پلیمر چیست ؟
بسیاری از مردم فکر می کنند پلیمر در پلاستیک و لوله پولیکا خلاصه می شود ولی دامنه پلیمر آنقدر زیاد است که اغراق نیست اگر بگوییم هیچ موجود و وسیله ای در جهان نیست که در آن پلیمر وجود نداشته باشد.
پلیمر مولکول درشتی است که از تکرار چندین واحد ساده شیمیایی ساخته شده است.همان طور که می دانیید همه مواد از اتمها تشکیل شده اند؛ این اتمها می توانند بوسیله الترونهای لایه ظرفیت خود بادیگر اتمها پیوند بسیار محکم کوالانسی برقرار نمایند؛ هیدروژن با یک الکترون لایه ظرفیت خود می تواند با دو الکترون لایه ظرفیت اکسیژن پیوند داده و مولکول آب تولید کند.
اتم کربن یکی از عناصر بسیار مهم و جالب است این اتم با داشتن چهار الکترون می تواند چهار پیوند کوالانسی تشکیل بدهد و این پایه شیمی آلی است. اتمهای کربن می توانند کنار یکدیگر قرار بگیرند و تا بی نهایت ادامه پیدا کنند و تولید یک مولکول بسیار بزرگ کند. هر مولکول بزرگ یک پلیمر است.
چه پلیمر هایی در اطراف ما هستند ؟
بسیاری از مواد اطراف ما پلیمر هستند مانند :
الف) پلیمر های طبیعی : بسیاری از مواد طبیعی پلیمر می باشند از جمله نشاسته ـ چوب ـ گرافیت که در نوک مداد بکار می رود ـ سیلیس که در تولید سیمان بکار می رود ـ الماس به عنوان بزرگترین مولکول دنیا یک پلیمر تک مولکولی است ـ پروتئین ها به عنوان اجزای حیاتی سازنده موجودات زنده پلیمر طبیعی است ـ و ...
ب) پلیمرهای مصنوعی : بسیاری از وسایل اطراف ما پلیمر می باشند از جمله انواع پلاستیکها ـ ظروف و لوله های پلاستیکی ـ تفلن موجود در ظروف تفلن پلیمر می باشد ـ پارچه ها و الیاف مصنوعی ـ رنگها ـ و ... دامنه پلیمر های مصنوعی آنقدر وسیع است که در صدها صفحه نیز جا نمی شود فقط یک روز به اطراف خود نگاه کنید و وسایلی که در آنها موارد ذکر شده وجود دارد را نام ببرید و تصور کنید بدون این مواد پلیمری این وسایل چگونه بوده اند.
رابطه بین رشته های مهندسی شیمی چیست ؟
مواد اولیه پتروشیمی از نفت و گاز تامین می شود پس مهندسی پترو شیمی از دستاوردهای مهندسین نفت و گاز استفاده می کنند .ـ نفت و گاز مادر پتروشیمی هستند ـ مواد اولیه پلیمر از پتروشیمی تامین می شود . بسیار از مواد تولید شده در پتروشیمی مصرف مستقیم ندارند و در حکم مواد اولیه را برای صنایع دیگر دارد. در واقع صنعت عظیم پتروشیمی یک صنعت مادر و پایه برای بسیاری از صنایع است؛ یکی از بزرگترین مصرف کنندگان محصولات پتروشیمی صنایع پلیمر است. پلیمر رشته است که در میان دیگر رشته های مهندسی شیمی محصولات آن بیشترین مصرف را در بین مردم دارد در واقع محصولات پلیمری به طور مستقیم و یا با تغییرات جزئی در اختیار مصرفکنندگان قرار می گیرد.
زمینه های کاری یک مهندس صنایع پلیمر چیست ؟
یک مهندس صنایع پلیمر می تواند در مجتمع های پترو شیمی یا در کارخانه های تولید مواد پلیمری کار کند . علاوه بر این مهندس پلیمر می تواند جدا گانه برای خود کار کند و با سرمایه نه چندان زیاد یک شرکت خصوصی ایجاد کند؛ البته این کار نیاز به تجربه و مهارت و دانش زیاد دارد که از عهده هر کسی بر نمی آید. ولی در هر صورت بر خلاف سایر مهندسی های شیمی مهندس پلیمر می تواند خارج از مجتمع های شیمی نیز کار کند
مزایای بیوپلیمر
کلمات کلیدی: بیوپلیمر، پلیمرهای زیستی، باکتری، گیاه، تولیدکنندگان
پلیمر های متداول امروزی از نفت خام ساخته می شوند که با توجه به محدود بودن منابع نفتی باید به تدریج با بیوپلیمر ها که از منابع تجدید شونده ساخته می شوند، جانشین شوند.
بیوپلیمر از نظر بیوشیمی دان ها عبارت است از ماکرومولکول های بیولوژی که از تعداد زیادی زیر واحد کوچک و شبیه به هم که با اتصال کووالانسی به هم متصل شده اند ویک زنجیره طولانی را ایجاد می کنند، ساخته شده اند.
پلیمر های متداول امروزی از نفت خام ساخته می شوند که با توجه به محدود بودن منابع نفتی باید به تدریج با بیوپلیمر ها که از منابع تجدید شونده ساخته می شوند، جانشین شوند. بیوپلیمر از نظر بیوشیمی دان ها عبارت است از ماکرومولکول های بیولوژی که از تعداد زیادی زیر واحد کوچک و شبیه به هم که با اتصال کووالانسی به هم متصل شده اند ویک زنجیره طولانی را ایجاد می کنند، ساخته شده اند.
در روند طبیعی، بیوپلیمر ها و یا همان ماکرومولکول ها، ترکیبات داخل سلولی هستند که قابلیت زنده ماندن را به ارگانیسم در شرایط سخت محیطی می دهند.مواد بیوپلیمری در شکل های گوناگونی توسعه یافته اند؛ بنابراین ظرفیت استفاده در صنایع گوناگون را دارند. توسعه مواد بیوپلیمری به چنددلیل اهمیت دارد. اول این که این مواد بر خلاف پلیمر های امروزی که از مواد نفتی به دست می آیند، به محیط زیست برگشت پذیر هستند؛ بنابراین موادآلوده کننده محیط زیست به شمار نمی آیند. در این خصوص مواد بیوپلیمری در ساخت پلاستیک ها به دو صورت استفاده قرار می شوند.
اول استفاده از پلاستیک هایی که 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 بیولوژیک قرار می گیرند، پس هیچ گاه منابع آن محدود و تمام شدنی نیست، در حالی که مواد پلیمری و پلاستیکی امروزی از سوخت های فسیلی ساخته می شود که منابع آن محدود و تمام شدنی است. هر چند این منابع در حال حاضر و به ویژه در کشور 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 کارخانه و صنعت پیشرفته ندارد و با حداقل امکانات می توان به تولید آن مبادرت ورزید. همچنین قیمت بالای نفت خام، کشور 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 که به استفاده گسترده از این پلیمر ها توجه خواهد شد. سه گروه از موجودات زنده می توانند بیوپلیمرها را تولید کنند که عبارتند از:گیاهان، جانوران و میکروارگانیسم ها که از این میان گیاهان و میکروارگانیسم ها اهمیت بیشتری دارند.
گیاهان تولیدکننده
بیشترین تحقیقات بیوپلیمری روی مهندسی ژنتیک گیاهان تولیدکننده فیبر مانند کتان، کنف و ... متمرکز شده است. به عبارت دیگر، توسعه واکنش های مولکولی درون سلولی گیاهان که به تولید مواد بیوپلیمری منجر می شود، مورد توجه مهندسان ژنتیک و بیوتکنولوژی قرار گرفته است. مواد بیوپلیمری که در سلول های گیاهی ساخته می شود، بیشتر از جنس پلی هیدروکسی بوتیرات (PHB) است. این ماده از نظر خصوصیات فیزیکی و مکانیکی بسیار شبیه پلی پروپیلن حاصل از مواد نفتی است. امروزه با همسانه سازی کردن ژن تولید کننده پلیمر پلی هیدروکسی بوتیرات در گیاهان معمولی که قابلیت تولید بیوپلیمر را ندارند، توانسته اند این محصول پلیمری را به طور انبوه تولید کنند. گیاهان، نیشکر، یونجه، درخت خردل و ذرت برای تولید این بیوپلیمر از طریق مهندسی ژنتیک انتخاب شده اند که ژن تولید کننده این پلیمر به داخل ژنوم این گیاهان وارد می شود و گیاه یادشده را به ساختن بیوپلیمر پلی هیدروکسی بوتیرات قادرمی سازد.
ارگانیه های تولیدکننده بیوپلیمر ها
درحدود ۸۰ سال قبل برای نخستین بار بیوپلیمر پلی هیدروکسی بوتیرات از باکتری باسیلوس مگاتریوم جدا سازی شد. ازآن پس دانشمندان بیوپلیمر به دنبال یافتن راه هایی هستند که تولیدات بیوپلیمری باکتریایی را توسعه دهند و به صورت تجاری درآورند.
بیوپلیمر هایی که سلول های باکتریایی قادر به تولید آن هستند و از آنها جداسازی شده اند، عبارتند از: پلی هیدروکسی آلکانوات (PHA)، پلی لاکتیک اسید (PLA) و پلی هیدروکسی بوتیرات (PHA). این بیوپلیمر ها از نظر خصوصیات فیزیکی به پلیمر های پلی استیلن و پلی پروپیلن شبیه هستند. بیوپلیمر های میکروبی در طبیعت به عنوان ترکیبات داخل سلولی میکروب ها یافت می شوند و بیشتر زمانی که باکتری ها در شرایط نامساعد محیطی قرار می گیرند، اقدام به تولید این مواد می کنند. این مواد در حالت طبیعی به عنوان یک منبع انرژی راحت و در دسترس عمل می کنند.
همچنین هنگامی که محیط اطراف باکتری غنی از کربن باشد و از نظر دیگر مواد غذایی مورد استفاده باکتری دچار کمبود باشد، باکتری اقدام به ساخت بیوپلیمر های یادشده می کند. باکتری ها برای ساختن بیوپلیمر های PHA و PHB از واکنش های تخمیری استفاده می کنند که در این واکنش ها نیز ازمواد خام گوناگونی استفاده می شود. PHB به وسیله یک باکتری به نام استافیلوکوکوس اپیدرمیس ساخته می شود که روی تفاله های حاصل از واکنش های روغن گیری دانه های کنجد رشد می کند و این بیوپلیمر را می سازد.
PHB در درون سیتوپلاسم باکتری به صورت دانه های ذخیره ای (اینکلوژن بادی) ذخیره می شود که این مواد را به وسیله سانتریفیوژ و واکنش های شست وشوی چند مرحله ای می توان استخراج و خالص سازی و ازآن استفاده کرد.در یک نتیجه گیری کلی در مورد استفاده از بیوپلیمر ها به جای پلاستیک ها و پلیمر های نفتی می توان گفت که با توجه به ماهیت و خصوصیات بیوپلیمر ها که مواد تجدید شونده و قابل برگشت به محیط زیست و یا به عبارتی دوست محیط زیست هستند، استفاده از آنها کاری 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 پلاستیکی که هم آلوده کننده محیط زیست است و هم در جامعه ما ارزش چندانی ندارد، کاری غیر اقتصادی است. پس امید می رود با توجه به سرعت روز افزون علم در زمینه مواد بیوپلیمری در بیشتر کشورها، درکشور ما نیز به این مقوله توجه بیشتری شود و با جانشین کردن مواد بیوپلیمری با پلیمر های نفتی، طلای سیاه را برای آیندگان به میراث بگذاریم.
نقش مؤثر کاربرد مواد پلیمری در کاهش مصرف انرژی در ساختمان
چکیده
بحران انرژی در جهان امروز بیشتر کشورها و کارشناسان امور انرژی را به بهره گیری از منابع انرژی جایگزین و بهینه ساز مصرف سوخت واداشته است. کاربرد با ارزش و محسوس پلیمرها در صنعت ساختمان سازی در جایگزینی آنها بجای فلزات و چوب در ساخت چهارچوب پنجره ها و
در پوشش نمای خارجی ساختمانها نمود پیدا می کند. مزیت استفاده از این مواد در مقاومت آنها در برابر تخریبهای محیطی و بیولوژیک می باشد. این خصوصیت همراه با کاهش هزینه تزئینات
ساختمان سبب شده است که این مواد در صنایع ساختمان کاربرد فزاینده ای پیدا کنند. پلیمرها از این نظر که گرمای نهان خود این مواد می تواند برای تولید انرژی بکار گرفته شود از فلزات , شیشه و سرامیکهای متمایز می باشد و این مسأله باعث می شود که تعادل انرژی به میزان بیشتری در جهت بکار گیری پلیمرها در ساختمان جابجا شود. سبک بودن پلیمرها و بعضی دیگر از خواص فیزیکی آنها به کار برد فزاینده آنها در ساختمان کمک می کند. تقریباً همه مواد پلیمری دانسیتهای در حدود یک دارند در حالیکه حتی سبکترین فلزات مثل آلومینیم که به طور متداول در ساختمان سازی مورد استفاده قرار می گیرد بسیار سنگین تر از این مواد می باشد که این مسأله با توجه به استحکام بسیار زیاد بعضی از پلیمرها سبب کاربرد آنها در محیط های داخل و خارج ساختمان و مکانهای با شرایط محیطی سخت شده است.
شامل 31 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود تحقیق کاربرد پلیمر در صنعت ساختمان
