مهندسی پلیمر

درگیری‌های فیزیکی همچون گره خوردگی‌های بین زنجیری (Entanglements) باعث عدم شارش زنجیرها می‌شود و نیروهای بین زنجیری مانند پیوندهای هیدروژنی این درگیری‌ها را تشدید می‌کنند و باعث مستحکم تر شدن ساختار ماده و بهبود خواص آن می‌شوند. یک چنین ساختاری در ترموپلاستیک‌ها سبب می‌شود که ماده، توانایی ذوب شدن را داشته باشد و در نتیجه 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 می‌توانیم بر این نیروی بین زنجیری غلبه کرده و پلیمر را ذوب کنیم که این مسئله بیانگر فرایندپذیری آسان و همچنین وجود صرفهٔ اقتصادی است. پلیمرهای مشهوری چون PC , PMMA , PS، پلی پروپیلن، پلی اتیلن و… جزﺀ این خانواده هستند.

اما الاستومرها دارای اتصالات شیمیایی (کووالانسی) بین زنجیره‌های خود هستند: چون نیروهای بین زنجیری همچون نیروهای درون زنجیری ازنوع کووالانسی است در نتیجه امکان ذوب شدن از ماده سلب شده و دیگرقابل بازیافت نیست. ازطرفی فرایند کراسلینکینگ، فرایندی هزینه براست و شکل‌دهی الاستومرها سخت بوده و همواره با محدودیت‌هایی همراه می‌باشد ولی با تمام این وجود به دلیل خواص ویژه الاستومرها نیازمند کاربرد آن‌ها می‌باشیم و ترموپلاستیک‌ها نمی‌توانند این کاربردها را به خود اختصاص دهند. رابرهای مشهوری چون NBR , SBR , BR , NR جزﺀ این خانواده می‌باشند. 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 می‌دهند و گفتیم که وجود این اتصال عرضی شیمیایی یعنی عدم توانایی درذوب کردن ماده و در نتیجه عدم توانایی در بازیافت آن.

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 نرم‌تر (Softer Material) که در دمای اتاق به صورت رابری (Rubber like) است تشکیل شده‌است.

این نکته را باید مد نظر داشته باشیم که بخش‌های Soft و Hard باید از نظر ترمودینامیکی ناسازگار باشند به‌طوری‌که 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، شدیداً تحت تأثیرمشخصات 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 ۱ تا ۴ عضو گروه Block-Copolymers و شماره‌های ۵ و ۶ عضو گروه Polymer Blends می‌باشند.

اخیراً دو خانوادهٔ جدید به نام‌های radiation cross linked , TPE- Silicone که اولی جزﺀ گروه Block-Copolymers و دیگری Polymer Blends است نیز مطرح شده‌اند ولی هنوز گسترده نشده‌اند و مرسوم نیستند ولی پیش‌بینی می‌شود که به زودی جایگاه خود را به دست می‌آورند. ازلحاظ Hardness نیز دامنهٔ آن‌ها در رنج Shore A 35 - Shore D 60 می‌باشد. آلیاژسازی پلیمرها جهت ساخت ترموپلاستیک پلیمرها یکی از اقدامات نوینی است که صورت گرفته‌است. بسیاری از صنایع پایین دستی پتروشیمی نیز در دنیا مشغول تولید این دسته از آلیاژهای پلیمری (پلی بلندها) هستند و کاربردهای ویژه‌ای بخصوص در صنعت خودرو و … را توسط این مواد جدید به وجود آورده‌اند (منبع: «فصل مقدمه» از پایان‌نامه کارشناسی ارشد نوشته شده توسط عمار قاسمیان عزیزی به راهنمایی پروفسور احمد عارف آذر)