستند و به طور کلی برای ارائه مناسب ترین راه حل باید ریشه و اصل مشکل را درون یابی کنیم و با توجه به قوانین و معیارهای فرآیند بهترین راه را پیشنهاد دهیم.

خوشبختانه پیشرفت های اخیر در طراحی فرآیند ما را به سوی توسعه سیستماتیک، بنیادی و به طور کلی تکنیک های کاربردی در جهت غلبه بر محدودیت ها و مسائل مذکور سوق داده و تمام این ها از طریق انتگراسیون فرآیند  و عناصر حیاتی آن یعنی ترکیب و تجزیه و تحلیل امکان پذیر است.

ترکیب فرآیندها چیست؟ ترکیب شامل کنار هم قرار دادن عناصر جدا برای اتصال و یکی کردن تمام آن هاست که شامل دو بحث مهم است.

1) کدام یک از بی شمار قسمت ترکیب را که در دسترس داریم باید مورد استفاده قرار دهیم؟ 2) برای ساخت یک محلول بهینه چگونه باید به هم متصل شوند؟

به طور کلی هدف اختلاط فرآیند، بهینه کردن ساختار منطقی فرآیندهای شیمیایی، مخصوصاً سلسله مراحلی شامل، واکنش، تقطیر، استخراج و ... منبع و مقصد جریان بازیافت است. بنابراین در ترکیب فرآیند ترکیب عناصر ورودی و خروجی فرآیند مشخص است و در واقع تجدید نظر در ساختار و پارامترهای فرآیند مطلوب است. تحلیل فرآیندها چیست؟ در حالی که هدف از اختلاط ترکیب عناصر فرآیند در جهت یکی کردن آن هاست تحلیل فرآیند شامل تجزیه این ترکیبات به عناصر سازنده آن هاست. بنابراین تجزیه و تحلیل فرآیند نقطه مقابل (متمم) ترکیب فرآیند است، در این گونه مسائل ما از ورودی و ساختار فرآیند آگاهیم و در واقع در جستجوی خروجی فرآیند هستیم.

در بسیاری از فرآیندهای شیمیایی ما می دانیم ترکیب و تجزیه فرآیند چیست؟ حتی برای بهینه سازی آن راه حل پیشنهاد می کنیم مثلاً در مورد فرآیند تولید  ما می دانیم که باید بعضی از جریان ها را بازیافت کنیم و از آن ها به عنوان ورودی فرآیند استفاده کنیم. اما مشکل اصلی ما در این مثال و مثال های مشابه صنعتی نداشتن و در واقع نبود یک انتگراسیون جرمی یا انرژی و به طور کلی انتگراسیون فرآیند مشخص است.

انتگراسیون فرآیند چیست؟ یک فرآیند شیمیایی، یک سیستم کامل از واحدهای مرتبط به هم و جریان های مختلف است. انتگراسیون فرآیند یک راه کلی برای طراحی و اجرایی کردن فرآیند است و به طور کلی تأکید آن بر یکپارچگی فرآیند است  که خود شامل وظایف و بخش های متعدد است. به طور کلی در دو دهه گذشته تقسیم بندی های بیشماری در بحث انتگراسیون فرآیند شده است که به روش مختلفی انجام گرفته. یکی از این روش ها بر پایه و مصرف دو چیز عادی و همیشگی در فرآیند است. جرم و انرژی بنابراین انتگراسیون فرآیند به طور کلی به دو دسته انتگراسیون انرژی و انتگراسیون جرمی تقسیم می شود. به طور مثال در فرآیند تولید  بحث استفاده از انتگراسیون جرمی (آب) مطرح بود.

در پایان امید است با توضیحات و معرفی مختصری که از انتگراسیون فرآیند شد، دانشجویان و مهندسان آینده ضرورت و اهمیت این مبحث بسیار کلیدی و مهم صنعت را فرا گرفته و در جهت عملی و اجرایی نمودن آن، انگیزه و دید کلی را بدست آورده باشد.


چهارشنبه 25 اسفند 1389

دسته بندی پلیمرها

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :مقالات - کتاب -هندبوک ،

دسته بندی پلیمرها
پلیمرها به طور كلی به سه گروه اصلی گرمانرم ها یا تروموپلاستیك ها - گرما سخت ها یا ترموست ها - الاستومرها دسته بندی می‌شوند.
ترموپلاستیك ها با افزایش دما نرم شده و با خنك شدن به سختی اولیه اشان برمی گردند و بیشتر قابل ذوب هستند، به عنوان مثال، نایلون، پلاستیك های گرما سخت (ترموست ها) وقتی گرم می شوند، سخت شده و هنگام سرد شدن به سختی اولیه برمی گردند. این مواد توسط كاتالیزورها یا گرم شدن تحت فشار به یك شكل دائمی تبدیل می شوند. الاستومرها نظیر رابرها می توانند بدون پاره شدن و گسستن در برابر تغییر شكل مقاومت كنند.
در مطلب حاضر، انواع محدودی از پلیمرهای هر گروه و كاربرد و خواص آنها مورد بررسی قرار می گیرد.



ترموپلاستیك ها

الف – پلی اولفین یا پلیمرهای اتنیك
همه این ترموپلاستیك ها بطور مشترك دارای منور اتلین (H2C=CH2) هستند.
پلی اتیلن 6(PE)- پلی اتیلن اولین محصول تجاری در سال 1940 بوده و از نفت خام یا گاز طبیعی تهیه می شود.
پلی اتیلن یك ماده ترموپلاستیك است كه بسته به ساختار مولكولی از یك نوع به نوع دیگر متفاوت است. در حقیقت، با تغییر وزن مولكولی (یعنی طول زنجیر)، تبلور (یعنی وضعیت زنجیر)، و خواص شاخه ( یعنی پیوند شیمیایی بین زنجیرهای مجاور) می‌ توان محصولات متنوعی از آن تولید كرد. پلی‌اتیلن می تواند در چهار نوع تجاری تهیه شود: (1) دانسیته پایین، (2) دانسیته متوسط، (3) دانسیته بالا و (4) پلی‌اتیلن با وزن مولكولی بسیار بالا.

پلی اتیلن دانسیته پایین (LDPE):
دارای نقطه ذوب OC1050، سختی، مقاومت شكست فشاری، شفافیت، انعطاف پذیری و خاصیت انبساط پذیری است. بنابراین، به دلیل روش ساخت و استعمال آسان آن، برای لوله كشی و بسته‌بندی‌ها استفاده می شود. مقاومت شیمیایی آن بسیار برجسته است، گر چه به اندازه پلی‌اتیلن دانسیته و یا پلی پروپیلن نیست، اما این پلیمر در مقابل بسیاری اسیدهای معدنی (مانند HCI و HF) و قلیاها (نظیر NH4OH-KOH-NaoH) مقاوم بوده و برای جابجایی مواد شیمیایی معدنی می توان از آن استفاده كرد، ولی باید از تماس آن با آلكان ها، هیدروكربن های آروماتیك، هیدروكربن های كلرینه و اكسید كننده‌های قوی (نظیر HNo3)) اجتناب كرد. اتصال قسمتهای مختلف از جنس PE با استفاده از جوش ذوبی انجام می شود. بدین ترتیب، انجام لوله كشی به این شكل ارزان بوده و نسبت به دیگر مواد موجود، برای خطوط فاضلاب، خطوط آب، و دیگر سرویسهایی كه در معرض فشارها و یا درجه حرارت های بالا قرار نمی گیرند، بسیار مقاوم و بهترین انتخاب است. با وجود این، محدودیت هایی وجود دارد كه استفاده از آنها را در بسیاری كاربردها غیرممكن می سازد. این محدودیت ها عبارت از، استحكام پایین، مقاومت حرارتی پایین (بالاترین محدوده دمایی برای این ماده 0C60 است)، نزول كیفیت تحت پرتو تابی UV (مانند قرار گرفتن در معرض نور خورشید) است. با وجود این، پلی اتیلن می تواند جهت افزایش استحكام، مقاومت و دیگر خواص مكانیكی مطلوب با مواد دیگر تركیب شود.


پلی اتیلن دانسیته بالا (HDPE)
دارای خواص مكانیكی برجسته و مقاومت مكانیكی نسبتاً بیشتری در مقایسه با نوع دانسیته پایین است. تنها اكسید كننده های قوی بطور محسوس در محدوده دمایی مشخص به این مواد حمله خواهند كرد. اگر رزین پایه درست انتخاب نشود، شكست فشاری HDPE می تواند مشكل ساز باشد. خواص مكانیكی این ماده، استفاده از آنها را در شكل های بزرگتر و كاربردهایی نظیر مواد ورقه ای در داخل مخازن، بعنوان عایق كاری در ستون‌ها گسترش داده است. در این ماده نیز از جوش حرارتی می توان استفاده كرد.


پلی اتیلن با وزن مولكولی بسیار بالا (UHMWPE)
یك پلی اتیلن خطی با محدوده وزن مولكولی متوسط 106×3 تا 106×5 است. زنجیرهای خطی طولانی، مقاومت ضربه بالا، مقاومت در برابر سایش، سختی، مقاومت در برابر شكست فشاری را، علاوه بر خواص عمومی PE نظیر خنثی بودن در مقابل مواد شیمیایی و ضریب اصطكاك پایین ایجاد می‌كنند. بنابراین، این ترموپلاستیك برای كاربردهایی كه نیاز به مقاومت در برابر سایش دارند، نظیر اجزای استفاده شده در ماشین آلات بكار می رود. در حالت كلی، پلی‌اتیلن‌ها در مقابل تابش اشعه UV، مخصوصاً تابش نور خورشید بسیار حساس هستند. با وجود این، می‌توان از حساسیت آن با افزایش تثبیت‌كننده‌های مخصوص جلوگیری كرد.


پلی پروپیلن (PP)
با متیل جانشین شده بر روی اتیلن (پروپیلن) بعنوان منومر، خواص مكانیكی بطور قابل ملاحظه ای در مقایسه با پلی اتیلن بهبود می یابد، در حقیقت این پلیمر دارای دانسیته پایین (kg.m3 915-900)، سخت تر و محكم تر بوده و دارای استحكام بیشتری نسبت به انواع دیگر است. علاوه بر این نسبت به PE در دماهای بالاتری مورد استفاده قرار می‌گیرد. مقاومت شیمیایی آن بیشتر بوده و تنها توسط اكسید كننده های قوی مورد حمله قرار می گیرد. اگر در انتخاب رزین مناسب دقت نشود، شكست فشاری PP می‌تواند مشكل ساز باشد.خواص مكانیكی بهتر این ماده استفاده از آن را در اشكال بزرگتر، به شكل مواد ورقه ای داخل مخازن، بعنوان پوشش گسترش داده است. ضریب انبساط حرارتی برای PP از HDPE كمتر است. دو كاربرد مهم PP ساخت قسمت های قالب تزریقی و رشته‌ها و فیبرها است.


پلی بوتیلن (PB)
از پلی ایزوبوتیلن حاصل از تقطیر روغن خام تهیه شده است. منومر آن اتیلن با دو گروه متیل جایگزین شده با دو اتم هیدروژن است.


پلی‌وینیل كلراید (PVC)
اولین ترموپلاستیك استفاده شده در مقادیر بالا در كاربردهای صنعتی است. این پلیمر با واكنش گاز استیلن با اسید‌هیدروكلریك در حضور كاتالیزور مناسب تهیه می شود. استفاده از PVC به دلیل سادگی ساخت، در طول سالها افزایش یافته است. این پلیمر دارای كاربری آسان است.در مقابل اسیدها و بازهای معدنی قوی مقام بوده و در نتیجه بیش از 40 سال بطور گسترده به عنوان لوله كشی آب سرد و مواد شیمیایی استفاده می شده است. گرچه، در طراحی ساختار لوله، ضریب انبساط حرارتی خطی و ضریب الاستیك ناچیز این ماده باید در نظر گرفته شود.


پلی وینیل كلراید كلرینه شده (CPVC)
پلی وینیل كلراید می تواند با كلرینه شدن جهت تولید یك پلاستیك وینیل كلراید با مقاومت خوردگی اصلاح شده و مقاومت در دماهای 20 تا 30 درجه بالاتر تغیر كند. بنابراین، CPVC كه دارای همان محدوده مقاومت شیمیایی PVC است، می تواند به عنوان لوله، اتصالات، كانال ها، تانكها و پمپها در تماس با مایعات خورنده و آب داغ استفاده می‌شود. برای مثال، می‌توان تعیین كرد كه مقاومت شیمیایی این ماده در مقایسه با PVC در محیطهای حاوی wt%20 استیك اسید، wt%50-40 كرومیك اسید wt%70-60 نیتریك اسید در oC300 و wt%80 سولفوریك اسید، هگزان در oC50 و wt%80 سدیم هیدروكسید تا دمای 80 درجه سانتیگراد، بیشتر است.


پلی وینیل استات (PVA)
از منومری كه در آن یك گروه استات با یك اتم هیدروژن در منومر اتیلن جایگزین شده، تهیه می شود. این پلیمر به عنوان پلیمرهای ساختاری استفاده نمی شود، زیرا یك ترموپلاستیك نسبتاً نرم است و از این جهت تنها برای پوشش ها و چسب ها بكار می رود.


پلی استایرن (PS)
از منومر استایرن C6H5CH=CH2 (فنیل بنزن) تشكیل شده است. پلی استایرن یك آمورف و ترموپلاستیك ناهمسان است. حلقه آروماتیك به سختی پلاستیك كمك می كند و از جابجایی زنجیر كه پلاستیك را ترد و شكننده می كند، جلوگیری می‌كند. این پلیمر برای كاربردهایی كه مستلزم تماس با مواد شیمیایی خورنده هستند، توصیه نمی شود، زیرا مقاومت شیمیایی آن در مقایسه با دیگر ترموپلاستیك های موجود ناچیز بوده و در محیط های خاص شكست فشاری خواهند داشت. پلی استایرن در مقابل تابش اشعه UV (مانند تابش نور خورشید ) حساس بوده و به رنگ مایل به زرد تبدیل می‌شود و مقاومت حرارتی آن نیز تنها 0C 650 است. این ماده به عنوان پوشش تجهیزات و در بسیاری كاربردهای الكتریكی استفاده می شود. اتصالات لوله كشی از این پلاستیك تهیه شده، و بسیاری ظروف هستند كه از پلی‌استایرن اصلاح شده، ساخته می شوند. نحوه اتصال این قطعات توسط جوشكاری با استفاده از حلال است، اما استفاده از آنها به آب و محلولهایی كه حاوی مواد آلی و معدنی نباشند، محدود می شود. پلی استایرن سومین ترموپلاستیك پرمصرف پس از PE و PP با بازار 20% است.


پلی متیل پنتن (PMP)
یك دستگاه پلاستیك با شفافیت و خواص الكتریكی خوب است كه می تواند تا دمای 0C150 نیز مورد استفاده قرار گیرد.

آكریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)
یك سه بسپار با منومر بوتادین است، منومر دوم، آكریلونیتریل، از مولكول اتیلن كه اتم هیدروژن آن با یك گروه نیتریل (CN) جایگزین شده تشكیل شده. منومر سوم از یك مولكول اتیلن با گروه فنیل جایگزین شده با اتم هیدروژن (استایرن) تشكیل شده است.خواص این پلیمر با تغییر نسبت آكریلونیتریل در دو جزء دیگر آن، بطور قابل ملاحظه‌ای متغیر است. این مشتق از رزین های استایرن دارای جایگاه مهمی است. در حقیقت، استحكام، سختی، ثبات بعدی و دیگر خواص مكانیكی آنها، با تغییر این نسبتها قابل اصلاح است. گرچه، این مواد دارای مقاومت حرارتی پایین OC90 استحكام نسبتاً كم، و مقاومت شیمیایی محدود هستند، قیمت پایین، اتصال راحت و راحتی ساخت، این مواد را برای لوله‌های توزیع گاز، آب، فاضلاب و خطوط تخلیه، قسمتهای اتومبیل و خدمات بسیار از تلفن تا قسمتهای مختلف اتومبیل بسیار مورد توجه كرده است. مقاومت این ماده توسط مقدار كمی از تركیبات آلی تهدید می شود، و به آسانی توسط عوامل اكسید كننده و اسیدهای معدنی قوی مورد حمله قرار می‌گیرد. علاوه بر این، ممكن است گراكینگ فشاری در حضور بعضی مواد آلی در آنها رخ دهد.


پلی تترافلورواتیلن (PTFE)
از منومر مولكول اتیلن كاملاً فلورینه شده به دست می آید كه تحت نام تجاری تفلون 4 شناخته شده است. نظر به ذوب بالا (0C327) دارای پایداری دمایی بسیار بالا با مقاومت حرارتی تا 0C280 است، و از نظر شیمیایی یكی از خنثی ترین مواد شناخته شده پس از شیشه، فلزات دیر گداز نظیر تانتالم1 و فلزات گروه پلاتینیم نظیر ایریدیم 2 یا پلاتینیم 3 برای استفاده در مواد خورنده حتی در دمای بالا است. یكی از مشكلات عمده این پلیمر خستگی ناشی از سیكل های حرارتی به واسطه تكرار انبساط و انقباض در یك دوره زمانی در دماهای بالاتر از مرز بیان شده است. با توجه به تخلخل آنها، یكی از دلایل زوال فلوروكربن‌ها جذب مواد شیمیایی و به دنبال آن واكنش با اجزای دیگر در ترموپلاستیك است. هنگامی كه این پدیده اتفاق می افتد، منجر به دفرمه شدن سطح، نظیر حبابی شدن می شود. این مواد دارای محدوده دمایی معینی هستند و از افزایش دما باید اجتناب شود.

پلی تری فلورو كلرو اتیلن (PTCE)
این كلرو فلورو پلیمر دارای پایداری حرارتی تا 0C175 بوده و مقاومت شیمیایی كمتری نسبت به PTFE كاملاً فلورینه شده دارد. این پلیمرتحت نام تجاری Kel-F شناخته شده است. بطور كلی، خواص كاری این پلاستیك نسبتاً خوب است، بطوری كه می تواند به وسیله قالبگیری تزریقی شكل گرفته و نتیجتاً بعنوان پوشش و همچنین برای پوشش‌های پیش ساخته برای بسیاری كاربردهای شیمیایی استفاده شود.

پلی وینیلیدن فلوراید (PVDF)
این ماده دارای مقاومت حرارتی كم تر 0C15 و پایداری شیمیایی پایین تری نسبت به دیگر فلوروكربن‌ها است. این پلیمر دارای كاربردهای بسیاری در صنایع فرآیند‌های شیمیایی و ساخت پمپ ها، شیرها، لوله، مخازن كوچك و دیگر تجهیزات است. این مواد به عنوان پوشش و آستر نیز بكار می روند. 000


ب- پلی آمیدها (PA)
ترموپلاستیك های پلی آمید از طریق چگالش واكنش كربوكسیل اسید (RCOOH) و یك آمین (RNH2) با حذف آب تهیه می شود. این رزین ها تحت نام تجاری نایلون، یكی از اولین محصولات رزینی استفاده شده بعنوان مواد مهندسی شناخته شده است. خواص مكانیكی بسیار خوب بهمراه راحتی ساخت، رشد متداوم آنها را برای كاربردهای مكانیكی حتمی می‌كند. استحكام بالا، سختی، مقاومت در برابر سایش و مدول یانگ بالا خواص بسیار با ارزش نایلون ها بوده و موارد استعمال آن‌ را در كاربردهای مهم در تجهیزات عملیاتی مختلف نظیر چرخ دنده ها، اتصالات الكتریكی، شیرها، نگهدارنده ها، لوله گذاری و پوشش سیم‌ها توجیه می‌كند. مقاومت حرارتی نایلون می‌تواند متغیر باشد، اما در محدوده دمایی 0C100، باید در نظر گرفته شود. این پلیمر به عنوان یك ترموپلاستیك، به استثنای مقاومت ناچیز آن در تماس با اسیدهای معدنی قوی دارای مقاومت شیمیایی خوبی است. نظر به گوناگونی مشتقات یا كوپلیمرهای آغازگر، انواع تجاری متنوعی از رزین های نایلون، با خواص متفاوت موجود است. انواع اصلی آن، نایلون و نایلون 66 است كه دارای استحكام بالایی هستند. اخیراً ، انواع تجاری جدیدی از نایلون عرضه شده كه بر انواع سابق از نظر غلبه بر محدودیت‌های موجود، برتری دارد. این مواد شامل پلی آمیدهایی است كه دارای یك گروه آروماتیك در منومر آنها بوده، و به همین دلیل آرامید رزین (آرومانتیك آمیدها) كه تحت نام تجاری Kevlar و Nomex شناخته شده، نامیده می شود.


ج ) پلی استالیز
پلی استالزها تحت نام تجاری Delrin و عموماً با پلیمر اولیه فرمالدئید است. ثبات بعدی عالی و استحكام رزین استال، استفاده از آنها در چرخ دنده ها، پره‌های پمپ، انواع اتصالات رزوه ای نظیر درپوش‌ها و قسمتهای مكانیكی را امكان پذیر می‌كند. این مواد مختلف آلی و معدنی در محدوده وسیعی است. همانند بسیاری پلیمرهای دیگر این پلیمر فرمالدئید در مقابل اسیدهای قوی، بازهای قوی یا مواد اكسید كننده مقاوم نخواهد بود.


د ) سلولزها
مهمترین مشتقات سلولزی در پلیمرها، ترموپلاستیك های استات، بوتیرات و پروپیونات هستند. این پلیمرها در موارد مهم استفاده نمی شوند اما در قطعات كوچك نظیر پلاك های شناسایی، پوشش های تجهیزات الكتریكی و دیگر كاربردهایی كه نیاز به یك پلاستیك شفاف با خواص مقاومت ضربه بالا دارند، استفاده می شود. خواص فرسایشی این مواد، مخصوصاً در مورد پروپیونات خوب است، اما مقاومت مكانیكی آنها در مقایسه با دیگر ترموپلاستیك ها قابل رقابت نیست. آب و محلولهای نمكی اثری بر این مواد ندارند، اما مقادیر ناچیز از اسید، قلیا یا دیگر حلال ها بر روی آن اثر نامطلوبی دارد. بالاترین دمای مفید 0C60 است.


ه – پلی‌كربناتها (PC)
پلی كربناتها توسط واكنش پلی فنل با دی كلرومتان و فسژن تهیه می شود. منومر اولیه این ماده OC6H4C(CH3)2C6 H4COO است. پلی كربنات یك ترموپلاستیك خطی، با خاصیت كریستالیزاسیون پایین، شفاف و با جرم مولكولی بالا بوده وعموماً تحت نام تجاری Lexan شناخته می‌شود. این پلیمر دارای مقاومت شیمیایی بالا در گریس كاری و روغن كاری بوده ولی دارای مقاومت پایین در برابر حلالهای آلی است. مقاومت فوق العاده بالای این ترموپلاستیك (30 برابر شیشه ضربه گیر) به همراه مقاومت الكتریكی بالا راحتی ساخت، مقاومت در برابر آتش، و عبور نور بالا (90%) استفاده از این پلیمر را در بسیاری كاربردهای صنعتی توسعه داده است. وقتی یك پوشش ترانسپارنت، با دوام و بسیار ضربه گیر مورد نیاز باشد، پلی كربنات انتخابی مناسبی است. در مجموع ، جهت ساخت قطعات بسیار كوچك ماشین آلات – مخصوصاً ماشین آلاتی كه دارای تجهیزات قالبگیری پیچیده هستند، پره های پمپ ها، كلاه های ایمنی و دیگر كاربردهایی كه نیاز به وزن سبك و مقاومت ضربه گیری بالا دارد، استفاده از ترموپلاستیك‌های پلی كربنات رضایت بخش است. این مواد می‌توانند در دماهای بین 0C170 تا 0C121 مورد استفاده قرار گیرند.

ترموست ها
الف – پلی اورتان ها (PUR)
این پلیمرها در فرمهای مختلف نظیر فوم های انعطاف پذیر و سخت، الاستومورها و رزین های مایع استفاده می شوند. پلی اورتان ها در برابر اسیدها و بازهای قوی و حلال های آلی دارای مقاومت خوردگی پایین هستندو فوم های انعطاف پذیر عمدتاً برای كاربردهای خانگی (نظیر بسته بندی ) استفاده می شوند، در حالیكه فوم های سخت به عنوان مواد عایق حرارتی برای انتقال سیالات كرایوژنیك و محصولات غذایی سرد بكار گرفته
می شود.

ب – پلاستیك های فوران
این پلاستیك ها از فنولیگ گران تر هستند، اما استحكام كششی بالاتری دارند. بعضی مواد در این دسته دارای مقاومت قلیایی بیشتر هستند. مقاومت حرارتی این پلی استرها حدود 0C80 است.


رزین‌های اپو كسی (EP)
اپوكسی های با پایه گلیسیدال اتر شاید بهترین تركیب از نظر مقاومت سایشی و خواص مكانیكی باشند. اپوكسی های تقویت شده با فایبر گلاس استحكام بسیار بالا و مقاومت حرارتی خوبی دارند و مقاومت شیمیایی رزین اپوكسی در مقابل اسیدهای ضعیف بسیار عالی و در مقابل اسیدهای قوی نامناسب می باشد. مقاومت قلیایی آن، در محلول های ضعیف بسیار خوب است. اپوكسی در قالب ریزی، اكستروژن ها، ورقه ها، چسبنده ها و پوشش ها كاربرد دارند. این مواد بعنوان لوله ها ، شیرها، پمپ ها، تانك های كوچك، ظروف، سینك ها، آستركاریها، پوشش های محافظ، عایق كاری، چسبنده ها و حدیده ها بكار می روند.

الاستومرها
رابرها و الاستومرها عمدتاً بعنوان مواد پوشش برج ها،مخازن، تانكها، و لوله ها استفاده می شوند. مقاومت شیمیایی بستگی به نوع رابر و تركیبات آن دارد. اخیراً رابرهای مصنوعی به بازار عرضه شده كه نیازهای صنایع شیمیایی را تا حد زیادی تامین كند. هرچند هیچ یك از رابرهای تهیه شده دارای خواص رابر طبیعی نیست، ولی در یك یا چند مورد نسبت به آن برتری دارد. از رابرهای مصنوعی ، ترانس – پلی ایزوپرن سیس- پلی بوتادین، شبیه رابر طبیعی هستند. تفاوت رابرها و الاستومرها در كاربردهای خاص، مشخص می شود.


الف) رابر طبیعی (NR)
رابر طبیعی یا سیس – 1 و 4- پلی‌ایزوپرن دارای منومر اولیه سیس – 1 و 4- ایزوپرن (این ماده گاهی كائوچو نامیده می‌شود) است. رابر طبیعی توسط فرآوری عصاره درخت رابر
(Heva Brasiliensis) با بخار، و تركیب آن با عوامل ولكانیزه، آنتی‌اكسیدان‌ها و پركننده تهیه می‌شود. رنگهای دلخواه می‌تواند با تركیب رنگدانه‌های مناسب (به عنوان مثال، قرمز: اكسید آهن- Fe2O3، سیاه: كربن سیاه و سفید: اكسید روی – ZnO) حاصل شود. رابر طبیعی دارای خواص دی‌الكتریك مناسب قابلیت ارتجاعی عالی، قابلیت جذب ارتعاش بالا و مقاومت شكست مناسب است. بطور كلی، رابرهای طبیعی از نظر شیمیایی در مقابل اسیدهای معدنی رقیق، قلیا و نمكها مقاوم هستند. رابر طبیعی، براحتی توسط مواد شیمیایی اكسید‌كننده، اكسیژن اتمسفری، ازن، روغن‌ها، بنزن و ستن‌ها مورد حمله قرار گرفته وغالباً دارای مقاومت شیمیایی كم در مقابل نفت و مشتقات آن و بسیاری مواد شیمیایی آلی هستند، بطوری كه در معرض آنها نرم می‌شوند. علاوه بر این، در مقابل تابش اشعه UV (به عنوان مثال، قرار گرفتن در معرض نور خورشید) بسیار حساس هستند. در مجموع این ماده برای كاربردهایی كه به مقاومت سایشی، مقاومت الكتریكی و خواص جذب ضربه یا ارتعاش نیاز دارند، بسیار مناسب است. با وجود این، به واسطه محدودیت مكانیكی رابر طبیعی، و همچنین بسیاری رابرهای مصنوعی، توسط ولكانیزاسیون و تركیب با افزودنیهای دیگر این مواد به محصولات پایدارتر و سخت‌تر تبدیل می‌شوند. فرآیند ولكانیزاسیون شامل اختلاط رابر طبیعی یا مصنوعی خام با 25 درصد وزنی سولفور و حرارت مخلوط در OC150 است. مواد رابر حاصله به واسطه واكنش‌های زنجیری بین رشته‌های كربن مجاور به مراتب سخت‌تر و قوی‌تر از مواد اولیه هستند. بنابراین، كاربردهای صنعتی رابر طبیعی ولكانیزه شده شامل مواردی نظیر: پوشش داخلی پمپ‌ها، شیرها، لوله‌ها، خرطومی‌ها و اجزای ماشین كاری است. به دلیل مقاومت شیمیایی پایین و حساسیت این رابر به نور خورشید، كه یك خاصیت نامطلوب در صنایع است، امروزه این ماده با انواع جدید الاستومرها جایگزین می‌شود.


ب - ترانس- پلی‌ایزوپرن رابر (PIR)
ترانس – 1 و 4- پلی‌ایزوپرن رابر، یك رابر مصنوعی با خواص مشابه نوع طبیعی آن است. این ماده اولین بار در طول جنگ جهانی دوم به واسطه مشكلات تامین رابر طبیعی بطور صنعتی شناخته شد. گرچه، این ماده حاوی ناخالصی‌های كمتری نسبت به رابر طبیعی بوده و فرآیند تهیه آن بسیار ساده است، به دلیل قیمت بالای آن، زیاد مورد استفاده قرار نمی گیرد. خواص مكانیكی و مقاومت شیمیایی آن، مشابه رابر طبیعی بوده و مانند بسیاری از انواع دیگر رابرها خواص مكانیكی آن توسط فرآیند ولكانیزاسیون بهبود می‌یابد.


ج- رابر استایرن بوتادین (SBR)
رابر استایرن بوتادین، یك كوپلیمر استایرن و بوتادین است. این رابر تحت نام تجاری Buna S شناخته شده است. مقاومت شیمیایی آن مشابه رابر طبیعی است و دارای مقاومت پایین در مقابل اكسید‌كننده‌ها، هیدروكربن‌ها و روغن‌های معدنی است. از این رو از نظر شیمیایی مزیت خاصی نسبت به دیگر رابرها ندارد این رابر در تایر اتومبیل، تسمه‌ها، واشرها، لوله‌های خرطومی و دیگر محصولات متنوع استفاده می‌شود.


د- رابر نیتریل (NR)
نیتریل رابر، یك كوپلیمر از بوتادین و آكریلونیتریل است. این ماده در نسبتهای متفاوت از 25:75 تا 75:25 ساخته می‌شود كه سازنده باید درصد آكریلونیتریل را در محصول خود مشخص كند. رابر نیتریل تحت نام تجاری Buna N شناخته شده و نظر به مقاومت در برابر متورم شدن در حالت غوطه‌وری در روغن‌های معدنی، دارای مقاومت بالا در مقابل روغن‌ها و حلا‌ل‌ها است. علاوه بر این، مقاومت شیمیایی آن در مقابل روغن‌ها متناسب با میزان آكریلونیتریل آن است. گرچه این ماده در مقابل اكسید‌كننده‌های قوی نظیر اسید نیتریك مقاوم نیست، مقاومت خوبی در مقابل ازن و تابش اشعه UV نشان می‌دهد. رابر نیتریل برای لوله‌های پلاستیكی گازوئیل، دیافراگم پمپ‌های سوخت، واشرها، آب‌بندها و درزگیرها (نظیر او- رینگ‌ها) ونهایتاً زیره‌های مقاوم در برابر روغن برای كفش‌های كار ایمنی استفاده می‌شوند.


ه) بوتیل رابر
بوتیل رابر، یك كوپلیمر از ایزوبوتیلن و ایزوپرن است. بوتیل رابر از نظر شیمیایی در مقابل اسیدهای معدنی رقیق، نمكها و قلیاها مقاوم بوده و مقاومت شیمیایی خوبی در مقابل اسید‌های غلیظ به استثنای اسیدنیتریك و اسید سولفوریك دارا است. این رابر در مقابل ازن نیز مقاومت بالایی دارد. گرچه به راحتی در مقابل مواد شیمیایی اكسید‌كننده، روغن‌ها، بنزن، و ستن‌ها مورد حمله قرار می‌گیرد، دارای مقاومت شیمیایی پایین در مقابل نفت و مشتقات آن و دیگر مواد شیمیایی آلی است. علاوه بر این، رابر بوتیل در مقابل اشعه UV (مانند قرار گرفتن در معرض نور خورشید) بسیار حساس است. مشابه دیگر رابرها، خواص مكانیكی آن توسط فرآیند ولكانیزاسیون بهبود می‌یابد. كاربردهای صنعتی آن مشابه كاربردهای رابر طبیعی است. بوتیل رابر برای تیوبهای داخلی تایر و لوله‌های خرطومی استفاده می‌شود.

نتیجه‌گیری
با توجه به مطالب ارایه شده در این مبحث ، پلیمرها به سه گروه اصلی ترموپلاستیك‌ها، ترموست‌ها و الاستومرها تقسیم می شوند كه بعضی انواع آن از نظر خواص فیزیكی و كاربردهای آنها بیان شد.
نتیجه حاصل از بررسی انواع مختلف پلیمرها مشخص می‌كند كه هر سه گروه مذكور داری مقاومت شیمیایی بسیار بالا در برابر اسیدهای معدنی بوده و تقریباً همه آنها در مقابل تابش اشعه UV، مخصوصاً تابش نور خورشید، بسیار حساس هستند.
ترموپلاستیك‌ها با توجه به خواص مكانیكی و شیمیایی مناسب، در بسیاری كاربردهای صنعتی نظیر لوله‌ها و تجهیزات انتقال، تجهیزات الكتریكی، پوشش‌ها، اتصالات و نظایر آن استفاده می‌شوند.
ترموست‌ها برخلاف ترموپلاستیك‌ها دارای مقاومت خوردگی پایینی هستند و در نتیجه استفاده از آنها در صنایع محدود به ساخت لوله‌ها، شیرها، پمپ‌ها، ظروف، پوشش‌های محفاظ، عایق‌كاری، چسبنده‌ها و ... می شود.
الاستومرها نیز به عنوان مواد پوشش‌ مخازن، تانكها و لوله‌ها استفاده شده و از نظر شیمیایی در مقابل اسیدهای معدنی رقیق، قلیاها و نمكها مقاوم هستند.

منبع : انجمن کامپوزیت ایران


جمعه 20 اسفند 1389

كامپوزیت های چوب پلاستیك

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :مقالات - کتاب -هندبوک ،

كامپوزیت های چوب پلاستیك
كامپوزیت های گرمانرم پر شده با چوب از زمان عرضه در اوایل دهه 1990 میلادی، تاكنون مسیری طولانی را طی كرده اند. در بازار پویای این مواد، در همه زمینه ها پیشرفت هایی حاصل شده و این روند ادامه دارد. با این وجود یك مساله كماكان بدون تغییر باقی مانده و آن توان بالقوه رشد بازار است.
به عقیده تونیا فرل تحلیل گر بازار از گروه فریدونیا، میزان تقاضا برای الوارهای كامپوزیتی گرمانرم پر شده با چوب بی سابقه است. كاربردهای عمده محصولات كامپوزیتی چوب پلاستیك (WPC) تاكنون عبارت بوده است از تخته های كف، تراورس های خطوط راه آهن، حصار و نرده و در و پنجره در بازار ساخت و ساز مسكونی.






در گزارش منتشره تحت عنوان "الوارهای پلاستیكی و كامپوزیتی، توسط فریدونیا در فوریه 2006" پیش بینی شده است تولید الوارهای WPC با رشد سالانه 14 درصد، تا سال 2009 به 25/12 میلیون تن برسد. تخته های كف به تنهایی حدود 50 درصد از كل WPC تولیدی را تشكیل داده و به خوبی جای خود را در بازار 6/4 میلیارد دلاری كف پوش ایالات متحده باز كزده اند. فرل می گوید: "كامپوزیت های چوب پلاستیك از بازار كف پوش ها از 4 درصد در سال 1996 به 14 درصد در سال 2006 افزایش پیدا كرده است". پیش بینی میشود كه این سهم در سال 2011 به 23 درصد برسد. به عقیده جان پروئت از شركت پرینسیپیا پارتنرز "شما نمیتوانید در كسب و كار توزیع الوار كف باشید ولی در زمینه كف پوش كامپوزیتی كار نكنید. حتی فروشندگان الوارهای فشرده در كنار محصولات جوبی فشرده، كف پوش های كامپوزیتی را توزیع می كنند."
برخلاف بازار راكد ساخت و ساز، بازار كف پوش ها نسبتاً پایدار است؛ چون 85 درصد از تقاضاها برای فعالیتهای بازسازی و نوسازی است. پروئت می گوید:"نزدیك به 88 درصد كف پوشهای WPC در كارهای تعمیرات و بازسازی ساختمان مصرف می شوند." بنابراین معنادارترین شاخص اقتصادی این بخش، اطمینان مشتری به محصول و هزینه در نظر گرفته برای بازسازی خانه اش است. انتظار می رود این اعتماد حفظ شود؛ فریدونیا در آخرین گزارش خود با عنوان "بازار كف پوش های چوبی و رقبا" منتشره در جولای 2007 بیان كرده است تقاضا برای كف پوش ها تا سال 2011 سالانه 2/2 درصد رشد خواهد داشت.
آموخته ها
یكی از دلایل اعتماد مشتری، بهبود پیوسته كارایی و زیبایی الوارهای كامپوزیتی است. مارتین گروهمان رییس شركت محصولات ساختمانی كاركت می گوید:"توقع مصرف كنندگان كف پوش كامپوزیتی بسیار بالاست و ما به برآورده ساختن این انتظارات نزدیك تر شده ایم." در سال 2004 شركت كاركت پژوهشی را به انجام رساند كه در آن با 100 مالك كف پوش های كامپوزیتی در شهرهای آستین، تكزاس، ساكرامنتو و ریچموند مصاحبه شده بود. گروهمان می گوید: "همه آنها بر یك موضوع توافق داشتند." این تخته های كف لكه های چربی را در خود حفظ می كنند، به تدریج رنگ خود را از دست می دهند و جلوگیری از رشد كپك و قارچ در آنها بسیار دشوار است. راه حل غلبه بر این مشكلات در بهتر كپسوله كردن ذرات چوب نهفته بود. گروهمان می گوید: "مشكل حفاظت از چوب در كامپوزیت ها، به قدمت به كارگیری چوب در این محصولات است." چوب ماده ای فوق العاده قوی است ولی فرآیند تبادل رطوبت آن با محیط اطراف كه در درخت انجام می شود چیزی است كه شما نمی خواهید در محیط خانه صورت پذیرد. بهترین كار این است كه از برتری استحكام این ماده بهره برده و كاستی های آن را به حداقل رساند.
قیمت نیز عاملی تعیین كننده برای تخته های كف WPC است. به طور كلی مصرف كننده با به كارگیری سیستم كف پوش كامپوزیتی ، با 10 تا 20 درصد افزایش هزینه نسبت به چوب فشرده مواجه می شود. بنابراین اغلب محصولات كامپوزیتی امروزی طوری طراحی میشوند كه با چوب درخت های ماموت، سرو و چوب های خوش آب و رنگی كه قیمت بالاتری دارند رقابت كنند. به طور كلی، كامپوزیت های چوب پلاستیك وجهه ای مثبت بین اغلب مصرف كنندگان كسب كرده اند. فرل می گوید: "تولیدكنندگان یاد گرفته اند كه چگونه محصولات WPC خود را به طور مؤثرتری، به ویژه از نظر بازیافتی بودن این محصولات، به بازار معرفی كنند." مارین موری از شركت تركس توضیح می دهد: "روال بر این بود كه محصولات باتوجه به ظاهر و كارایی شان به فروش برسند ولی مشتری های امروزی بیشتر نگران تاثیر مواد بر این سیاره خاكی هستند." اغلب تخته های WPC تولیدی در حال حاضر دارای حداقل بخشی مواد بازیافتی از جمله چوب، پلاستیك یا هردو هستند. از نظر طراحی ظاهری، طرح و رنگ های الهام گرفته از طبیعت همانند چوب گردو، بلسان بنفش، سرو و ساج، الگوهای دانه دانه و تخته های دورو زیاد به كار گرفته می شوند. موری توضیح می دهد: " ظاهر طبیعی كمك می كند كه محصولات ما به گزینه های تمام پلاستیكی و دارای روكش وینیلی ارجحیت داشته باشند."
پروت می گوید: " برای تبلیغات این محصولات، هم اكنون تولیدكنندگان بزرگ كف پوش، نرده های موردنیاز مشتری را به صورت رایگان تامین می كنند. این تولیدكنندگان نرده هایی همرنگ محصولات خود دارند. حداقل شش گونه نرده سفید كواكسترودی نیز در بازار وجود دارد. تیمبر تك نیز به تازگی یك گونه نرده مشكی كواكسترودی عرضه كرده است."
البته هنوز ساخت نرده های خوب آسان نیست. مایكل وولكات مدیر پژوهش آزمایشگاه مهندسی و مواد چوبی (WMEL) دانشگاه واشنگتن توضیح می دهد: "بارهای سازه ای وارده بر نرده ها بیشتر است. در نتیجه، موادی با ویژگی های سازه ای بالاتر همانند پلی وینیل كلراید (PVC) نقش مهم تری در این زمینه دارند."
تام براون مدیر بازرگانی شركت میلاكرون اكستروژن سیستمز نیز بیان می كند: "پوشش هایی از جنس اكریلیك، استیرن اكریلو نیتریل (ASA) و PVC صلب نیز وجود دارند." این پوشش ها كه برای محافظت بهتر قطعه چوب پلاستیك در برابر نورفرابنفش و جذب آب طراحی شده اند، در تخته های كف نیز به كار گرفته میشوند. شركت سرتین تید به تازگی پوششی از جنس PVC-ASA به سری كف پوش كامپوزیتی بوردواك خود افزوده استكه از ماده ثبت شده اكوتك (Ecotech)-مخلوطی از PVC و الیاف طبیعی بازیافتی- ساخته می شود. به گفته پتی پلاك مدیر بازاریابی بخش حصار، نرده و كف سرتین تیداین پوشش ها رنگ طبیعی تولیدی را حفظ كرده و مقاومتی عالی در برابر لك، خراش و رنگ پریدگی فراهم می كنند.
علاوه بر تركس، تیمبرتك و سرتین تید، تولیدكنندگان بزرگ WPC عبارتند از كامپوساترون، فایبر كامپوزیت، رویال كراون، یونیورسال فارست پروداكتزو... به طور كلی بیش از 30 تولیدكننده در حال حاضر در بازار كف پوش های كامپوزیتی رقابت می كنند.


فراتر از كف
WPC ها با موفقیت در بازار كف پوش ها، در جاهای دیگر نیز كاربرد پیدا می كنند. ال انگلند از شركت استراندكس توسعه دهنده فناوری اكستروژن چوب كامپوزیت می گوید: "كامپوزیت های چوب پلاستیك تقریباً میتوانند در تمام كاربردهای بیرون از خانه استفاده شوند." شركت اندرسن در مینه سوتا یكی از نخستین كارخانه هایی بود كه WPC ها را برای ساخت پروفیل های در و پنجره به كار گرفت. ماده ثبت شده این شركت، فایبركس (Fiberex)، مخلوطی انحصاری از چوب و PVC است. سایر محصولات عبارتند ازسقف و سایبان كه انگلند عقیده دارد گام بزرگ و بعدی خواهد بود.
وولكات می گوید: "بزرگترین زمینه تجاری توسعه صنعت WPCحصاركشی است ولی شما نمی توانیدیك تخته كف بسازیدو سپس آن را به عنوان حصار استفاده كنید. سنگینی وزن قطعه بزرگ ترین مواد قابل توجه و پاسخ آن اسفنجی كردن قطعه است."
براون توضیح می دهد: "فومی كردن به طور مؤثری میتواند وزن یك تخته را از 5 تا 30 درصد كاهش دهد. WPC های فومی نه فقط سبك ترند بلكه فشار داخلی ایجاد شده در حین فرآیند فوم سازی میتوان منجر به ایجاد بافت و ظاهری شود كه بیشتر شبیه چوب است."
به نظر می رسد این فناوری نسبتاً آسان باشد؛ ورود یك عامل فوم ساز به درون زمینه چوب/ پلاستیك، افت سریع فشار برای تحریك فوم سازی و سپس سرد كردن سریع برای پشتیبانی از تشكیل حباب. ولی این حقیقت كه در این ماده، پلاستیك درون مخلوطی كه میتواند تا 60 درصد محتوی آن چوب باشد توزیع شده است كنترل این فرایند را به یك چالش تبدیل می كند. براون عقیده دارد: "این كار از فوم كردن پلاستیك خالص بسیار دشوارتر است. چون شما مقدار زیادی پودر چوب دارید كه نمیتوانید آنرا به فوم تبدیل كنید. ازسوی دیگر جون فومی كردن، ویژگیهای مكانیكی كلی قطعه را تضعیف می كند، تولیدكننده باید توازنی بین وزن و كارایی ایجاد كند."
بیش ا چهار سال است كه فناوری فوم سازی استرانسل (Strancel) شركت استراندكس برای تولید حصارهای كامپوزیتی جدید فنسیشن (Fensation) و تخته كف كامپوزیتی اولتراسل (Ultracell) از سوی كامپوساترون به كار گرفته می شود. این تخته ها كه از پلی پروپیلن سنگسن (HDPE) با پودر چوب ساخته می شوند 33 دردص سبكتر از تخته های كامپوزیتی مشابه هستند. بسیاری از شركت ها هم اكنون محصولاتی را عرضه می كنند كه به طور ویژه برای كاربردهای سازه ای و اسكله ای طراحی شده اند. یكی از این مواد، موسوم به مواد دریایی یونیورسال (UMM)، از طریق تركیب تلاشهای WMEL، استراندكس، مك فارلند كاسیكد (Mc Farland Cascade )، دانشگاه ملی پن (Penn) و شركت خدمات مهندسی و تجهیزات نیروی دریایی تحت سرپرستی دفتر تحقیقات نیروی دریایی ساخته شده است. UMM برای جایگزینی الوارهای چوبی مورد استفاده در موج شكن ها، باراندازها و پل های عابر پیاده كه در آنها علاوه بر اهمیت تحمل بار، پایه ها از یكدیگر فاصله زیادی دارند، طراحی شده است. وولكات از WMEL می گوید: "این كامپوزیت چوب و PVC كه با یك پوشش PVC به طور همزمان اكسترود می شود، یك سیستم اتصال داخلی و بست انحصاری دارد و برای تحمل بارهای زیاد طراحی دشه است."
انگلند اضافه می كند: "این محصولات در مقایسه با تخته های كف استاندارد بسیار بزرگ هستند. یك تخته UMM با سطح مقطع 305 × 101 میلی متر كمی بیش از 8/26 كیلوگرم در هر متر وزن دارد كه بیشتر از وزن چوبی كه جایگزین آن میشود نیست." این تخته ها تا طول 72/3 متر در دسترسند.
UMM به تازگی برای سطح یك پل عابر پیاده 4/27 متری در میسولا و یك موج شكن 4/91 متری در لنگرگاه آكادمی نیروی دریایی در آناپولیس به كار گرفته شده است.
گزینه های بیشتر
پلی اتیلن نو و بازیافتی (سبك و سنگین) شایع ترین گرمانرم مورد استفاده در صنعت WPC است؛ اگرچه با ظهور روزافزون محصولات سازه ای، به كارگیری PVC رشد سریعی دارد.
برای صرفه جویی در مواد مصرفی، بسیاری از تولیدكنندگان، این مواد را از قسمت زیری تخته هایی كه فقط از یك طرف دیده می شوند حذف می كنند بدون اینكه یكپارچگی سازه ای قطعه تحت تأثیر قرار گیرد. بعضی از تولیدكنندگان نیز از پروفیل های اكسترودی توخالی استفاده می كنند. وولكات می گوید: "PVC امكان تولید پروفیل های توخالی با دیوارهای نازك تر را فراهم می سازد." اگرچه پلی پروپیلن ویژگی های برتری دارد ولی نقطه ذوب بالای آن، چالشی در شكل دهی قطعه ایجاد می كند.
كاركت یكی از معدود تولیدكنندگان WPC است كه از پلی پروپیلن استفاده می كند. این شركت برای ساخت كف پوش، نرده و سایر محصولات خود، پلی پروپیلن نو و بازیافتی را با چوب سخت بازیافتی تركیب می كند. گروهمان توضیح می دهد: "پلی پروپیلن نسبت به پلی اتیلن و PVC دارای سفتی بیشتر، خزش كمتر و HDT بالاتری بوده و عاری از هالوژن هاست."
اگرچه اغلب WPC ها هنوز با پودر چوب ساخته می شوند، تولیدكنندگان WPC امروزه انتخاب های دیگری نیز برای پركننده پیش رو دارند كه به آنها اجازه می دهد محصولاتی ویژه را از نظر كارایی تولید كنند. به عقیده وولكات، پودر چوب كه از خاك اره چوب بلوط، افرا و كاج، تراشه های رنده، گرد سنباده و ضایعات آسیاب شده به دست می آید توازنی بین كارایی و هزینه ایجاد می كند. هرچه اندازه ذرات پودر كوچك تر باشد، ویژگی ها بهتر خواهند شد. او توضیح می دهد: "با ریزتر شدن ذرات پودر، سطح مخصوص بیشتر شده و در نتیجه اختلاط بین چوب و پلاستیك بهتر انجام خواهد شد." با این حال الیاف سلولزی حاصل از خمیر كاغذ باطله نیز گزینه دیگری است.
ادوارد اسكات مدیر بازاریابی شركت كریفیل فایبرز كه در زمینه آسیاب الیاف كشاورزی و سلولزی خمیر كاغذ فعالیت می كند توضیح می دهد: "درحین تولید، مواد فرار شیمیایی همانند لیگنین (Lignin) و تانین (Tanin) حذف شده و سلولز خالص اشكار میشود." الیاف سلولزی خمیر كاغذ دارای ضریب انبساط حرارتی صفرند و از آنجایی كه لیگنین ندارند برخلاف پودر چوب با تابش نور دچار افت ویژگی ها نمی شوند.
الیاف نواری شكل كم چگالی كریفیل برای اینكه قابل اكسترود شوند با عوامل كوپلینگ و پخش كننده پوشش داده شده و به صورت قرص هایی ترد شكل داده میشوند (برای انواع رزین از جمله نایلون، پلی اتیلن، PVC و پلی پروپیلن). به عنوان مثال رویال كراون برای ساخت مواد كف پوش خود، از مخلوط انحصاری سلولز خمیر كاغذ و PVC به نام سلوكور (Celucore) استفاده می كند كه با یك پوشش وینیلی اكسترود می شود.
اگرچه علاقه به الیاف كشاورزی در حال رشد است اسكات اشاره می كند: "در حال حاضر الیاف كشاورزی تولیدی در ایالات متحده و كانادا تكافوی نیازهای صنعت پلاستیك را نمی دهد."
برای بسیاری از تولیدكنندگان، انگیزه به كارگیری الیاف طبیعی، امكان بالقوۀ ارتقای ویژگیهای فیزیكی WPC هاست.
وولكات بیان می كند: "كنف، كتان و كنف هندی نسبت استحكام به وزن بالاتری از الیاف شیشه دارند. از آنجایی كه این الیاف مشخصه های كاری و عملكرد سطحی مشابهی با چوب دارند می توانند برای تنظیم ویژگی ها به كامپوزیت های چوب افزوده شوند؛ بسیار شبیه به افزودند كربن به كامپوزیت های الیاف شیشه."
در هر حال تولیدكنندگانی كه از الیاف كشاورزی استفاده می كنند با چالش هایی مرتبط با چرخه كاشت و برداشت محصولات كشاورزی مواجه خواهند شد. فانر می افزاید: "به دلیل فصلی بودن كشاورزی و امكان محدود برداشتدر زمان مشخص، شركت های تولید كامپوزیت چوب پلاستیك باید تداوم تولید و یكپارچگی محصول خود را در طول بقیه سال موردتوجه قرار دهند."
انگلند می گوید: "به مسائل اقتصادی هم باید توجه كرد. این كه هزینه تهیه الیاف، خشك كردن و ذخیره آنها چقدر است؟" به علاوه، پركننده های كشاورزی و سایر پركننده های جایگزین، در پاره ای موارد باعث دشوارتر شدن فرایند تولید می شوند.
فانر می گوید: "چالش به كارگیری الیاف دارای ویژگی های سازه ای بالا، تغذیه آنها به درون دستگاهها و تجهیزات است." گرگ فیلیپس مدیر خط تولید مك فارلند مثالی از این مشكل را اینگونه شرح می دهد: "پوسته برنج ارزان و فراوان است ولی چگالی بسیار بالایی دارد و سایش قابل توجهی بر دستگاهها وارد می كند." با این وجود پوسته برنج مقدار زیادی سیلیكات دارد. او توضیح می دهد: "سیلیكات برخلاف الیاف چوب آب زیادی جذب نمی كند و بنابراین بسیاری از نگرانیهای موجود درمورد محصولات پایه چوبی حذف می شوند."
مك فارلند كاسكید دو نوع تخته كف از جنس پوسته برنج و پلی اتیلن سنگین عرضه می كند (توخالی و توپر). با این وجود به تازگی كارخانه تولید تخته خود د ركانادا را تعطیل كرده است. فیلیپس می گوید: "ما در آمریكای شمالی به قدر كافی فروش نداتیم كه بتوانیم به تولید ادامه دهیم." او عقیده دارد مشتری هنوز آنقدر آموزش ندیده است كه فواید كیفیت بالاتر مواد گران را درك كند. در هرحال او اذعان دارد: "ولی هنوز بازار قابل توجهی برای این محصولات در اروپا داریم."
شركت كانادایی JER انوایروتك (JER Envirotech) به دنبال قالبگیری تزریقی و یافتن كاربردهای جدید برای تركیب جدید WPC خود است؛ تركیبی ثبت شده از پلاستیك، ضایعات چوب و سایر مواد آلی، همانند پوسته برنج و الیاف نخل به شكل قرص كه میتواند اكسترود، قالبگیری تزریقی یا شكل دهی حرارتی شود. حوزه های كاربردی ممكن برای این ماده عبارتند از تخته های WPC پرسی برای چوب های چندلایی استاندارد یا رده دریایی.
گزینه های جدید ساخت
از نظر تولید، محصولات خطی اكسترودی به هدایت صنعت WPC آمریكای شمالی ادامه می دهند. قالبگیری تزریقی و فشاری روی هم برای تولید كمتر از 10 درصد كل محصولات بازار استفاده میشوند. این تصویر در اروپا اندكی متفاوت است. در این منطقه قالبگیری تزریقی در گروهی از كاربردها استفاده می شود.
فانر می گوید: "قالبگیری تزریقی فرایندی است كه حقیقتاً در بازار WPC آمریكای شمالی از آن بهره برداری نشده است. این روش فرایندی چالش برانگیز خواهد بود؛ چون ویژگیهای چوب در دماهای بالای 200 درجه سانتیگراد شروع به افت می كند. از طرف دیگر هنگامی كه چوب در سیستم وجود دارد جریان مذاب به شدت تحت تأثیر آن قرار می گیرد."
افزایش كیفیت
افزودنی ها نقشی كلیدی در ارتقای ویژگی های محصول، به ویژه در زمینه عدم فرسایش در هوا ایفا می كنند. بیش از 50 شركت در حال حاضر تامین كننده افزودنی های مختلف برای بازار هستند؛ از جمله روان سازها، پایداركننده ها در برابر پرتوی فرابنفش، دیرسوزكننده ها، ضد باكتری ها، تغلیظ كننده های رنگ، عوامل كوپلینگ، عوامل فوم ساز عوامل پخش كننده، پركننده های معدنی، آنتی اكسیدان ها و سازگاركننده ها.
جیم كرون مدیر توسعه تجارت اكوایستار كمیكال می گوید: "از 5 سال پیش تاكنون تغییرات زیادی ایجاد شده است. زمانی روانسازها، رنگدانه ها و پركننده های معدنی (عموماً تالك)، تنها افزودنی های متداول بودند ولی امروزه برای اصلاح توزیع و چسبندگی بین چوب و پلاستیك، به طور وسیع تری از عوامل كوپلینگ پایه مالئیك انیدریدی به همراه كندكننده های تانینی، بایواسیدهای ضدقارچ و دیگر پركننده های معدنی استفاده می شود."
توزیع و چسبندگی بهتر چوب و پلیمر تاثیر مستقیمی بر دوام محصول، كاهش نرخ جذب رطوبت و اصلاح ویژگی های استحكامی دارد. كرون توضیح می دهد: "عوامل كوپلینگ درون زمینه پلاستیكی قلاب می شوند و سپس چوب را جذب می كنند."
عوامل كوپلینگ پایه پلی اتیلنی و پایه پلی پروپلینی اینتگریت (Integrate) اكوایستار، پلی اولفین هایی هستند كه از نظر شیمیایی تغییر یافته اند تا عملكرد انیدرید قطبی را روی زنجیره اصلی پلیمر فراهم نمایند. طبقه بندی های وسیعی از عوامل كوپلینگ وجود دارد از جمله فوساباند (Fusabond) شركت دوپونت، پلی باند (Polybond) شركت كمتورا و ایستمن جی پلیمرز (Eastman G Polymers) از شركت مواد شیمیایی ایستمن.
عامل سازگاركننده جدیدی به وسیله گروه مهندسی چوب دانشگاه دولتی اورگان ساخته شده است كه قابلیت اختلاط چوب را با نایلون فراهم می آورد؛ معمولاً نایلون به علت دمای ذوب بالاتر از دمای افت خواص چوب، در صنعت WPCاستفاده نمی شود. انتظار می رود این فناوری جدید، امكان استفاده از ضایعات ارزان قیمتی همانند الیاف نایلونی فرش های قدیمی را فراهم كند كه در حال حاضر معمولاً به محل نگهداری زباله ها برده می شوند.
اهمیت رنگدانه به عنوان یك افزودنی اساسی حفظ خواهد شد. پژوهش های انجام شده نشان می دهند كه افزودن یك رنگدانه به واكس میتواند از رنگ پریدگی قطعه در معرض نور فرابنفش و پاشش آب كه نه فقط ظاهر زیبای قطعه را دچار مشكل می كند بلكه بر ویژگی های مكانیكی آن نیز تأثیرگذار است جلوگیری كند.
برای فراهم كردن رنگ طبیعی با دوام بیشتر، شركت پلی وان به تازگی عصاره رنگ و افزودنی آن كالر (OnColor) را عرضه كرده كه به طور ویژه برای WPC ها طراحی شده است. كلارینت مستربچز نیز به سمت رنگدانه های بازتابی با رنگ ثابت تر گرایش پیدا كرده است. بسیاری از شركت های رنگ ساز هم اكنون بسته هایی سفارشی را عرضه می كنند كه حاوی تركیب رنگدانه با روانساز و سایر افزودنی های لازم است. روانسازها با اصلاح سطح ظاهری و كارپذیری، از طریق افزایش توان عملیات به كاهش هزینه ها كمك می كنند.
بسیاری از تولیدكنندگان بورات روی را به WPC ها می افزایندتا از پوسیدگی قارچی جلوگیری كرده و رشد قارچ انگلی و كپك را به تاخیر اندازند. به عنوان مثال كاركت هم اكنون WPC های ضدمیكروب كاركت دك سی ایكس (Correct Deck CX) خود را با نشان مایكروبن عرضه می كند.
با تاكید بیشتر بر كیفیت ناشی از به كارگیری افزودنی ها، تركیب های WPC پیچیده تر می شوند. یك تركیب تقریبی از این مواد ممكن است شامل 55 درصد پودر چوب، 5 درصد تالك، 4 درصد روانساز، 2 درصد رنگ، 3-2 درصد سایر افزودنی ها همانند عوامل كوپلینگ یا ضدقارچ و تانین و 33 درصد رزین باشد.
انگلند می گوید: "كسانی كه به دنبال ارتقای محصولات خود هستند، باید بدانند مشتریان به دنبال دوام بیشتر، حفظ رنگ، نسبت استحكام به وزن بالاتر و پایداری ابعادی بهتر هستند."

منبع : انجمن کامپوزیت


چهارشنبه 18 اسفند 1389

دسته بندی پلیمرها

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :مقالات - کتاب -هندبوک ،

دسته بندی پلیمرها
پلیمرها به طور كلی به سه گروه اصلی گرمانرم ها یا تروموپلاستیك ها - گرما سخت ها یا ترموست ها - الاستومرها دسته بندی می‌شوند.
ترموپلاستیك ها با افزایش دما نرم شده و با خنك شدن به سختی اولیه اشان برمی گردند و بیشتر قابل ذوب هستند، به عنوان مثال، نایلون، پلاستیك های گرما سخت (ترموست ها) وقتی گرم می شوند، سخت شده و هنگام سرد شدن به سختی اولیه برمی گردند. این مواد توسط كاتالیزورها یا گرم شدن تحت فشار به یك شكل دائمی تبدیل می شوند. الاستومرها نظیر رابرها می توانند بدون پاره شدن و گسستن در برابر تغییر شكل مقاومت كنند.
در مطلب حاضر، انواع محدودی از پلیمرهای هر گروه و كاربرد و خواص آنها مورد بررسی قرار می گیرد.



ترموپلاستیك ها

الف – پلی اولفین یا پلیمرهای اتنیك
همه این ترموپلاستیك ها بطور مشترك دارای منور اتلین (H2C=CH2) هستند.
پلی اتیلن 6(PE)- پلی اتیلن اولین محصول تجاری در سال 1940 بوده و از نفت خام یا گاز طبیعی تهیه می شود.
پلی اتیلن یك ماده ترموپلاستیك است كه بسته به ساختار مولكولی از یك نوع به نوع دیگر متفاوت است. در حقیقت، با تغییر وزن مولكولی (یعنی طول زنجیر)، تبلور (یعنی وضعیت زنجیر)، و خواص شاخه ( یعنی پیوند شیمیایی بین زنجیرهای مجاور) می‌ توان محصولات متنوعی از آن تولید كرد. پلی‌اتیلن می تواند در چهار نوع تجاری تهیه شود: (1) دانسیته پایین، (2) دانسیته متوسط، (3) دانسیته بالا و (4) پلی‌اتیلن با وزن مولكولی بسیار بالا.

پلی اتیلن دانسیته پایین (LDPE):
دارای نقطه ذوب OC1050، سختی، مقاومت شكست فشاری، شفافیت، انعطاف پذیری و خاصیت انبساط پذیری است. بنابراین، به دلیل روش ساخت و استعمال آسان آن، برای لوله كشی و بسته‌بندی‌ها استفاده می شود. مقاومت شیمیایی آن بسیار برجسته است، گر چه به اندازه پلی‌اتیلن دانسیته و یا پلی پروپیلن نیست، اما این پلیمر در مقابل بسیاری اسیدهای معدنی (مانند HCI و HF) و قلیاها (نظیر NH4OH-KOH-NaoH) مقاوم بوده و برای جابجایی مواد شیمیایی معدنی می توان از آن استفاده كرد، ولی باید از تماس آن با آلكان ها، هیدروكربن های آروماتیك، هیدروكربن های كلرینه و اكسید كننده‌های قوی (نظیر HNo3)) اجتناب كرد. اتصال قسمتهای مختلف از جنس PE با استفاده از جوش ذوبی انجام می شود. بدین ترتیب، انجام لوله كشی به این شكل ارزان بوده و نسبت به دیگر مواد موجود، برای خطوط فاضلاب، خطوط آب، و دیگر سرویسهایی كه در معرض فشارها و یا درجه حرارت های بالا قرار نمی گیرند، بسیار مقاوم و بهترین انتخاب است. با وجود این، محدودیت هایی وجود دارد كه استفاده از آنها را در بسیاری كاربردها غیرممكن می سازد. این محدودیت ها عبارت از، استحكام پایین، مقاومت حرارتی پایین (بالاترین محدوده دمایی برای این ماده 0C60 است)، نزول كیفیت تحت پرتو تابی UV (مانند قرار گرفتن در معرض نور خورشید) است. با وجود این، پلی اتیلن می تواند جهت افزایش استحكام، مقاومت و دیگر خواص مكانیكی مطلوب با مواد دیگر تركیب شود.


پلی اتیلن دانسیته بالا (HDPE)
دارای خواص مكانیكی برجسته و مقاومت مكانیكی نسبتاً بیشتری در مقایسه با نوع دانسیته پایین است. تنها اكسید كننده های قوی بطور محسوس در محدوده دمایی مشخص به این مواد حمله خواهند كرد. اگر رزین پایه درست انتخاب نشود، شكست فشاری HDPE می تواند مشكل ساز باشد. خواص مكانیكی این ماده، استفاده از آنها را در شكل های بزرگتر و كاربردهایی نظیر مواد ورقه ای در داخل مخازن، بعنوان عایق كاری در ستون‌ها گسترش داده است. در این ماده نیز از جوش حرارتی می توان استفاده كرد.


پلی اتیلن با وزن مولكولی بسیار بالا (UHMWPE)
یك پلی اتیلن خطی با محدوده وزن مولكولی متوسط 106×3 تا 106×5 است. زنجیرهای خطی طولانی، مقاومت ضربه بالا، مقاومت در برابر سایش، سختی، مقاومت در برابر شكست فشاری را، علاوه بر خواص عمومی PE نظیر خنثی بودن در مقابل مواد شیمیایی و ضریب اصطكاك پایین ایجاد می‌كنند. بنابراین، این ترموپلاستیك برای كاربردهایی كه نیاز به مقاومت در برابر سایش دارند، نظیر اجزای استفاده شده در ماشین آلات بكار می رود. در حالت كلی، پلی‌اتیلن‌ها در مقابل تابش اشعه UV، مخصوصاً تابش نور خورشید بسیار حساس هستند. با وجود این، می‌توان از حساسیت آن با افزایش تثبیت‌كننده‌های مخصوص جلوگیری كرد.


پلی پروپیلن (PP)
با متیل جانشین شده بر روی اتیلن (پروپیلن) بعنوان منومر، خواص مكانیكی بطور قابل ملاحظه ای در مقایسه با پلی اتیلن بهبود می یابد، در حقیقت این پلیمر دارای دانسیته پایین (kg.m3 915-900)، سخت تر و محكم تر بوده و دارای استحكام بیشتری نسبت به انواع دیگر است. علاوه بر این نسبت به PE در دماهای بالاتری مورد استفاده قرار می‌گیرد. مقاومت شیمیایی آن بیشتر بوده و تنها توسط اكسید كننده های قوی مورد حمله قرار می گیرد. اگر در انتخاب رزین مناسب دقت نشود، شكست فشاری PP می‌تواند مشكل ساز باشد.خواص مكانیكی بهتر این ماده استفاده از آن را در اشكال بزرگتر، به شكل مواد ورقه ای داخل مخازن، بعنوان پوشش گسترش داده است. ضریب انبساط حرارتی برای PP از HDPE كمتر است. دو كاربرد مهم PP ساخت قسمت های قالب تزریقی و رشته‌ها و فیبرها است.


پلی بوتیلن (PB)
از پلی ایزوبوتیلن حاصل از تقطیر روغن خام تهیه شده است. منومر آن اتیلن با دو گروه متیل جایگزین شده با دو اتم هیدروژن است.


پلی‌وینیل كلراید (PVC)
اولین ترموپلاستیك استفاده شده در مقادیر بالا در كاربردهای صنعتی است. این پلیمر با واكنش گاز استیلن با اسید‌هیدروكلریك در حضور كاتالیزور مناسب تهیه می شود. استفاده از PVC به دلیل سادگی ساخت، در طول سالها افزایش یافته است. این پلیمر دارای كاربری آسان است.در مقابل اسیدها و بازهای معدنی قوی مقام بوده و در نتیجه بیش از 40 سال بطور گسترده به عنوان لوله كشی آب سرد و مواد شیمیایی استفاده می شده است. گرچه، در طراحی ساختار لوله، ضریب انبساط حرارتی خطی و ضریب الاستیك ناچیز این ماده باید در نظر گرفته شود.


پلی وینیل كلراید كلرینه شده (CPVC)
پلی وینیل كلراید می تواند با كلرینه شدن جهت تولید یك پلاستیك وینیل كلراید با مقاومت خوردگی اصلاح شده و مقاومت در دماهای 20 تا 30 درجه بالاتر تغیر كند. بنابراین، CPVC كه دارای همان محدوده مقاومت شیمیایی PVC است، می تواند به عنوان لوله، اتصالات، كانال ها، تانكها و پمپها در تماس با مایعات خورنده و آب داغ استفاده می‌شود. برای مثال، می‌توان تعیین كرد كه مقاومت شیمیایی این ماده در مقایسه با PVC در محیطهای حاوی wt%20 استیك اسید، wt%50-40 كرومیك اسید wt%70-60 نیتریك اسید در oC300 و wt%80 سولفوریك اسید، هگزان در oC50 و wt%80 سدیم هیدروكسید تا دمای 80 درجه سانتیگراد، بیشتر است.


پلی وینیل استات (PVA)
از منومری كه در آن یك گروه استات با یك اتم هیدروژن در منومر اتیلن جایگزین شده، تهیه می شود. این پلیمر به عنوان پلیمرهای ساختاری استفاده نمی شود، زیرا یك ترموپلاستیك نسبتاً نرم است و از این جهت تنها برای پوشش ها و چسب ها بكار می رود.


پلی استایرن (PS)
از منومر استایرن C6H5CH=CH2 (فنیل بنزن) تشكیل شده است. پلی استایرن یك آمورف و ترموپلاستیك ناهمسان است. حلقه آروماتیك به سختی پلاستیك كمك می كند و از جابجایی زنجیر كه پلاستیك را ترد و شكننده می كند، جلوگیری می‌كند. این پلیمر برای كاربردهایی كه مستلزم تماس با مواد شیمیایی خورنده هستند، توصیه نمی شود، زیرا مقاومت شیمیایی آن در مقایسه با دیگر ترموپلاستیك های موجود ناچیز بوده و در محیط های خاص شكست فشاری خواهند داشت. پلی استایرن در مقابل تابش اشعه UV (مانند تابش نور خورشید ) حساس بوده و به رنگ مایل به زرد تبدیل می‌شود و مقاومت حرارتی آن نیز تنها 0C 650 است. این ماده به عنوان پوشش تجهیزات و در بسیاری كاربردهای الكتریكی استفاده می شود. اتصالات لوله كشی از این پلاستیك تهیه شده، و بسیاری ظروف هستند كه از پلی‌استایرن اصلاح شده، ساخته می شوند. نحوه اتصال این قطعات توسط جوشكاری با استفاده از حلال است، اما استفاده از آنها به آب و محلولهایی كه حاوی مواد آلی و معدنی نباشند، محدود می شود. پلی استایرن سومین ترموپلاستیك پرمصرف پس از PE و PP با بازار 20% است.


پلی متیل پنتن (PMP)
یك دستگاه پلاستیك با شفافیت و خواص الكتریكی خوب است كه می تواند تا دمای 0C150 نیز مورد استفاده قرار گیرد.

آكریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)
یك سه بسپار با منومر بوتادین است، منومر دوم، آكریلونیتریل، از مولكول اتیلن كه اتم هیدروژن آن با یك گروه نیتریل (CN) جایگزین شده تشكیل شده. منومر سوم از یك مولكول اتیلن با گروه فنیل جایگزین شده با اتم هیدروژن (استایرن) تشكیل شده است.خواص این پلیمر با تغییر نسبت آكریلونیتریل در دو جزء دیگر آن، بطور قابل ملاحظه‌ای متغیر است. این مشتق از رزین های استایرن دارای جایگاه مهمی است. در حقیقت، استحكام، سختی، ثبات بعدی و دیگر خواص مكانیكی آنها، با تغییر این نسبتها قابل اصلاح است. گرچه، این مواد دارای مقاومت حرارتی پایین OC90 استحكام نسبتاً كم، و مقاومت شیمیایی محدود هستند، قیمت پایین، اتصال راحت و راحتی ساخت، این مواد را برای لوله‌های توزیع گاز، آب، فاضلاب و خطوط تخلیه، قسمتهای اتومبیل و خدمات بسیار از تلفن تا قسمتهای مختلف اتومبیل بسیار مورد توجه كرده است. مقاومت این ماده توسط مقدار كمی از تركیبات آلی تهدید می شود، و به آسانی توسط عوامل اكسید كننده و اسیدهای معدنی قوی مورد حمله قرار می‌گیرد. علاوه بر این، ممكن است گراكینگ فشاری در حضور بعضی مواد آلی در آنها رخ دهد.


پلی تترافلورواتیلن (PTFE)
از منومر مولكول اتیلن كاملاً فلورینه شده به دست می آید كه تحت نام تجاری تفلون 4 شناخته شده است. نظر به ذوب بالا (0C327) دارای پایداری دمایی بسیار بالا با مقاومت حرارتی تا 0C280 است، و از نظر شیمیایی یكی از خنثی ترین مواد شناخته شده پس از شیشه، فلزات دیر گداز نظیر تانتالم1 و فلزات گروه پلاتینیم نظیر ایریدیم 2 یا پلاتینیم 3 برای استفاده در مواد خورنده حتی در دمای بالا است. یكی از مشكلات عمده این پلیمر خستگی ناشی از سیكل های حرارتی به واسطه تكرار انبساط و انقباض در یك دوره زمانی در دماهای بالاتر از مرز بیان شده است. با توجه به تخلخل آنها، یكی از دلایل زوال فلوروكربن‌ها جذب مواد شیمیایی و به دنبال آن واكنش با اجزای دیگر در ترموپلاستیك است. هنگامی كه این پدیده اتفاق می افتد، منجر به دفرمه شدن سطح، نظیر حبابی شدن می شود. این مواد دارای محدوده دمایی معینی هستند و از افزایش دما باید اجتناب شود.

پلی تری فلورو كلرو اتیلن (PTCE)
این كلرو فلورو پلیمر دارای پایداری حرارتی تا 0C175 بوده و مقاومت شیمیایی كمتری نسبت به PTFE كاملاً فلورینه شده دارد. این پلیمرتحت نام تجاری Kel-F شناخته شده است. بطور كلی، خواص كاری این پلاستیك نسبتاً خوب است، بطوری كه می تواند به وسیله قالبگیری تزریقی شكل گرفته و نتیجتاً بعنوان پوشش و همچنین برای پوشش‌های پیش ساخته برای بسیاری كاربردهای شیمیایی استفاده شود.

پلی وینیلیدن فلوراید (PVDF)
این ماده دارای مقاومت حرارتی كم تر 0C15 و پایداری شیمیایی پایین تری نسبت به دیگر فلوروكربن‌ها است. این پلیمر دارای كاربردهای بسیاری در صنایع فرآیند‌های شیمیایی و ساخت پمپ ها، شیرها، لوله، مخازن كوچك و دیگر تجهیزات است. این مواد به عنوان پوشش و آستر نیز بكار می روند. 000


ب- پلی آمیدها (PA)
ترموپلاستیك های پلی آمید از طریق چگالش واكنش كربوكسیل اسید (RCOOH) و یك آمین (RNH2) با حذف آب تهیه می شود. این رزین ها تحت نام تجاری نایلون، یكی از اولین محصولات رزینی استفاده شده بعنوان مواد مهندسی شناخته شده است. خواص مكانیكی بسیار خوب بهمراه راحتی ساخت، رشد متداوم آنها را برای كاربردهای مكانیكی حتمی می‌كند. استحكام بالا، سختی، مقاومت در برابر سایش و مدول یانگ بالا خواص بسیار با ارزش نایلون ها بوده و موارد استعمال آن‌ را در كاربردهای مهم در تجهیزات عملیاتی مختلف نظیر چرخ دنده ها، اتصالات الكتریكی، شیرها، نگهدارنده ها، لوله گذاری و پوشش سیم‌ها توجیه می‌كند. مقاومت حرارتی نایلون می‌تواند متغیر باشد، اما در محدوده دمایی 0C100، باید در نظر گرفته شود. این پلیمر به عنوان یك ترموپلاستیك، به استثنای مقاومت ناچیز آن در تماس با اسیدهای معدنی قوی دارای مقاومت شیمیایی خوبی است. نظر به گوناگونی مشتقات یا كوپلیمرهای آغازگر، انواع تجاری متنوعی از رزین های نایلون، با خواص متفاوت موجود است. انواع اصلی آن، نایلون و نایلون 66 است كه دارای استحكام بالایی هستند. اخیراً ، انواع تجاری جدیدی از نایلون عرضه شده كه بر انواع سابق از نظر غلبه بر محدودیت‌های موجود، برتری دارد. این مواد شامل پلی آمیدهایی است كه دارای یك گروه آروماتیك در منومر آنها بوده، و به همین دلیل آرامید رزین (آرومانتیك آمیدها) كه تحت نام تجاری Kevlar و Nomex شناخته شده، نامیده می شود.


ج ) پلی استالیز
پلی استالزها تحت نام تجاری Delrin و عموماً با پلیمر اولیه فرمالدئید است. ثبات بعدی عالی و استحكام رزین استال، استفاده از آنها در چرخ دنده ها، پره‌های پمپ، انواع اتصالات رزوه ای نظیر درپوش‌ها و قسمتهای مكانیكی را امكان پذیر می‌كند. این مواد مختلف آلی و معدنی در محدوده وسیعی است. همانند بسیاری پلیمرهای دیگر این پلیمر فرمالدئید در مقابل اسیدهای قوی، بازهای قوی یا مواد اكسید كننده مقاوم نخواهد بود.


د ) سلولزها
مهمترین مشتقات سلولزی در پلیمرها، ترموپلاستیك های استات، بوتیرات و پروپیونات هستند. این پلیمرها در موارد مهم استفاده نمی شوند اما در قطعات كوچك نظیر پلاك های شناسایی، پوشش های تجهیزات الكتریكی و دیگر كاربردهایی كه نیاز به یك پلاستیك شفاف با خواص مقاومت ضربه بالا دارند، استفاده می شود. خواص فرسایشی این مواد، مخصوصاً در مورد پروپیونات خوب است، اما مقاومت مكانیكی آنها در مقایسه با دیگر ترموپلاستیك ها قابل رقابت نیست. آب و محلولهای نمكی اثری بر این مواد ندارند، اما مقادیر ناچیز از اسید، قلیا یا دیگر حلال ها بر روی آن اثر نامطلوبی دارد. بالاترین دمای مفید 0C60 است.


ه – پلی‌كربناتها (PC)
پلی كربناتها توسط واكنش پلی فنل با دی كلرومتان و فسژن تهیه می شود. منومر اولیه این ماده OC6H4C(CH3)2C6 H4COO است. پلی كربنات یك ترموپلاستیك خطی، با خاصیت كریستالیزاسیون پایین، شفاف و با جرم مولكولی بالا بوده وعموماً تحت نام تجاری Lexan شناخته می‌شود. این پلیمر دارای مقاومت شیمیایی بالا در گریس كاری و روغن كاری بوده ولی دارای مقاومت پایین در برابر حلالهای آلی است. مقاومت فوق العاده بالای این ترموپلاستیك (30 برابر شیشه ضربه گیر) به همراه مقاومت الكتریكی بالا راحتی ساخت، مقاومت در برابر آتش، و عبور نور بالا (90%) استفاده از این پلیمر را در بسیاری كاربردهای صنعتی توسعه داده است. وقتی یك پوشش ترانسپارنت، با دوام و بسیار ضربه گیر مورد نیاز باشد، پلی كربنات انتخابی مناسبی است. در مجموع ، جهت ساخت قطعات بسیار كوچك ماشین آلات – مخصوصاً ماشین آلاتی كه دارای تجهیزات قالبگیری پیچیده هستند، پره های پمپ ها، كلاه های ایمنی و دیگر كاربردهایی كه نیاز به وزن سبك و مقاومت ضربه گیری بالا دارد، استفاده از ترموپلاستیك‌های پلی كربنات رضایت بخش است. این مواد می‌توانند در دماهای بین 0C170 تا 0C121 مورد استفاده قرار گیرند.

ترموست ها
الف – پلی اورتان ها (PUR)
این پلیمرها در فرمهای مختلف نظیر فوم های انعطاف پذیر و سخت، الاستومورها و رزین های مایع استفاده می شوند. پلی اورتان ها در برابر اسیدها و بازهای قوی و حلال های آلی دارای مقاومت خوردگی پایین هستندو فوم های انعطاف پذیر عمدتاً برای كاربردهای خانگی (نظیر بسته بندی ) استفاده می شوند، در حالیكه فوم های سخت به عنوان مواد عایق حرارتی برای انتقال سیالات كرایوژنیك و محصولات غذایی سرد بكار گرفته
می شود.

ب – پلاستیك های فوران
این پلاستیك ها از فنولیگ گران تر هستند، اما استحكام كششی بالاتری دارند. بعضی مواد در این دسته دارای مقاومت قلیایی بیشتر هستند. مقاومت حرارتی این پلی استرها حدود 0C80 است.


رزین‌های اپو كسی (EP)
اپوكسی های با پایه گلیسیدال اتر شاید بهترین تركیب از نظر مقاومت سایشی و خواص مكانیكی باشند. اپوكسی های تقویت شده با فایبر گلاس استحكام بسیار بالا و مقاومت حرارتی خوبی دارند و مقاومت شیمیایی رزین اپوكسی در مقابل اسیدهای ضعیف بسیار عالی و در مقابل اسیدهای قوی نامناسب می باشد. مقاومت قلیایی آن، در محلول های ضعیف بسیار خوب است. اپوكسی در قالب ریزی، اكستروژن ها، ورقه ها، چسبنده ها و پوشش ها كاربرد دارند. این مواد بعنوان لوله ها ، شیرها، پمپ ها، تانك های كوچك، ظروف، سینك ها، آستركاریها، پوشش های محافظ، عایق كاری، چسبنده ها و حدیده ها بكار می روند.

الاستومرها
رابرها و الاستومرها عمدتاً بعنوان مواد پوشش برج ها،مخازن، تانكها، و لوله ها استفاده می شوند. مقاومت شیمیایی بستگی به نوع رابر و تركیبات آن دارد. اخیراً رابرهای مصنوعی به بازار عرضه شده كه نیازهای صنایع شیمیایی را تا حد زیادی تامین كند. هرچند هیچ یك از رابرهای تهیه شده دارای خواص رابر طبیعی نیست، ولی در یك یا چند مورد نسبت به آن برتری دارد. از رابرهای مصنوعی ، ترانس – پلی ایزوپرن سیس- پلی بوتادین، شبیه رابر طبیعی هستند. تفاوت رابرها و الاستومرها در كاربردهای خاص، مشخص می شود.


الف) رابر طبیعی (NR)
رابر طبیعی یا سیس – 1 و 4- پلی‌ایزوپرن دارای منومر اولیه سیس – 1 و 4- ایزوپرن (این ماده گاهی كائوچو نامیده می‌شود) است. رابر طبیعی توسط فرآوری عصاره درخت رابر
(Heva Brasiliensis) با بخار، و تركیب آن با عوامل ولكانیزه، آنتی‌اكسیدان‌ها و پركننده تهیه می‌شود. رنگهای دلخواه می‌تواند با تركیب رنگدانه‌های مناسب (به عنوان مثال، قرمز: اكسید آهن- Fe2O3، سیاه: كربن سیاه و سفید: اكسید روی – ZnO) حاصل شود. رابر طبیعی دارای خواص دی‌الكتریك مناسب قابلیت ارتجاعی عالی، قابلیت جذب ارتعاش بالا و مقاومت شكست مناسب است. بطور كلی، رابرهای طبیعی از نظر شیمیایی در مقابل اسیدهای معدنی رقیق، قلیا و نمكها مقاوم هستند. رابر طبیعی، براحتی توسط مواد شیمیایی اكسید‌كننده، اكسیژن اتمسفری، ازن، روغن‌ها، بنزن و ستن‌ها مورد حمله قرار گرفته وغالباً دارای مقاومت شیمیایی كم در مقابل نفت و مشتقات آن و بسیاری مواد شیمیایی آلی هستند، بطوری كه در معرض آنها نرم می‌شوند. علاوه بر این، در مقابل تابش اشعه UV (به عنوان مثال، قرار گرفتن در معرض نور خورشید) بسیار حساس هستند. در مجموع این ماده برای كاربردهایی كه به مقاومت سایشی، مقاومت الكتریكی و خواص جذب ضربه یا ارتعاش نیاز دارند، بسیار مناسب است. با وجود این، به واسطه محدودیت مكانیكی رابر طبیعی، و همچنین بسیاری رابرهای مصنوعی، توسط ولكانیزاسیون و تركیب با افزودنیهای دیگر این مواد به محصولات پایدارتر و سخت‌تر تبدیل می‌شوند. فرآیند ولكانیزاسیون شامل اختلاط رابر طبیعی یا مصنوعی خام با 25 درصد وزنی سولفور و حرارت مخلوط در OC150 است. مواد رابر حاصله به واسطه واكنش‌های زنجیری بین رشته‌های كربن مجاور به مراتب سخت‌تر و قوی‌تر از مواد اولیه هستند. بنابراین، كاربردهای صنعتی رابر طبیعی ولكانیزه شده شامل مواردی نظیر: پوشش داخلی پمپ‌ها، شیرها، لوله‌ها، خرطومی‌ها و اجزای ماشین كاری است. به دلیل مقاومت شیمیایی پایین و حساسیت این رابر به نور خورشید، كه یك خاصیت نامطلوب در صنایع است، امروزه این ماده با انواع جدید الاستومرها جایگزین می‌شود.


ب - ترانس- پلی‌ایزوپرن رابر (PIR)
ترانس – 1 و 4- پلی‌ایزوپرن رابر، یك رابر مصنوعی با خواص مشابه نوع طبیعی آن است. این ماده اولین بار در طول جنگ جهانی دوم به واسطه مشكلات تامین رابر طبیعی بطور صنعتی شناخته شد. گرچه، این ماده حاوی ناخالصی‌های كمتری نسبت به رابر طبیعی بوده و فرآیند تهیه آن بسیار ساده است، به دلیل قیمت بالای آن، زیاد مورد استفاده قرار نمی گیرد. خواص مكانیكی و مقاومت شیمیایی آن، مشابه رابر طبیعی بوده و مانند بسیاری از انواع دیگر رابرها خواص مكانیكی آن توسط فرآیند ولكانیزاسیون بهبود می‌یابد.


ج- رابر استایرن بوتادین (SBR)
رابر استایرن بوتادین، یك كوپلیمر استایرن و بوتادین است. این رابر تحت نام تجاری Buna S شناخته شده است. مقاومت شیمیایی آن مشابه رابر طبیعی است و دارای مقاومت پایین در مقابل اكسید‌كننده‌ها، هیدروكربن‌ها و روغن‌های معدنی است. از این رو از نظر شیمیایی مزیت خاصی نسبت به دیگر رابرها ندارد این رابر در تایر اتومبیل، تسمه‌ها، واشرها، لوله‌های خرطومی و دیگر محصولات متنوع استفاده می‌شود.


د- رابر نیتریل (NR)
نیتریل رابر، یك كوپلیمر از بوتادین و آكریلونیتریل است. این ماده در نسبتهای متفاوت از 25:75 تا 75:25 ساخته می‌شود كه سازنده باید درصد آكریلونیتریل را در محصول خود مشخص كند. رابر نیتریل تحت نام تجاری Buna N شناخته شده و نظر به مقاومت در برابر متورم شدن در حالت غوطه‌وری در روغن‌های معدنی، دارای مقاومت بالا در مقابل روغن‌ها و حلا‌ل‌ها است. علاوه بر این، مقاومت شیمیایی آن در مقابل روغن‌ها متناسب با میزان آكریلونیتریل آن است. گرچه این ماده در مقابل اكسید‌كننده‌های قوی نظیر اسید نیتریك مقاوم نیست، مقاومت خوبی در مقابل ازن و تابش اشعه UV نشان می‌دهد. رابر نیتریل برای لوله‌های پلاستیكی گازوئیل، دیافراگم پمپ‌های سوخت، واشرها، آب‌بندها و درزگیرها (نظیر او- رینگ‌ها) ونهایتاً زیره‌های مقاوم در برابر روغن برای كفش‌های كار ایمنی استفاده می‌شوند.


ه) بوتیل رابر
بوتیل رابر، یك كوپلیمر از ایزوبوتیلن و ایزوپرن است. بوتیل رابر از نظر شیمیایی در مقابل اسیدهای معدنی رقیق، نمكها و قلیاها مقاوم بوده و مقاومت شیمیایی خوبی در مقابل اسید‌های غلیظ به استثنای اسیدنیتریك و اسید سولفوریك دارا است. این رابر در مقابل ازن نیز مقاومت بالایی دارد. گرچه به راحتی در مقابل مواد شیمیایی اكسید‌كننده، روغن‌ها، بنزن، و ستن‌ها مورد حمله قرار می‌گیرد، دارای مقاومت شیمیایی پایین در مقابل نفت و مشتقات آن و دیگر مواد شیمیایی آلی است. علاوه بر این، رابر بوتیل در مقابل اشعه UV (مانند قرار گرفتن در معرض نور خورشید) بسیار حساس است. مشابه دیگر رابرها، خواص مكانیكی آن توسط فرآیند ولكانیزاسیون بهبود می‌یابد. كاربردهای صنعتی آن مشابه كاربردهای رابر طبیعی است. بوتیل رابر برای تیوبهای داخلی تایر و لوله‌های خرطومی استفاده می‌شود.

نتیجه‌گیری
با توجه به مطالب ارایه شده در این مبحث ، پلیمرها به سه گروه اصلی ترموپلاستیك‌ها، ترموست‌ها و الاستومرها تقسیم می شوند كه بعضی انواع آن از نظر خواص فیزیكی و كاربردهای آنها بیان شد.
نتیجه حاصل از بررسی انواع مختلف پلیمرها مشخص می‌كند كه هر سه گروه مذكور داری مقاومت شیمیایی بسیار بالا در برابر اسیدهای معدنی بوده و تقریباً همه آنها در مقابل تابش اشعه UV، مخصوصاً تابش نور خورشید، بسیار حساس هستند.
ترموپلاستیك‌ها با توجه به خواص مكانیكی و شیمیایی مناسب، در بسیاری كاربردهای صنعتی نظیر لوله‌ها و تجهیزات انتقال، تجهیزات الكتریكی، پوشش‌ها، اتصالات و نظایر آن استفاده می‌شوند.
ترموست‌ها برخلاف ترموپلاستیك‌ها دارای مقاومت خوردگی پایینی هستند و در نتیجه استفاده از آنها در صنایع محدود به ساخت لوله‌ها، شیرها، پمپ‌ها، ظروف، پوشش‌های محفاظ، عایق‌كاری، چسبنده‌ها و ... می شود.
الاستومرها نیز به عنوان مواد پوشش‌ مخازن، تانكها و لوله‌ها استفاده شده و از نظر شیمیایی در مقابل اسیدهای معدنی رقیق، قلیاها و نمكها مقاوم هستند.

منبع : انجمن کامپوزیت ایران


دوشنبه 16 اسفند 1389

کاربرد پلی یورتانها

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :مقالات - کتاب -هندبوک ،

کاربرد پلی یورتانها
 
کاربرد پلی یورتانها، پلی اوره ها و پراکنش های پلی یورتانی و سایر ترکیباتی شرکت کننده در واکنشهای آنها پیوسته در حال گسترش است و در این باب مقالات و گزارش های متعدی منتشر می شود. زمینه های کاربردی این ترکیبات نیز به طور پیوسته رو به توسعه است.
این مقاله نگاهی گذرا به فناوری های گذشته و فنون جدید داشته و در ارتباط با چگونگی ساخت ترکیبات پلی یورتان نیز مواردی ارائه می شود.آمیختن پلی یورتانها با پلی اوره امری متداول است و روندی رو به رشد دارد. به منظور بهبودی و اصلاح سامانه های پلی یورتانی و ارتقای خواص آنها به خواص آنها به چند فرایند شیمیایی نو اشاره می شود. همچنین، سامانه های واکنش دهنده تند و کند همراه با موارد کاربرد آنها برای پوششهای ویژه ساختارهای فولادی، کفپوشها و سایر سطوح کار بررسی می شود.



مقدمه
پلی یورتانها دسته ای از پلیمرهای پر مصارف با خواص عالی هستند. به همین خاطر، طراحان و متخصصان صنایع پوشش دهی بخوبی توان بهره بردای از این ترکیبات را در کاربردهای گوناگون دارند مثالهای متعددی برای کاربردهای فراوان این ترکیبات وجود دارد، از جمله پوششهای شفاف برای پوشش دهنده های تک لایه مخصوص بامها و رنگهای مشخص کردن محل گذر عابرین پیاده و غیره.... مقاومت پلی یورتانها در برابر سایش ضربه و ترک خوردگی بسیار خوب است، از جمله ویژگی های آنها پخت سریع و کامل در دمای محیط است. پلی یورتانها آلیفاتیک از انواع آروماتیک گرانتر هستند. به همین خاطر انواع آروماتیک و نمونه های اپوکسی دار در استری ها، رنگهای پایه و پوششهای رابط بکار می روند. در حالی که آلیفاتیک ها ویژه پوشش نهایی هستند. استفاده از پوشش های محافظ برای جلوگیری از پدیده خوردگی در ساختارهای فولادی که آستر و پوشش پایه آنها از نوع سامان های اپوکسی دار است، نمونه ای از کاربردهای مهم پلی یورتانها محسوب می شوند. مورد دیگر، سامانه های پوشش دهنده کف است که در آنها نیز انواع پوششهای پایه را می توان بکار برد، گاهی پوشش نهائی از نوع یورتان برای لایه نهایی کف نیز کفایت می کند. کاربرد پلی یورتانها و پلی اوره ها در کفپوشها انواع فناوری کاربرد پوشش های کف همگی بر دو اصل استوارند. یکی از آنها فناوری فیلم نازک است که یک یا چند پوشش با ضخامت حدود 50 تا 125 میکرون روی سطح کف پوشش داده می شود. درزگیری و غبارزدایی نیز از جمله مراحل مهم در این روش محسوب می شوند که هدف نهایی آنها رسیدن به کفپوشهایی با طرح های زیر و مزین است. رزین های مورد مصرف در پوششهای کف عبارتند از: آلکیدها، اپوکسی ها یا اپوکسی استری بر پایه آب و حلال، مخلوط های معلق، آمیخته های پلی یورتانی بر پایه آب و انواع پلیمرهای آکریلیکی، بهترین حالت برای این نوع کفپوشها آن است که اثر مواد شیمیایی یا آب روی سطح کفپوش براحتی برطرف شود و لکه ای بر جای نماند. پوشش های آلکیدی در مقابل سودسوز آور بسیار ضعیف عمل می کنند.نوع دیگر پوشش دهی فناوری فیلم ضخیم است که در آن حداقل ضخامت پوشش 200 میکرون و حداکثر آن گاهی به ده میلی متر هم می رسد. هدف از این نوع پوشش دهی پر کردن ترکها، حفره ها و تسطیح سطوح شدیداً سایید شده است پوششهای ضخیم هستند. سیمان و مصالح سنگی موردنظر با انواع رزینها مخلوط می شوند اپوکسی ها، پلی یورتانهای آروماتیک (غالباً روغن کوچک و MDIدی فنیل متان 4_ ،4_ دی ایزوسیانات لاتکس SBR و اکریلیکی پر مصرف ترین رزینها هستند. روش کار به شکل پاشش یا ریختن پوشش روی سطح و بدنبال آن ماله کشی دستی یا اعمال به وسیله غلتک است. در برخی از موارد در کفپوش های ضخیم از استرهای غیر اشباع، وینیل استرها و اپوکسی های با میزان صد در صد جامد استفاده می شود.پلی یورتانهای آروماتیک بر پایه MDI برای پوشش دهی کف زیاد بکار می روند، چرا که MDI ایزوسیاناتی نسبتاً ارزان است. جالب است که بدانید مولکول MDI و پلیمر سنتز شده از آن به راحتی پرتو فرابنفش را جذب می کنند، زرد شدن پوشش هایی که در معرض نور خورشید واقع شده اند به همین دلیل همین مسئله است. پوششهای پلی اوره در چند سال اخیر فناوری پوششهای پلی اوره گسترش و کاربرد یافته است. از مزایای اصلی این نوع پوششها سخت شدن بسیار سریع آنهاست که نتیجه آن، دسترسی به یک فناوری پرشتاب است. در سامانه های پلی اوره بر پایه هگزامتیلن دی ایزوسیانات (TMXDI) پوشش پاشیده شده روی بلوک یخ در عرض 20 ثانیه سخت می شوند، ساختار TXMDI در شکل 1 آمده است. پوششهای پلی اوره در پوشش دهی خطوط لوله های انتقال نفت کاربرد دارند و مقدار جریان کاتدی مورد نیاز در حفاظت کاتدی را کم می کنند. در بسیاری از موارد سامانه های پلی اوره همانند پلی یورتانهای دو جزئی هستند. سامانه پوششی در پلی یورتانهای متداول از یک بخش A متشکل از پلی اوره و در صورت نیاز رنگدانه و یک بخش B که غالباً سخت کننده است، تشکیل می شود. همان طور که پیشتر هم گفته شد، سرعت واکنش تشکیل پلی اوره بی نهایت زیاد است، طوری که تجهیزات پاشش ویژه ای مورد نیاز است. زمانی بود که بخش ایزوسیاناتی را مونومر MDI تشکیل می داد. این نوع سامانه های پلی اوره ارزان بوده و خواص خوبی دارند. البته بعدها در اوایل دهه 90 در انگلستان و ایالات متحده سامانه های آلیفاتیک وارد بازار شدند. در این سامانه ها پایداری نوری به مراتب بهتر شده و هر گاه که ایزوسیانات مصرفی TXMDI باشد، سرعت واکنش کمتر می شود. با این حال هنوز هم سرعت واکنش تشکیل پلی اوره چن زیاد است که برای پژوهشگران در آزمایشگاه مشکل ایجاد می کند. زمانی که پلی اوره به طور دستی تهیه می شود، سامانه پس از چند ثانیه غیر قابل استفاده شده و قالبگیری و تهیه فیلم از آن امکانپذیر نخواهد بود. با این حال تهیه نمونه ها به روش پاشش امکانپذیر است، ولی هنگامی که نمونه ها در سردخانه خیلی سرد شوند جابجایی مواد بسیار مشکل است. روش ساخت رنگدانه را به مقداری از آمین و افزودنی ها اضافه می کنند تا مخلوط مناسب برای غلتک کاری بدست آید. زمانی که مخلوط به حالتی رسید که براحتی خرد شود، باقیمانده آمین را نیز بدان می افزایند. در صورت وجود رنگدانه های آلی لازم است بجای توزیع کننده های سریع از آسیاب غلتکی افقی استفاده شود. همچنین، دمای مخلوط باید به C 350 برسد.در مرحله بعد در جو نیتروژن، ایزوسیانات به آهستگی در مدت زمان 30 دقیقه به مخلوط آمین اضافه و به حد کافی هم زده می شود.باید اجازه داد که دمای واکنش گرمازا به C350 برسد و سپس محصول برداشته شود. ویکس و همکارانش سرعت سامانه های پلی اوره را تا حدی کند کردند به طوری که امکان استفاده از سامانه های پلی یورتانی در تجهیزات پوشش دهی به طور مستقیم و بدون تغییر به وجود آمد. گرانروی آمین های دارای گروههای جانبی بیشتر از آمین های ساده است و این د ر حالی است که وزن مولکولی آنها نیز بیشتر است. یک راه برای کم کردن گرانروی و بهتر کردن خواص، استفاده از اکسازولیدین با گرانروی کم است. یکی از معایب این سامانه نیاز آن به اجزای با گروه های عاملی ایزوسیانات است. صنعت رنگ هنوز راه زیادی در پیش رو دارد تا به فناوری عاری از ایزوسیانات ها دست یابد. سامانه های آمیخته یکی از راه های بکارگیری اکسازولیدین و پلی اوره، ترکیب کردن دو سامانه با هم است. لازم است که موازنه شیمیایی انجام گیرد که البته سامانه های با حجم یک به یک چنین اند. در برخی از موارد، وجود عامل رطوبت زا برای عمل سخت شدن ضرورت دارد. کفپوش های با سامانه های بر پایه آب هنگامی که سطح زیادی با سامانه های رنگی بر پایه حلال رنگ می شود مقادیر قابل توجهی از ترکیبات آلی فرار وارد می شود. کاربرد روز افزون پوششها بازار بزرگی برای سامانه های عاری از حلال یا سامانه های بر پایه آب به وجود آورده است. رنگهای پلی یورتانی آمیخته های آنها ورزین های آکریلیکی سهم زیادی از بازار اروپا را به خود اختصاص داده اند. پلیمرهای اکریلیکی امولسیونی یا همان لاتکس ها نسبتاً ارزان تر هستند.امولسیون های آکریلیکی نیز تقریباً برای چند سال جزو کالاهای مقرون به صرفه محسوب می شدند. آنها کاربرد زیادی در پوششهای تزئینی دارند، بخصوص در کفپوشهای از جنس پلی یورتان و در مقابل سایش نسبت به نوع آکریلیکی بسیار مقاوم تراند، ولی این ترکیبات گران بوده و تلاش می شود تا فرمول های جدید ارزان از آنها تهیه شود. رزین های پراکنشی پلی یورتانی (PUD) روش مرسوم در ساخت رزین های پراکنشی پلی یورتانی بر پایه آب، تهیه پیش پلیمری با گروه پایانی ایزوسیانات است که پلی ال اصلاح کننده در ساختار زنجیر، گروه عاملی کربوکسیلیک اسید را به وجود می آورد و در مرحله بعد این ماده با آمین نوع سوم در آب پخش می شود تا مراکز یونی به وجود آورد. به این ترتیب ذرات پلیمر پایدار می گردند. با حضور یک پلی آمین موجب می شود طول زنجیر اجزای تشکیل دهنده زیادتر شود. در برخی مخلوط ها نسبت مولی گروههای NCO به OH دقیقاً 2 به 1 است. در نسبت مولی حدود 1 به 1، گرانروی بسیار زیاد می شود و تهیه رزین های پراکنشی پلی یورتانی با مشکل روبرو می شود. در ضمن خطر ژله ای شدن نابهنگام هم وجود دارد. ولی اگر این نسبت کمتر از 5/1 به 1 باشد امکان بروز چنین خطری کمتر میشود. برای پایین آوردن سریع دما در حین تهیه مخلوط های پلی یورتانی از یخ استفاده می شود. در نتیجه سرعت واکنش بین آب و گروه ایزوسیانات کم می گردد. بهترین حالت آن است که پیش پلیمر با گروه پایانی NCO با افزاینده زنجیر آمینی واکنش دهد. با این حال پراکنده کردن پیش پلیمر در آب، به ویژه در یک واحد صنعتی نیازمند زمان مشخصی است. در هر صورت واکنشهای جانبی نامطلوب بین آب و ایزوسیانات رخ می دهد. با سرد کردن مخلوط خنثی تا زیر دمای 0C5 واکنش های جانبی به حداقل میزان خود می رسند. اصلاح کننده های چسبندگی راه های زیادی برای اصلاح خواص و کارایی رزین های پراکنشی پلی یورتانی وجود دارد. یکی از روش های اصلاح به فناوری اختلاف مرسوم است. رزین های پراکنشی پلی یورتانی در حضور سایر پلیمرها تهیه می شوند. یا به عبارت دیگر با آنها مخلوط می شوند و قبل از پراکنده شدن پلی یورتان پیش پلیمر تازه که برای تهیه رزین پراکنشی پلی یورتانی بکار می رود باید اصلاح شود. با وارد کردن نوعی اصلاح کننده اپوکسی دار به درون ساختار پیش پلیمر می توان استحکام چسبندگی رزین های پراکنشی پلی یورتانی را زیاد کرد. برای مثال، پروپیلن اکسید بر پایه دی گلیسیدیل اتر با وزن مولکولی بیش از 700 با دی اتانول آمین به نسبت مولی یک به یک در دمای C60 واکنش می دهد و ترکیبی با گروه پایانی اپوکسی و سه گروه OH به وجود می آید. با NMP بعنوان حلال کمکی می توان گرانروی را کنترل کرد.پیش از افزودن ایزوسیانات ترکیب حد واسط را به مخلوط پلی ال و DMPA اضافه می کنند. گروه انتهایی اپوکسی با گروه های ایزوسیانات یا افزاینده زنجیر پلی آمین واکنش نمی دهد، چرا که واکنش با ایزوسیانات و آمین به ویژه زمانی که دما پایین باشد، بسیار کند است. می توان از رزین های پراکنشی پلی یورتانی اصلاح شده برای پوشش دادن انواع پلاستیکهای مصرفی در صنایع خودرو سازی استفاده کرد یا آنکه این مخلوط ها را در ترکیب یک آئروسل بر پایه آب بکار برد. در این حالت به ماده ای مانند دی متیل اتر نیاز است. یکی از روش های کاهش قیمت، اختلاط رزین های پراکنشی پلی یورتانی با پلیمرهای آکریلیک است.مدت مدیدی است که در اروپا از پوششهای رنگدانه دار بر پایه آب حاوی مخلوط 50:50 از مخلوط معلق پلی یورتانی و رزین های امولسیونی آکریلیکی در تهیه کفپوشها استفاده می شود. این پوششها در حالت خشک سطح نیمه براق سفید رنگی را ایجاد می کنند که برای پوشش کف های بتنی و یا تزئین کفپوش های چوبی به ویژه در مواردی که مقاومت در برابر الکل یا آب حائز اهمیت است، بسیار مناسب تشخیص داده اند. یکی از مزایای بسیار مهم مخلوط معلق پلی یورتانی بر پایه آب کامل شدن واکنش ها در این مدت سامانه هاست، به طوریکه در پایان واکنش هیچ ایزوسیانات آزادی بر جای نمی ماند. در دراز مدت با حرکت صنعت پوشش دهی به سوی سامان های عاری از ایزوسیانات این مورد یک مزیت جدی تلقی می گردد. سامانه های بر پایه سیمان تعدادی از شرکت های اخیر در کف پوش های مورد استفاده خود، سیمان های اصلاح شده پلی یورتانی را بکار برده اند. از جمله خواص مهم در این ترکیب می توان به کم بودن گاز دی اکسید کربن به وجود آمده مسطح شدن خوب و زمان کاری حدود 30 دقیقه آن اشاره کرد. هر سه جزء سازنده روی خواص پوشش کف بر پایه سیمان اصلاح شده با پلی یورتان اثر می گذارند. در این نوع سامانه های پلی یورتانی از واکنش اجزای سازنده با آب، اوره و گاز دی اکسید کربن به وجود می آید که علت آن وجود MDI در فرمول است. MDI با گروههای هیدروکسی در روغن کرچک که نوعی تری گلیسیرید اسید الکل چرب است، واکنش می دهد مخلوط سیمان – پلی یورتان پوشش سختی به وجود می آورد که می توان انواع پوششهای به حالت مایع را برای تزئین روی آن بکار برد. آهک موجود در ترکیب آب جذب می کند و سرعت سخت شدن سیمان به این روش کنترل می شود. در ضمن آهک مقداری از دی اکسید کربن حاصل از واکنش MDI و آب را نیز جذب خود می کند. واکنش های آهک با دی اکسید کربن و آب به شکل زیر است: CaO+CaCO3 ----------> CaCO3 Ca(OH)+ CO2 ---------> CaCO3+H2O در فناوری نوین بخشی از سامانه رنگزای پوشش را ملات تشکیل می دهد. ملات مخلوطی از رزین های ویژه و جزء رنگز است که از سیمان و الیاف تشکیل می شود. الیاف انعطاف پذیری لازم را به پوشش داده و رشد ترک را کنترل می کند، ضمن آنکه استحکام کششی را بهبود می بخشد. استحکام کششی ترکیبات سیمانی مانند اکثر مواد سرامیکی کم، ولی استحکام فشاری آنها زیاد است. با افزودن الیاف با برخی از پلیمرها می توان ویژگی های رشد ترک را در پوشش کنترل کرد. وقتی سیمان با آب ترکیب می شود. یونهای OH به تعداد فراوان تشکیل شده و PH شدیداً بالا می رود. اگر از این نوع پوششها برای پوشش دهی سطوح فولادی استفاده شود، محیط قلیایی حاصل فولاد را در برابر خوردگی محافظت می کند. درست مانند آنچه که در بتن های مسطح با میلگردهای فولادی به وقوع می پیوندد. این نوع پوششها را می شود روی سطوح عمودی مانند لوله های انتقال نفت به راحتی مورد استفاده قرارداد. حاصل کار، سامانه های ارزان قیمت مقاوم در برابر خوردگی است که بسیار انعطاف پذیر، محکم وبا دوام نیز هستند. نتیجه گیری استفاده از پلی یورتانها، پلی اوره ها و رزین های پراکنشی پلی یورتانی و مواد شرکت کننده در واکنش های آنها به طور پیوسته در حال رشد و توسعه است. این مواد بیشترین کاربرد را در پوشش دهی سطوح گوناگونی دارند. مسائل زیست محیطی و مقررات جدید، فناوری نوین ساخت پوشش را به سوی سامان های بدون حلال، پر جامد و سامانه های بر پایه آب هدایت می کنند. در آینده سامانه های پوشش دهی عاری از ایزوسیانات کاربری بیشتری پیدا خواهند کرد. البته کیه این موارد به هوش، ذکاوت و تلاش محققان و طراحان انواع پلیمرها و رزین های صنعتی بستگی دارد.طرح های نوین جالبی نیز برای سامانه های سیمانی اصلاح شده با پلیمرها به منظور حفاظت کف و سطوح فولادی وجود دارد. با ورود سامانه های جدید به بازار قدیمی ها از رده خارج می شوند و برای سامانه های جدید آینده ای روشن در پیش است.

منبع:کام پلی نیک


یکشنبه 10 بهمن 1389

اکسترودر

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :مقالات - کتاب -هندبوک ،

اکسترودر

اکسترودر ماشینی است که به آمیزه لاستیکی و پلاستیکی نیرو واردساخته تا با فشار در انتهای دستگاه از میان یک قالب عبور نموده و محصولی نواری شکل با سطح مقطع خاص تولید نماید.
ماشینهای اکسترودر با کاربردهای متنوع بطور گسترده در صنعت لاستیک و پلاستیک مورد استفاده قرار میگیرند.
در خط تولید، ماشینهای اکسترودر برای شکل دهی اولیه لاستیک و پلاستیک جهت عملیات بعدی و نیز برای شکل دادن به محصولات نهائی مورد استفاده قرار میگیرند.
کلیه این کاربردها باعث می شوند که نیازهای عملی هر کاربرد خاص در ماشین طراحی شود و طیف گسترده طرحهای موجود ماشینهای اکسترودر نیز منعکس کننده همین مطلب است.

محصولات اکسترودری:
1- انواع شلنگها
2- ترد تایر(آج تایر)
3- سایدوال تایر( قسمت کناری رویه ی تایر
4- درزگیرها
5- پروفیلها و نوارها
6- سیمها و کابلها
7- و کلا" تمام محصولاتی که به صورت پیوسته می باشند.


تقسیم بندی اکسترودر ها از نظر تغذیه:
اکسترودر هایی که از روی دمای مواد مورد تغذیه آنها که برای انجام عملیات ضروری میباشد تفکیک می شوند دو دسته اند:
- اکسترودر تغذیه گرم
- اکسترودر تغذیه سرد
معمولا" تغذیه مورد نیاز برای اکسترودر های گرم که در صنعت لاستیک به کار گرفته شده اند قبلا" طی عملیاتی جداگانه پیش گرم می شوند. در روشهای معمول اکستروژن گرم معمولا از یک میل برای این کار استفاده میشود.اکسترودر های سرد که با استفاده ازیک نوار لاستیکی یا لاستیکهای دانه ای در دمای محیط کار میکند.ثانیا" اکسترودرها را میتوان با توجه به کاربردشان طبقه بندی و تفکیک کرد.
بسیاری از کارخانجات ماشینی میخواهند که اگر به اندازه کافی مؤثر نیست حداقل بتواند با موفقیت و بطور صحیح انواع آمیزه ها را با اختلاط متفاوت فرآیند نماید.در اینجا روی به حداقل رساندن زمان تعویض دای و برگرداندن ماشین به وضعیت عملیاتی مناسب و سهولت پاکسازی لازم و کافی برای به حداقل رساندن آلودگی ها ناشی از تغییر کامپاند تأکید می شود. وقتی قرارباشد دستگاهی برای یک مدت طولانی با ترکیبات لاستیکی که دارای خواص روانی و سیلانی محدودی هستند کار کند،مارپیچ سره ودای میتوانند طوری طراحی شوند تا هم میزان خروجی مواد بالا باشد و هم کنترل خوبی از لحاظ ابعاد وجود داشته باشد.همچنین علیرغم تغییرات جزئی در مواد تغذیه می توان قسمت تغذیه و تسمه کشش و نیز سیستم کنترل را طوری انتخاب کرد که کنترل ابعادی مناسب حاصل گردد.
تفاوت عمده فیزیکی میان اکسترودرهای سرد وگرم در نسبت طول به قطر مارپیچشان میباشد. برای ماشینهای گرم که قسمت قابل ملاحظه ای انرژی جهت گرم کردن و پلاستیکی کردن مخلوط لاستیک روی میل انجام شده عمل مارپیچ اکسترودر صرفا" انتقال و اعمال فشار میباشد.
این باعث میشود که ماشینها کوچک بوده و دارای طولهای مارپیچی بر حسب قطر آنها از 3d تا 5d باشند.
علاوه بر عملیات انتقال و فشار بوسیله مارپیچ ، در اکسترودرهای سرد میبایستی مارپیچ بتواند در لاستیک کارهای مکانیکی لازم جهت بالا بردن دما و رسیدن به درجه حرارت مورد نظر را انجام دهد و نرمی مواد هنگام خروج
از دای را بوجود آورد.این امر باعث میشود که مارپیچها دارای طولهایی بیشتر در محدوده 9d تا 15d باشندو حتی در بعضی کاربردها ممکن است از مارپیچهایی بزرگتر از این هم استفاده شود.
اکسترودر های سرد در حد وسیعی جای انواع گرم را در خطوط تولید گرفته اند. این جایگزینی بیشتر در خطوطی صورت گرفته که با کار دراز مدت و یا دقت در اندازه گیری ابعادی صحیح مورد نظر بوده است این ماشین با پیشرفتهای قابل ملاحظه ای که ناشی از تنوع طرح های توسعه یافته و اطلاع از فنون کار بوده در بدست گرفتن بازار ماشین آلات سهم بسزایی داشتند.


اجزاء اکسترودر:

- قیف تغذیه : محلی است که آمیزه(مواد) وارد اکسترودر میشود. بسته به نوع تغذیه شکل قیف فرق میکند.
دو چیز درمورد قیف تغذیه مهم است:
1- اندازه قیف
2- یکنواختی تغذیه
** تغذیه یکنواخت باعث تولید محصول یکنواخت میشود.
-پوسته یا بدنه اکسترودر:
یک استوانه فلزی است که مارپیچ را احاطه میکند.در داخل این استوانه حفره هایی تعبیه میشود تا با عبور آب سرد وگرم بتوانیم درجه حرارت اکسترودر را کنترل کنیم. اگر درجه حرارت آمیزه کنترل نشود آمیزه داغ میشود که باعث میشود محصول خروجی به صورت برشته یا سوخته دار خارج شود (یا در اصل اسکورچ شود).
-مارپیچ:
در یک اکسترودر با تغذیه سرد همچنان که از نامش بر می آید،آمیزه لاستیکی در درجه حرارت محیط تغذیه میشود.خوراک ممکن است بصورت نوار یا دانه باشد مارپیچ باید به مقدار کافی انرژی مکانیکی انتقال دهد تا هم آمیزه نرم شده و هم با فشار عقب برنده دای مقابله نماید.
در طراحی مارپیچهای بکار برده شده در اکسترودر با تغذیه سرد ،بررسی های خاص لازم است.برای آنکه خرد شدن(Mastication) به مقدار لازم صورت گیرد باید ارتفاع پره مارپیچ کم و طول مارپیچ زیاد باشد.
مارپیچ یک اکسترودر ساده دارای سه قسمت تغذیه ،قسمت انتقالی یا سنجش و قسمت فشرده شدن میباشد. هر قسمت مارپیچ نقش جداگانه ای دارد .قسمت تغذیه،مواد را از قیف تغذیه انتقال میدهد.قسمت انتقالی مواد را حرارت داده،مخلوط مینماید.
قسمت فشرده سازی یکنواخت کننده است و فشار لازم برای راندن مواد از درون دای در آن ایجاد میگردد.
درون مارپیچ هم کنترل درجه حرارت وجود دارد.داخل مارپیچ مجراهایی تعبیه شده که از داخل آن آب میتواند عبور کند تا کنترل درجه حرارت داشته باشیم. سرعت مارپیچ در دمای اکسترودر تأثیر زیادی دارد در مقدار تغذیه ثابت افزایش سرعت مارپیچ باعث افزایش دمای محصول خروجی از اکسترودر میشود.
* سرعت ایده آل در اکسترودرهای مارپیچی:
حد سرعتی است که بتواند لاستیک را از تغذیه دریافت و از جمع شدن آن در قیف تغذیه جلوگیری کند.
-هد(کلگی):
هدف از بکار گیری هد متعادل ساختن و یکنواخت نمودن فشار و انتقال آمیزه به سمت قالب است.
شکل هد باید طوری طراحی شود تا بتواند نیازهایی را که لازم است تأمین کند:
1- تأمین حداکثر محصول خروجی بدون هیچ مشکل وبی نظمی
2- جبران تغییر شکل ناشی از خواص بازگشت الاستیک آمیزه
3- حذف نواحی ساکن و ایستا که احتمالا" در مسیر آمیزه ایجاد میشود.
-قالب(دای):
قالب جسمی است که بر روی کلگی(هد) قرار می گیرد و باعث می شود آمیزه هنگام خروج شکل مورد نظرما را به خود بگیرد.به طور کلی طراحی دای نیاز به مهارت وتجربه فراوان است.


یکشنبه 3 بهمن 1389

استاد و مرید

   نوشته شده توسط: محمد s    

یكی از مریدان عارف بزرگی، در بستر مرگ استاد از او پرسید: مولای من استاد شما كه بود؟
وی پاسخ داد: صدها استاد داشته ام.
- كدام استاد تأثیر بیشتری بر شما گذاشته است؟
عارف اندیشید و گفت: در واقع مهمترین امور را سه نفر به من آموختند.
اولین استادم یك دزد بود. شبی دیر هنگام به خانه رسیدم و كلید نداشتم و نمی خواستم كسی را بیدار كنم. به مردی برخوردم، از او كمك خواستم و او در چشم بر هم زدنی در خانه را باز كرد. حیرت كردم و از او خواستم این كار را به من بیاموزد. گفت كارش دزدی است. دعوت كردم شب در خانه من بماند. او یك ماه نزد من ماند. هر شب از خانه بیرون میرفت و وقتی برمی گشت می گفت چیزی گیرم نیامد. فردا دوباره سعی می كنم. مردی راضی بود و هرگز او را افسرده و ناكام ندیدم.

 

استاد دوم من سگی بود كه هرروز برای رفع تشنگی كنار رودخانه می آمد، اما به محض رسیدن كنار رودخانه سگ دیگری را در آب می دید و می ترسید و عقب می كشید. سرانجام به خاطر تشنگی بیش از حد، تصمیم گرفت با این مشكل روبه رو شود و خود را به آب انداخت و در همین لحظه تصویر سگ نیز محو شد.

استاد سوم من دختر بچه ای بود كه با شمع روشنی به طرف مسجد می رفت.

پرسیدم: خودت این شمع را روشن كرده ای؟

گفت: بله.

 برای اینكه به او درسی بیاموزم گفتم: دخترم قبل از اینكه روشنش كنی خاموش بود، میدانی شعله از كجا آمد؟

دخترك خندید، شمع را خاموش كرد و از من پرسید: شما می توانید بگویید شعله ای كه الان اینجا بود كجا رفت؟

من در آنجا فهمیدم كه انسان هم مانند آن شمع، در لحظات خاصی آن شعله مقدس را در قلبش دارد، اما هرگز نمیداند چگونه روشن میشود و از كجا می آید......!


 


جمعه 1 بهمن 1389

تعیین سرعت واكنش

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب : گزارش کار آزمایشگاه شیمی فیزیك ،

عنوان: تعیین سرعت واكنش

هدف آزمایش: اثر غلظت برسرعت واكنش

وسایل مورد نیاز:
ارلن ،‌ پی پت ،  پی ست ،  کرنومتر ، پی ست
مواد مورد نیاز:
محلول پتاسیم یدات0.02M  ،  محلول سولفیت سدیم
تئوری:
سینتیک شیمیایی:
سینتیک شیمیایی یا سینتیک واکنش شاخه‌ای از علم است که به مطالعه‌ی سرعت فرآیندهای شیمیایی و عوامل موثر بر آنها می‌پردازد.
سرعت واکنش :
عبارت از تغییر غلظت هر یک از مواد اولیه یا مواد حاصل نسبت به زمان انجام واکنش است
1- اندازه گیری سرعت واکنش بین ید و استون:
2- بررسی بعضی از عوامل مؤثر  بر سرعت واکنشهای شیمیایی: مانند غلظت و کاتالیزور

سرعت واکنش؟
کمیتی مثبت است که میزان تغییر غلظت یکی از واکنش دهنده ها یا محصول واکنش را نسبت به واحد زمان (ثانیه، دقیقه، ساعت و ... ) نشان می دهد.
عوامل مؤثر بر سرعت واکنش:
1- نوع واکنش دهنده
2- غلظت واکنش دهنده ( با افزایش غلظت، سرعت افزایش می یابد )
3- دما (افزایش دما باعث افزایش سرعت می شود ،گاهی با افزایش 10 درجه،  سرعت 2 تا 3 برابر می شود )  دما روی k تاثیر دارد ، روی سرعت هم تاثیر می گذارد.

K= ثابت سرعت ؛ A= فاکتور فرکانس؛  = انرژی فعالسازی
R= ثابت جهانی گازها؛ T= دما ( کلوین )
4-کاتالیزور ( در وجود کاتالیزور واکنش با سرعت بیشتری انجام می گیرد )
مثالهایی از واکنش های فوق سریع :
تشکیل رسوب نقره کلرید به هنگام مخلوط شدن محلولهای حاوی یون های کلرید و نقره
تشکیل آب به محض مخلوط شدن محلول های اسید و باز در معادله ی شماره ی(2)   و   نشانه ی غلظت مولی واکنش دهنده های A  و B است.
K ثابت سرعت واکنش (rate constant ) نامیده می شود.
m و n مرتبه ی واکنش نسبت به واکنش دهنده های A  و B است.

انرژی فعالسازی واکنش :
حداقل انرژی لازم برای فراهم کردن کمترین تحرک واکنش دهنده ها در شروع واکنش است.  رابطه ی بین K ( ثابت سرعت ) ،   ( انرژی فعالسازی )  و T ( دما به
 درجه ی کلوین ):
                              
(3)اگر R ( ثابت گازها ) را برابر 8.314
 J/mol .k در معادله ی (3) قرار دهیم،   بر حسب J/mol  محاسبه خواهد شد. در عمل با اندازه گیری k یک واکنش در دماهای مختلف  می توان    آن واکنش را از روی منحنی به دست آورد.
در این آزمایش سرعت واکنش بین ید و استون ( واکنش 1 ) را اندازه گیری می کنیم.  سرعت این واکنش علاوه بر غلظت ید و استون به غلظت یون هیدروژن نیز بستگی دارد. بر طبق معادله ی (2)  رابطه ی سرعت برای این واکنش عبارت است از :
m و n و p مرتبه ی واکنش نسبت به استون، ید و یون هیدروژن است.
مرتبه ی کل واکنش = m + n + p
سرعت این واکنش از تغییرات غلظت    به مدت زمان تغییر غلظت   به دست می آید.
اگر t زمان لازم باشد تا رنگ محلول مربوط به غلظت اولیه ناپدید شود، سرعت واکنش با استفاده از معادله ی (5) برابر خواهد شد با :
  غلظت اولیه ی ید است.

می توان سرعت واکنش را  با تغییر دادن غلظت موارد اولیه تغییر داد.
برای مثال اگر غلظت اولیه ی استون را نسبت به مخلوط شماره ی (I) دو برابر کنیم، اما غلظت ید و   را ثابت نگهداریم، معادله ی سرعت برای مخلوط شماره ی (II) تغییر خواهد کرد. معادله ی (7ب ) معادله ی سرعت را برای مخلوط شماره ی (II) نشان می دهد :
تاثیر سرعت روی غلظت با استفاده از روابط ریاضی:       
از تقسیم دو رابطه ی (7) بر یکدیگر می توان m ( مرتبه ی واکنش نسبت به استون ) را بدست آورد :
با اندازه گیری سرعت واکنش در مخلوط های (I) و (II)  می توان نسبت سرعت ها را که مساوی   است پیدا کنیم. سپس معادله را برای  محاسبه ی m از طریق لگاریتم حل می کنیم. اگر نسبت عددی   را برابر Y فرض کنیم، جواب آن بدین شکل است :
             
به روش مشابه نیز می توانیم مرتبه ی واکنش را نسبت به غلظت یون   و   تعیین کنیم. سپس با داشتن مرتبه ی هر واکنش دهنده، غلظت آنها و سرعت واکنش و K را بدست آوریم.
روش کار :
ابتدا درهرمرحله مقدارپتاسیم یدات وآب مقطر رادرارلن بریزید،سپس بااضافه کردن مقدار سولفیت سدیم(نشاسته)کرنومترراآغاز وباکدر شدن محلول(نشانه پایان واکنش)کرنومتررامتوقف وزمان رایادداشت کنید.این کاررابرای مراحل با غتظت های متفاوت پتاسیم یدات انجام دهید ونتایج رایادداشت کنید.

جدول حاصل از آزمایش:


جدول حاصل از محاسبات:

lnCA/CA. CA/CA. K
(1/s)
 R
(mol/m3.s) t
( s) CA.=.[KIO3]
(mol/Lit) CA=[KIO3]
(mol/Lit)
2.3- 0.1 0.016 0.013 143 0.02 0.002
1.89- 0.15 0.02 0.032 92 0.02 0.003
1.6- 0.2 0.022 0.057 70 0.02 0.004
0.91- 0.4 0.026 0.235 34 0.02 0.008

 


یکشنبه 26 دی 1389

مبدل حرارتی

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :گزارش کار آزمایشگاه حرارت ،

موضوع آزمایش : مبدل حرارتی


هدف آزمایش : آشنایی با مبدلهای حرارتی (مقایسه ی جریان هم سو و ناهم سو) –محاسبه مقدار حرارت منتقل شده -درجه حرارت لگاریتمی- ضریب انتقال حرارت كلی


ابزار لازم: مبدل حرارتی-بشر بزرگ برای اندازه گیری دبی-كرنومتر
مواد لازم: سیال مورد نیاز مبدل (آب)

تئوری:

1- مقدمه:

به طور كلی مبدل حرارتی وسیله ای است كه انرژی حرارتی را از یك سیال به یك یا چند سیال كه دارای درجه حرارت متفاوتی هستند منتقل
می كند.

در این تعریف مشخس می گردد كه در یك مبدل حرارتی حداقل دو سیال وجود دارد كه حرارت میان آن دو تبادل می شود.
پستانداران مبدل های حرارتی پیچیده ای دارند كه مهمترین آن شش ها هستند كه با اشباع هوای بازدم از بخار آب بدن را خنك می كند.

رادیاتور نیز از انواع مبدل های حرارتی است كه در آن آب در گردش داخل موتور به وسیله ی هوا خنك میشود.
شوفاژها و تهویه های متبوع از انواع مبدلها هستند.


2- مبدل های حرارتی لوله ای:

از این مبدل ها بیش از هر نوع مبدل حرارتی دیگر استفاده می شود. مبدل های حرارتی لوله ای خود انواع مختلفی دارند كه از آن جمله می توان به دو نوع (تك لوله ای) و (دو لوله ای) و (لوله ی مارپیچی) و (لوله-پوسته) اشاره نمود.

مبدل حرارتی دو لوله ای :
این مبدل از دو لوله ی هم محور تشكیل میشود. یكی از دو سیال در لوله ی داخلی و دیگری در مجرای حلقوی بین دو لوله یا به عبارتی در لوله ی خارجی جریان دارد.
كاربرد این گونه مبدل ها زمانی است كه سطح تبادل مورد نیاز كوچك باشد به ویژه زمانی كه یكی از دو سیال گاز یا مایع لزج یا دبی آن كم باشد.

مبدل های حرارتی لوله-پوسته :
این مبدل از انواع متداول مبدل های حرارتی چند لوله ای است كه برای انتقال حرارت (مایع-مایع) (مایع با سیال در حال تبخیر) و (مایع در حال تقطیر) كاربرد دارد. یك نوع از این مبدل كه شبیه مبدل های دو لوله ای است از یك پوسته تشكیل شده است كه تعدادی لوله ی (یو)شكل در داخل آن قرار دارد.

3- انواع جریان در مبدل های حرارتی:

جریان سیالات در مبدل های حرارتی لوله ای به دو شكل صورت می گیرد:

الف-جریان هم سو :
دراین مبدل سیال سرد و گرم هر دو در یك جهت حركت كرده تبادل حرارت صورت می گیرد.

ب-جریان ناهم سو :
سیال سرد و گرم در دو جهت مخالف حركت میكنند در نتیجه میزان تبادل ح انتقال حرارت افزایش می یابد و راندمان كار بیشتر می شود.


4- اساس كار مبدل های حرارتی لوله – پوسته:

بیشتر سیال گرم درون لوله های موجمد در لوله های موجود در پوسته جریان می یابد و در محفظه ی میانی لوله ها (درپوسته) سیال سرد پس از عبور از مسیر های تعیین شده با سطح جانبی لوله برخورد كرده تبادل حرارت صورت می گیرد و در انتها از مجرای مخصوص خارج می شود.

5- راه اندازی مبدل حرارتی :

1- ابتدا سیال سرد وارد پوسته ی مبدل می شود سپس به تدریج سیال گرم در درون لوله ها جریان می یابد.
2-چنانچه از مشتقات نفتی یا گازی برای سیالات درون مبدل استفاده میكنید باید از یك گاز بی اثر یا بخار آب برلی تخلیه ی هوای درون مبدل و جلوگیری از انفجار-استفاده نمایید.

6-از كار انداختن مبدل های حرارتی :
 
1-ابتدا جریان گرم را درون مبدل قطع كنید تا مبدل به تدریج سرد شود.
2-جریان سرد را قطع نمایید.
3-برای جلوگیری از انفجار در مبدل های حرارتی كه مخلوط های هیدروكربنی در آن نقش سیال را بر عهده دارد باید پس از خاموش كردن دستگاه مبدل را هوا گیری نمایید.

7-خوردگی در مبدل های حرارتی:

با توجه به این كه در صنایع شیمیایی بیشتر مواد خاصیت خورندگی دارند لوله های موجود در مبدل های حرارتی نیز فرسوده شده بر اثر خوردگی سوراخ می شوند كه این امر در عمل تبادل حرارت ایجاد اختلال می كند.
به همین منظور روش مشخص شدن در لوله ها بیان می شود :
1-مبدل حرارتی را از دستگاه خارج نمایید.
2-مواد را در پوسته و لوله ی مبدل به طور كامل تخلیه كنید.
3-خروجی مسیر پوسته را ببندید.
4-آب فشار قوی را در درون پوسته ی مبدل وارد كنید.
توجه : چون خروجی پوسته مسدود است هر لوله ای كه سوراخ باشد آب را از خود عبور می دهد.


ضریب كلی انتقال حرارت :

در سیستم های مسطح ضریب كلی انتقال حرارت را میتوان معكوس جمع مقاومت ها در نظر گرفت یعنی :

(جمع مقاومت ها)1/R


ما برای به دست آوردن میزان حرارت منتقل شده در مبدل به اختلاف درجه حرارت لگاریتمی احتیاج داریم كه در قسمت محاسبات ذكرشده است با معادله مربوطه.

البته اگر از مبدلی به غیر از نوع دو لوله ای استفاده شود یك ضریب به معادله ی میزان حرارت منتقل شده كه  ذكر شده اضافه می شود.


شرح آزمایش:

ابتدا مقداری آب گرم در مخزن آب گرم می ریزیم تا به گرم شدن آب توسط آب گرمكن سرعت بدهیم.
سپس لوله ی جریان آب سرد را هم به آب شهر وصل كرده و خروجی آن را هم درون سینك قرار می دهیم.
بعد آب گرم كن را روشن می كنیم تا درجه حرارت را به حدود 60 درجه سانتی گراد برسد.
پمپ را هم روشن می كنیم تا آب گرم را از مخزن آب گرم پمپ كند و سیكل آب گرم ما تكمیل گردد. (آب گرم پس از عبور از مبدل حرارتی دوباره به مخزن بر می گردد.)
زمانی كه دماها متعادل شد دماهای آب گرم ورودی و خروجی را هم از روی نشانگر دما كه بر روی مبدل قرار دارد می خوانیم و یادداشت می كنیم.
دبی آب گرم و سرد را هم اندازه گیری می كنیم.(البته بر روی مبدل روتامتر هم هست.)ولی مه به روش پیمهنه ای دبی را اندازه گیری می كنیم به این صورت كه مقدار آبی كه در زمان مشخصی خارج شده را اندازه گیری می كنیم و بعد بر آن زمان تقسیم تا دبی به دست آید.(دبی را یادداشت می كنیم.)
 این كارها را برای دو جریان هم سو و ناهم سو انجام می دهیم. برای تبدیل جریان هم سو به ناهم سو جای شلنگ های مبدل  را عوض می كنیم.

موارد خطا :

مقداری خطای جزئی در اندازه گیری ها مثل اندازه گیری زمان برای به دست آوردن دبی.

نتیجه گیری :

در مبدل ها میزان حرارت منتقل شده در حالتی كه جریان سیال های گرم و سرد مخالف جهت حركت هم هستند (ناهم سو) بیشتر از حالت هم سو می باشد.و طبق این آزمایش و محاسبات به روش (ال-ام-تی-دی) و با به دست آوردن اختلاف درجه حرارت متوسط لگاریتمی می توان میزان حرارت مبادله شده را به دست آورد.


منابع :
كتاب انتقال حرارت نوشته ی جك فیلیپ هولمن
سایت های مختلف اینترنت
كتاب كارگاه عملیات دستگاهی در صنایع شیمیایی


گزارش کار اندازه گیری یون كلرید در آب (ولهارد متد )

وسایل :
پیپت حجم سنجی ، ارلن ، استوانه مدرج ، بشر ، بورت ، قیف ، پایه ، گیره ، پی ست ، كاغذ صافی
مواد :
معرف آمونیوم فریك سولفات  ، اسید نیتریك غلیظ ،نقره نیترات ،محلول 0.05 مولار آمونیوم تیو سیانات ،یك نمونه از آب شهر
مقدمه و تئوری:
تیتراسیونهای رسوبی با نقره نیترات

نقره نیترات یک واکنشگر حجم سنجی و پر مصرف است.این واکنشگر برای تعین آنیونهایی که با نقره ایجاد رسوب می کنند به کار می رود.از میان این گونه ها می توان به هالیدها,انواع آنیونهای دوظرفیتی,مرکاپتانها و بعضی از اسیدهای چرب اشاره کرد.روشهای تیترسنجی که با نقره نیترات انجام می شوند گاهی روشهای آرژانتومتری نامیده می شوند.
   
انواع منحنیهای تیتراسیون

در روشهای تیترسنجی با دو نوع کلی از منحنیهای تیتراسیون بر خورد می کنیم.در نوع نخست,که منحنی s شکل نام دارد,بررسیهای اصلی به ناحیه ی کوچکی در اطراف نقطه ی هم ارزی محدود می شود. یک منحنی s شکل در شکل 1-9 الف نشان داده شده است. در نوع دوم , که منحنی پاره خطی نام دارد اندازه گیریها در هر دو طرف  نقطه ی هم ارزی  و به اندازه ی کافی  دور از آن انجام می شود. از اندازه گیری در نزدیکی نقطه ی هم ارزی پرهیز می شود. یک نمونه از منحنی پاره خطی در شکل 1-9 ب نشان داده شده است. منحنی s شکل سرعت و سهولت را در اختیار استفاده کننده قرار می دهد. در واکنشهایی که تنها در حضور مقدار قابل توجهی از واکنشگر اضافی یا آنالیت کامل می شود استفاده از منحنی پاره خطی سودمند است.

منحنیهای تیتراسیون برای روشهای نقره سنجی

تهیه ی منحنی برای تیتراسیون نقره سنجی به سه نوع محاسبه نیاز دارد که هر یک برای مرحله ای ویژه از تیتراسیون به کار برده می شود:(1) نقاط پیش هم ارزی,(2) نقاط هم ارزی و(3) نقاط پس هم ارزی.
در مرحله ی پیش هم ارزی, غلظت آنالیت از غلظت اولیه ی آن و داده های حجم سنجی محاسبه می شود. در نقطه ی هم ارزی یون نقره و یون آنالیت در نسبتهای استوکیومتری وجود دارند و غلظت یون نقره مستقیم از روی ثابت حاصلضرب انحلال پذیری استخراج می شود. در مرحله ی پس هم ارزی , غلظت تجزیه ای مازاد نقره نیترات محاسبه می شود و فرض می شود که این مقدار با غلظت تعادلی برابر باشد.
نقره
نقره ، یکی از عناصر شیمیایی، با نشانه Ag ، دارای عدد اتمی 47 ، وزن اتمی 107.8682 و در گروه یک فرعی (IB) جدول تناوبی قرار گرفته است. نقره فلزی سفید مایل به خاکستری و براق است و از نظر شیمیایی یکی از فلزات سنگین و از جمله فلزات نجیب و از نظر تجارتی عنصری گرانبها تلقی می‌گردد. نقره یکی از عناصری است که از گذشته های دور و دورانهای باستان بعنوان یک فلز شناخته شده و مورد استفاده واقع میشده و از آن در کتابهای فراعنه مصری ، که قدمت این کتابها به حدود 3600 سال قبل از میلاد مسیح بالغ می‌گردد، بعنوان فلزی که از نظر ارزش دارای {5}{2}frac\ ارزش طلا است، یاد شده است. از نقره ، 25 ایزوتوپ رادیواکتیو شناخته شده اند که دارای اجرام اتمی 102 الی 117 می‌باشند. نقره معمولی از دو ایزوتوپ با جرمهای 107 و 109 تشکیل شده است.
 خصوصیات فلز نقره
نقره خالص فلزی براق و نسبتا نرم است که تا اندازه ای سخت تر از طلاست. زمانیکه این فلز پرداخت شود، دارای درخشندگی می‌شود و می‌تواند 95% از نور تابیده به خود را بازتاب نماید. این عنصر در میان کلیه فلزات ، مقام بهترین رسانا در زمینه گرما و الکتریسیته را دارا است و در زمینه قدرت چکش خواری و مفتول شوندگی دارای مرتبه دوم پس از طلا است. چگالی نقره 10.5 برابر آب است، بصورتیکه یک متر مکعب از آن دارای وزن 10500 کیلوگرم می‌باشد. نقره در 961 درجه سانتیگراد ذوب شده و در حدود 2200 درجه سانتیگراد می‌جوشد.
طلا و نقره مانند محلولهای واقعی می‌توانند در هر نسبتی با یکدیگر مخلوط شده و آلیاژ تشکیل دهند. کیفیت نقره و یا بعبارت بهتر عیار آن بر حسب تعداد قسمت نقره خالص در 1000 قسمت مخلوط فلزات بیان می‌گردد و بطور معمول نقره تجاری دارای عیار 999 است.
خواص شیمیایی نقره
اگرچه نقره از نظر شیمیایی در میان فلزات نجیب فلزی بسیار واکنش پذیر تلقی می‌گردد، لکن باید توجه داشت که در مقایسه با سایر عناصر از مرتبه واکنش پذیری قابل ملاحظه‌ای برخوردار نمی‌باشد. این عنصر به آسانی اکسیده شدن آهن اکسید نمی‌شود، لکن با گوگرد و هیدروژن سولفید واکنش داشته و تشکیل همان تیرگی آشنا را می‌دهد که در نقره‌هایتان ملاحظه می‌کنید.
برای رفع این نقیصه می‌توان آبکاری نقره را با کمک رودیم به انجام رسانیده و از وقوع تیرگی مورد نظر پیشگیری نمود همچنین با استفاده از کرم (Cream) یا پولیش نقره می‌توان لایه تیره بسیار نازکی را که نقره در ترکیب با گوگرد بوجود آورده است را زدوده و آن را مجددا براق نمود. از طرف دیگر این تیرگی را می‌توان از نظر شیمیایی بوسیله حرارت دادن ظرف مورد نظر در محلوا رقیقی از کلرید سدیم و کربنات هیدروژن سدیم یا قرار دادن قسمت تیره در تماس با فلزی فعالتر مانند آلومینیوم که می‌تواند با گوگرد ترکیب شود و مجددا فلز را به حالت اولیه برگرداند، از بین برد.
نقره نمی‌تواند با اسیدهای غیر اکسیدکننده مانند اسیدهای کلریدریک و سولفوریک یا بازهای قوی مانند هیدروکسید سدیم واکنش نماید، لکن اسیدهای اکسنده مانند اسید نیتریک یا اسید سولفوریک غلیظ آن را در خود حل کرده و یون یک مثبت نقره (+ Ag) را تشکیل می‌دهند. این یون که در کلیه ترکیبات ساده و محلول نقره وجود دارد، تقریبا بصورت ساده ای با استفاده از عوامل احیا کننده آلی مانند آنچه در آئینه های نقره ای ملاحظه می‌شود، به فلز آزاد احیا می‌گردد. برای آبکاری نقره لازم است یونهای کمپلکس نقره احیا شود. یون (+Ag)بی‌رنگ است، لکن تعدادی از ترکیبات نقره بدلیل نفوذ سایر اجزای تشکیل دهنده ساختمانی رنگینند. باید توجه داشت که اکسیژن درحد حیرت انگیزی در نقطه ذوب نقره به میزان 20 قسمت حجمی از اکسیژن در یک قسمت حجمی نقره حل می‌شود. پس از سرد کردن مایع مورد نظر نیز اکسیژن به میزان 75% قسمت (از نظر حجمی) در نقره باقی می‌ماند.
تجزیه و شناسایی
محلولهای حاوی یون نقره را می‌توان به آسانی تشکیل رسوب کلرید نقره بوسیله افزایش اسید کلریدریک ، شناسایی کرد. این رسوب را می‌توان از رسوبهای سرب و جیوه یک ظرفیتی ، بوسیله قدرت حل شدن آن درهنگام افزودن هیدروکسید آمونیوم اضافی و ایجاد رسوب مجدد با افزودن اسید نیتریک متمایز نمود. مضافا تجزیه وزنی بوسیله کلرید نقره یا برمید نقره که به آسانی قابل رسوب دادن ، خشک کردن و توزین می‌باشند، میسر می‌باشد. همچنین می‌توان یون نقره را بوسیله عمل الکترولیز به نقره فلزی احیا و بدین روش توزین نمود. از محلول تیوسیانات پتاسیم استاندارد شده نیز می‌توان برای تجزیه حجمی نقره استفاده کرد.

کمپلکس های نقره
نقره یک ظرفیتی تعداد زیادی از ترکیبات پایدار کوئوردیناسیونی تشکیل می‌دهد. این ترکیبات اغلب دو کوئوردینانسی بوده، دارای دو گروه یونی یا مولکولی پیوسته به یک یون مرکزیAg مانند Ag(CN)_2 می‌باشند. کمپلکسهای کوئوردیناسی مانند -AgCl_3]
2] نیز شناخته شده‌اند و احتمالا کمپلکسهای چهار کوئوردیناسی مانند-AgCl_4]
3] در محلولها رخ می‌دهد. نقره دو ظرفیتی می‌تواند در برابر تجزیه ، بوسیله تشکیل یون +Ag 2 با استفاده از ترکیبات آلی مانند ارتو_ فنانترولین ، پیریدین و alpha' ،\alpha\ _ دی پیریدیل پایدار شود. یون نقره سه ظرفیتی (+Ag3) نیز با استفاده از کمپلکس شدن به وسیله اتیلن دی بی گوایند پایدار می‌شود. از طرف دیگر کلیه فلزات ضرب سکه ، یعنی مس ، نقره و طلا به آسانی با موادیکه اتمهای نیتروژن ، گوگرد یا هالوژن برای اتصال با آنها تدارک می‌کنند، کمپلکس می‌شوند (در مقایسه با موادیکه تدارک اکسیژن می‌نمایند). بعنوان مثال کمپلکسهای نقره با یون هیدروکسید (در مقایسه با کمپلکسهای هیدروکسیدروی که کوئوردینانس‌شونده خوبی با اکسیژن هستند) خیلی پایدار نیستند، بنابراین اکسید نقره در محلولهای قوی هیدروکسید سدیم فقط به میزان کمی حل می شود، در حالیکه هیدروکسید روی با توجه به کوئوردیناسیون شدنش با هیدروکسید ، در آن حل می‌شود.


نقطه ی آغاز

در ابتدا محلول نسبت به ag+,m 0,000  است و pag نا معین است.پس از افزایش 500ml از واکنشگر غلظت یون برمید به دلیل تشکیل رسوب و رقیق شدن کاهش می یابد. پس غلظت تجزیه ای NaBr عبارت است از:
 تعداد میلی مولNaBr پس از افزایش AgNo3 =cNaBr                 
                        حجم کل محلول     
تعداد میلی مولAgNO3افزوده شده - تعداد میلی مولNaBrاولیه=
                      حجم کل محلول

M)001000*ML500)-(5000ML*000500M)=
ML+500ML                  5000       
Mmol-00500)=364*10^-302500)                 
              mL              5500   


جمله ی نخست در صورت کسرهای این معادله ها تعداد میلی مولهای NaBr اولیه در نمونه و جمله ی دوم تعداد میلی مولهای AgNo3 افزوده شده را , با تعداد میلی مولهای Br- واکنش داده برابر است. در مخرج کسرهای رقیق شدن محلول در نتیجه ی افزایش واکنشگر در نظر گرفته می شود.
هم NaBr واکنش نداده و هم AgBr کم محلول در غلظت گونه ی یون برمید شرکت می کند. پس, غلظت تعادلی  Br- به اندازه ی Br- حاصل از انحلال پذیری مولی رسوب بزرگتر از غلظت تجزیه ای NaBr است:

                                               3-^10*3,64=[-Br]

مشارکت نقره برمید  در غلظت تعادلی یون برمید برابر [Ag+]   است , زیرا از این ترکیب به ازای هر یون برمید , یک یون نقره ایجاد می شود .از این جمله , بجز در مواردی که غلظت NaBr خیلی کوچک است, می توان چشمپوشی کرد.یعنی ,     3-^10*3,64>>[Ag+]  , و بنابر این            3-^10*64, cNaBr = 3 =Br-                               
غلظت یون نقره از رابطه ی زیر نتیجه می شود:
= Ksp[Ag+]
[Br-]

برای بدست آوردن PAg, از دو طرف این معادله لگاریتم منفی می گیریم. پس

             ([-Br]log-) log Ksp -- =[Ag+]-log

با توجه به تعریف تابع p-, می توان نوشت:

pAg = pKsp – pBr                                  
= -log 5.2*10^-13 – pBr                        
= 12.28 – (-log3.64*10^-3)                  
=12.28 – 2.44 = 9.84                          
این رابطه برای هر محلول حاوی یونهای نقره و برمید که در تماس با نقره برمید جامد باشد به کار می رود . توجه کنید که pAg محاسبه شده با 1.4*10^-10  = [Ag+] مرتبط است و در واقع ,همان گونه که در ابتدا فرض کردیم , 3.64*10^-3 بسیار کوچکتر است.

نقاط دیگر در ناحیه ی پیش از هم ارز شیمیایی را می توان  به همین روش بدست آورد. داده ها برای تعدادی از این نقاط در ستون 3 جدول 9_2 یافت می شوند.                

نقطه ی هم ارزی
در نقطه ی هم ارزی , NaBr  و AgNo3  هیچ کدام به مقدار اضافی وجود ندارد و بنابراین غلظت یون نقره و برمید باید برابر باشد. با جایگزینی این تساوی در عبارت حاصلضرب انحلال پذیری نتیجه می شود:

       7 -^10* 7.21 =-13-^10*05.2√ = [Br-] = [Ag+]
pAg = pBr = -log (7.21*10^-7)                    

بعد از افزایش 25.10 از واکنشگر اکنون محلول حاوی مقدار زیادی از AgNo3   است می توان نوشت:

تعداد میلی مول اولیه NaBr - تعداد کل میلی مولAgNo3  = cAgNo3
                                   حجم کل محلول
= (25.10ML * 00.1000M) – (50.00ML * 0.00500M)
ML                        (25.10+50.00)
                                           
                                               -5^10*1.33=
 
بنابر این غلظت تعادلی یون نقره عبارت است از:
33 * 10^-5.1 ≈ [Br-] +  5 -^10*1.33 = [Ag+]

در این معادله [Br-]    معیاری از غلظت Ag+ حاصل از انحلال پذیری جزئی AgBr است:
 که معمولا می توان از آن چشمپوشی کرد.        
                                                     پس
                                                                        pAg = -log(1.33*10^-5) = 4.876 = 4.88                     
سایر نقاط تعیین هویت منحنی تیتراسیون پس از نقطه ی هم ارزی را می توان به روش مشابه به دست آورد که در جدول 9-2 این داده ها یافت می شوند.

واحدهای بکار رفته در گزارش یون كلریدآب
معمولا بر حسب ppm یعنی mg/lit بیان می‌شود. علاوه بر این ، واحدهای آلمانی ، انگلیسی ، فرانسوی ، آمریکایی را نیز در بیان آن بکار می‌برند.
روش کار :
1- بشر را شسته و 50 میلی لیتر آب شهر را توسط استوانه مدرج در بشر میریزیم.
2-  20میلی لیتر محلول نقره نیترات 0.05 مولار توسط پیپت به آن اضافه می كنیم و حداقل 10 دقیقه آن را به هم بزنید .
3- بشر محتوی رسوب AgCl در یك ارلن كاملا تمیز صاف كنید و بشر را با پیست آب مقطر بشورید .
4- یك میلی لیتر اسید نیتریك غلیظ به آن اضافه كنید .
5- 3 میلی لیتر محلول معرف آهن III   Fe³̽  ) محلول آمونیوم فریك سولفات FeNH4(SO4)2 ) به ارلن اضافه كنید .محلول زرد رنگ میشود .
6- بورت را با محلو ل0.05 مولار آمونیوم تیو سیانات NH4SCN پر نموده هوا گیری كرده و ارلن را تا ظهور رنگ قرمز تیتر كنید حجم مصرفی را یادداشت كنید .
7- ־ppm Cl  بر حسب خود و كربناتی محاسبه و گزارش نمایید.
واكنش مرحله 2:
  Ag Cl → Ag͊   +   ־Cl
واكنش مرحله 6:
 
    → Ag SCN־Ag͊ + SCN
واكنش پایان تیتراسیون :
Fe³ ͊   +   SCN  →  FeSCN² ͊     
جدول حاصل از آزمایش:
حجم آمونیوم تیو سیانات مصرفی (ml )
12.8

نمونه محاسبات:

  (CM*VSCN)=mEq -   CM*VAg))
(0.05*20)  -  (0.05*12.8)=0.36

Ppm Cl=(mEq /50ml)*(35.5mgr/1mEq)*(1000ml/1Lit)=255.6
360=Ppmcl*(50/E)=ppmCl كربناتی


جدول حاصل از محاسبات:
ppmCl كربناتی ppmCl־ میلی اكی والان گرم Cl
360 255.6 0.36

نتیجه گیری: در این آزمایش با استفاده از نقره ، یون های كلرید در آب را رسوب داده و سپس با استفاده از آمونیوم تیو سیانات مقدار اضافی نقره را با تیتراسیون محاسبه نموده و از اختلاف آن دو مقدار Cl را محاسبه می نماییم و ppmCl  را بر حسب خود و كربناتی گزارش می نماییم.

منابع خطا: در اندازه گیری حجم های  دقیق مصرفی در لحظه و در تشخیص دقیق تغییر رنگ.


جمعه 24 دی 1389

اندازه گیری سختی آب

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :گزارش كار آزمایشگاه شیمی عمومی ،

 اندازه گیری سختی آب

هدف آزمایش :  اندازه گیری یون های كلسیم و منیزیم موجود در آب های قابل شرب شهری – آشنایی با انواع سختی آب

مقدمه و تئوری:

سختی آب : ناشی از املاح كلسیم و منیزیم و به میزان كمتر ناشی از املاح آلومینیم ، روی ، منگنز، آهن و .. است.

اهمیت سختی آب

مقدار سختی آب ، علاوه بر اینکه در آبهای صنعتی اهمیت وافر دارد، از نظر بهداشت عمومی نیز اهمیت خاصی دارد. کلسیم که یکی از عوامل سختی آب است، در رشد استخوان و حفظ تعادل بدن دخالت داشته، ولی به همان اندازه ، سولفات کلسیم به علت کمی قابلیت هضم ، ناراحتی هایی در دستگاه هاضمه بوجود می‌آورد.

گاهی توصیه می‌شود که جهت تامین بهداشت و سلامت مصرف کنندگان ، آهک به آب آشامیدنی افزوده شود. بعضی دانشمندان معتقدند، بهتر است کلسیم و منیزیم لازم بدن توسط غذا تامین شود و حتی‌الامکان از آبهای سبک برای شرب استفاده شود. باید توجه داشت که بدن نسبت به سنگینی موجود در آب مورد مصرف خود حساسیت دارد، چنانچه این نوشیدنی تغییر یابد، ممکن است در دستگاه گوارش ایجاد اخلال نماید و این موضوع را به اصطلاح آب به آب شدن می‌گویند.

زیانهای سختی آب:

1- ایجاد سوء هاضمه.

2- کدر کردن آب جوش.

3- گوارایی آب را کم میکند.

4- دیر شدن پخت و پز به ویژه در مورد حبوبات و سبزیجات.

5- سختی آب در واکنش با صابون، رسوبهایی ایجاد میکند که در منافذ پوست باقی می‌ مانند و باعث زبری پوست میشوند

6- ایجاد رسوب و اتلاف انرژی در لوله و دستگاههایی که آب گرم دارند.

7- مصرف پاک کننده بیشتر برای شستشو.

سختی موقت : سختی موقت (Temporary Hardner) را سختی کربناتی (Carbonate Hardner) نیز می‌نامند. این سختی ، مولود بی‌کربنات کلسیم و منیزیم است که عمدتا به کمک حرارت و یا استفاده از كربنات كلسیم از بین میرود.

در اینجا بی كربنات ها به شكل كربنات رسوب كرده و سختی از بین می رود.

سختی دائم : سختی دائم (Permanent Hardner) را سختی غیرکربناتی (Noncarbonate Hardner) نیز می‌نامند. این سختی ، با حرارت دادن قابل حذف نیست.

مولود كلرید، سولفات ، نیترات، هیدروكسید، منیزیم ، و كلسیم است. برای از بین بردن سختی دائم از نرم كننده های یونی ( تبادل كننده های یونی ) مثل فسفات سدیم استفاده می شود.

سختی آب را بر حسب ppm كربنات كلسیم ( میلی گرم كربنات كلسیم در 1 لیتر آب ) گزارش می دهند.

وسایل :

بورت 25 ml – بشر 150 ml – بشر 250 ml – ارلن مایر 250 ml – پیپت حجم سنجی

مواد :

محلول كلریدریك اسید 0.1 M استاندارد – شناساگر متیل اورانژ – یك نمونه از آب سخت

روش کار :

1- ارلن را شسته و 25 میلی لیتر آب شهر ( آب سخت؛ تیتر شونده ) را در ارلن میریزیم.

2- دو قطره متیل اورانژ ( شناساگر ) را به آن اضافه میكنیم. ( متیل اورنژ برای تشخیص نقطه ی پایانی مورد استفاده قرار میگیرد. ) مشاهده می شود كه محلول به رنگ زرد در خواهد آمد.

3- بورت را با كمی HCl شستشو داده  و سپس بورت را با حجمی دلخواه ، از HCl  با غلظت 0.1 M پر می كنیم.

4- HCl ( تیترانت ) را با بورت قطره قطره به محلول ارلن اضافه میكنیم. مشاهده می گرد كه محلول به رنگ نارنجی در خواهد آمد.

متیل اورانژ در محلول بازی به رنگ زرد و در محلول اسیدی نارنجی می شود.

محاسبه :

نتیجه : طبق جدول زیر به دست آوردن عدد 800 برای سختی آب غیر طبیعی است. در این آزمایش به علت عدم شستشوی كامل بورت و در نتیجه وجود مقداری از محلولی دیگر در آن باعث اشتباه در اندازه گیری ها شد.

آب سخت

200-500 ppm

سختی متوسط

100-200 ppm

سختی كم

55-100 ppm

آب نرم

<50 ppm

 


تعداد کل صفحات: 15 1 2 3 4 5 6 7 ...