اختصاصی بسپار/ راهنمای کاربردی برای انتخاب پلاستیک‌‌های گرمانرم مهندسی با قابلیت تحمل دمای زیاد (بخش سوم)

گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ ایران پلیمر هدف این مقاله جمع‌آوری همه جزییات انواع گونه‌‌های (grades) پلاستیک‌‌های گرمانرم مهندسی با قابلیت تحمل دمای زیاد نیست، زیرا نرم‌‌افزارهای Elsevier Materials Optimizer یا DeskTop Data Bank برای این منظور درنظر گرفته شده‌‌اند، اما در این مطلب، ویژگی‌‌های اصلی خانواده‌‌های این مواد بررسی شده است. خصوصیات مواد ذکر شده در جداول را نباید دقیق تلقی کرد، زیرا مواد تهیه‌‌شده از تامین‌‌کنندگان مختلف یکسان نیستند. مقادیر عددی، یک مقدار تقریبی از نوع ویژگی‌‌های نشان داده‌‌شده ارایه می‌‌دهند و مهندسان باید به منابع، داده‌‌برگ سازنده یا برنامه‌‌های مختلف برای دریافت داده‌‌های دقیق در مورد یک گونه خاص مراجعه کنند. باید با تامین‌‌کنندگان یا تولیدکنندگان در مواردی که در سوابق (literature) آن‌‌ها پوشش داده نشده است تماس گرفت، آن‌‌ها معمولا بسیار آگاه هستند و اطلاعات مفیدی دارند. جزییات بیشتر بسپارها در دانشنامه (encyclopedia)  Schwartz and Goodmaو در منابع آمده است.

 

هم‌‌بسپارهای آکریلونیتریل ‌‌بوتادی‌‌ان استایرن (ABS)

یکی از بهترین روش‌‌های برساخت(synthesizing) مواد ABS، افزودن استایرن (مطابق شکل a1) و آکریلونیتریل (شکل b1) به شیرابه پلی‌‌بوتادی‌‌ان است (شکل c1). این کار منجر به تولید یک هم‌بسپار سه‌تایی (terpolymer) می‌‌شود که در آن مقداری از استایرن-آکریلونیتریل به زنجیره اصلی پلی‌‌بوتادی‌‌ان پیوند زده می‌‌شود، مقداری به شکل هم‌‌بسپار استایرن-آکریلونیتریل و مقداری به صورت پلی‌‌بوتادی‌‌ان باقی می‌‌ماند. هم‌‌بسپار پیوندی به عنوان یک پیوند شیمیایی در فصل مشترک استایرن-بوتادی‌‌ان عمل می‌‌کند. این موضوع به ABS استحکام و چقرمگی می‌‌بخشد.

با کنترل سه عامل طیف کاملی از خواص مکانیکی می‌‌تواند حاصل شود:

• مقدار پلی‌‌بوتادی‌‌ان
• وزن مولکولی استایرن-آکریلونیتریل
• نسبت استایرن به آکریلونیتریل

به‌‌طور کلی افزایش مقاومت در برابر ضربه با کاهش استحکام کششی و مدول‌‌ همراه است. استحکام کششی، مقاومت در برابرضربه و دمای وارفتگی (deflection) گرمایی با افزایش وزن مولکولی افزایش می‌‌یابد. با این حال، بیشترین تاثیر بر دمای وارفتگی گرمایی، از سوی محتوای آکریلونیتریل است و گونه‌‌های ABS مهندسی‌‌شده با قابلیت تحمل دمای زیاد، دارای نسبت بیشتری از این جز هستند. این موضوع به قیمت از دست‌‌دادن مقاومت در برابر ضربه است. بسپارهای ABS اَریخت (amorphous) هستند.

از آن‌‌جایی که حتی گونه‌‌های مقاوم در برابر گرما نیز چندان مقاوم نیستند، تنها گونه‌‌هایی که حاوی 20 تا 40 درصد الیاف ‌‌شیشه تقویت‌کننده هستند، در دسته‌های پایین پلاستیک‌‌های گرمانرم مهندسی با قابلیت تحمل دمای زیاد قرار می‌گیرند، همان‌‌طور که در جدول 1 مشاهده می‌شود. مواد ABS تا دماهای کم (حدود40- درجه سلسیوس) چقرمه هستند.

جدول 1: خصوصیات بعضی از مواد ABS .

	ABS مقاوم در برابر گرما	ABS تقویت‌‌شده با 40-20 درصد الیاف شیشه
وزن مخصوص	12/1	36/1-23/1
استحکام کششی در نقطه تسلیم (MN m-2)	47	130-58
افزایش طول در نقطه شکست	6	–
مدول‌‌ کششی (GN m-2)	1/2	7-4
مدول خمشی (GN m-2)	2/2	9-6
استحکام در برابر ضربه نمونه دارای شکاف‌‌ به روش Izod (J m-1)	520	128-53
دمای وارفتگی گرمایی در MN m-2 82/1 (°C)	104	104
دمای کارکرد پیوسته (°C)	99-90	110-93

 

در طراحی با ABS باید تمایل شدید به خزش (creep) را به‌‌ویژه برای استفاده در دماهای بیشتر در محدوده دمای کارکرد آن در نظر گرفت. گونه‌‌های پرشده در برابر خزش مقاوم‌‌تر هستند.

مواد ABS به بسیاری از حلال‌‌ها حساس هستند، اما مقاومت شیمیایی و رفتگی (wear) خوبی دارند و دارای سختی سطح خوبی هستند. گونه‌‌های مقاوم در برابر گرمای زیاد در آبکاری، شکل‌‌دهی سرد و در اسفنج‌‌های ساختاری استفاده می‌‌شود و برخی از گونه‌‌ها شفاف هستند.

آمیخته ‌‌(blend) ABS با پلی‌‌کربنات (PC) نیز وجود دارد. این آمیخته‌‌ می‌‌تواند راحت‌‌تر از پلی‌‌کربنات فرایند شود و مقاومت در برابر ضربه و گرمای بیشتری نسبت به ABS دارد.

کاربردهای مواد ABS شامل لوازم‌‌خانگی، تابلوهای ابزار در وسایل نقلیه موتوری، وسایل ارتباطی، تجهیزات اداری، لوله و اتصالات، ماشین چمن‌‌زنی و تجهیزات باغ، کالاهای ورزشی و کلاه ایمنی می‌‌باشد. آمیخته‌‌های ABS/PC در کلاه‌‌های ایمنی ورزشی، پروانه‌‌های پمپ، سر چوب گلف و ظروف ارایه غذا استفاده می‌‌شود.

 

برگردان: مهندس پدرام ملائکه

[email protected]

 

(ادامه دارد …)

متن کامل این مقاله را در شماره  239 ماهنامه بسپار که در نیمه شهریور 1401 منتشر شده است بخوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه  و  فیدیبو  قابل دسترسی است.