روش های بازیافت، خواص و کاربرد پلیمرهای

ترموپلاستی بازیافت شده

چكيده :

اين مطالعه با هدف ارائه يك بررسي به روز شده از پليمر هاي ترموپلاستيك جهت به دست آوردن مواد قابل بازيافت براي كاربرد هاي مختلف صنعتي و داخلي انجام شده است . رويكرد ساخت به طور قابل توجهي  تحت تاثير خواص چنين موادي هستند و اين ويژگي تاثير قابل توجهي بر برنامه هاي كاربردي دارد . با توجه به خواص ايده آل پليمر هاي ترموپلاستيك مانند مقاومت در برابر خوردگي، چگالي كم يا طراحي كاربر پسند ، توليد پلاستيك در ٦٠ سال اخير به شدت افزايش يافته كه بيشتر از الومنيوم و سايز فلزات استفاده ميشوند . همچنين بازيافت يكي از مهم ترين اقداماتي است كه در خال حاضر براي كاهش اثرات زيست محيطي پلاستيك در دسترس است و امروزه يكي از پوياترين جز در صنعت پلاستيك است .

مقدمه :

مواد پليمري به دو دسته ترموست و ترموپلاست طبقه بندي مي شوند . ترموست ها پليمريزاسيون غير قابل برگشت داشته اند و اين نوع از پليمر به وسيله واكنش شيميايي و گرما به مواد منجمد و غير قابل حل تبديل مي شوند. ترموپلاستيك ها از زنجيره مولكول خطي ساخته شده اند ، اين پليمر در گرما ، نرم و در سرما ، سخت مي شوند.

پليمر هاي ترموپلاستي در طيف وسيعي از مواد پلاستيكي مصرف ميشوند.

سه نوع پليمر ترموپلاستي وجود دارد :

• ترموپلاستيك بلورين : معمولا زنجيره مولكولي شفاف و منظم دارند و نسبت به انواع ديگر مقاومت بيشتري به ضربه هاي مكانيكي دارند ، نمونه هايي از اين پليمر عبارتند از : پلي پرولين( PP) پلي اتيلن كم چگالي ( LDPE ) و پلي اتيلن با چگالي بالا ( HDPE )
• ترموپلاستيك هاي آمورفوس : مولكول ها به صورت رندوم كنار هم قرار گرفته و شفاف مي باشند نمونه هايي از اين پليمر عبارتند از : پلي وينيل كلرايد ( PVC) پلي اتيلن متاكريلات ( PS) پلي كربنات ( PC ) پلي استر( PS ) و آكريلونيتريل بوتادين استر( ABS )
• پليمر هاي نيمه بلوري : كه داراي خواص پليمر هاي بلورين و آمورفوس هستند انواع آن عبارتند از : پلياميد ايميد ( PAI) و پلي استر پلي بوتيلين ترفتالات ( PBT )

اين پليمرها داراي ويژگي هاي منحصر به فرد از لحاظ فيزيكي، حرارتي و الكتريكي هستند. به همين دليل كاربرد هاي بسياري دارند. فرآيند مدل سازي تزريق ، روش اصلي پردازش پليمر مي باشد كه ميتوان انواع مختلفي از قطعات از جمله موس كامپيوتر را ساخت .

پليمر هاي ترموپلاستيك ارزان قيمت ، سبك و با دوام هستند به همين دليل مي توان از آن در طيف وسيعي از محصولات استفاده نمود .

در دهه گذشته توليد پلاستيك ها به طور قابل توجهي افزايش يافته و موجب ايجاد يك مشكلي بزرگ در دنيا تحت عنوان تجمع پلاستيك ها در زمين هاي زراعي و زيستگاه هاي محيطي شده است كه نياز به روش هاي مديريتي جهت كنترل رشد دائمي پلاستيك داشته است . در سال هاي گذشته مشكل پلاستيك هاي قابل بازيافت با چندين روش ( مانند بازيافت مكانيكي و شيميايي ) حل شد و منجر  به توليد محصولاتي شد كه در شرايط مشخص و در بهترين حالت اقتصادي ، زيست محيطي و عقلاني مورد استفاده قرار گرفت .

هدف از اين بررسي ارائه معايب و مزاياي پليمر هاي ترموپلاستيك مي باشد كه در كاربرد هاي صنعتي ، فرآيند هاي مورد استفاده در بازيافت و چشم اندازي براي يك صنعت زيست محيطي ارائه شده است .

پليمر هاي ترموپلاستيك بازيافت

به علت خصوصيات پليمر هاي ترموپلاستيك مانند مقاومت در برابر خوردگي ، چگالي كم ، قدرت بالا و طراحي كاربر پسند ، استفاده از پلاستيك بيشتر از آلومينيوم و ساير فلزات است به عنوان مثال چگالي يك پارامتر بسيار مهم است زيرا اطلاعاتي را درباره قدرت ذاتي ساختاري كه قرار است ايجاد شود، نشان ميدهد همانطور كه در تقويت ax  پليمر PP و LDPE  بهترين انتخاب ( به علت تراكم كم آن ها ) هستند.

دماي انتقال شيشه ( Tg ) يكي ديگر از خصوصياي ست كه هنگام مطالعه خواص مكانيكي پليمر بسيار مهم است زيرا  زماني كه  پليمرهاي آمورف در در دماي كمتر از tg   سرد شوند ايعاد آنها بسيار كاهش مي يابد . در اين دما تغييرات بُعدي يا حركت قطبي در پليمر وجود ندارد. همچنين خواص مكانيكي بيش از مقاومت كششي ( كه براي عملكرد آن در برابر استرس مهم است ) در مورد پليمرهاي ترموپلاستيك بسيار مهم است.

—-

Recycling Methods, Properties, and Applications

of Recycled Thermoplastic Polymers

Abstract:

This study aims to present an updated review of thermoplastic polymers in order to obtain recyclable materials for various industrial and domestic applications. The manufacturing approach is significantly influenced by the properties of such materials, which in turn have a considerable impact on their applications. Due to the ideal properties of thermoplastic polymers such as corrosion resistance, low density, and user-friendly design, plastic production has increased significantly over the past 60 years, surpassing the use of aluminum and other metals. Moreover, recycling is currently one of the most important actions available to reduce the environmental impact of plastic and is one of the most dynamic sectors in the plastic industry today.

Introduction:

Polymeric materials are classified into two categories: thermosets and thermoplastics. Thermosets undergo irreversible polymerization and are converted into hardened and insoluble materials through chemical reactions and heat. Thermoplastics are made of linear molecular chains and become soft when heated and hard when cooled.

Thermoplastic polymers are used in a wide range of plastic products.

Types of Thermoplastic Polymers:

• Crystalline thermoplastics: These typically have transparent and ordered molecular chains and higher mechanical impact resistance. Examples include: Polypropylene (PP), Low-Density Polyethylene (LDPE), and High-Density Polyethylene (HDPE).
• Amorphous thermoplastics: Molecules are randomly arranged and transparent. Examples include: Polyvinyl Chloride (PVC), Polystyrene (PS), Polycarbonate (PC), Polyester (PS), and Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS).
• Semi-crystalline polymers: These have properties of both crystalline and amorphous polymers. Examples include: Polyamide-imide (PAI) and Polybutylene Terephthalate (PBT).

These polymers exhibit unique physical, thermal, and electrical properties, making them highly versatile. Injection molding is the primary processing method, used to produce a wide variety of items including computer mice.

Thermoplastic polymers are inexpensive, lightweight, and durable, making them suitable for a broad range of products.

In the past decade, plastic production has increased significantly, leading to a major global issue—plastic accumulation in agricultural land and natural habitats—requiring management strategies to control its continuous growth. In recent years, the problem of recyclable plastics has been addressed through various methods (such as mechanical and chemical recycling), resulting in products that can be used under specific conditions in the most economical, environmental, and rational ways.

The goal of this review is to present the advantages and disadvantages of thermoplastic polymers, recycling processes, and a vision for an environmentally sustainable industry.

Recycled Thermoplastic Polymers:

Due to properties such as corrosion resistance, low density, high strength, and user-friendly design, plastics are used more than aluminum and other metals. For instance, density is a crucial parameter as it provides insights into the structural strength of the intended product. In reinforcement applications, PP and LDPE are often the best choices due to their low density.

Glass transition temperature (Tg) is another critical property in studying mechanical behavior of polymers. When amorphous polymers are cooled below Tg, their dimensions decrease significantly, and there is no dimensional change or polar movement. Additionally, mechanical properties beyond tensile strength (which is vital for stress performance) are highly significant in thermoplastics.

—

طرق إعادة التدوير، الخصائص والتطبيقات

للبوليمرات الثرموبلاستيكية المعاد تدويرها

الملخص:

تهدف هذه الدراسة إلى تقديم مراجعة محدثة للبوليمرات الثرموبلاستيكية بهدف الحصول على مواد قابلة لإعادة التدوير لاستخدامها في تطبيقات صناعية ومنزلية متنوعة. يتأثر النهج التصنيعي بشكل كبير بخصائص هذه المواد، مما يؤثر بشكل واضح على تطبيقاتها. نظراً للخصائص المثالية للبوليمرات الثرموبلاستيكية مثل مقاومتها للتآكل، وانخفاض كثافتها، وسهولة التصميم، فقد ازداد إنتاج البلاستيك بشكل كبير خلال الستين سنة الماضية، متجاوزًا استخدام الألمنيوم والمعادن الأخرى. كذلك، تُعتبر إعادة التدوير من أهم الإجراءات المتاحة حالياً للحد من الأثر البيئي للبلاستيك، وهي اليوم من أكثر القطاعات نشاطاً في صناعة البلاستيك.

المقدمة:

تُصنف المواد البوليمرية إلى نوعين: الثرموسيت (اللدائن الحرارية المتصلبة) والثرموبلاست (اللدائن الحرارية). الثرموسيت يخضع لبلمرة غير قابلة للعكس ويتحول إلى مواد صلبة وغير قابلة للذوبان من خلال التفاعل الكيميائي والحرارة. أما الثرموبلاستيك فيتكوّن من سلاسل جزيئية خطية، ويصبح ليناً عند التسخين وقاسياً عند التبريد.

تُستخدم البوليمرات الثرموبلاستيكية على نطاق واسع في تصنيع المواد البلاستيكية.

أنواع البوليمرات الثرموبلاستيكية:

• الثرموبلاستيك البلوري: يتميز بسلاسل جزيئية منظمة وشفافة، وله مقاومة عالية للصدمات الميكانيكية، ومن أمثلته: البولي بروبيلين (PP)، البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)، والبولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE).
• الثرموبلاستيك غير البلوري: تكون الجزيئات موزعة عشوائيًا وتكون شفافة، ومن أمثلته: بولي فينيل كلورايد (PVC)، بولي ستيرين (PS)، بولي كربونات (PC)، بوليستر (PS)، وأكريلونيتريل بوتادايين ستايرين (ABS).
• البوليمرات نصف البلورية: تجمع بين خصائص البوليمرات البلورية وغير البلورية، مثل: بولي أميد إيميد (PAI)، وبولي بوتيلين تيرفثالات (PBT).

تتميز هذه البوليمرات بخصائص فريدة فيزيائية وحرارية وكهربائية، مما يمنحها استخدامات واسعة. تُعد عملية القولبة بالحقن هي الطريقة الرئيسية لتصنيعها، ويمكن بها تصنيع العديد من المنتجات مثل فأرة الكمبيوتر.

تتميز البوليمرات الثرموبلاستيكية بأنها خفيفة الوزن، رخيصة، ومتينة، ولهذا يمكن استخدامها في مجموعة واسعة من المنتجات.

في العقد الأخير، ازداد إنتاج البلاستيك بشكل كبير، مما أدى إلى مشكلة عالمية متمثلة في تراكم البلاستيك في الأراضي الزراعية والبيئات الطبيعية، مما استلزم وجود طرق إدارية للتحكم في النمو المستمر لاستخدام البلاستيك. في السنوات الأخيرة، تم التغلب على مشكلة إعادة التدوير من خلال عدة طرق (مثل التدوير الميكانيكي والكيميائي) وتم إنتاج منتجات قابلة للاستخدام بشروط اقتصادية وبيئية وعملية محددة.

تهدف هذه الدراسة إلى تقديم مزايا وعيوب البوليمرات الثرموبلاستيكية، العمليات المستخدمة في إعادة التدوير، ورؤية لصناعة صديقة للبيئة.

البوليمرات الثرموبلاستيكية المعاد تدويرها:

نظرًا لخصائصها مثل مقاومة التآكل، وانخفاض الكثافة، والقوة العالية، وسهولة التصميم، يتم استخدام البلاستيك أكثر من الألمنيوم والمعادن الأخرى. فعلى سبيل المثال، الكثافة تعتبر من العوامل المهمة جداً لأنها تعكس القوة الهيكلية المتوقعة للمنتج، كما هو الحال عند تدعيم المحور باستخدام بولي بروبيلين (PP) وLDPE كأفضل اختيار بسبب كثافتهما المنخفضة.

درجة انتقال الزجاج (Tg) هي خاصية أخرى مهمة جداً عند دراسة الخصائص الميكانيكية للبوليمر، حيث أن البوليمرات غير البلورية عند التبريد لدرجات حرارة أقل من Tg تنكمش بشكل ملحوظ ولا يحدث بها تغيرات أبعادية أو حركة قطبية. كذلك، فإن الخصائص الميكانيكية، بخلاف مقاومة الشد، تعتبر حاسمة لأداء البوليمرات الثرموبلاستيكية تحت الإجهاد.