تحقیق قالب گیری تزریقی

تعداد صفحات: ۲۶۴ | قابل ویرایش

مقدمه تحقیق قالب گیری تزریقی

بسپار مولکول بسیار بزرگی است که از بهم پیوستن تعداد زیادی مولکولهای کوچک که تکپاره نامیده می شوند پدید می آید. به عبارتی دیگر زنجیر زنجیر بلندی است که از تکرار واحدهای شیمیایی کوچک و ساده ساخته شده است. به هر یک از این واحدهای تکراری پار (و در زبان انگلیسی mer) گفته می شود و از به هم چسبیدن بسیاری پار بسپار (Polymer) ساخته می شود. فرایند تولید بسپار از تکپار را بسپارش می گویند. اغلب به علت ساختار زنجیر وار به هم متصل می شود. از اصطلاح زنجیر بسپاری به جای مولکول یا درشت مولکول بسپاری استفاده می شود.

یک بسپار می تواند طول زنجیرههای متفاوتی داشته باشد. بسپارهای تجاری عموما زنجیرهایی دارند که از ۱۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ واحد تکراری تشکیل شده اند. اگر تعداد واحدهای تکراری در زنجیره خیلی زیاد نباشد ماده به صورت مایع خواهد بود و به آن چند پاره می گویند. با افزایش واحدهای تکراری و در نتیجه افزایش وزن مولکولی حالت فیزیکی ماده به سمت مایع گرانرو و در نهایت جامد تغییر شکل می دهد.

یک درشت مولکول بسپاری می تواند به صورت خطی شاخه ای و یا شبکه ای وجود داشته باشد. در یک بسپار خطی گروههای تکرار شونده پشت سر یکدیگر قرار می گیرند. شکل فضایی این مولکولها معمولا به صورت یک کلاف نخ است و توده ای از این مولکولها کلاف درهم گره خورده ای را تشکیل می دهند. این امکان است که روی یک زنجیر بسپار زنجیره های کوچک دیگری رشد کنند که به آنها شاخه می گویند و به این نوع بسپارها بسپار شاخه ای می گویند. شاخه های متصل به بدنه زنجیر می توانند کوتاه یا بلند باشند.

بلورینگی

اگر ساختار مولکول بسپار منظم بوده و فاقد گروه های جانبی بزرگ باشدزنجیرها می توانند به آسانی در کنار یکدیگر مستقر شوند و نظم یابند. مناطقی که در آهنها زنجیرهای بسپار در کنار هم منظم قرار می گیرند را نواحی بلوری می گویند. به بسپارهایی که ریخت بلوری و یا جهت یافتگی خاصی بین زنجیرهای آن مشاهده نشود بسپار بی ریخت یا بی شکل می گویند.

میزان بلورین بودن یک بسپار یکی از عوامل مهم در تعیین خواص آن می باشد. بطور مثال شفافبت یکی از خواص ظاهری است که تابع بلورینگی است و در بسپارهای شاخه ای وجود شاخه ها مانعی برای تشکیل نواحی بلورین است به همین دلیل در یک نوع بسپار که قابلیت بلورینگی دارد گونه های خطی آن نوع بسپار بلوری تر از گونه های شاخه ای همان بسپار بوده و خواص متفاوتی نیز خواهند داشت.

به هنگام فراورش و شکل دهی بسپارها این امکان هست که با تغییر شرایط فراورش میزان بلورینگی را در محصول نهایی تغییر داد چون نظم یابی زنجیرها در کنار هم یا بلورین شدن بسپار وابسته به شرایط دمایی و زمانی است.

رفتار گرمایی بسپارها

در حالت کلی بسپارهای صنعتی را می توان به دو گروه گرمانرم و گرماسخت تقسیم کرد. گرمانرمها در بیانی ساده بسپارهایی هستند که در اثر گرما نرم شده و در بالاتر از یک دمای خاص جریان می یابند. به عبارتی دیگر در این مواد امکان لغزش زنجیره های بسپاری روی هم در اثر گرم شدن وجود دارد به طوری که درشت مولکولها از انرژی کافی جهت غلبه بر نیروهای بین مولکولی برخوردار هستند. بالطبع با سرد کردن این مواد سفت شده و زنجیره های آن از حرکت باز می ایستند.

گرمانرمها را می توان بارها گرم کرد و شکل داد. این مواد قابلیت حل شدن در حلال را نیز دارند. گرمانرومها از نظر تجاری مهمترین دسته مواد پلاستیکی هستند. ۸۰% بسپارها در دنیا جزء گرمانرمها هستند. ساختار مولکولی گرمانرمها بصورت خطی یا شاخه ای است.

گرما سخت ها پلاستیکهایی هستند که در اثر گرما یا عوامل دیگری از قبیل تابش اشعه و رطوبت پخت شده و تبدیل به محصولاتی غیرقابل ذوب و انحلال می شوند. اصطلاح گرما سخت به این دلیل روی این مواد گذاشته شد که اولین پلاستیکهای شبکه ای ساخته شده در اثر گرما شبکه ای می شدند اما در چند دهه اخیر روشهای غیر گرمایی نیز برای شبکه ای کردن مواد استفاده می شود. رفتار گرمانرمها در برابر گرما با رفتار مواد کوچک مئلکول بسیار متفاوت است. بسپارها معمولا نقطه ذوب مشخصی ندارند و فرایند ذوب آنها در محدوده ای از دما صورت می گیرد.

وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی

وزن مولکولی یک بسپار نقش مهمی در کاربرد آن ایفا می کند. جالب و مفید بودن ویژگیهای مکانیکی بسپارها نتیجه وزن مولکولی بسیار زیاد آنها است. وزن مولکولی ر تعیین کننده ویژگی های مکانیکی و نیز فرایند پذیری آن است. هر چه وزن مولکولی زیادتر شود مقاومت شیمیایی و خواص مکانیکی ماده (از قبیل استحکام چقرمگی خزش مقاومت در مقابل ترک) نیز بهبود می یابد.

اما در عین حال موجب زیاد شده کرانروی مذاب بسپار شده و فراورش آن را مشکلتر می کند. در صنعت برای تخمین وزن مولکولی از اندازه گیری شاخص جریان مذاب بسپار استفاده می شود که عبارت است از وزنی از بسپار که در حالت مذاب و تحت فشاری مشخص از میان روزنی استاندارد طی ۱۰ دقیقه رانده می شود. این شاخص با گرانروی بسپار و در نتیجه وزن مولکولی آن نسبت معکوس دارد. زوشهای دقیق تر تخمین وزن مولکولی کروماتوگرافی ژل تراوایی (GPC) و اندازه گیری گرانروی محلول بسپار است که روشهایی آزمایشگاهی هستند.

وزن مولکولی یک بسپار در طول فرایند بسپارش کنترل می شود. شرایط واکنش نوع فرایند و نوع یازیگرها (کاتالیزورها) از عوامل موثر بر وزن مولکولی هستند. البته در یک بسپار تجاری همه مولکولها هم اندازه نیستند. به عبارتی در طول فرایند بسپارش همه مولکولها به یک اندازه رشد نمی کنند و یک بسپار شامل مخلوطی از مولکولهایی با وزنهای مولکولی مختلف است.