پلیمر چیست؟ کاربرد انواع پلیمرهای صنعتی

پلیمر چیست؟ و چرا پاسخ به این سوال در صنعت پلاستیک برای ما مهم است؟ حقیقت آن است که پلیمر ماده اولیه بسیاری از لوازمی است که در زندگی ما نقشی اساسی بازی می‌کنند.

انسان بعد از شناخت پلیمر و تولید انواع آن، توانست مواد جدیدی مانند انواع مختلف مدل‌های پلاستیک را به چرخه محصولات خود اضافه کند و زندگی راحت‌تری داشته باشد.

ما در این مقاله ضمن پاسخ به پرسش پلیمر چیست؛ تلاش می‌کنیم انواع پلیمر، فرایند تولید پلیمر، کاربردهای پلیمر، بازار مواد پلیمری در ایران، آینده صنعت پلیمر و… را نیز به صورت کاملا مختصر، مورد بررسی قرار دهیم تا شما بتوانید دیدی کلان و کاربردی از صنعت پلیمر به دست بیاورید.

انواع پلیمر

برای دانستن انواع پلیمرها ابتدا باید شناختی از خود پلیمر پیدا کنیم؛ هرچند ما این روزها می‌دانیم «بَسپار» که برابر واژه POLYMER است، ماده‌ای است که از زنجیره‌های طولانی مولکول‌ها یا تکبارها ساخته شده‌اند؛ اما در تاریخ علم به این نکته اشاره شده است که هزاران سال پیش، انسان‌ها ناخواسته از صمغ درخت کائوچو، اولین پلاستیک‌های طبیعی را ساختند. آنها نادانسته با روش طبیعی، پلیمر تولید کردند.

 هزاران سال بعد دانشمندی به نام هرمان استودنیگر اولین کسی بود که به پرسش پلیمر چیست؟، پاسخی علمی و فرمول‌شده داد. بعد از آن بود که مهندسی پلیمر در جهان گسترده شد و بشر کاربرد پلیمر را بیشتر درک کرد و رنگ زندگی را برای خود تغییر داد.

به‌طورکلی دانشمندان برای طبقه‌بندی پلیمر، دسته‌بندی‌های مختلفی را ارائه می‌دهند که یکی از آنها روشی است که ما به آن استناد کرده‌ایم.

1. پلیمر براساس منشا تولید
2. پلیمر براساس رفتار حرارتی
3. پلیمر براساس ساختار ملکولی

الف- پلیمر براساس منشا تولید

 در ابتدای مقاله پلیمر چیست، اشاره کردیم که بشر هزاران سال قبل پلیمرهای طبیعی را کشف کرد. برای همین دانشمندان امروزه انواع بَسپار را به سه گروه زیر تقسیم می‌کنند:

• پلیمر طبیعی که در طبیعت یافت می‌شود مثل کائوچو و سلولز
• پلیمر نیمه مصنوعی که در واقع پلیمرهای طبیعی هستند که تغییر فرمول داده شده‌اند مانند نیتروسلولز
• پلیمر مصنوعی که در آزمایشگاه ساخته می‌شوند مانند نایلون

ب- پلیمر براساس رفتار حرارتی

اصولا دانشمندان دقیق‌ترین پاسخ برای پرسش پلیمر چیست را در طبقه‌بندی انواع بسپار براساس رفتار حرارتی می‌دانند. آنها پلیمر را به دو گروه تقسیم می‌کنند:

• ترموپلاستیک‌ها که به آن گرمانرم نیز می‌گویند، از انواع پلیمر است که در اثر حرارت، نرم و در دمای اتاق، سفت شده و تغییر شکل می‌دهند. پلی‌اتیلن،  پلی‌پروپیلن و پلی‌وینیل‌کلراید از این نوع بسپارها هستند که به‌علت ذوب شدن در درجه دمایی مشخص و سفت شدن مجدد در دمای محیط، قابلیت استفاده چندباره را دارند و بر خلاف ترموست‌ها که صرفا یک بار می‌توان آنها را ذوب و استفاده کرد، این مواد چندبارمصرف هستند.
• ترموست‌ها، پلیمرهایی هستند که صرفا یک بار می‌توان آنها را ذوب و تغییر شکل داد و بعد از ذوب و سفت‌شدن مجدد، دیگر تغییر شکل نمی‌دهند و حتی در صورت گرما دیدن دوباره بعد از سفت شدن، شکل و خواص اصلی خود را حفظ می‌کنند. پلیمرهای پلی‌اورتاناز این خانواده هستند که از آنها به‌خاطر عدم تغییرشکل در اثر حرارت و گرما، در ساخت قطعات هواپیما و موتور خودرو و حتی تجهیزات پزشکی استفاده می‌شود.

پ- پلیمر براساس ساختار ملکولی

دانشمندان انواع پلیمر، چه طبیعی و چه مصنوعی را براساس ساختار ملکولی، به گروه‌های زیر تقسیم‌بندی می‌کنند که عبارت است از:

• پلیمر خطی
• پلیمر شاخه‌ای
• پلیمر با پیوند عرضی و شبکه‌ای

از‌آنجاکه بررسی این موضوع نیاز به دانش تخصصی و صرف وقت زیاد دارد، بهتر دیدیم که برای افرادی که به دنبال اطلاعات بیشتری در این موضوع هستند، لینک مقاله منتشر شده در سایت بریتانیکا را ارائه بدهیم.

نحوه تولید انواع پلیمر

حال که دانستیم پلیمر چیست، بهتر است درباره پلیمریزاسیون و نحوه تولید پلیمر نیز اطلاعاتی داشته باشیم. در ابتدای مقاله اشاره شد که پلیمرها از تکرار زیاد ماده اولیه پلیمر، یعنی مونومر ساخته می‌شوند. اگر بخواهیم مصداقی برای مواد مونومری بیابیم، باید به موادی چون اتیلن اشاره کنیم که ماده اولیۀ پلیمریِ پلی‌اتیلن است؛ یا پروپیلن که منشا پلیمرِ پلی‌پروپیلن است. به تعبیری می‌توان گفت با کنارهم قرار گرفتن زنجیره ملکولی اتیلن، پلی‎اتیلن تولید می‎شود.

فرایند تولید پلیمر

یکی از مفاهیم مهم در بررسی پلیمر، واژه پلیمریزاسیون است. پلیمریزاسیون به فرایندی گفته می‌شود که مونومرها طی آن به پلیمر یا بسپار تبدیل می‌شوند. برای این فرایند چند روش متفاوت توضیح داده شده است که عبارتند از:

1-     فرایند اکستروژن

شاید اصلی‌ترین فرایند تولید بَسپار، روش اکستروژن است. در این روش، مواد مونومر در چند مرحله تبدیل به پلیمر می‌شود.

• ورود مواد اولیه: مواد مانند پودرهای پلاستیکی، مستربچ و سایر مواد افزودنی در دستگاهی به نام اکسترودر قرار می‌گیرند.
• ذوب‌شدن: مواد تحت حرارت ذوب شده و تبدیل به مایع می‌شوند.
• فشرده‌شدن: مواد مذاب تحت نیروی غلتک ماردون فشرده می‌شوند.
• قالب‌گیری شدن: مواد فشرده تحت قالب مخصوص به شکل متفاوت از دستگاه خارج‌ می‌شوند.

2-     فرایند ذوب

این فرایند ساده‌ترین حالت تولید پلیمر است. در این پروسه مواد مونومری در دستگاه مخصوص ذوب شده و سپس از طریق وسایل دمنده یا ایجکشن به قالب‌های مخصوص هدایت می‌شوند. در پروسه تولید به این فرایندها، روش تولید بادی یا تزریقی نیز گفته می‌شود.

دستگاه‌های مورد استفاده در تولید پلیمر

یکی از اشتباهاتی که نویسندگان مقاله‌های پلیمر چیست مرتکب می‌شوند، اشتباه در نوشتن ماشین‌آلات تولید پلیمر است. اصولا بسیاری از افراد، تولید محصولات پلیمری را با تولید پلیمر اشتباه می‌گیرند و این اشتباه به دلیل شباهت تولید پلیمر و محصولات آن است. ما در این مقاله به شکل مختصر این تجهیزات را شرح می‌دهیم.

1-     راکتور پلیمر

یکی از مهم‌ترین  تجیهزات صنعتی در فن‌آوری پلیمر، راکتورهای بسپار است. در این راکتورها، ماده اولیه یا مونومرها که از قبل با هم مخلوط شده‌اند؛ از طریق نازل‌ها به مخزن راکتور وارد می‌شوند. موتور تعبیه شده در بالای دستگاه با حرکت دورانی، مواد را به شکل خمیر درمی‌آورد. این مواد سپس از خروجی راکتور به قالب‌های مخصوص منتقل و پلیمر به شکل مخصوص تولید می‌شود.

2-     اکسترودر

فرایند این ماشین نیز مانند راکتور است. مواد مونومری در دستگاه با هم مخلوط و سپس با غلتک‌های مارپیچ شکل، این مواد تحت فشار و حرارت ذوب شده و در انتهای دستگاه، برش می‌خورند.

3-     دستگاه قالب تزریقی

مواد خمیر شده که همان مونومرهای اولیه هستند، توسط این دستگاه به قالب، تزریق شده و پلیمر تولید می‌شود.

این ماشین‌ها در کنار ماشین‌آلات خنک‌کننده و قالب‌گیری از جمله دستگاه‌هایی هستند که برای تولید بسپار از آن استفاده می‌شود. شرکت اندیکا تولیدکننده دستگاه‌های اکسترودر و سایر دستگاه‌های تولید محصولات پلیمری؛ یکی از بهترین سازندگان خطوط تولید پلیمر و محصولات پلیمری در ایران است و شما می‌توانید با راهنمایی مشاوران شرکت اندیکا بهترین خطوط تولید پلیمر و محصولات پلیمری نظیر نایلون را در اختیار خود داشته باشید.

کاربرد پلیمر

در ابتدای مقاله اشاره شد که ما امروزه بسیار واضح می‌دانیم که پلیمر چیست؛ زیرا وجود این محصولات را در زندگی خود حس کرده‌ایم. اما اگر بخواهیم به شکل تخصصی کاربرد پلیمر در زندگی خود را بنویسیم باید به موارد زیر اشاره کنیم:

1. علوم پزشکی: پروتزها و ایمپلنت‌ها (پلی‌اتیلن با چگالی بالا)، کپسول‌های دارویی با رهش بالا (پلی لاکتیک اسید)
2. صنایع هوافضا: کامپوزیت‌های پلیمری هواپیما (کربن فایبر) یا عایق‌های حرارتی مقاوم در دمای بالا (پلی ایمید)
3. صنایع الکترونیک: نانوکامپوزیت‌های رسانا برای حسگرها، صفحات نمای انعطاف‌پذیر (پلی‌تری فلوئوراتیلن)
4. صنایع اتومبیل‌سازی: پنل‌های داخلی و داشبورد (پلی‌کربنات)
5. صنایع نساجی: لباس ضدآب (نایلون) ماسک جراحی (پلی‌پروپیلن)
6. صنایع بسته‌بندی: شیرینگ، استرچ پالت (نایلون)

همانطور که مشاهده می‌شود کاربرد پلیمر در زندگی ما تبدیل به رکن اصلی شده است و امروزه صنایع زیادی با پلیمرها سروکار دارند.

بازار  پلیمر در ایران چیست

شاید در این قسمت مقاله پلیمر چیست بهتر باشد به وضعیت بازار پلیمر در ایران بپردازیم. آنچه مسلم است به دلیل وجود استخراج نفت در ایران و استفاده از مشتقات نفتی در تولید بسپارها، ایران یکی از عمده تولیدکنندگان این محصول در جهان است.

تنوع کاربرد پلیمر و افزایش دانش مهندسی در جهان سبب شده است، هر روز شاهد تولید بیشتر محصولات پلیمری در جهان باشیم.

به همین دلیل است که ایران دو درصد پلیمر در جهان را داراست و 21 درصد پلیمر خاورمیانه را تولید می‌کند. ازهمین‌رو پیش‌بینی می‌شود در سال 1404 نیز مانند سال گذشته ما شاهد سود بیشتر محصولات پلیمری باشیم. فراموش نکنید کشور 80 میلیونی ایران خود یکی از مصرف‌کنندگان اصلی مواد پلیمری مثل نایلون و نایلکس است که بیشتر از هرجای دیگر نیازمند پلیمر است و باتوجه به افزایش قیمت دلار، سود تولید محصولات بسپار نیز افزایش زیادی تجربه می‌کند که به همین دلیل سرمایه‌گذاری در حوزه تولید محصولات پلیمری را توجیه می‌نماید.

آینده صنعت پلیمر

کاربرد پلیمر و آینده این صنعت از مهم‌ترین مباحث این حوزه است؛ زیرا برای افرادی که قرار است در این صنعت سرمایه‌گذاری کنند، مهم است که چگونه در بازار تقریبا اشباع بسپار، وارد فضای جدید و کارآمدی بشوند.

برای پاسخ به این سوال که آینده صنعت پلیمر چگونه است، باید از چند زاویه به این موضوع بپردازیم. از دیدگاه محیط زیست و تکنولوژی که هم می‌توانند مانند دو لبه قیچی عمل کرده و این صنعت را نابود کنند و هم می‌توانند هرکدام در نقش کاتالیزور برای دیگری عمل کرده و آینده را بسازند. تکنولوژی می‌تواند پلیمرهایی تولید کند که  زیست‌پایه و تجزیه‌پذیر باشند و در محیط به راحتی تجزیه شوند و پلیمر می‌تواند محصولاتی ایجاد کند که در تکنولوژی‌هایی مانند خودران‌های تسلا نقش داشته باشند.

نباید فراموش کرد که تولید پلیمر در هر صورت یعنی استفاده بیشتر از منابع  فسیلی ملی؛ برای همین این‌روزها تلاش می‌شود استفاده از بازیافت و استفاده دوباره از پلیمر بیشتر شود تا کشف نفت کمتر و محیط زیست کمتر آلوده شود.

پلاست لاله کاشان تولیدکننده محصولات پلیمری

قبل‌تر در تعریف پلیمر چیست اشاره کردیم که برای تولید انواع نایلون و نایلکس به مواد اولیه‌ای به نام بسپار یا polymer نیاز داریم. شرکت پلاست لاله که یکی از تولیدکنندگان اصلی نایلون و نایلکس در ایران است، در این زمینه نیز فعالیت می‌کند. این شرکت علاوه‌بر تولید پلیمر توسط واحد زیرمجموعه خود یعنی معیار، ساخت و طراحی تجهیزات تولید پلیمر را نیز برعهده دارد. شرکت اندیکا یکی از شرکت‌های معتبر ساخت دستگاه‌های گرانول‌ساز است که عمل اصلی تولید پلیمر را برعهده دارد.

جمع‌بندی

آنچه در پایان باید به آن اشاره کنیم این است که وجود انواع پلیمر و کاربردی بودن آنها سبب شده است تولید این محصول یکی از درآمدزاترین سرمایه‌گذاری‌ها در کشور محسوب شود و سرمایه‌گذاران زیادی وارد این صنعت شوند.

اگر شما نیز ازجمله سرمایه‌گذاران در تولید انواع پلیمر هستید و نیاز به تجهیز یا گسترش خط تولید خود دارید، می‌توانید با کارشناسان ما در مجموعه پلاست لاله تماس بگیرید و از ایشان درباره چگونگی سرمایه‌گذاری و احداث یا گسترش خط تولید پلیمر و محصولات پلیمری مشورت بگیرید.

سوالات متداول

1. تفاوت پلیمر طبیعی و سنتزی چیست؟ اگر بخواهیم به‌صورت اصولی پلیمر را تعریف کنیم، باید تفاوت بین پلیمرها را نیز بدانیم. همان‌طور که اشاره شد پلیمرها در طبیعت نیز وجود دارند مانند کائوچو؛ اما انسان خود نیز پلیمرهایی را تولید کرده که به آنها پلیمر سنتزی یا مصنوعی در جهان می‌گویند و کاربرد آنها در انواع صنایع امروزی، بسیار زیاد است.
2. چالش‌های موجود در صعت پلیمر در ایران چیست؟ شاید مهمترین چالش که پیش‌روی تولیدکننده وجود دارد؛ تحریم‌ها و نقش آن در صادرات است. در‌حالی‌که کشورهایی چون روسیه، چین, عراق و تا حدی هند از مصرف‌کنندگان پلیمر ایرانی هستند؛ این صادرات در سال‌های اخیر به‌علت تحریم‌ها، کمرنگ‌تر شده اما این امید وجود دارد که در بستر مناسب، پلیمر ایرانی به کشورهای منطقه و جهان به‌صورت گسترده، صادر شود.
3. پلیمر چیست و چگونه بر محیط زیست تاثیر می‌گذارد؟ پلیمر ماده‌ای مصنوعی است که از تکرار مونومرها ساخته می‌شود. به‌دلیل آنکه بسپار یا پلیمر از مشتقات نفتی هستند و آنها در ساخت پلاستیک نقش اصلی را بازی می‌کنند، عدم تجزیه پلیمرها در طبیعت باعث ایجاد بحران‌های زیست‌محیطی می‌شود.