HANIKO
21st September 2011, 12:02 AM
یکی از افتخارات اخیر محققین پلیمر ایران دستیابی به نخستین پلیمرهای مقاوم حرارتی جهان است.این اختراع با دستیابی محققین پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران به دانش فنّی طراحی و تهیهٔ مونومرهای جدید میسر شده است که یکی از مهمترین کاربردهای این پلیمر در تهیه لباس فضانوردان میباشد.این اختراع به نام دکتر پور عطایی محقق ایرانی به ثبت رسیده است. دستیابی ایران به دانش فنی ساخت نخستین پلیمرهای مقاوم حرارتی جهان در ۳۱ مقاله ی بین المللی چاپ ودر ۵۴ سمینار داخلی و خارجی مطرح شده و به نام ایران به ثبت رسیده است.
اما پلیمر مقاوم حرارتی چیست؟
پلیمرهای مقاوم حرارتی پلیمرهایی هستند که دارای دمای ذوب بالایی می باشند و در برابر حرارت های بالا خواص فیزیکی و شیمیایی خود را حفظ می کنند . در کل وقتی مواد آلی در معرض حرارت بالا قرار می گیرند تشکیل ترکیبات آروماتیک می دهند . بنابراین پلیمرهای آروماتیک باید در برابر دماهای بالا مقاوم باشند . مقاومت حرارتی یک پلیمر را باید بر حسب دوفاکتور دما و زمان تعریف کنیم . که افزایش هر کدام از آنها موجب کاهش طول عمر پلیمر می شود . و افزایش همزمان آنها مقاومت پلیمر را به طور تصاعدی کاهش می دهد.
به طور کلی یک پلیمر مقاوم باید بتواند به مدت طولانی در دمای ۲۵۰ درحه سانتیگراد،در یک زمان متوسط در دمای ۵۰۰ درجه سانتیگراد و در کوتاه مدت در ۱۰۰۰درجه سانتیگراد خواص فیزیکی خو را حفظ کند.به طور دقیق تر یک پلیمر مقاوم باید به مدت ۳۰۰۰ساعت در ۱۷۷ درجه سانتیگراد یا طی ۱۰۰۰ساعت در۲۶۰ درجه سانتیگراد یا به مدت یک ساعت در ۵۳۸ درجه سانتیگراد یا به مدت ۵ دقیقه در ۸۱۶ درجه سانتیگراد خواص فیزیکی خود را از دست ندهد.پلیمرهای مقاوم حرارتی به طور عمده در صنایع هوافضا ، اتومبیل سازی ،قطعات الکترونیکی ، عایق ها ، لوله ها ، انواع صافی ها ، صنایع آشپزی و خانگی ، چسب ها و پوشش سیم های مخصوص مورد استفاده قرار می گیرند .برای ساخت لباس فضانوردان از نوعی پلیمر مقاوم حرارتی به نام پلی بنزا میدازول با نام تجاری PBI که به شکل الیاف است استفاده می کنند.
بدون شک اگر سال ها پژوهش و آزمایش های گوناگون موجب کشف الیاف پلیمری مقاوم در برابر حرارت نمی شد هیچ فضانورد ی قادر نبود به فضا سفر کند .این پلیمرها هم به روش های معدنی و هم به روش های آلی تهیه می شوند . البته روش آلی متداول تر است و بیشتر پژوهش های دانشمندان در این زمینه به ثمر رسیده است .
طی سال های اخیر گونه های وسیعی از پلیمرهای آروماتیك و آلی فلزی مقاوم در برابر گرما، توسعه و تكامل داده شده اند، كه تعداد كمی از آنها به علت قیمت بالای آنها در تجارت قابل قبول نبوده اند. پلیمرهای آروماتیك، به خاطر اسكلت ساختاری صلب، دمای گذار شیشه ای Tg و ویسكوزیته بالا، قابلیت حلالیت كم دارند، بنابراین سخت تر از سایر پلیمرها هستند. در حال حاضر بالاترین حد مقاومت گرمایی از پلیمرهای آلی بدست آمده است، بنابراین در سال های اخیر تاكید روی معرفی تفاوت های ساختاری پلیمرها بوده است.
پیوستن گروه های انعطاف پذیر مانند اتر یا سولفون در اسكلت، یك راهكار است. هر چند این اقدامات باعث حلالیت بیشتر، ویسكوزیته كمتر و معمولاً پایداری حرارتی كم می شود. نگرش دیگر برای وارد كردن گروههای آروماتیك حلقه ای این است كه به صورت عمودی در اسكلت صفحه ای آروماتیك قرار می گیرد. همان طور كه در پلی بنزایمیدازول اشاره شد این ساختارها كه »كاردو پلیمر« نامیده می شوند معمولاً پایداری بالایی دارند، بدون این كه خواص دمایی آنها از بین برود. وارد كردن اسكلت با گروههای فعال كه در اثر گرما موجب افزایش واكنش حلقه ای بین مولكولی می شوند، راهی دیگر برای پیشرفت روندكار است.
مهم ترین و پرمحصول ترین راه از نقطه نظر توسعه تجارتی، سنتز الیگومرهای آروماتیك یا پلیمرهایی است كه با گروههای پایانی فعالی، خاتمه داده شده اند. الیگومرهایی كه انتهای آنها فعال شده اند، در دمای نسبتاً پایین ذوب می شوند و در انواع حلال ها نیز حل می شوند. هم چنین در موقع حرارت دادن به پلیمرهای شبكه ای پایدار تبدیل می شوند.
اما پلیمر مقاوم حرارتی چیست؟
پلیمرهای مقاوم حرارتی پلیمرهایی هستند که دارای دمای ذوب بالایی می باشند و در برابر حرارت های بالا خواص فیزیکی و شیمیایی خود را حفظ می کنند . در کل وقتی مواد آلی در معرض حرارت بالا قرار می گیرند تشکیل ترکیبات آروماتیک می دهند . بنابراین پلیمرهای آروماتیک باید در برابر دماهای بالا مقاوم باشند . مقاومت حرارتی یک پلیمر را باید بر حسب دوفاکتور دما و زمان تعریف کنیم . که افزایش هر کدام از آنها موجب کاهش طول عمر پلیمر می شود . و افزایش همزمان آنها مقاومت پلیمر را به طور تصاعدی کاهش می دهد.
به طور کلی یک پلیمر مقاوم باید بتواند به مدت طولانی در دمای ۲۵۰ درحه سانتیگراد،در یک زمان متوسط در دمای ۵۰۰ درجه سانتیگراد و در کوتاه مدت در ۱۰۰۰درجه سانتیگراد خواص فیزیکی خو را حفظ کند.به طور دقیق تر یک پلیمر مقاوم باید به مدت ۳۰۰۰ساعت در ۱۷۷ درجه سانتیگراد یا طی ۱۰۰۰ساعت در۲۶۰ درجه سانتیگراد یا به مدت یک ساعت در ۵۳۸ درجه سانتیگراد یا به مدت ۵ دقیقه در ۸۱۶ درجه سانتیگراد خواص فیزیکی خود را از دست ندهد.پلیمرهای مقاوم حرارتی به طور عمده در صنایع هوافضا ، اتومبیل سازی ،قطعات الکترونیکی ، عایق ها ، لوله ها ، انواع صافی ها ، صنایع آشپزی و خانگی ، چسب ها و پوشش سیم های مخصوص مورد استفاده قرار می گیرند .برای ساخت لباس فضانوردان از نوعی پلیمر مقاوم حرارتی به نام پلی بنزا میدازول با نام تجاری PBI که به شکل الیاف است استفاده می کنند.
بدون شک اگر سال ها پژوهش و آزمایش های گوناگون موجب کشف الیاف پلیمری مقاوم در برابر حرارت نمی شد هیچ فضانورد ی قادر نبود به فضا سفر کند .این پلیمرها هم به روش های معدنی و هم به روش های آلی تهیه می شوند . البته روش آلی متداول تر است و بیشتر پژوهش های دانشمندان در این زمینه به ثمر رسیده است .
طی سال های اخیر گونه های وسیعی از پلیمرهای آروماتیك و آلی فلزی مقاوم در برابر گرما، توسعه و تكامل داده شده اند، كه تعداد كمی از آنها به علت قیمت بالای آنها در تجارت قابل قبول نبوده اند. پلیمرهای آروماتیك، به خاطر اسكلت ساختاری صلب، دمای گذار شیشه ای Tg و ویسكوزیته بالا، قابلیت حلالیت كم دارند، بنابراین سخت تر از سایر پلیمرها هستند. در حال حاضر بالاترین حد مقاومت گرمایی از پلیمرهای آلی بدست آمده است، بنابراین در سال های اخیر تاكید روی معرفی تفاوت های ساختاری پلیمرها بوده است.
پیوستن گروه های انعطاف پذیر مانند اتر یا سولفون در اسكلت، یك راهكار است. هر چند این اقدامات باعث حلالیت بیشتر، ویسكوزیته كمتر و معمولاً پایداری حرارتی كم می شود. نگرش دیگر برای وارد كردن گروههای آروماتیك حلقه ای این است كه به صورت عمودی در اسكلت صفحه ای آروماتیك قرار می گیرد. همان طور كه در پلی بنزایمیدازول اشاره شد این ساختارها كه »كاردو پلیمر« نامیده می شوند معمولاً پایداری بالایی دارند، بدون این كه خواص دمایی آنها از بین برود. وارد كردن اسكلت با گروههای فعال كه در اثر گرما موجب افزایش واكنش حلقه ای بین مولكولی می شوند، راهی دیگر برای پیشرفت روندكار است.
مهم ترین و پرمحصول ترین راه از نقطه نظر توسعه تجارتی، سنتز الیگومرهای آروماتیك یا پلیمرهایی است كه با گروههای پایانی فعالی، خاتمه داده شده اند. الیگومرهایی كه انتهای آنها فعال شده اند، در دمای نسبتاً پایین ذوب می شوند و در انواع حلال ها نیز حل می شوند. هم چنین در موقع حرارت دادن به پلیمرهای شبكه ای پایدار تبدیل می شوند.