الاستومر چیست
(سیارک)الاستومرها را اساسا "پاک کن" می نامند چون می توانند علائم مدادی را پاک کنند- اما این یکی از چندین خصوصیت قابل توجه و مفید الاستومرها می باشد. برخلاف طبقه دیگری از خاک، الاستومرها زمانیکه کشیده می شوند، شکل خود را حفظ می کنند و زمانیکه رها شدند به حالت اولیه خود بر می گردند. این خاصیت الاستومرها اجازه می دهدتا برای پاک کن ها و واشرها استفاده شوند. الاستومرهای با خاصیت بالای میرایی به کُندی بازیافت می شوند؛ الاستومرهای با میرایی پایین، به حالت اولیه برگشته، انرژی استفاده شده برای کشش را باز می گردانند.بنابراین در فنرها، منجیق ها و تمام ابزارهای دارای فنر استفاده می شوند. خاصیت سازگاری باعث سایش بالای الاستومرها بر روی سطوح خشن می شود (به راحتی)، به همین دلیل است که در تایرهای پنوماتیک و کفش استفاده می شوند. الاستومرها در فوم ها استفاده شده، خاصیت بالشی به آنها می دهند و حتی این خاصیت افزایش یافته به شکل هر چیزی که از آن عبور کند، درخواهد آمد.
تقریبا تمام جامدات مهندسی دارای مدول الاستیک (اندازه گیری سفتی آنها) بین 1 و 1000 gpa هستند. الاستومرها سفتی بسیار پایینی دارند- بین 0.0001 و 1gpa. این سفتی پایین، توانایی آنها برای کشش، و یادآوری شکل اولیه آنها ناشی از ساختار آنها می باشد. مولکولهای یک الاستومر، زنجیره های طولانی از کربن متصل (یا در سیلیکون ها، زنجیره های سیلیکون، اکسیژن) به هیدروژن، نیتروژن، کلر یا فلور متصل به کناره ها می باشد. اتم های کربنی که به هم متصل می شوند تا زنجیره را شکل دهند، به همدیگر بطور قوی پیوند می یابند، اما شاخه های جانبی یک مولکول، بطور ضیف با شاخه های جانبی مولکول دیگر پیوند می یابند. در واقع، این پیوندهای مولکول به مولکول یک الاستومر در دمای اتاق ذوب می شود. در این حالت، الاستومر،مایع با خاصیت ویسکوزیته بالاست، مولکولهای آن همانند بشقابی از اسپاگتی پخته در هم می باشد و می توان آن را قالب بندی کرد. سپس بازیابی می شود؛ بازیابی، پیوندهای قوی بین مولکولها ایجاد کرده وخاصیت درهم برهمی را به شکل قالب مورد نظر در می آورد. بیشتر طول هر مولکول بر روی مولکولهای مجاور می غلتد، به کشش آن اجازه می دهد، اما زمانیکه رها شد، نقاط اتصال با فاصله زیاد، قسمت درهم برهم را به شکل اصلی خود باز می گردانند. در مورد لاستیک طبیعی، ترمیم به وسیله حرارت با سولفور حاصل می شود (حرارت زیاد)، در لاستیک های مصنوعی، فرایند ترمیم پیچده تر است اما اثر آن یکی می باشد. این بدین معنی می باشد که الاستومرها، ترموست می باشند- زمانیکه ترمیم شد، نمی توان آن را دوباره قالب سازی کرد یا مجددا شکل داده یا بازیابی کرد، که مشکل عمده تایرهای ماشین ها می باشد. تایرها بیشترین کاربرد الاستومرها را به خود اختصاص داده اند؛ دومین کاربرد در کفش ها می باشد، موارد کاربرد بعدی عبارتند از، غلتک های صنعتی، تسمه، بالش، لباس و تجهیزات ورزشی. الاستومرها به وسیله ریخته گری، فشار دادن، اکستروژن و فوم پردازش می شوند.
احتمالا بیش از 1000 درجه الاستومر باشد. ساده ترین نوع الاستومرها تنها حاوی کربن، هیدروژن، نیتروژن و اکسیژن می باشد (الاستومرهای هیدروکربن). آنها با نفت، موادشیمیایی و تشعشعات UV آسیب می پذیرند. پر کردن با کربن سیاه (دوده) به حفاظت در مقابل UV کمک می کند. جایگزینی برخی از هیدروژن ها با کلر یا فلور (الاستومرهای کلورو/ فلورو کربن)، باعث ثبات شیمیایی بیشتری می شود. ثبات بیشتر ناشی از جایگزینی کربن با سیلیکون است (الاستومرهای سیلیکونی)، اما گران هستند. الاستومرها- همانگونه که گفته ایم- ترموست می باشند، اما از ترفندهایی نیز می توان استفاده کرد تا باعث شویم همانند ترموپلاستیک ها رفتار کنند. خمش یا همبسپاری مولکولهای الاستومر با ترموپلاستیک هایی همانند پلی پروفیلن، pp، درصورتی که درست انجام شوند، توده های مجزایی از الاستومرهای به هم چسبیده توسط فیلم pp را می دهد (سانتوپرن). ماده همانند یک الاستومر رفتارمی کند اما اگر حرارت دهیم تا به اندازه ای که pp ذوب شود، می توان آن را مجددا قالب سازی کرده و حتی بازیافت کرد.
نکات طرح
نگرش های مربوط به پلیمرها- پلاستیک ها- در طول 70 سال گذشته متغیر بوده است. در 1930، زمانیکه باکلیت تایید شده و سلفون، pvc، پلی استیرن، پلکسی گلاس و نایلون برای اولین بار معرفی شدند، آزادی شکل و رنگ آنها باعث الهام بخشی به طراحان جوان شد. تا 1950، ارزان و متنوع بودند و هزینه پایین مواد و پردازش آنها به دوره محصولات ارزان و محصولات یکبارمصرف با طراحی ضعیف منجر شد که نام بدی به پلاستیک ها داد. از 1970، استفاده از پلیمرها در لباسهای با کیفیت بالا، کفش، محصولات خانگی و سیستم های حمل و نقل، بازاری با طراحان مبتکر خلق کرده است که محدوده وسیع از اشکال، رنگ، جلای سطح، شفافیت، نیم شفافیت، سختی و قابلیت انعطاف پلیمرهای مدرن را استخراج می کنند. ترکیب آنها با فیلرها و فیبرها (شیشه، کربن،کولار) محدوده ای از مواد سبک با سفتی و مقاومت قابل قیاس با فلزات را داده و باعث نفوذ آنها به بخشهای اتومبیل، هوافضا و دریایی می شود.
پلیمرها همانند فیبرها (نخ نایلونی و پلی استری، طناب پلی پروفیلن)، فیلم ها (فیلم چسبی، کیسه های پلی اتیلنی)، قالب ریزی توده ای (مبلمان پلاستیکی باغ، محفظه کامپیوتر) و فوم ها (بسته بندی پلی استیرنی، کلاه ایمنی دوچرخه) معروفند. فیبرهای پلیمری قوی تر و سفت تر از معادل آنها از نظر شکل توده ای می باشند چون فرایندهای ترسیمی که به وسیله آنها ساخته می شوند، زنجیره های پلیمری را در طول محور فیبر هدایت می کنند. بنابراین، پلی پروفیلن، پلی اتیلین و بالاتر از همه، آرامید نسبت به وزن آنها نقاط قوتی دارند که بیش از فولاد است. فیبرهای پلیمری بندرت به تنهایی استفاده می شوند. آنها بعنوان تقویت رزین پلیمری ، در پارچه های بافته و طناب ها استفاده می شوند.
آسانی قالب سازی به شکل گیری اشکالی اجازه می دهد که در مواد دیگر تنها به وسیله روشهای گران مونتاژ ساخته می شوند. کارایی عالی آنها به قالب سازی اشکال پیچیده و تولید ارزان ترکیبات یکپارچه ای اجازه می دهد که قبلا توسط مونتاژ بخشهای متعدد ساخته می شدند. خمش به تنظیم خصوصیات اجازه می دهد تا شرایط خاص طراحی از نظر سفتی، مقاومت و قابلیت پردازش راتامین کند. افزودنی های کم به تنظیمات خصوصیات دیگر اجازه می دهد" افزودنی های نرم کننده رفتار چرمی را باعث می شود؛ افزودنی های بازدارنده شعله، اشتعال پذیری را می کاهد. برخی پلیمرها همچون ppo منحصرا در مخلوط ها استفاده می شوند (پردازش ppo به تنهایی سخت است)؛ بقیه در اشکال خالص استفاده می شوند.
پلیمرهای متعددی هم از نظر خرید و هم شکل ارزان می باشند. آب مقاوم، اسیدها و بازها اگرچه حلالهای ارگانیک هستند، حمله می کنند. همه آنها سبک و اغلب آنها منعطف هستند. آزادی رنگ و شکل به طراحی ابداعی اجازه می دهد. ترموپلاستیک ها را می توان بازیافت کرد و اغلب غیر سمی هستند، اگرچه مونومرهای آنها اینگونه نیستند. خصوصیات پلیمرها بسرعت با دما تغییر می یابند. حتی در دمای اتاق، بسیاری از آنها خزش یافته و به آرامی شکل خود را تغییر می دهند؛ و زمانیکه خنک شدند، احتمالا شکننده شوند. پلیمرها کلا به اشعه UV، محیط اکسیدی حساس بوده و نیازمند حفاظت خاصی هستند. مقاومت الکتریک خوب و مقاومت دی الکتریک استثنائی دارند. زمانی که به شکل فوم در آمدند، مواد عایق با رسانایی دمایی پایین به اندازه هوا ایجاد می کنند. اساس پلیمرها در نفت (منبع غیرقابل تجدید) و مشکل رسوب آنها در پایان عمرشان (به آسانی تجزیه نمی شوند) به این بینش منجر شده است که پلیمرها از زیست محیط دوست نیستند. در این مورد حقایقی وجود دارد، اما مشکلات فعلی قابل حل هستند. استفاده از نفت برای ساخت پلیمرها، کاربرد اصلی و بهتر آن در مقایسه با استفاده از آن جهت سوخت بعنوان حرارت دهنده می باشد؛ حرارت را می توان از پلیمر در پایان عمر آن بدست آورد. جایگزین هایی برای نفت وجود دارند: مواد خام پلیمری را می توان از محصولات کشاورزی (نشاسته و شکر، ازطریق متانول و اتانول) ساخت. و ترموپلاستیک ها- بشرط اینکه آلوده نباشند- را می توان بازیافت کرد.
بخشی از بازار که برپایه پلیمرها و کامپوزیت ها می باشد، بخشی ازبازار با سریعترین رشد از نظر مواد تزئین و سازه ای می باشد. تحقیق درباره پلیمرهای زیست تجزیه پذیر و پلیمرهای ساخته شده از محصولات فرعی کشاورزی همچون لیگنین به نسل جدیدی از محصولات زیست دوست منجر می شود. پلیمرهایی با ثبات دمایی بالاتر، سفتی، مقاومت و سختی بالا در حال توسعه می باشند. آنچه که جالب تر می باشد، توانیی روز افزون کاربردی بودن پلیمرها می باشد. پلیمرهای الکترواکتیو، گشتاور دو قطبی الکتریکی را با خود دارند و تحت تاثیر میدان الکتریکی هستند؛ آنها را می توان در اسپیکرها و میکروفون ها بکار برد. پلیمرهای فعال از نظر نوری،به هنگامی که توسط الکتریسته تحریک شدند، نور از خود ساطع می کنند؛ آنها باعث نمایش،قابلیت انعطاف در سطح وسیع می شوند. پلیمرهای دمای بالا اگرچه گران هستند، دارای ثبات کافی برای استفاده در ورودی منیفولدها و دیگر قطعات مربوط موتورهای احتراق داخلی هستند.
انواع مختلفی از پلیمرها وجود دارند و روابط بین آنها می توانند گیج کننده باشند. برخی از این روابط در بالا نشان داده شد. پلی اتیلن ساده ترین پلی لفین است اما حتی آن را نیز می توان به طرق مختلف ساخت. زندگی آن همچون اتیلن آغاز می شود ،C2H4.
پلیمریزاسیون زنجیره هایی از CH2-CH2-CH2-... را می دهد. بسته به نوع کاتالیست، زنجیره ها می توانند کوتاه یا بلند، خطی یا شاخه ای باشند. زمانیکه پلیمریزه شدند، آنها را می توان مخلوط کرده، فوم کرد و در فیبرها و فیلم ها بکار برد. اگر با پروفیلن، C3H6 شروع کنیم، تنوع مشابهی از پلی پروفیلن را می توان ساخت.
پلی استیرن دارای امکانات پیچده مشابه می باشد؛ همچون استیرن- اتیلن با یک هیدروژن جایگزین شده توسط حلقه بنزن شروع می شود. آن ار می توان همچون ترموپلاستیک یا الاستومر فوم کرده یا مخلوط کرد؛ و به وسیله اصلاحات شیمیایی، Abs و مشتقات آن می شود.
پلی استرها، pvcها و پلی اورتان ها نیز دارای خصوصیات متعددی هستند؛ آنها دسته هایی از ترموپلاستیک ها، الاستومرها و ترموست ها را بیش از رزین های دیگر همپوشانی می کنند. pvcها می توانند ترموپلاستیک یا الاستومر باشند؛ پلی اورتان ها و پلی استرها می توانند هر کدام از این سه باشند؛ بعلاوه، پلی اورتان را می توان فوم کرده و پلی استر را می توان در فیلم یا فیبر بکار برد. این تنوع می تواند گیج کننده باشد، اما محدوده وسیعی از خصوصیات آن، باعث آزادی بالای طراحی می شود. ترجمه itrans.ir
