پلیمرها و کامپوزیت های پلیمری

[zeinab68]

مترجم : حبیب الله علیخانی
منبع : راسخون




ترموست ها و ترموپلاست ها

تقريبا 85% از پليمرهاي توليدي در سراسر دنيا ترموپلاست هستند. آنها را مي توان به دو گروه گسترده ي آمورف و کريستالي تقسيم بندي کرد. (اين تقسيم بندي با توجه به ويژگي دماي تبديل آنها انجام مي شود.)
ترموپلاست هاي آمورف بوسيله ي دماي تبديل به حالت شيشه اي شان (Tg) شناخته مي شوند. در دماهاي بالاي Tg مدول به سرعت کاهش پيدا مي کند و پليمر خاصيت شبه مايع پيدا مي کند. ترموپلاست هاي آمورف عموماً در دماي بالاي Tg و به آساني تغيير شکل پيدا مي کنند. (شکل دهي مي شوند.) Tg ممکن است دمايي پايين باشد مثلا Tg پلي وينيل کلرايد(PVC)، 65 درجه سانتي گراد است و يا امکان دارد اين دما بسيار بالا باشد مثلاً Tg پلي آميد ايميد (PAI) 295 درجه سانتي گراد است. ترموپلاست هاي کريستالي يا به طور صحيح تر، ترموپلاست هاي نيمه کريستالي مي توانند درجات متنوعي از کريستالينيتي (از 20 تا 90%) داشته باشند. عموماً اين پليمرها را در دماي بالاتر از دماي ذوب فاز کريستالي و همچنين بالاتر از Tg فاز آمورف پليمر کريستالي است. دماي ذوب پليمرها مي تواند بالا مثلاً 365 درجه سانتي گراد براي پلي اترکتون (PEK) و يا پايين مثلاً 110درجه سانتي گراد براي پلي اتيلن با دانسيته ي پايين (LDPE)و حتي پايين تر از اين مقدار مثلاً دماي ذوب کوپليمر اتيلن وينيل استات (EVA)باشد. بمحض سرد شدن، کريستاليزاسيون بايد اتفاق افتد. (به طور بهتر، اين کار بايد در چند ثانيه اتفاق افتد). کريستاليزاسيون اندوده اغلب پس از سرد شدن و در طي چند ساعت پس از فرآيند ذوب شدن اتفاق مي افتد.
بيش از 70درصد از کل توليد ترموپلاست ها مربوط به زرين هاي ارزان قيمت و پرحجم زير است:
1) پلي اتيلن(PE) با دانسيته هاي مختلف
2) پلي پروپيلين ايزوتاکتيک (Isotactic Polypropylene)
3) پلي استيرن (PS)
4) پلي وينيل کلرايد (PVC)
پس از اين 4 نوع پليمر، پليمرهاي زير در درجه ي دوم هستند:
1) اکريليک
2) اکريلونيتريل-بوتادين-استيرن(ABS)
3) پلي استيرن ضربه گير (HIPS)
پلاستيک هاي مهندسي مانند استال ها (acetals)، پلي آميدها، پلي کربنات، پلي استرها، پلي فنيلن اکسيد و مخلوط هاي آنها به طور روزافزون در کاربردهاي با کارايي بالا (high-perfromanceapplications) استفاده مي شوند. پليمرهاي خاص مانند پليمرهاي کريستال مايع، پلي سولفون ها، پلي ايميدها، پلي فنيلن سولفيد، پلي اترکتون و فلئوروپليمرها به خاطر دماي Tg يا دماي ذوب بالايشان (290-350درجه سانتي گراد) در تکنولوژي هاي پيشرفته کاربرد دارند.
رزين هاي ترموست معمولي عبارتند از:
پلي استرهاي اشباع نشده، رزين هاي فتوليک، رزين هاي آمپنو، رزين هاي اوره/فرمالدهيد، پلي يوريتان ها، رزين هاي اپوکسي و سيليکون هاست.
ترموست هاي خاص که در کاربردهاي ويژه مصرف مي شوند عبارتند از:
پلي بيسمال ايميدها (Polybismaleimides) و پلي ايميدها و پلي بنزي ايميد ازول (Polybenzimidazoles) رزين هاي ترموست معمولاً مايع هاي و با ويسکوزيته ي پايين يا جامدات با وزن ملکولي کم هستند که بوسيله ي افزودني هاي مناسب (عوامل اتصال دهنده ي عرضي) عمل آوري مي شوند. همچنين اين رزين ها بوسيله ي پر کننده ها والياف تقويت مي گردند تا خواص گرمايي و پايداري ابعادي آنها بالا برده شود. اين مسئله به طور مکرر اظهار شده است که از نقطه نظر تردي مفرط اين مواد،بسياري از ترموست ها با الياف و پرکننده ها ترکيب مي شوند.

 

[zeinab68]

​

فوق العاده آرشیو

• شما چه نوع لباسی به تن دارید ؟ خدا کنه لباسهای شما بهشتی باشه
• حیا مقام والایی برای مومنین یک مقاله بسیار مفید و ضروری
• سنگ پا از چه سنگهایی بوجود آمده است ؟ یک مقاله پزشکی جالب
• کتابهای مفید درباره ازدواج قابل توجه جوانان عزیز

​

پلیمرها و کامپوزیت های پلیمری (1) چهارشنبه 7 مهر 1389



http://www.rasekhoon.net/article/print-58375.aspxhttp://www.rasekhoon.net/article/show-58375.aspx#comments

بازديدها: 799 | تعداد آرا: 13​

پلیمرها و کامپوزیت های پلیمری (1)


مترجم : حبیب الله علیخانی
منبع : راسخون




ترموست ها و ترموپلاست ها

تقريبا 85% از پليمرهاي توليدي در سراسر دنيا ترموپلاست هستند. آنها را مي توان به دو گروه گسترده ي آمورف و کريستالي تقسيم بندي کرد. (اين تقسيم بندي با توجه به ويژگي دماي تبديل آنها انجام مي شود.)
ترموپلاست هاي آمورف بوسيله ي دماي تبديل به حالت شيشه اي شان (Tg) شناخته مي شوند. در دماهاي بالاي Tg مدول به سرعت کاهش پيدا مي کند و پليمر خاصيت شبه مايع پيدا مي کند. ترموپلاست هاي آمورف عموماً در دماي بالاي Tg و به آساني تغيير شکل پيدا مي کنند. (شکل دهي مي شوند.) Tg ممکن است دمايي پايين باشد مثلا Tg پلي وينيل کلرايد(PVC)، 65 درجه سانتي گراد است و يا امکان دارد اين دما بسيار بالا باشد مثلاً Tg پلي آميد ايميد (PAI) 295 درجه سانتي گراد است. ترموپلاست هاي کريستالي يا به طور صحيح تر، ترموپلاست هاي نيمه کريستالي مي توانند درجات متنوعي از کريستالينيتي (از 20 تا 90%) داشته باشند. عموماً اين پليمرها را در دماي بالاتر از دماي ذوب فاز کريستالي و همچنين بالاتر از Tg فاز آمورف پليمر کريستالي است. دماي ذوب پليمرها مي تواند بالا مثلاً 365 درجه سانتي گراد براي پلي اترکتون (PEK) و يا پايين مثلاً 110درجه سانتي گراد براي پلي اتيلن با دانسيته ي پايين (LDPE)و حتي پايين تر از اين مقدار مثلاً دماي ذوب کوپليمر اتيلن وينيل استات (EVA)باشد. بمحض سرد شدن، کريستاليزاسيون بايد اتفاق افتد. (به طور بهتر، اين کار بايد در چند ثانيه اتفاق افتد). کريستاليزاسيون اندوده اغلب پس از سرد شدن و در طي چند ساعت پس از فرآيند ذوب شدن اتفاق مي افتد.
بيش از 70درصد از کل توليد ترموپلاست ها مربوط به زرين هاي ارزان قيمت و پرحجم زير است:
1) پلي اتيلن(PE) با دانسيته هاي مختلف
2) پلي پروپيلين ايزوتاکتيک (Isotactic Polypropylene)
3) پلي استيرن (PS)
4) پلي وينيل کلرايد (PVC)
پس از اين 4 نوع پليمر، پليمرهاي زير در درجه ي دوم هستند:
1) اکريليک
2) اکريلونيتريل-بوتادين-استيرن(ABS)
3) پلي استيرن ضربه گير (HIPS)
پلاستيک هاي مهندسي مانند استال ها (acetals)، پلي آميدها، پلي کربنات، پلي استرها، پلي فنيلن اکسيد و مخلوط هاي آنها به طور روزافزون در کاربردهاي با کارايي بالا (high-perfromanceapplications) استفاده مي شوند. پليمرهاي خاص مانند پليمرهاي کريستال مايع، پلي سولفون ها، پلي ايميدها، پلي فنيلن سولفيد، پلي اترکتون و فلئوروپليمرها به خاطر دماي Tg يا دماي ذوب بالايشان (290-350درجه سانتي گراد) در تکنولوژي هاي پيشرفته کاربرد دارند.
رزين هاي ترموست معمولي عبارتند از:
پلي استرهاي اشباع نشده، رزين هاي فتوليک، رزين هاي آمپنو، رزين هاي اوره/فرمالدهيد، پلي يوريتان ها، رزين هاي اپوکسي و سيليکون هاست.
ترموست هاي خاص که در کاربردهاي ويژه مصرف مي شوند عبارتند از:
پلي بيسمال ايميدها (Polybismaleimides) و پلي ايميدها و پلي بنزي ايميد ازول (Polybenzimidazoles) رزين هاي ترموست معمولاً مايع هاي و با ويسکوزيته ي پايين يا جامدات با وزن ملکولي کم هستند که بوسيله ي افزودني هاي مناسب (عوامل اتصال دهنده ي عرضي) عمل آوري مي شوند. همچنين اين رزين ها بوسيله ي پر کننده ها والياف تقويت مي گردند تا خواص گرمايي و پايداري ابعادي آنها بالا برده شود. اين مسئله به طور مکرر اظهار شده است که از نقطه نظر تردي مفرط اين مواد،بسياري از ترموست ها با الياف و پرکننده ها ترکيب مي شوند.
فرآيند شکل دهي ترموپلاست ها و ترموست ها

عموماً عملياتي که در آن پليمرهاي جامد يا مايع به محصولات کامل تبديل مي شوند، فرآيند شکل دهي پليمر (Polymer processing) گفته مي شود. فرآيندهاي شکل دهي پليمر شامل چندين مرحله مي باشد.
الف) عمليات هاي پيش شکل دهي (Preshaping)

فرآيند پيش شکل دهي شامل همه يا تعدادي از فرآيندهاي زير مي باشد:
1) تهيه ي اجزاي جامد پليمر
2) ذوب يا گرم کردن تا حد نرم شدن
3) متراکم کردن و پمپ کردن مذاب پليمر
4) مخلوط کردن پليمر به صورت هموژن و يا پراکنده ساخن افزودني ها
5) تبخير و زدايش مونومرهاي اضافي، حلال، آلودگي ها و رطوبت
هدف کلي از فرآيندهاي بالا، ايجاد يک پليمر ترموپلاست و يا يک ترموست اوليه در حالت سيالي قابل شکل دهي است. در واقع ما مي خواهيم به حالتي برسيم که بتوانيم به وسيله ي قالب اين سيال را شکل دهي کنيم. پس از اين فرآيند ترموپلاست ها بوسيله ي سرد کردن و ترموست ها بوسيله ي واکنش شيميايي،جامد مي شوند.
ب) عمليات شکل دهي

در اين فرآيند ساختار اصلي قطعه بوجود مي آيد. (در واقع ساختار يعني جهت گيري ملکولي، مرفولوژي). اين فرآيند باعث مي گردد تا خواص فيزيکي و مکانيکي پليمر بهبود يابد. روش هاي شکل دهي عمده عبارتند از شکل دهي با قالب، مولدينگ (molding)، کستينگ (casting)، غلطک زني (calendering) و پوشش دهي.
ج) اين عمليات پس از شکل دهي

اين عمليات هاي تکميلي عبارتند از تزيين کردن، افزودن يراق آلات، چسب کاري، درزگيري، رنگ رزي، ايجاد نقش و نگار و متالايزينگ.
پس از پيشرفت ناگهاني در توليد ترموپلاست ها که پس از جنگ جهاني دوم رخ داد، پيشرفت هاي جديد و گذشته منجر به پديد آمدن ماشين هاي شکل دهي و تکنيک هاي گوناگوني در اين زمينه شد. برخي از فرآيندهاي شکل دهي پليمرها براي ترموپلاست ها مناسبند در حالي که برخي ديگر تنها براي ترموست ها و ترموپلاست هايي با قابليت ايجاد پيوند عرضي در آنها قابل استفاده مي باشد.

همچنين برخي ازاين روش ها را مي توان با اصلاح نمودن براي هر دو گروه ترموپلاست و ترموست استفاده نمود. در جدول 1 خلاصه اي از روش هاي شکل دهي عمده آورده شده است. اکسترود کردن متداولترين روش شکل دهي ترموپلاست هاست. تقريباً 50 درصد از اجناس ترموپلاست بوسيله ي فرآيند اکسترود کردن به محصولاتي از جمله: پروفيل، لوله، فيلم ها، صفحات، کابل و سيم تبديل مي شوند. قالبگيري تزريقي پس از اکسترود کردن روش متداول تر مي باشد. تقريباً 15% از اجناس ترموپلاست بوسيله ي اين روش توليد مي شوند. ساير روش هاي شکل دهي متداول عبارتند از: قالب گيري بادي (blow molding)، قالب گيري چرخشي (rotomolding)، شکل دهي حرارتي (Thermoforming) و غلطک زني (calendering).
نوع فرآيند مورد استفاده جهت توليد محصولات پلاستيکي بوسيله ي عواملي همچون حجم توليد، قيمت ماشين آلات و قالب و امکانات و محدوديت هاي يک فرآيند خاص تعيين مي گردد. براي مثال بايد گفت: اشکال دقيق و پيچيده را مي توان بوسيله ي قالب گيري تزريقي، اشکال توخالي را بوسيله ي قالب گيري بادي يا قالب گيري چرخشي و اشکال يا مقطع معين را با روش اکستروژن بدست آورد. روش هاي شکل دهي براي ترموست ها، به طور خاص ترموست هاي تقويت شده که با پليمرهاي مايع سروکار دارند، در اغلب موارد با روش شکل دهي ترموپلاست ها کاملاً متفاوت است. مصرف روز افزون پليمرها نه تنها موجب افزايش تنوع ماشين آلات شکل دهي شده است بلکه استفاده از گستره ي وسيعي از اصلاح کننده هاي جامد و مايع مانند پرکننده ها و تقويت کننده ها را دربر داشته است. پيشرفت هاي مهم در زمينه ي وفق گرفتن اين افزودني ها بوسيله ي بهبود فرآيند مخلوط کردن پليمر/ادوات مخلوط کننده ايجاد شده است. مخلوط کننده هاي رزين ترموپلاست پليمر را به همراه اصلاح کننده ها ترکيب مي کنند که حجم مواد اوليه ي مصرفي در اين مخلوط کن ها بالاست. اين پليمرها پس از مخلوط شدن اکسترود مي شوند. (فرآيند اکسترود آنها به صورت مداوم است). مواد اکسترود شده سپس به واحد پلاتايزر (Pelletizer) برده شده و در آنجا خوراک بخش هاي شکل دهي ثانويه مي شود.
تهيه کنندگان رزين هاي ترموست، رزين هاي حساس به دما را با پرکننده، افزودني و يا رنگ دانه مخلوط مي کنند (اين عمل مخلوط کردن در مخلوط کن هاي مختلف صورت مي پذيرد) سپس مواد با قابليت قالب گيري به شکل پودر، گرانول، يا خمير در آمده و به ادوات قالب گيري تغذيه مي شوند.

 

[zeinab68]

کامپوزیت های پلیمری

اصلاح پلیمرهای آلی بوسیله ی اضافه کردن افزودنی به آنها انجام می شود. به جز چند استثناء در بیشتر این مواد از یک سیستم چند جزئی که شامل افزودنی ها دریک زمینه ی پلیمری است، تشکیل شده است. مخلوط های حاصله به خاطر میکروساختار یا ماکروساختار بی همتا شاخص هستند. در واقع این خصوصیات بی همتا باعث پدید آمدن خواص ممتاز در پلیمر می شوند. دلایل عمده برای استفاده از افزودنی ها عبارتست از:
1)اصلاح خواص و بهبود آنها
2)کاهش هزینه ی کل
3) بهبود و کنترل ویژگی های مربوطه به تولید قطعه ی پلیمری
علاوه بر کامپوزیت های پلیمری (Polymer composites) که در این مقاله معرفی می شوند، انواع مهم سیستم های پلیمری اصلاح شده شامل آمیزه های پلیمر- پلیمروفوم های پلیمری نیز وجود دارند. که بررسی مطالعه ی آنها خارج از لطف نیست.

نوع و اجزا کامپوزیت های پلیمری

کامپوزیت های پلیمری مخلوط هایی از پلیمرها به همراه افزودنی های آلی و غیر آلی است. در واقع این افزودنی ها دارای هندسه ی معنی مانند الیاف، فلس مانند (Flakes)، کره مانند و ذره ای هستند. بنابراین آنها دارای دو یا چند جزء و یا دو یا چند فاز هستند. افزودنی ها ممکن است مداوم باشند (مانند الیاف بلند یا نوار) که در زمینه ی پلیمری و با نظم هندسی منظم قرار گرفته اند. این قرارگیری منظم در کل محصول وجود دارد. مثال هایی آشنا از این نوع کامپوزیت ها، ورقه های تقویت شده با الیاف هستند که معمولا به عنوان کامپوزیت های پلیمری با کارایی بالا (high-performanu polymer composites) یا ماکروکامپوزیت های بر پایه ی الیاف یا نوارهای طویل طبقه بندی می شوند. به عبارت دیگر افزودنی ها ممکن است غیر مداوم باشند. برای مثال الیاف کوتاه (دارای طولی کمتر از 3 سانتیمتر)، فلس مانندها، پلیت لت ها (Platelets)، کره مانندها یا اشکال غیر منظم (در ابعاد میکرومترو میلی متر). الیاف و فلس مانندها معمولا در جهات مختلف پخش می شوند و دارای الگوهای هندسی چندگانه در میان زمینه ی ترموپلاست تشکیل شده اند و کا ربرد کمتری نسبت به کامپوزیت های با افزودنی های مداوم دارند. هنگامی که الیاف، پلیت لت ها و یا کره مانندها به عنوان فاز پخش شونده دارای ابعادی در حد نانومتر باشد، کامپوزیت های بوجود آمده به عنوان نانوکامپوزیت شناخته می شوند (شکل 1 نشان دهنده ی نانوپلیت لت های هیدروتالکیت است) تفاوت نانوکامپوزیت های با میکروکامپوزیت ها در این است که آنها دارای سطح تماس بسیار بیشتری بین فازهای تشکیل دهنده ی خود هستند. به خاطر خواص منحصر به فرد، نانوکامپوزیت ها دارای پتانسیل استفاده شدن در کاربردهای پیشرفته را دارند.

کامپوزیت ها همچنین براساس منشأ (طبیعی یا مصنوعی) زمینه یا پر کننده نیز طبقه بندی می شوند. طبیعت از کامپوزیت ها در مواد سخت استفاده کرده است. این مواد سخت دارای ساختار پیچیده ای از مواد فیبری یا ذره ای هستند که در زمینه ای آلی قرار گرفته اند (این زمینه مانند چسب عمل می کند) چوب یک کامپوزیت است که از الیاف سلولز به همراه لیگنین (lignin) تشکیل شده است. استخوان یک ماده ی کامپوزیت از کلاژن (collagen) و سایر پروتئین ها به همراه نمک های کلسیم فسفات است. ابریشم تولیدی از عنکبوت شامل نانوکریستال های آلی در یک زمینه ی آمورف و آلی است. پوسته ی حلزون (شکل 2) از لایه های یک ماده ی مینرالی سخت تشکیل شده است که بوسیله ی یک بایندر پروتئینی از همدیگر مجزا شده اند. یک ساختار صفحه ای مشابه تولید شده است که بوسیله ی قرارگیری فلس های میکا در یک زمینه ی پلیمر مصنوعی به دست می آید. این پلیمر مصنوعی ترموست به همراه میکای فلس مانند تشکیل مجراهای عبور بخار و مایع در یک میکروکامپوزیت می دهد. (شکل 3)

کامپوزیت ها را همچنین می توان براساس کاربرد آنها طبقه بندی کرد. برای مثال شخصی می تواند مابین دو بیوکامپوزیت تفاوت قائل شود مثلا بیوکامپوزیت های مورد مصرف برای کاربردهای اکولوژی (ecological applications) که از ترکیب الیاف یا ذرات طبیعی به همراه زمینه ای پلیمری تشکیل شده اند. (این پلمیرها از منابع بازگشت پذیر و غیر قابل بازگشت پذیر تهیه می شوند). این نوع بیوکامپوزیت ها به خاطر داشتن خاصیت تخریب پذیری بوسیله محیط طبیعی، ممتاز هستند. بیوکامپوزیت های مورد استفاده در بیوپزشکی از پلیمرهای تخریب پذیر یا مقاوم در برابر عوامل بیولوژیک تشکیل شده اند که بوسیله ی پر کننده های با سطح فعال یا خنثی اصلاح شده اند. این نوع بیوکامپوزیت ها در شکسته بندی (orthopedics)، ترمیم استخوانی (bone regeneration) یا کاربردهای مهندسی بافت کاربرد دارند.
افزودنی های مورد استفاده در کامپوزیت های پلیمری به صورت های مختلفی طبقه بندی می شوند مثلا برخی از آنها تقویت کننده، برخی پرکننده و برخی ترکیبی از خاصیت پرکنندگی و تقویت کنندگی را پدید می آورند. تقویت کننده ها دارای سفتی و استحکام بیشتری نسبت به پلیمرها هستند. و معمولا این مواد باعث افزایش مدول و استحکام پلیمری می شوند. علاوه بر خواص مکانیکی سایر خواص یک پلیمر نیز تحت تأثیر این مواد افزودنی هاست. در واقع فرآیندهای اصلاح کننده ی خواص مکانیکی می تواند بر روی سایر خواص و عملکردهای پلیمر تأثیر گذارد. مثلا خواصی همچون انبساط حرارتی، ترانسپارنتی، پایداری حرارتی و... را تغییر دهد. کامپوزیت های مداوم از الیاف و نوارهای تقویت کننده در یک زمینه که معمولا ماده ای ترموست است، تشکیل شده است.
در این کامپوزیت ها تقویت کننده در حالت های خاصی قرار می گیرد که در صورتی که این قرارگیری به صورت مشخصی باشد، تقویت کننده به عنوان فاز اصلی (مثلا در کامپوزیت های جهت دار تا 70 درصد کامپوزیت را تقویت کننده تشکیل داده است) کامپوزیت می شود. در کامپوزیت های غیر مداوم، عوامل تقویت کننده (الیاف کوتاه یا فلس ها) در جهات مختلف و الگوهای هندسی چندگانه قرار دارند که این الگوها بوسیله ی فرآیند تولید و شکل دهی که معمولا قالب گیری تزریقی یا اکسترون است، تعیین می گردد. در این مورد، میزان افزودنی معمولا از 30-40 درصد حجمی بیشتر نمی شود. این مسئله باید مورد توجه قرار گیرد که به هر حال، روش تولید برای کامپوزیت های ترموپلاست تقویت شده با الیاف مداوم به گونه ای است که می توان درصد بالاتری از الیاف را در آنها بکار برد.
در این مقاله از واژه ی تقویت کننده برای بیان الیاف کوتاه، مداوم یا نوارها استفاده نمی کنیم بلکه از واژه ی پرکننده (Filler) یا پرکننده ی ساختاری (Functional Filler) استفاده می کنیم که منظور از آن در اغلب موارد الیاف کوتاه یا بلند، فلس ها، پلیت لت ها و ذرات است.

 

[zeinab68]

پارامترهای موثر بر خواص کامپوزیت ها

عموما پارامترهای موثر بر خواص کامپوزیت های پلیمری – خواه مداوم خواه غیر مداوم- عبارتند از:
1)خواص افزودنی (خواص ذاتی، اندازه و شکل)
2)ترکیب آنها
3)میانکنش اجزای موجود در فاز مرز دانه. این میانکنش همچنین به حضور یک میان لایه ی نازک که به فاز (inter phase) معروف است، مربوط می شود. البته این فاز میانی در اغلب موارد به عنوان یک فاز مجزا درنظر گرفته می شود. این فاز کنترل کننده ی چسبندگی میان اجزای کامپوزیت است.
4)روش ساخت
با توجه به روش ساخت، تمام فرآیندهای موجود در جدول 1 که برای ترموپلاست های اصلاح نشده (بدون پرکننده) قابل استفاده اند برای کامپوزیت های غیرمداوم نیز قابل استفاده اند (به استثناء روش قالب گیری مهره ای انبساطی (expandable bead molding). علاوه بر فرم دهی گرمایی عمدتاً، استمپینگ گرم (hot stamping) صفحات ترموپلاست تقویت شده برای تولید بخش های نیمه ساختاری بزرگ استفاده می شوند (این صفحات داری الیاف مداوم یا غیرمداوم است که به صورت اندوم قرار گرفته اند)

پرکننده ها همچنین در فرآیندهای ساخت ترموست ها در جدول 1 استفاده کرد. در واقع این فرآیندهای تولید ترموست ها در اغلب موارد از تقویت کننده های فیبری مداوم بهره می گیرد. درصد و خواص ذاتی افزودنی ها به همراه میانکنش های فیزیکی /شیمیایی آنها با زمینه، پارامترهای مهم کنترل کننده ی تولید می باشند.

تأثیرات تقویت کننده/پرکننده

اکثر پرکننده ها به عنوان افزودنی در نظر گرفته می شوند که به دلیل خصوصیات هندسی نامنظم، مساحت سطح یا ترکیب شیمیایی سطح نامناسب تنها می توانند مدول پلیمرها را به طور متوسط افزایش دهند. این در حالی است که استحکام فشاری و پیچشی آنها ثابت مانده و حتی در مواردی کاهش می یابد. عمده ترین نقش پرکننده ها، کاهش قیمت ماده بوسیله ی جایگزینی بخشی از پلیمر گران بها با این مواد است.
مزیت های اقتصادی دیگر که از استفاده از پرکننده ها به دست می آید عبارتند از افزایش سیکل قالب گیری به خاطر افزایش هدایت حرارتی ماده و کاهش تولید قطعات تاب دار می گردد. بسته به نوع پرکننده، سایر خواص پلیمرها نیز می تواند تحت تأثیر قرار گیرد برای مثال ویسکوزیته ی مذاب پلیمری می تواند به طور قابل توجهی افزایش یابد. (این خاصیت به دلیل پدید آمدن پیوستگی حاصل از پرکننده های الیافی در پلیمر پدید می آید). به عبارت دیگر انقباض پس از قالب گیری و انبساط گرمایی می تواند کاهش یابد که این یک اثر معمولی حاصل از اکثر پرکننده های غیر آلی است.

واژه ی پرکننده ی تقویت کننده (reinforcing filler) برای توصیف افزودنی های غیرمداوم استفاده می شود. این افزودنی ها که دارای فرم، شکل و شیمی سطح خاصی هستند، به طور مناسب خواص مکانیکی پلیمر را اصلاح می کند (به خصوص استحکام آن را). پرکننده های تقویت کننده ی غیر آلی از زمینه سفت ترند و دفورمگی کمتری دارند. این مسئله باعث می شود تا کرنش زمینه مخصوصا در مجاورت ذرات کاهش کلی داشته باشد. این مسئله نتیجه ای از میانکنش زمینه- ذرات است. همانگونه که در شکل 4 نشان داده شده است. فیبر پلیمر را در نزدیکی خود تحت تنش قرار داده، کرنش را کاهش می دهد و سفتی را افزایش می دهد. پرکننده های تقویت کننده بوسیله ی نسبت α به صورت نسبت طول بر قطر الیاف یا نسبت قطر به ضخامت پلیت لت و فلس تعریف می گردد. این نسبت ثابت است. یک پارامتر مفید برای مشخص نمودن تأثیر یک پرکننده نسبت مساحت (A) به حجم (V) آن است. هر چه این نسبت بیشتر باشد اثر تقویت کنندگی آن بیشتر است. شکل 5 نشان می دهد که برای حداکثر کردن نسبت A به V و میانکنش زمینه ذرات باید α برای الیاف بسیار بزرگتر از یک باشد. در مورد پلیت لت ها یک به α باید بسیار کوچکتر از یک باشد.

در توسعه ی پرکننده های تقویت کننده، رسیدن به تولید یا اصلاح مواد باعث افزایش نسبت ظاهری ذرات می شود و قابلیت چسبندگی بین ذرات و زمینه ی پلیمری را زیاد می کند. یک چنین اصلاحی ممکن است نه تنها باعث افزایش و بهینه سازی عملکرد اولیه ی پرکننده (مانند اصلاح خواص مکانیکی) گردد اما همچنین باعث افزایش عملکردهای دیگر آن نیز می گردد. با افزوده شدن پرکننده و اصلاح پلیمرها بوسیله ی پرکننده های موجود، عملکردهای جدید در آنها بوجود می آید بنابراین کاربردهای این پلیمرهای بهبود یافته توسعه می یابد. در زیر مثال هایی از این موارد آورده شده است:
همانگونه که هینولد (Heinold) توضیح داده است، اولین استفاده از پرکننده ها به سرعت پس از تجاری سازی پلی اتیلن انجام شد. در آن زمان پرکننده هایی مانند پلیت لت های تالک و الیاف آزبست (پنبه نسوز) استفاده می شده است که این پرکننده ها تأثیرات مثبتی بر روی سفتی (stiffness) و مقاومت گرمایی پلیمر دارند. پرکننده ی آزبستی به خاطر مسائل سلامتی و به دلیل آنکه ماده ای سرطان زا است، بوسیله ی ذرات کلسیم کربنات و فلس های میکا جایگزین گشت. این مسأله فهمیده شد که افزودن میکا نسبت به تالک تأثیر بیشتری بر روی سختی و مقاومت حرارتی داشته و میزان این دو پارامتر را بیشتر افزایش می دهد. این در حالی است که کلسیم کربنات تأثیر کمتری بر روی افزایش سختی دارد اما مقاومت به ضربه ی هموپلیمر پلی پروپیلن (pp) را افزایش می دهد. اصلاح سطحی میکا با عوامل اتصال دهنده (Coupling agents) برای افزایش چسبندگی انجام می شود. همچنین کلسیم کربنات بوسیله ی استریت (Stearate) اصلاح می گردد. این اصلاح پرکننده ها کمک می کند یکنواختی و عملکرد این عوامل افزایش یابد و مزایایی همچون بهبود کارپذیری (مانند کنترل رنگ و کاهش زمان ایجینگ گرمایی) دارد. سایر پرکننده ها عملکردهای مختلفی به پلیمر می دهند برای مثال برلیم سولفات جذب صدا را افزایش می دهد. ولاستونیت (wellastonite) مقاومت به ایجاد خزش را بالا می برد. کره های شیشه ای جامد باعث پایداری ابعادی و افزایش سختی می شوند. کره های شیشه ای توخالی دانسیته ی پلیمر را کاهش می دهند و ترکیباتی از الیاف شیشه ای به همراه الیاف ذره ای باعث پدید آمدن خواص ممتازی در قطعه می شوند که بوسیله ی افزودن یک پرکننده ایجاد نمی شوند. افزودن بر مثال هایی که گفته شد، یکی ازخانواده های پرکننده ها که خواص جدید و ممتازی به پلیمر می دهند، رنگ دانه های پیرلسنت (pearleseent pigments) هستند. که بوسیله ی تکنیک پوسته- هسته ساخته شده اند. این رنگ دانه ها از پلیت لت های میکا، سیلیس، آلومینا یا مواد شیشه ای تولید شده اند که بوسیله ی یک فیلم از نانوذرات اکسیدی (مانند:cr2o3, Fe2o3, Tio2 پوشش داده می شوند. (شکل 6). علاوه بر کاربردهای تزئینی متداول، کاربردهای جدیدی همچون انعکاس دهنده های گرمای خورشید، نشان گذاری لیزر بر روی پلاستیک و رسانایی الکتریکی بوسیله ی انتخاب ترکیبات مناسب از زمینه/ امکان پذیر است.

 

[zeinab68]

قوانین ترکیبات برای کامپوزیت ها

عموما قوانین مربوط به اختلاط آمیزه ها (که دراغلب موارد با توجه به نوع، شکل و جهت تقویت کننده/پرکننده اصلاح می گردند) برای توصیف خواص مشخصی از کامپوزیت ها استفاده می شود مثلا:
1) غلظت : غلظت معمولا در حالت حجمی بیان می گردد. در واقع این غلظت ها عبارتند از نسبت حجمی پرکننده Vf و نسبت حجمی Vm این نسبت ها بوسیله ی حجم پرکننده Vf و حجم زمینه Vm اجزای کامپوزیت به دست می آیند. در شکل 1 فرمول های مربوطه دیده می شوند.

2)کسر حجمی برای پیش بینی دانسیته ی تئوریک کامپوزیت استفاده می شود. این کسر حجمی براساس دانسیته ی نسبی اجزای کامپوزیت محاسبه می گردد. در شکل 2 فرمول مربوطه دیده می شود.

3)قیمت کل بر واحد وزن کامپوزیت (C) : این عدد را می توان از کسر حجمی و قیمت های تک تک اجزا و قیمت اجزا بر واحد حجم کامپوزیت (Ci) محاسبه نمود (شکل 3)

پس از قراردهی قیمت ها در فرمول، قیمت کامپوزیت ممکن است بالاتر یا پایین تر از قیمت پلیمر بدون پرکننده باشد. برای پلاستیک های ارزان قمیت مورد استفاده در تولید کالا واژه ی پرکننده به ماده ای دلالت دارد که قمیت را کاهش می دهد از این رو استفاده از پرکننده های معدنی در این نوع مواد می تواند قیمت تولید را کاهش دهد. برای ترموپلاست های دما بالا که درمحصولات گران بها کاربرد دارند، قیمت نهایی کامپوزیت از قمیت پلیمر بدون پرکننده کمتر است. (مثلا پلی اتر ایمید تقویت شده با الیاف شیشه ای).

 

[zeinab68]

پرکننده های کاربردی

طبقه بندی و انواع

واژه ی پرکننده واژه ای عمومی است و شامل گستره ی وسیعی از مواد است.
تنوع گسترده ای در ساختار شیمیایی، شکل، حالت، اندازه و خواص ذاتی ترکیبات مورد استفاده به عنوان پرکننده وجود دارد. این مواد آلی یا غیر آلی معمولا موادی صلب هستند که در حالت جامد و مذاب در زمینه حلالیت ندارند و معمولا ساختاری دارند که بیشترین پراکنده شدن را در زمینه داشته باشند. ویژگی عمومی پرکننده ها این است که این مواد معمولا در غلظت های نسبتا بالا (بیش از 5% حجمی) استفاده می شوند. این در حالی است که اکثر اصلاح کننده های سطحی و مواد افزودنی معمولا در غلظت های پایین مصرف می شوند. پرکننده ها ممکن است براساس آلی یا غیر آلی بودن طبقه بندی شوند. طبقه بندی های دیگر برای آنها براساس خانواده ی شیمیایی (جدول1) یا براساس اشکال آنها و اندازه و نسبت ظاهری (جدول 2) انجام می شود.

بیش از 70 نوع ذره ی فلس و بیش از 15 نوع فیبر طبیعی یا مصنوعی وجود دارند که به عنوان پرکننده در پلیمرهای ترموپلاست و ترموست کاربرد دارند. معمولی ترین پرکننده های ذره ای مورد استفاده مینرال های صنعتی مانند تالک، کلسیم کربنات، میکا، کائولن، ولاستونیت، فلدسپار و هیدروکسید آلومینیوم است. معمولی ترین پرکننده ی فیبری الیاف شیشه ای و الیاف طبیعی هستند. کربن بلک سالیان درازی است که به عنوان نانوپرکننده مصرف می شود. افزودنی های جدید به سرعت به صورت تجاری درمی آیند. از جمله ی این پرکننده ها می توان نانورس هایی مانند مونت موری لونیت و هیدروتالکیت و انواع متنوعی از اکسیدها و نانو الیافی مانند نانوتیوپ های کربن را نام برد. نانوتیوپ های کربنی هالوسایت و صفحات گرافیتی پتانسیل استفاده شدن در نانوکامپوزیت های پیشرفته را دارند. (صفحات گرافیتی لایه های تکی از اتم های کربن هستند که در حالت لانه زنبوری قرار دارند همچنین نانوتیوپ های کربنی هالوسایت نانوتیوپ های طبیعی هستند که بوسیله ی هوازدگی سطحی مینرال های آلومینوسیلیکاتی بوجود می آیند)
یک روش مرسوم در طبقه بندی افزودنی های پلاستیک این گونه است که پرکننده ها را براساس عملکرد ویژه ی آنها طبقه بندی می کنند مثلا قابلیت اصلاح خواص مکانیکی، الکتریکی، گرمایی، عدم آتش گرفتن، خواص تولید، نفوذ حلال یا قیمت تولید و... به هر حال پرکننده ها دارای عملکردی چندگانه اند و ممکن است چنین عملکرد یک پلیمر را تحت تأثیر قرار دهند. البته در اکثر موارد برخی از عملکردها به صورت افراطی افزایش می یابند. (جدول 3)

 

[zeinab68]

کاربردها ، زمینه ها و چالش ها

تقاضای جهانی برای پرکننده ها/ الیاف تقویت کننده مانند کلسیم کربنات، آلومینیوم تری هیدرات، تالک، کائولن، میکا، ولاستونیت، الیاف شیشه، الیاف آرامید، الیاف کربن و کربن بلک برای صنعت پلاستیک تقریبا پانزده میلیون تن تخمین زده شده است. بازار عمده ی مصرف این مواد صنعت ساختمان و حمل و نقل است. صنعت مبلمان، ماشین آلات، الکترونیک، بسته بندی سایر بازارهای مصرف این مواد هستند که به نسبت دو بازار دیگر میزان مصرف آنها کمتر است. مدول خمشی و مقاومت گرمایی دو ویژگی بحرانی برای پلاستیک هاست که بوسیله ی افزایش مینرال های کاربردی ایجاد می گردد. بخش های بیرونی خودرو، مواد ساختمانی، مبلمان صحرایی و اجزای بیرونی تجهیزات مثال هایی از کاربردهایی هستند که از افزایش مدول خمشی پلیمرها نفع می برند. بخش های داخلی اتومبیل و بخش های داخلی هود آشپزخانه، اتصالات الکتریکی، اجاق های ماکروویو، مثال هایی از کاربردهایی هستند که نیازمند مقاومت در برابر دماهای بالا هستند. تحت شرایط محیطی و بهبود تحمل بخش های اتومبیل به خاطر استفاده از کامپوزیت های الیافت طبیعی است. آماری که اخیرا (سال 2007) منتشر شده است نشان می دهد که نیاز ایالات متحده ی آمریکا برای پرکننده ها و مینرال های کمکی برای رنگرزی 3.2 میلیون تن در سال است. که میزان این رشد برای پرکننده های کنترل کننده ی آتش گرفتن مانند آلومینیوم هیدروکسید بسیار بیشتر از این مقدار است (5.5-7%). این اطلاعات نشان می دهد که بیشترین نیاز در مورد کلسیم کربنات دیده می شود و پس از کلسیم کربنات، Tio2 و آلومینیوم تری هیدرات قرار دارند.
تالک، کائولن، میکا، ولاستونیت، سیلیس، باریت و آرگانورس ها سهم بسیار کمتری از بازار را دارند.
پیشرفت های فنی زیادی در زمینه ی تولید پرکننده ها پدید آمده است که توانسته رشد فزاینده ای در استفاده از پرکننده های ساختاری پدید آورد. برای مثال تولید پلاستیک های اصلاح شده با چوب بوسیله ی اکسترودرهای خاص ومنافذ خروج رطوبت انجام می شود. برای میکا و تالک روش های آسیاب کردن خاصی توسعه یافته است، تا خاصیت ورقه ای بودن آنها و نسبت ظاهری این پرکننده های صفحه ای حفظ گردد. همچنین در مورد سایر پرکننده ها، تولید ذرات بسیار ریز بوسیله ی روش های آسیاب کردن خاص انجام شده است. برای جلوگیری از کلوخه شدن، پراکندگی و پوسته شدن نانورس های کلوخه ای شده (شکل 4) مخصوصا در دماهای بالای مواد ترموپلاست، اصلاح کننده های رس استفاد می شود. این مواد همراه با افزودنی هایی همچون مایع های یونی (ionic liquids) استفاده می شود. این مواد پایداری گرمایی بالاتری نسبت به اصلاح کننده های آلکیلو آمونیوم موجود دارند. علاوه بر این ترکیبات، مذاب پلیمری بوسیله ی تیغه های اکسترودر بهبود یافته (از لحاظ شکل) و با مساعدت نورالتراسونیک و یا استفاده از مایعات فوق بحرانی، خواص بین سطحی بهتری پیدا کرده و پراکندگی و چسبندگی بهتری پیدا می کنند و میزان کلوخه ای شدن پرکننده ها در آنها به حداقل ممکنه می رسد. همچنین اصلاح فرآیند و ادوات باعث می گردد تا جهت گیری مطلوب زنجیره های پلیمری تضمین گردد و نسبت ظاهری بالاتری به دست آید.

تعدادی از کاربردهای جدیدی که برای کامپوزیت های دارای نانورس های کاتیونی-آنیونی، نانواکسیدها، نانوتیوپ های کربنی و Tio2 بسیار ریز، تالک و هیدروکسی آپاتیت مصنوعی به وجود آمده عبارتست از:
1)مواد ساختاری با خواص مکانیکی، گرمایی و ممانعتی بهبود یافته
2)مواد با کارایی بالا با جذب فرابنفش بهتر و مقاومت به خراش بهتر
3)بسته بندی های مانع برای تخریب اکسیژن
4)پرکننده های چند عملکردی که می توانند به روش کنترل شده آزاد شوند. این پرکننده ها می توانند خوردگی را آشکار کرده، از خوردگی جلوگیری کنند، ضد حشره باشند و به عنوان یک جزء دارویی مصرف شوند.
5)مواد بیواکتیو برای کاربردهای مهندسی بافت
منبع انگلیسی مقاله : functional filler for plastics /marino xanthos

 

[ghmffab]

کامپوزیت های پلیمری

اصلاح پلیمرهای آلی بوسیله ی اضافه کردن افزودنی به آنها انجام می شود. به جز چند استثناء در بیشتر این مواد از یک سیستم چند جزئی که شامل افزودنی ها دریک زمینه ی پلیمری است، تشکیل شده است. مخلوط های حاصله به خاطر میکروساختار یا ماکروساختار بی همتا شاخص هستند. در واقع این خصوصیات بی همتا باعث پدید آمدن خواص ممتاز در پلیمر می شوند. دلایل عمده برای استفاده از افزودنی ها عبارتست از:
1)اصلاح خواص و بهبود آنها
2)کاهش هزینه ی کل
3) بهبود و کنترل ویژگی های مربوطه به تولید قطعه ی پلیمری
علاوه بر کامپوزیت های پلیمری (Polymer composites) که در این مقاله معرفی می شوند، انواع مهم سیستم های پلیمری اصلاح شده شامل آمیزه های پلیمر- پلیمروفوم های پلیمری نیز وجود دارند. که بررسی مطالعه ی آنها خارج از لطف نیست.

نوع و اجزا کامپوزیت های پلیمری

کامپوزیت های پلیمری مخلوط هایی از پلیمرها به همراه افزودنی های آلی و غیر آلی است. در واقع این افزودنی ها دارای هندسه ی معنی مانند الیاف، فلس مانند (Flakes)، کره مانند و ذره ای هستند. بنابراین آنها دارای دو یا چند جزء و یا دو یا چند فاز هستند. افزودنی ها ممکن است مداوم باشند (مانند الیاف بلند یا نوار) که در زمینه ی پلیمری و با نظم هندسی منظم قرار گرفته اند. این قرارگیری منظم در کل محصول وجود دارد. مثال هایی آشنا از این نوع کامپوزیت ها، ورقه های تقویت شده با الیاف هستند که معمولا به عنوان کامپوزیت های پلیمری با کارایی بالا (high-performanu polymer composites) یا ماکروکامپوزیت های بر پایه ی الیاف یا نوارهای طویل طبقه بندی می شوند. به عبارت دیگر افزودنی ها ممکن است غیر مداوم باشند. برای مثال الیاف کوتاه (دارای طولی کمتر از 3 سانتیمتر)، فلس مانندها، پلیت لت ها (Platelets)، کره مانندها یا اشکال غیر منظم (در ابعاد میکرومترو میلی متر). الیاف و فلس مانندها معمولا در جهات مختلف پخش می شوند و دارای الگوهای هندسی چندگانه در میان زمینه ی ترموپلاست تشکیل شده اند و کا ربرد کمتری نسبت به کامپوزیت های با افزودنی های مداوم دارند. هنگامی که الیاف، پلیت لت ها و یا کره مانندها به عنوان فاز پخش شونده دارای ابعادی در حد نانومتر باشد، کامپوزیت های بوجود آمده به عنوان نانوکامپوزیت شناخته می شوند (شکل 1 نشان دهنده ی نانوپلیت لت های هیدروتالکیت است) تفاوت نانوکامپوزیت های با میکروکامپوزیت ها در این است که آنها دارای سطح تماس بسیار بیشتری بین فازهای تشکیل دهنده ی خود هستند. به خاطر خواص منحصر به فرد، نانوکامپوزیت ها دارای پتانسیل استفاده شدن در کاربردهای پیشرفته را دارند.

http://www.rasekhoon.net/userfiles/Article/1389/11shahrivar/09/0010351 (1).jpg​

کامپوزیت ها همچنین براساس منشأ (طبیعی یا مصنوعی) زمینه یا پر کننده نیز طبقه بندی می شوند. طبیعت از کامپوزیت ها در مواد سخت استفاده کرده است. این مواد سخت دارای ساختار پیچیده ای از مواد فیبری یا ذره ای هستند که در زمینه ای آلی قرار گرفته اند (این زمینه مانند چسب عمل می کند) چوب یک کامپوزیت است که از الیاف سلولز به همراه لیگنین (lignin) تشکیل شده است. استخوان یک ماده ی کامپوزیت از کلاژن (collagen) و سایر پروتئین ها به همراه نمک های کلسیم فسفات است. ابریشم تولیدی از عنکبوت شامل نانوکریستال های آلی در یک زمینه ی آمورف و آلی است. پوسته ی حلزون (شکل 2) از لایه های یک ماده ی مینرالی سخت تشکیل شده است که بوسیله ی یک بایندر پروتئینی از همدیگر مجزا شده اند. یک ساختار صفحه ای مشابه تولید شده است که بوسیله ی قرارگیری فلس های میکا در یک زمینه ی پلیمر مصنوعی به دست می آید. این پلیمر مصنوعی ترموست به همراه میکای فلس مانند تشکیل مجراهای عبور بخار و مایع در یک میکروکامپوزیت می دهد. (شکل 3)

http://www.rasekhoon.net/userfiles/Article/1389/11shahrivar/09/0010351 (2).jpg
http://www.rasekhoon.net/userfiles/Article/1389/11shahrivar/09/0010351 (3).jpg​

کامپوزیت ها را همچنین می توان براساس کاربرد آنها طبقه بندی کرد. برای مثال شخصی می تواند مابین دو بیوکامپوزیت تفاوت قائل شود مثلا بیوکامپوزیت های مورد مصرف برای کاربردهای اکولوژی (ecological applications) که از ترکیب الیاف یا ذرات طبیعی به همراه زمینه ای پلیمری تشکیل شده اند. (این پلمیرها از منابع بازگشت پذیر و غیر قابل بازگشت پذیر تهیه می شوند). این نوع بیوکامپوزیت ها به خاطر داشتن خاصیت تخریب پذیری بوسیله محیط طبیعی، ممتاز هستند. بیوکامپوزیت های مورد استفاده در بیوپزشکی از پلیمرهای تخریب پذیر یا مقاوم در برابر عوامل بیولوژیک تشکیل شده اند که بوسیله ی پر کننده های با سطح فعال یا خنثی اصلاح شده اند. این نوع بیوکامپوزیت ها در شکسته بندی (orthopedics)، ترمیم استخوانی (bone regeneration) یا کاربردهای مهندسی بافت کاربرد دارند.
افزودنی های مورد استفاده در کامپوزیت های پلیمری به صورت های مختلفی طبقه بندی می شوند مثلا برخی از آنها تقویت کننده، برخی پرکننده و برخی ترکیبی از خاصیت پرکنندگی و تقویت کنندگی را پدید می آورند. تقویت کننده ها دارای سفتی و استحکام بیشتری نسبت به پلیمرها هستند. و معمولا این مواد باعث افزایش مدول و استحکام پلیمری می شوند. علاوه بر خواص مکانیکی سایر خواص یک پلیمر نیز تحت تأثیر این مواد افزودنی هاست. در واقع فرآیندهای اصلاح کننده ی خواص مکانیکی می تواند بر روی سایر خواص و عملکردهای پلیمر تأثیر گذارد. مثلا خواصی همچون انبساط حرارتی، ترانسپارنتی، پایداری حرارتی و... را تغییر دهد. کامپوزیت های مداوم از الیاف و نوارهای تقویت کننده در یک زمینه که معمولا ماده ای ترموست است، تشکیل شده است.
در این کامپوزیت ها تقویت کننده در حالت های خاصی قرار می گیرد که در صورتی که این قرارگیری به صورت مشخصی باشد، تقویت کننده به عنوان فاز اصلی (مثلا در کامپوزیت های جهت دار تا 70 درصد کامپوزیت را تقویت کننده تشکیل داده است) کامپوزیت می شود. در کامپوزیت های غیر مداوم، عوامل تقویت کننده (الیاف کوتاه یا فلس ها) در جهات مختلف و الگوهای هندسی چندگانه قرار دارند که این الگوها بوسیله ی فرآیند تولید و شکل دهی که معمولا قالب گیری تزریقی یا اکسترون است، تعیین می گردد. در این مورد، میزان افزودنی معمولا از 30-40 درصد حجمی بیشتر نمی شود. این مسئله باید مورد توجه قرار گیرد که به هر حال، روش تولید برای کامپوزیت های ترموپلاست تقویت شده با الیاف مداوم به گونه ای است که می توان درصد بالاتری از الیاف را در آنها بکار برد.
در این مقاله از واژه ی تقویت کننده برای بیان الیاف کوتاه، مداوم یا نوارها استفاده نمی کنیم بلکه از واژه ی پرکننده (Filler) یا پرکننده ی ساختاری (Functional Filler) استفاده می کنیم که منظور از آن در اغلب موارد الیاف کوتاه یا بلند، فلس ها، پلیت لت ها و ذرات است.

با سلام
لطفا کتاب جامعی در مورد نانوکامپوزیت های پلیمری وپلیمرها معرفی کنید یا درصورت امکان برام ارسال کنید.متشکرم

 

[magnet]

با سلام
لطفا کتاب جامعی در مورد نانوکامپوزیت های پلیمری وپلیمرها معرفی کنید یا درصورت امکان برام ارسال کنید.متشکرم

کتاب های زبان اصلی بسیاری با این موضوع وجود دارند .
درصورت درخواست ، در تالار درخواست های دانلودگاه مطرح کنید.

موفق باشید.

 

[soli12345]

با سلام موضوع پروژه کارشناسی ارشد من مدلسازی نانو کامپوزیت های پلیمر خاک رس هست. نیاز به پروژه جامع در این مورد دارم. کسی هست که پایان نامش در این مورد بوده باشه؟ خواهشا کمکم کنید. ممنونم

 

[mojtaba.vakili]

سلام
جزوه کاملی ا زپلیمر اگر دارین بیزحمت برام ایمیل کنین
ممنون
فقط لطفا زودتر
m.vakili64@yahoo.com

 

[m.hoseini85]

سلام کتاب یا پایان نامه یا مقاله در باره ی مخلوط پلیمری معرفی کنید یا در صورت امکان ارسال کنید .متشکرم

 

[mzibast]

پليمرها (Polymers) :
پليمرها ، ابرمولکول هايي با وزن مولکولي بسياربالا هستند .که از واحدهاي تکرار شونده تشکيل شده اند .پليمرها ممکن است آلي (organic ) ، غيرآلي (inorganic)يا آلي- فلزي (organometallic )باشند .و ازديدگاه نحوه ي به وجود آمدن ممکن است مصنوعي يا طبيعي باشند .پليمرها ازجمله ي مواد ضروري براي بسياري از صنايع از جمله :چسب ها (adhesives ) ، مصالح ، ساختماني ، کاغذ، لباس ، الياف ، پوشش ها ، پلاستيک ها ، سراميک ، بتون ، کريستال مايع ، مقاومت هاي نوري و ...هستند .پليمرها درعلومي همچون :تغذيه ،مهندسي ، بيولوژي ، داروسازي ، کامپيوتر ،اکتشافات فضايي ، بهداشت و محيط زيست اهميت دارد. پليمرهاي غيرآلي که به صورت طبيعي وجود دارند شامل : الماس ها ، گرافيت ، آزبست (پنبه ي نسوز )،شن،عقيق ، فلدسپار ،ميکا ،کوارتز ،تالک و ... مي شوند . پليمرهاي آلي که به صورت طبيعي يافت مي شود عبارت اند از :پلي ساکاريدها (پلي کربوهيدرات ها )مانند : نشاسته و سلولز ،نوکلئيک اسيدها و پروتئين ها. پليمرهاي غيرآلي ،مصنوعي عبارت اند از :نيتريد بور (Boron nitride )، بتون (Concrete )،بسياري از ابر رسانه هاي دما بالا و شماري از شيشه ها
پلي سيلوکسين ها (Polysi loxanes )که به سيلوکسين نيز معروف اند .نمونه اي از پليمرهاي آلي ـ فلزي محسوب مي شود که به صورت مصنوعي تهيه مي گردد.
پليمرهاي مصنوعي که براي در ساختار برخي وسايل استفاده مي شود به طور قابل ملاحظه اي از فلزات سبک ترند .اين مواد به کاهش ميزان مصرف سوخت در وسايل نقليه و سفينه هاي فضايي کمک مي کند .زماني که به نسبت برابر وزني ازپليمر به جاي فلز استفاده کنيم مواد پليمري حتي از فلز نيز بهتر کار مي کنند .مثلاً درمورد کشش ).مواد پليمري باپيشرفت هاي انجام شده توانايي استفاده براي اهداف مهندسي به عنوان مثال :يراق آلات ، بلبرينگ ها و غشاهاي ساختاري را پيدا کرده اند .
نام گذاري (Nomenclature )
بسياري از پليمرها هم داراي نام معمولي ()و هم نام برپايه ي ساختارشان هستند .نام گذاري بر پايه ي ساختار به وسيله ي سازمان بين المللي شيمي محض و کاربردي (International Union of Pure andApplied Chemistry ) که به اختصار IUPAC ناميده مي شود .پايه گذاري شده است.بعضي از پليمرها به وسيله ي علامت اختصاري شان (واژه اي که از حروف اول چند واژه ايجاد شده ) شناخته مي شوند .بعضي از شرکت هاي توليد کننده ي مواد پليمري نام هاي تجاري را براي توليدات پليمري خاصي که خود توليد کرده اند تعريف مي کنند .براي مثال پلي استر فرترل ( FortreL@polyester)شامل الياف پلي اتيلن کرفتالات (PET) است .پليمرها معمولاً با نامگذاري سنتي ديده مي شوند .مثلاً دايون ، پلي استر ، نايلون و ...
ساختار (Composition) :
ساختارهاي پليمري را مي توان به وسيله ي ساختارهاي ساده تر که در کل پليمر تکرار مي شوند، معرفي کرد .اين ساختارهاي شبيه به هم که در طي زنجيره ي پليمري تکرار شده اند را واحد تکرار شونده گويند .اين واحدهاي تکرار شونده را مونومريتر گويند .مونومرها با هم واکنش داده و پليمررا توليد مي کنند.به جز درپايان زنجيره هاي پليمري ، پلي پروپيلن از واحدهاي کاملاً تکرار شونده و شبيه به هم تشکيل شده اند. عدد واحدها (The Namber of units )دريک زنجيره ي پليمري درجه ي پليمريزاسيون (degree of polymerization ) ناميده مي شود که با DP نمايش داده مي شود .
ساختار ابتدايي (Primary Structure ) :
ترتيب واحدهاي تکرار شونده در يک پليمرساختار ابتدايي Primary Structure ناميده مي شود .عوامل واکنش دهنده ي نامتقارن ، به عنوان مثال جانشيني مونمرهاي وينيل ، صرفاً توليداتي به صورت سر به ته ( head-to-tail) مي دهد ،که عامل جانشيني R ، بر روي کربن هاي يکي در ميان (متناوب )قرار مي گيرد .هراتم کربن داراي عامل R ، مرکز چيرال (Chiral center ) با احتمال ژئومتري مختلف است .(هراتم در مولکول با 4 اتم واکنش مي دهد )آرايش هاي جايي که جانشين بر روي کربن چيرال به صورت رندوم است ساختارهاي اتاکتيک (Atactic structures ) ناميده مي شود.
ساختارهايي که دراطراف کربن چيرال هستند .هندسه ي يکساني دارند که به آنها ايزوتاکتيک (Isotactic) يا استرورگيولر (Stereo regular) گويند.
ـ پليمرها مي توانند خطي (Linear ) يا شاخه اي (Branched) با مقدار طول شاخه ي متفاوت باشند .که اکثر پليمرها شامل تعدادي شاخه مي شوند.
ـ کوپليمرها (Copolymers ) ازدو نوع مختلف مونومر مشتق شده اند .که ممکن است به صورت نمادهاي A وB نمايش داده بشوند .براين اساس ساختارهاي مختلفي در کوپليمرها رخ مي دهد که هرساختار خواص خاص خود را دارد. اين تنوع در نحوه ي قرارگيري مونومرهاي مختلف در کوپليمر شامل :يکي در ميان (Alternating ) ،راندوم (Random)، بلوک (block) و گرافت (graft )مي شود .
ساختارثانويه (Secondary Structure ):
ساختار ثانويه به شکل محلي پليمر برمي گردد .که معمولاً برآيند و حاصل پيوند هيدروژني است .بيشتر زنجيره هاي پليمرهاي خطي انعطاف پذير تا نيمه انعطاف پذير منجر به ايجاد دو ساختار مارپيچ (helical ) و چين دار (pleated skirt ) مي گردد. براي هردو نوع قطبي و غير قطبي از زنجيره هاي پليمري ، تمايل به گرفتن حالت مارپيچ با اجتماع مرکزدار وجود دارد که در داخل آن ها نيروهاي پيوند ثانويه وجود دارد.
سومين ساختار (Tertiary Structure ):
سومين ساختاريک پليمر به شکل سرتا سر يک پليمر اشاره دارد .به عنوان مثال در هم گيرکردن پلي پپتايد (polypeptide ) پروتئين هاي کروي شبيه گوي هاي ناهموارند که علت آن ترکيب پيچيده ي محيطي و محدوديت هاي مولکولي و فرصت هاي پيوندي است. خيلي از پليمرهاي طبيعي و مصنوعي داراي ابرساختارند (Super structures ) به عنوان مثال: پروتئين هاي کروي و تجمع زنجيره هاي پليمري ، که ايجاد کلاف و دسته بندي هايي مي کند.
چهارمين ساختار (Duaternary structune ) :
چهارمين ساختار به نحوه ي قرارگيري درفضاي دو يا بيشتر زير واحدهاي پليمر است .که اغلب از تجمع سومين ساختار حاصل مي شود. براي مثال : هموگلوبين (چهارمين ساختار )ترکيبي ضروري از چهار واحد ميوگلوبين (سومين ساختار) است. بسياري از پليمرهاي مصنوعي به حالت کروي فورم مي گيرند.
توليد (Synthesis ) :
براي اينکه پليمريزاسيون اتفاق بيفتد ، مونمرها بايد حداقل 2 نقطه ي واکنش پذير يا گروه هاي عاملي داشته باشند. دو راه اصلي در ايجاد پليمرهاي مصنوعي وجود دارد که يکي از روش ها ، روش افزايشي و ديگري روش تراکمي است در سينتيک شناسي نوع زنجيري ،آغاز واکنش با ترکيب يک سري از مونومرها شروع مي گردد که نتيجه ي آن مخلوطي از تعداد زيادي مونومر واکنش نداده و پليمر است.
پليمرهاي وينيلي (Vinil Polymers ) ازمونومرهاي وينيل مشتق مي شوند .و دراسکلت اصلي آنها فقط اتم کربن وجود دارد .مثال هايي از پليمرهاي وينيلي شامل پلي استيرن (Polystyrene ) ، پلي اتيلن (Polyethylene )، پلي بوتادي ان (Poly buta diene ) ، پلي پروپيلن (poly propylene ) و پلي وينيل کلرايد (Poly vinid choloride ) است. دومين روش عمده ي پليمريزاسيون مرحله اي (step - wise polymerization ) است .پليمريزاسيون در مراحل داراي شکل جهت داراتفاق مي افتد .که موجب ايجاد يک ميانگين اندازه ي زنجيره اي مي گردد.که امکان دارد از مخلوط واکنش يک عدد يا درجه ي پليمريزاسيون سر تاسري 2 ، سپس 5 ، سپس 10 و به همين منوال داشته باشيم تا همه ي مخلوط به پليمرهاي بزرگ تبديل شوند که تعداد مونومرهاي موجود اندک يا اصلاً وجود ندارد .پليمرهايي که به طورخاص از اين روش ايجاد مي شوند .شامل : پلي کربنات ها (polycarbonates) ، پلي استرها (polyesters) و پلي يوريتان ها (polyurethanes) هستند.
زنجيرهاي پليمري که به روش تراکمي تهيه شده اند داراي اين خاصيت اند که اتم هاي غيرکربن نيز در ساختار آنها وجود دارد .براي پلي آميد ، نيتروژن در ساختار اصلي پليمر وجود دارد .درحالي که براي پلي کربنات ها اکسيژن در ساختار اصلي اضافه شده است.
پليمرهاي تراکمي درحالت مذاب توليد مي شوند (يعني اينکه واکنش دهنده ها حرارت داده مي شوند تا مذاب گردند). يا اينکه در حالت محلول هستند ( يعني واکنش دهنده ها درحلال حل شده اند ) و درحالتي ديگر واکنش بين فازي است (يعني اينکه واکنش دهنده ها در حلال هاي متفاوت از لحاظ امتزاج حل شده اند)
خواص مولکولي (Molecular Properties ):
اين بخش براي اين مورد استفاده قرارگرفته تا کمک به فهم ساختار و رفتار پليمرها بکند وزن مولکولي يک زنجير پليمر خاص به وسيله ي مجموع وزن مولکولي واحدهاي تکرار شونده ايجاد مي شود .درميانگين آماري پليمرها را توصيف مي کند که يکي از آنها (وزن مولکولي ميانگين شماره اي است و ديگري وزن مولکولي ميانگين وزني است). اندازه مهمترين خاصيت پليمرهاست که به آنها اجازه ي انبارکردن اطلاعات را مي دهد. (پروتئين هاي و نوکلئيک اسيدها) مواد پليمري هر عملي را که زنجيره هاي پليمري يا اجزاي پليمر را کج و راست کند به خاطر مي آورند . مثلاً خم کردن ،کشيده شدن ها ويا ذوب شدن ها.اندازه ي همچنين به عنوان يک تجمع درون زنجيري ثانويه به شمار مي آيد که توسط نيروهاي واندروالس ايجاد گشته اند .براي پليمرهاي غيرقطبي ، مثلاً پلي اتيلن ، نيروي جاذبه براي هر واحد تکرار شونده کمتر از پليمرهاي قطبي است .پلي وينيل کلرايد که يک پليمر قطبي است .شامل نيروهاي جاذبه اي که منشا آنها گسيختگي ساختار و نيروهاي دو قطبي ، است که مجموع اين نيروها از نيروهاي موجود در پلي اتيلن کمتر است .پليمرهاي حاوي پيوند هيدروژني (مثلاً پلي ساکاريدها ، پروتيئن ها و نوکلئيک ها اسيدها و نايلون است ). نيروهاي جاذبه ي حتي بزرگتري نسبت به حالات قبل دارند .پيوند هيدروژني به قدري در سلولز قوي است که موجب عدم حلاليت آن درآب تا حدي که پيوندهاي بين زنجيري هيدروژني شکسته نشوند است.
پليمرها معمولاً ترکيبي از مناطق با آرايش منظم و نواحي بدون آرايش منظم هستند.
به نقاط با آرايش منظم بخش هاي کريستالي شده و به نواحي بي نظم بخش هاي آمورف گفته مي شود .نواحي کريستالي زيادي صلب اند و به پليمرها استحکام و مقاومت در برابر نيروهاي خارجي را اعطا مي کنند .نواحي آمورف، نيز به پليمر خاصيت انعطاف پذيري مي دهد.
اکثر پليمرهاي تجاري داراي تعادل در ميزان نواحي آمورف و کريستالين هستند که به پليمرخاصيتي مي دهند که هم انعطاف پذير و هم مستحکم باشند.

پليمرها مواد ويسکوالا هستند .پليمرهاي نرم ، مثلاً پلي اتيلن و پلي پروپيلن داراي تحمل در برابر کشيدگي بالاي دارند و درهنگام کشيدگي مقاومت و جهت گيري زنجيره اي پيدا مي کنند.
پليمرهاي ترد ،مثلاً پلي استيرن ، استقامت کافي ندارند .و درکشش هاي کمتر شکسته مي شوند.
ـ ليف (fiber )، يک ماده ي پليمري است که بسياربلند است و طول آن از ابعاد ديگرآن بسيار بزرگ تر است ، يک ليف يا رشته ي مقاومت کششي بالا ، سختي بالا و افزايش طول کمي درحين کشش دارد.
مواد (materials ) :
الياف (fibers ) مواد پليمري هستند که در يک جهت بسيار محکم اند و بيش از 100برابر عرضشان کوچکتر است.
ـ الاستومرها (elastomers ) که به آنها رابرتير مي گويند مواد پليمراند که درهنگام اعمال نيرو بر آنها تغيير شکل داده و هنگامي که نيرو برداشته شود .به شکل اوليه باز مي گردند.
ـ پلاستيک ها ، موادي اند که خواصشان ميان الياف و الاستومرهاست .آنها سخت و انعطاف پذير هستند .پوشش ها و چسب ها عمدتاً از مشتقات مواد پليمري اند .البته از گروه هاي ديگر نيز مي توانند کمک بگيرند به عنوان مثال ، پلي سيلوکسان (polysiloxanes ) الاستومراست در حالي که به عنوان چسب نيزاستفاده مي شوند.
چسب ها و پوشش هاي مورد استفاده درصنعت شامل : لامينات ها ( laminates )
ـ مواد لايه مانند ، درزگيرها و بتونه ها (Sealants and Caulks ) ، کامپوزيت ها (composites) ، غشاها (films)، کريستال هاي مايع (liquid crystals) ، سراميک ها ، سيمان ها و مواد مي شود.
افزودني ها (additives ):
مواد پليمري مورد استفاده معمولاً ترکيبي از يک پليمر و يک يا چند جزء ديگر است .که به پليمر اضافه شده اند .و نقش بهبود و خواص ، کمک به پروسه ي توليد و ايجاد خواص جديد را دارد.
مواد افزودني مي توانند جامد ، مايع و گاز باشند .افزودني هاي جديد نيز مانند :پلاستيسايزها (plasticizers )، آنتي اکسيدان ها ( antioxydants )،مواد افزودني رنگ زا ( colorants )، پرکننده ها (fillers ) و تقويت کننده ها (reinforce ments )هستند.
بازيافت (Recycling ):
بسياري از پليمرها ترموپلاست (Thermoplastics ) هستند. ازاين جهت اين مواد را مي توان پس از کاربرد دوباره ذوب و شکل دهي کرد .و با گرم کردن و فشار آنها دوباره محصولات جديد توليد کرد .بازيافت پليمرهاي ترموست (Thermosets) مشکل تر است .زيرا اين پليمرها ذوب نمي شوند و پيش از نرم شدن تخريب مي شوند .اين مواد در اکثر موارد آسياب شده و به پودر نرم تبديل مي شوند .اين پودر نرم با افزودني ها (معمولاً چسب ها ، باندها (Binders) آميخته شده و سپس شکل دهي مي شوند.
مواد پلیمری
بشر با تلاش براي دستيابي به مواد جديد, با استفاده از مواد ألي (عمدتا هيدروكربن‌ها) موجود در طبيعت به توليد مواد مصنوعي نايل شد. اين مواد عمدتا شامل عنصر كربن ، هيدروژن، اكسيژن، نيتروژن و گوگرد بوده و به نام مواد پليمري معروف هستند. مواد پليمري يا مصنوعي كاربردهاي وسيعي،از جمله در ساخت وسايل خانگي ، اسباب بازي‌ها، بسته بندي‌ها ، كيف و چمدان ، كفش ، ميز و صندلي ، شلنگ‌ها و لوله‌هاي انتقال آب ، مواد پوششي به عنوان رنگ‌ها براي حفاظت از خوردگي و زينتي ، لاستيك‌هاي اتومبيل و بالاخره به عنوان پليمرهاي مهندسي با استحكام بالا حتي در دماهاي نسبتا بالا درساخت اجزايي از ماشين ألات، دارند. پليمرها خواص فيزيكي و مكانيكي نسبتا خوب و مفيدي دارند. آنها داراي وزن مخصوص پاييين و پايداري خوب در مقابل مواد شيميايي هستند. بعضي از آنها شفاف بوده و مي‌توانند جايگزين شيشه‌ها شوند. اغلب پليمرها عايق الكتريكي هستند.
اما پليمرهاي خاصي نيز وجود دارند كه تا حدودي قابليت هدايت الكتريكي دارند . عايق بودن پليمرها به پيوند كووالانسي موجود بين اتم‌ها در زنجيرهاي مولكولي ارتباط دارد. اما تحقيقات انجام شده در سال‌هاي اخير نشان داد كه امكان ايجاد خاصيت هدايت الكتريكي در امتداد محور مولكولها وجود دارد. اين نوع پليمرها اساسا از پلي استيلن تشكيل شده اند. با نفوذ دادن عناصري مانند فلزات قليايي يا هالوژنها (فرايند دوپينگ) به زنجيرهاي مولكولي پلي استيلن به ترتيب نيمه هادي‌هاي پليمري از نوع N و P به دست مي‌آیند. افزودن عناصر يا دوپينگ سبب مي‌شود كه الكترون‌ها بتوانند در امتداد اتم‌هاي كربن در زنجير حركت كنند. تفلون از مواد پليمري است كه به دليل ضريب اصطكاك پاييني كه دارد به عنوان پوشش براي جلوگيري از چسبيدن مواد غذايي در وسايل پخت و پز استفاده مي‌شود.
ساختار پلیمر
اغلب پليمرهاي متداول از پليمريزاسيون مولكول‌هاي ساده آلي به نام منومر به دست مي‌آيند. براي مثالپلي اتيلن (PE) پليمري است كه از پليمريزاسيون با افزايش (تركيب) چندين مولكول اتيلن به دست مي آيد. هر مولكول اتيلن يك منومر ناميده مي‌شود. با تركيب مناسبي از حرارت, فشار و كتاليزور , پيوند دوگانه بين اتم‌هاي كربن شكسته شده و يك پيوند ساده كووالانسي جايگزين آن مي‌شود. اكنون دو انتهاي آزاد اين منومر به راديكال‌هاي آزاد تبديل مي‌شود, به طوري كه هر اتم كربن يك تك الكترون دارد كه مي تواند به راديكالهاي آزاد ديگر افزوده شود. از اين رو در اتيلن دو محل ( مربوط به اتم كربن) وجود دارد كه مولكولهاي ديگر مي توانند در آنجا بدان ضميمه شوند .
اين مولكول با قابليت انجام واكنش , زير بناي پليمرها بوده و به (مر) يا بيشتر واحد تكراري موسوم است. واحد تكراري در طول زنجير مولكول پليمر به تعداد دفعات زيادي تكرارميشود. طول متوسط پليمر به درجه پليمرزاسيون يا تعداد واحدهاي تكراري در زنجير مولكول پليمر بستگي دارد.
بنابراين نسبت جرم مولكولي پليمر به جرم مولكولي واحد تكراي به عنوان (درجه پليمريزاسيون) تعريف شده است .با بزرگتر شدن زنجير مولكولي ( در صورتي كه فقط نيروهاي بين مولكولي سبب اتصال مولكولها به يكديگر شود) مقاومت حرارتي و استحكام كششي مواد پليمري هر دو افزايش مي يابند.
به طور كلي فرايند پليمريزاسيون مي‌تواند به صورتهاي مختلفي مانند افزايشي ، مرحله‌اي و .... انجام گيرد. در پليمريزاسيون افزايشي ، تعدادي از واحدهاي تكراري به يكديگر اضافه شده و مولكول بزرگتري را به نام پليمر توليد مي كنند. در اين نوع پليمريزاسيون ابتدا در مرحله اول راديكال آزاد, با دادن انرژي (حرارتي , نوري) به مولكول‌هاي اتيلين با پيوند دوگانه و شكست پيوند دوگانه , به وجود مي آيد. سپس راديكال‌هاي آزاد با اضافه شدن به واحدهاي تكراري مراكز فعالي به نام آغازگر شكل مي‌گيرند و هر يك از اين مراكز به واحدهاي تكراري ديگر اضافه شده و رشد پليمر ادامه مي‌يابد . از نظر تئوري درجه پليمريزاسيون افزايشي مي تواند نامحدود باشد, كه در اين صورت مولكول زنجيره اي بسيار طويلي از اتصال تعداد زيادي واحدهاي تكراري به يكديگر شكل مي گيرد. اما عملا رشد زنجير به صورت نامحدود صورت نمي گيرد.هر چه قدر تعداد مراكز فعال يا آغازگرهاي شكل گرفته بيشتر باشد ، تعداد زنجيرها زيادتر و نتيجتا طول زنجيرها كوچكتر مي‌شود و بدين دليل است كه خواص پليمرها تغيير مي‌كند. البته سرعت رشد نيز در اندازه طول زنجيرها موثر است . هنگامي كه واحدهاي تكراري تمام و زنجيرها به يكديگر متصل شوند ، رشد خاتمه مي‌يابد.
از ديگر روش‌هاي پليمريزاسيون ، پليمريزاسيون مرحله‌اي است كه در آن منومرها با يكديگر واكنش شيميايي داده و پليمرهاي خطي را به وجود مي‌آورند. در بسياري از واكنش‌هاي پليمريزاسيون مرحله اي مولكول كوچكي به عنوان محصول فرعي شكل مي گيرد . اين نوع واكنش‌ها گاهي پليمريزاسيون كندنزاسيوني نيز ناميده مي‌شوند.