☰

منتجات من مواد بوليمرية. إنتاج منتجات البوليمر كعمل تجاري

تنتشر البوليمرات في كل مكان حولنا ، ويتم تصنيع العناصر الأكثر شيوعًا منها. هناك عدة أنواع مواد البوليمر. سنتحدث عن ميزاتها وخصائصها وخصائصها.

تصنيف المواد والمنتجات البوليمرية

تجمع المواد البوليمرية عدة مجموعات من المواد البلاستيكية ذات الأصل الصناعي. من بينها نلاحظ:

  • مواد بوليمرية
  • مركبات بلاستيكية
  • PCM - المواد المركبة البوليمرية.

يوجد في كل مجموعة من المجموعات المدرجة مادة بوليمرية ، يمكن من خلالها تحديد خصائص تركيبة معينة. البوليمرات هي مواد جزيئية عالية يتم إدخال إضافات خاصة إليها ، مثل المثبتات ، والملدنات ، ومواد التشحيم ، إلخ.

البلاستيك مادة مركبة تعتمد على البوليمر. بالإضافة إلى ذلك ، فهي تحتوي على حشو من نوع ألياف مشتتة أو قصيرة الألياف. الحشو ليست عرضة لتشكيل مراحل مستمرة. هناك نوعان من المواد البلاستيكية:

  • لدن بالحرارة؛
  • الأنشطة الحرارية.

النسخة الأولى من البلاستيك عرضة للذوبان والاستعمال مرة أخرى ، والنسخة الثانية من البلاستيك ليست عرضة للذوبان تحت تأثير درجات الحرارة المرتفعة.

فيما يتعلق بطريقة البلمرة ، يتم استخراج البلاستيك باستخدام:

  • تركيز متعدد.
  • إضافات متعددة.

بالنظر إلى أنواع المواد البوليمرية ، فإننا نفرد:

1. نوع البولي أوليفينات - البوليمرات التي لها نفس الطبيعة الكيميائية تنتمي إلى هذا النوع من البوليمرات. تحتوي على مادتين:

  • بولي ايثيلين؛
  • البولي بروبلين.

كل عام ، يتم إنتاج أكثر من مائة وخمسين طناً من هذه البوليمرات في العالم. من بين مزايا مواد البولي إيثر نلاحظ:

  • مقاومة العوامل المؤكسدة والتمزق ؛
  • المقاومة الميكانيكية؛
  • لا انكماش
  • تغيير الخصائص إذا لزم الأمر.

إذا قارنا البولي أوليفينات بأنواع أخرى من المواد البوليمرية ، فإن الأنواع الأولى تتميز بأكبر قدر من السلامة البيئية. لتصنيع المواد ومعالجتها ، يلزم الحد الأدنى من الطاقة.

2. يستخدم البولي إيثيلين على نطاق واسع في عملية تغليف أي منتج. من بين فوائد استخدام هذه المادةلاحظ النطاق الواسع للتطبيق والأداء الممتاز.

هيكل البولي إيثيلين بسيط للغاية ، لذلك يتبلور بسهولة.

بولي ايثيلين عالي الضغط. تتميز هذه المادة بوجود لمعان خفيف غير لامع ، ومرونة ، ووجود نسيج متموج. يتميز هذا النوع من الأفلام بمقاومة ميكانيكية عالية ، ومقاومة للتأثيرات والتمزق ، وقوة حتى في الصقيع. لتليينه ، تحتاج إلى درجة حرارة حوالي مائة درجة.

مواد البولي إيثيلين ذات الضغط المنخفض. تحتوي الأفلام من هذا النوع على قاعدة صلبة ودائمة ، وهي أقل تموجًا من الإصدار السابق من البولي إيثيلين. يستخدم البخار في تعقيم هذه المادة ، وتكون نقطة تليينها أكثر من مائة وواحد وعشرين درجة. على الرغم من وجود مقاومة عالية للضغط ، يتميز الفيلم بخصائص أقل لمقاومة الصدمات والتمزق. ومع ذلك ، من بين مزاياها ، لوحظ أيضًا مقاومة الرطوبة والمواد الكيميائية والدهون والزيت.

ينتج عن استخدام البولي إيثيلين في درجة حرارة الغرفة ملمس أكثر نعومة ومرونة. ومع ذلك ، في الظروف الباردة ، يتم الحفاظ على هذه الخصائص. لذلك ، يتم استخدام البولي إيثيلين لتخزين المنتجات المجمدة. ومع ذلك ، عندما ترتفع درجة الحرارة إلى مائة درجة مئوية ، تتغير خصائص البولي إيثيلين ، يصبح غير قابل للاستخدام.

بولي ايثيلين ضغط منخفضتستخدم في صناعة الزجاجات وتغليف المواد بأنواعها المختلفة. لها خصائص أداء ممتازة.

بولي ايثيلين ضغط مرتفعقابلة للتطبيق على نطاق واسع كبوليمر تغليف. لديها تبلور منخفض ونعومة ومرونة وتكلفة معقولة.

3. البولي بروبلين - مادة ذات شفافية ممتازة ، حرارةالانصهار والمقاومة الكيميائية ومقاومة الرطوبة. مادة البولي بروبيلين قادرة على تمرير البخار ، وغير مستقرة للأكسجين وعوامل المؤكسدة.

4. كلوريد البوليفينيل مادة هشة وغير مرنة إلى حد ما ، وغالبًا ما تستخدم كمادة مضافة للبوليمرات. يتميز بتكلفة منخفضة ، وذوبان عالي اللزوجة ، وعدم استقرار حراري ، وعند تسخينه ، فإنه يميل إلى إطلاق مواد سامة.

تكنولوجيا إنتاج المواد البوليمرية

يعتبر تصنيع البوليمرات عملية معقدة نوعًا ما ، والتي يجب أن تؤخذ في الاعتبار العديد من الجوانب الفنية للعمل مع هذه المواد. هناك عدة أنواع من تقنيات تصنيع المواد القائمة على البوليمر. المواد البوليمرية والمنتجات والمعدات والتقنيات والطرق:

  • طريقة الأسطوانة
  • تطبيق تكنولوجيا ثلاثية المكونات ؛
  • استخدام بثق المنتجات البلاستيكية الحرارية ؛
  • طريقة صب البوليمرات ذات الأشكال الكبيرة والمتوسطة والصغيرة ؛
  • تشكيل مواد البوليسترين.
  • إنتاج ألواح البوليسترين الممتدة ؛
  • طريقة النفخ
  • إنتاج المنتجات القائمة على رغوة البولي يوريثان.

الطرق الأكثر شيوعًا لإنتاج المنتجات من المواد البوليمرية هي النفخ والتشكيل الحراري. لتنفيذ الطريقة الأولى ، فإن المواد الخام الرئيسية هي مركبات البولي إيثيلين والبولي بروبيلين. من بين الخصائص الرئيسية للبولي إيثيلين ، نلاحظ الانكماش السريع ومقاومة عدم استقرار درجة الحرارة. بمساعدة النفخ ، يتم تشكيل منتجات ذات الشكل الحجمي.

بمساعدة التشكيل الحراري ، من الممكن صنع أطباق بلاستيكية. في هذه الحالة ، يتكون إجراء تصنيع المنتجات من ثلاث مراحل. أولاً ، يتم تحديد كمية البلاستيك ، ثم يتم وضعها في شكل معدة مسبقًا ، ثم يتم صهرها. يتم تثبيت البلاستيك تحت الضغط ، ثم يغلق. في محطة التشكيل ، يتم إحضار المنتجات إلى الشكل المطلوب، في المرحلة التالية ، يتم تبريده وتصلبه. بعد ذلك ، تتم إزالة المنتج من القالب وإلقائه في خزان خاص.

يتيح لك استخدام المعدات الحديثة لتصنيع المنتجات البلاستيكية الحصول على مادة متينة وعمر خدمة طويل.

تخصيص المعدات الآلية ، بمساعدتها أيضًا في إنتاج المواد البوليمرية. في هذه الحالة ، في عملية العمل على منتجات البوليمر ، يكون العامل البشري غائبًا عمليًا ؛ يتم تنفيذ جميع الأعمال بواسطة روبوتات خاصة.

باستخدام المعدات الآلية ، من الممكن الحصول على مواد مختلفة أكثر جودة عالية، مجموعة واسعة من المنتجات وتكاليف إنتاج أقل.

هناك عدد كبير من المنتجات المصنوعة من مواد بوليمرية. تختلف في الحجم وطريقة التصنيع والتركيب.لصنع البوليمرات ، يتم استخدام المواد في شكل:

  • البولي أميدات الطبيعية التي تحتوي على الألياف الزجاجية ؛
  • البولي بروبيلين ، الذي يجعل المنتجات مقاومة للصقيع ؛
  • البولي.
  • البولي يوريثين.
  • PVC ، إلخ.

مواد التسقيف البوليمرية والمنتجات في صناعة البناء والتشييد

يجب أن يكون أي سقف متينًا وموثوقًا به. مواد التشطيب الشائعة جدًا للأسقف هي منتجات تعتمد على مواد بوليمرية. من بين مزايا استخدامها نلاحظ:

  • درجة عالية من المرونة
  • مصداقية؛
  • قوة ممتازة
  • مقاومة التمدد والأضرار الميكانيكية ؛
  • التثبيت في أي منطقة مناخية تقريبًا ؛
  • سهولة التركيب والتشغيل البسيط ؛
  • مدة العملية.

يعتمد استخدام السقف الغشائي لتكوين البوليمر على التثبيت الميكانيكي للطبقات الأولى العازلة للحرارة والعزل المائي. بمساعدة الغشاء ، من الممكن إنشاء أسطح المباني من مختلف الأشكال والتكوينات.

هناك عدة أنواع من أغشية البوليمر حسب تركيبتها وخصائصها الرئيسية:

  • أغشية البولي فينيل كلوريد ، التي تحتوي على حشوات إضافية ؛
  • أغشية مصنوعة من البوليسترات البلاستيكية ؛
  • أغشية تحتوي على الإيثيلين بروبيلين ديين بونومر.

النسخة الأولى من الغشاء تحظى بشعبية خاصة. المكون الرئيسي للغشاء هو البولي فينيل كلوريد والمواد المضافة المختلفة. بمساعدتهم ، تصبح التركيبة أكثر مقاومة لدرجات الحرارة المنخفضة. الفيلم مقوى بشبكة بوليستر. يجعل المنتج أكثر متانة ومقاومة للتمزق. بمساعدة هذه الخصائص ، يمكن توفير التثبيت الميكانيكي للفيلم.

إذا أخذنا في الاعتبار عيوب أغشية PVC ، فمن الجدير بالذكر فقدان مرونتها بعد فترة معينة من التشغيل. منذ ذلك الحين ، تفقد المواد المضافة الموجودة في تكوينها خصائصها بمرور الوقت. بالإضافة إلى ذلك ، لا يتم استخدام هذه المواد بأي حال من الأحوال مع عوامل العزل المائي القائمة على البيتومين ، فهي غير متوافقة مع بعضها البعض. لا تزيد مدة خدمة أغشية PVC عن ثلاثين عامًا.

تحتوي الأغشية القائمة على بوليستر لدن بالحرارة على مطاط ومواد خاصة تعمل على تحسينها السلامة من الحرائق. تنجح هذه المادة في الجمع بين اللدونة والمطاط. من بين مزاياها نلاحظ:

  • التوافق مع المواد القائمة على البيتومين ؛
  • مدة العملية ، لا تحتاج إلى إصلاح تصل إلى أربعين سنة ؛
  • هناك إمكانية لإصلاح السطح ، إذا لزم الأمر ؛
  • سهل التنصيب؛
  • أكثر طويل الأمدالأداء مقارنة بالمواد القائمة على PVC.

من بين أوجه القصور ، نلاحظ فقط التكلفة الأعلى لمثل هذا السقف. وهو مغطى بالكامل بكل مميزاته.

تتميز الأغشية القائمة على EPDM بمقاومة ممتازة للتغيرات المناخية والمرونة والمتانة.

من بين عدد كبير من مواد البناء البوليمرية ومنتجاتها ، تشتمل مجموعة خاصة على سقف بوليمر نقدي. من بين مزايا استخدامه ، لاحظ:

  • خصائص مقاومة للماء ممتازة.
  • مستوى عال من القوة
  • مقاومة التغيرات في درجات الحرارة ؛
  • مستوى عال من مقاومة الصقيع.
  • نقص المفاصل
  • مقاومة عالية ل ضرر ميكانيكيوارتداء
  • مقاومة الاضمحلال
  • مجموعة متنوعة من الألوان
  • سهولة أعمال التركيب
  • عمر الخدمة حوالي خمسة عشر عامًا.

يشبه السقف البوليمري لطبيعة التسوية الذاتية إلى حد كبير الغشاء ، ومع ذلك ، فهي تختلف في تقنية تركيب المواد. اعتمادًا على تقنية صب السقف ، يحدث:

  • البوليمر.
  • مطاط البوليمر.

الخيار الأول أكثر شيوعًا نظرًا لوجود عدد كبير من المزايا فيه. لتطبيق هذا النوع من الأسقف ، ستحتاج إلى صب التركيبة على السطح وتوزيعها بالتساوي بفرشاة أو بكرة. الميزة الرئيسية لهذا السقف هي إحكامه ومرونته وصلابته الكاملة.

فيما يتعلق بتقنية تركيب سقف ذاتي التسوية ، يحدث:

  • عزز.
  • غير مدعوم.
  • مجموع.

يحتوي الأسقف ذات التسوية الذاتية مع التعزيز في تركيبته على مستحلب بيتومين صلب وتقوية إضافية مع الألياف الزجاجية. يتكون الطلاء غير المقوى من مادة مستحلب يتم تطبيقها مباشرة على السطح ، بسمك حوالي 1 مم. يتضمن الخيار المشترك استخدام معاجين البوليمر ، ومواد العزل المائي من نوع اللفة ، والطبقة العلوية ، والتي تشمل رقائق الحجر والحصى والطلاء المقاوم للرطوبة. تحتوي الطبقة السفلية من السقف على تبطين على شكل مادة ملفوفة رخيصة الثمن. في نفس الوقت يتم توفير التعزيز الطبقة العليامن رقائق الحجر.

يحتوي تكوين سقف التسوية الذاتية للبوليمر على:

  • تركيبات من نوع البوليمر ؛
  • الحشوات التي تزيد من أداء المواد ؛
  • التمهيدي ، والذي يستخدم لتحضير القاعدة قبل وضع السقف ؛
  • تكوين التعزيز - ألياف البوليستر أو الألياف الزجاجية.

خيار شائع إلى حد ما هو استخدام الأسقف القائمة على البولي يوريثين. يتم وضعه بشكل مثالي على السطح ويمكن تثبيته بسهولة في المواقع الصعبة بالقرب من المدخنة أو هوائي التلفزيون. يجعل البولي يوريثين السقف مشابهًا للمطاط ، فهو يمنحه صفات مثل مقاومة التغيرات في درجات الحرارة والمتانة.

خيار آخر للبوليمر العضوي المستخدم في إصلاح وتصنيع الأسطح ذاتية التسوية هو البوليوريا. من بين مزاياها نلاحظ:

  • بلمرة سريعة جدًا ، للمشي على السطح يكفي الانتظار لمدة ساعة بعد تطبيق المادة ؛
  • القدرة على القيام بالعمل في درجات حرارة تصل إلى -16 ورطوبة عالية ؛
  • خصائص عزل كهربائية ممتازة ؛
  • مقاومة الأشعة فوق البنفسجية.
  • السلامة من الحرائق ومقاومة درجات الحرارة العالية ؛
  • مدة العملية
  • سلامة البيئة.

يرتبط استخدام المواد والمنتجات البوليمرية بمختلف الصناعات والجمهور. يعد استخدام البوليوريا مهمًا بشكل خاص في المناطق ذات المناخ غير المستقر والتغيرات المفاجئة في درجات الحرارة.

يعد إنتاج المنتجات من المواد البوليمرية مهمة معقدة ومسؤولة ، حيث أن نصف الأدوات المنزلية والأجهزة ومستحضرات التجميل والأثاث مصنوعة من البوليمرات اليوم.

تقنيات إنتاج المنتجات من المواد البوليمرية

في إنتاج المنتجات من المواد البوليمرية ، يمكن استخدام التقنيات التالية:

  • تقنية Roll-calender.

  • تقنية ثلاثية المكونات.

  • بثق اللدائن الحرارية.

  • صب أجزاء البوليمر الصغيرة والمتوسطة والكبيرة.

  • إنتاج غشاء البولي إيثيلين.

  • تشكيل البوليسترين.

  • انتاج الواح البوليسترين.

  • ضربة صب.

  • صب المنتجات من رغوة البولي يوريثان.

أكثر الطرق شيوعًا هي طريقة النفخ وطريقة التشكيل الحراري. في الحالة الأولى ، يتم استخدام البولي بروبيلين والبولي إيثيلين كمواد خام.

يحتوي البولي إيثيلين على بعض الخصائص ، مثل الانكماش السريع ومقاومة درجات الحرارة ، مما يجعله المادة الأكثر شيوعًا لتصنيع الأجزاء من مختلف الأنواع. عادةً ما يتم استخدام هذه الطريقة لإنشاء منتجات مجمعة.

تستخدم طريقة التشكيل الحراري لصنع الزجاجات والأطباق. في هذه الحالة ، تحتوي العملية على 3 مراحل. أولاً ، يتم تحديد جرعة البلاستيك ، وإرسالها إلى قالب شبه مغلق ، ثم يتم صهرها.

يتم إحضار البلاستيك تحت الضغط ، يتم إغلاق القالب. بعد ذلك ، يتم فتح القالب ، ويدخل المنتج إلى محطة التشكيل. للحفاظ على الشكل الناتج ، يتم تبريد المحطة ويصلب المنتج.

على المرحلة الأخيرةيفتح عنصر الناقل ، يتم تحرير المنتج وإلقائه في حاوية خاصة.

في العالم الحديثيتم إنتاج البلاستيك البوليمر باستخدام أحدث المعدات ، مما يسمح بالحصول على منتجات عالية الجودة وقوية ودائمة.

مع مجموعة واسعة من المعدات المتاحة ، تحسنت أيضًا مجموعة المنتجات والأداء.

سيتم تقديم جميع المستجدات في مجال معدات إنتاج المنتجات من المواد البوليمرية في المعرض الذي سيعقد في نهاية أكتوبر في Expocentre Fairgrounds. سيخصص المعرض للهندسة الكيميائية والعلوم والتكنولوجيا ، وسيكون من الممكن التعرف على منتجات العلامات التجارية الرائدة في العالم.

معدات آلية لإنتاج البوليمرات

يتمتع استخدام المعدات الآلية بالعديد من المزايا ، نظرًا لاستخدام الروبوتات الخاصة في التكنولوجيا ، يختفي العامل الذاتي والبشري تمامًا.

تتيح لك عملية التشكيل أو البثق بالحقن المؤتمتة الحصول على نتائج إنتاج أفضل ، وتوسيع نطاق المنتجات ، فضلاً عن تقليل تكاليف العمالة والمواد للإنتاج.

يتم استخدام المعدات لإنتاج مجموعة متنوعة من الأجزاء في الشكل والحجم. يمكن أن تكون منتجات البوليمر كبيرة وصغيرة على حد سواء ، ولها تركيبة مختلفة.

عادةً ما يحتوي مجمع إنتاج المعدات المناسب لتصنيع الأجزاء المختلفة على المكونات التالية:

  • ماكينات قولبة الحقن. قد تكون هذه المعدات خصائص مختلفةتتراوح قوة الجهاز من 50 الى 2700 طن اي ان الجهاز مناسب لتصنيع اي اجزاء.

  • ماكينات نفخ القوالب. جهد للتشغيل العادي - 60 طن.

  • الروبوتات الآلية مقاسات مختلفة. يمكن أن يكون الغرض من الروبوتات هو توريد المواد الخام وتحميلها ومعالجتها. يتم تنفيذ جميع العمليات تلقائيًا.

  • مجموعة من الأجهزة لإنتاج منتجات من البوليسترين الموسع.

  • ماكينات قولبة مختلفة.

  • رزنامة النقش.

  • خلاط بعدة مراحل. كقاعدة عامة ، هناك اثنان منهم.

في إنتاج المنتجات من البوليمرات ، يجب استخدام مواد خام عالية الجودة.

تعتمد قوة وموثوقية المنتج المستقبلي على خصائصه. عادةً ما يتم استخدام المواد التالية لإنتاج المنتجات الحديثة من البوليمرات:

  • مادة البولي أميد ذات الأصل الطبيعي والتي تحتوي على التلك والألياف الزجاجية.

  • البولي بروبيلين ، وكذلك المركبات التي تقاوم الصقيع والصدمات ، وكذلك أي إجهاد ميكانيكي.

  • بولي كربونات.

  • البولي يوريثين.

  • البولي فينيل كلورايد.

  • مركبات ABS الطبيعية والبولي كربونات.

يتم عرض التقنيات الحديثة لإنتاج المنتجات من المواد البوليمرية في معرض الكيمياء الذي يقام سنويًا في Expocentre Fairgrounds.

مواد ومنتجات البوليمر

البوليمرات هي المواد التي تحتوي على مواد رابطة عضوية عالية الوزن الجزيئي (بوليمرات) كمكون رئيسي..

نظرًا للقدرة على اتخاذ الشكل المطلوب أثناء المعالجة والاحتفاظ به بعد إزالة القوى الحالية ، فإن المواد البوليمرية تسمى أيضًا البلاستيك (البلاستيك أو البلاستيك). المواد البلاستيكية المستخدمة في البناء هي تركيبات معقدة تتكون من مادة رابطة بوليمر ، ومواد مالئة ، ومثبتات ، ومواد ملدنة ، ومواد صلبة ومكونات أخرى.

البوليمرات(من اليونانية ʼʼpoly - كثير ، ʼʼmerosʼʼ - جزء ، حصة) - مواد جزيئية عالية ، تتكون جزيئاتها من عدد كبير من الوحدات من نفس الهيكل ، وتتفاعل مع بعضها البعض من خلال الروابط التساهمية لتشكيل جزيئات كبيرة.

بواسطة تكوين السلسلة الرئيسيةتنقسم البوليمرات إلى ثلاث مجموعات: أ) بوليمرات سلسلة الكربون - سلاسل البوليمر الجزيئية تتكون فقط من ذرات الكربون ؛ ب) البوليمرات غير المتجانسة ، التي تشمل سلاسلها ، بالإضافة إلى ذرات الكربون ، الأكسجين أو الكبريت ، النيتروجين ، الفوسفور ، إلخ. ج) بوليمرات العنصر العضوي ، والتي قد تشتمل سلاسلها الرئيسية على ذرات السيليكون والألومنيوم والتيتانيوم وعناصر أخرى تحتوي على روابط السيليكون والأكسجين والسيلوكسان.

يمكن أن تكون البوليمرات خطية أو متفرعة أو متشابكة (ثلاثية الأبعاد) بناء، والذي يحدد الفيزيائية الميكانيكية و الخواص الكيميائيةالبوليمرات. جزيئات البوليمر خطييتم استطالة الهياكل في شكل سلاسل مترابطة بواسطة قوى ضعيفة للتفاعل بين الجزيئات (الشكل 9 أ). ل متفرعةتتميز البوليمرات بوجود وحدات مونومر متفرعة من السلسلة الرئيسية للجزيء الكبير (الشكل 9 ب). شبكة (ثلاثية الأبعاد)تتميز هياكل البوليمر بحقيقة أن الروابط الكيميائية القوية بين السلاسل ("الارتباط المتقاطع" لسلاسل البوليمر الخطية أو المتفرعة) تؤدي إلى تكوين إطار مكاني واحد (الشكل 9 ج).

تذوب البوليمرات التي تحتوي على جزيئات كبيرة ذات بنية خطية أو متفرعة عند تسخينها مع تغيير في الخصائص وتذوب في مذيب عضوي مناسب ، وتتصلب مرة أخرى عند تبريدها. تسمى هذه البوليمرات التي يمكن أن تنعم بشكل متكرر عند تسخينها وتتصلب عند تبريدها بالبلاستيك الحراري (اللدائن الحرارية). على العكس من ذلك ، تتمتع البوليمرات ذات الجزيئات الكبيرة ثلاثية الأبعاد بمقاومة متزايدة للإجهاد الحراري والميكانيكي ، ولا تذوب في المذيبات ، ولكنها تنتفخ فقط. لا يمكن أن تنعم مثل هذه البوليمرات بشكل عكسي عند إعادة تسخينها وتسمى بوليمرات التصلد بالحرارة (مواد حرارية).

لا تتميز المركبات الجزيئية العالية ببنية الجزيئات فحسب ، بل تتميز أيضًا الوزن الجزيئي الغرامي. عادة ما يكون للبوليمرات وزن جزيئي يزيد عن 5000 وحدة ؛ تسمى المركبات عالية الوزن الجزيئي ذات الوزن الجزيئي المنخفض أوليغومرات. مع زيادة الوزن الجزيئي للبوليمر ، تقل قابليته للذوبان في المذيبات العضوية ، وتقل المرونة إلى حد ما ، لكن القوة تزداد بشكل ملحوظ.

ترتبط خصائص العديد من البوليمرات ارتباطًا وثيقًا بحجم الوزن الجزيئي والقوى بين الجزيئات ، والتي تعد أضعف من روابط التكافؤ التقليدية. مع زيادة الوزن الجزيئي للبوليمر ، يصبح التأثير الكلي للقوى بين الجزيئات ملحوظًا ، لأن كل ذرة هي مصدرها. في هذا الصدد ، فإن الدور المتزايد للقوى بين الجزيئات مع زيادة الوزن الجزيئي يميز نوعياً البوليمرات عن المركبات ذات الوزن الجزيئي المنخفض.

الخامس
أ
ب

أرز. 9. التركيب التخطيطي للجزيئات الكبيرة من البوليمرات ذات البنية الخطية (أ) ، المتفرعة (ب) ، الشبكة (ج)

لإنتاج البوليمرات المواد الخام الرئيسيةمونومرات تخدم ، ᴛ.ᴇ. المواد التي يمكن أن تتحد مع بعضها البعض لتشكيل البوليمرات. يتم الحصول على المونمرات عن طريق المعالجة الطبيعية و الغازات النفطية, الفحم الصلبوالأمونيا وثاني أكسيد الكربون ومواد أخرى مماثلة. مع الأخذ في الاعتبار الاعتماد على طريقة التحضير ، تنقسم البوليمرات إلى البلمرة والتكثيف المتعدد والبوليمرات الطبيعية المعدلة.

البلمرةيتم الحصول على البوليمرات في عملية بلمرة المونومرات بسبب فتح روابط متعددة (أو فتحة حلقة) وتوصيل وحدات أولية مونومر بسلاسل طويلة. نظرًا لأن الذرات ومجموعاتها لا تنفصل أثناء تفاعل البلمرة ، لا يتم تكوين أي منتجات ثانوية ، فإن التركيب الكيميائي للمونومر والبوليمر هو نفسه.

كثرة التكاثفيتم الحصول على البوليمرات في سياق تفاعل متعدد التكثيف لاثنين أو أكثر من المواد ذات الوزن الجزيئي المنخفض. في هذا التفاعل ، جنبًا إلى جنب مع المنتج الرئيسي للتكثيف المتعدد ، تتشكل المركبات الجانبية (الماء ، والكحول ، وما إلى ذلك) ، ويختلف التركيب الكيميائي للبوليمر عن التركيب الكيميائيالمنتجات الأولية للتكثيف المتعدد.

معدليتم الحصول على البوليمرات من المواد الجزيئية الطبيعية (السليلوز ، الكازين) عن طريق التعديل الكيميائي لتغيير خصائصها الأصلية في اتجاه معين. يستخدم Acetylcellulose لإنتاج ورنيش متين ومقاوم للماء لطلاء الخشب والمعدن.

ل بوليمرات البلمرة(اللدائن الحرارية) تشمل البولي إيثيلين ، والبولي بروبيلين ، والبولي إيزوبوتيلين ، والبولي فينيل كلوريد ، والبوليسترين ، والبولي ميثيل ميثاكريلات (الزجاج العضوي) ، وخلات البولي فينيل ، إلخ.
استضافت على ref.rf
بولي ايثيلين[-CH 2 -CH 2 -] صهو منتج بلمرة من الإيثيلين. متوفر على شكل حبيبات 3-4 مم أو مسحوق أبيض. تعتمد الخصائص التقنية للبولي إيثيلين على الوزن الجزيئي وتفرع السلسلة ودرجة التبلور. يعتبر البولي إيثيلين من أخف البوليمرات - كثافته أقل من كثافة الماء (0.92 - 0.97 جم / سم 3). يتميز بقوة شد عالية (12-32 ميجا باسكال) ، امتصاص طفيف للماء (0.03-0.04٪) ، مقاومة كيميائية عالية ومقاومة الصقيع. من الضروري مراعاة ميزات البولي إيثيلين ، والتي تتميز بجميع البوليمرات ذات البنية الخطية: معامل مرونة منخفض نسبيًا (150-800 ميجا باسكال) ، صلابة منخفضة ، مقاومة حرارية محدودة (108-130 درجة مئوية) ، ومعامل كبير للتمدد الحراري. يستخدم البولي إيثيلين في إنتاج الأنابيب والأفلام والمواد العازلة المملوءة بالغاز والحاويات والمعدات الصحية.

PVC(PVC) هو منتج بلمرة لكلوريد الفينيل (CH 2 = CHCl). حددت الخصائص الميكانيكية العالية لكلوريد البوليفينيل المجالات الرئيسية لتطبيقه في البناء. يستخدم كلوريد البوليفينيل في صناعة مواد العزل المائي والتشطيب ، وحواف الألواح ، والدرابزين ، وإطارات النوافذ والأبواب ، ومشمع ، إلخ.
استضافت على ref.rf
من الخصائص القيّمة لكلوريد البوليفينيل مقاومة الأحماض والقلويات والكحول والبنزين وزيوت التشحيم. لهذا السبب ، يتم استخدامه على نطاق واسع لإنتاج الأنابيب المستخدمة في إمدادات المياه والصرف الصحي وخطوط الأنابيب العملية.

تتمثل عيوب كلوريد البوليفينيل في انخفاض حاد في القوة مع زيادة درجة الحرارة ، وكذلك الزحف تحت الحمل المطول.

البوليسترين[-CH 2 -CHS 6 H 5 -] ص- منتج صلب من بلمرة الستيرين (فينيل بنزين). في درجات الحرارة العادية ، يعتبر البوليسترين مادة صلبة شفافة تشبه الزجاج ، تنقل ما يصل إلى 90٪ من الجزء المرئي من الطيف. يتم إنتاج البوليسترين على شكل حبيبات (6-10 مم) ، مسحوق ناعم وخشن الحبيبات ، وكذلك في شكل خرز (بطريقة إنتاج معلق) مع محتوى رطوبة يصل إلى 0.2٪.

يتميز البوليسترين بخصائص ميكانيكية عالية (قوة ضغط 80-110 ميجا باسكال) ، ومقاوم للماء ، ويقاوم جيدًا عمل الأحماض المركزة (باستثناء أحماض النيتريك والأسيتيك الجليدية) ، ويقاوم المحاليل القلوية (بتركيز يصل إلى 40٪). تشمل عيوب البوليسترين ، التي تحد من استخدامه ، ما يلي: مقاومة منخفضة للحرارة ، وهشاشة ، والتي تتجلى تحت تأثير الصدمات.

يتم استخدامها لتصنيع أغشية العزل المائي ، بلاط الواجهة ، مواد العزل الحراري ، أنابيب المياه ، إلخ.

ضمن بوليمرات التكثيف المتعدد(اللدائن الحرارية) أهمها الفينول فورمالديهايد ، كرباميد (يوريا فورمالديهايد) ، إيبوكسي ، بوليمرات سيليكون عضوي ، بولي يوريثان ، إلخ.
استضافت على ref.rf
الفينول فورمالديهايديتم الحصول على البوليمرات عن طريق التكثيف المتعدد للفينول مع الفورمالديهايد. يتم دمج هذه البوليمرات جيدًا مع مواد الحشو - نشارة الخشب والورق والقماش والألياف الزجاجية ، بينما يتم الحصول على مواد بلاستيكية أقوى وأقل هشاشة من البوليمرات نفسها. لهذا السبب ، تُستخدم بوليمرات الفينول فورمالدهايد على نطاق واسع كمواد رابطة في تصنيع ألواح الجسيمات ، ورقائق الورق ، والألياف الزجاجية ومجموعة متنوعة من منتجات الصوف المعدني. في الوقت نفسه ، يتم استخدامها لإنتاج المواد اللاصقة ، والخشب الرقائقي المضاد للماء ، والورنيش القائم على الكحول.

الجزيئات الكبيرة السيليكون العضويتتكون البوليمرات من السيليكون المتناوب وذرات الأكسجين ، والكربون ليس سوى جزء من المجموعات التي تؤطر سلسلة CH 3 الرئيسية. يعطي وجود رابطة السيلوكسان خصائص متأصلة في مواد السيليكات (القوة والصلابة ومقاومة الحرارة) والجذور الهيدروكربونية CH 3 - للبوليمرات العضوية (المرونة ، إلخ).

تتميز البوليمرات بالتقنية التالية ملكيات: حراري (نقطة التليين ومقاومة الحرارة ، درجة حرارة انتقال الزجاج والسيولة) ، ميكانيكي (القوة والتشوه وصلابة السطح) ، كيميائي (مقاومة الطقس ومقاومة التدمير).

بشكل عام ، إلى جانب الخصائص الإيجابية للبوليمرات - متوسط ​​الكثافة المنخفضة (حوالي 1 جم / سم 3) ، الموصلية الحرارية المنخفضة ، عدم نفاذية الماء والغاز ، المقاومة الكيميائية ، المعامل العالي للجودة البناءة ، قاعدة المواد الخام غير المحدودة عمليًا ، إلخ.
استضافت على ref.rf
لديهم أيضا عدد من العيوب. وتشمل هذه: مقاومة الحرارة المنخفضة ، معامل المرونة المنخفض ، الزحف الكبير ، القابلية للشيخوخة ، والتي تحدد في النهاية عدم كفاية المتانة. في الوقت نفسه ، من المهم للغاية مراعاة القابلية للاشتعال والسمية المعينة للبوليمرات. لذلك ، في إنتاج العديد من المواد البوليمرية ، يتم استخدام راتنجات الفينول فورمالدهيد التي تحتوي على ما يصل إلى 9 ٪ من الفينول الحر ، وما يصل إلى 11 ٪ من الفورمالديهايد الحر و 1.5-2.0 ٪ من الميثانول كمواد رابطة. أثناء إنتاج وتشغيل المنتجات ، يتم إطلاق جزء كبير من هذه المواد شديدة السمية في الهواء. البوليسترين الموسع في ظل ظروف التشغيل العادية (وخاصة أثناء الاحتراق) يطلق ستيرين عالي السمية. تشكل مواد العزل الحراري برغوة البولي يوريثان ، عند حرقها ، مجموعة متنوعة من المركبات المتطايرة عالية السمية ، بما في ذلك حمض الهيدروسيانيك.

الحشوفي البلاستيك ، مما يقلل من استهلاك البوليمر ، ويقلل من تكلفة البلاستيك. في الوقت نفسه ، من خلال هيكلة مادة رابطة البوليمر ، تعمل على تحسين عدد من الخصائص التقنية للبلاستيك: القوة ، والصلابة ، ومقاومة الحرارة ، ومقاومة الانكماش والزحف ، إلخ.

تنقسم مواد الحشو التي تعتمد على الطبيعة الكيميائية إلى مواد عضوية وغير عضوية ؛ بناءً على الشكل والبنية - البودرة والليفية. تستخدم المركبات العضوية وغير العضوية على نطاق واسع في إنتاج مواد البوليمر المركبة. مسحوقمواد مالئة (دقيق الخشب ، نفايات إنتاج اللب - اللجنين ، ميكروميكا ، دقيق الكوارتز ، التلك ، إلخ).

ليفيالحشوات هي السليلوز والأسبستوس والزجاج ، وكذلك الألياف الاصطناعية (من النايلون والنايلون واللافسان ، إلخ).

مواد إضافية.مقدمة الملدنات(استرات الأحماض الأليفاتية والعطرية والكحولات الأليفاتية ، وإيثرات الجليكول ، وإسترات حمض الفوسفوريك ، والمركبات التي تحتوي على مادة الإيبوكسيد والمركبات المكلورة) تعمل على تحسين ظروف معالجة تركيبات البوليمر وتقليل هشاشتها. إضافات مثبتات(مضادات الأكسدة والمثبتات الحرارية والضوء) تساهم في الحفاظ على المدى الطويل على خصائص البلاستيك أثناء تشغيلها. تصلب(عوامل الربط المتقاطع والفلكنة) توفر عملية معالجة البوليمرات (تشكيل هيكلها المكاني). تستخدم في صناعة البلاستيك الملون أصباغ. زيادة مقاومة البلاستيك للحريق مثبطات اللهب. يتم إنشاء اللدائن المملوءة بالغاز (الخلوية) باستخدام عوامل النفخ.

مجموعة كاملة من البلاستيك على أساس وجهةفي البناء يتم اختزالها إلى مجموعات: الهيكلية ، والسقوف ، والعزل المائي والختم ؛ الحرارة وعازل للصوت مواد التشطيب (الأرضيات والجدران ، الورنيش ، الدهانات ، المواد اللاصقة ، إلخ) ، وكذلك مواد الاتصالات الهندسية. رئيسي الهيكليالمواد القائمة على البوليمر هي خرسانة بوليمر. تشمل المواد الإنشائية ومواد التشطيب الألياف الزجاجية والورق المصفح والكربون وأنواع البلاستيك الأخرى ؛ الألواح الليفية والألواح الحبيبية (التي يمكن أن تكون أيضًا مواد هيكلية وعازلة للحرارة).

خرسانة البوليمر- المواد المركبة التي يتم إنتاجها أساسًا على أساس البوليمرات المصلدة بالحرارة: البوليستر ، الإيبوكسي ، الفينول فورمالدهيد ، الفوران ، إلخ.
استضافت على ref.rf
يتم اختيار المجاميع بناءً على نوع بيئة التشغيل القوية. بالنسبة للبيئات الحمضية ، يتم الحصول على خرسانة البوليمر على الركام المقاوم للأحماض - رمل الكوارتز والحجر المكسر من الكوارتزيت أو البازلت أو الجرانيت. كما تستخدم الطوب المقاوم للأحماض وفحم الكوك والأنثراسيت والجرافيت. تتمتع خرسانة البوليمر بأعلى الخواص الفيزيائية والميكانيكية على راتنجات الايبوكسي. لتقليل استهلاك وتكلفة راتنجات الايبوكسي ، يتم تعديلها بقطران الفحم (حتى 35-50٪). يتم استخدام خرسانة البوليمر القائمة على بوليمرات الفوران ، والتي يتم تعديلها باستخدام راتنجات الايبوكسي لتحسين خصائص التراكيب ، على نطاق واسع.

يبلغ استهلاك مادة الربط 100-200 كجم لكل 1 م 3 من الخرسانة البوليمرية بنسبة بوليمر إلى حشو 1: 5-1: 12 بالوزن. تقنية تحضير وضغط الخرسانة البوليمرية هي نفسها المستخدمة في الخرسانة الأسمنتية. تعمل المعالجة الحرارية عند 40-80 درجة مئوية على تسريع عملية التصلب بشكل كبير. تلتصق خرسانة البوليمر (محاليل البوليمر) جيدًا بالخرسانة الأسمنتية ؛ لذلك ، يتم استخدامها لإصلاح الهياكل الخرسانية المسلحة. لتقليل هشاشة الخرسانة البوليمرية ، يتم استخدام مواد الحشو الليفية - الأسبستوس ، الألياف الزجاجية ، إلخ.
استضافت على ref.rf
تختلف الخرسانة البوليمرية عن الخرسانة الأسمنتية العادية ليس فقط مقاومة كيميائية(خاصة فيما يتعلق بالأحماض) ، ولكن أيضًا قوة عاليةخاصة في حالة التوتر (7-20 ميجا باسكال) والانحناء (16-40 ميجا باسكال). تصل قوة الانضغاط إلى 60-120 ميجا باسكال. يمكن أن تحتوي مقاومة الصقيع لخرسانة البوليمر على 200-300 دورة أو أكثر من التجميد والذوبان ؛ مقاومة الحرارة 100-200 درجة مئوية (حتى 300 درجة مئوية). لكن تكلفتها أعلى بعدة مرات من الخرسانة الأسمنتية.

تُستخدم خرسانة البوليمر في الهياكل المقاومة كيميائياً ، والطلاءات المقاومة للاهتراء ، حيث سيكون هناك ما يبرر التكلفة العالية لخرسانة البوليمر. الخواص السلبية للخرسانة البوليمرية هي زحفها المرتفع والشيخوخة ، والتي تزداد تحت تأثير التدفئة والتبريد المتناوبين. من الضروري مراعاة قواعد حماية العمل الخاصة عند العمل مع البوليمرات ومصلبات الأحماض التي يمكن أن تسبب الحروق. على وجه الخصوص ، من الضروري وجود تهوية جيدة وتزويد العمال بنظارات واقية وقفازات مطاطية وزرة.

الألياف الزجاجية- ϶ᴛᴏ مواد الألواح المركبة المصنوعة من الألياف الزجاجية أو الأقمشة المترابطة بالبوليمر. عادة ما تكون المادة الرابطة في الألياف الزجاجية عبارة عن فينول فورمالديهايد ، بوليستر وبوليمرات إيبوكسي. يتم إنتاج ثلاثة أنواع من الألياف الزجاجية: تعتمد على الألياف الموجهة والألياف المقطعة والأقمشة أو الحصير. الألياف الزجاجية مع الألياف الموجهة(نوع SVAM - مادة متباينة الخواص من الألياف الزجاجية) لها قوة عالية (في توتر يصل إلى 1000 ميجا باسكال) ، وخفة (كثافتها 1.8-2 جم / سم 3) ، والتي ، جنبًا إلى جنب مع المقاومة الكيميائية ، تجعلها مادة فعالة لبناء الهياكل والدبابات والأنابيب. الألياف الزجاجية مع الألياف الزجاجية المفروممصنوعة على شكل صفائح ليفية أو مسطحة على غلاف بوليستر شفاف. تُستخدم هذه المنتجات في الأسقف ودرابزين الشرفة ولوجيا والقواطع. الألياف الزجاجية المصنعة على أساس النسيج الزجاجي (الألياف الزجاجية)، يتم الحصول عليها عن طريق ضغط ألواح النسيج الساخنة المشبعة ببوليمر بالحرارة عند ضغط ودرجة حرارة مرتفعين. تستخدم الألياف الزجاجية للطبقات الخارجية لألواح الجدران ثلاثية الطبقات. يتم استخدام نفس المادة لبناء الأصداف وهياكل المباني الأخرى. يتم الحصول على الألياف الزجاجية أيضًا عن طريق الضغط على كتلة عجينة من بوليمر البوليمر والألياف الزجاجية والأسبستوس وحشو المسحوق. يتم تشكيل كتل النوافذ والأبواب والملحقات والأدوات الصحية من هذه المواد.

رقائقمصنوعة من عدة طبقات من الورق الخاص المشرب بفينول فورمالديهايد أو بوليمر كارباميد. يتم إنتاج البلاستيك على شكل صفائح بطول 1000-3000 مم وعرض 600-1600 مم وسمك 1-5 مم. يتنوع البلاستيك المصفح في اللون والنمط ، ومعالجته جيدًا - يمكن نشره وحفره. يتم تثبيت البلاستيك الذي يصل سمكه إلى 1.6 مم بمطاط البيتومين وغيره من المعاجين والإيبوكسي والمواد اللاصقة ريسورسينول فورمالدهايد. يتم إصلاح الصفائح البلاستيكية السميكة ميكانيكياً.

المواد والمنتجات البوليمرية - المفهوم والأنواع. تصنيف وميزات فئة "مواد ومنتجات البوليمر" 2017 ، 2018.

المواد البوليمرية هي مركبات كيميائية جزيئية عالية تتكون من العديد من المونومرات الجزيئية الصغيرة (وحدات) من نفس البنية. غالبًا ما تستخدم المكونات الأحادية التالية لتصنيع البوليمرات: الإيثيلين ، كلوريد الفينيل ، ثنائي كلوريد الفينيل ، أسيتات الفينيل ، البروبيلين ، ميثيل ميثاكريلات ، رباعي فلورو الإيثيلين ، الستايرين ، اليوريا ، الميلامين ، الفورمالديهايد ، الفينول. في هذه المقالة ، سننظر بالتفصيل في ماهية المواد البوليمرية ، وما هي المواد الكيميائية الخاصة بها و الخصائص الفيزيائيةوالتصنيف والأنواع.

أنواع البوليمرات

سمة من سمات جزيئات هذه المادة كبيرة والتي تتوافق مع القيمة التالية: М> 5 * 103. تسمى المركبات ذات المستوى الأدنى من هذه المعلمة (M = 500-5000) أوليغومرات. في المركبات ذات الوزن الجزيئي المنخفض ، تكون الكتلة أقل من 500. يتم تمييز الأنواع التالية من المواد البوليمرية: الاصطناعية والطبيعية. وتشمل الأخيرة المطاط الطبيعي ، والميكا ، والصوف ، والأسبستوس ، والسليلوز ، وما إلى ذلك. ومع ذلك ، فإن المكان الرئيسي هو البوليمرات الاصطناعية ، والتي يتم الحصول عليها نتيجة لعملية التخليق الكيميائي من مركبات منخفضة الوزن الجزيئي. اعتمادًا على طريقة تصنيع المواد عالية الجزيئات ، يتم تمييز البوليمرات ، والتي يتم إنشاؤها إما عن طريق التكثيف المتعدد أو عن طريق تفاعل إضافة.

البلمرة

هذه العملية عبارة عن مزيج من مكونات ذات وزن جزيئي منخفض إلى وزن جزيئي مرتفع للحصول على سلاسل طويلة. مستوى البلمرة هو عدد "المرات" في جزيئات تركيبة معينة. في أغلب الأحيان ، تحتوي المواد البوليمرية من ألف إلى عشرة آلاف وحدة من وحداتها. يتم الحصول على المركبات الشائعة الاستخدام التالية عن طريق البلمرة: بولي إيثيلين ، بولي بروبيلين ، بولي فينيل كلوريد ، بولي تترافلورو إيثيلين ، بوليسترين ، بولي بوتادين ، إلخ.

متعدد التكثيف

هذه العملية عبارة عن تفاعل تدريجي ، يتكون من مزيج إما من عدد كبير من المونومرات من نفس النوع ، أو من زوج مجموعات مختلفة(A و B) في مكثفات متعددة (جزيئات كبيرة) مع التكوين المتزامن للمنتجات الثانوية التالية: ثاني أكسيد الكربون ، كلوريد الهيدروجين ، الأمونيا ، الماء ، إلخ. مواد بوليمرية أخرى.

تعدد الإضافات

تُفهم هذه العملية على أنها تكوين بوليمرات نتيجة تفاعلات إضافة متعددة لمكونات أحادية تحتوي على تركيبات تفاعل محدودة لمونومرات مجموعات غير مشبعة (دورات نشطة أو روابط مزدوجة). على عكس التكاثف المتعدد ، يستمر تفاعل الإضافة المتعددة بدون أي منتجات ثانوية. أهم عملية لهذه التقنية هي معالجة وإنتاج البولي يوريثان.

تصنيف البوليمرات

حسب التركيب ، تنقسم جميع المواد البوليمرية إلى مواد عضوية غير عضوية وعضوية. أولها (الميكا ، الأسبستوس ، السيراميك ، إلخ) لا تحتوي على الكربون الذري. وهي تعتمد على أكاسيد الألومنيوم والمغنيسيوم والسيليكون وما إلى ذلك. تشكل البوليمرات العضوية الفئة الأكثر شمولاً ؛ فهي تحتوي على ذرات الكربون والهيدروجين والنيتروجين والكبريت والهالوجين والأكسجين. المواد البوليمرية العضوية هي مركبات تحتوي في السلاسل الرئيسية ، بالإضافة إلى تلك المدرجة ، على ذرات السيليكون والألمنيوم والتيتانيوم وعناصر أخرى يمكن أن تتحد مع الجذور العضوية. مثل هذه التوليفات لا تحدث في الطبيعة. هذه هي البوليمرات الاصطناعية حصرا. الممثلين المميزينمن هذه المجموعة مركبات أساسها السيليكون العضوي ، وسلسلتها الرئيسية مبنية من ذرات الأكسجين والسيليكون.

للحصول على بوليمرات بالخصائص المطلوبة ، لا تستخدم التكنولوجيا في كثير من الأحيان مواد "نقية" ، ولكن تستخدم تركيباتها مع مكونات عضوية أو غير عضوية. البوليمرات هي مثال جيد. مواد بناء: المعادن والبلاستيك والبلاستيك والألياف الزجاجية والخرسانة البوليمرية.

هيكل البوليمرات

تعود خصوصية خصائص هذه المواد إلى بنيتها ، والتي بدورها تنقسم إلى الأنواع التالية: الخطية المتفرعة ، الخطية ، المكانية ذات المجموعات الجزيئية الكبيرة والهياكل الهندسية المحددة للغاية ، وكذلك السلم. دعونا نفكر بإيجاز في كل منهم.

المواد البوليمرية ذات البنية المتفرعة خطيًا ، بالإضافة إلى السلسلة الرئيسية للجزيئات ، لها فروع جانبية. تشمل هذه البوليمرات البولي بروبلين والبولي إيزوبوتيلين.

المواد ذات الهيكل الخطي لها سلاسل طويلة متعرجة أو لولبية. تتميز جزيئاتها الكبيرة بشكل أساسي بتكرار المواقع في مجموعة هيكلية واحدة لوصلة أو وحدة كيميائية في السلسلة. تتميز البوليمرات ذات البنية الخطية بوجود جزيئات كبيرة طويلة جدًا مع اختلاف كبير في طبيعة الروابط على طول السلسلة وفيما بينها. يشير هذا إلى الروابط الجزيئية والكيميائية. الجزيئات الكبيرة لهذه المواد مرنة للغاية. وهذه الخاصية هي أساس سلاسل البوليمر ، مما يؤدي إلى خصائص جديدة نوعياً: مرونة عالية ، فضلاً عن عدم وجود هشاشة في الحالة المتصلبة.

الآن دعنا نتعرف على المواد البوليمرية ذات البنية المكانية. تتشكل هذه المواد ، عندما يتم دمج الجزيئات الكبيرة مع بعضها البعض ، روابط كيميائية قوية في الاتجاه العرضي. نتيجة لذلك ، يتم الحصول على بنية شبكية لها أساس غير موحد أو مكاني للشبكة. تتمتع البوليمرات من هذا النوع بمقاومة أكبر للحرارة وصلابة أكبر من البوليمرات الخطية. هذه المواد هي أساس العديد من المواد الهيكلية غير المعدنية.

تتكون جزيئات المواد البوليمرية ذات الهيكل السلمي من زوج من السلاسل المتصلة بواسطة رابطة كيميائية. وتشمل هذه البوليمرات السليكون العضوي ، والتي تتميز بصلابة متزايدة ومقاومة للحرارة ، بالإضافة إلى أنها لا تتفاعل مع المذيبات العضوية.

تكوين المرحلة من البوليمرات

هذه المواد عبارة عن أنظمة تتكون من مناطق غير متبلورة وبلورية. أولهما يساعد على تقليل الصلابة ، ويجعل البوليمر مرنًا ، أي قادر على إحداث تشوهات كبيرة قابلة للانعكاس. تزيد المرحلة البلورية من قوتها وصلابتها ومعامل المرونة وغيرها من المعلمات ، مع تقليل المرونة الجزيئية للمادة. تسمى نسبة حجم كل هذه المناطق إلى الحجم الكلي درجة التبلور ، حيث يحتوي الحد الأقصى (حتى 80 ٪) على بولي بروبيلين ، فلوروبلاست ، بولي إيثيلين عالي الكثافة. كلوريد البوليفينيل ، البولي إيثيلين منخفض الكثافة لديهم درجة أقل من التبلور.

اعتمادًا على كيفية تصرف المواد البوليمرية عند تسخينها ، يتم تقسيمها عادةً إلى التلدن بالحرارة واللدائن الحرارية.

البوليمرات الحرارية

هذه المواد لها هيكل خطي في المقام الأول. عندما يتم تسخينها ، فإنها تنعم ، ولكن نتيجة التفاعلات الكيميائية التي تحدث فيها ، تتغير البنية إلى بنية مكانية ، وتتحول المادة إلى مادة صلبة. في المستقبل ، يتم الحفاظ على هذه الجودة. تُبنى بوليمرات البوليمر على هذا المبدأ ، ولا يؤدي تسخينها اللاحق إلى تليين المادة ، بل يؤدي فقط إلى تحللها. لا يذوب خليط التصلد الحراري النهائي أو يذوب ، لذلك فإن إعادة معالجته غير مقبولة. يشتمل هذا النوع من المواد على سيليكون إيبوكسي وفينول فورمالديهايد وراتنجات أخرى.

بوليمرات لدن بالحرارة

هذه المواد ، عند تسخينها ، تنعم أولاً ثم تذوب ، ثم تتصلب عند التبريد اللاحق. لا تخضع البوليمرات اللدائن الحرارية لتغييرات كيميائية أثناء هذا العلاج. هذا يجعل العملية قابلة للعكس تمامًا. المواد من هذا النوع لها بنية خطية متفرعة أو خطية من الجزيئات الكبيرة ، والتي تعمل بينها قوى صغيرة ولا توجد أي روابط كيميائية على الإطلاق. وتشمل هذه البولي إيثيلين ، البولي أميد ، البوليسترين ، إلخ. توفر تقنية المواد البوليمرية من نوع لدن بالحرارة تصنيعها عن طريق القولبة بالحقن في قوالب مبردة بالماء ، والضغط ، والبثق ، والنفخ ، وطرق أخرى.

الخواص الكيميائية

يمكن أن تكون البوليمرات في الحالات التالية: الحالة الصلبة والسائلة وغير المتبلورة والمرحلة البلورية ، وكذلك التشوه عالي المرونة واللزج والزجاجي. يرجع الاستخدام الواسع للمواد البوليمرية إلى مقاومتها العالية لمختلف الوسائط العدوانية ، مثل الأحماض المركزة والقلويات. لا تتأثر بالإضافة إلى ذلك ، مع زيادة وزنها الجزيئي ، تقل قابلية ذوبان المادة في المذيبات العضوية. والبوليمرات ذات التركيب المكاني لا تتأثر عمومًا بالسوائل المذكورة.

الخصائص الفيزيائية

معظم البوليمرات عازلة للكهرباء ، بالإضافة إلى أنها مواد غير مغناطيسية. من كل ما يستخدم المواد الهيكليةفقط لديهم أقل توصيل حراري وأعلى سعة حرارية ، بالإضافة إلى انكماش حراري (حوالي عشرين مرة أكثر من معدن). إن سبب فقدان إحكام الإحكام لمختلف مجموعات الختم تحت ظروف درجات الحرارة المنخفضة هو ما يسمى بالتزجج للمطاط ، بالإضافة إلى الاختلاف الحاد بين معاملات تمدد المعادن والمطاط في الحالة المزججة.

الخواص الميكانيكية

تتميز المواد البوليمرية بمجموعة واسعة من الخصائص الميكانيكية التي تعتمد بشدة على هيكلها. بالإضافة إلى هذا الإعداد ، تأثير كبيريمكن أن تتأثر الخواص الميكانيكية للمادة بمختلف عوامل خارجية. وتشمل هذه: درجة الحرارة ، التردد ، المدة أو سرعة التحميل ، نوع حالة الإجهاد ، الضغط ، الطبيعة بيئة، المعالجة الحرارية ، إلخ. الميزة الخواص الميكانيكيةالمواد البوليمرية هي قوتها العالية نسبيًا عند صلابة منخفضة جدًا (مقارنة بالمعادن).

تنقسم البوليمرات عادة إلى صلبة ، معامل المرونة الذي يتوافق مع E = 1-10 GPa (ألياف ، أفلام ، بلاستيك) ، ومواد لينة عالية المرونة ، معامل المرونة منها هو E = 1-10 ميجا باسكال (المطاط) . نظاميات وآلية تدمير هؤلاء وغيرهم مختلفة.

تتميز المواد البوليمرية بتباين واضح للخصائص ، وكذلك انخفاض في القوة ، وتطور الزحف في حالة التحميل على المدى الطويل. إلى جانب ذلك ، لديهم مقاومة عالية إلى حد ما للتعب. بالمقارنة مع المعادن ، فهي تختلف في اعتماد أكثر حدة للخصائص الميكانيكية على درجة الحرارة. إحدى الخصائص الرئيسية للمواد البوليمرية هي قابلية التشوه (المرونة). وفقًا لهذه المعلمة ، في نطاق درجات حرارة واسع ، من المعتاد تقييم خصائصها التشغيلية والتكنولوجية الرئيسية.

مواد الأرضيات البوليمرية

الآن دعنا نفكر في أحد الخيارات للتطبيق العملي للبوليمرات ، والذي يكشف عن النطاق الكامل لهذه المواد. تم العثور على هذه المواد تطبيق واسعفي أعمال البناء والإصلاح والتشطيب ، ولا سيما في الأرضيات. تفسر الشعبية الهائلة بخصائص المواد المعنية: فهي مقاومة للتآكل ، وموصلية حرارية منخفضة ، وامتصاص قليل للماء ، وقوية وصلبة للغاية ، ولها صفات عالية من الطلاء والورنيش. يمكن تقسيم إنتاج المواد البوليمرية بشكل مشروط إلى ثلاث مجموعات: لينوليوم (ملفوف) ومنتجات البلاط ومخاليط للأرضيات غير الملحومة. الآن دعونا نلقي نظرة موجزة على كل منهم.

تصنع اللينوليوم على أساس أنواع مختلفة من الحشو والبوليمرات. وقد تشمل أيضًا الملدنات ومساعدات المعالجة والأصباغ. اعتمادًا على نوع مادة البوليمر ، يتم تمييز البوليستر (glyphthalic) والبولي فينيل كلوريد والمطاط والكولوكسيلين والطلاءات الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، وفقًا للهيكل ، يتم تقسيمها إلى قاعدة عازلة للصوت والحرارة ، وطبقة واحدة ومتعددة الطبقات ، مع سطح أملس ، مصقول ومموج ، بالإضافة إلى لون واحد ومتعدد الألوان.

مواد الأرضيات غير الملحومة هي الأكثر ملاءمة وصحة في التشغيل ، ولديها قوة عالية. عادة ما يتم تقسيم هذه المخاليط إلى أسمنت بوليمر وخرسانة بوليمر وخلات بولي فينيل.

يعتبر الخصائص العامةمنتجات البوليمر.

البلاستيك عبارة عن مادة مكونها الرئيسي هو البوليمرات ومخاليطها ، والتي لها القدرة على معالجتها في منتجات في حالة سائل لزج أو عالية المرونة.

البوليمر عبارة عن مجموعة من المواد ، المكون الرئيسي منها عبارة عن مركبات جزيئية كبيرة.

البوليمر المشترك - البوليمرات المتجانسة المعدلة عن طريق إدخال مجموعات أو مونومرات أخرى غير معهود. (يتم التمييز بين كتلة البوليمر المشترك أو بوليمرات الكسب غير المشروع).

البوليمر المتجانس هو بوليمر مكون من نفس المونومرات. (بوليمر نقي).

المونومرات هي مواد ذات وزن جزيئي منخفض تشكل أساس البوليمرات.

عبوات البوليمر مصنوعة من الأنواع التالية

يتم الحصول على السيلوفان (CL) بالمعالجة الكيميائية للسليلوز. تستخدم على شكل أغشية وألياف. المزايا: خصائص صحية عالية ، نفاذية غاز منخفضة نسبيًا ، نفاذية عالية لبخار الماء ، مقاومة للدهون. العيوب: قوة رطبة منخفضة ، قابلية عالية للبلل. يتم الحصول على مجموعة متنوعة من الأفلام ذات الاستخدام الواسع ، ويتم استخدامها مع مراعاة الخصائص الكامنة في CL.

إيثرات السليلوز ، يتم الحصول على مشتقاتها عن طريق أسترة السليلوز. يحصلون على: ثنائي أسيتات ، ثلاثي أسيتات ، أسيتوبوتيريتات ، إترول ، إلخ. الأفلام التي تعتمد عليها تقبل الطباعة بشكل جيد ، وبالتالي فهي مزخرفة.

تم إنتاج البولي إيثيلين (PE) أولاً عن طريق بلمرة غاز الإيثيلين. يعتبر الأكثر ضخامة في الإنتاج وأرخص بوليمر.

يتم إنتاج ثلاث درجات من البولي إيثيلين:

1) يتم الحصول على PE HDPE عالي الضغط عند ضغط 1500 ضغط جوي ودرجة حرارة 200 درجة مئوية. يختلف في الكثافة المنخفضة ، الشكل المتفرّع للجزيئات ، المرونة ، النعومة ، النظافة. في الأساس ، هذه هي الأفلام والألياف.

2) البولي إيثيلين عالي الضغط منخفض الضغط - عند ضغط 6 أجواء ودرجة حرارة عادية ، ولكن في وجود محفز Ziegler Natta. يتميز بالكثافة العالية والشكل الخطي للجزيئات والصلابة وقلة النظافة فيما يتعلق بـ LDPE. يصنعون الدلاء والعبوات وغيرها من المنتجات الصلبة ؛

3) ضغط متوسط ​​PE PESD - عند ضغط 30-40 ضغط جوي.

بشكل عام ، البولي ايثيلين مقاوم تمامًا للصقيع ، ومقاوم لدرجة الحرارة المنخفضة ، ويخضع لعملية الشيخوخة ، ونتيجة لذلك يتم إضافة مثبتات على شكل أمينات. يستخدم على نطاق واسع لإنتاج الحاويات الصلبة وأفلام التغليف أحادية الطبقة أو المركبة. غالبًا ما يستخدم LDPE لإنتاج عبوات المستهلك ، HDPE - لإنتاج عبوات النقل (البراميل ، الصناديق ، المنصات ، إلخ).

بدأ إنتاج البولي بروبلين (PP) عن طريق بلمرة غاز البروبيلين بمحفز Ziegler Natta (قابل للاشتعال ، متفجر). يختلف عن البولي إيثيلين في قدر أكبر من الشفافية والنعومة والسطح اللامع والصلابة والصلابة ،

بالإضافة إلى مقاومة الحرارة ، ولكن مقاومة الصقيع الأقل ، تعطي انكماشًا أقل أثناء التبريد المنتجات النهائية، هو أكثر عرضة للشيخوخة. تحدد هذه الصفات النطاق الواسع لتطبيق PP.

إنها تنتج مادة البولي بروبيلين الموجهة وذات المحور الثنائي.

ينتج كلوريد البوليفينيل (PVC) عن طريق البلمرة السائلة لكلوريد الفينيل. أنتجت على نوعين:

1) بلاستيك الفينيل الصلب - يستخدم كمواد هيكلية ؛

2) مركب PVC - عند إضافة راتينج PVC عدد كبير من 50-60٪ ملدن. لقد وجد تطبيقًا في إنتاج الأفلام.

البوليمرات البلاستيكية المعروفة:

1) بولي كلوريد الفينيل وأكريلونيتريل - أغشية غذائية للتغليف ؛

2) بولي كلوريد الفينيل وكلوريد فينيلدين - أفلام تسمى بوليمر كلوريد الفينيل ، أفلام ساران - أغشية انكماش لتغليف المواد الغذائية شكل معقد;

3) PVC وخلات الفينيل - احصل على راتنج ناعم لإنتاج الأفلام ، مواد الطلاءوالمواد اللاصقة وأسطوانات الجراموفون وما إلى ذلك.

بشكل عام ، تتميز مادة PVC بمقاومة منخفضة للحرارة (حتى +70 درجة مئوية). تعتمد مقاومة الصقيع على نوع الملدنات ، ولها مقاومة كيميائية عالية ، وعازل كهربائي جيد. نطاق البوليمر يرجع إلى خصائصه.

يتم إنتاج البوليسترين (PS) عن طريق بلمرة الستيرين. يتميز PS الكلاسيكي بشفافية عالية ، وله انكسار عالي للضوء ، ومقاومة كيميائية ، ولكنه هش وضعيف المقاومة للحرارة (حتى +80 درجة مئوية) مع خصائص عزل عالية. لإنتاج العبوات ، يتم استخدام PS ذات الوزن الجزيئي العالي ، والتي تتميز بخصائص بصرية عالية ، وشفافية ، ومقاومة للماء ، ومحاليل الأحماض والقلويات ، ومقاومة بعض المذيبات العضوية. الأفلام المصنوعة من PS شفافة ، ولكنها صلبة ، لذلك يتم إنتاج الحاويات الصلبة المصنوعة من PS في كثير من الأحيان. يتم تشكيل PS بسهولة ، وتزيينها جيدًا ولحامها.

يتم إنتاج بوليمرات PS:

1) مقاومة الصدمات PS والمطاط أكريلونيتريل ، بوتادين. إنتاج المعدات الصحية.

2) أكريليك بوتادين ستيرين - مادة صلبة ومقاومة للصدمات وسهلة التلوين لحالات التلفزيون وأجزاء من المعدات المنزلية.

يطلق البوليسترين وبوليميراته المشتركة مادة الستايرين (مادة سامة) ، لذا فإن محتواها محدود. إنهم ينتجون ماركات من PS "طعام" و "غير غذائي" ، بالإضافة إلى PS الرغوي أو الستايروفوم. نظرًا لخصائصه العالية المقاومة للصقيع والمقاومة للحرارة ، فقد وجد تطبيقًا واسعًا لإنتاج الصواني المسامية من أجل منتجات الطعامتتطلب التجميد وكذلك الكؤوس الساخنة (الحساء الطعام السريع).

ينتمي البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) إلى فئة البوليسترات ، التي يتم إنتاجها عن طريق تخليق حمض التريفثاليك والإيثيلين جلايكول أو خليط من الإيثيلين جلايكول وثنائي إيثيلين جلايكول. إنه خامل كيميائيًا ، مما يجعل من الممكن استخدام التغليف منه لمجموعة كيميائية من البضائع. تتميز أفلام PET بأنها قوية جدًا وشفافة ولامعة وتتحمل التقلبات الكبيرة في درجات الحرارة ، وبالتالي يمكن استخدامها للمنتجات المعرضة للتجميد العميق أو التعقيم. يتم إنتاج الأفلام المركبة: lavsan ، PE ، lavsan ، البوليمرات المشتركة من PE ، PP ، إلخ. إنها تسمح بتقليل درجة حرارة ختم الفيلم ، وبالتالي ، يتم استخدامها كغلاف لمجموعة واسعة من البضائع. ميزة أخرى لـ PET هي نفاذية منخفضة لثاني أكسيد الكربون ، ونتيجة لذلك تُستخدم زجاجات PET على نطاق واسع لتعبئة وتخزين المشروبات الغازية.

البولي أميدات (PA) هي بوليمرات قطبية تتميز بقوة ميكانيكية عالية ، خاصة في الحالة الموجهة ، والمرونة ، والمقاومة الحرارية والدهنية والكيميائية ، ونفاذية الغاز المنخفضة ، ولكن الرطوبة العالية ونفاذية البخار هي عيوبها. تستخدم المناطق المحمية على نطاق واسع في إنتاج أغشية لتغليف المواد الغذائية ، وتغليف الزيوت ذات الأصل الحيواني والنباتي ، وأغلفة النقانق ونقانق النقانق.

نظرًا لخصائص الحاجز العالي لـ PA ، يمكن استخدامها كطبقة وسيطة في الأفلام متعددة الطبقات.

البولي (PC) - وفقًا لتركيبه الكيميائي ، فهو مشتق من حمض الكربونيك ، حيث يتم استبدال ذرات الهيدروجين بجذور عضوية. تتميز الأفلام المصنوعة منها بخصائص عالية القوة ، ونفاذية منخفضة للبخار والغاز ، ومجموعة واسعة من تقلبات درجات الحرارة (من -100 درجة مئوية إلى +200 درجة مئوية) ، ومقاومة الانحناء. تحدد هذه الخصائص نطاق تطبيق تغليف الكمبيوتر الشخصي. تستخدم على نطاق واسع في تغليف المنتجات المعقمة والمجمدة وكذلك المسخنة في فرن الميكروويف.

يتم الحصول على البولي يوريثان (PU) عن طريق تخليق ثنائي أيزوسيانيت (كتلة صلبة) والبوليستر (كتلة لينة). يمكن أن تكون في حالة عالية المرونة (اللدائن) أو زجاجية صلبة. يستخدم PU الرغوي (المطاط الرغوي) كممتص للصدمات ، وكوسيد ، ومواد مساعدة لحاويات الشحن.

الأنواع المدرجة من البوليمرات هي الأنواع الرئيسية في إنتاج عبوات البوليمر.