پلاستیک‌ها موادی هستند که به صورت مصنوعی ساخته میشوند و از مواد اولیه طبیعی گرفته میشوند. مواد اولیه تشکیل دهنده پلاستیک‌ها می‌توانند شامل مواد نفتی، گاز طبیعی و برخی مواد زیستی باشند. پلاستیک ها از مواد خام مانند گاز طبیعی، نفت یا گیاهان ساخته می شوند که به اتان و پروپان تصفیه می شوند. سپس آتان و پروپان در فرآیندی به نام “ترک خوردن” با حرارت آنها را به اتیلن و پروپیلن تبدیل می کند و با هم ترکیب میشوند تا پلیمرهای ایجاد کنند.
برای بهبود ویژگی‌های پلاستیک و تطبیق آن با نیازهای مختلف، مواد افزودنی به آن اضافه میشوند. این مواد می‌توانند شامل مواد نرم‌کننده برای افزایش انعطاف‌پذیری، پرکننده‌ها برای افزایش مقاومت مکانیکی، رنگ‌دهنده‌ها برای تغییر رنگ، مواد پایداری حرارتی و مواد ضد آب باشند. در ادامه مقاله همراه ما باشید تا مواد تشکیل دهنده پلاستیک را مورد بررسی قرار دهیم.
مواد تشکیل دهنده پلاستیک چیست؟
مواد تشکیل دهنده پلاستیک‌ها شامل دو عنصر اصلی است: پلیمرها و مواد افزودنی.
پلیمرها
در فرآیند تولید پلاستیک، مونومرها به روش‌های مختلفی مانند پلیمریزاسیون، کوپلیمریزاسیون و پلی‌کاندنسیون به یکدیگر متصل میشوند و زنجیره‌های طولانی تشکیل می‌دهند که به عنوان پلیمرها شناخته میشوند.
پلیمرها مولکول‌های بلندی هستند که از تکرار واحدهای کوچک به نام مونومرها ساخته شده‌اند. وقتی واحدهای مونومر با هم ترکیب میشوند، زنجیره‌های بلندی تشکیل می‌دهند که به عنوان ساختار اصلی پلاستیک عمل می‌کنند. برخی از پلیمرهای معروف شامل پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن، پلی‌وینیل کلراید (PVC) و پلی‌استایرن (PS) هستند.
مواد افزودنی
افزودنی ها یک اصطلاح کلی هستند که به هر چیزی که به پلاستیک اضافه می شود اشاره دارد. این اصطلاح هم پرکننده ها و هم تقویت کننده ها را در بر می گیرد. واژه افزودنی ها به طور گسترده ای از مواد شیمیایی اطلاق می شود تا ویژگی‌های مختلفی را به پلاستیک‌ها اضافه کنند و آنها را به نیازهای خاصی تطبیق دهند. برخی از مواد افزودنی شامل مواد نرم‌کننده برای افزایش انعطاف‌پذیری، پرکننده‌ها برای افزایش مقاومت مکانیکی، رنگ‌دهنده‌ها برای تغییر رنگ، مواد پایداری حرارتی، مواد مقاومت در برابر UV و مواد ضد آب میشوند.
از مواد افزودنی دیگری مانند آنتی‌اکسیدان‌ها (برای جلوگیری از اکسیداسیون پلاستیک)، مواد ضد خوردگی، آلیاژ سازه
(برای افزایش مقاومت مکانیکی و سختی)، مواد ضد سرکوب کننده حرارتی و مواد آروماتیک (برای افزایش مقاومت شیمیایی) نیز استفاده می‌شود.
میزان و نوع مواد افزودنی مورد استفاده در هر نوع پلاستیک ممکن است متفاوت باشد و به نیازهای خاص آن پلاستیک و برنامه استفاده آن بستگی دارد.
مواد تشکیل دهنده پلاستیک چه ویژگی هایی دارد؟
مواد اولیه پلاستیک دارای ویژگی‌های زیر هستند:
- قابلیت شکل‌پذیری: مواد اولیه پلاستیک قابلیت شکل‌پذیری بالا دارند. این به این معنی است که می‌توانند به شکل‌ها و ابعاد مختلفی تبدیل شوند، از جمله شکل‌های پیچیده و دقیق. این ویژگی به فرآیندهای تولید پلاستیک از جمله قالب‌گیری و ریخته‌گری کمک می‌کند.
- سبک وزن: پلاستیک‌ها به طور کلی سبک وزن هستند. این ویژگی آنها را برای استفاده در برنامه‌هایی که نیاز به وزن سبک دارند، مانند در صنایع خودروسازی و هوافضا، مناسب می‌کند.
- مقاومت شیمیایی: پلاستیک‌ها می‌توانند مقاومت شیمیایی بالایی داشته باشند. این به معنای مقاومت آنها در برابر اثرات مواد شیمیایی مختلف مانند اسیدها، بازها، حلال‌ها و حرارت است. بسته به نوع پلاستیک، مقاومت شیمیایی آن متفاوت است.
- عایق الکتریکی: بسیاری از پلاستیک‌ها خواص عایق الکتریکی دارند. این به معنای عدم هدایت جریان الکتریکی توسط پلاستیک است. به همین دلیل، پلاستیک‌ها در برنامه‌های الکتریکی و الکترونیکی بسیار استفاده میشوند.
- قابلیت بازیافت: بسیاری از پلاستیک‌ها قابلیت بازیافت دارند. این به معنای قابلیت استفاده مجدد و بازیافت پلاستیک‌ها برای تولید مواد جدید است. این ویژگی در جهت کاهش آلودگی محیط زیست و مدیریت پسماندهای پلاستیکی مهم است.
- مقاومت مکانیکی: پلاستیک‌ها می‌توانند مقاومت مکانیکی قابل توجهی داشته باشند. این به معنای مقاومت پلاستیک در برابر فشار، کشش، خمش و ضربه است. با استفاده از مواد افزودنی مناسب، مقاومت مکانیکی پلاستیک می‌تواند بهبود یابد.
به طور کلی، ویژگی‌های مواد اولیه پلاستیک به نوع پلاستیک و ترکیبات مورد استفاده آنها بستگی دارد.
انواع پلیمرهای تشکیل دهنده پلاستیک
پلیمرها، که مولکول‌های بلندی هستند و از تکرار واحدهای کوچک به نام مونومرها ساخته شده‌اند، در تشکیل پلاستیک‌ها نقش اساسی را ایفا می‌کنند. در زیر، برخی از انواع رایج پلیمرهایی که در تولید پلاستیک‌ها استفاده میشوند را ذکر می‌کنیم:
پلی‌اتیلن (Polyethylene)
پلی‌اتیلن یکی از پرکاربردترین پلیمرها در صنعت پلاستیک است. این پلیمر به دو شکل پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE) و پلی‌اتیلن با چگالی پایین (LDPE) تقسیم می‌شود. پلی‌اتیلن برای بسته‌بندی، لوله‌کشی، صنایع خودروسازی و بسیاری از برنامه‌های دیگر استفاده می‌شود.
پلی‌پروپیلن (Polypropylene)
پلی‌پروپیلن یک پلیمر سبک و مقاوم است و در صنایع مختلفی از جمله بسته‌بندی، صنایع خودروسازی، لوازم خانگی و موارد دیگر استفاده می‌شود.
پلی‌وینیل کلراید PVC
یک پلیمر ساختاری است که باعث می‌شود پلاستیکی سخت و مقاوم در برابر ضربه و عوامل شیمیایی تشکیل شود. PVC برای لوله‌کشی، کفپوش‌ها، پنجره‌ها و بسیاری از محصولات دیگر استفاده می‌شود.
پلی‌استایرن (Polystyrene)
پلی‌استایرن یک پلاستیک سخت و شفاف است که در تولید کاسه‌ها، لیوان‌ها، بسته‌بندی‌ها و محصولات دیگر استفاده می‌شود. همچنین، نوعی از پلی‌استایرن به نام پلی‌استایرن تخت (HIPS) نیز وجود دارد که در تولید قطعات صنعتی و محصولات الکترونیکی استفاده می‌شود.
پلی‌اتر (Polyester)
پلی‌اترها با خواص مکانیکی بالا و مقاومت به خوردگی شیمیایی استفاده میشوند. از مثال‌های رایج پلی‌اترها می‌توان به پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) که در تولید ظروف نوشیدنی و الیاف مصنوعی استفاده می‌شود، اشاره کرد.
پلی‌کربنات (Polycarbonate)
پلی‌کربنات یک پلاستیک شفاف و مقاوم است که در تولید شیشه‌های پلاستیکی، عینک‌ها، بطریهای نوشیدنی و موارد دیگر استفاده می‌شود.
پلی‌اتریمید (Polyimide)
پلی‌اتریمیدها پلاستیک‌هایی با دمای مقاومت بالا و خواص الکتریکی عالی هستند. آنها در برنامه‌هایی که نیاز به مقاومت در برابر حرارت بالا، عایق الکتریکی یا مقاومت شیمیایی است، استفاده میشوند.
پلی‌آمید (Polyamide)
پلی‌آمیدها نوعی پلیمر ساختاری هستند که شامل نایلون‌ها میشوند. آنها دارای مقاومت مکانیکی بالا، مقاومت در برابر حرارت و خواص ضد خوردگی هستند. پلی‌آمیدها در صنایع خودروسازی، فرش‌ها، البسه و بسیاری از برنامه‌های مصرفی دیگر استفاده میشوند.
پلی‌استر (Polyester)
پلی‌استرها پلیمرهایی هستند که در تولید الیاف مصنوعی، پارچه‌ها، فرش‌ها، بسته‌بندی و محصولات دیگر استفاده میشوند. نمونه‌های شناخته شده پلی‌استرها عبارتند از پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) و پلی‌بوتیلن ترفتالات (PBT).
پلی‌وینیل استات (Polyvinyl Acetate)
پلی‌وینیل استات یک پلیمر چسبنده است که در تولید چسب‌ها، رنگ‌ها، پوشش‌ها و مصارف دیگر استفاده می‌شود.
این فقط چند نمونه از انواع پلیمرهایی هستند که در تولید پلاستیک‌ها استفاده میشوند. هر نوع پلیمر دارای ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود است و ممکن است در صنایع و برنامه‌های مختلف مصرف شود.
انواع مواد افزودنی در تولید پلاستیک
در تولید پلاستیک، افزودنی‌ها یا مواد افزودنی به عنوان ترکیباتی که به پلیمر اصلی اضافه میشوند، استفاده میشوند. این مواد افزودنی برای بهبود خواص، ویژگی‌ها و عملکرد پلاستیک‌ها استفاده میشوند. در زیر، برخی از انواع مواد افزودنی رایج در تولید پلاستیک را ذکر می‌کنیم:
- مواد پركننده (Fillers: پرکننده‌ها به پلیمر اضافه میشوند تا ویژگی‌هایی مانند مقاومت مکانیکی، سختی، مقاومت حرارتی و مقاومت به خوردگی را بهبود بخشند. مثال‌هایی از مواد پرکننده عبارتند از سیلیس (سیلیکا)، تالک، کربنات کلسیم و گرافیت.
- مواد تقویت‌کننده (Reinforcements): مواد تقویت‌کننده یا الیاف تقویت‌کننده به پلیمر اضافه میشوند تا مقاومت و استحکام مکانیکی پلاستیک را افزایش دهند. این الیاف ممکن است شیشه، کربن، آرامید (مانند نایلون) و یا الیاف طبیعی مانند الیاف چوب باشند.
- مواد نرم‌کننده (Plasticizers): مواد نرم‌کننده به پلیمر اضافه میشوند تا انعطاف‌پذیری و قابلیت انعطاف‌پذیری پلاستیک را افزایش دهند. نمونه‌هایی از مواد نرم‌کننده عبارتند از فتالات، فتالات بدون پرتون و استرهای گلیسیرینی.
- مواد ضد حریق (Flame Retardants): مواد ضد حریق به پلاستیک اضافه میشوند تا خواص مقاومت در برابر آتش سوزی را بهبود بخشند. این مواد ممکن است شامل هالوژنیدها، فسفاتها، نیتروژنیدها و مواد خاص دیگر باشند.
- مواد ضد تجمع (Antistatic Agents): مواد ضد تجمع به پلاستیک اضافه میشوند تا جلوی تجمع الکترواستاتیکی و جذب گرد و غبار روی سطح پلاستیک را بگیرند. مثال‌هایی از مواد ضد تجمع عبارتند از آمین‌ها و سورفکتانت‌ها.
- مواد رنگزایی (Colorants): مواد رنگزایی به پلاستیک اضافه میشوند تا رنگ و ظاهر ظاهری پلاستیک را تغییر دهند. این مواد می‌توانند رنگ‌دهنده‌ها (رنگ‌های آلی و آلیزینی) و پیگمنت‌ها (رنگ‌های معدنی) باشند.
- مواد آنتی‌اکسیدان (Antioxidants): مواد آنتی‌اکسیدان به پلاستیک اضافه میشوند تا از تجزیه و زنگ زدگی پلاستیک به علت تماس با اکسیژن هوا جلوگیری کنند. مثال‌هایی از مواد آنتی‌اکسیدان عبارتند از بوتیل‌هیدروکسی‌تولوئن (BHT) و پروپیل‌گالات (PG).
- مواد مانع آب (Water Repellents): مواد مانع آب به پلاستیک اضافه میشوند تا مقاومت به نفوذ آب را بالا ببرند. این مواد می‌توانند شامل سیلان‌ها و فلوروکربن‌ها باشند.
- مواد مانع UV (UV Stabilizers): مواد مانع UV به پلاستیک اضافه میشوند تا از تجزیه و زنگ زدگی پلاستیک به علت تابش مضر اشعه ماوراء بنفش خورشید جلوگیری کنند. نمونه‌هایی از مواد مانع UV عبارتند از بنزوفنون، بنزوتریازول و صفحات تیتانیوم.
- مواد ضد انعقاد (Anti-fogging Agents): مواد ضد انعقاد به پلاستیک اضافه میشوند تا از تشکیل بخار آب روی سطح پلاستیک جلوگیری کنند و شفافیت را حفظ کنند. مثال‌هایی از مواد ضد انعقاد عبارتند از استئارات سوربیتان و استرهای اتانول آمین.
توجه داشته باشید که این فقط برخی از نمونه‌های مواد افزودنی در تولید پلاستیک هستند و هنوز مواد افزودنی دیگری نیز وجود دارند که ممکن است در صنایع مختلف استفاده شوند. همچنین، نوع و مقدار مواد افزودنی مورد استفاده در هر نوع پلاستیک ممکن است متفاوت باشد و بستگی به نیازهای خاص هر کاربرد داشته باشد.
کلام پایانی
پلاستیک نیز مانند کاغذ و شیشه محصول یک فرآیند پیچیده است. پلاستیک ها پلیمر هستند. پلیمر یک مولکول بزرگ است که از مولکول های کوچکتر به نام مونومر ساخته شده است. این مونومرها از مواد موجود در طبیعت مانند گاز طبیعی، نفت و گیاهان به دست می آیند.
نکته اصلی این است که برای تولید پلاستیک به کار و تخصص زیادی نیاز است. یک فرآیند به وضوح وجود ندارد، زیرا انواعی از پلاستیک وجود دارد.
با توجه به تنوع و ترکیب مواد تشکیل دهنده، پلاستیک‌ها می‌توانند خصوصیات متفاوتی داشته باشند. این خصوصیات شامل مقاومت در برابر حرارت، انعطاف‌پذیری، شفافیت، سختی و مقاومت شیمیایی است. همچنین، پلاستیک‌ها می‌توانند در برابر نور، رطوبت و عوامل محیطی دیگر مقاوم یا حساس باشند. مصرف پلاستیک‌ها به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد آنها همچنان در حال افزایش است و همچنان نیاز به توسعه راهکارهایی برای مدیریت بهتر مصرف، بازیافت و دفع پلاستیک‌ها داریم تا به حفظ محیط زیست بپردازیم.