مرجع پلیمر در بازار ایران: پلیمرهای مقاوم در برابر حرارت از گروه پلیمرهایی هستند که مقاومت بالایی در برابر تخریب در دمای بالا دارند (نباید در دمای زیر ۴۰۰ درجه سانتی گراد تجزیه شود) و خواص مورد نیاز و سودمند خود را تا دماهای نزدیک به دمای تجزیه حفظ می‌کند. امروزه پلیمرهای مقاوم در برابر حرارت در ساختمان بخش های محتلفی از آسمان خراش ها، قایق ها و کابین های هواپیما و … حضور دارند.
کاربردهای پلیمرهای مقاوم حرارتی
پلیمرهای مقاوم حرارتی به طور عمده در صنایع اتومبیل سازی، صنایع هوا- فضا، قطعات الکترونیکی، عایق ها، لوله ها، انواع صافی ها، صنایع آشپزی و خانگی، چسب ها و پوشش سیم های مخصوص مورد استفاده قرار می گیرد.
تولید پلیمرهای مقاوم حرارتی
پلیمرهای مقاوم حرارتی هم به روش آلی و هم به روش معدنی تهیه می شوند. ذکر این نکته مهم است که روش آلی متداول تر و اغلب پژوهش ها توسط دانشمندان پلیمر در این زمینه ها به ثمر رسیده است.
مقاومت در برابر حرارت
هنگامی که از پلیمرهای مقاومت حرارتی صحبت می‌شود باید مقاومت حرارتی آنها را برحسب زمان و دما تعریف کنیم. افزایش هر کدام از فاکتورهای ذکر شده موجب کاهش طول عمر پلیمر می‌شود و اگر هر دو فاکتور افزایش یابند طول عمر به صورت لگاریتمی کاهش می‌یابد. به طور کلی اگر یک پلیمر به عنوان پلیمر مقاوم حرارتی در نظر گرفته می‌شود، باید به مدت طولانی در ۲۵۰ درجه سانتی گراد، در زمان‌های متوسط در پانصد درجه سانتی گراد و در کوتاه مدت در دمای هزار درجه سانتی گراد خواص فیزیکی خود را حفظ کند.
به طور دقیق تر یک پلیمر مقاوم حرارتی باید طی سه هزار ساعت و در حرارت ۱۷۷ درجه سانتی گراد، یا طی یکهزار ساعت در ۲۶۰ درجه سانتی گراد، یا طی یک ساعت در ۵۳۸ درجه سانتی گراد و یا طی ۵ دقیقه در ۸۱۶ درجه سانتی گراد، خواص فیزیکی خود را از دست ندهد.
نمودار TGA یک پلیمر مقاوم حرارتی تحت نیتروژن و هوا
سه روش اصلی برای بالا بردن مقاومت حرارتی پلیمرها وجود دارد.
- افزایش بلورینگی، افزایش اتصال عرضی و حذف اتصال‌های ضعیفی که در اثر حرارت اکسید می‌شوند.
- افزایش بلورینگی، کاربرد پلیمرها را در دمای بالا محدود می‌کند. زیرا موجب کاهش حلالیت و اختلال در فرآورش می‌شود.
- برقرار کردن اتصال‌های عرضی در الیگومرها روش مناسبی است و خواص پلیمر را به طور واقعی، اما غیر قابل برگشت تغییر می‌دهد.
اتصالاتی که باید حذف شود شامل اتصال‌های آلکیلی، آلیسیکلی، غیر اشباع و هیدروکربن‌های غیر آروماتیک و پیوند NH است . اما اتصالاتی که مفید است شامل سیستم‌های آروماتیکی، اتر، سولفون و ایمید و آمیدها هستند. این عوامل پایدار کننده به صورت پل در ساختار پلیمر واقع و موجب پایداری آنها می‌شوند. از طرفی ضروری است که پلیمر از قابلیت به کار گیری و امکان فرآورش مناسب برخوردار باشد.
پس باید تغییرات ساختاری طوری باشد که حلالیت و فرآورش مناسب تر داشته باشند. برای این منظور باید از واحد‌های انعطاف پذیرِ اتر، سولفون، آلکیل و همچنین از کوپلیمر کردن، و تهیه ساختارهایی با زنجیر نامنظم استفاده کرد.
به طور کلی پلیمرهای مقاوم حرارتی به چهار دسته تقسیم می‌شوند.
- پلیمرهای تراکم ساده، مانند پلیمرهایی که از حلقه آروماتیک تشکیل شده‌اند و با اتصالات تراکمی به یکدیگر متصل هستند.
- پلیمرهای هتروسیکل، یعنی پلیمرهایی که از حلقه‌های آروماتیک تشکیل شده‌اند اما از طریق حلقه‌های هتروسیکل به هم وصل شده‌اند.
- کوپلیمرهای ترکیبی تراکمی هتروسیکل، یعنی پلیمرهایی که شامل ترکیبی از اتصال‌های تراکمی ساده و حلقه‌های هتروسیکل می‌باشند.
- پلیمرهای نردبانی که شامل دو رشته زنجیر هستند.
تولید پلیمرهای مقاوم حرارتی در پتروشیمی تبریز
مجتمع پتروشیمی تبریز به منظور تامین نیاز قطعه‌سازان صنایع پلاستیک به گریدهایی با مقاومت حرارتی و مقاومت ضربه بالا، اقدام به تولید سه گرید ABS مقاوم حرارتی high resistance ABS و آلیاژ PC/ABS کرده است. گریدهای مقاوم در برابر حرارت ABS یکی از گریدهای پرمصرف در صنایع خودروسازی است و کاربردهای عمده آن در قسمت‌های داخلی خودرو از قبیل داشبورد، کنسول‌ها و پانل‌ها است.
مصرف کنونی این گونه پلیمرها در صنایع خودروسازی کشور افزون بر ۸ هزار تا ۱۰ هزار تن درسال است و تغییر شکل نیافتن در حرارت‌های بالا مهم ترین ویژگی این گریدها شناخته می شود؛ البته تقسیم‌بندی این گریدها براساس مقاومت آنها در حرارت‌های بالا صورت می گیرد که این مشخصه براساس نقطه نرمی وایکت (Vicat) اندازه‌گیری می‌شود.
منابع: MyChem
Wikipedia
