پلی‌استایرن یک پلاستیک سخت و ارزان قیمت است، و احتمالاً در زندگی روزمره فقط پلی‌اتیلن است که پرمصرف‌تر از آن است. بدنه‌ی بیرونی رایانه‌ای که با آن کار می‌کنید، احتمالاً از جنس پلی‌استایرن است. هواپیماها و اتومبیل‌های اسباب بازی، از پلی‌استایرن ساخته می‌شوند. شکل دیگر کاربرد پلی‌استایرن، در عایقکاری و بسته بندی با فوم است (عنوان تجاری استایروفوم یکی از انواع فوم‌های پلی استایرن است). لیوان‌های پلاستیکی شفاف از پلی‌استایرن ساخته می‌شوند. در اتومبیل نیز قطعات بسیاری وجود دارند که از این پلیمر ساخته شده‌اند، مانند دکمه‌های رادیو. پلی‌استایرن همچنین در اسباب بازی‌ها و بدنه‌ی لوازمی مانند سشوارها، رایانه‌ها، و وسایل آشپزخانه به کار می‌رود.
پلی‌استایرن یک پلیمر وینیلی است. از نظر ساختاری، این پلیمر از یک زنجیری هیدروکربنی بلند تشکیل شده است که گروه‌های فنیل به صورت یک در میان، به اتم‌های کربن آن متصل شده‌اند. پلی‌استایرن از طریق پلیمریزاسیون وینیلی رادیکال آزاد ، از مونومر استایرن تهیه می‌شود.
همچنین پلی‌استایرن جزیی از نوعی لاستیک سخت به نام پلی(استایرن-بوتادی‌ان-استایرن)، یا لاستیک SBS است. لاستیک SBS یک ترموپلاستیک الاستومر است.
پلی‌استایرن در آینده
نوع جدیدی از پلی استایرن وجود دارد که پلی‌استایرن سیندیوتاکتیک نامیده می‌شود. تفاوت آن در این است که گروه‌های فنیل به صورت یک در میان در طرفین زنجیر اصلی پلیمر قرار گرفته‌اند. درحالی که در پلی‌استایرن اتاکتیک یا معمولی این گروه‌ها هیچ نظم خاصی ندارد.
در عین حال، این پلیمر بسیار گران‌تر است.
پلی‌استایرن سیندیوتاکتیک به روش پلیمریزاسیون کاتالیزوری متالوسن تولید می‌شود.
آن را بردارید، و محکم به آن ضربه بزنید!
اما هنوز با همان پلی‌استایرن اتاکتیک کارهای جالب توجهی می‌توان انجام داد.
چه اتفاقی می‌افتد اگر به مقداری مونومر استایرن که می‌خواهیم آن را به صورت رادیکال آزاد پلیمریزه کنیم، مقداری لاستیک پلی‌بوتادی‌ان بیافزاییم؟ با نگاهی به پلی‌بوتادی‌ان متوجه می‌شوید که این پلیمر پیوندهای دوگانه‌ای دارد که می‌تواند پلیمریزه گردد. بنابراین آنچه که رخ می‌دهد، کوپلیمریزاسیون پلی‌بوتادی‌ان با پلی‌استایرن است، تا به نوعی از کوپلیمر، به نام کوپلیمر پیوندی دست یابیم. در این کوپلیمر، یک سری زنجیرهای پلیمری متفاوت با زنجیر اصلی داریم که به سمت بیرون زنجیر اصلی رشد کرده‌اند. در نمونه‌ی مورد نظر ما، پلیمر، زنجیرهای پلی‌استایرنی است که زنجیرهایی از پلی‌بوتادی‌ان از آن خارج شده‌اند.
این زنجیرهای لاستیکی که از زنجیر اصلی آویزان شده اند، کارهای خوبی برای پلی استایرن انجام می دهند. هموپلیمرهای پلی استایرن و پلی بوتادی ان با هم مخلوط نمی شوند؛ بنابراین شاخه های پلی بوتادی ان سعی می‌کنند تا حد امکان، جدایی فازی ایجاد کنند و قطره های کوچکی به وجود آورند، مانند آنچه در شکل زیر می بینید. اما این قطره های کوچک در هر صورت به فاز پلی استایرن گره خورده اند. از این رو بر روی این فاز تأثیر می گذارند. هنگامی که با چیزی به پلیمر ضربه ای وارد می‌شود، کرات پلی بوتادی ان انرژی را جذب می کنند و به پلیمر، نوعی جهندگی می دهند که پلی استایرن عادی فاقد آن است. این امر، سبب می شود تا این پلیمر از پلی استایرن عادی قوی تر و محکم تر شود و توانایی تحمل ضربات سخت تر را، بدون آنکه بشکند، به آن می بخشد. این ماده پلی استایرن ضربه پذیر، یا به اختصار HIPS نامیده می شود.
همه ی زنجیرها در HIPS به این صورت شاخه دار نیستند. زنجیرهای بسیاری از پلی استایرن عادی و پلی بوتادی ان معمولی نیز موجودند که در مخلوط حضور دارند. این امر، HIPS را تبدیل به ماده ای می‌کند که ما آن را یک مخلوط امتزاج ناپذیر پلی استایرن و پلی بوتادی ان می نامیم. اما این مولکول های پیوند خورده ی پلی استایرن- پلی بوتادی ان هستند که از طریق پیوند دادن دو فاز (یعنی فاز پلی استایرن و فاز پلی بوتادی ان) باعث کارکرد کل سیستم می شوند.
HIPS را می توان با پلیمری به نام پلی(فنیلن اکساید)، یا PPO آلیاژ نمود. این آلیاژ HIPS و PPO توسط شرکت جنرال الکتریک ساخته می شود و با نام تجاری نوریل، به فروش می رسد.
02432464407-9
پلی پروپیلن یکی از پلیمرهای فراگیری است که در زندگی ما وجود دارد. این پلیمر دو کاربرد اصلی دارد؛ یکی به عنوان پلاستیک و دیگری به عنوان لیف. به عنوان یک پلاستیک از آن برای ساختن لوازمی مانند ظروف غذای قابل شستشو در ماشین ظرفشویی استفاده می شود، زیرا تا دمای C° ۱۶۰(F° ۳۲۰) ذوب نمی شود. پلی اتیلن که از پلی پروپیلن متداول تر است، در C° ۱۰۰ نرم خواهد شد، یعنی ظروف پلی اتیلنی در ماشین ظرفشویی تاب بر می دارند. به عنوان لیف، پلی پروپیلن برای تولید کفپوش های داخل و خارج خانه استفاده می‌شود، مانند آنچه در اطراف استخرهای شنا و زمین های گلف مینیاتوری ملاحظه می کنید. کاربری آن در ساخت کفپوش برای محیط های خارجی بسیار مطلوب است، زیرا تولید کردن پلی پروپیلن رنگی آسان است. همچنین پلی پروپیلن مانند نایلون آب را جذب نمی کند.
پلی‌پروپیلن از نظر ساختاری یک پلیمر وینیلی است و به پلی‌اتیلن شبیه است، با این تفاوت که به طور یک در میان، بر روی اتم کربن زنجیر اصلی آن یک گروه متیل وجود دارد. پلی‌پروپیلن را می‌توان از مونومر پروپیلن، و با استفاده از روش پلیمریزاسیون زیگلر-ناتا و یا پلیمریزاسیون کاتالیزوری متالوسن، تهیه نمود.
می خواهید بیشتر بدانید؟
تحقیقات به سمت استفاده از پلیمریزاسیون کاتالیزوری متالوسن، برای سنتز پلی‌پروپیلن، سوق پیدا کرده است. پلیمریزاسیون کاتالیزوری متالوسن می‌تواند کارهای بسیار شگفت‌انگیزی روی پلی‌پروپیلن انجام دهد. پلی‌پروپیلن می‌تواند با تاکتی‌سیته‌های متفاوتی تولید شود. پلی‌پروپیلن مصرفی اکثراً ایزوتاکتیک است، یعنی همه‌ی گروه‌های متیل در یک طرف زنجیر قرار دارند.
02432464407-9
پلی(فنیلن سولفاید)، یا PPS، یکی از پلاستیک های بسیار پرکاربرد است که خیلی محکم بوده و می تواند تا دماهای بسیار بالا مقاومت کند. PPS تا دماهای حدود C° ۳۰۰ ذوب نمی شود. این ماده همچنین در برابر شعله نیز مقاوم است. پلاستیک هایی با عملکرد عالی نظیر را گرمانرم های مهندسی می نامند.
PPS گران است و بنابراین فقط وقتی که مقاومت حرارتی بالا نیاز باشد، از آن استفاده می شود. سرپیچ ها و سوکت های الکتریکی و دیگر لوازم الکتریکی از PPS ساخته می شوند، مثل قسمت های معینی از اتومبیل ها و اجاق های ماکروویو و سشوارها .
برای تولید PPS باید پارا-دی کلرو بنزن و سدیم سولفید را در یک حلال قطبی مانند N- متیل پیرولیدون وارد واکنش نمود.
این واکنش یک PPS با وزن مولکولی پایین می دهد که برای کاربرد به عنوان پوشش ماده ی خوبی محسوب می شود. اما اگر بخواهید از آن به عنوان ماده‌ای برای ساخت قطعه استفاده کنید، باید آن را با اکسیژن حرارت دهید تا وزن مولکولی بالاتری به دست آید. این فرآیند معمولاً پلیمر را شبکه‌ای نیز می کند.
02432464407-9
پلی(فنیلن اکسید) یا PPO، یکی از آن پلیمرهای پرکاربردی است که آنها را گرمانرم های مهندسی می نامیم. نقطه ی قوت آنها مقاومت زیادشان در برابر دمای بالاست. PPO دمای انتقال شیشه‌ای بسیار بالایی دارد، نزدیک C° ۲۱۰. البته این مقاومت حرارتی بالا، مابه ازایی هم دارد. اغلب پلیمرها در دمای بالا در یک حالت شبه مایع فرآیند می شوند، ولی اگر پلیمر در یک دمای مناسب به حالت شبه مایع درنیاید، نمی توانید آن را فرآیند کنید. به همین دلیل PPO اغلب با پلی‌استایرن ضربه پذیر (به اختصار HIPS ) به صورت آلیاژ در می آید. آلیاژ کردن PPO با HIPS فرآیند کردن آن را ساده تر می کند، به علاوه مقداری حالت ارتجاعی نیز به آن می بخشد. PPO به این چقرمه سازی نیاز دارد، زیرا این ماده به تنهایی در برخی موقعیت ها می تواند شکننده باشد. جنرال الکتریک آلیاژهای PPO/HIPS را تولید نموده و آنها را تحت نام نوریل می فروشد.
از نظر ساختاری PPO از حلقه های فنیلن که به وسیله اتصالات اتری در موقعیت های ۱و۴ یا پارا، به هم وصل شده اند، تشکیل شده است.
این پلیمر در واقع باید پلی(۲و۶-دی‌متیل‌فنیلن‌اکسید) نامیده شود، اما آن را پلی(فنیلن اکسید) می نامیم.
02432464407-9
بسیاری از چیزهای شگفت‌انگیز از پلی‌کتون‌ها ساخته می‌شوند. همان طور که می‌دانید این پلیمرها به قدری جدید هستند که هنوز چیزهای زیادی از آنها ساخته نشده است. اما پلی‌کتون‌ها، پلاستیک هستند، مشتری‌های زیادی هم دارند و تصور می‌شود که زمان زیادی نخواهد گذشت که وسایل زیادی از آنها ساخته شود.
پس چه چیز خیلی مهمی درباره ی پلی‌کتون ها وجود دارد؟ یک پلی‌کتون مسلماً یک پلیمر است با گروه کتون در زنجیر اصلی.
پلی‌کتون‌ها خاصیت جالب توجهی هم دارند. آنها در هیچ چیزی حل نمی‌شوند. برای حل کردن آن باید از چیزی بسیار غیر عادی مانند هگزافلوئوروایزوپروپانول استفاده کنید. این ویژگی زمانی کاربرد دارد که شما بخواهید از این ماده برای ساخت قطعات اتومبیل استفاده کنید. مسلماً قطعات اتومبیلی که وقتی شما بنزین روی آن بریزید، در آن حل شوند به درد نمی‌خورند. اما با بودن پلی‌کتون‌ها چنین مشکلی وجود نخواهد داشت.
همه‌ی این ویژگی‌ها بسیار مناسب است. ولی واقعاً، اهمیت پلی‌کتون‌ها در چیست؟ تعداد زیادی پلاستیک پرکاربرد در اطراف ما وجود دارد. مثل پلی‌اترسولفون ها، پلی‌فنیلن سولفایدها، پلی‌ایمیدها که کاربردهای بسیار ویژه‌ی آنها را قبلاً دیده ایم. پس چه چیز پلی‌کتون‌ها را ویژه و متمایز می‌کند؟
اتیلن که همان مونومر پلی‌اتیلن می‌باشد، بسیار ارزان است. مونوکسیدکربن هم ارزان است. شما هر بار که چوب یا یک شمع یا هر چیز حاوی کربن را می‌سوزانید، مونوکسیدکربن تولید می‌کنید. واکنش هم بسیار ساده انجام می‌شود. در حالیکه بیشتر پلیمرهای با کارایی بالا به سختی تولید می‌شوند، چرا که باید از نظر شیمیایی بسیار دقیق باشند تا واکنش‌ها انجام شود. مونومرهای ارزان و شیمی آسان، واکنش پلی‌کتون‌ها را بسیار ارزان می‌کند، که در مجموع بسیار ارزان‌تر از پلاستیک‌های با کارایی بالا تمام می‌شود. گاهی اوقات قیمت آنها حتی از یک دلار بر پوند هم کمتر می‌شود. این دلیلی است که ما گمان می‌کنیم در آینده وسایل زیادی از پلی‌کتون‌ها ساخته خواهد شد.
02432464407-9