پلاستیک های مهندسی

درقرن بیستم و دوران طلایی بسپارهای گرمانرم، شیمیدانها بسپارهایی را وارد بازار کردند که استفاده و توسعهی آنها همچنان ادامه دارد. گسترش مطالعات در حوزه بسپارهای مهندسی، منجر به تولید محصولات جدید برای کاربردهای ویژه شده است. گروه جدیدی از پلیآمیدها با مقاومت حرارتی زیاد برای استفاده در محیطهای گرم، پلیاسترهایی با مقاومت بالا در برابر تخریب و ... .
پلیآمیدها :
پلیآمید یکی از قدیمی ترین بسپارهای گرمانرم مورد استفاده در صنعت است. در 10 سال گذشته، بیشینه دمای کاربری PA66، 160°c بوده است. اما امروزه به واسطه مطالعاتی که در حوزه تحقیق و توسعه این بسپار در شرکت Dupont انجام گرفته، دمای کاربری آن به 180 -210°cارتقاء یافته است.
ایجاد مقاومت گرما اکسایشی بالا، برای این بسپار به واسطه اصلاح آن توسط برخی از افزودنیها صورت میگیرد. استفاده از این افزودنیها باعث کاهش میزان نفوذ اکسیژن به داخل بسپار میشود.
شرکت Solvay نیز PA66 تازه ای را به بازار معرفی کرده است که دمای ذوب آن در محدوده 280-285°c است ( درحدود 20°c بیشتر از PA66 متداول). این محصول بیشتر برای کاربردهای الکتریکی مورد توجه قرار گرفته است. شرکت Solvay مطالعات در زمینه ارتقاء خواص PA66 را همچنان در دستور کار خود دارد چه حتی نسل جدید PA66 معرفی شده توسط این شرکت نیز، پایداری گرمایی مورد نیاز برای شارژرهای توربو خودرو را شامل نمیشود. دو نسل متفاوت از نسل جدید این پلیآمید معرفی شده است.
R 530 HR و Vydyne که در نمایشگاه K 2013 نیز معرفی شده و استفاده از آنها در ساخت سامانههای خنککننده پیشنهادشده است. یکی از این دو نمونه تا 30% پایداری در برابر تخریب و آبکافت را نیز داردکه با الیاف شیشه تقویت شده است.
شرکت Ube با ظرفیت تولید 22500 تن در سال PA66 و PA6 در اسپانیا و همچنین ظرفیت تولید 10000 تن در سال همبسپار PA6 و PA66 و همچنین تولید سه بسپار PA6,66,12 یکی از توان-مندترین شرکتهای تولیدکننده انواع PA درجهان به شمار میآید. اگرچه این شرکت نخستین بار در ژاپن تاسیس شد اما تا سال 2016، ظرفیت تولید آن در اسپانیا چشمگیرتر خواهد بود.
شکل1 . قاب صندلی ساخته شده از PA6
پلیاسترها :
امروزه پیشرفتهای زیادی در جهت افزایش مقاومت تخریب پیوندهای پلیبوتیلنترفتالات (PBT) صورت گرفته است.
Ultradur HR گونهای تجاری از PBT هاست که حاوی 30-15% الیاف شیشه است. این نسل مقاومت بالایی در برابر تخریب از خود نشان میدهد. این گونه ی تجاری خاصیت تاخیر اندازندگی شعله را نیز داراست. از این ماده در ساخت قطعات الکتریکی خودرو و به طورکلی وسایل الکترونیکی و هیبریدی و هم چنین ساخت پوشش باتری استفاده میشود.
Arnite AHR نیز نخستین گونهی تجاری پلیاتیلنترفتالات (PET)، مقاوم در برابر تخریب است که اخیرا وارد بازار شده و قابلیتهای مناسبی برای استفاده در قطعات خودرو را داراست. هنگامی که یک قطعه PET تحت فرآیند تزریق تولید میشود و در شرایط رطوبت نسبی 85% و دمای 85°c به مدت 1000 ساعت قرار میگیرد، استحکام کششی آن نصف خواهد شد حال آنکه گونه تجاری Arnite AHR حتی در این شرایط نیز تا90% استحکام کششی اولیه خود را حفظ میکند. خواص مناسب این ماده استفاده از آن را در ساخت قطعات خودرو افزایش میدهد. از این ماده در ساخت سامانههای احتراق خودرو نیز استفاده میشود. این نسل با درصد الیاف مختلف شیشه، بین 50-35% به فروش میرسد.

شکل2. نمایی از یک قطعه خودرو ساخته شده از PET با مقاومت حرارتی بالا
استالها:
شرکت Celanese گونه جدیدی از همبسپارهای پلیاستالی را به بازار معرفی کرده است. تمام محصولات پلیاستالی این شرکت توسط الیاف شیشه تقویت میشوند. خواص مکانیکی این محصولات نسبت به محصولات معرفی شده (PBT و پلیآمیدها) ضعیفتر است. به عنوان مثال چقرمگی این محصولات بیشتر از PBT ولی کمتر از پلیآمیدهاست. محصولات جدید این شرکت نسبت به محصولات قبلی، همسانگردی بیشتری دارند . دو گونه مختلف این محصول XGC10 و XGC25 هستند که به ترتیب حاوی 10 و 25 درصد، الیاف کوتاه شیشه میباشند. یکی از مزایای استالها نسبت به PBT آن است که خواص مکانیکی آنها در دمای محیط تغییر نمیکند که این مسئله به دمای انتقال شیشهای این مواد بازمیگردد. دمای انتقال شیشه برای استال حدود (60°c-) و برای PBT حدود 60°c است.
پلیکربناتها:
شرکت Bayer با تقویت پلیکربناتها به تولید نسل جدید رایانههای قابل حمل پرداخته است. وزن نسل پیشین این رایانهها 2.6 کیلوگرم و ضخامت آنها 3.5 cm بوده حال آنکه وزن نسل جدید 1.5 کیلوگرم و ضخامت آن 2.1 cm تخمین زده میشود. بنابراین استفاده از پلیکربنات تقویت شده کاهش وزن و ضخامت را به همراه داشته است. نسلهای جدیدی از پلیکربنات تقویت شده، با خواصی همچون مقاومت حرارتی و مقاومت ضربه بالا به بازار معرفی شده است که در تولید قطعات خودرو مصرف میشوند.
پلیکتون:
شرکت کره ای Hyosung به تولید پلیکتونی با نام تجاری Karilonمیپردازد. این شرکت باحمایت دولت و با هدف کاهش گازهای گلخانهای به تولید این محصول میپردازد چه پلیکتون از کربنمونوکسید تولیدی توسط صنایع شیمیایی، حاصل میشود. مقدار زیادی از محصول این شرکت در اختیار آمیزهسازان قرار می-گیرد. یکی از این شرکتهای آمیزهساز Akro-Plastic است که از پلیکتون و درصدهای مختلف الیاف شیشه آمیزههای گوناگونی را تولید میکند.
بزرگترین مزیت پلیکتون، مقاومت شیمیایی بالا و مناسب آن است. به عنوان مثال پس از 30 روز قرار گرفتن در Hcl، کشامد تا شکست 300% را نشان میدهد که عددی قابل توجه است . از طرف دیگر این ماده جهندگی بالاتری نسبت به استال و حتی PA 12 را داراست.
زمانی که پلیکتون تحت فرآیند تزریق قرار میگیرد کرنش تسلیم آن بیش از 30% و کشامد تا شکست آن بیشتر از 350% خواهد بود. این بسپار میزان خزش کمی نیز از خود نشان میدهد و از طرف دیگر میزان جذب آب آن نیز بسیار اندک است.