علوم پلیمر

رشته مهندسی پلیمر نسبت به رشته‌های مهندسی دیگر تقریبا جوان است و شکوفایی آن از زمان جنگ جهانی دوم آغاز شده است. اما به دلیل کاربرد روزافزون پلیمر در صنایع مختلف، این رشته به سرعت رشد کرده و امروزه جزو یکی از رشته‌های مهم کشورهای صنعتی پیشرفته می‌باشد.

پلاستیک‌ها ، الاستومرها و ترموپلاستیک الاستومرها

پلاستیک‌ها

درگیری‌های فیزیکی همچون گره خوردگی‌های بین زنجیری ( Entanglements ) باعث عدم شارش زنجیرها می‌شود و نیروهای بین زنجیری مانند پیوندهای هیدروژنی این درگیری‌ها را تشدید می کنند و باعث مستحکم تر شدن ساختار ماده و بهبود خواص آن می شوند . یک چنین ساختاری در ترموپلاستیک‌ها سبب می‌شود که ماده ، توانایی ذوب شدن را داشته باشد و درنتیجه قابل بازیافت تلقی شود . دلیل این امرنیز ضعیف تربودن نیروهای بین زنجیری نسبت به نیروی کووالانسی درون زنجیری میان مونومرهای تشکیل دهندهٔ زنجیر پلیمر است که با افزایش دما می توانیم براین نیروی بین زنجیری غلبه کرده و پلیمررا ذوب کنیم که این مسئله بیانگر فرآیند پذیری آسان و همچنین وجود صرفهٔ اقتصادی است . پلیمرهای مشهوری چون PC , PMMA , PS , PP , PE و... جزﺀ این خانواده هستند .

الاستومرها

اما الاستومرها دارای اتصالات شیمیایی ( کووالانسی ) بین زنجیره‌های خود هستند : چون نیروهای بین زنجیری همچون نیروهای درون زنجیری ازنوع کووالانسی است درنتیجه امکان ذوب شدن از ماده سلب شده و دیگرقابل بازیافت نیست .

ازطرفی فرآیند کراسلینکینگ ، فرآیندی هزینه براست و شکل دهی الاستومرها سخت بوده و همواره با محدودیت هایی همراه می‌باشد ولی با تمام این وجود به دلیل خواص ویژه الاستومرها نیازمند کاربرد آنها می باشیم و ترموپلاستیک‌ها نمی توانند این کاربردها را به خود اختصاص دهند . رابرهای مشهوری چون NBR , SBR , BR , NR جزﺀ این خانواده می باشند . کاربرد الاستومرها منتج از Tg بسیارپایین آنها است که درترموپلاستیک‌ها وجود ندارد و از طرفی الاستومرها بدون وجود اتصالات عرضی خواص کاربردی خود را ازدست می دهند و گفتیم که وجود این اتصال عرضی شیمیایی یعنی عدم توانایی درذوب کردن ماده و در نتیجه عدم توانایی در بازیافت آن .

ترموپلاستیک الاستومرها

با توجه به معایب و مزایای پلاستیک‌ها و الاستومرها این فکر مطرح شد که باید الاستومرها را با اتصالات قابل ذوب با یکدیگر درگیر کرد که دردمای کاربرد خاصیت الاستومری را حفظ کرده و در دماهای بالا بتوان آنها را ذوب کرد که ایجاد یک چنین رفتاری یعنی به وجود آوردن شرایط فرایندی پلاستیک‌ها برای الاستومرها همراه با حفظ خواص الاستومری . این ایجاد اتصال عرضی غیرشیمیایی مبنای به وجود آمدن علم ترموپلاستیک الاستومرها شد . تنیجه‌ای که این فکر دربرداشت ، به وجود آوردن سیستم‌های چند فازی ( Multi Phase Systems ) بود که یک فاز آن شامل ماده یا موادی است که دردمای اتاق سخت ( Hard ) هستند که توانایی جریان پیدا کردن با حرارت دهی را دارند و فاز دیگر شامل ماده یا موادی نرم تر ( Softer Material ) که در دمای اتاق به صورت رابری ( Rubber like ) است تشکیل شده است .

این نکته را باید مد نظر داشته باشیم که بخش‌های Soft و Hard باید از نظر ترمودینامیکی ناسازگار باشند به طوریکه در داخل یکدیگر حل نشوند بلکه همچون فازهای جداگانه عمل کنند و مورفولوژی خاصی را بپذیرند .

توجه به این نکته ضروری است که خواص ترموپلاستیک الاستومرها ، شدیدا تحت تاثیرمشخصات مورفولوژیکی آنها است . بسته به نوع بخش‌های سخت و نرم ، انواع ترموپلاستیک الاستومرها را تولید میکنند.خانواده هادی همچون : 1- TPE-U 2- TPE-S 3- TPE-E 4- TPE-A 5- TPE-O 6- TPE-V که از شماره 1 تا 4 عضو گروه Block-Copolymers و شماره‌های 5 و 6 عضو گروه Polymer Blends می باشند.

اخیرا دو خانوادهٔ جدید به نام‌های radiation cross linked , TPE- Silicone که اولی جزﺀ گروه Block-Copolymers و دیگری Polymer Blends است نیز مطرح شده اند ولی هنوز گسترده نشده اند و مرسوم نیستند ولی پیش بینی می‌شود که به زودی جایگاه خود را به دست می آورند . ازلحاظ Hardness نیز دامنهٔ آنها در رنج Shore A 35 - Shore D 60 می باشد.