انواع پلاستیک و ترکیبات پلیمری
مقدمه
- در اواسط قرن ۱۹ توسعه یافتند.
- تا اواسط دهه ۱۹۵۰ منبع اصلی ماده اولیه برای صنعت پلاستیک در اروپا زغال سنگ بود
- امروزه صنعت پلاستیک شدیداً با صنعت نفت در ارتباط است.علت آن توسعه صنایع پتروشیمی و نفت و تغییر در الگوهای مصرف بشر است
- کاربرد وسیع ازجمله لوازم معمول ( بطری، کیف،…) تا حوزه تکنولوژی ( الکترونیک، هوا-فضا،…)
- تولید بیش از ۱۵۰ میلیون تن سالانه در جهان
- یکی از بهترین مصنوعات بشری و عمده ترین آلاینده های محیط زیست
پلاستیک با ماندگاری حدود ۵۰۰-۳۰۰ سال یک ماده تجزیه ناپذیر محسوب می شود.زباله های پلاستیکی به جا مانده از محصولات غذایی که به عنوان بسته بندی مواد خوراکی و بهداشتی در قالب یک معضل بزرگ مطرح است.بارزترین آنها آلودگی های بصری و زیست محیطی و خسارت های جبران ناپذیر بر آب ، خاک ، هوا و جانداران است
مواد اولیه ساخت پلاستیک پلیمرها هستند.
Polymer + additives = plastics + processing = plastic objects + utilisation = plastic waste
پلیمر
- پلیمر (یونانی) = بسپار (فارسی)
- پلیمرها : از اتصال یک یا چند منومر با زنجیرهای طولانی کربن وهیدروژن
- پلیمرها بنابر واکنششان به صورت های خطی، شاخه دار، عرضی هستند.
انواع پلیمر
- هموپلیمر
- کوپلیمر
پلیمرهای طبیعی : پلی نوکلئوتیدها، پلی ساکاریدها، پلی پپتیدها
پلیمرهای مصنوعی : لاستیک های مصنوعی، باکلیت ها، نایلون ها، پلی استرها
سنتز پلیمرها : آزمایشگاهی، بیولوژیکی و پلیمرهای طبیعی اصلاح شده
سنتز آزمایشگاهی
- پلیمریزاسیون افزایشی : پلی اتن، نئوپان، پلی ونیل کراید
- پلیمریزاسیون تراکمی : نایلون (پلی آمید)، داکرون، کولار
ویژگی پلیمر ها
- استحکام پلیمر
- افزایش نقاط جوش، ذوب و ویسکوزیته پلیمر با افزایش طول زنجیر
- افزایش قدرت کشسانی
- استحکام بالا پلیمرها به دلیل ساختار کریستالی
- قابلیت رنگ پذیری بالا
انواع پلیمر
ترموپلاستیک (گرما نرم)
می توانند با حرارت به صورت مایع شوند – قابلیت شکل پذیری دارند و پس از این که سرد می شود قابل استفاده هستند. مانند : پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی ونیل کلراید، پلی استیرن
ترموست (گرما سخت)
ذوب نمی شوند و در صورت حرارت دیدن پس از مدتی می سوزند و نابود می شوند. مانند : فنل فرمالدئید، اوره فرمالدئید، رزینهای اپوکسی، پلی استرهای غیر اشباع، پلی اورتان ها، پلی استال ها، پلی آمیدها،پلی کربنات ها
پلی وینیل کراید ( PVC)
PVC
- یکی از اعضای خانواده پلیمرها و کوپلیمرها است ، دارای گروه مشترک وینیل -CH2-CH
- ۶۰ درصد PVC را کلر تشکیل می دهد که از نمک طعام حاصل می شود
- از شفافیت ناچیزی برخوردار بوده اما به علت زنجیرهای حجیم پلیمر (نتیجه استخلاف بزرگ کلر) دارای استحکام و سختی است.
VC
- تحت شرایط هوای آزاد گازی بی رنگ و قابل اشتعال با کمی بوی شیرین
- فشار بخار بالا و حلالیت نسبتاً پایین در آب
- تحت فشار بصورت مایع
در دمای محدود و بدون حضور هوا بسیار پایدار و غیر خورنده اما در دمای بالاتر از ۴۵۰ درجه سانتیگراد و در حضور سدیم یا پتاسیم هیدروکسید تا حدودی تجزیه می شود
در ایالات متحده آمریکا حدود ۹۷ درصد VC برای ترکیب PVC و بقیه برای تولید کوپلیمرها، متیل کلروفرم و مصارف دیگر
تشکیل پلی مرهای وینیل کلراید از مونومرهای وینیل کلراید
پلی استایرن (PS)
پلی استیرن از نظر بیولوژیک خنثی و شفاف است، در برابر جذب آب مقاومت خوبی داشته و عایق حرارتی و الکتریکی بسیار خوبی است.مشکل اصلی تماس با منومراستیرن است و در تجزیه حرارتی محصولاتی همچون فرمالدئید، بنزآلدئید، آمونیاک، مونوکسید کربن و … نیز ایجاد می شوند
استیرن
- استیرن از نظر تجاری در اثر دی هیدروژنه کردن اتیل بنزن بدست می آید
- استیرن به طور گسترده در تولید پلی استیرن، ساخت پلاستیک ها، پلی استرها، پوششهای حفاظتی و رزین ها مورد استفاده می باشد.
- استیرن مایعی بی رنگ و البته کمی مایل به زرد و روغنی با بوی تند آروماتیک
- این ماده کمی محلول در آب و قابل حل در الکل، اتر، استون، بنزن، دی سولفید کربن
- استیرن سنگین تر از هوا بوده و در محدوده ۱٫۱ تا ۶٫۱ درصد از هوا، مخلوط قابل انفجار تولید می کند.
پلی اتیلن (PE)
پلی اتیلن پلیمری است که از اتیلن درست می شود.اتیلن سبکترین الفین، گازی بی رنگ، قابل اشتعال، با بویی تقریبا شیرین
رزین های پلی اتیلن دارای انعطاف پذیری بالا، مقاومت خوب در مقابل اسیدها، بازها و نمک‌ها (به استثنا مواد اکسید کننده قوی) و آب
سه گروه اصلی پلی اتیلن : پلی اتیلن سنگین (HDPE)، پلی اتیلن سبک (LDPE) و پلی اتیلن سبک خطی
- پلی اتیلن سنگین : کاهش انعطاف پذیری، مقاومت در برابر مواد شیمیایی تنش‌های شکننده محیطی
- پلی اتیلن سبک : دانسیته پایین و انعطاف پذیری خوب
- پلی اتیلن سبک خطی : استحکام و کشش بهتر، در مقابل پارگی و سوراخ شدن مقاوم
پلی پروپیلن (PP)
- پلی پروپیلن پلیمر ترموپلاست، مات، سفت و سخت، مقاوم به حرارت، حلال‌های شیمیایی، بازها و اسیدها
- از مهم ترین خصوصیات پلی پروپیلن عدم جذب رطوبت می‌باشد که آن را به عنوان گزینه‌ای مناسب برای بسیاری از کاربردها تبدیل کرده است.
- سهولت قالب سازی برای تولید به شیوه تزریق و سیالیت قابل قبول در قالب
- قابلیت مخلوط شدن با پرکننده هایی همچون خاک اره و ایجاد کامپوزیت
- قابلیت جوش حرارتی
- قابلیت بازیافت
فتالات ها
- فتالات ها به عنوان نرم کننده به طور گسترده در تولید PVC استفاده می شوند
- استفاده از فتالات ها به عنوان یک افزودنی با توجه به افزایش ابتلا به سرطان و آسیب های کبدی از نگرانی های سالهای اخیر است.
- در میان بیش از ۳۰ فتالات مختلف موجود در بازار : DEHP پر مصرف ترین نرم کننده
- DEHP روشن و به رنگ روغن است
- به طور گسترده در تولید محصولات پلاستیکی و PVC تولیدی در محصولات پزشکی، تولید کیسه های خون، لوله های جراحی، پوششهای مواد غذایی و اسباب بازی های کودکان کاربرد دارد
- DEHP می تواند از لحاظ پزشکی چالش برانگیز باشد زیرا در فراورده های خونی مقادیر قابل ملاحظه ای از آن یافت شده که می تواند سلامت را با خطراتی ناشی از آزاد شدن کلر روبرو سازد.
پلی اتیلن ترفتالات (PET)
بر خورداری از استحکام بالا، تحمل فشار بیش از PSI100، مقاومت در برابر عبور گاز CO2
کاربرد بسیار وسیعی در نگهداری انواع نوشابه های گاز کربنیک دار و تحول عظیمی در نگهداری مواد غذایی (مایعات) ایجاد کرده است.
دو گروه اصلی پلی اتیلن ترفتالات
- گرید بطری : نگهداری انواع نوشیدنی‌های گاز کربنیک دار
- گرید الیاف : تولید انواع پارچه و پوشاک و بهترین تشابه با پنبه طبیعی
پلاستیک
Polymer + additives = plastics
عمدتاً پلاستیک‌ها برای عرضه به بازار به مواد کمکی متعددی از قبیل : مواد ضد بلوک، آنتی اکسیدان ها، عوامل ضدشکاف، پایدارکننده‌های گرمایشی، لغزنده کننده ها، رنگ‌ها و تأخیراندازهای شعله وری آغشته می‌کنند.
پلاستیک دسته‌ای از مواد مصنوعی و یا نیمه مصنوعی است که از فرایند پلیمریزاسیون بدست می‌آیند.
پلاستیک‌ها دسته‌ای از پلیمرهای افزایشی یا تراکمی هستند که می‌توان به شکل‌های مختلف درآورد.
پس از دفع پلاستیک به صورت زباله، هر یک از این مواد می‌توانند در اثر حرارت غذا با مواد غذایی وارد واکنش شیمیایی شوند.
استفاده از محصولات پتروشیمی در مصارف بهداشتی
| کاربرد | نام پلیمر |
| لیوان، ظرف شکلات و شیرینی، لوازم بهداشتی، ظرف ماست، فنجان چایی، یخدان یونولیتی | پلی استیرن |
| نایلون، نایلکس، سلفون، بسته بندی مرغ و گوشت، سطل ماست، مخزن آب، ظرف سرم و انواع دارو، لوله های آب رسانی، درب بطری | پلی اتیلن |
| لوله های آب رسانی، بسته بندی مواد غذایی | پلی پروپیلن |
| شیلنگ آب، کیسه خون، بطری نوشابه و آب، ظروف | پلی ونیل کلراید |
| بطری آب و نوشابه، ظروف نگهداری مواد غذایی | پلی اتیلن ترفتالات |
پدیده مهاجرت
واژه مهاجرت به معنی فرآیند انتقال جرم از مواد بسته‌بندی به محتویات آن می‌باشد.
در پدیده مهاجرت خواص مکانیکی و نفوذپذیری بسته‌بندی تغییر زیادی نمی‌کند
اهمیت مهاجر
- تغییرات نامطلوب چشایی محصول
- سلامت مصرف کننده (پایش خطر)
ترکیباتی که در پلیمرهای بسته بندی امکان مهاجرت دارند
- مونومرها و الیگومرها ( طبق استانداردها مقدار مونومرهای باقیمانده نباید از ۰/۱ بیشتر باشد.)
- حلال ها
- خالصی های موجود در بسته بندی (ترکیبات غیر پلاستیکی، افزودنی ها)
- مواد مهاجر می توانند مواد حاصل از برهمکنش ها نیز باشند.
پایان .