بسپار شیمی سپیدان

بیش از دو دهه تجربه درزمینه بازرگانی و تأمین مواد اولیه کارخانه‌های تولیدی و صنعتی

پلی‌استال

معرفی محصول

پلی اکسی متیلن که با نام‌های استال، پلی استال، و پلی فرمالدئید نیز شناخته می‌شود، یک گرما نرم مهندسی شده است که در تولید قطعات نیازمند به سختی بالا، اصطکاک کم و ثبات ابعادی، بسیار کاربردی است. همچون دیگر پلیمریهای مصنوعی، این محصول نیز توسط شرکتهای مختلف تولیدکننده مواد شیمیایی با فرمول و ویسکوزیته جامد نسبتا متفاوت تولید شده و در زمان‌های گوناگون تحت نام‌های تجاری همچون Delrin، Ultraform، Celcon، Ramtal، Duracon، Kepital، Polypenco و Hostaform تولیدشده است. به طور کلی دو نوع استال تجاری به صورت هموپلیمر و کوپلیمر وجود دارد.

به منظور تولید هموپلیمر پلی‌استال می‌بایست از فرمالدئید بدون آب استفاده نمود. فرمالدئید بدون آب از واکنش فرمالدئید آبی با یک الکل به دست می‌آید. محصول این واکنش همیفرمال است. همیفرمال طی فرایند استخراج یا تقطیر تحت خلا آب‌زدایی شده و پس از حرارت‌دهی، فرمالدئید از آن جدا می‌گردد. سپس فرمالدئید با استفاده از کاتالیزور آنیونی پلمریزه شده و با استفاده از واکنش با استیک بدون آب تثبیت می‌شود. از نمونه‌های این محصول می‌توان به Derlin از شرکت Dupont اشاره نمود.

در کوپلیمر پلی استال، ا الی ۵ درصد از –CH2O- با –CH2CH2O- جایگزین می‌شود. تولید کوپلیمر پلی‌استال، نیازمند تبدیل فرمالدئید به تری اکسان (به ویژه ۱و۳و۵-تری‌اکسکان که با نام تجاری تری‌اکسین نیز شناخته می‌شود) است، که این فرایند با استفاده از کاتالیزور اسیدی (اسید سولفوریک و یارزین‌های تبادل یونی اسیدی) امکان‌پذیر است. تری‌اکسان تولیدی با استفاده از فرایند تقطیر یا استخراج آب‌زدایی شده و ناخالصی‌های هیدروکربنی آن حذف می‌شود. معمولا از دی اکسالان به عنوان کوپلیمر استفاده می‌شود ولی اتیلن اکساید نیز می‌تواند به عنوان کوپلیمر مورد استفاده قرار گیرد. کوپلیمرهای پلی‌استال زمان ماندگاری، خواص مکانیکی دراز مدت و مقاومت شیمیایی و سایشی بهتری نسبت به هموپلیمرها دارند و در برابر حرارت نیز پایداری قابل توجهی از خود نشان می‌دهند. برای جلوگیری از اکسیداسیون حرارتی و نیز استحکام درونی مناسب پلی‌استال، همراه با این مواد از افزودنی خاصی نیز استفاده می‌شود.


مزایا/ویژگی‌ها

با توجه به مقاومت دمایی پایین پلی‌آلدهیدها، این مواد در دماهای متوسط و بالا ناپایدار بوده و به آسانی دی‌پلیمریزه می‌گردند. به همین دلیل بسیاری از پلی‌آلدهیدها مانند پلی استالدهید و پلی ان- بوتیرآلدهید، به صورت گسترده و تجاری مورد استفاده قرار نمی‌گیرند. در این میان پلی‌اکسی‌متیلن استنا بوده و تحمل دمای آن به طرز محسوسی بالاتر از دیگر پلی‌آلدهیدها است. دمایی که در آن دی‌پلیمریزاسیون اتفاق می‌افتد را می‌توان با تبدیل گروه‌های کتر پایدار هیدروکسیلی به گروه‌های نسبتا پایدار استری افزایش داد. از این واکنش با نام مسدود کردن و پایان دادن نام برده می‌شود. ثبات پلی استال را می‌توان با کوپلیمریزه کردن این ماده با منومرهای دیگر افزایش داد.

پلی اکسی متیلن یا پلی استال، یک پلیمر بسیار کریستالی است که به انعطاف‌پذیری و استحکام کششی بالا، استقامت، استحکام و مقاومت شیمیایی عالی مشهور است. این ماده ضریب اصطکاک پایینی دارد و در برابر گرما مقاومت مناسبی دارد، اما در برابر شعله مقاوم نمی‌باشد. خواص فیزیکی و شیمیایی پلی‌استال در جدول زیر ارائه شده است.

 

خاصیت واحد بازه تغیرات مقدار
حجم مولی ml.mol-1 ۰/۰- ۲۵/۲۴ ۵/۲۴
دانسیته g.ml-1 ۲۵/۲۰ – ۱/۱ ۲۳/۱
پارامتر حلالیت MPa1/2 ۹/۵ – ۲۲/۲۰ ۱/۲۱
انرژی چسبندگی مولی J mol-1 ۱۲۴۰۰-۱۰۷۰۰ ۱۰۹۰۰
دمای شیشه K ۲۴۳-۱۸۸ ۲۱۱
ظرفیت حرارتی مولی J (mol K)-1 ۶۳-۵۸ ۶۱
درهم تنیدگی وزن مولکولی g mol-1 ۲۶۰۰-۲۵۰۰ ۲۵۵۰
شاخص شکست ۵۱/۴۸- ۱/۱ ۴۹۵/۱

 

جدول زیر خواص هموپلیمر و کوپلیمر پلی استال را نشان می‌دهد

خاصیت هموپلیمر کوپلیمر
چگالی نسبی ۴۲/۱ ۴۱/۱
دمای ذوب ۱۷۸ درجه سانتیگراد ۱۶۷ درجه سانتیگراد
خواص مکانیکی
استحکام کششی Kgf/cm2 690 Kgf/cm2 610
افزایش طول در نقطه شکست ۴۰ درصد ۶۰ درصد
دمای اعوجاج حرارتی (زیر بار kgf/cm2 5/18 ۱۲۴ درجه سانتیگراد ۱۱۰ درجه سانتیگراد
شاخص حرارتی
بدون ضربه ۹۰ درجه سانتیگراد ۱۰۰ درجه سانتیگراد
با ضربه ۸۵ درجه سانتیگراد ۹۵ درجه سانتیگراد
الکتریکی ۱۰۵ درجه سانتیگراد ۱۱۰ درجه اسنتیگراد
اشتعال پذیری HB 94 HB 94

 


کاربردها

صنعت خودرو

  • دسته دنده
  • اجزا پلاستیکی سیستم کمربند ایمنی
  • قطعات سیستم تعویض دنده اتومات
  • قفل‌ها، قلاب‌ها، اتصال دهنده‌ها، آینه‌ها
  • پنل‌های بخاری خودرو
  • بخش‌های سیستم هدایت فرمان
  • قطعات کلیدهای برق
  • سایر

کابردهای صنعتی

  • قطعات: دندانه‌ها، بلبرینگ، اهرم، قرقره، چرخ دنده، بوش‌ها
  • صنایع غذایی: کابردهای پلی‌استال با نایلون‌ها و پلی‌استرها در رقابت می‌باشند. پلی‌استال نسبت به نایلون‌ها مقاومت بیشتری در برابر ابکافت دارد این خاصیت منجر به استفاده گسترده این محصول در ماشین الات صنایع غدایی و لبنی دارد که در آنها استرلیزاسیون تجهیزات با بخار آب مرسوم است.
    • نوار نقاله: یکی از کاربرهای صنعتی پلی‌استال، سیستم نوار نقاله است. سیستم زنجیر و چرخ‌دنده متشکل از پلی‌استال، طول عمر بیشتری نسبت به اجزای فلزی دارند. این ماده دچار خوردگی نشده و می‌تواند به صورت آنتی استاتیک ساخته شود تا از تجمع گرده‌ها بر روی آن جلوگیری شود. به دلیل وزن کمتر نسبت به فلزات، مصرف انرژی در این سیستم‌ها کمتر است. پلاستیک در مقایسه با فولاد ضد زنگ سر وصدای کمتری ایجاد می‌کند.
    • لوله و آبیاری: پلی استال به دلیل مقاوت در برابر آب گرم و خواص مکانیکی مطلوب در لوله‌کشی استفاده می‌شود. این ماده در شناور، سردوش و شیر مخلوط‌ها (شیرهایی که آب گرم و سرد را مخلوط می‌کند) به کار می‌رود.
    • صنایع الکتریکی: در صنایع الکتریکی، مصرف پلی‌استال در سه زمینه اصلی مصرف می‌شود: ۱) چرخ‌دنده‌های داخلی، چرخ‌دنده و دیگر قطعات متحرک ۲) دکمه‌های فشار کیبوردها ۳) سوئیچ‌ها
  • سایر کاربردها:  از دیگر کاربردهای پلی‌استال می‌توان به محصولات اکسترود شده نظیر ورق، میله و لوله اشاره نمود. از پلی‌استال در تولید محصولات پزشکی مانند ضربان‌ساز، دریچه‌های مصنوعی قلب، پای مصنوعی نیز استفاده می‌شود.

جنبه­ های اقتصادی

براساس گزارش Zion Market Research ارزش بازار جهانی رزین پلی‌استال شامل کوپلیمر و هموپلیمر پلی‌استال در سال ۲۰۱۸ در حدود ۸۴/۵ میلیارد دلار آمریکا بوده است و انتظار می‌رود که این مقدار با نرخ رشد ترکیبی ۹/۷ درصد در بین سال‌های ۲۰۱۹ تا ۲۰۲۵ به حدود ۹۵/۹ میلیارد دلار آمریکا در سال ۲۰۲۵ برسد. در طول چند سال اخیر میزان واردات و مصرف پلی‌استال در ایران در حدود ۵ هزار تند در سال بوده است. در سال ۱۳۹۲ به دلیل شرایط تحریم، از این میزان کاسته شده و واردات پلی‌استال در این سال در حدود ۵/۲ هزار تن بوده است. این رقم در سال ۱۳۹۳ با برداشته شدن تحریم‌ها به سقف ۷ هزار تن نیز رسیده و در سال ۱۳۹۴ به حدود ۳/۵ هزار تن رسیده است.