معرفی علمی قیر

هر چند قیر محصول آشنایی در زندگی می‌باشد، در این مطلب سعی شده تا خوانندگان را با شناخت علمی آن نیز آشنا نماییم:

قیر، سنگین­ترین برش نفت خام و یکی از پیچیده­ترین اجزای آن، به رنگ تیره، به اشکال جامد، نیمه جامد یا ویسکوز و با منشاء طبیعی یا تولیدی می­باشد. عمدة اجزای سازندة قیر از ترکیبات هیدورکربوری با وزن مولکولی بالا تشکیل شده که شامل مواد روغنی، رزین و آسفالتین­ها می­باشد. این ماده از نظر شیمیایی دارای ترکیبی بسیار پیچیده است و دارای خواص فیزیکی از جمله چسبندگی و ضد رطوبتی بوده و در دی‌سولفید کربن و CO2 حل می­شود .

در برخی از کشورها، واژة آسفالت(Asphalt) معادل با واژه قیر (Bitumen) به کار برده می­شود، اما در ایران، آسفالت بیشتر به معنی مخلوطی از قیر و ماسه که در راهسازی کاربرد دارد، مورد استفاده قرار می­گیرد.

انواع قیر

قیر را از نظر منشا تولید، می­توان به سه دستة قیرهای طبیعی، قطرانی و نفتی تقسیم­بندی کرد:

الف) قیرهای طبیعی (Native Asphalts or Natural Bitumens)، دسته­ای از مواد قیری هستند که تحت تاثیر عوامل جوی و گذشت زمان به طور طبیعی ایجاد شده و بدون نیاز به روش‌های تقطیر به­کار می­روند و از لحاظ ترکیب و خواص بسیار متنوع می‌باشند.

ب) قیرهای قطرانی (Coal Tar Pitches)، موادی سیاه رنگ و سخت هستند که باقیماندة تقطیر قطران زغال سنگ می‌باشند. سطح تازه شکستة آنها براق بوده و به هنگام حرارت دادن، با افت سریع گرانروی، ذوب می­شوند و دمای ذوبشان به روش تولید آنها وابسته است.

ج) قیرهای نفتی (Petroleum Asphalts)، آن دسته از قیرهایی هستند که منشاء آنها نفت خام می­باشد. این قیرها، قیرهای جامد و نیمه جامدی هستند که به طور مستقیم از تقطیر نفت خام و یا با عملیات اضافی دیگری نظیر دمیدن هوا به دست می­آیند و نسبت به انواع دیگر قیر، کاربردهای بیشتر و مصرف بالاتری را دارا هستند.

نحوة تولید قیر نفتی

نفت خامی که توسط لوله­های قطور و از مراکز بهره­برداری به پالایشگاه منتقل می­گردد، پس از تصفیه و انجام مراحل مختلف عملیاتی (در همین مراکز)، تبدیل به فرآورده­های گوناگونی می­شود که قیر نفتی نیز از جملة این فرآورده­ها می­باشد.

این قیر در فرآیند تقطیر در برج خلاء به دست می­آید که ته ماندة برج تقطیر در خلاء (V.B) نام داشته و تحت تاثیر دو متغیر تقطیر و نفت خام قرار دارد. این ته‌مانده، پایة ساخت قیرهای مختلف می­باشد که در برخی موارد به­طور مستقیم قیری با مشخصات قیرهای راهسازی به دست می‌آید ولی در عمدة موارد، موجب تولید قیری می­گردد که بسیار نرم بوده و برای تهیة قیرهای مناسب راهسازی و بام ساختمان‌ها، نیازمند بالا بردن نقطة نرمی از طرق مختلف نظیر هوادهی می­باشد. در فرایند هوادهی که اکسیداسیون نیز خوانده می­شود، مجموعه‌ای از فعل و انفعالات پیچیدة شیمیایی، نظیر هیدوروژن‌زدایی، پلیمریزاسیون و کنداوسیون صورت می­پذیرد که بالابردن نسبت کربن به هیدورژن، قیر رقیق را به تدریج سفت­تر ساخته و امکان ساخت قیرهای مختلف را می­دهد.

اقسام قیر مصرفی

قیر را از حیث نوع مصرف به دو نوع قیرهای راهسازی یا قیر رقیق و قیرهای ساختمانی و (عایق بام) یا قیر سفت تقسیم­بندی می­نمایند. حدود 90 درصد از قیرهای تولیدی در راهسازی و 10 درصد آن برای مصارف عایق‌کاری به کار برده می­شود. در کشور ما، عمدة مصرف قیر توسط وزارت راه و ترابری جهت ساختن جاده­ها و همچنین شهرداری‌ها به منظور روکش خیابان‌ها صورت می­گیرد.

قیرهای راهسازی را معمولاً بر اساس درجة نفوذ یا نفوذپذیری (Penetration) دسته­بندی می­نمایند. درجة نفوذ یک مادة قیری، بیانگر قوام و استحکام آن می­باشد که به صورت تعداد واحد نفوذ (یک دهم میلی­متر) یک سوزن استاندارد قائم در یک نمونة قیر و در شرایط معینی از زمان و وزن روی سوزن و دما تعریف می­گردد. معمولاً درجة نفوذپذیری قیرها را 25 درجة سانتی­گراد با وزنة 100 گرمی و در مدت 5 ثانیه اندازه­گیری می­نمایند. قیرهای راهسازی که در ایران ساخته می­شود، "60 به 70" و "85 به 100" می­باشد که این اعداد بیانگر محدودة درجة نفوذ قیرها می­باشد.

Composite bio material

اگر چه استفاده از مواد فلزی پر مدول برای نگهداری و محکم ساختن استخوان های داخلی موفقیت آمیز بوده است زمینه برای توسعه مواد پلیمری غیر جاذب در این خصوص وجود دارد . یک گروه از کامپوزیت ها که تا کنون بررسی شده است کامپوزیت های بر پایه پلی استر ها یا پلی ارتو استرهای تقویت شده با الیاف آلی یا کلسیم یا کلسیم / سدیم می باشد . به عنوان مثال Poly – L - Lactide تقویت شده با الیاف پلی گلیلولید افزایش زیادی در استحکام و صلبیت نشان می دهد . مثال دیگر کامپوزیت پلی لاکتیک تقویت شده با الیاف غیر آلی کلسیم فسفات می باشد . لازم به ذکر است استفاده از این مواد هنوز در مرحله توسعه می باشد .

2-1-1 ترمیم استخوان شکسته

استخوان از آنجا که خواصش تابع جهات می باشد یک ماده آن ایزوتروپیک به شمار می رود . استخوان کلا در کشش و برش بویژه در امتداد صفحه طولی ضعیف است . تحت بارگذاری اضافی یا ضربه استخوان می شکند , بسته به اندازه ترک , جهت , مرفولوژی و محل ترک انواع شکست را در استخوان خواهیم داشت .
شکست های استخوان به طرق گوناگونی تحت عمل و مداوا قرار می کیرند که این روش ها را می توان به دو نوع فیکسالسیون ( تثبیت ) داخلی و خارجی دسته بندی نمود .
در فیکسالسیون خارجی به واز کرذن محل شکست نیازی نیست در صورتیکه در فیکسالسیون داخلی به این عمل نیاز می باشد . در فیکسالسیون خارجی قطعات استخوان به کمک وسایل گونگون نظیر نوارها و قالبها یا بریسها و سایر سیستمهای تثبیت کننده خارجی در کنار هم نگه داشت .مواد قالبی یا بانداژهای پلاستری در ساخت نوارها , قالب ها یا بریس ها مورد استفاده قرار می گیرند . 

امروزه محققان به منظور استخوان سازی بهتر پیچهای کامپوزیتی از جنس کربن / C4 و CF/PEEK نیز تولیدنموده اند.به این ترتیب با بکارگیری پلیت ها و پیچهای کامپوزیتی پلیمری  , مشکل خوردگی که در پیچ و پلیت های فلزی دیده میشود دیگر وجود نخواهد داشت  علاوه بر این کاشت های فلزی ، تستهای پس از عمل که یا به کمک اشعه ایکس و یا بصورت روش های ترموگرافی کامپیوتری و تصویر برداری ، رزونانس مغناطیسی صورت می گیرند را بخاطر انعکاس امواج و ایجاد محصولات نامطلوب مشکل می سازند . برای رفع چنین مشکلاتی دو محقق با نام های برانتیگان و چیاتپا قفس هایی از جنس کامپوزیتهای CF/PEEK و CF/PS ساختند                                                                                                           

2-1-3- « جایگزینهای مفاصل » :

مفاصل به بدن و قسمت های مختلف آن امکان حرکت می دهند .
روش جراحی آزتوپلاستی یک روش جراحی مناسب برای تشخیص و تخفیف دردهای مفصلی می باشد . امروزه از آرتوپلاستی جایگزین کل مفصل بعنوان یک موفقیت بزرگ در جراحی ارتوپدیک یاد می شود . مشخص شده که در ساقه های فلزی شل شدگی پروتز و از کار افتادگی احتمالی می تواند از طریق طراحی دقیق تر پروتز و با استفاده از یک ماده با سفتی کمتر و با خواص مکانیک مشابه با استخوان کاهش می یابد . با این وجود و بخاطر نیاز به استحکام بالا در پروتز لگن ، مواد مناسب برای این کاشت ها بسیار محدود هستند . خوشبختانه کامپوزیتهای پلیمری پیشرفته می توانند استحکامی قابل مقایسه با فلزات را ایجاد کنند . در این راستا امروزه محققین ساقه های کامپوزیتی CF/C و CF/PC را عرضه نموده اند مشخص شده که در این کاشت ها به نسبت کاشتهای معمولی با سفتی بالا ، جوش خوردگی و اتصال سریع به استخوان وجود دارد .آنالیزهای الحان محدود و تست های INVITRO نشان داده اند که در مقایسه با ساخته های فلزی در ساقه های کامپوزیتی سطح مناسب تربی از تنش ها و دفرماسیون ایجاد می گردد .

-1-4- « کاربردهای دندانی » :

تمامی دندانها از دو بخش ساخته شدهاند ، تاج و ریشه ، که با لثه از هم متمایز می شوند . ریشه در یک حفره به نام آل دئولوس ، در استخوان هایی ماندیبولار ( فک پایین ) و ماگزیلاری ( فک بالا ) قرار می گیرد . دندان ها با یک لایه سطحی نازک از مینای دندان که به شدت مینرالی می باشد ( 190% پوشانده می شوند . نمک های کلسیم لایه مینا بصورت بلورهای ریزی در جهت عمود بر سطح چیده شده اند و عاج دندان را مورد حمایت قرار می دهند . عاج یک بافت تقریباً نرم می باشد که از یکسری لوله های ریز پر از مایعی که به داخل محفظه پالپ ( مغز دندان ) کشده می شوند ، برخوردار است . محفظه پالپ عصب را در خود دارد که این عصب در ادامه به ریشه مرکز دندان کشده می شود. مواد ترمیمی دندان همانطور که از نامش بر می آیاد برای پر کردن حفرات دندان ها و برخی اوقات پوشاندن بی رنگی ها یا تصحیح طرح و تنظیم شکل عیوب به کار می روند . آمالگام ، طلا ، آلومینا ، زیرکونیا ، رزین های اکرلیک و سیمان های لیلیکاتی متداولاً‌ برای ترمیم دندانهای پوسیده مورد استفاده قرار می گیرد . آمالگام و طلا عمدتاً در ترمیم دندانهای خلفی به کار می روند و بخاطر نازیبایی در دندانهای جلویی به کار نمی روند .

پلیمریزاسیون امولیسونی

تئوری آزمایش :

پلیمریزاسیون امولیسونی به فرآیند منحصر به فردی اطلاق میشود که برای پلیمریزاسیون های زنجیری رادیکالی به کار گرفته میشود . این مورد پلیمریزاسیون منومرهایی را که به شکل امولسیونی هستند شامل میشود . پلیمریزاسیون امولسیونی در بر گیرنده پاشیدگی کلوئیدی است . در حال حاضر پلیمریزاسیون امولسیونی برای پلیمرهای تجاری وینیل استات ،کلروپرن ، اکریلاتها ،. با وجود اینکه برای متیل متا کریلات ، وینیل کلراید ؛وینیلیدین کلراید ؛ و استایرن ؛روشهای بهتری برای تولید وجود دارد ،اما مورد استفاده قرار میگیرد .محصول نهایی یک پلیمر یزاسیون امولسیونی لاتکس نامیده میشود . فرایند پلیمریزاسیون امولسیونی چند ویژگی شاخص را در بر میگیرد .حالت فیزیکی سیستم امولسیونی کالوئیدی بوده و کنترل فرآیند را ساده میسازد . مشکلات گرمایی و گرانروی در این حالت نسبت به پلیمریزاسیون در توده از اهمیت کمتری برخوردار است . محصولات پلیمریزاسیون امولسیونی را در بعضی از موارد میتوان مستقیما و بدون جداسازی ولی با عملیات مناسب اختلاط به کار گرفت .کاربرد ها شامل پوشش ، پرداخت ، واکس کفش ،و رنگها میشود.جدایی از تفاوت فیزیکی ما بین فرآیند های امولسیونی و دیگر پلیمریزاسیون ها یک تفاوت سینتیکی بسیار مهم وجود دارد ، برای دیگر پلیمریزاسیون ها یک رابطه معکوس بین سرعت پلیمریزاسیون و وزن ملکولی یک پلیمر مثلا از 200000 به 2000000 محدود میسازد کاهش عمده در وزن ملکولی یک پلیمر را میتوان بدون تغییر در سرعت پلیمریزاسیون با استفاده از عوامل انتقال زنجیر به وجود آورد . اما افزایش عمده در وزن ملکولی را تنها میتوان با کاهش سرعت پلیمریزاسیون با استفاده از عوامل انتقال زنجیر به وجود آورد .اما افزایش عمده در وزن ملکولی را تنها میتوان با کاهش سرعت پلیمریزاسیون از طریق کم کردن غلظت آغازگر یا دمایی واکنش بدست آورد . پلیمریزاسیون یک فراین منحصر به فرد است ؛ چرا که امکان افزایش وزن ملکولی را بدون کاهش سرعت پلیمریزاسیون فراهم میکند .به علت مکانیسم متفاوت واکنش پلیمریزاسیون امولسیونی از این امتیاز برخوردار است که قابلیت حصول وزن های ملکولی بالا و سرعت های بالای واکنش را تو ا ما در بر دارد .

در پلیمریز اسیون امولسیونی در شرایطی که غلظت امولسیفایر مصرفی صفر یا ناچیز باشد ، دانه سازی از طریق هسته سازی همگن (Hemogenious nucleation ) انجام پذیرفت که طی آن رادیکالهای محلول در آب رشد کرده تا بتدریج در آب نامحدود گردیده و در نهایت رسوب کرده تا ذرات اولیه پلیمری را بوجود آورند . از یک طرف سرعت تشکیل ذرات با غلظت منومر در فاز آب افزایش می یابد ، از طرف دیگر انتظار میرود که با افزایش غلظت منومر تعداد دانه های پلیمری بواسطه کاهش غلظت امولسیفایر آنرا در فاز آب و همچنین افزایش چسبندگی کاهش یابد .در این نوع پلیمریزاسیون تقابل این دو عامل در کینتیک پلیمریزاسیون و همچنین دانه سازی منومرهایی نظیر وینیل استات ، اکریلو نیتریل ، متیل متا کریلات و . . . مورد بررسی قرار خواهد گرفت و تعیین نتایج آزمایشگاهی با روابط نظری و مدلهای کینتیکی مورد آزمون قرار خواهد گرفت . برای مثال رابر استایرن بوتا دی ان (sBR ) یک کو پلیمر از استایرن و بوتا دی ان است .

یکی از مهمترین عوامل در پلیمریزاسیون امولسیونی انتخاب امولسی فایر است که این ماده اولا باید باید امولسیون پایداری ،بین منومر و فاز آب باشد و ثانیا لاتکسی پایدار تولید کند دیگر اینکه این ماده نباید در سیستم شروع و واکنش انتشار دخالت کند و مزاحمتی ایجاد کند .امولسیون پلیمرها در آب را که از پلیمریزاسیون امولسیونی منومرها بدست می آیند لاتکس (latex ) مصنوعی

روش انجام آزمایش :

2بشر بر میداریم ، در اولی 5cc استات سدیم 0.01 نرمال ،پر سولفات سدیم 0.02 گرم ریخته و بعد داخل فانل 1 ریخته  و در بشر دوم 25 میلی لیتر وینیل استات و سپس در فانل 2 ریخته ، زمانی که دما به 80 درجه سانتی گراد رسید این دو محلول در فانل را قطره قطره اضافه میکنیم که سرعت اضافه سدن محلول فانل 1 نسبت به فانل 2 خیلی کمتر است در همین حین باید همزن مگنت باید در حال چرخش باشد ، پس از انجام واکنش باید محصول را سرد کرد و آنرا درون صافی ریخت .

سوالات احتمالی :

1)       مزایای این روش چیست ؟

2)      کاربرد لاتکس های این روش چیست ؟

3)   راههایی که میتوان لاتکس را از حلال جدا کرد

4)    در یک سیستم ایدال امولسیونی درجه پلیمریزاسیون به چه عواملی بستگی دارد ؟

5)    Ph چرا باید بازی باشد

6)    چرا سروع کننده باید کم کم و باسرعت کم اضافه شود ؟

جواب

1)حالت فیزیکی سیستم طوری است که کنترل فآین را ساده میکند همچنین مشکلات گرما و گرانروی در این حالت نسبت به حالت توده از اهمیت کمتری برخوردار است

2)کاربرد شامل پوشش ، پرداخت ،واکس و رنگها میباشد

3)با استفاده از سانتریفیوژ

4) به سرعت بهم زدن و درجه حرارت، سرعت نفوذ منومر، سرعت پلیمریزاسیون ، انتقال و پخش ماده

5)چنانچه پلیمریزاسون خارج از محدوده ph حساسیت امولسیفایر انجام شود ، لاتکس حاصل ناپایدار خواهد بود

6)چون اگر با سرعت اضافه کنیم مواد فرصت کمتری برای پلیمریزاسون داریم و لاتکس حاصله به آن شکلی که میخواهیم در نخواهد آمد و چون واکنش گرمازاست اضافه کردن سریع باعث میشود که گرمای زیادی در محیط واکنش انجام شود.

برای تهیه پلی استر ها و پلی آمیدها می توان در بسیاری از موارد از واکنش Schotten – Baumann استفاده کرد. در این واکنش به جای دی اسید یا دی استر، از دی آسیل کلراید استفاده می شود:

ثابت سرعت این واکنش ها چند ده برابر واکنش های مشابه دی اسید یا دی استر می باشد. به علاوه، در دمای پایین تری (?-??^?C) نیز انجام پذیر می باشند. برای انجام این واکنش ها، در دمای پایین، از تکنیک پلیمریزاسیون بین سطحی استفاده می شود. به این شکل که مونومرها در فصل مشترک دو فاز آلی و آبی با یکدیگر واکنش می دهند. مثلا در تهیه پلی آمید، هگزا اتیلن دی آمین را در آب حل کرده، به آن محلول آدیپویل کلراید در یک حلال آلی (مانند CCl₄ ) را اضافه می کنیم. فاز آلی بر روی فاز آبی قرار می گیرد. مونومرها خود را به سطح مشترک دو مایع رسانده، در فاز مخالف نفوذ می کنند. دو مونومر با یکدیگر واکنش داده و پلیمر تشکیل می شود. اما این پلیمر دچار جدایی فازی می شود (رسوب می کند) و به شکل یک لایه، بین دو فاز در می آید. چنانچه خواص مکانیکی پلیمر حاصل قوی باشد، می توان آن را مانند نخ به دور یک میله جمع کرد و از داخل محلول بیرون کشید. اما اگر پلیمر خواص مکانیکی مناسبی نداشته باشد، با باقی ماندن در محل، از سرعت نفوذ و انتقال مونومرها کاسته و در نتیجه سرعت پلیمریزاسیون نیز کاهش می یابد. چرا که در این روش، سرعت واکنش را سرعت نفوذ تعیین می کند، یعنی نفوذ مونومرها کندتر از واکنش گروه های عاملی می باشد.پلیمریزاسیون بین سطحی

این روش از لحاظ مکانیسم با روش های توده ای پلیمریزاسیون مرحله ای، چند تفاوت اساسی دارد:

• مونومرها تنها با انتهای زنجیرها واکنش می دهند. از آنجا که سرعت واکنش گروه های عاملی از سرعت نفوذ مونومرها بیش تر می باشد، قبل از آنکه دی اسید کلراید و دی آمین فرصت پیدا کنند در فصل مشترک نفوذ کرده و با یکدیگر واکنش دهند تا زنجیر جدید ایجاد کنند، با همان زنجیرهای موجود واکنش می دهند. در نتیجه پلیمر حاصل جرم مولکولی بیش تری نسبت به روش های معمول دارد.
  
• نیازی به وجود نسبت استوکیومتری بین واکنش دهنده ها نمی باشد. چراکه site واکنش، فصل مشترک دو فاز می باشد و در آن موضع نسبت استوکیومتری خود بخود وجود دارد.
  
• در تبدیل درصدهای کم نیز جرم مولکولی های بالا به دست می آید. با هم زدن و افزایش سطح مشترک، می توان درصد تبدیل را افزایش داد.

برای آنکه فرایند به خوبی انجام شود، می بایست چند نکته را در نظر گرفت. در فاز آبی باید یک باز غیر آلی وجود داشته باشد تا HCl تشکیل شده را خنثی کند. در غیر این صورت HCl با دی آمین واکنش داده و با تشکیل آمین کلراید، سرعت واکنش کاهش می یابد. مساله دیگر هیدرولیز اسید کلراید می باشد (در اثر نفوذ آب در فاز آلی یا نفوذ اسید کلراید در فاز آبی). در آن صورت چون دی اسید تشکیل شده در دماهای پایین واکنش نمی دهد، سرعت واکنش کاهش می یابد و زنجیرهای با جرم مولکولی کم به دست می آید. هیدرولیز در اثر سرعت کم واکنش یا غلظت بالای باز رخ می دهد. هرچه سرعت واکنش کمتر باشد، چون فرصت بیش تری برای نفوذ اجزا وجود دارد، هیدرولیز افزایش می یابد. طوری که در مورد دی ال ها از پلیمریزاسیون بین سطحی استفاده نمی شود، به دلیل کوچک بودن ثابت سرعت واکنش دی ال با دی آسیل کلراید (k???^-?L.mol^-1.s^-1) . اما در مورد دی آمین ها ثابت سرعت خیلی بیش تر می باشد (k???^?-??^?L.mol^-1.s^-1)، به طوری که تقریبا هیدرولیزی مشاهده نمی شود.

انتخاب حلال آلی در کنترل جرم مولکولی بسیار مهم می باشد، چراکه به نظر می رسد در اکثر سیستم ها واکنش در وجه حلال آلی فصل مشترک رخ می دهد. و این امر به دلیل تمایل بیش تر دی آمین برای نفوذ در حلال آلی می باشد، در مقایسه با تمایل دی آسیل کلراید برای نفوذ در فاز آبی. حلالی مطلوبست که تنها مولکول های با اجرام بالا را رسوب دهد و مولکول های سبک تر را در خود نگه دارد، مانند کلروفرم. در غیر این صورت تنها جرم های مولکولی کم به دست می آیند. به نوعی می توان گفت که انتخاب حلال آلی بر روی توزیع جرم مولکولی تاثیر می گذارد.

از طرفی حلال آلی می تواند بر روی ویژگی های نفوذ سیستم واکنش تاثیر بگذارد و از این طریق بر پلیمریزاسیون اثر گذارد. در اینجا حلالی مطلوبست که پلیمر رسوب کرده در سطح بین دو فاز را، متورم کند. در آنصورت میزان نفوذ مونومرها برای رسیدن به محل واکنش، حداکثر خواهد شد. البته این تورم نباید سبب افت خواص مکانیکی پلیمر شود، تا حدی که دیگر نتوان آن را به طور پیوسته از بین دو سطح بیرون کشید.

در مورد پلیمریزاسیون بین سطحی یک نکته جالب وجود دارد و آن اینست که مشاهده شده نسبت مولی مناسب از واکنش دهنده برای حصول بالا ترین بازده یا جرم مولکولی همواره نسبت ?:? نمی باشد و معمولا برحسب نوع حلال آلی فرق می کند. هرچه تمایل مونومر محلول در آب برای نفوذ در فاز آلی کم تر باشد، نسبت مولی آن در مخلوط باید بیش تر باشد. نسبت مولی بهینه جایی است که سرعت نفوذ دو مونومر در آن نسبت با هم برابر می شوند.

روش پلیمریزاسیون بین سطحی مزایای زیادی دارد:

• نیازی به رعایت نسبت های استوکیومتری نیست.
  
• واکنش ها سریع می باشند.
  
• به واسطه دمای پایین واکنش ها، می توان ترکیباتی را در این روش به کار برد که در روش های معمول به دلیل ناپایدار بودن در دماهای بالا، قابل استفاده نیستند.

این روش برای تهیه شمار زیادی از پلیمرها استفاده شده است، از جمله: پلی آمید، پلی استر، پلی یورتان، پلی سولفون آمید، پلی کربنات، و پلی اوره. البته این روش عیب هایی نیز دارد که کاربرد آن را محدود ساخته است. گران بودن دی اسید کلرایدها، و حجم زیاد حلال مورد استفاده، از جمله این معایب می باشد. بنابراین کاربرد تجاری این روش محدود می شود به برخی از پلی کربنات ها، پلی سولفیدهای آلیفاتیک، و پلی آمیدهای آروماتیک.

پلیمریزاسیون بالک یا توده ای یا مذاب

این روش به پلیمریزاسیون در دمای بالا معروف می باشد،چون به دمای بالا احتیاج دارد تا پلیمریزاسیون اتفاق بیفتد.در این روش ما هم منومر داریم و هم کاتالیزور و یکی از ارجه ترین و اسان ترین روش برای پلیمریزاسیون در صنعت محسوب می شود.

بدلیل عدم حضور حلال برای همگن شدن محیط واکنش باید دما را بالا برد.

از معایب این روش :

1:گرانروی بالای محلول در پیشرفت های واکنش بالای 95 درصد.

2:چون دمای واکنش بالا می باشد باید از کاتالیزوری استفاده شود که مقاوم در برابر

دما باشد.(هزینه ی بالا)

3:هزینه ی خنک کردن محیط (دمای بالا به علت گرمازا بودن واکنش و حرارتی که

ما به واکنش می دهیم)

پلیمریزاسیون : (polymerization)

با هرمکانیسمی (کاتیونی،انیونی و رادیکالی) واکنش میدهد با این حال مکانیسم رادیکالی بهترین روش محسوب می شود چون در مکانیسم های دیگر درون واکنش یون وجود دارد نیاز به حلال می باشد که به دلایل فوق مناسب نمی باشد و از طرفی جداسازی یون ها بسیار سخت و کنترل ان سخت می باشد.

در مکانیسم رادیکالی ما نیازمند اغازگر(برای تولید رادیکال از ملکول ها باصرف انرزی کم)

می باشیم.

از مزایای این روش:

1:غلظت منومرها امقدر بالا است که واکنش جانبی در این روش نسبت به

بقیه پلیمریزاسیون ها پایین تر می باشد.

2:از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است چون حلال ها در صنعت گران قیمت هستند

 و حال اینکه این روش حلال ندارد.

3:پلیمری به ما میدهد با خلوص و شفافیت بالا و وزن ملکولی بالا (مهمترین مزیت)

در صنعت تنها در صورتی که واکنش زیاد اگزوترومیک نباشد از این روش استفاده می

شود و قبل از رسیدن به مرحله نهایی که هنوز ویسکوزیته مخلوط زیاد بالا نرفته است

همراه با انتقال حرارت و حذف حباب های ایجاد شده پلیمر را جدا می کنند.

 از منومرهای وینیلی مثل   ps و pvc با استفاده از این روش پلیمر تهیه می کنند.

در نهایت معایب این روش بیشتر از مزایای ان می باشد پس به عنوان صنعتی به

ان نگاه نمی کنند.

اغازگرها: 

1: ترکیبات الی دی ازو (ایزوبوتیرونیتریل)

2: ترکیبات پراکساید (دی بنزوئیک پراکساید)

مکانیسم رادیکالی 3 مرحله دارد:

1:فاز شروع        تبدیل اغازگر به رادیکال –واکنش اغازگر با منومر

2:فاز انتشار       واکنش رادیکال های تولید شده با منومرهای موجود محیط

3:فاز اختتام:برای بستن انتهای زنجیر در مرحله از یک رادیکال استفاده میکنیم

3-1 اختتام از نوع ترکیب     تبدیل دو ماکرورادیکال به ماکروملکول 

3-2 اختتام از نوع تسهیم      یک ماکرورادیکال (Macromolecule) (H) خود را به دیگری می دهد و دوتا ماکروملکول تشکیل می دهد.

کند کنندها و باز دارندها:

این مواد اگر به یک سیستم پلیمریزاسیون اضافه شوند روی سرعت پلیمریزاسیون تاثیر

 می گذارند وبسته به فعالیت شیمیایی این مواد سرعت پلیمریزاسیون به اندازه معینی کم

شده و یا به صفر کاهش می یابد.

کند کنندها : ترکیبات فنولی (دی فنیل امین و ....)

باز دارندها: کلروفریک

روش انجام ازمایش:

10سی سی استایرن را با 2گرم بنزوئیک پراکساید در یک لوله ازمایش می ریزیم

وان را درون حمام اب گرم قرار می دهیم تا دمای ان به 80 درجه برسد،

(حدود 30 دقیقه) و سپس 3/1 آن را درون یک بشر ریخته و وزن می کنیم،همین

کار را در زمان های 30،45،60 دقیقه انجام می دهیم و وزن می کنیم و به نمونه ها

5سی سی تولوئن و 20 سی سی متانول اضافه می کنیم.

در نهایت محلول ها را از کاغذ صافی عبور داده و در اون قرار می دهیم تا خشک

شوند،پس از خشک شدن نمونه ها را وزن می کنیم.

وزن نمونه 3:  1.34 گرم

وزن نمونه 2:  1.55 گرم

وزن نمونه 1:  1.34 گرم

استفاده از انیمیشن در بخش آموزش شیمی یکی از مهمترین دستاوردهای رایانه و اینترنت برای دبیران و فراگیران علم شیمی است . سعی بر این این است که در این قسمت عمده موضوعات شیمی که در قالب انیمیشن در دنیای وب یافت می شود ُ به حضور محترمتان تقدیم گردد . ممنون و سپاسگزار خواهم بود که لینک های مربوط در ارائه فرمائید . جهت استفاده بهینه و بهره وری مطلوب پیشنهاد می شود که نرم افزارهای زیر را قبلاْ در رایانه خود نصب و راه اندازی نمائید .

الف- نرم افزار کوئیک تایم ( quick time )  .............   لینک دانلود

ب- نرم افزار فلش پل یر (  flash player  )   ........................ لینک دانلود

ج-  نرم افزار ری ال پل یر ( real player )  .............................................لینک دانلود

همچنین در صورت تمایل می توانید موارد فوق را از روی سی دی های نرم افزاری نصب نمائید .

------------------------------------------------------------------------------------------------------ 

مرجع ( index ) کامل انیمیشن های رایانه ای شیمی :

عنایت فرمائید که در قسمت مباحث تئوریک مطرح است .

بر استفاده از این مباحث نرم افزار آکروبات ریدر را در رایانه اتان نصب نمائید .      لینک دانلود     

همچنین جهت رفع فشردگی فایل های نرم افزار وینرر را نصب نمائید .   لینک دانلود

 Chemistry Experiment Simulations and Conceptual Computer Animations

These files are zipped files. To save the files, click on the links and save the files.
Please use software such as "winzip" to extract the files and then open the ".html" files in the web browser to use the simulations/animations.

Thank you.

بدینوسیله از تمامی علاقه مندان به رشه های مهندسی شیمی ومهندسی پلیمر در ارایه مقالات و خبرهای علمی

 دعوت به همکاری می شود

این وبلاگ در جهت خدمت رسانی به این رشته ها نویسنده جدید می پذیرد

ترجیحا دانشجو 

یک کارگر ژاپنی در پاسخ " چه انگیزه ای باعث شده است که وی سالانه حدود هفتاد پیشنهاد فنی به کارخانه بدهد ؟ " جواب داد : این کار به من این احساس را می دهد که شخص مفیدی هستم ، نه موجودی که جز انجام یک سلسله کارهای عادی روزمره فایده دیگری ندارد.

ادامه مطلب...