پلاستیک‌ها دامنه ی گسترده ایی از مواد پلیمری را تشکیل می ‌دهند. پلاستیک از کلمه یونانی (plastikos) به معنی شکل ‌پذیر بودن گرفته‌ شده است، به این معنی که می تواند به شکل های مختلفی از جمله الیاف، صفحات، لوله‌ها، بطری‌ها، جعبه‌ها و غیره تبدیل شود.

به هر کجا که نگاه کنید، پلاستیک پیدا خواهید کرد. انسان ها از محصولات پلاستیکی استفاده می کنند تا زندگیی تمیزتر، آسان تر، ایمن تر و لذت بخش تری داشته باشند.

لباسی که می پوشیم، خانه هایی که در آن زندگی می کنیم و ماشین‌هایی که با آن به مسافرت می رویم و یا اسباب بازی هایی که کودکان با آنها بازی می کنند، ابزاری که از آن‌ها استفاده می کنیم و تجهیزات پزشکی که از همه آنها سود می بریم حاوی مواد پلاستیکی هستند. پلاستیک ها به دلایل متعددی از جمله در دسترس بودن، تنوع بالا و هزینه کم یک ماده حیاتی در اقتصاد مدرن به حساب می آیند.

 ساختار کلی پلاستیک ها که در دسته ی پلیمرها قرار دارند ، به صورت دسته ای از زنجیره های ماکرومولکولی ( درشت مولکول ) است ، این زنجیره ها از تعداد زیادی مونومر( تک مولکول) تشکیل شده اند که از طریق واکنش شیمیایی به یکدیگر پیوند خورده اند. واکنش های معمول برای ساخت زنجیره ها عبارتند از پلیمریزاسیون افزایشی و پلیمریزاسیون چگالشی .

 مونومرها مولکول های آلی پایه کربنی هستند که علاوه بر کربن و هیدروژن به عنوان اجزای اصلی ، عناصر دیگری مانند اکسیژن ، گوگرد ، فلوئور و کلر نیز می توانند در ساختار آنها وجود داشته باشند. نوع عناصر، مقدار و جایگاه آنها در مونومر اساس تولید پلاستیک های مختلف است. اساس این زنجیره ها پیوند های یگانه و یا دوگانه بین اتم های کربن است.

تاریخچه پیدایش پلاستیک

اولین پلیمر مصنوعی در سال 1869 توسط جان وسلی هایات اختراع شد که از پیشنهاد 10،000 دلاری یک شرکت در نیویورک، برای کسی که بتواند جایگزینی برای عاج فیل (از عاج فیل برای تزئینات و وسایل بازی استفاده می شد) پیدا کند الهام گرفت. این کشف انقلاب بزرگی برای بشر بود زیرا برای اولین بار تولیدات انسان محدود به محدودیت های طبیعت نبود.

طبیعت فقط چوب، فلز، سنگ، استخوان، دندان عاج فیل و شاخ را تأمین می کند. اما حالا انسان می تواند مواد جدیدی تولید کند. این پیشرفت نه تنها به مردم بلکه به محیط زیست نیز کمک شایانی کرد. تبلیغات، سلولز را به عنوان ناجی فیل و لاک پشت تحسین می کردند. پلاستیک می تواند جهان طبیعی را از نیروهای مخرب نیاز بشر محافظت کند.

در سال 1907 لئو باكلند باكلیت، اولین پلیمر کاملاً مصنوعی را اختراع نمود، به این معنی كه هیچ مولكول طبیعی در ساخت این نوع پلیمر استفاده نشده است. باكلند در جستجوی یك جایگزین مصنوعی برای صدف، یك عایق الکتریکی طبیعی بود، تا بتواند نیازهای سریع الكتریكی ایالات متحده را برآورده كند.

پلاستیکی که باكلیت اختراع کرده بود نه تنها عایق الکتریکی خوبی بود، بلکه دوام زیادی داشت و در برابر حرارت نیز مقاوم بود.

نایلون نیز در سال 1935 توسط والاس کارورز اختراع شد. نایلون که با عنوان ابریشم مصنوعی معرفی شده بود، در طول جنگ جهانی دوم برای چتر نجات، طناب، زره بدن، آستر کلاه ایمنی و موارد دیگر استفاده فراوانی داشت. در طول جنگ جهانی دوم تولید پلاستیک در ایالات متحده 300٪ افزایش یافت.

انجمن ملی صنایع پلاستیک ایران به عنوان فراگیرترین تشکل پلیمری کشور از سال ۱۳۹۲ فعالیت خود را آغاز نمود.

تقسیم بندی پلاستیک ها بر اساس محل پیدایش:

• طبیعی
• نیمه مصنوعی
• پلاستیک های مصنوعی یا صنعتی

 می‌توان رزین‌ها‌ و کائوچو را جزء پلاستیک‌های طبیعی شمرد.

از پلاستیک ‌های نیمه مصنوعی می توان به گازئین که ریشه ی اصلی آن شیر می باشد، اشاره کرد.

پلاستیک های صنعتی که کاربرد فراوانی نیز پیدا کرده اند، لوازم فراوانی مثل قطعات الکترونیکی، قطعات خودرو و لوازم خانگی را شامل می‌ شوند که ریشه اصلی آن‌ها نفت، گاز و زغال سنگ می ‌باشد.

فرآیند تولید پلاستیک (بسپارش یا پلیمریزاسیون)

برای تولید پلاستیک از دو فرایند پلیمریزاسیون و بسپارش استفاده می ‌شود. برای هر دوی این فرایندها به کاتالیزورهای خاصی نیاز است. در راکتور پلیمریزاسیون، مونومرهایی مثل اتلین و پروپیلن به هم متصل شده و زنجیره‌ ی بلند پلیمری می ‌سازند. هر پلیمر ویژگی‌ها، ساختارو اندازه‌ی خاص خود را دارد که این خصوصیات به انواع مختلف مونومرهای پایه‌ ی استفاده شده بستگی دارند.

درک ما از چگونگی ساختن ملکولهای بزرگ (پلیمر)، به ویژه به هم متصل کردن واحدهای کوچک، به طور همزیست وار با صنعت نوین پتروشیمی توسعه یافته است. در حالیکه منابع متنوع زیادی برای ساخت این پلیمرها وجود دارد، اما بیش از 90% پلیمرهای ترکیبی از منابع فسیلی ساخته می شوند. تولید آنها در بر گیرنده مجموعه ای از واکنشهاست که برای بازده بیشتر و تولید با مقیاس بیشتر بهینه شده اند.

ویژگی کلی پلاستیک ها

 ویژگی های منحصر بفرد پليمرها ، آنها را در رده پرمصرف ترین مواد مصنوعی در جهان قرار داده است. این ویژگی ها عبارتند از :

۱- سبکی آنها نسبت به موادی چون فلزات، که مصرف پلاستیک ها را در شرایط و مکان های مختلف امکانپذیر نموده است.

۲- عایق بودن پلاستیک ها در برابر الکتریسته که موجب استفاده فراوان از این پلیمر در صنایع الکتریکی و الکترونیکی مانند روکش انواع سیم ها، کابل ها، وسایل و ابزار الکتریکی، ساخت انواع مختلف کلید، سرپیچ ، پریز و … شده است.

۳- به علت شفافیت برخی از پلاستیک ها، می توان آنها را حتی جایگزین شیشه نمود.

۴- قابلیت رنگ پذیری، که به خاطر آن می توان از پلاستیکها درتولید قطعات استفاده کرد که نیاز به رنگ آمیزی نداشته باشد.

۵- به علت مقاومت بالای برخی از این نوع پلیمرها ، قابلیت استفاده از آنها در شرایط مختلف جوی وجود دارد.

۶- مقاومت بالا در برابر خوردگی مواد شیمیایی، ویژگی دیگری است که کاربرد آنها را در صنایع شیمیایی، غذایی و بهداشتی میسر نموده است.

۷- پلاستیک ها در ساخت وسایل پزشکی و جراحی، دندانپزشکی، صنایع داروسازی و … میتوانند استفاده شوند چرا که میکروبها، باکتریها، انگلها، قارچها و جلبکها، توانایی رشد روی پلاستیکها را ندارند.

۸- عایق بودن در برابر حرارت کاربرد این نوع پلیمر را افزایش داده، چرا که از آن در ساخت اشیایی که در مجاورت حرارت قرارگرفته، اما خود نباید گرم شوند مانند فرمان اتومبیل، دسته ظروف، میز، صندلی و … می توان استفاده کرد.

۹- و سرانجام ارزانی، سرعت بالای ساخت و قیمت پایین مواد اولیه است که باعث استفاده گسترده از پلاستیکها می شود.

 انواع پلاستیک

تر کیبات پلاستیکی بر اساس ساختار ماکرومولکولی ( درشت مولکول ) و خواص فیزیکی وابسته به دما به انواع مختلفی تقسیم می شوند. ترموپلاستیک ها در محدوده کاربری الاستیسیته (کشسانی) سخت تا محکم هستند و در اعمال انرژی (مکانیکی ، حرارتی و یا تابشی) ذوب می شوند. الاستومر ها الاستیسیته نرمی دارند و معمولا نمی توان آنها را ذوب کرد. ترموست ها نیز در دسته ی الاستیسیته سخت قرار می گیرند و همچنین قابلیت ذوب را ندارند.

ترموپلاستیک ها : پلی کربنات ، پلی متیل متاکریلات ، پلی اکسی متیلن، پلی پروپیلن و … .

الاستومر ها : پلی اورتان ، الاستومر های بوتادین، الاستومرهای استایرن – بوتادین

ترموست ها : رزین اپوکسی ، رزین های فنولی و رزین های پلی استر.

پلیمرهای مرکب : کوپلیمرها ، کامپوزیت ها و ترموپلاستیک های الاستومری در این دسته قرار می گیرند.

پلاستیک ها به عنوان مخلوط های پلیمری از دو و یا چند پلیمر با ساختار همگن یا ناهمگن تشکیل شده اند. ساختارهای همگن به عنوان مثال کوپلیمرها و یا ترموپلاستیک های الاستومری هستند که از طریق ترکیب شیمیایی دو یا چند مونومر مختلف در ماکرومولکول ها تشکیل شده اند. اگر از مونومر های ترموپلاستیک استفاده شود ، این نوع پلاستیک در اثر فرآیند گرمایی ذوب می شود.

ساختارهای ناهمگن به عنوان مثال پیوندهای پلیمری و یا ترموپلاستیکهای الاستومری هستند که از ترکیب فیزیکی فازهای مختلف پلیمرهای مختلف تشکیل شده اند. مخلوط های پلیمری دارای ترکیبات ترموپلاستیک هم در فرآیندهای گرمایی ذوب می شوند.

کامپوزیت های پلاستیکی شامل یک ماتریس پلیمری و ذرات متحد یا الیاف است. در کامپوزیت ها نیز اگر از ترموپلاستیک ها به عنوان ماتریس استفاده شود قابلیت ذوب شدن را دارد و اگر از ترموست ها به عنوان ماتریس استفاده کنیم ، قابلیت ذوب بر اثر گرما را نخواهد داشت.

تقسیم بندی انواع پلاستیک

• پلی اتیلین ترفتالات یا پلی ‌استریا

پلی استر به دلیل این ‌که توانایی جلوگیری از نفوذ اکسیژن را دارد و از فساد مواد داخل پلاستیک جلوگیری می کند، بیشتر برای بسته بندی غذا و نوشیدنی‌ ها به کار می‌ رود. همچنین پلی استر مانع خروج دی اکسید کربن نوشیدنی‌ها نیز می‌ شود. البته جنس پلی استر با کیسه‌های پلاستیکی که در فروشگاه‌ها می‌ بینید متفاوت است.

• پلی اتیلن فشرده

این نوع پلاستیک در مقایسه با انواع دیگر، ماده‌ی خیلی خاصی محسوب می ‌شود. پلی اتیلن فشرده به دلیل وجود زنجیره‌های پلیمری بسته در ترکیبات خود که باعث می ‌شود کاملاً فشرده باشند ، محکم‌ تر و ضخیم ‌تر از پلی استر است. از این پلاستیک برای کیسه‌های خوار و بار فروشی، بطری‌های مات شیر، آب ‌میوه، شامپو و بطری‌های پزشکی استفاده می شود.

• پلی وینیل کلراید

پی وی سی در اسباب بازی‌ها، چسب زخم، کیسه فریزر، بطری مواد شوینده، کیسه‌ ی خون و غیره استفاده می‌ شود. بعد از پلی اتیلن، پی وی سی دومین رزین پلاستیکی پر استفاده در جهان بود، اما حالا فرایند تولید و دور ریز پی وی سی برای آلودگی محیط زیست خطرناک شناخته شده و جایگاه خود را از دست داده است.

• پلی اتیلن با چگالی کم

پلی اتیلن‌ها پر استفاده‌ ترین پلاستیک‌ های جهان بشمار می روند. این نوع پلاستیک، ساده‌ ترین ساختار شیمیایی پلیمر پلاستیکی را دارد که باعث شده است فرآوری آن خیلی ساده و ارزان باشد.

• پلی پروپیلن

پلی پروپیلن در برابر گرما مقاومت بیشتری دارد و در ساخت ظروف غذای گرم استفاده می‌ شود. از نظر استحکام بین LPDE و HDPE قرار می گیرد. از این نوع پلاستیک در پوشک‌های یک بار مصرف نیز استفاده می‌ شود.

• پلی استیرن

از این پلاستیک برای تولید ظرف غذا، کارتن تخم مرغ، فنجان‌ها و ظروف یک بار مصرف، بسته بندی و کلاه دوچرخه سواری استفاده می گردد. پلی استیرن در برابر غذای چرب و گرما استیرن پس می ‌دهد که برای مغز و سیستم عصبی مضر است، همچنین می‌ تواند بر ژن‌ها، ریه‌ها، کبد و سیستم ایمنی تاثیر منفی بگذارد. از لحاظ بازیافت نیز امتیاز پایینی دارد.

ویژگی ترموپلاستیک‌ها

برخی ترموپلاستیک‌ها گران قیمت و محکم هستند و به جای فلزات استفاده می گردند و برخی دیگر در محصولاتی که هر روزه با آن‌ها سر و کار داریم استفاده می شوند. ویژگی ‌های ترموپلاستیک‌ ها عبارتند از:

• کاربرد بسیاری دارند.
• استحکام بالایی دارند.
• در برابر گرما مقاوم ‌اند.
• به سادگی خم می ‌شوند.
• به شدت قابل بازیافت هستند.
• وزن کمی دارند.
• هزینه ‌ی فرآوری پایینی دارند.
• مقاومت شیمیایی بالایی دارند.
• تحت فشار بالا می ‌شکنند.
• برخی انواع بی کیفیت آن ذوب می ‌شوند.
• نسبت به ترموست‌ها گران ‌تر هستند.

ویژگی ترموست‌ها

• سخت و انعطاف ناپذیراند.
• در برابر گرما مقاوم ‌اند.
• پایا هستند.
• ثبات ابعادی دارند.
• در برابر قارچ مقاوم ‌اند.
• ثبات رنگ خوبی دارند.

ویژگی الاستومرها

الاستومرها خاصیت کشسانی و ارتجاعی دارند. خاصیت دقیق الاستومرها تحت تاثیر نوع لاستیک، اجزای ترکیب، شیوه‌ی اعمال نیرو، فرایند تولید و شکل و طرح محصول است.

پلاستیک‌ها و محیط زیست:

مواد پلیمری ساخت بشر باعث برانگیخته شدن حساسیت فعالان زیست محیطی شده است. دلیل این امر این است که با رها کردن بطری‌ها و قطعات پلاستیکی در طبیعت، این مواد تا هزاران سال در طبیعت باقی می ‌مانند و یا توسط موجودات زنده مانند ماهی‌ها و پرندگان بلعیده شده و وارد بدن آن‌ها می ‌شوند که در نهایت باعث مرگ یا حتی انقراض آنها می گردند.

برای رفع این نگرانی تولید ترموست‌ها کم ‌تر شده و پلاستیک‌ها جایگزین بسیاری از آن‌ها شده اند. به علاوه با بازیافت مواد پلاستیکی می‌ توان آن‌ها را بارها مورد استفاده ی مجدد قرار داد. این امر به شرطی امکان‌ پذیر است که بطری‌ها و قطعات پلاستیکی به شکل مناسبی جمع‌آوری و بازیافت گردند. خوشبختانه تکنولوژی‌های بازیافت مواد پلاستیکی روز به روز در حال پیشرفت است و باعث افزایش کیفیت محصولات حاصل از بازیافت شده است.