سفارش تبلیغ
صبا ویژن



زمستان 87 - مهندسی پلیمر(polymer engineering)

  با پیشرفت علم و تکنولوژی بشر به دنبال مواد و وسایلی می گشت تا بتواند توسط آنها کارایی و کیفیت اشیای ساخته دست خود را افزایش دهد .

با پیشرفت علم و تکنولوژی بشر به دنبال مواد و وسایلی می گشت تا بتواند توسط آنها کارایی و کیفیت اشیای ساخته دست خود را افزایش دهد . همچنین بشر به دنبال آن بود که بتواند موادی بسازد تا توسط آنها اشیایی با کیفیت مورد نظر خود تهیه کند به عنوان مثال بدنه هواپیما باید علاوه بر مقاومت در برابر نیرو های وارد از جنسی سبک ساخته شود تا هواپیما بتواند به آسانی به هوا بلند شود در ابتدا بنه هواپیما ها را از فلز آلومنیوم که نسبت به سایر فلزات سبکتر است می ساختند لیکن با پیدایش مواد پلیمری به تدریج این مواد جایگزین فلز آلومنیوم شدند مثال دیگر در این زمینه یکی از مشکلات عمده ای است که اکثر افراد عینکی با آن رو به رو هستند افتادن در پی آن شکستن عدسی عینک که در نتیجه آن افراد هزینه زیادی را متحمل می شوند اگر بتوان ¬عدسی عینک را از ماده ای ساخت که علاوه بر شفافیت و عملکرد مناسب در مقابل ضربه نیز مقاوم باشد مشکل این افراد نیز حل خواهد شد. لنزهای چشمی که به تازگی وارد بازار شده اند این قابلیت را دارا هستند این لنز ها از جنس مواد پلیمری هستند . یکی از مشکلات عمده ای که اکثر انسان ها با آن روبه رو هستند خرابی دندان و نیز ترمیم دندانهای فاسد یا جایگزینی آنها با دندانهای مصنوعی است . تا چند سال پیش دندانهای خراب فقط با استفاده از فلزات آلیاژی نقره ای رنگی به نام آمالگام تعمیر می شد این مواد علاوه بر رنگ ناموزون نسبت به سایر دندانها به خوبی به دندان نیم چسبد و پس از مدتی جدا شده داخل دندان خالی می شود همچنین حرارت را به خوبی از خود عبور داده گاهی هنگام خوردن و آشامیدن غذاهای سرد و گرم ، فرد دچار دندان درد می شود . دندان های مصنوعی نیز از چینی ساخته می شوند که در برابر ضربه مقاوم نبوده سریعا می شکنند برای رفع عیوب فوق به تازگی از موادی استفاده می شود که علاوه بر داشتن رنگ سفید و مناسب در برابر سایش و ضربه نیز مقاوم بوده و به خوبی به دندان می چسبند و مانند عایق حرارتی گرما و سرما را از خود عبورنمی دهند این مواد از جنس پلیمر ساخته شده اند اکریلیک و کامپوزیت نام دارند .

مطالب فوق گویای اهمیت مواد پلیمری است و نشان می دهد که نیاز بشر به

مصنوعی تهیه می شوند از مواد شیمیایی به وجود می آیند و در اثر واکنشهای شیسیایی حاصل می شوند بنابر این می توان چنین نتیجه گرفت که برای ساخت و تهیه مواد پلیمری نیاز به دانش شیمی است به عبارت دیگر علوم مورد نیاز برای پلیمرها بخشی از علم شیمی است بنابر این متخصصین این رشته باید با دانش شیمی نیز آشنا شوند . تا چندی پیش رشته مهندسی پلیمر به واسطه نزدیکی آن با رشته مهندسی شیمی در تمام مراکز علمی دنیا جز رشته مهندسی شیمی در تمام مراکز علمی دنیا جز رشته مهدسی شیمی و شاخه ای از این رشته تلقی می شد و هنوز نیز در برخی از دانشگاهها همین رویه دنبال می شود لیکن با تخصصی شدن علوم این رشته از مهندسی شیمی جدا شد البته هنوز در برخی از دانشگاهها این رشته جز رشته مهندسی شیمی محسوب می شود .

پلیمر از فرهنگستا علوم معادل فارسی «بسپار» را برای آن پیشنهاد کرده است به موادی گفته می شود که از به هم پیوستن تعدادی مولکول یکسان تشکیل شده است . مولکلولهایی که پلیمر ها را به وجود می آورند مونومر نامیده می شوند .

مونومر در زبان فارسی تکپاره نامگذاری شده است . عملیات پلیمر یزاسیون بدین صورت است که در اثر افزودن یک ماده شیمیایی یا عواملی مانند حرارت گاهی پلیمر از دو یا چند مونومر تشکیل می شود و گاهی تعداد مونومر ها به هزاران و حتی میلیونها عدد در یک مولکول پلیمر می رسد .

در نتیجه عملیات پلیمر یزاسیون تغییر اساسی در خواص ماده اولیه رخ می دهد و در حالی که مونومر ها به یکدیگر متصل می شوند خواص محصول پلیمریزاسیون نیز عوض می گردد . همچنین برای دستیابی به محصولی با کیفیت لازم و مورد نظر موادی به پلیمر ها اضافه می شود که به آنها اضافه شوند ه می گویند .

پلیمرها بسته به نوع مونومرهای تشکیل دهنده آنها متفاوت هستند . هموپلیمر ها مولکولهای بزرگی ( ماکرومولکولهایی ) هستند که از واحد هایی ( مونومرهای ) یکسان ساخته شده اند . در صورتی که واحد های تشکیل دهنده پلیمر متفاوت باشد به ان کوپلیمر می گویند پلیمرها ممکن است ساختمان خطی یا شاخه ای یا فضایی داشته باشند . مثالهای زیادی از پلیمر ها در طبیعت یافت می شود که از آنها لاستیک طبیعی را نام برد .

پلیمرهای مصنوعی نیز بسیار فراوان بوده ، در اطراف ما به وفور یافت می شوند . از جمله آنها می توان به مواد لاستیکی ، پلاستیکی ، بیشتر رنگها و جوهر ها اشاره کرد .مواد پلیمری عمدتاً دارای خواصی مانند مقاومت زیاد در برابر کشش ، و مقاومت خوب در برابر پارگی و سایش هستند .

رشته ی مهندسی پلیمر دارای دو گرایش ( صنایع پلیمر ) و ( علوم و تکنو لوژی رنگ ) است که در ادامه در مورد آنها توضیح داده می شود . در خصوص این دو گرایش باید تذکر داده شود که علی رغم آنکه هر دو گرایش در گروه مهندسی پلیمر قرار دارند ، لیکن در مورد دروس ارایه شده ، تفاوت نسبتاً زیادی مشاهده می شود و در حیطه ی کاری نیز باید گفت که مهندسی صنایع پلیمر تقریباً همه ی انواع پلیمری را شامل شده ، محدود به نوع خاصی از اینگونه مواد نمی شود ، لیکن شاخه ی علوم و تکنولوژی رنگ ، همان گونه که از نامش پیداست ، ویژه ی مسایل مربوط به پوشش اجسام و انواع رنگها ی پلیمری و معدنی است و مسایل مربوط به این صنعت را به صورت تخصصی بررسی می کند .

 لطفا نظراتتونو برام ارسال کنید:saeidi.polyeng@yahoo.com
saeidi.polyeng@gmail.comمؤدب



نویسنده » محمد . ساعت 1:1 عصر روز دوشنبه 87 مهر 22


 

پالایشگاه (Refinery)

نفت خام در پالایشگاه تصفیه شده و انواع فراورده‌های مورد نیاز از آن استخراج می‌شود.

یک پالایشگاه جدید و مجهز امروزی از واحدهای مختلفی تشکیل شده است‌. نفت‌خام واردشده به‌پالایشگاه ابتدا در برج تقطیر در فشار جوّ، با استفاده از روش تقطیر به تعدادی فراورده میانی و اصلی‌شامل گاز، نفتای سبک‌، نفتای سنگین‌، نفت سفید، گازوئیل و باقیمانده سنگین‌تر تبدیل می‌شود که این محصولات خود در واحدهای دیگر تصفیه شده و به صورت فراورده‌های نهایی جهت عرضه به بازارآماده می‌گردد.

در ادامه واحدهای اصلی پالایشگاه و عملیاتی که در هر یک از آنها صورت می‌گیرد، به اختصارتوضیح داده شده است‌.

«نفتای سبک‌»، «نفتای سنگین‌»، «نفت سفید»، «گازوئیل‌»، «باقیمانده سنگین‌تر». این محصولات بعداًو در واحدهای دیگر به این شرح تصفیه و تبدیل می‌شود و به‌صورت فراورده‌های نهایی با مشخصات‌مورد نیاز به بازار عرضه می‌شود:

1- گازهای حاصله از برج تقطیر و گازهایی که در نتیجه فعل و انفعالات شیمیایی در سایردستگاه های پالایش به‌دست می‌آید، در واحد تولید «گاز مایع‌»، تبدیل به گاز مایع (مخلوط پروپان وبوتان‌) می‌شود که به عنوان یک فراورده اصلی به مصرف سوخت و یا تولید محصولات پتروشیمی‌می‌رسد.

2- نفتای سنگین حاصله پس از عبور از دستگاه تصفیه ناخالص که ناخالصی های گوگرد، نیتروژن‌،اکسیژن و غیره آن را به کمک «کاتالیست‌» و در زیر فشار هیدروژن تصفیه می‌کند، با محصول نفتای‌حاصله از دستگاه «هیدروکراکینگ‌» مخلوط شده و به دستگاه «تبدیل کاتالیستی‌» ارسال می‌شود. در آنجابا کمک کاتالیست پلاتین و در شرایط مخصوصی از فشار و درجه حرارت‌، برخی از هیدروکربورهای موجود تغییر شکل می‌دهد و به هیدروکربورهای دارای خاصیت آرام‌سوزی بهتر (عدد اکتان بالا)،تبدیل می‌شود. به این ترتیب بنزین موتور مرغوب به دست می‌آید. در بعضی از پالایشگاه های قدیمی‌تراین عمل به کمک دستگاه تبدیل حرارتی انجام می‌شود و بنزین حاصله از آن‌، نسبتاً ناپایدار است‌.

3- برش نفت سفید پس از یک مرحله پالایش مواد دودزا و ترکیبات گوگرد بدبوی آن تصفیه و به‌بازار عرضه می‌شود. برش گازوئیل نیز در برخی از موارد از دستگاه تصفیه کاتالیستی عبور می‌کند وناخالصیهای گوگردی آن با کمک کاتالیست و در مجاورت فشار هیدروژن تصفیه می‌شود.

4- باقیمانده سنگین‌تر به برج تقطیر در خلاء وارد و در آنجا به تعدادی از فراورده‌های میانی مانند«گازوئیل‌»، «نفت سیاه موم‌دار»، «روغن موتور خام‌»، «ماده اولیه قیرسازی‌» و «خوراک دستگاه گرانروی‌»تبدیل می‌شود. محصول گازوئیل به همراه محصول گازوئیل حاصله از برج تقطیر در جوّ، پس از عبور ازمرحله تصفیه گوگرد به صورت محصول نهایی درمی‌آید.

5- نفت سیاه موم‌دار حاصله از این مرحله تقطیر می‌تواند به عنوان خوراک واحد «هیدروکراکینگ‌»(دستگاه ایزوماکس‌) مورد استفاده قرار گیرد و یا به دستگاه کاتالیتیک کراکر، هدایت می‌شود. این‌محصول در دستگاه آیزوماکس به کمک کاتالیست و گاز هیدروژن و در فشار و درجه حرارت بسیار زیادشکسته شده و به محصولات سبک‌تر تبدیل می‌شود. بسته به نوع کاتالیست و شرایط عملیاتی می‌توان‌از این مرحله پالایش‌، مقدار زیادی بنزین و یا مقدار بسیاری محصولات میان‌تقطیر شامل نفت سفید ونفت‌گاز، به‌دست آورد. کلیه محصولات حاصله از این واحد، عاری از هر گونه ناخالصی بوده و کاملاًپایدار است‌. به این دلیل‌، نفت سفید حاصله از آن را می‌توان به عنوان سوخت جت مورد استفاده قرارداد.

6- در دستگاه «کاتالیتیک کراکر»، نفت سیاه موم‌دار به کمک کاتالیست و درجه حرارت زیاد، شکسته‌شده و به محصولات سبک‌تر نظیر بنزین و سوخت کوره سبک تبدیل می‌شود.

7- روغن موتور خام به عنوان خوراک کارخانه روغن‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در اینکارخانه پس از تصفیه و جداسازی هیدروکربورهای حلقوی‌، مواد موم‌دار و مواد کدرکننده ناپایدار که‌توسط مراحل مختلف پالایش انجام می‌شود، از این برش نفتی محصول میانی «روغن موتور پایه‌»به‌دست می‌آید. این محصولات پس از اختلاط و استخراج‌، با مواد افزودنی مختلف جهت حصول‌کیفیت دلخواه به‌عنوان روغن موتور به بازار عرضه می‌شود.

8- بوتیلن (هیدروکربن اشباع‌شده‌) تولیدشده در دستگاه تبدیل حرارتی و واحد کاتالیتیک کراکر،همراه با ایزوبوتان به‌دست‌آمده از گازهای مختلف‌، وارد «دستگاه الکیلاسیون‌» می‌شود و در آنجا تحت‌شرایط خاص عملیاتی و با کمک کاتالیست اسید سولفوریک‌، با یکدیگر ترکیب و به «ایزواکتان‌» یا «بنزین‌هواپیما» تبدیل می‌شود.

9- قسمتی از ته‌مانده برج تقطیر در خلاء وارد دستگاه کاهش گرانروی می‌شود. در این دستگاه به‌کمک حرارت‌، بخشی از ملکول های هیدروکربور سنگین آن شکسته و باعث به‌دست‌آمدن محصول بادرجه گرانروی (ویسکوسیته‌) پایین‌تری می‌شود و سوخت کوره مرغوب با کیفیت مورد نظر تهیه‌می‌شود.

10- قسمتی دیگر از ته‌مانده برج تقطیر در خلاء به عنوان خوراک اولیه به دستگاه قیرسازی وارد و درآنجا به کمک حرارت و یا اکسیداسیون‌، مواد سبک آن جدا و باقیمانده پس از طی مراحل تکمیلی به‌انواع قیر مورد نیاز تبدیل می‌شود.

 

 لطفا نظراتتونو برام ارسال کنید:saeidi.polyeng@yahoo.com
saeidi.polyeng@gmail.comمؤدب

 

 

 

 

 



نویسنده » محمد . ساعت 12:57 عصر روز دوشنبه 87 مهر 22


 کامپوزیت 

موضوع: دنیای پلیمر ها

 

کامپوزیتها عبارتند از ترکیبی از الیاف تقویت کننده ویک ماتریس پلیمری که می توان تصور کرد ماتریس پلیمری)مواد زمینه) مانند چسبی است که تقویت کننده ها را به یکدیگر چسبانده و آنها را از آثار محیطی حفظ می کند بنابراین مواد کامپوزیتی را در دو دسته مواد زمینه و تقویت کننده ها بررسی می کنیم:

مواد زمینه کامپوزیت ها:دو وظیفه اساسی مواد زمینه انتقال بارها به تقویت کننده و حفظ تقویت کننده از آثار محیطی ناسازگار است مواد زمینه را می توان تقریبا در سه دسته پلیمرها، سرامیکها وفلزات طبقه بندی کرد

الف)پلیمرها:

 موسوم به رزین متداول ترین مواد زمینه هستند و معمولا به دو گروه کلی ترموست و ترموپلاستیک تقسیم می شوند. در گذشته ترموستها مواد اصلی زمینه کامپزیت ها بودند اگرچه امروزه کاربرد ترموپلاستیک ها رو به افزایش است ولی ترموست ها صلبیت خوبی دارند و در دماهای بالاتر کارآیی بهتری دارند از طرفی ذوب مجدد ترموست ها به دلیل شبکه ای شدن امکان پذیر نیست در حالی که ترموپلاستیک ها شبکه ای نمی شوند و جامداتی هستند که ذوب ،شکل دهی وسپس سرد می شوند.

رزین پلی استر: یکی از معروف ترین و ارزان ترین رزین هاست به طوری که گاهی واژه فایبرگلاس به کامپوزیت ساخته شده از رزین پلی استر با تقویت کننده شیشه به کار می رود.

کاربرد اصلی این رزین ها در بدنه کشتیها، کانالها، لوله ها، پانل سقف، واگنهای راه آهن و …. است.

از جمله معایب این رزین ها کارآیی کم در دمای بالا و مقاومت کم در برابر هوازدگی است.

رزین اپوکسی: متداول ترین زمینه برای چندسازه های پیشرفته است، چسبندگی عالی و محافظت در برابر خوردگی از ویژگیهای این رزین است بالاترین دمای کاربرد آن 350 تا400 درجه فارنهایت است از این رزین برای تولید لوله ها سیلندرها، مخازن و ظروف تحت فشار استفاده می شود.

رزین فنولی و کربنی: رزینهای ترموست فنولی کاربرد محدود ولی مهمی دارند به طوری که سالهاست در مصارفی نظیر کلیدهای برقی، جعبه تقسیم ها، قطعات قالب گیری شده خودرو، دستگیره و توپ بیلیارد استفاده می شود برخی دیگر از کاربردهای این رزین تقویت شده با الیاف بلند در دماغه راکت و درزگیری اگزوز و در بعضی پره ها و باله های راکتها است.

قیمت نازل های زمینه کربنی پنج برابر قیمت نازل های فنولی است و هم اکنون برای استفاده در جداره خارجی فضا پیما ها مورد توجه است این مواد دارای پایداری گرمایی در دمای بالا همچنین مقاومت در برابر شوک های گرمایی هستند.

زمینه های ترموپلاستیک: انتخاب آنها براساس قیمت، مقاومت در برابر عوامل محیطی، مقاومت در برابر خزش و …. تعیین می شود برخی از پلاستیکهای رایج تقویت شده عبارتند از: نایلون، پلی تترافلوئور واتیلن (PTFE) ،پلی وینیل کلرید (PVC) ،پلی استیرن و ....

که به علت کارآیی در دمای بالا به عنوان ترموپلاستیک های مهندسی نامیده می شوند.

ب) سرامیک ها:

مواد جامدی هستند که نوعا پیوند یونی دارند هرچند بعضی از آنها مانند کاربید سیلسیوم پیوند کووالانسی دارند. پایداری شدید شیمیایی و گرمایی مشخصه اکسیدها، کاربیدها، نیتریدهاو.. است که اساس مواد سرامیکی را تشکیل می دهند مهمترین کاربرد آنها شامل جداره خارجی فضا پیماهاست. محدوده کاری آنها 2000 تا 4000 درجه فارنهایت و برای یک یا دو دقیقه 6000 درجه فارنهایت است.

ج) فلزات:

مهمترین مواد زمینه فلزی آلومینیوم، منیزیم، مس و ... است اولین استفاده از کامپوزیت های زمینه فلزی در اجزای شاتل های فضایی بود. این مواد به عنوان رینگ، پیستون، پروانه توربین و غیره به کار رفته اند.

تقویت کننده های کامپوزیت ها: تقویت کننده ها را تقریبا می توان به سه دسته الیاف، ذرات و ویسکرها تقسیم کرده که هر یک کاربرد منحصر به فرد دارند.

الف) الیاف: موادی هستند که در مقایسه با سایر مواد یک محور بسیار بلند دارند و استحکام آنها در جهت طول نسبت به سایر جهات به مراتب بیشتر است.

الیاف شیشه: از قرنها پیش مورد استفاده قرار می گرفته اند در دوره رنسانس برای استحکام به اجسام ظریف و نازک رشته های شیشه ای به شکل متقاطع یا بافته متصل می شد.

شیشه یک ماده بی شکل است که استخوان بندی آن سیلیس و ترکیبات و خواص ویژه آن ناشی از وجود اجزای اکسیدیمختلف است چهار نوع شیشه که بیشتر در کامپوزیت ها مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از: شیشه E شیشه S شیشه C و کوارتز .

الیاف کربن _ گرافیت: تقاضا برای الیاف تقویت کننده با استحکام و مدول بالا منجربه توسعه الیاف کربن یا گرافیت شده است.

الیاف گرافیت الیافی کربنی هستند که تحت عملیات حرارتی بالاتر از 1650 درجه فارنهایت قرار گرفته اند. رسانایی نسبتا خوب الکتریسیته، سبکی، استحکام، مقاومت در برابر خزش و میرایی عالی از جمله مزایا آن است. ازجمله معایب آن نیز ترد بودن، مقاومت ضربه ای کم و گران بودن است. آلات موسیقی، صنایع هسته ای و بلندگو دست وپای مصنوعی از جمله کار برد های این تقویت کننده هاست.

الیاف آلی: متداول ترین آنها آرامیدها هستند و کولار یکی از متداول ترین آرامیدها است. شکنندگی آنها کمتر از شیشه یا کربن است نسوزند و در برابر اغلب حلالها مقاومند به طوری که در متداولترین حلالها به جز اسیدها و بازهای خیلی قوی بیش از 90% استحکام کششی خود را حفظ می کنند.

از کاربردهای آنها در زره پوش تانکها و نفربرها، تقویت کننده تایرها، جلیقه ضد گلوله است

تقویت کننده های ذره ای: اغلب از ذرات برای کاهش قیمت رزین های تقویت شده ترموست یا ترموپلاستیک استفاده می شود مانند: تالک، کربنات، کلسیم، خاک اره و پنبه نسوز برخی از این مواد هستند.

تقویت کننده های ویسکر: تک بلورهایی که نسبت معیین طول به عرض آنها بیش از یک است طول آنها معمولا mm2 تا mm50 است استحکام آنها بسیار زیاد است در کاربدهایی از رزین مورد استفاده قرار می گیرند که نمی توان از الیاف استفاده کرد.

این مواد ظرفیت حرارتی زیادی دارند به همین علت در زمینه های فلزی و سرامیکی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.قیمت بالا و لزوم جمع آوری مرتب کردن وتوزیع آنها به شکل مطلوب کاربرد آنها را محدود کرده است.

پوشش های نانوکامپوزیتی: یکی از نمونه های کاربرد عملی نانوتکنولوژی نشاندن لایه های نانوکامپوزیتی برروی مته های حفاری است. اخیرا شرکت ابزار سازی وگا نوع جدیدی از پوشش نانوکامپوزیتی موسوم به پوشش TH ارائه کرده است که استفاده از آن در ابزارهای حفاری موجب افزایش طول عمر وهمچنین بهبود کیفیت کار این ادوات می شود.

راندمان ابزارهای حفاری با استفاده از این ابزارها دو برابر مته های معمولی است. تولید حرارت کمتر در هنگام استفاده از مته هایی که با پوشش جدید بهبود یافته اند موجب می شود که بتوان از این مته ها در سوراخکاری خشک استفاده نمود.

 

 لطفا نظراتتونو برام ارسال کنید:saeidi.polyeng@yahoo.com
saeidi.polyeng@gmail.comمؤدب

 

 



نویسنده » محمد . ساعت 12:52 عصر روز دوشنبه 87 مهر 22