تبلیغات 
تبلیغات
دنیای اینده را چنان باید تصور کرد که ادمی سری از کامپیوتر و بدنی از پلیمر داشته باشد
مهندسی پلیمر
هدف :
هدف رشته مهندسی صنایع پلیمر تولید كلیه محصولات پلیمری از قبیل لاستیك ، پلاستیك، الاستومر، رزین و سایر مواد مود نیاز صنعت است.
البته پلیمرها فقط كاربرد صنعتی ندارند بلكه كاربرد پزشكی نیز دارند. مثلا اگر كشكك زانوی یك نفر آسیب ببیند و ترمیم آن امكانپذیر نباشد، شبیه به همان كشكك زانو را با مواد پلیمری درست میكنند و بر روی زانو قرار میدهند و یا دندان مصنوعی و لنزهای چشمی همه از مواد پلیمری ساخته میشوند كه به این مواد پلیمری «پلیمرهای زیستی» میگویند.
مهدیه رضایی دانشجوی مهندسی صنایع پلیمر دانشگاه امیركبیر در معرفی این رشته میگوید: رشته مهندسی صنایع پلیمر شناخت، طراحی، فرمولاسیون، آنالیز و بررسی خواص فیزیكی و مكانیكی سه ماده عمده میباشد كه این مواد عبارتند از : لاستیك ، پلاستیك و كامپوزیت.
یعنی ما در رشته مهندسی صنایع پلیمر هر آنچه كه به این مواد بر میگردد را مطالعه و بررسی میكنیم. برای مثال طراحی و تولید تایر ماشین در صنایع لاستیك، لولههای پلیاتیلن در صنایع پلاستیك و انواع فایبرگلاسها در كامپوزیت به یاری متخصصان مهندسی صنایع پلیمر انجام میگیرد.
البته در این رشته شكلدهی رزینها نیز مطرح است كه برای مثال میتوان به ساخت ملامین اشاره كرد.
دكتر علیاصغر رسایی استاد رشته پلیمر دانشگاه امیركبیر در اینباره میگوید: دروس رشته تكنولوژی و علوم رنگ در دوره كارشناسی به دو بخش تقسیم میشود. یك بخش در مورد سنتز مواد رنگزا است كه كاربرد آن در صنعت نساجی، چاپ و چرمسازی میباشد و بخش دوم پوششدهی است كه روی سطوح فلزی و یا غیرفلزی مانند پلیمرها، چوب یا بتن استفاده میگردد.
مهندس مریم حسینی دانشجوی فوقلیسانس مهندسی پلیمر گرایش تكنولوژی و علوم رنگ دانشگاه امیركبیر در اینباره میگوید: در رشته تكنولوژی و علوم رنگ با توجه به مكان و محیطی كه رنگ مورد استفاده قرار میگیرد، خواص رنگ پیشبینی شده و فرمولاسیون رنگ با توجه به آن خواص تهیه میشود.
یك كارشناس فارغ التحصیل رشته مهندسی پلیمر – علوم و تكنولوژی رنگ در طی دوران تحصیلی خود، با چهار عنوان كلی آشنا میشود كه عبارتند از : پوششهای پلیمری، شیمی مواد رنگرزی، فرآیند رنگرزی و فیزیك رنگ . پوششهای پلیمری یكی از مهمترین ابزار انسان در پیشگیری از انهدام سرمایهها در اثر خوردگی هستند و خوردگی مخربترین پدیدهای است كه انسان تا كنون با آن مواجه بوده است. مواد رنگرزی (مواد رنگی مصرفی در رنگرزی منسوجات) نیز همواره بخشی جدانشدنی از صنعت نساجی بودهاند و صنعت نساجی در حال حاضر یكی از بزرگترین صنایع كشور است. تامین مواد رنگرزی و نیز رنگدانههای مصرفی در ساخت پوششهای پلیمری نیز بخشی مهم از صنایع شیمیایی است كه درآمد قابل توجهی برای كشورهای تولید كننده به همراه دارد. توانایی در همانندسازی رنگ محصولات تولیدی و نیز آگاهی دقیق از عوامل موثر بر جلوه یكی شیء ، مبحثی است كه اهمیت آن در نظام تولید و كنترل كیفی محصولات مختلف بر كسی پوشیده نیست. صنعت چاپ نیز بخش بااهمیت دیگری از صنایع است كه جایگاه مناسبی برای فارغالتحصیلان این رشته فراهم میآورد.
مهندسی پلیمر – صنایع پلیمر
هدف تربیت مهندسان پلیمر متخصص در زمینههای فرآیند تولید پلیمرهای صنعتی از قبیل پلاستیكها، لاستیكها ، الیاف مصنوعی، چسبها، رزینها ، مواد اسفنجی به صورت خام و كاربرد آنها در صنایع پلیمر و تولید محصولات نهایی است. پلیمرها كاربرد وسیعی در صنایع ایران دارندو فارغالتحصیلان این دوره تواناییهای كافی در زمینههای بهرهبرداری در صنایع تولید و تبدیل پلیمر، ایجاد و برنامهریزی واحدهای تولیدی تبدیل پلیمر خام به مواد مصرفی و اشتغال در مجتمعهای بزرگ تولید پلیمر خواهند داشت. از دروس اصلی مهندسی پلیمر میتوان از موازنه انرژی و مواد، مكانیك سیالات، انتقال جرم و حرارت، شیمی و سینتیك پلیمریزاسیون، فرآیندهای پلیمریزاسیون ، مهندسی پلاستیك ، تكنولوژی الیاف مصنوعی و تكنولوژی كامپوزیتها نام برد.
فارغالتحصیلان این دوره میتوانند در كلیه صنایع بزرگ و كوچك تولید پلیمرها و همچنین در صنایع تبدیل پلیمر نظیر: صنایع لاستیك، پلاستیك، الیاف مصنوعی، رزینسازی، كفشسازی، چسبسازی، كامپوزیتها، كاغذسازی مشغول به كار شوند و در مراكز تحقیقاتی پلیمرها در دانشگاهها تحقیق و تدریس كنند و در دفاتر مهندسین مشاور و واحدهای برنامهریزی صنایع تولید پلیمرها و وزارتخانههای صنعتی فعالیت نمایند.
ادامه تحصیل در این رشته تا سطح دكتری در داخل و خارج از كشور امكانپذیر است.
مهندسی پلیمر – تكنولوژی و علوم رنگ
هدف تربیت كارشناسانی است كه بتوانند امور فنی و تولیدی كارخانههای سازنده مواد رنگزا یا مراكزی كه به نحوی استفاده كننده از این مواد رنگزا و رنگ هستند را اداره كنند. فارغالتحصیلان این دوره میتوانند به عنوان مهندس اجرایی در كارخانههای تهیه مواد رنگرزی و مواد رنگی، رنگكردن و چاپ و تكمیل منسوجات ، جیر ، چرم ، پوست، مواد غذایی، بهداشتی، پلاستیك، الیافمصنوعی، كاشی، سرامیك، پوشش سطوح و نظایر آن مشغول به كار شوند.
امكان ادامه تحصیل در این رشته تا مقطع كارشناسی ارشد در داخل كشور و تا سطوح بالاتر در خارج از كشور وجود دارد. دروس این رشته شامل دروس عمومی، پایه، اصلی ، تخصصی، كارآموزی، پروژه ،كارگاه و دروس اختیاری است.
این رشته بیشتر شامل مطالبی در مورد بكارگیری علم شیمی در علوم رنگ است و با رشتههایی نظیر شیمی، پلیمر، نساجی و علوم الیاف ارتباط دارد. با توجه به زمینه كاربردی رنگ و نقش آن در صنایع مختلف و وجود زمینههای مساعد برای تامین مواد خام و مواد اولیه و واسطه جهت ساخت مواد رنگزا در ایران و سرمایهگذاریهایی در مورد آن، اهمیت این رشته به خوبی روشن میشود.
نظر دانشجویان: علیرغم جدید التاسیس بودن و مشكلات آموزشی موجود، این رشته در صنعت كاربرد وسیعی دارد و با رشد و خودكفایی در آن میتوان سالانه مبالغ زیادی در ارز كشور صرفهجویی كرد. مساله پوشش سطوح یكی از مهمترین نیازهای جامعه صنعتی ماست كه متخصصان این رشته میتوانند آن را به خوبی مرتفع سازند.
فارغالتحصیلان رشته مهندسی پلیمر از تواناییهای زیر در عرصه صنعت برخوردارند:
1- طراحی فرمولاسیون – انواع رنگها (پوششهای پلیمری) ، طراحی فرآیند تولید این مواد، مهندسی تولید و نظارت بر كل فرآیند تولید رنگ و نیز كنترل كیفی محصولات تولیدی در كارخانجات تولید پوششهای پلیمری، طراحی انواع پوششهای پلیمری مصنوعی در صنایع مختلف از جمله : صنایع برق و الكترونیك، صنایع غذایی و كاغذسازی و ... و نیز فرمولاسیون و ساخت انواع مركبهای چاپ.
2- طراحی فرمولاسیون انواع رزینهای صنعتی اعم از رزینهای آلكید، آمینو، فنولیك، اكریلیك، اپوكسی و ... ، طراحی واحدها و فرآیندهای ساخت رزینهای صنعتی، مهندسی تولید و كنترل كیفی رزینهای صنعتی.
3- كارشناسی تهیه پوششها ونظارت بر اجرای عملیات رنگآمیزی، بازرسی پیمانكاریهای رنگآمیزی (عملیات آمادهسازی و اعمال مواد پوششی) در صنایع بزرگی همچون صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، برق، آب ، سازههای فلزی و بتونی، صنایع خودروسازی، لوازم خانگی و ... ، مهندسی فرآیند و كنترل كیفی و عملیات پوششدهی در این صنایع .
4- طراحی فرمولاسیون انواع چسبها و درزگیرهای صنعتی و خانگی، طراحی فرآیند تولید این محصولات، مهندسی تولید و كنترل كیفی این محصولات، طراحی فرآیندهای آمادهسازی سطوح برای به كارگیری این محصولات، نظارت بر فرآیندهای آمادهسازی سطوح و به كارگیری چسبها و درزگیرها.
5- طراحی فرآیندهای رنگرزی انواع منسوجات بافته و نبافته، چرم و ... ، نظارت بر عملیات رنگرزی و نیز كنترل كیفیت محصولات رنگرزی شده و ... .
6- طراحی واحدهای ساخت مواد رنگرزی، طراحی فرآیندهای ساخت مواد رنگرزی ، فرآیندهای ساخت رنگدانههای آلی و محصولات وابسته به آنها و نیز نظارت بر تولید و كنترل كیفی این محصولات.
7- نظارت بر فرآیندهای دوباره تولید تصاویر همچون: چاپ ، لیتوگرافی ، عكاسی رنگی ، ...
گرایشهای مقطع لیسانس:
این رشته در مقطع كارشناسی دارای دو گرایش «صنایع پلیمر - تكنولوژی و علوم رنگ» میباشد.
آینده شغلی ، بازار كار، درآمد:
گمنامی رشته مهندسی پلیمر یكی از مشكلاتی است كه بیشتر دانشجویان و فارغالتحصیلان این رشته از آن سخن میگویند. آنها معتقدند كه بیشتر مدیران صنایع و شركتهای دولتی و خصوصی از كارآیی مهندسان پلیمر اطلاعی ندارند.
مهدیه رضایی در این باره میگوید: در بسیاری از شركتها یك لیسانس شیمی كار یك مهندس پلیمر را انجام میدهد و جالب این است كه هر شركتی كه یك مهندس پلیمر استخدام كرده تازه به كارآیی فارغالتحصیلان این رشته پیبرده است چرا كه فارغالتحصیلان رشته شیمی طراحی فرمولاسیون را نمیخوانند و تازه بعد از ورود به بازار كار اطلاعاتی را كه یك مهندس پلیمر طی 4 سال تحصیل به دست آورده است، با كار و تجربه در صنعت به دست میآورند.
تواناییهای مورد نیاز و قابل توصیه :
مهندس محمود كثیریها با اشاره به ارتباط نزدیك مهندسی پلیمر با شیمی میگوید: یك پلیمریست نمیتواند با شیمی بیگانه باشد. یعنی باید شیمی را بداند تا بتواند پلیمر را بفهمد. همچنین این رشته مثل همه رشتههای مهندسی نیاز به ریاضیات قوی دارد و بالاخره دانشجوی این رشته باید به زبان انگلیسی مسلط بوده و طریقه استفاده از رایانه را نیز بداند چون برای دسترسی به جدیدترین اطلاعات در این رشته باید از شبكه اینترنت استفاده كرد.
دكتر رسایی نیز لازمه موفقیت در مهندسی پلیمر را علاقمندی به سه درس ریاضی، شیمی و فیزیك میداند و در ادامه میگوید: خوب است داوطلبان آزمون سراسری بدانند كه بخش پوششدهی و رنگ گرایش تكنولوژی و علوم رنگ تقریبا خشن است چرا كه باید در آزمایشگاه برس كشید، آهن برید و سطوح فلزی را تمیز كرد اما قسمت سنتز این رشته حالت فوق را ندارد چون به زبان ساده سنتز چیزی شبیه به آشپزی است، یعنی برای ساخت یك رنگ مواد مختلف را با یكدیگر مخلوط میكنند.
واحدهای كارگاه و آزمایشگاه در هر دو گرایش مهندسی پلیمر اهمیت بسزایی دارد، به همین دلیل دانشجوی این رشته باید قوی بوده و تحمل ساعتها كار در آزمایشگاه را داشته باشد.
مهندس مریم حسینی در ادامه سخنان خویش میگوید: برای مثال دانشجویی كه در گرایش تكنولوژی و علوم رنگ تحصیل میكند باید حساس نباشد و تحمل بوی مواد شیمیایی مختلف را داشته باشد و یا بیماری كوررنگی نداشته باشد تا هنگام ساخت رنگ دچار مشكل نگردد.
مهندس محسن ادیب نیز با اشاره به اهمیت شیمی در این رشته میگوید: دواطلبانی كه به كاربردهای شیمی آلی علاقمند هستند به احتمال قوی به رشته پلیمر نیز علاقمند خواهند شد هرچند كه ردپای مهندسی پلیمر در كتب درسی حتی كتابهای شیمی بسیار كمرنگ میباشد.
از آنجا كه در بسیاری موارد، فارغالتحصیلان و دانشجویان این رشته با مواد رنگی سرو كار دارند، یكی از مهمترین ویژگیهای داوطلبان تحصیل در این رشته، بینایی و عدم كوررنگی آنهاست و توانایی حركت و شنوایی در درجات بعدی اهمیت قرار دارند.
علاقهمندی به علم شیمی و پلیمر ، پدیدههای پیچیده فیزیكی منتهی به رنگی دیده شدن و نیز داشتن پایه قوی و علاقه به درسهای ریاضیات و آمار و احتمالات از جمله تواناییها و ویژگیهای دیگری است كه یك مهندس رنگ باید از آن برخوردار باشد. لازم به ذكر است كه بسیاری از حلالهای مصرفی در تهیه پوششهای پلیمری میتوانند برای افراد حساسیتزا باشند و آنها را در كار دچار مشكل نمایند.
وضعیت ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر:
امكان ادامه تحصیل در این رشته تا مقطع دكترا میسر میباشد.
تعداد واحدهای درسی دوره كارشناسی ارشد 32 واحد است كه 9 واحد آن را پروژه یا پایاننامه تشكیل میدهد و تعداد واحدهای دوره دكترای تخصصی 45 تا 48 واحد است كه 24 واحد آن را رساله تشكیل میدهد.
رشتههای مشابه و نزدیك به این رشته :
رشته مهندسی شیمی تا حدودی واحدهای مشترك با این رشته دارد.
وضعیت نیاز كشور به این رشته در حال حاضر:
همه ساله در جهان هزاران تن رنگینه مصنوعی تولید میشود. اگر بخواهیم فقط برای رنگرزی الیاف، به جای رنگینههای مصنوعی از رنگینههای طبیعی استفاده كنیم مساحتی چند برابر كره زمین برای كاشت گیاهان رنگی لازم است.
این نشاندهنده گستردگی بازار كار فارغالتحصیلان مهندسی پلیمر گرایش تكنولوژی و علوم رنگ است كه میتوانند در كارخانجات رنگسازی به تولید رنگینههای مصنوعی بپردازند.
از سوی دیگر بازار كار فارغالتحصیلان این رشته تنها شامل كارخانجات ساخت رنگ نمیشود در توضیح این سخن، دكتر رسایی میگوید: امروزه صنعت پوششدهی بسیار گسترش یافته است تا جایی كه در كنار هر صنعت مادر حتما یك صنعت پوششدهی، حضوری فعال دارد. مثلا در یك اتاق هزاران قطعه است كه اكثر آنها پوششدهی شدهاند. از دگمههای یك پیراهن و سگك كفش گرفته تا دستگیره درها.
دكتر نازكدست نیز در اینباره میگوید: فارغالتحصیلان مهندسی پلیمر گرایش تكنولوژی و علوم رنگ میتوانند در دو زمینه عمده فعالیت بكنند كه یكی از آنها طراحی فرمول و ساخت رنگ و دیگری طراحی فرمول و ساخت پوششهای سطوح میباشد كه البته طراحی و ساخت پوششها خود به دو بخش پوششهای صنعتی مثل ضد خوردگی و پوششهای تزیینی یمانند رنگ درها و دیوارها تقسیم میشود.
اما در حال حاضر مواد پلیمری تنها در صنعت خودروسازی مورد استفاده قرار نمیگیرد و در نتیجه موقعیتهای شغلی فارغالتحصیلان رشته مهندسی صنایع پلیمر بسیار گسترده است.
دكتر نازكدست در یك معرفی اجمالی در مورد جایگاه مواد پلیمری در صنایع مختلف و در نتیجه بازار كار فارغالتحصیلان این رشته میگوید: امروزه مواد پلیمری در صنایع مختلف بسیار پراهمیت هستند. برای مثال در صنایع برق، الكترونیك و مخابرات پلیمرهای مصنوعی به عنوان عایقهای الكتریكی جایگاه بسیار مهمی دارند، به گونهای كه امروزه اگر پلیمرها نباشند، صنایع برق نمیتواند به اهداف خویش دست یابد.
در صنعت پوشاك نیز پلیمرها در تولید پاپوشها ،تنپوشها و كفپوشها بسیار موثر هستند. در صنایع حمل و نقل زمینی (خودروسازی، قطار و ... ) ، هوایی ( هواپیما و بالگرد) و دریایی (كشتیها و ...) پلیمرها حضوری چشمگیر دارند، و بالاخره در صنایع نظامی ، پزشكی ، كشاورزی و بستهبندی كاربرد مواد پلیمری بسیار گسترده است.
مهندس محسن ادیب فوق لیسانس مهندسی صنایع پلیمر نیز در مورد موقعیتهای شغلی این رشته میگوید: با این كه رشته مهندسی پلیمر، رشته نوپایی است اما به سرعت در حال گسترش و توسعه میباشد. چرا كه مواد پلیمری آنقدر در زندگی ما نفوذ كردهاند كه وقتی صبح از خواب بیدار میشویم با بیشتر اشیایی كه برخورد میكنیم، از مواد پلیمری هستند از مسواك یا لوله خمیردندان گرفته تا جلد كتابی كه مطالعه میكنیم و یا كفشی كه میپوشیم و از خانه خارج میشویم.
نكات تكمیلی :
رشته مهندسی پلیمر نسبت به رشتههای مهندسی دیگر تقریبا جوان است و شكوفایی آن از زمان جنگ جهانی دوم آغاز شده است. اما به دلیل كاربرد روزافزون پلیمر در صنایع مختلف، این رشته به سرعت رشد كرده و امروزه جزو یكی از رشتههای مهم كشورهای صنعتی پیشرفته میباشد.
دكتر حسین نازكدست استاد رشته مهندسی پلیمر دانشگاه امیركبیر در مورد تاریخچه این رشته میگوید:
پلیمرها به دو دسته طبیعی و مصنوعی تقسیم می شوند كه پلیمرهای طبیعی موادی مانند تركیبهای سلولزی، چوب ، كاغذ و پشم هستند كه انسان از سالها پیش آنها را میشناخت و هنوز هم این دسته از پلیمرها در دنیا بسیار مهم و باارزش هستند. و اما پلیمرهای مصنوعی در دوران جنگ جهانی دوم مورد توجه قرار گرفت چرا كه در این زمان دانشمندان به این نتیجه رسیدند كه از مواد نفتی میتوان مواد پلیمری مصنوعی را ساخت كه این مواد كاربردهای مختلفی خواهند داشت. بنابراین مهندسی پلیمر با ساخت پلیمرهای مصنوعی توسط محققین شكوفا گردید و اكنون تنها با گذشت 5 دهه از آن دوران این رشته به حدی رشد كرده است كه پیشرفت تكنولوژی ارتباط تنگاتنگی با طراحی و ساخت مواد پلیمری دارد.
دكتر نازكدست در ادامه میگوید: با توجه به این كه كشور ما نیز از جمله كشورهایی است كه در زمینه كشاورزی و منابع نفتی (صنایع شیمیایی) از استعداد بالقوه خوبی برخوردار است و مواد پلیمری نیز در دو زمینه فوق نقش كلیدی دارند، از 20 سال پیش مهندسی پلیمر در ایران مورد توجه قرار گرفت. البته در آغاز این رشته به عنوان یكی از گرایشهای رشته مهندسی شیمی مطرح بود اما در سال 1362 رشته مهندسی پلیمر با دو گرایش صنایع پلیمر و تكنولوژی و علوم رنگ به طور مستقل اقدام به پذیرش دانشجو كرد.
خواص یورتانها از مواد ترموست بسیار سخت تا الاستومرهای نرم تغییر میكند. از پلی یورتانهای ترموپلاستیك، در ساخت وسایل قابل كاشت بسیار مهمی استفاده میشود، چرا كه دارای خواص مكانیكی خوب نظیر استحكام كششی، چقرمگی، مقاومت به سایش و مقاومت به تخریب شدن، به علاوه زیست سازگاری خوب میباشند كه آنها را در گروه مواد مناسب جهت كاربردهای پزشكی قرار میدهد.
كاربردهای پلی یورتانها
با استفاده از پلی اترها به عنوان پلیال، در سنتز پلی یورتان میتوان كاشتنیهای طولانی مدت تهیه نمود، كه در قلب مصنوعی، کلیه مصنوعی، ریه مصنوعی، هموپرفیوژن، لوزالمعده مصنوعی، فیلترهای خونی، کاتترها، عروق مصنوعی، بایپس سرخرگها یا سیاهرگها، کاشتنیهای دندان و لثه، بیماریهای ادراری، ترمیم زخم، رساندن یا خارج كردن مایعات، نمایش فشار عروق، آنژیوپلاستی، مسدود کردن عروق، جراحی عروق آئورت و كرونری، دریچههای قلب سهلتی و دولتی كاربرد دارند.
در صورتی كه از پلی اترها به عنوان پلیال، در سنتز پلی یورتان استفاده شود، پلی یورتانهای زیست تخریب پذیر مدت تهیه میشود كه به طور مثال در کانال هدایت بازسازی عصب، ساختارهای قلبی –عروقی، بازسازی غضروف مفصل ومنیسک زانو، برای تعویض وجایگزینی استخوان اسفنجی، در سیستمهای رهایش کنترول شده دارو و برای ترمیم پوست كاربرد دارد. شكل (1) برخی از وسایل و ایمپلنتهای پلییورتانی مورد استفاده در پزشكی را نشان میدهد.
تاثیر ساختار شیمیایی و مورفولوژی سطح روی خون سازگاری پلی یورتان
در اواخر سال 1980 تعدادی از دانشمندان، شیمی، ساختار و مورفولوژی سطح پلییورتانها را مورد بررسی قرار دادند و به تدریج روشهای جدید پوشش دهی سطح بههمراه پیوندهای مواد دیگر به سطح پلییورتانها، با هدف بهبود خونسازگاری ابداع شد. در سالهای اخیر، ترکیب شیمیایی پلییورتانها جهت بهبود خونسازگاری با تغییرات بسیار زیادی همراه شده است. از جمله این موارد سنتز پلییورتان یا پلییورتان ِیورا با قسمتهای نرم آبدوست است.
«Cooper»، نیز در مورد ارتباط بین شیمی پلیالها و خونسازگاری پلییورتانها، تحقیقاتی را برروی نمونههای مختلف پلییورتانها با پلیالهای متفاوت نظیر PEO، PTMO، PBD (پلیبوتادین) و PDMS انجام داد. این پلییورتانها به روش پلیمریزاسیون دو مرحلهای تهیه شدند و بر روی لولههای پلیاتیلنی پوششدهی شده و سپس درون بدن سگ قرار گرفتند تا پاسخ لختهزایی آنها مشخص گردد. پلییورتان با پلیال PDMS کمترین لختهزایی را نسبت به نمونههای دیگر نشان داد. طبیعت آبگریز PDMS باعث بهبود آبگریزی سطح پلییورتان پایه PDMS و در نتیجه توجیهی برای بهبود خونسازگاری آن نسبت به سایر موارد میشود و میزان چسبندگی اولیه پلاکتها با افزایش آبدوستی پلیالها افزایش مییابد. بنابراین باید گفت که خونسازگاری پلییورتانها بستگی زیادی به ترکیبات سازنده آن و عوامل مختلف نظیر جداسازی میکروفازها، ناهمگنی سطح و آبدوستی سطح خواهد داشت.
استفاده از سولفونات یا پوششهایی نظیر هپارین در تغییر پاسخ خون به این مواد نقش بسیار عمدهای را ایفا میکنند. محققی به نام Santerre [55]، پلییورتانهایی را بر پایه سولفونات سنتز نمود که دارای گروههای مختلف سولفور(3.1 % - 1.4%) بود. در نمونههای با گروههای سولفونات بیشتر زمان لختهزایی افزایش یافت.
روشهای بهبود خواص سطحی پلییورتانها
با توجه به اینکه خونسازگاری یک بیومتریال بستگی مستقیم به شیمی سطح آن دارد، تغییر در وضعیت سطحی کمک بسیار زیادی در حل مشکلات خونسازگاری خواهد نمود. از جمله موادی که در این مورد نتایج و رضایت بخشی را در بهبود خونسازگاری نشان دادهاند، میتوان به سولفونات پلیاتر یورتان، پیوند سطح اکریل آمید و دی اکریل آمید با پلیاتر یورتان، اتصال فسفوریل کولین به سطح پلیاتر یورتان با استفاده از پرتو UV و پیوند پروپیل سولفات – پروپیلن اکساید (PEO-SO3)، اشاره نمود.
در سالهای اخیر محققان زیادی برای افزایش بهبود خونسازگاری بیومتریالها از پیوند هپارین به سطح آنها استفاده نمودهاند كه نتایج رضایتبخشی نیز به همراه داشته است. یکی از مهمترین مشکلات در این راه، پیوند یونی هپارین (surfaces bearing ionically bound heparin ) به سطح پلییورتان است. هپارین میتواند بصورت کووالانی با گروههای آمین یا هیدروکسیل آزاد ایزوسیانات پیوند برقرار سازد. در بین تمام روشهایی که باعث تثبیت هپارین میشود، موثرترین روش استفاده از تابش اکسیژن پلاسمای یونیزه شده است که باعث پیوند با پلیمر میشود.
نتایج خونسازگاری حاصل از هپارینیزه شدن پلییورتان، نشانگر فعالیت کمتر پلاکتها و پروتئینهای پلاسما است که منجر به کاهش تشکیل لخته خون میشود. همچنین چسبندگی سلولهای تک هستهای و ترشح فاکتور نکروز تومور در تماس با پلییورتان هپارینیزه شده کمتر گزارش شده است. از دیگر راههایی که میتوان بدون استفاده از پوششهای هپارینی به یک پلییورتان خون سازگار دست یافت، پوشش دهی یا تثبیت شیمیایی داروهای ضد لخته زا یا مولکولهایی نظیر مشتقات Urookinase ، Prostacyclin، ADPase، Dipyridamol، Glucose و اتمهای نقره گزارش شده است.
پلییورتانهای دارای گروههای سولفونات، لخته زایی بسیار کمی نسبت به پلییورتانهای معمولی داشت. پلییورتانهای سولفونات شده ترومبین (آنزیم مؤثر برای ایجاد لخته) را مصرف کرده و بر پلیمریزه شدن فیبرینوژن تأثیر مستقیم میگذارد.
ایجاد پیوند کووانسی پپتید Arg-Gly-Asp (RGD)، با ستون اصلی پلیمر نیز یکی دیگر از روشهای بهبود خواص خونسازگاری پلییورتانها است كه در نتیجه چسبندگی سلولهای اندوتلیال به سطح پلیمر افزایش مییابد.
تخریب پلی یورتانها
همه پلیمرها امكان تخریب دارد و پلی یورتانها نیز از این قاعده مستثنی نیست جهت جلوگیری از تخریب پلی یورتانها روشهای مختلفی وجود دارد. كه شامل هیدرولیز، فتولیز، سلولیز، تومولیز، پیرولیز (تجزیه در اثر حرارت) وتخریب بیولوژیك، ترك بر اثر استرس محیطی، اكسید شدن و تخریب بوسیله میكروب و قارچها میشود.
در حالت بیولوژیك تنش محیطی باعث ایجاد ترك میشود كه در نهایت شكست ممكن است بهوجود آید و باعث ایجاد تخریب سطحی ویژه در پلیمر شود. آنزیمها نیز میتوانند باعث تخریب پلی یورتانها شود. تخریب میكروبی، یك واكنش تجزیه شیمیایی است كه بهوسیله حمله میكرو ارگانیسمها صورت میگیرد. آنزیمها و قارچها نیز ممكن است پلی یورتانها را تخریب كند.
پیوندهای مستعد برای تخریب هیدرولیتیك در پلی یورتانها، پیوندهای استری و یورتانی است. استرها به اسید و الكل تجزیه میشود و پیوندهای یورتانی در نتیجه تخریب شدن به كربامیك اسید و الكل هیدرولیز میشود.
تركیبات مسئول تخریب پلیمرها در بدن شامل آب، نمك، پراكسیدها و آنزیمها است. بهطور كلی مولكولهایی مانند ویتامینها و رادیكالهای آزاد باعث تسریع كردن تخریب میشود. اگر پلی یورتان هیدروفوب باشد تخریب معمولاً در سطح مواد انجام میشود. اگر پلی یورتانها هیدروفیل باشد، آب در توده پلیمر وارد شده و تخریب در سرتاسر ماده اتفاق میافتد. تخریب پلیمر در مایع Media ( پلاسما و بافت ) به طوركلی شامل مراحل زیر است.
1) جذب مدیا در سطح پلیمر،
2) جذب مدیا به توده پلیمر،
3) واكنشهای شیمایی با پیوندهای ناپایدار در پلیمر و
4) نقل و انتقال تولیدات تخریب از ماتریكس پلیمر و جذب سطحی محصولات تخریب از سطح پلیمر.
تاثیر آبدوستی بر میزان تخریب پلی یورتانهای
یكی از مشكلات اصلی كاشت پلی یورتانها در حالت vivo in تمایل آنها برای آهكی شدن و تخریب شدن است. اكثر ایمپلنتهای پلی یورتانی در حالت in vivoاز طریق هیدرولیز تخریب میشود.
الاستومرهای زیست تخریب پذیردر ایمپلنتهای قلبی و عروقی، داربستها برای مهندسی بافت، ترمیم غضروف مفصل، پوست مصنوعی و درتعویض و جانشینی پیوند استخوان اسفنجی استفاده میشود.
مواد هیدروفیل مانند هیدروژلها، به عنوان سدی برای چسبندگی بافتها استفاده میشود. موادی با هیدروفیلی كم، باعث چسبندگی تكثیر سلولها میشود كه برای داربستهای مهندسی بافت مناسب است.
واكنش پلی یورتان زیست تخریب پذیر با استئوبلاستها و كندروسیتها و ماكروفاژها
كاربرد پلیمرهای زیست تخریب پذیر به عنوان یكی از پیشرفتهای عمده در تحقیقات مواد درپزشكی مطرح است. مواد زیست تخریب پذیركاربردهای بیشماری در پزشكی و جراحی دارند واین مواد طوری طراحی شده است كه در حالت in vivo تخریب شود.
تصور كلی از زیست سازگاری بر اساس واكنش میان یك ماده و محیط بیولوژیك است. واكنش بافتها و سلولها در خیلی از موارد بوسیله پاسخ التهابی مشخص میشود.
در مهندسی بافت از ماتریسها و داربستهای زیست تخریبپذیر پلیمری به عنوان حامل سلول برای بازسازی بافتهای معیوب استفاده میشود. بهطور كلی، ایمپلنتها نباید باعث پاسخ غیرعادی در بافتها و باعث تولید مواد سمی یا تأثیرات سرطان زائی در بافت شوند. در تحقیقات جدید، پلی یورتانهای زیست تخریب پذیر زیست سازگاری مطلوبی از خود نشان میدهد.
این پلی یورتانها هر چند كه باعث فعال شدن ماكروفاژها میشود ولی تأثیرات سمی و سرطان زائی در بدن ندارد. در تحقیقات in vivo، فوم پلی یورتان زیست تخریب پذیر،زیست سازگاری مطلوبی را از خود نشان داده است.
در یك تحقیق جدید، جهت ارزیابی زیست سازگاری از فوم پلی استر پلی یورتان زیست تخریب پذیر با سایز سوراخها 100-400 m استفاده شده و واكنش كندروسیتهای و سلولهای استئوبلاست موش [line Mc3T3-E1] با فوم پلی یورتان زیست تخریب پذیر( Degrapol -foam) مورد بررسی قرار گرفته شده است پاسخ سلولی که شامل: رشد، فعالیت سلولها و پاسخ سلولی استئوبلاستها و ماكروفاژها به محصولات تخریب در نظر گرفته شد. سلولهای استئوبلاستها و كندرویستها از موشهای صحرایی نر بالغ جدا شده بود.
جهت سنتز این كوپلیمر نیز مقدار برابر از PHB– دیال و پلی کاپرولاکتون دیال در 1 و2 دی كلرو اتیلن حل شده وبه صورت آزئوتروپیكالی بهوسیله برگشت حلال تحت نیتروژن خشك، سنتز شد. این پلی استریورتان، یك بخش آمورف و یك بخش كریستالی دارد و همچنین دی ال با PHB تشكیل حوزههای كریستالی میدهد و دی ال با پلی كاپر.لاكتون تشكیل حوزههای آمورف میدهد.
پس از كشت سلولی، اسكن بهوسیله میكروسكوپ الكترونی ( SEM) نشان میدهد كه سلولها در سطح و داخل حفرههای فوم رشد میكند و سلولهایی كه در سطح فوم دیده میشود و به صورت یك نمایش سلولی مسطح و چند لایه سلول متلاقی، دیده میشود.
نتایج بهدست آمده نشانگر این مطلب است كه استئوبلاستها و ماكروفاژها توانایی بیگانه خواری و فاگوسیتوز محصولات تخریب را دارندو محصولات تخریب در غلظت كم، تأثیری در رشد و عملكرد استئوبلاستها نمی گذارد. بهطور كلی كندروسیتها و استئوبلاستها در فوم زیست تخریب پذیر تكثیر یافت و فنوتیبشان را نگاه داشت. این مطلب نشان میدهد كه این داربستها برای مراحل ترمیم استخوان مفید است.
اهمیت تکنولوژی کامپوزیت در توسعه صنعت خودروسازی جهان، موضوعی است که در طی مطالب وگفتگوهای گذشته به آن اشاره شده است. در کشور ما نیز به علت تحولات جهانی در صنعت خودرو، توجه به این تکنولوژی افزایش یافته است. اما هنوز استفاده از قطعات کامپوزیتی در صنایع خودروسازی کشور بیشتر جنبه تقلیدی دارد تا استفاده آگاهانه و هدفمند. به همین دلیل برخی از کارشناسان از جمله آقای مهندس قاسمی مدیر امور مهندسی عملیات شرکت مهرکامپارس و مهندس ادیب از کارشناسان آن شرکت، معتقدند استفاده از کامپوزیت در صنعت خودروی کشور ما جذابیت خود را از دست داده و گزینه مناسبی نمیباشد. در زیر خلاصهای از نظرات ایشان آورده شده است:
مهندس قاسمی، مدیر امور مهندسی عملیات شرکت مهرکام پارس معتقد است کامپوزیتها گزینهای مناسب برای توسعه صنعت خودروسازی کشور ما نیستند. وی میگوید: " کامپوزیت با اهداف کلانی که ما در صنایع خودرو به دنبال آن هستیم، یعنی پیشرفت و رسیدن به سطح قابل رقابت با شرکتهای خودروسازی خارجی، سنخیتی ندارد و نیاز واقعی صنعت خودرو ما در حال حاضر کامپوزیت نیست. آینده کامپوزیت در خودروسازی ایران معلوم نیست حتی ممکن است ظرف 5 سال آینده استفاده از کامپوزیتها محدودتر از این هم شود؛ به عنوان مثال اوایل داشبوردهاSMC بودند اما در حال حاضر از ABSساخته میشوند. قطعه تقویتی سپر خودرو سمند نیز درحال حاضر GMT است در حالی که قبلا از ناودانی ساخته میشد و ارزانتر بود. تنها مزیت GMT سبک بودن آن است و از نظر طول عمر و دوام در مقایسه با فولاد ضعیفتر است."
وی در ادامه با اشاره به دنبالهروی صنعت خودروسازی ما از خودروسازان جهان میگوید: "صنعت خودروی ما دنبالهروی خوبی از دنیا داشته و کورکورانه هم که شده سعی دارد پابهپای دنیا حرکت کند، ببیند و اجرا کند. اما توسعه تکنولوژیهای نوینی نظیر تکنولوژی کامپوزیت در ایران بسیار زمانبر است زیرا راهی است که کشورهای پیشرفته حدود 20 سال پیش شروع کردهاند و حال به نتیجه رسیدهاند. ممکن است ظرف چند سال آینده تکنولوژی برتر و جدیدی جایگزین شود در حالی که ما هنوز در اول راه هستیم و باید این روش را نیز رها کنیم و به دنبال آن تکنولوژی جدید برویم."
مهندس قاسمی با اشاره به قدیمی بودن تکنولوژیهای موجود در کشور میافزاید: "در کشورهای بزرگ صنعتی بعد از استفاده بهینه و بهرهبرداری از دستگاه آنها را از رده خارج میکنند و وقت و هزینه صرف تعمیر و نگهداری آن نمیکنند بلکه آنرا به کشورهایی نظیر کشور ما میفروشند."
وی یکی دیگر از مشکلات عمده صنعت کامپوزیت را تهیه مواد اولیه میداند که باید عمدتا از خارج کشور وارد شوند و تولیدکنندگان داخلی قادر به تولید آن نیستند.
مهندس ادیب، ار کارشناسان شرکت مهرکام پارس نیز در تأیید صحبتهای مهندس قاسمی میگوید: "پرداختن به بحث استفاده از کامپوزیتها در صنعت خودرو امروز جذابیت خود را از دست داده است. بعنوان مثال با اینکه تا چند سال قبل استفاده از کامپوزیتهای SMC وGMT در کاربردهای اتاقک موتور(Under-the-hood) از مقبولیت خاصی برخوردار بودند، امروزه بدلیل حجم سرمایهگذاری بالا، بالا بودن دورریز مواد و غیره جایگاه خود را بشدت از دست دادهاند و تکنولوژیهای رقیب مانند آمیزهکاری مستقیم(Direct-compounding) جای آنها را گرفتهاند. امروزه به ندرت میتوان در توسعه خودروهای جدید، قطعات کامپوزیتی به مفهوم متداول آن را یافت و سمت و سوی صنعت خودرو در زمینه استفاده از کامپوزیتها به موارد خاص سوق پیدا کرده است." وی با اشاره به اینکه تکنولوژی برتر دنیا در زمینه کامپوزیت، تکنولوژی ترکیبی (Hybrid Technology) میباشد، میگوید: "در این تکنولوژی یک تقویت کننده (Insert) فلزی را در داخل قالب قرار میدهند و پلیمر مذاب را روی آن تزریق میکنند. قیمت ارزانتر، کاهش وزن و عدم نیاز به جاسازی محل مونتاژ قطعات از مزایای این روش است."
مهندس ادیب، اما مشکل اصلی را گرانی تکنولوژیهای جدید میداند که انتقال آنها را مشکل میکند: "از سوی دیگر این تکنولوژی تنها در کشورهایی تولید میشود که دارای پیشینه زیادی در این زمینه میباشند و صحبت کردن از تولید این تکنولوژی در ایران به این زودیها امکان پذیر نیست."
در انتها مهندس قاسمی ضمن تأکید بر لزوم همکاری دانشگاه و صنعت میافزاید: "ما تنها از دستاوردهای کشورهای دیگر استفاده میکنیم و تولید تکنولوژی نداریم و یا اگر داریم بسیار محدود است. شاخصهای مورد نیاز برای رشد و توسعه تکنولوژی را جایی تعیین میکنند که پایههای تکنولوژی در آنجا رشد کرده و محکم شده است. در کشور ما که در آغاز راه است تعیین شاخصها بر عهده دانشگاه است."
از زمان تولید خودروهای نسل جدید، طراحان خودروی شرکت هایپرکار فرصت آن را داشتهاند که
خودرویی تولید کنند که تمامی اجزاء آن قابل بازیافت باشد. آنها توانستهاند خودروی هایپرکار را
از موادی قابل بازیافت وکاملاً تفكیكپذیر بسازند. هر چه قدر تفکیک اجزاء مواد مشکلتر باشد
همان قدر بازیافت یک خودرو مشکلتر است.
مواد کامپوزیتی پیشرفتهای که برای کاربرد در این وسایل نقلیه پیشنهاد شدهاند، بسیار متفاوت از نمونههای رایج است و در این میان، مسئله اصلی بازیافت مواد میباشد و بازیافت آنها تاسیسات و امكانات جدیدی را میطلبد.
وسایل نقلیه هایپرکار دو مزیت عمده نسبت به خودروهای رایج دارند:
مزیت اول: مواد کامپوزیتی به کاربرد شده در خودروهای هایپرکار بسیار بادوام هستند، زنگ نمیزنند، خوردگی ندارند، خش نمیافتند و این به خودرو اجازه میدهد که به روز بماند.<餐Ȧ걈춬瘡負Н籀Н>
مزیت دوم: زمانی که اتومبیلهای هایپرکار نیاز به بازیافت دارند، از لحاظ تجاری، امکان استفاده از فرآیندهای جدیدی نظیر پیرولیز و سولوولایز (Solvolysis) کاتالیزوری در شرایط کم دما وجود دارد. فرآیند پیرولیز کمدما، امکان فنی بازیافت کامپوزیتهای پیشرفته را میدهد. یافتن بازار مناسب برای مواد بازیافت شده، خود بحث دیگری است.
در حالی که پیشبینی آیندة این بازارها مشکل است ولی روند کنونی، آینده خوبی را برای این بازارها پیشبینی میكند.
در هر حال، اگر تنها مواد شاسی و بدنة اتومبیل هایپرکار غیرقابل بازیافت باشد، وزن این اجزاء بسیار کمتر از تجهیزات غیرقابل بازیافت خودروهای رایج میباشد.
تحلیل:
در قرن جدید محیط زیست یکی از مهمترین مباحثی است که کشورهای پیشرفته همگام با پیشرفت و توسعه به آن میپردازند. اجلاس جهانی اخیر نیز که با محوریت زمین و محیط زیست در آفریقای جنوبی با حضور سران کشورهای جهان برگزار شد، بر اهمیت موضوع صحه میگذارد.
در راستای حفظ محیط زیست قوانین و مقررات جدیدی مطرح و تصویب می شوند که به یک مورد از آنها که توسط اتحادیه اروپا مقرر شده است اشاره میشود:
تولید کنندگان خودرو و مواد و دستگاهها موظفند که :
1- اتومبیلهایی را طراحی و تولید نمایند که قابل بازیافت و دارای مواد برگشت پذیر باشند.
2- مواد بازیافت شده را مجدداً در تولیدات خود استفاده نمایند."
که هدف این دستورالعمل آن است که تا سال 2006 نرخ برگشتپذیری اتومبیلها به 85 درصد و تا سال 2015 به 95 درصد برسد.
با توجه به موارد فوق و بحث کاهش وزن خودرو (جهت کاهش مصرف سوخت)، استفاده از کامپوزیتها در خودروها منوط به قابلیت بازیافت آنها میگردد. حال با توجه به جهانی شدن بازارها، بهتر است که شرکتها و صنایع تولیدکننده قطعات خودرو در کشور ما نیز متوجه استانداردها و قوانین بینالمللی باشند تا بتوانند در فرآیند جهانی حفظ محیط زیست و همچنین ورود به بازارهای بزرگتر موفق باشند.
|
|
پلیمرها، بخش عمده ای از مشتقات نفتی هستند كه در انواع مختلف در صنعت پتروشیمی، تولید و در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار می گیرند.
امروزه استفاده از پلیمرها به اندازه ای رایج شده كه می توان گفت بدونِ استفاده از آنها بسیاری از حوایج روزمره ما مختل خواهد شد. مقاله حاضر، پلیمرهای مقاوم حرارتی را مورد مطالعه قرار می دهد كه علاوه بر مصارف متعدد، در صنایع هوا- فضا نیز نقش عمده ای ایفا می كنند.
پلیمرها، بخش عمده ای از مشتقات نفتی هستند كه در انواع مختلف در صنعت پتروشیمی، تولید و در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار می گیرند. امروزه استفاده از پلیمرها به اندازه ای رایج شده كه می توان گفت بدونِ استفاده از آنها بسیاری از حوایج روزمره ما مختل خواهد شد. مقاله حاضر، پلیمرهای مقاوم حرارتی را مورد مطالعه قرار می دهد كه علاوه بر مصارف متعدد، در صنایع هوا- فضا نیز نقش عمده ای ایفا می كنند. هنگامی كه تركیبات آلی در دمای بالا حرارت داده می شوند، به تشكیل تركیبات آروماتیك تمایل پیدا می كنند. بنابراین می توان نتیجه گرفت كه پلیمرهای آروماتیك باید در مقابل دماهای بالا مقاوم باشند. انواع وسیعی از پلیمرها كه واحد های تكراری آروماتیك دارند، در سالهای اخیر توسعه و تكامل داده شده اند.
این پلیمرها در صنایع هوا- فضا مورد استفاده قرار می گیرند، زیرا در برابر دمای زیاد پایداری مطلوبی از خود نشان می دهند. برای این كه یك پلیمر در برابر حرارت و در برابر گرما مقاوم تلقی شود، نباید در زیر دمای ۴۰۰ درجه سانتی گراد تجزیه شود. هم چنین باید خواص مورد نیاز و سودمند خود را تا دماهای نزدیك به دمای تجزیه حفظ كند. این گونه پلیمرها دارای Tg بالا و دمای ذوب بالا هستند. پس می توان گفت پلیمرهای مقاوم حرارتی به پلیمرهایی گفته می شود كه در دمای بالا بكار برده می شوند، به طوری كه خواص مكانیكی، شیمیایی و ساختاری آنها، با خواص سایر پلیمرها در دماهای پایین متفاوت باشد. پلیمرهای مقاوم حرارتی به طور عمده در صنایع اتومبیل سازی، صنایع هوا- فضا، قطعات الكترونیكی، عایق ها، لوله ها، انواع صافی ها، صنایع آشپزی و خانگی، چسب ها و پوشش سیم های مخصوص مورد استفاده قرار می گیرد. پلیمرهای یاد شده هم به روش آلی و هم به روش معدنی تهیه می شوند. ذكر این نكته مهم است كه روش آلی متداول تر و اغلب پژوهش ها توسط دانشمندان پلیمر در این زمینه ها به ثمر رسیده است.
پایداری حرارتی
پایداری حرارتی پلیمرها، تابع فاكتورهای گوناگونی است. از آنجا كه مقاومت حرارتی تابعی از انرژی پیوندی است، وقتی دما به حدی برسد كه باعث شود پیوندها گسیخته شوند، پلیمر از طریق انرژی ارتعاشی شكسته می شود. پس پلیمرهایی كه دارای پیوند ضعیفی هستند در دمای بالا قابل استفاده نیستند و از بكار بردن منومرها و هم چنین گروه های عاملی كه باعث می شود این پدیده تشدید شود، باید خودداری كرد.
البته گروه هایی مانند اتر یا سولفون، نسبت به گروه هایی مانند آلكیل و NH و OH پایدارتر هستند، ولی وارد كردن گروه هایی مانند اتروسولفون و یا گروههای پایدار دیگر صرفاً بخاطر بالا بردن مقاومت حرارتی نیست، بلكه باعث بالا رفتن حلالیت نیز می شوند. تاثیرات متقابلی كه بین دو گونه پلیمری وجود دارد، ناشی از تاثیرات متقابل قطبی- قطبی، و پیوند هیدروژنی (۶-۱۰ Kcal/mol) است كه باعث بالا رفتن مقاومت حرارتی در پلیمرها می شوند. این قبیل پلیمرها باید قطبی و دارای عامل هایی باشند كه پیوند هیدروژنی را بوجود آورند، مانند: پلی ایمیدها و پلی یورتانها. انرژی رزونانسی كه به وضوح در آروماتیك ها به چشم می خورد، مخصوصاً در حلقه های هتروسیكل و فنیلها و كلاً پلیمرهایی كه استخوان بندی آروماتیكی دارند باعث افزایش مقاومت حرارتی می شوند.
در مورد واحدهای تكراری حلقوی، شكستگی یك پیوند در یك حلقه باعث پایین آمدن وزن مولكولی نمی شود و احتمال شكستگی دو پیوند در یك حلقه كم است. پلیمرهای نردبانی یا نیمه نردبانی پایداری حرارتی بالاتری نسبت به پلیمرهای زنجیره باز دارند. بنابراین اتصالات عرضی موجب صلب پلیمرهای خطی می شوند كه شامل حلقه های آروماتیك با چند پیوند یگانه مجزا هستند. با توجه به نكاتی كه ذكر شد برای تهیه پلیمرهای مقاوم حرارتی باید نكات زیر رعایت شوند.
- استفاده از ساختارهایی كه شامل قوی ترین پیوند های شیمیایی هستند. مانند تركیبات هتروآروماتیك، آروماتیك اترها و عدم استفاده از ساختارهایی كه دارای پیوند ضعیف مثل آلكیلن- آلیسیكلیك و هیدروكربن های غیر اشباع می باشند.
- ساختمان تركیب باید به گونه ای باشد كه به سمت پایدار بودن میل كند، پایداری رزونانسی آن زیاد باشد و بالاخره ساختارهای حلقوی باید طول پیوند عادی داشته باشند، به نحوی كه اگر یك پیوند شكسته شد، ساختار اصلی، اتم ها را كنار هم نگه دارد.
لباس فضا نوردان
امروزه در زمینه پلیمرهای مقاوم حرارتی پیشرفت های زیادی حاصل شده است. پژوهشگری به نام كارل اسی مارول كه یك محقق برجسته در زمینه مقاومت حرارتی پلیمرها است، باعث توسعه تجارتی پلی بنزایمیدازول، با نام تجارتی PBI ، شده است كه به شكل الیاف برای تهیه لباس فضانوردان مورد استفاده قرار می گیرد. البته این تنها یكی از موارد كاربردهای متنوع پلیمرهای مقاوم حرارتی در برنامه های فضایی است. بی تردید اگر سالها پژوهش علمی و آزمایش های گوناگون موجب كشف الیاف پلیمری مقاوم برای تهیه لباس فضا نوردان نمی شد، هیچ فضا نوردی نمی توانست به فضا سفر كند.
طی سال های اخیر گونه های وسیعی از پلیمرهای آروماتیك و آلی فلزی مقاوم در برابر گرما، توسعه و تكامل داده شده اند، كه تعداد كمی از آنها به علت قیمت بالای آنها در تجارت قابل قبول نبوده اند. پلیمرهای آروماتیك، به خاطر اسكلت ساختاری صلب، دمای گذار شیشه ای Tg و ویسكوزیته بالا، قابلیت حلالیت كم دارند، بنابراین سخت تر از سایر پلیمرها هستند. در حال حاضر بالاترین حد مقاومت گرمایی از پلیمرهای آلی بدست آمده است، بنابراین در سال های اخیر تاكید روی معرفی تفاوت های ساختاری پلیمرها بوده است.
پیوستن گروه های انعطاف پذیر مانند اتر یا سولفون در اسكلت، یك راهكار است. هر چند این اقدامات باعث حلالیت بیشتر، ویسكوزیته كمتر و معمولاً پایداری حرارتی كم می شود. نگرش دیگر برای وارد كردن گروههای آروماتیك حلقه ای این است كه به صورت عمودی در اسكلت صفحه ای آروماتیك قرار می گیرد. همان طور كه در پلی بنزایمیدازول اشاره شد این ساختارها كه »كاردو پلیمر« نامیده می شوند معمولاً پایداری بالایی دارند، بدون این كه خواص دمایی آنها از بین برود. وارد كردن اسكلت با گروههای فعال كه در اثر گرما موجب افزایش واكنش حلقه ای بین مولكولی می شوند، راهی دیگر برای پیشرفت روندكار است.
مهم ترین و پرمحصول ترین راه از نقطه نظر توسعه تجارتی، سنتز الیگومرهای آروماتیك یا پلیمرهایی است كه با گروههای پایانی فعالی، خاتمه داده شده اند. الیگومرهایی كه انتهای آنها فعال شده اند، در دمای نسبتاً پایین ذوب می شوند و در انواع حلال ها نیز حل می شوند. هم چنین در موقع حرارت دادن به پلیمرهای شبكه ای پایدار تبدیل می شوند.
مقاومت در برابر حرارت
هنگامی كه از پلیمرهای مقاومت حرارتی صحبت می شود باید مقاومت حرارتی آنها را برحسب زمان و دما تعریف كنیم. افزایش هر كدام از فاكتورهای ذكر شده موجب كاهش طول عمر پلیمر می شود و اگر هر دو فاكتور افزایش یابند طول عمر به صورت لگاریتمی كاهش می یابد. به طور كلی اگر یك پلیمر به عنوان پلیمر مقاوم حرارتی در نظر گرفته می شود، باید به مدت طولانی در ۲۵۰ درجه سانتی گراد، در زمان های متوسط در پانصد درجه سانتی گراد و در كوتاه مدت در دمای یكهزار درجه سانتی گراد خواص فیزیكی خود را حفظ كند. به طور دقیق تر یك پلیمر مقاوم حرارتی باید طی سه هزار ساعت و در حرارت ۱۷۷ درجه سانتی گراد، یا طی یكهزار ساعت در ۲۶۰ درجه سانتی گراد، یا طی یك ساعت در ۵۳۸ درجه سانتی گراد و یا طی ۵ دقیقه در ۸۱۶ درجه سانتی گراد، خواص فیزیكی خود را از دست ندهد.
برخی از شرایط ضروری برای پلیمرهای مقاوم حرارتی، بالا بودن نقطه ذوب، پایداری در برابر تخریب اكسیداسیونی در دمای بالا، مقاومت در برابر فرآیندهای حرارتی و واكنش گرمای شیمیایی است. سه روش اصلی برای بالا بردن مقاومت حرارتی پلیمرها وجود دارد. افزایش بلورینگی، افزایش اتصال عرضی و حذف اتصال های ضعیفی كه در اثر حرارت اكسید می شوند. افزایش بلورینگی، كاربرد پلیمرها را در دمای بالا محدود می كند. زیرا موجب كاهش حلالیت و اختلال در فرآورش می شود. برقرار كردن اتصال های عرضی در الیگومرها روش مناسبی است و خواص پلیمر را به طور واقعی اما غیر قابل برگشت تغییر می دهد.
اتصالاتی كه باید حذف شود شامل اتصال های آلكیلی، آلیسیكلی، غیر اشباع و هیدروكربن های غیر آروماتیك و پیوند NH است . اما اتصالاتی كه مفید است شامل سیستم های آروماتیكی، اتر، سولفون و ایمید و آمیدها هستند. این عوامل پایدار كننده به صورت پل در ساختار پلیمر واقع و موجب پایداری آنها می شوند. از طرفی ضروری است كه پلیمر از قابلیت به كار گیری و امكان فرآورش مناسب برخوردار باشد.
پس باید تغییرات ساختاری طوری باشد كه حلالیت و فرآورش مناسب تر داشته باشند. برای این منظور باید از واحد های انعطاف پذیرِ اتر، سولفون، آلكیل و همچنین از كوپلیمره كردن، و تهیه ساختارهایی با زنجیر نامنظم استفاده كرد.به طور كلی پلیمرهای مقاوم حرارتی به چهار دسته تقسیم می شوند. پلیمرهای تراكم ساده، مانند پلیمرهایی كه از حلقه آروماتیك تشكیل شده اند و با اتصالات تراكمی به یكدیگر متصل هستند. پلیمرهای هتروسیكل، یعنی پلیمرهایی كه از حلقه های آروماتیك تشكیل شده اند اما از طریق حلقه های هتروسیكل به هم وصل شده اند. كوپلیمرهای تركیبی تراكمی هتروسیكل، یعنی پلیمرهایی كه شامل تركیبی از اتصال های تراكمی ساده و حلقه های هتروسیكل می باشند و پلیمرهای نردبانی كه شامل دو رشته زنجیر هستند.
در روند طبیعی، بیوپلیمر ها و یا همان ماكرومولكول ها، تركیبات داخل سلولی هستند كه قابلیت زنده ماندن را به ارگانیسم در شرایط سخت محیطی می دهند.مواد بیوپلیمری در شكل های گوناگونی توسعه یافته اند؛ بنابراین ظرفیت استفاده در صنایع گوناگون را دارند. توسعه مواد بیوپلیمری به چنددلیل اهمیت دارد. اول این كه این مواد بر خلاف پلیمر های امروزی كه از مواد نفتی به دست می آیند، به محیط زیست برگشت پذیر هستند؛ بنابراین موادآلوده كننده محیط زیست به شمار نمی آیند. در این خصوص مواد بیوپلیمری در ساخت پلاستیك ها به دو صورت استفاده قرار می شوند.
اول استفاده از پلاستیک هایی كه درآنها یک ماده تخریب پذیر(مانند نشاسته) به یک پلاستیک متداول (مانندپلی اتیلن) اضافه می شود، درنتیجه این ماده به افزایش سرعت تخریب پلاستیک کمک می کند. این مواد چند سالی هست که وارد بازار شده اند و با آن که کمک زیادی به کاهش زباله های پلاستیکی کرده اند، اما به دلیل این که در آنها از همان پلاستیک های متداول تخریب ناپذیر استفاده می شود و استفاده از مقدار زیادی مواد تخریب پذیر در پلاستیک ویژگی آن را تضعیف می کند، موقعیت چندان محکمی ندارند.
دوم استفاده از پلاستیک های تخریب پذیر ذاتی است که به دلیل ساختمان شیمیایی خاص به وسیله باکتری ها، آب یا آنزیم ها در طبیعت تخریب می شوند و خیلی سریع تر از نوع اول به محیط زیست بر می گردند، دردرجه دوم اهمیت مواد بیوپلیمری به وسیله موجودات زنده ساخته می شوند و در نتیجه در چرخه ساخت و تجزیه مواد بیولوژیك قرار می گیرند، پس هیچ گاه منابع آن محدود و تمام شدنی نیست، در حالی كه مواد پلیمری و پلاستیكی امروزی از سوخت های فسیلی ساخته می شود كه منابع آن محدود و تمام شدنی است. هر چند این منابع در حال حاضر و به ویژه در كشور ما به وفور یافت می شوند، ولی روزی تمام خواهند شد. سومین مزیت بیوپلیمر ها، اقتصادی بودن این مواد است، زیرا تولید بیوپلیمر نیاز زیادی به كارخانه و صنعت پیشرفته ندارد و با حداقل امكانات می توان به تولید آن مبادرت ورزید. همچنین قیمت بالای نفت خام، كشور ها را به سوی استفاده از این مواد سوق داده است.
هر چند امروزه برای کاربردهای بسیار خاص مانند نخ بخیه جراحی(نخ بخیه حل شونده) به کار می روند، ولی دیری نخواهد پایید كه به استفاده گسترده از این پلیمر ها توجه خواهد شد. سه گروه از موجودات زنده می توانند بیوپلیمرها را تولید كنند كه عبارتند از:گیاهان، جانوران و میكروارگانیسم ها كه از این میان گیاهان و میكروارگانیسم ها اهمیت بیشتری دارند.
همچنین هنگامی كه محیط اطراف باكتری غنی از كربن باشد و از نظر دیگر مواد غذایی مورد استفاده باكتری دچار كمبود باشد، باكتری اقدام به ساخت بیوپلیمر های یادشده می كند. باكتری ها برای ساختن بیوپلیمر های PHA و PHB از واكنش های تخمیری استفاده می كنند كه در این واكنش ها نیز ازمواد خام گوناگونی استفاده می شود. PHB به وسیله یك باكتری به نام استافیلوكوكوس اپیدرمیس ساخته می شود كه روی تفاله های حاصل از واكنش های روغن گیری دانه های كنجد رشد می كند و این بیوپلیمر را می سازد.
PHB در درون سیتوپلاسم باكتری به صورت دانه های ذخیره ای (اینكلوژن بادی) ذخیره می شود كه این مواد را به وسیله سانتریفیوژ و واكنش های شست وشوی چند مرحله ای می توان استخراج و خالص سازی و ازآن استفاده كرد.در یك نتیجه گیری كلی در مورد استفاده از بیوپلیمر ها به جای پلاستیك ها و پلیمر های نفتی می توان گفت كه با توجه به ماهیت و خصوصیات بیوپلیمر ها كه مواد تجدید شونده و قابل برگشت به محیط زیست و یا به عبارتی دوست محیط زیست هستند، استفاده از آنها كاری معقول و اقتصادی خواهد بود. از سوی دیگر، با توجه به قیمت بالای نفت خام و محدود بودن منابع آن، استفاده از آن برای تولید مواد پلاستیكی كه هم آلوده كننده محیط زیست است و هم در جامعه ما ارزش چندانی ندارد، كاری غیر اقتصادی است. پس امید می رود با توجه به سرعت روز افزون علم در زمینه مواد بیوپلیمری در بیشتر كشورها، دركشور ما نیز به این مقوله توجه بیشتری شود و با جانشین كردن مواد بیوپلیمری با پلیمر های نفتی، طلای سیاه را برای آیندگان به میراث بگذاریم. |
شاخههای پلیمر رزین
پلیمرهای بلوری مایع (LCP) پلیمرهای زیست تخریب پذیر پلی استایرن لاستیکهای سیلیکون لاستیک اورتان
با تشکر از اقای مصطفی ساغری |
|
عنوان : دنیای پلیمر كلمات كلیدی: شاخههای پلیمر ،رزین ،پلیمرهای بلوری مایع (LCP) ،پلیمرهای زیست تخریب پذیر ،پلی استایرن ،لاستیکهای سیلیکون ،لاستیک اورتان، پلاستیك |
تصور جهان پیشرفته کنونی بدون وجود مواد پلیمری مشکل میباشد. امروزه این مواد جزیی از زندگی ما شدهاند و در ساخت اشیای مختلف ، از وسایل زندگی و مورد مصرف عمومی تا ابزار دقیق و پیچیده پزشکی و علمی بکار میروند. کلمه پلیمراز کلمه یونانی (Poly) به معنی چند و (Meros) به معنای واحد با قسمت بوجود آمده است. در این میان ساختمان پلیمرها با مولکولهای بسیار دراز زنجیر گونه با ساختمان فلزات کامل متفاوت است. این مولکولهای بلند از اتصال و بهم پیوستن هزاران واحد کوچک مولکولی مرسوم به منومر تشکیل شدهاند. مواد طبیعی مانند ابریشم ، لاک ، قیر طبیعی ، کشانها و سلولز ناخن دارای چنین ساختمان مولکولی هستند.
البته تا اوایل قرن نوزدهم میلادی توجه زیادی به مواد پلیمری نشده بود بومیان آمریکای مرکزی از برخی درختان شیرابههایی استخراج میکردند که شیرابه بعدها نام لاتکس به خود گرفت. در سال 1829 ، دانشمندان متوجه شدند که در اثر مخلوط کردن لاتکس طبیعی با سولفور و حرارت دادن آن مادهای قابل ذوب ایجاد میشود که میتوان از آن محصولات مختلفی نظیر چرخ ارابه یا توپ تهیه کرد. در سال 1909 میلادی فنل فرمالدئید موسوم به باکلیت ساخته شد که در تهیه قطعات الکتریکی ، کلیدها ، پریزها و وسایل مصرف زیادی دارد.
در اثنای جنگ جهانی دوم موادی مثل نایلون پلی اتیلن ، اکریلیک موسوم به پرسپکس به دنیا عرضه شد. نئوپرن را شرکت دوپان در سال 1932 ابداع و به شکل تجارتی ابتدا با نام دوپرن و بعدها نئوپرن عرضه کرد.
شاخههای پلیمر
اولین قدم در زمینه صنعت پلاستیک توسط فردی به نام واسپاهیات انجام گرفت وی در تلاش بود مادهای را به جای عاج فیل تهیه کند. وی توانست فرآیند تولید نیترات سلولز را زا سلولز ارائه کند. در دهه 1970 پلیمرهایهادی به بازار عرضه شدند که کاربرد بسیاری در صنعت رایانه دارند زیرا مدارها و ICهای رایانهها از این مواد تهیه میشوند. و در سالهای اخیر مواد هوشمند پلیمری جایگاه تازهای برای خود سنسورها پیدا کردند. پلیمرها را میتوان از 7 دیدگاه مختلف طبقه بندی نمود. صنایع ، منبع ، عبور نور ، واکنش حرارتی ، واکنشهای پلیمریزاسیون ، ساختمان مولکولی و ساختمان کریستالی.
از نظر صنایع مادر پلیمرها به چهار گروه صنایع لاستیک ، پلاستیک ، الیاف پوششی و چسب تقسیم بندی میشوند. اینها صنایع مادر در پلیمرها میباشند اما صنایع وابسته به پلیمر هم فراوان هستند مانند صنعت پزشکی در اعضای مصنوعی ، دندان مصنوعی ، پرکنندهها ، اورتوپدی از پلیمرها به وفور استفاده میشود. پلیمرها از لحاظ منبع به سه گروه اصلی تقسیم بندی میشوند که عبارتند از پلیمرهای طبیعی ، طبیعی اصلاح شده و مصنوعی.
رزین
منابع طبیعی رزینها ، حیوانات ، گیاهان و مواد معدنی میباشد. این پلیمرها به سادگی شکل پذیر بوده لیکن دوام کمی دارند. رایج عبارتند از روزین ، آسفالت ، تار ، کمربا ، سندروس ، لیگنپین ، لاک شیشهای میباشند. رزینهای طبیعی اصلاح شده شامل سلولز و پروتئین میباشد سلولز قسمت اصلی گیاهان بوده و به عنوان ماده اولیه قابل دسترسی برای تولید پلاستیکها میباشد کازئین ساخته شده از شیر سرشیر گرفته ، تنها پلاستیک مشتق شده از پروتئین است که در عرصه تجارت نسبتا موفق است.
پلیمر مصنوعی
پلیمرهای مصنوعی را میتوان از طریق واکنشهای پلیمریزاسیون بدست آورد. از مواد پلیمری میتوان در تهیه پلاستیکها ، چسبها ، رنگها ، ظروف عایق ، مواد پزشکی بهره جست. پلاستیکها به تولید طرحهای جدید در اتومبیلها ، کامیونها ، اتوبوسها ، وسایل نقلیه سریع ، هاورکرافت ، قایقها ، ترنها ، آلات موسیقی ، وسایل خانه ، یراق آلات ساختمانی و سایر کاربردها کمک نمودهاند در ادمه به بررسی کاربرد چندین پلیمر میپردازیم:
پلیمرهای بلوری مایع (LCP)
این پلیمرها بتازگی در بین مواد پلاستیکی ظهور کرده است. این مواد از استحکام ابعادی بسیار خوب ، مقاومت بالا ، مقاومت در مقابل مواد شیمیایی توام با خاصیت سهولت شکل پذیری برخوردار هستند. از این پلیمرها میتوان به پلی اتیلن با چگالی کم قابل مصرف در ساخت عایق الکتریکی ، وسایل خانگی ، لوله و بطریهای یکبار مصرف ، پلی اتیلن با چگالی بالا قابل مصرف در ظروف زبالهها بطری ، انواع مخازن و لوله برای نگهداری و انتقال سیالات ، پلی اتیلن شبکهای ، پلی پروپیلن قابل مصرف در ساخت صندوق ، قطعات کوچک خودرو ، اجزای سواری ، اسکلت صندلی ، اتاقک تلویزیون و... اشاره نمود.
پلیمرهای زیست تخریب پذیر
این پلیمرها در طی سه دهه اخیر در تحقیقات بنیادی و صنایع شیمیایی و دارویی بسیار مورد توجه قرار گرفتهاند. زیست تخریب پذیری به معنای تجزیه شدن پلیمر در دمای بالا طی دوره مشخص میباشد که بیشتر پلی استرهای آلیفاتیک استفاده میشود. از این پلیمرها در سیستمهای آزاد سازی دارویی با رهایش کنترل شده یا در اتصالات ، مانند نخهای جراحی و ترمیم شکستگی استخوانها و کپسولهای کاشتی استفاده میشود.
پلی استایرن
این پلیمر به صورت گستردهای در ساخت پلاتیکها و رزینهایی مانند عایقها و قایقهای فایبر گلاس در تولید لاستیک ، مواد حد واسط رزینهای تعویض یونی و در تولید کوپلیمرهایی مانند ABS و SBR کاربرد دارد. محصولات تولیدی از استایرن در بسته بندی ، عایق الکتریکی - حرارتی ، لولهها ، قطعات اتومبیل ، فنجان و دیگر موادی که در ارتباط با مواد غذایی میباشند ، استفاده میشود.
لاستیکهای سیلیکون
مخلوط بسیار کانی- آلی هستند که از پلیمریزاسیون انواع سیلابها و سیلوکسانها بدست میآیند. با اینکه گرانند ولی مقاومت قابل توجه در برابر گرما به استفاده منحصر از این لاستیکها در مصارف بالا منجر شده است. این ترکیبات اشتغال پذیری نسبتا پایین ، گرانروی کم در درصد بالای رزین ، عدم سمیت ، خواص بالای دی الکتریک ، حل ناپذیری در آب و الکلها و ... دارند به دلیل همین خواص ترکیبات سیلیکون به عنوان سیال هیدرولیک و انتقال گرما ، روان کننده و گریس، دزدگیر برای مصارف برقی ، رزینهای لایه کاری و پوشش و لعاب مقاوم در دمای بالا و الکلها و مواد صیقل کاری قابل استفادهاند. بیشترین مصرف اینها در صنایع هوا فضاست.
لاستیک اورتان
این پلیمرها از واکنش برخی پلی گلیکولها با دی ایزوسیاناتهای آلی بدست میآیند. مصرف اصلی این نوع پلیمرها تولید اسفنج انعطاف پذیر و الیاف کشسان است. در ساخت مبلمان ، تشک ، عایق - نوسانگیر و ... بکار میروند. ظهور نخ کشسان اسپندکس از جنش پلی یوره تان به دلیل توان بالای نگهداری این نوع نخ زمینه پوشاک ساپورت را دگرگون کرده است.
مهندسی پلیمر
هدف :
هدف رشته مهندسی صنایع پلیمر تولید كلیه محصولات پلیمری از قبیل لاستیك ، پلاستیك، الاستومر، رزین و سایر مواد مود نیاز صنعت است.
البته پلیمرها فقط كاربرد صنعتی ندارند بلكه كاربرد پزشكی نیز دارند. مثلا اگر كشكك زانوی یك نفر آسیب ببیند و ترمیم آن امكانپذیر نباشد، شبیه به همان كشكك زانو را با مواد پلیمری درست میكنند و بر روی زانو قرار میدهند و یا دندان مصنوعی و لنزهای چشمی همه از مواد پلیمری ساخته میشوند كه به این مواد پلیمری «پلیمرهای زیستی» میگویند.
مهدیه رضایی دانشجوی مهندسی صنایع پلیمر دانشگاه امیركبیر در معرفی این رشته میگوید: رشته مهندسی صنایع پلیمر شناخت، طراحی، فرمولاسیون، آنالیز و بررسی خواص فیزیكی و مكانیكی سه ماده عمده میباشد كه این مواد عبارتند از : لاستیك ، پلاستیك و كامپوزیت.
یعنی ما در رشته مهندسی صنایع پلیمر هر آنچه كه به این مواد بر میگردد را مطالعه و بررسی میكنیم. برای مثال طراحی و تولید تایر ماشین در صنایع لاستیك، لولههای پلیاتیلن در صنایع پلاستیك و انواع فایبرگلاسها در كامپوزیت به یاری متخصصان مهندسی صنایع پلیمر انجام میگیرد.
البته در این رشته شكلدهی رزینها نیز مطرح است كه برای مثال میتوان به ساخت ملامین اشاره كرد.
دكتر علیاصغر رسایی استاد رشته پلیمر دانشگاه امیركبیر در اینباره میگوید: دروس رشته تكنولوژی و علوم رنگ در دوره كارشناسی به دو بخش تقسیم میشود. یك بخش در مورد سنتز مواد رنگزا است كه كاربرد آن در صنعت نساجی، چاپ و چرمسازی میباشد و بخش دوم پوششدهی است كه روی سطوح فلزی و یا غیرفلزی مانند پلیمرها، چوب یا بتن استفاده میگردد.
مهندس مریم حسینی دانشجوی فوقلیسانس مهندسی پلیمر گرایش تكنولوژی و علوم رنگ دانشگاه امیركبیر در اینباره میگوید: در رشته تكنولوژی و علوم رنگ با توجه به مكان و محیطی كه رنگ مورد استفاده قرار میگیرد، خواص رنگ پیشبینی شده و فرمولاسیون رنگ با توجه به آن خواص تهیه میشود.
یك كارشناس فارغ التحصیل رشته مهندسی پلیمر – علوم و تكنولوژی رنگ در طی دوران تحصیلی خود، با چهار عنوان كلی آشنا میشود كه عبارتند از : پوششهای پلیمری، شیمی مواد رنگرزی، فرآیند رنگرزی و فیزیك رنگ . پوششهای پلیمری یكی از مهمترین ابزار انسان در پیشگیری از انهدام سرمایهها در اثر خوردگی هستند و خوردگی مخربترین پدیدهای است كه انسان تا كنون با آن مواجه بوده است. مواد رنگرزی (مواد رنگی مصرفی در رنگرزی منسوجات) نیز همواره بخشی جدانشدنی از صنعت نساجی بودهاند و صنعت نساجی در حال حاضر یكی از بزرگترین صنایع كشور است. تامین مواد رنگرزی و نیز رنگدانههای مصرفی در ساخت پوششهای پلیمری نیز بخشی مهم از صنایع شیمیایی است كه درآمد قابل توجهی برای كشورهای تولید كننده به همراه دارد. توانایی در همانندسازی رنگ محصولات تولیدی و نیز آگاهی دقیق از عوامل موثر بر جلوه یكی شیء ، مبحثی است كه اهمیت آن در نظام تولید و كنترل كیفی محصولات مختلف بر كسی پوشیده نیست. صنعت چاپ نیز بخش بااهمیت دیگری از صنایع است كه جایگاه مناسبی برای فارغالتحصیلان این رشته فراهم میآورد.
مهندسی پلیمر – صنایع پلیمر
هدف تربیت مهندسان پلیمر متخصص در زمینههای فرآیند تولید پلیمرهای صنعتی از قبیل پلاستیكها، لاستیكها ، الیاف مصنوعی، چسبها، رزینها ، مواد اسفنجی به صورت خام و كاربرد آنها در صنایع پلیمر و تولید محصولات نهایی است. پلیمرها كاربرد وسیعی در صنایع ایران دارندو فارغالتحصیلان این دوره تواناییهای كافی در زمینههای بهرهبرداری در صنایع تولید و تبدیل پلیمر، ایجاد و برنامهریزی واحدهای تولیدی تبدیل پلیمر خام به مواد مصرفی و اشتغال در مجتمعهای بزرگ تولید پلیمر خواهند داشت. از دروس اصلی مهندسی پلیمر میتوان از موازنه انرژی و مواد، مكانیك سیالات، انتقال جرم و حرارت، شیمی و سینتیك پلیمریزاسیون، فرآیندهای پلیمریزاسیون ، مهندسی پلاستیك ، تكنولوژی الیاف مصنوعی و تكنولوژی كامپوزیتها نام برد.
فارغالتحصیلان این دوره میتوانند در كلیه صنایع بزرگ و كوچك تولید پلیمرها و همچنین در صنایع تبدیل پلیمر نظیر: صنایع لاستیك، پلاستیك، الیاف مصنوعی، رزینسازی، كفشسازی، چسبسازی، كامپوزیتها، كاغذسازی مشغول به كار شوند و در مراكز تحقیقاتی پلیمرها در دانشگاهها تحقیق و تدریس كنند و در دفاتر مهندسین مشاور و واحدهای برنامهریزی صنایع تولید پلیمرها و وزارتخانههای صنعتی فعالیت نمایند.
ادامه تحصیل در این رشته تا سطح دكتری در داخل و خارج از كشور امكانپذیر است.
مهندسی پلیمر – تكنولوژی و علوم رنگ
هدف تربیت كارشناسانی است كه بتوانند امور فنی و تولیدی كارخانههای سازنده مواد رنگزا یا مراكزی كه به نحوی استفاده كننده از این مواد رنگزا و رنگ هستند را اداره كنند. فارغالتحصیلان این دوره میتوانند به عنوان مهندس اجرایی در كارخانههای تهیه مواد رنگرزی و مواد رنگی، رنگكردن و چاپ و تكمیل منسوجات ، جیر ، چرم ، پوست، مواد غذایی، بهداشتی، پلاستیك، الیافمصنوعی، كاشی، سرامیك، پوشش سطوح و نظایر آن مشغول به كار شوند.
امكان ادامه تحصیل در این رشته تا مقطع كارشناسی ارشد در داخل كشور و تا سطوح بالاتر در خارج از كشور وجود دارد. دروس این رشته شامل دروس عمومی، پایه، اصلی ، تخصصی، كارآموزی، پروژه ،كارگاه و دروس اختیاری است.
این رشته بیشتر شامل مطالبی در مورد بكارگیری علم شیمی در علوم رنگ است و با رشتههایی نظیر شیمی، پلیمر، نساجی و علوم الیاف ارتباط دارد. با توجه به زمینه كاربردی رنگ و نقش آن در صنایع مختلف و وجود زمینههای مساعد برای تامین مواد خام و مواد اولیه و واسطه جهت ساخت مواد رنگزا در ایران و سرمایهگذاریهایی در مورد آن، اهمیت این رشته به خوبی روشن میشود.
نظر دانشجویان: علیرغم جدید التاسیس بودن و مشكلات آموزشی موجود، این رشته در صنعت كاربرد وسیعی دارد و با رشد و خودكفایی در آن میتوان سالانه مبالغ زیادی در ارز كشور صرفهجویی كرد. مساله پوشش سطوح یكی از مهمترین نیازهای جامعه صنعتی ماست كه متخصصان این رشته میتوانند آن را به خوبی مرتفع سازند.
فارغالتحصیلان رشته مهندسی پلیمر از تواناییهای زیر در عرصه صنعت برخوردارند:
1- طراحی فرمولاسیون – انواع رنگها (پوششهای پلیمری) ، طراحی فرآیند تولید این مواد، مهندسی تولید و نظارت بر كل فرآیند تولید رنگ و نیز كنترل كیفی محصولات تولیدی در كارخانجات تولید پوششهای پلیمری، طراحی انواع پوششهای پلیمری مصنوعی در صنایع مختلف از جمله : صنایع برق و الكترونیك، صنایع غذایی و كاغذسازی و ... و نیز فرمولاسیون و ساخت انواع مركبهای چاپ.
2- طراحی فرمولاسیون انواع رزینهای صنعتی اعم از رزینهای آلكید، آمینو، فنولیك، اكریلیك، اپوكسی و ... ، طراحی واحدها و فرآیندهای ساخت رزینهای صنعتی، مهندسی تولید و كنترل كیفی رزینهای صنعتی.
3- كارشناسی تهیه پوششها ونظارت بر اجرای عملیات رنگآمیزی، بازرسی پیمانكاریهای رنگآمیزی (عملیات آمادهسازی و اعمال مواد پوششی) در صنایع بزرگی همچون صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، برق، آب ، سازههای فلزی و بتونی، صنایع خودروسازی، لوازم خانگی و ... ، مهندسی فرآیند و كنترل كیفی و عملیات پوششدهی در این صنایع .
4- طراحی فرمولاسیون انواع چسبها و درزگیرهای صنعتی و خانگی، طراحی فرآیند تولید این محصولات، مهندسی تولید و كنترل كیفی این محصولات، طراحی فرآیندهای آمادهسازی سطوح برای به كارگیری این محصولات، نظارت بر فرآیندهای آمادهسازی سطوح و به كارگیری چسبها و درزگیرها.
5- طراحی فرآیندهای رنگرزی انواع منسوجات بافته و نبافته، چرم و ... ، نظارت بر عملیات رنگرزی و نیز كنترل كیفیت محصولات رنگرزی شده و ... .
6- طراحی واحدهای ساخت مواد رنگرزی، طراحی فرآیندهای ساخت مواد رنگرزی ، فرآیندهای ساخت رنگدانههای آلی و محصولات وابسته به آنها و نیز نظارت بر تولید و كنترل كیفی این محصولات.
7- نظارت بر فرآیندهای دوباره تولید تصاویر همچون: چاپ ، لیتوگرافی ، عكاسی رنگی ، ...
گرایشهای مقطع لیسانس:
این رشته در مقطع كارشناسی دارای دو گرایش «صنایع پلیمر - تكنولوژی و علوم رنگ» میباشد.
آینده شغلی ، بازار كار، درآمد:
گمنامی رشته مهندسی پلیمر یكی از مشكلاتی است كه بیشتر دانشجویان و فارغالتحصیلان این رشته از آن سخن میگویند. آنها معتقدند كه بیشتر مدیران صنایع و شركتهای دولتی و خصوصی از كارآیی مهندسان پلیمر اطلاعی ندارند.
مهدیه رضایی در این باره میگوید: در بسیاری از شركتها یك لیسانس شیمی كار یك مهندس پلیمر را انجام میدهد و جالب این است كه هر شركتی كه یك مهندس پلیمر استخدام كرده تازه به كارآیی فارغالتحصیلان این رشته پیبرده است چرا كه فارغالتحصیلان رشته شیمی طراحی فرمولاسیون را نمیخوانند و تازه بعد از ورود به بازار كار اطلاعاتی را كه یك مهندس پلیمر طی 4 سال تحصیل به دست آورده است، با كار و تجربه در صنعت به دست میآورند.
تواناییهای مورد نیاز و قابل توصیه :
مهندس محمود كثیریها با اشاره به ارتباط نزدیك مهندسی پلیمر با شیمی میگوید: یك پلیمریست نمیتواند با شیمی بیگانه باشد. یعنی باید شیمی را بداند تا بتواند پلیمر را بفهمد. همچنین این رشته مثل همه رشتههای مهندسی نیاز به ریاضیات قوی دارد و بالاخره دانشجوی این رشته باید به زبان انگلیسی مسلط بوده و طریقه استفاده از رایانه را نیز بداند چون برای دسترسی به جدیدترین اطلاعات در این رشته باید از شبكه اینترنت استفاده كرد.
دكتر رسایی نیز لازمه موفقیت در مهندسی پلیمر را علاقمندی به سه درس ریاضی، شیمی و فیزیك میداند و در ادامه میگوید: خوب است داوطلبان آزمون سراسری بدانند كه بخش پوششدهی و رنگ گرایش تكنولوژی و علوم رنگ تقریبا خشن است چرا كه باید در آزمایشگاه برس كشید، آهن برید و سطوح فلزی را تمیز كرد اما قسمت سنتز این رشته حالت فوق را ندارد چون به زبان ساده سنتز چیزی شبیه به آشپزی است، یعنی برای ساخت یك رنگ مواد مختلف را با یكدیگر مخلوط میكنند.
واحدهای كارگاه و آزمایشگاه در هر دو گرایش مهندسی پلیمر اهمیت بسزایی دارد، به همین دلیل دانشجوی این رشته باید قوی بوده و تحمل ساعتها كار در آزمایشگاه را داشته باشد.
مهندس مریم حسینی در ادامه سخنان خویش میگوید: برای مثال دانشجویی كه در گرایش تكنولوژی و علوم رنگ تحصیل میكند باید حساس نباشد و تحمل بوی مواد شیمیایی مختلف را داشته باشد و یا بیماری كوررنگی نداشته باشد تا هنگام ساخت رنگ دچار مشكل نگردد.
مهندس محسن ادیب نیز با اشاره به اهمیت شیمی در این رشته میگوید: دواطلبانی كه به كاربردهای شیمی آلی علاقمند هستند به احتمال قوی به رشته پلیمر نیز علاقمند خواهند شد هرچند كه ردپای مهندسی پلیمر در كتب درسی حتی كتابهای شیمی بسیار كمرنگ میباشد.
از آنجا كه در بسیاری موارد، فارغالتحصیلان و دانشجویان این رشته با مواد رنگی سرو كار دارند، یكی از مهمترین ویژگیهای داوطلبان تحصیل در این رشته، بینایی و عدم كوررنگی آنهاست و توانایی حركت و شنوایی در درجات بعدی اهمیت قرار دارند.
علاقهمندی به علم شیمی و پلیمر ، پدیدههای پیچیده فیزیكی منتهی به رنگی دیده شدن و نیز داشتن پایه قوی و علاقه به درسهای ریاضیات و آمار و احتمالات از جمله تواناییها و ویژگیهای دیگری است كه یك مهندس رنگ باید از آن برخوردار باشد. لازم به ذكر است كه بسیاری از حلالهای مصرفی در تهیه پوششهای پلیمری میتوانند برای افراد حساسیتزا باشند و آنها را در كار دچار مشكل نمایند.
وضعیت ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر:
امكان ادامه تحصیل در این رشته تا مقطع دكترا میسر میباشد.
تعداد واحدهای درسی دوره كارشناسی ارشد 32 واحد است كه 9 واحد آن را پروژه یا پایاننامه تشكیل میدهد و تعداد واحدهای دوره دكترای تخصصی 45 تا 48 واحد است كه 24 واحد آن را رساله تشكیل میدهد.
رشتههای مشابه و نزدیك به این رشته :
رشته مهندسی شیمی تا حدودی واحدهای مشترك با این رشته دارد.
وضعیت نیاز كشور به این رشته در حال حاضر:
همه ساله در جهان هزاران تن رنگینه مصنوعی تولید میشود. اگر بخواهیم فقط برای رنگرزی الیاف، به جای رنگینههای مصنوعی از رنگینههای طبیعی استفاده كنیم مساحتی چند برابر كره زمین برای كاشت گیاهان رنگی لازم است.
این نشاندهنده گستردگی بازار كار فارغالتحصیلان مهندسی پلیمر گرایش تكنولوژی و علوم رنگ است كه میتوانند در كارخانجات رنگسازی به تولید رنگینههای مصنوعی بپردازند.
از سوی دیگر بازار كار فارغالتحصیلان این رشته تنها شامل كارخانجات ساخت رنگ نمیشود در توضیح این سخن، دكتر رسایی میگوید: امروزه صنعت پوششدهی بسیار گسترش یافته است تا جایی كه در كنار هر صنعت مادر حتما یك صنعت پوششدهی، حضوری فعال دارد. مثلا در یك اتاق هزاران قطعه است كه اكثر آنها پوششدهی شدهاند. از دگمههای یك پیراهن و سگك كفش گرفته تا دستگیره درها.
دكتر نازكدست نیز در اینباره میگوید: فارغالتحصیلان مهندسی پلیمر گرایش تكنولوژی و علوم رنگ میتوانند در دو زمینه عمده فعالیت بكنند كه یكی از آنها طراحی فرمول و ساخت رنگ و دیگری طراحی فرمول و ساخت پوششهای سطوح میباشد كه البته طراحی و ساخت پوششها خود به دو بخش پوششهای صنعتی مثل ضد خوردگی و پوششهای تزیینی یمانند رنگ درها و دیوارها تقسیم میشود.
اما در حال حاضر مواد پلیمری تنها در صنعت خودروسازی مورد استفاده قرار نمیگیرد و در نتیجه موقعیتهای شغلی فارغالتحصیلان رشته مهندسی صنایع پلیمر بسیار گسترده است.
دكتر نازكدست در یك معرفی اجمالی در مورد جایگاه مواد پلیمری در صنایع مختلف و در نتیجه بازار كار فارغالتحصیلان این رشته میگوید: امروزه مواد پلیمری در صنایع مختلف بسیار پراهمیت هستند. برای مثال در صنایع برق، الكترونیك و مخابرات پلیمرهای مصنوعی به عنوان عایقهای الكتریكی جایگاه بسیار مهمی دارند، به گونهای كه امروزه اگر پلیمرها نباشند، صنایع برق نمیتواند به اهداف خویش دست یابد.
در صنعت پوشاك نیز پلیمرها در تولید پاپوشها ،تنپوشها و كفپوشها بسیار موثر هستند. در صنایع حمل و نقل زمینی (خودروسازی، قطار و ... ) ، هوایی ( هواپیما و بالگرد) و دریایی (كشتیها و ...) پلیمرها حضوری چشمگیر دارند، و بالاخره در صنایع نظامی ، پزشكی ، كشاورزی و بستهبندی كاربرد مواد پلیمری بسیار گسترده است.
مهندس محسن ادیب فوق لیسانس مهندسی صنایع پلیمر نیز در مورد موقعیتهای شغلی این رشته میگوید: با این كه رشته مهندسی پلیمر، رشته نوپایی است اما به سرعت در حال گسترش و توسعه میباشد. چرا كه مواد پلیمری آنقدر در زندگی ما نفوذ كردهاند كه وقتی صبح از خواب بیدار میشویم با بیشتر اشیایی كه برخورد میكنیم، از مواد پلیمری هستند از مسواك یا لوله خمیردندان گرفته تا جلد كتابی كه مطالعه میكنیم و یا كفشی كه میپوشیم و از خانه خارج میشویم.
نكات تكمیلی :
رشته مهندسی پلیمر نسبت به رشتههای مهندسی دیگر تقریبا جوان است و شكوفایی آن از زمان جنگ جهانی دوم آغاز شده است. اما به دلیل كاربرد روزافزون پلیمر در صنایع مختلف، این رشته به سرعت رشد كرده و امروزه جزو یكی از رشتههای مهم كشورهای صنعتی پیشرفته میباشد.
دكتر حسین نازكدست استاد رشته مهندسی پلیمر دانشگاه امیركبیر در مورد تاریخچه این رشته میگوید:
پلیمرها به دو دسته طبیعی و مصنوعی تقسیم می شوند كه پلیمرهای طبیعی موادی مانند تركیبهای سلولزی، چوب ، كاغذ و پشم هستند كه انسان از سالها پیش آنها را میشناخت و هنوز هم این دسته از پلیمرها در دنیا بسیار مهم و باارزش هستند. و اما پلیمرهای مصنوعی در دوران جنگ جهانی دوم مورد توجه قرار گرفت چرا كه در این زمان دانشمندان به این نتیجه رسیدند كه از مواد نفتی میتوان مواد پلیمری مصنوعی را ساخت كه این مواد كاربردهای مختلفی خواهند داشت. بنابراین مهندسی پلیمر با ساخت پلیمرهای مصنوعی توسط محققین شكوفا گردید و اكنون تنها با گذشت 5 دهه از آن دوران این رشته به حدی رشد كرده است كه پیشرفت تكنولوژی ارتباط تنگاتنگی با طراحی و ساخت مواد پلیمری دارد.
دكتر نازكدست در ادامه میگوید: با توجه به این كه كشور ما نیز از جمله كشورهایی است كه در زمینه كشاورزی و منابع نفتی (صنایع شیمیایی) از استعداد بالقوه خوبی برخوردار است و مواد پلیمری نیز در دو زمینه فوق نقش كلیدی دارند، از 20 سال پیش مهندسی پلیمر در ایران مورد توجه قرار گرفت. البته در آغاز این رشته به عنوان یكی از گرایشهای رشته مهندسی شیمی مطرح بود اما در سال 1362 رشته مهندسی پلیمر با دو گرایش صنایع پلیمر و تكنولوژی و علوم رنگ به طور مستقل اقدام به پذیرش دانشجو كرد.
