پلیمر مهندسی

پلیمر مهندسی به چه مواد اولیه ای گفته می شود؟

پلیمر مهندسی (Engineering Polymer) به دسته ای از پلیمرهای مصنوعی گفته می شود که دارای خواص مکانیکی، حرارتی و شیمیایی بالاتری نسبت به پلیمرهای معمولی (مانند پلی اتیلن یا پلی پروپیلن) هستند و در کاربردهای مهندسی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.

پلیمر های مهندسی به دلیل ترکیب خواص عالی و وزن کم، جایگزین مناسبی برای فلزات و سرامیک ها در بسیاری از کاربردها هستند.

ویژگی های پلیمرهای مهندسی:

مقاومت مکانیکی بالا (استحکام، سفتی و مقاومت در برابر ضربه)
پایداری حرارتی بهتر (تحمل دماهای بالاتر بدون تخریب)
مقاومت شیمیایی و سایشی عالی
ابعاد پایدار (کمتر تحت تأثیر رطوبت یا حرارت تغییر شکل می دهند)
قابلیت استفاده در شرایط سخت صنعتی

انواع پلیمرهای مهندسی:

ترموپلاستیک های مهندسی:

پلی آمیدها (نایلون PA)
پلی کربنات (PC)
پلی اتیلن ترفتالات (PET)
پلی استال (POM)
پلی اترسولفون (PES)
پلی اتراترکتون (PEEK) (مقاومت حرارتی بسیار بالا)

ترموست های مهندسی:

اپوکسی ها
پلی اورتان های سخت
فنولیک ها

کاربردهای پلیمرهای مهندسی:

صنعت خودروسازی (قطعات موتور، سپر، باک بنزین)
الکترونیک و الکتریک (عایق های حرارتی، قطعات مقاوم در برابر جرقه)
هوا فضا (قطعات سبک و مقاوم)
پزشکی (ابزارهای جراحی، ایمپلنت ها)
صنایع شیمیایی (لوله ها و مخازن مقاوم در برابر خوردگی)

مواد پلی آمید و نایلونی از پرمصرف ترین مواد جهان

پلی‌آمیدها (PA) یا نایلون‌ها خانواده‌ای از پلیمرهای مهندسی با استحکام بالا، انعطاف‌پذیری و مقاومت عالی در برابر سایش و مواد شیمیایی هستند. این مواد به دو دسته اصلی آلیفاتیک (مانند نایلون ۶ و نایلون ۶۶) و آروماتیک (مثل نایلون ۶T) تقسیم می‌شوند که هر کدام برای کاربردهای خاصی طراحی شده‌اند. پلی‌آمیدها به‌دلیل جذب رطوبت، ممکن است در ابعاد تغییراتی ایجاد کنند، اما این ویژگی می‌تواند به بهبود مقاومت ضربه‌ای آنها کمک کند.

از پلی‌آمیدها در صنایع خودروسازی (ساخت قطعات موتور، مخازن سوخت)، نساجی (الیاف مقاوم)، الکترونیک (عایق‌های حرارتی) و پزشکی (ابزارهای جراحی) استفاده می‌شود. نایلون‌های تقویت‌شده با الیاف شیشه یا کربن نیز استحکام و پایداری حرارتی بالاتری دارند و در قطعات تحت بارهای سنگین به کار می‌روند. این مواد به‌دلیل ترکیب خواص مکانیکی و سهولت پردازش، جایگزین مناسبی برای فلزات در بسیاری از کاربردهای مهندسی هستند.

مواد پلی استال یا هوستافرم

پلی‌استال (POM) یا هوستافرم (Hostaform) یک پلیمر مهندسی با ساختار بلورینگی بالا و خواص مکانیکی عالی است که به دلیل استحکام، سفتی و مقاومت سایشی بالا در صنایع مختلف کاربرد دارد. این ماده در دو نوع هم‌پلیمر و کوپلیمر تولید می‌شود که نوع کوپلیمر (مانند هوستافرم) پایداری حرارتی و مقاومت شیمیایی بهتری دارد. پلی‌استال به‌دلیل اصطکاک کم، مقاومت در برابر خستگی و حفظ ابعاد پایدار، گزینه‌ای ایده‌آل برای قطعات متحرک و دقیق است.

از پلی‌استال در ساخت چرخ‌دنده‌ها، یاتاقان‌ها، قطعات الکترونیکی، اتصالات صنعتی و حتی لوازم پزشکی استفاده می‌شود. هوستافرم، به‌عنوان یکی از معروف‌ترین برندهای پلی‌استال، توسط شرکت Celanese تولید می‌شود و در خودروسازی، صنایع بسته‌بندی و سیستم‌های مکانیکی کاربرد گسترده دارد. این ماده جایگزین مناسبی برای فلزات در مواردی است که نیاز به کاهش وزن، مقاومت در برابر خوردگی و تولید مقرون‌به‌صرفه باشد.

پلیمر اکریلونیتریل بوتادین استایرن یا مواد پلاسیتک ABS

ABS (آکریلونیتریل بوتادین استایرن) یک ترموپلاستیک مهندسی پرکاربرد است که به دلیل ترکیب خواص مطلوبی مانند استحکام بالا، مقاومت ضربه‌ ای عالی و پردازش پذیری آسان، در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. این پلیمر از سه مونومر آکریلونیتریل (استحکام و مقاومت حرارتی)، بوتادین (انعطاف‌پذیری و چقرمگی) و استایرن (صافی سطح و قابلیت شکل‌پذیری) تشکیل شده است. ABS همچنین قابلیت مخلوط شدن با افزودنی‌های مختلف را دارد که امکان تولید انواع گریدهای مقاوم در برابر شعله، رسانا یا مستحکم‌تر را فراهم می‌کند.

از ABS به‌طور گسترده در تولید قطعات خودرو (داشبورد، پنل‌های داخلی)، محصولات مصرفی (اسباب‌بازی، لوازم خانگی)، قطعات الکترونیکی (پوشش دستگاه‌ها) و چاپ سه‌بعدی استفاده می‌شود. این ماده به‌دلیل سطح صاف، قابلیت رنگ‌پذیری و مقاومت در برابر ضربه، گزینه‌ای ایده‌آل برای کاربردهایی است که به دوام و زیبایی ظاهری نیاز دارند. علاوه بر این، ABS در مقایسه با بسیاری از پلیمرهای مهندسی دیگر، قیمت مقرون‌به‌صرفه‌تری دارد که آن را به انتخابی محبوب در صنعت تبدیل کرده است.

پلی کربنات یا PC

پلی کربنات (PC) یکی از مهم ترین پلیمرهای مهندسی است که به دلیل شفافیت بالا، استحکام فوق العاده و مقاومت حرارتی مطلوب، در صنایع پیشرفته کاربرد گسترده ای دارد. این ماده با ساختار مولکولی منحصر به فرد خود، ترکیبی استثنایی از خواص نوری، مکانیکی و حرارتی ارائه می دهد. پلی کربنات در مقایسه با شیشه تا ۲۵۰ برابر مقاوم تر در برابر ضربه بوده، در حالی که وزن بسیار کمتری دارد و به راحتی قابل پردازش است.

کاربردهای اصلی PC شامل صنایع نورپردازی (چراغ های خودرو، کلاه ایمنی)، الکترونیک (پوشش دستگاه ها، دیسک های فشرده)، بسته بندی های پزشکی و سازه های معماری (پانل های شفاف، سقف های گنبدی) می شود. همچنین این ماده به دلیل مقاومت در برابر اشعه UV و تغییرات آب وهوایی، برای استفاده در محیط های بیرونی ایده آل است. امروزه گریدهای خاص پلی کربنات مانند انواع ضد گلوله، مقاوم در برابر شعله و آلیاژهای PC/ABS برای کاربردهای تخصصی توسعه یافته اند. با وجود قیمت نسبتاً بالاتر نسبت به برخی پلیمرها، خواص منحصر به فرد PC آن را به ماده ای غیرقابل جایگزین در بسیاری از صنایع تبدیل کرده است.

پلیمر آکریلیک PMMA پلیمری آکریلیک

پلی متیل متاکریلات (PMMA) یا پلیمر آکریلیک یکی از مهم ترین پلیمرهای ترموپلاستیک شفاف است که به دلیل خواص نوری استثنایی و مقاومت محیطی بالا، به عنوان جایگزینی برای شیشه در بسیاری از کاربردها استفاده می شود. این ماده با نام های تجاری مانند پلکسی گلاس، آکریلیت و پرسپکس شناخته می شود و از مزایای آن می توان به شفافیت فوق العاده (انتقال نور تا ۹۲٪)، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش و آب وهوا، وزن سبک (نصف وزن شیشه) و قابلیت فرم دهی آسان اشاره کرد. PMMA همچنین از نظر شیمیایی در برابر بسیاری از مواد خورنده مقاوم است، هرچند در برابر حلال های آلی مانند استون آسیب پذیر می باشد.

از کاربردهای گسترده PMMA می توان به سازه های معماری (پنجره ها، سقف های شفاف)، علائم تبلیغاتی (تابلوهای نورانی)، صنایع خودروسازی (چراغ های خودرو، شیشه های جانبی)، لوازم پزشکی (عدسی های چشمی، ظروف آزمایشگاهی) و صنایع روشنایی (پخش کننده های نور) اشاره کرد. این ماده به دلیل قابلیت ماشین کاری و پرداخت سطح عالی، برای تولید قطعات دقیق و ظریف نیز مناسب است. با وجود شکنندگی نسبی در مقایسه با پلی کربنات، PMMA به دلیل قیمت مقرون به صرفه تر و مقاومت سایشی بهتر در بسیاری از موارد ترجیح داده می شود. همچنین انواع اصلاح شده آن با خاصیت ضدخش و آنتی استاتیک برای کاربردهای خاص توسعه یافته اند.

پلی اتیلن ترفتالات PET

پلی اتیلن ترفتالات (PET) یکی از پرمصرف ترین پلیمرهای ترموپلاستیک جهان است که به دلیل ترکیب منحصر به فرد خواص فیزیکی، شیمیایی و اقتصادی، تحول عظیمی در صنایع بسته بندی و نساجی ایجاد کرده است. این پلیمر نیمه بلوری با ساختار خطی و زنجیره های مولکولی فشرده، از پلی کندانساسیون مونومرهای اتیلن گلیکول و ترفتالیک اسید تولید می شود. PET در دو گرید اصلی بطری (با ویسکوزیته ذاتی بالا) و الیاف (با ویسکوزیته پایین تر) تولید می شود. از ویژگی های بارز آن می توان به شفافیت استثنایی (در حالت آمورف)، مقاومت مکانیکی خوب، خنثی بودن در برابر مواد غذایی، سدّ عالی در برابر گازها (به ویژه CO₂) و مهم تر از همه، قابلیت بازیافت صد درصدی اشاره کرد.

کاربردهای PET به صورت چشمگیری گسترده و متنوع است:

صنعت بسته بندی: تولید بطری های نوشیدنی (آب معدنی، نوشابه، روغن خوراکی)، ظروف یکبار مصرف غذایی، فیلم های بسته بندی دارویی و صنعتی
صنعت نساجی: تولید الیاف پلی استر (پارچه های پوشاک، موکت، تایرهای تقویت شده)
کاربردهای مهندسی: تولید ورق های فشرده (برای چاپ سه بعدی و کاربردهای ساختاری)
صنایع الکترونیک: عایق کاری کابل ها و مدارها
صنعت خودرو: ساخت قطعات داخلی و قطعات تقویت شده با الیاف شیشه

نکته جالب توجه، سهم 60 درصدی PET در بازار جهانی پلیمرهای بازیافتی (rPET) است که نشان دهنده اهمیت زیست محیطی این ماده می باشد. امروزه با اصلاحات شیمیایی و افزودنی های خاص، گریدهای جدیدی از PET با خواص بهبودیافته مانند مقاومت حرارتی بالاتر (تا 200 درجه سانتیگراد)، خاصیت آنتیباکتریال و شفافیت مطلق توسعه یافته اند. قیمت مناسب، فرآیندپذیری آسان و سازگاری با محیط زیست، PET را به یکی از انعطاف پذیرترین پلیمرهای قرن حاضر تبدیل کرده است.

پلی بوتیلن ترفتالات PBT

پلی بوتیلن ترفتالات (PBT) یک پلیمر مهندسی با خواص منحصر به فرد است که آن را به گزینه ای ایده آل برای کاربردهای دقیق و حساس تبدیل کرده است. این ماده با ساختار نیمه بلورین خود، ترکیبی متعادل از استحکام مکانیکی، پایداری حرارتی و مقاومت شیمیایی ارائه می دهد. برخلاف بسیاری از پلیمرهای دیگر، PBT جذب رطوبت بسیار کمی دارد که این ویژگی باعث حفظ خواص مکانیکی و الکتریکی آن حتی در محیط های مرطوب می شود. این پلیمر به ویژه در شرایطی که نیاز به عملکرد پایدار در محدوده وسیعی از دماها (از ۴۰- تا ۱۲۰ درجه سانتیگراد) وجود دارد، عملکرد ممتازی از خود نشان می دهد.

کاربردهای PBT عمدتاً در صنایعی متمرکز است که به مواد با دوام و قابل اعتماد نیاز دارند. در صنعت الکترونیک، از این ماده برای تولید قطعاتی مانند کانکتورها و سوکت ها استفاده می شود که باید در برابر حرارت و تنش های مکانیکی مقاوم باشند. در خودروسازی، PBT برای ساخت قطعات سیستم سوخت رسانی و محفظه سنسورها به کار می رود، جایی که مقاومت در برابر بنزین و روغن های موتور ضروری است. همچنین، این پلیمر در تولید لوازم خانگی و قطعات صنعتی که در معرض سایش قرار دارند، کاربرد گسترده ای دارد. انعطاف پذیری در پردازش و امکان ترکیب با مواد دیگر، PBT را به یکی از پلیمرهای پرکاربرد در مهندسی مواد تبدیل کرده است.

پلی یورتان TPU

ترموپلاستیک الاستومرها (TPE) خانواده ای از مواد پلیمری پیشرفته هستند که ترکیبی منحصر به فرد از خواص لاستیک های الاستومری و قابلیت پردازش ترموپلاستیک ها را ارائه می دهند. این مواد که گاهی به عنوان “لاستیک های بدون نیاز به ولکانیزه” شناخته می شوند، می توانند در حین گرم شدن ذوب و مجدداً قالب گیری شوند، در حالی که انعطاف پذیری و کشسانی خود را حفظ می کنند. TPEها معمولاً از بلوک کپلیمرهایی تشکیل شده اند که بخش های سخت (ترموپلاستیک) و نرم (الاستومر) را به صورت متناوب در ساختار خود دارند. این ساختار ویژه به آن ها امکان می دهد تا بدون نیاز به فرآیند ولکانیزاسیون، خواص کشسانی مشابه لاستیک های معمولی را از خود نشان دهند، در حالی که مانند پلاستیک های معمولی قابل ذوب و شکل دهی مجدد هستند.

کاربردهای TPE به دلیل تنوع خواص و سهولت پردازش، بسیار گسترده است. در صنعت خودروسازی از این مواد برای ساخت قطعاتی مانند درزگیرها، قطعات داخلی داشبورد و دستگیره های در استفاده می شود که نیاز به احساس نرم و انعطاف پذیری دارند. در صنایع پزشکی، TPEها برای تولید محصولاتی مانند سرنگ های نرم، ماسک های صورت و بسته بندی های پزشکی به کار می روند که نیازمند تماس پوستی ایمن و زیست سازگاری هستند. در محصولات مصرفی، از TPE در ساخت اسباب بازی های نرم، دسته های ابزار و لوازم آشپزخانه استفاده می شود. همچنین در صنعت بسته بندی، درپوش ها و درب های انعطاف پذیر اغلب از جنس TPE تولید می شوند. از مزایای کلیدی این مواد می توان به قابلیت بازیافت، تنوع رنگی، مقاومت در برابر شرایط جوی و امکان تولید در طرح های پیچیده اشاره کرد که آن ها را به گزینه ای ایده آل برای بسیاری از کاربردهای صنعتی تبدیل کرده است.

ترموپلاستیک الاستومرها TPE

پلی فنیلن سولفید (پی پی اس PPS)

پلی فنیلن سولفید (PPS) یک پلیمر مهندسی با کارایی بالا است که به دلیل ترکیب منحصر به فرد خواص مکانیکی، حرارتی و شیمیایی، در صنایع پیشرفته مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده نیمه بلورین، مقاومت حرارتی بالایی دارد (تا ۲۳۰ درجه سانتی گراد با تقویت الیاف شیشه) و در برابر مواد شیمیایی خورنده، شعله و سایش مقاوم است . از جمله کاربردهای کلیدی آن می توان به ساخت قطعات خودرو (پیستون ترمز، سنسورها)، تجهیزات الکترونیکی (کانکتورها، رله ها) و قطعات صنعتی (پمپ ها، یاتاقان ها) اشاره کرد.

در مورد قیمت PPS، این ماده به دلیل فرآیند تولید پیچیده و خواص ویژه، قیمتی بالاتر از پلیمرهای مهندسی معمول مانند نایلون یا ABS دارد. بر اساس داده های بازار، قیمت میلگرد PPS با قطر ۲۵ میلی متر حدود ۵,۶۰۰,۰۰۰ تومان (وزن ۰.۸ کیلوگرم) گزارش شده است . همچنین قیمت جهانی رزین PPS تقویت شده با الیاف شیشه یا کربن بسته به درصد تقویت کننده و برند تولیدکننده متفاوت است. برای مثال، PPS با ۴۰٪ الیاف شیشه (GF40) دارای استحکام کششی ~۱۴۵ مگاپاسکال و دمای تحمل حرارتی تا ۲۶۰ درجه سانتی گراد است . برای دریافت قیمت دقیق و به روز، توصیه می شود با تامین کنندگان معتبر مانند کیوان پلاستیک چین یا شرکت سپاهان پلیمر تماس بگیرید.