پلی کربوکسیلات اتر

فهرست : 

1. پلی کربوکسیلات اتر چیست
2. فرمول شیمیایی
3. حالت فیزیکی
4. چگونگی تولید
5. کاربردها
6. مزایا
7. معایب
8. استفاده در تولید افزودنی های بتن
9. مشخصات فیزیکی و شیمیایی
10. استانداردهای بین المللی
11. استانداردهای ایران
12. نگهداری
13. ایمنی

 

پلی کربوکسیلات اتر چیست

پلی کربوکسیلات اتر به انگلیسی Polycarboxylate Ether مواد پلیمری هستند که حاوی گروه‌های کربوکسیلات می‌باشند ، پلی کربوکسیلات اترها از واکنش پلیمری شدن اپوکسی‌ها با الکل‌ها تشکیل می‌شوند. در این واکنش، گروه‌های هیدروکسیل الکل با گروه‌های اپوکسی عکس‌العمل نشان می‌دهند و پیوند اتری ایجاد می‌کنند.

پلی کربوکسیلات اترها خواص منحصر به فردی دارند. آنها مقاومت شیمیایی بالایی دارند و برای کاربردهایی مانند رزین‌ها، چسب‌ها و پوشش‌ها به کار می‌روند. خاصیت عایق الکتریکی خوبی نیز دارند.

بنابراین پلی کربوکسیلات اترها یک دسته از پلیمرهای مهم با کاربردهای گسترده در صنعت هستند.

 

 

تعریف علمی پلی کربوکسیلات اتر

پلی کربوکسیلات اترها را می‌توان به زبان ساده اینگونه تعریف کرد:

پلی کربوکسیلات اترها گروهی از مواد پلیمری هستند که از واکنش شیمیایی بین الکل‌ها و موادی به نام اپوکسیدها بوجود می‌آیند.

این مواد دارای زنجیره‌های بلندی از مولکول‌ها هستند که مثل زنجیر بهم متصل شده‌اند. خواص این مواد بستگی به نوع الکل و اپوکسیدی دارد که در ساخت آن‌ها استفاده می‌شود.

پلی کربوکسیلات اترها مقاومت بالایی در برابر حرارت، شیمیایی و رطوبت دارند. همچنین خاصیت عایق‌بندی الکتریکی دارند. به همین دلیل کاربردهای فراوانی در صنایع چسب، رنگ، پلاستیک، الیاف و عایق‌بندی دارند.

 

تعریف عامیانه از پلی کربوکسیلات اتر

پلی کربوکسیلات اترها را می‌توان به زبان ساده اینگونه تعریف کرد:

پلی کربوکسیلات اترها گروهی از مواد پلیمری هستند که از واکنش شیمیایی بین الکل‌ها و موادی به نام اپوکسیدها بوجود می‌آیند.

این مواد دارای زنجیره‌های بلندی از مولکول‌ها هستند که مثل زنجیر بهم متصل شده‌اند. خواص این مواد بستگی به نوع الکل و اپوکسیدی دارد که در ساخت آن‌ها استفاده می‌شود.

پلی کربوکسیلات اترها مقاومت بالایی در برابر حرارت، شیمیایی و رطوبت دارند. همچنین خاصیت عایق‌بندی الکتریکی دارند. به همین دلیل کاربردهای فراوانی در صنایع چسب، رنگ، پلاستیک، الیاف و عایق‌بندی دارند.

 

فرمول شیمیایی پلی کربوکسیلات اتر 

پلی کربوکسیلات اترها فرمول مولکولی مشخصی ندارند و با فرمول عمومی زیر نمایش داده می‌شوند:

-[R1-O-C-R2-O-R3]n-

که در آن:

R1، R2 و R3: باقیمانده‌های آلکیل یا آریل هستند که می‌توانند یکسان یا متفاوت باشند.

O: اتم اکسیژن

C: اتم کربن

n: درجه پلیمریزاسیون یا تعداد تکرار واحدهای مونومر

به عنوان مثال، فرمول ساختاری پلی اتیلن گلیکول دی اتر به صورت زیر است:

HO-[CH2-CH2-O]n-CH2-CH2-OH

که در آن R1، R2 و R3 باقیمانده اتیلن (-CH2-CH2-) می‌باشد.

بنابراین این فرمول عمومی الگوی تکرار واحدهای اتری حاصل از واکنش بین گروه‌های هیدروکسیل و اپوکسی را نشان می‌دهد. فرمول دقیق بستگی به نوع مونومرهای بکار رفته دارد.

 

پلی کربوکسیلات اتر پودر است یا مایع ؟

در مورد پلی کربوکسیلات اتر (PCE) باید گفت که این ماده معمولاً به صورت پودر سفید رنگ تولید و عرضه می‌شود. 

PCE یک پلیمر صنعتی است که از واکنش پلیمریزاسیون بین بیسفنول A و اپی کلروهیدرین تشکیل می‌شود. این ماده به دلیل داشتن خواص مکانیکی و شیمیایی عالی، کاربردهای زیادی در صنایع مختلف از جمله ساخت قطعات الکترونیکی، رزین‌ها و چسب‌ها دارد.

پودر PCE معمولاً به رنگ سفید یا زرد کم رنگ است و در دما و فشار معمولی به حالت جامد باقی می‌ماند. تنها در شرایط خاص و با افزودن برخی افزودنی‌ها می‌توان آن را به صورت محلول درآورد. بنابراین به طور کلی PCE بیشتر به صورت پودر تولید و مصرف می‌شود.

 

 

پلی کربوکسیلات اتر چگونه تولید می شود؟

پلی کربوکسیلات اترها از طریق واکنش پلیمری شدن بین الکل ها و اپوکسیدها تولید می‌شوند. مراحل تولید عبارتند از:

1. آماده‌سازی مواد اولیه: الکل‌ها و اپوکسی‌های مناسب آماده و خالص‌سازی می‌شوند.
2. واکنش پلیمری شدن: الکل و اپوکسی در شرایط کنترل شده و با حضور کاتالیزور شیمیایی با یکدیگر واکنش داده و پلیمریزه می‌شوند.
3. خنثی‌سازی: محصول واکنش خنثی سازی می‌شود تا واکنش متوقف شود.
4. جداسازی و خالص‌سازی: محصول جداسازی و از طریق روش‌هایی مانند تقطیر خلاء خالص می‌شود.
5. کنترل کیفیت: خواص فیزیکی و شیمیایی محصول بررسی و کنترل می‌شود.
6. بسته‌بندی: محصول نهایی بسته‌بندی و آماده عرضه می‌شود.

شرایط واکنش مانند دما، فشار، نسبت مواد و نوع کاتالیزور کنترل می‌شود تا خواص مورد نظر حاصل شود.

 

کاربردهای پلی کربوکسیلات اتر چیست

پلی کربوکسیلات اترها کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف دارند:

• رزین‌ها و چسب‌ها : استفاده به عنوان ترکیبات اصلی در رزین‌های اپوکسی، چسب‌ها و عامل‌های چسبندگی.
• پوشش‌ها : به کارگیری در پوشش‌های حفاظتی برای فلزات، چوب و سایر سطوح به علت مقاومت به خوردگی و سایش.
• الیاف و منسوجات : استفاده در الیاف مصنوعی و پارچه‌ها به دلیل خواص مکانیکی خوب.
• عایق‌های الکتریکی : بکارگیری در ساخت عایق‌های الکتریکی به دلیل خاصیت عایق الکتریکی عالی.
• کامپوزیت‌ها : استفاده به عنوان ترکیب پلیمری در کامپوزیت‌های پیشرفته.
• صنایع دارویی و پزشکی : کاربرد در دارورسانی، غشاهای صافی و تجهیزات پزشکی.
• صنایع غذایی : استفاده به عنوان پوشش محافظ برای بسته‌بندی مواد غذایی
• صنعت ساختمان : استفاده در فوق روان کننده بتن و ژل میکروسیلیس

 

مزایای پلی کربوکسیلات اتر 

پلی کربوکسیلات اترها مزایا و ویژگی‌های مفید زیادی دارند که باعث کاربرد گسترده آنها شده است:

• مقاومت شیمیایی و حرارتی بالا : مقاومت بسیار خوبی در برابر اسیدها، بازها، حلال‌ها و دماهای بالا دارند.
• خواص مکانیکی خوب : استحکام و سختی مناسب، مقاومت به سایش و خواص ارتجاعی خوب.
• عایق‌بندی الکتریکی عالی : مانع عبور جریان الکتریکی بسیار خوبی هستند.
• سبک وزن : وزن مخصوص کمتر از الیاف طبیعی مانند کتان و پنبه
• قابلیت اشکال‌پذیری : قابلیت تشکیل انواع مختلف محصولات با شکل‌ها و اندازه‌های گوناگون
• مقاومت در برابر  UV : مقاومت خوب در مقابل اشعه ماوراء بنفش و پرتوهای خورشید
• هزینه تولید پایین‌تر : هزینه تولید کمتر نسبت به برخی دیگر از پلیمرها

 

معایب پلی کربوکسیلات اتر

پلی کربوکسیلات اترها علی‌رغم مزایای فراوان، معایب و محدودیت‌هایی نیز دارند:

• جذب رطوبت : پلی کربوکسیلات اترها نسبتاً رطوبت را جذب می‌کنند که برای برخی کاربردها مشکل‌ساز است.
• مقاومت شیمیایی محدود : با وجود مقاومت بالا، برابر برخی حلال‌ها و مواد شیمیایی مقاومت کمتری دارند.
• تخریب‌پذیری : در برابر نور خورشید و اشعه UV در درازمدت تخریب می‌شوند.
• خواص مکانیکی ضعیف‌تر : در مقایسه با برخی پلیمرها مانند پلی آمیدها، خواص مکانیکی پایین‌تری دارند.
• سمی بودن : برخی پلی کربوکسیلات اترها حاوی مواد سمی هستند و نیاز به ارزیابی دقیق دارند.
• قیمت : پلی کربوکسیلات اترهای خاص و با کیفیت بالا اغلب گران‌قیمت می‌باشند.
• دفع زباله : بازیافت و دفع زباله آن‌ها مشکل است و نیاز به مدیریت دارد.

 

پلی کربوکسیلات اتر در تولید افزودنی های بتن

پلی کربوکسیلات اترها کاربردهای مفیدی در تولید انواع افزودنی‌های بتن دارند:

• فوق روان‌ کننده‌ ها : پلی کربوکسیلات اترها می‌توانند به عنوان پلیمر اصلی در تولید سوپر روان‌کننده‌های بتن استفاده شوند. این مواد باعث افزایش روانی و کارایی بتن می‌شوند.
• مواد کاهنده آب : پلیمرهای پلی کربوکسیلات اتر می‌توانند به عنوان کاهنده آب در بتن به کار روند و میزان آب مصرفی بتن را کاهش دهند.
• عامل افزاینده چسبندگی : برخی پلیمرهای پلی کربوکسیلات اتر باعث بهبود چسبندگی بتن به میلگرد و سنگدانه می‌شوند.
• عامل جلوگیری از جذب آب : استفاده از این پلیمرها در بتن می‌تواند از جذب آب توسط بتن جلوگیری کند.
• عامل تثبیت‌ کننده حباب هوا : پلی کربوکسیلات اترها باعث ثبات و پایداری حباب‌های هوا در بتن می‌شوند.

بنابراین این پلیمرها نقش مهمی در بهبود خواص و کیفیت بتن ایفا می‌کنند.

 

مشخصات فیزیکی و شیمیایی پلی کربوکسیلات اتر

پلی کربوکسیلات اترها دارای مشخصات فیزیکی و شیمیایی زیر هستند:

• حالت فیزیکی: مایع ویسکوز، جامد شفاف یا مات بسته به نوع
• وزن مولکولی: 300 تا 100,000 گرم بر مول
• چگالی : 1.1 تا 1.4 گرم بر سانتی‌متر مکعب
• دمای ذوب : 40 تا 180 درجه سانتی‌گراد بسته به نوع
• مقاومت دمایی: تا 250 درجه سانتی‌گراد
• مقاومت شیمیایی: خوب در برابر اسیدها و بازها
• خواص مکانیکی: استحکام کششی و خمشی متوسط تا بالا
• خواص الکتریکی : عایق الکتریسته عالی، مقاومت الکتریکی بالا
• جذب آب : کم (کمتر از 1 درصد)
• قابلیت اشتعال: قابل اشتعال
• مقاومت UV:  خوب

 

استانداردهای بین المللی پلی کربوکسیلات اتر

پلی کربوکسیلات اترها (PCES) دسته‌ای از پلیمرهای صنعتی هستند که از واکنش پلیمری شدن اترهای دی کربوکسیلیک اسید و دی‌ الکل‌ها تشکیل می‌شوند. 

استانداردهای بین‌المللی مربوط به PCES عمدتاً توسط سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO) تدوین شده‌اند. این استانداردها معمولاً ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی، مکانیکی و حرارتی PCESها را مشخص می‌کنند.

برخی از مهم‌ترین استانداردهای ISO مربوط به PCES عبارتند از:

- ISO 16783: خواص مکانیکی PCESها
- ISO 18280: روش آزمون ویسکوزیته PCESها  
- ISO 18899: خواص حرارتی و رفتار دما بالای PCESها
- ISO 19278-1: خواص فیزیکی و مکانیکی PCESهای غیرپلاستیک شده

این استانداردها به منظور اطمینان از کیفیت و یکنواختی محصولات PCES در سراسر جهان تدوین شده‌اند. رعایت این استانداردها برای تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان این محصولات ضروری است.

 

استانداردهای ایران پلی کربوکسیلات اتر

در مورد استانداردهای ایران برای پلی کربوکسیلات اتر (PCES) می‌توانم این موارد را بیان کنم:

• در ایران، سازمان ملی استاندارد ایران مسئول تدوین و نظارت بر استانداردهای ملی است. 
• استاندارد ملی ایران با شماره 5587 با عنوان "پلی‌اترهای الیپاتیک - پلی کربوکسیلات اترهای غیراشباع - ویژگی‌ها و روش‌های آزمون" در سال 1388 منتشر شده است.
• این استاندارد ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی پلی کربوکسیلات اترهای غیراشباع مورد استفاده در ایران را مشخص می‌کند.
• ویژگی‌هایی مانند چگالی، استحکام کششی، سختی، میزان جذب آب و روش‌های آزمون آن‌ها تعریف شده‌ است.
• این استاندارد بر اساس استاندارد بین‌المللی ISO 16986 تدوین شده و دارای تطابق بالایی با آن است.
• رعایت این استاندارد برای تولیدکنندگان و واردکنندگان PCES در ایران الزامی است.
• علاوه بر این استاندارد، سایر الزامات قانونی مانند ثبت مواد شیمیایی باید رعایت شود.

 

نگهداری از پلی کربوکسیلات اتر

برای نگهداری مناسب پلی کربوکسیلات اتر و حفظ خواص آن باید نکات زیر را رعایت کرد:

• در محیط خشک و دور از رطوبت نگهداری شود. رطوبت می‌تواند باعث تخریب زنجیره پلیمر شود.
• از قرار گرفتن در معرض نور مستقیم خورشید، منابع گرمایش و دماهای بالاتر از 60 درجه سانتی‌گراد خودداری شود.
• دور از ترکیبات و حلال‌های شیمیایی، اسیدها و بازهای قوی نگهداری شود تا از آسیب جلوگیری شود.
• محصول باید در ظروف مناسب و دربسته نگهداری شود تا از آلودگی و کثیفی جلوگیری به عمل آید.
• از تماس مستقیم با فلزات، مواد روغنی و چربی خودداری شود.
• دمای انبار بین 15 تا 25 درجه سانتی‌گراد باشد.
• محصولات باید بر اساس تاریخ تولید مصرف شوند تا کیفیت نگه داشته شود.
• ظروف باید به درستی برچسب‌گذاری شوند تا ردیابی محصول آسان باشد.

 

ایمنی پلی کربوکسیلات اتر

در هنگام کار با پلی کربوکسیلات اتر باید نکات ایمنی زیر رعایت شود:

• از دستکش، عینک و لباس مناسب ایمنی استفاده شود.
• در محیط‌های با تهویه مناسب کار شود تا از استنشاق بخارات جلوگیری شود.
• از تماس مستقیم پوست و چشم با محصول خام خودداری شود.
• در صورت تماس پوستی، محل آلوده با آب فراوان شسته شود.
• در صورت تماس چشمی، چشم‌ها باید بطور کامل با آب شستشو داده شوند.
• از خوردن، آشامیدن یا سیگار کشیدن در محیط کار خودداری شود.
• مواد اضافی و زائد باید بر اساس الزامات زیست‌محیطی دفع شوند.
• ظروف محتوی مواد باید کاملا مسدود باشند تا از نشتی جلوگیری شود.
• دستورالعمل‌های ایمنی تولیدکننده بطور کامل رعایت شود.