پایان نامه پليمر و پليمريزاسيون و صنايع اسكتروژن و نقش PVC در صنعت
چکیده
عليرغم گسترش روزافزون واحدهاي توليدي محصولات پلاستيکي در سالهاي اخير و توسعه صنايع پتروشيمي هنوز کمبود اطلاعاتي خصوصا به زبان فارسي در صنعت پلاستيک کاملا مشهود و محسوس مي باشد مضافا اينکه تقريبا کليه منابع اطلاعاتي قابل دسترس نيز به زبان اصلي بوده که صرفا جهت استفاده طيف خاصي از علاقمندان مي باشد و براي ساير علاقمندان بويژه توليدکنندگان هنوز تجربه تنها راه گردآوري اطلاعات و پيشرفتهاي فني محسوب مي گردد.
فقدان و يا کمبود منابع اطلاعاتي به زبان فارسي از يکطرف و ارتباط ضعيف دانشگاهها و مراکز توليدي و نيز اشاعه فرهنگ کپي سازي محصولات و اصطلاحات فني کشورهاي صنعتي پيشرفته از طرف ديگر مهمترين عواملي بوده اند که موجبات ايجاد خلاء علمي – عملي موجود و نهايتا دوگانگي در زبان مشترک دانشگاه و صنعت را فراهم ساخته و باعث بوجود آمدن تئوري محض دانشگاهي و تجربه محض کارگاهي گرديده اند .
اين پروژه از دو قسمت تشکيل شده است که قسمت اول آن شامل برنامه و گزارشات کار کارآموز و مکان کار کارآموز و موقعيت رشته کارآموز در واحد صنعتي مي باشد و قسمت دوم آن مطالب جمع آوري شده اي که در دو بخش تهيه وتنظيم شده است مي باشد در بخش اول مروري بر صنعت مهم پليمر و پليمريزاسيون و صنايع اکستروژن و دستگاههاي مربوط را خواهيم داشت و در بخش دوم اهميت ونقش مهم pvc در صنعت و زندگي روزمره را بررسي مي کنيم .
مطالب اين قسمت از پروژه در 6 فصل تنظيم شده است :
در فصل نخست به معرفي وبررسي فرآيندهاي گوناگون توليد پي وي سي پرداخته شده است .
نرم کننده ، پايدار کننده ، روان کننده ، پرکننده ، رنگينه و… مواد افزودني گوناگوني هستند که به ميزان کم در آميزه هاي پي وي سي مصرف مي شوند . در فصل دوم به يکايک مواد ياد شده و نقش کاربردي هر کدام اشاره شده است .
فصل سوم حاوي ويژگي ها و عوامل تعيين کننده در فرآورده هاي پي . وي . سي مثل : استحکام کششي ، پايداري حرکتي و نوري و انعطاف پذيري مي باشد و آگاهي از اين عوامل امکان توليد محصولي با کيفيت مناسب از پي . وي . سي را ميسر مي سازد .
قيمت آميزه هاي پي . وي . سي در فصل چهارم مورد بحث و بررسي قرار گرفته است .
فصل پنجم ، دربرگيرنده فرمولاسيون هاي مختلف از محصولات پي . وي . سي است که مي تواند براي دست درکاران و صاحبان اين صنعت سودمند باشد .
مهمترين توليدکنندگان جهاني پي . وي . سي به منظور آگاهي بيشتر خوانندگان ، در فصل ششم معرفي شده اند .
حجم مطالب گردآوري شده و يا قابل ارائه بيش از آن است که بتوان آن را در يک کار علمي – تحقيقي (پروژه ) جمع آوري کرد لذا اميدوارم که مجموعه ارائه شده در اين پروژه بتواند گامي هرچند کوچک در جهت اعتلاي اقتصاد و صنعت کشورمان ايران باشد.
مقدمه
کشور ما دارای ذخایر غنی نفت و گاز – به مثابه مواد بنیادین برای تولید انواع پلیمرها – است، و نگارش ، تالیف ، ترجمه ، اقتباس ، و در نهایت انتشار هرگونه منبع علمی و یا خواندنی – مجله یا کتاب یا جزوه – که بتواند به رشد دانش عمومی جامعه ، و دانش ویژه دست درکاران این صنعت کمک کند ؛ هم ضرورتی بی چون وچرا دارد ، هم بزرگترین خدمت ملی به شمار می آید ، و هم حرکتی ضروری و الزامی در جهت دستیابی به خوداتکایی صنعتی و استقلال اقتصادی کشور است .
به تحقیق ؛ هفت کشور صنعتی غرب برنامه ای پنجاه ساله را تدوین کرده اند تا از رشد به هنگام دانش پلیمر در کشورهای دارای ذخایر نفت وگاز جلوگیری کنند ، و تاکنون نیز در اجرای این برنامه بسیار موفق بوده اند . آنان – بیش از صاحبان حقیقی این ذخایر ، یعنی ملت ها – آگاه هستند که اگر این گروه از کشورها بتوانند همزمانی رشد علمی خود در این قلمرو را با آنان حفظ کنند ، آن گاه خواهند توانست نقشی پویا در معادلات اقتصادی جهان ایفا نمایند ، و این ، شرایطی مطلوب برای این گروه از کشورها نخواهد بود . پس ، وظیفه تمامی تحصیل کردگان این رشته آنست که به هر طریق در همزمان سازی رشد علمی دانش پلیمرها بکوشند .
به هر تقدیر ، اگر برنامه ریزان علمی وصنعتی کشور این حقیقت را باور داشته باشند که برترین نقطه اتکای استقلال اقتصادی کشور ما طی نیم قرن آینده صرفا در حرکت به سمت و سوی رشد دانش پلیمرها نهفته است ، آن گاه علاوه بر تلاش در جهت افزایش و بسط
تعداد دوره های این رشته تحصیلی در تمامی دانشگاه های کشور ، از هرنوع حرکت دیگر فرهنگی در این زمینه نیز دریغ نخواهند ورزید ، که امید است چنین باشد و چنین شود .
زمینه های گوناگون کاربرد پی وی سی در صنایع کوچک وبزرگ پلاستیک ، وجود فرایندهای گوناگون تولید ، و سرانجام امکان استفاده از مواد افزودنی مختلف سالهاست که این ماده را به عنوان یکی از مهمترین مواد پلاستیک در اقتصاد صنعتی جهان مطرح ساخته است .
پی وی سی پس از پلی اتیلن یکی از پرفروش ترین مواد پلاستیک است . مدتی طولانی است که این پلیمرها به عنوان ماده ای رشد یافته مورد توجه قرار گرفته است و با تمامی صحبت
هایی که درمورد آن مطرح بوده و هست ، و به رغم وجود محدودیت های گوناگون در استفاده از آن ، آینده ای همراه با رشد اقتصادی برای این ماده تصور می شود .
گرچه مسایل زیست محیطی ، تصویری ناخوشایند از «پی . وی . سی» را در اذهان مجسم نموده است ، ولی باید اذعان داشت که این نکته در مورد اکثر مواد پلاستیک صادق است و آنچه که مهم ولازم به رعایت خواهد بود ، توجه ویژه و دقیق به هنگام تولید ، فرآیند و بازیابی ضایعات ناشی از محصولات «پی . وی . سی» است .
در زمان حاضر این ماده پرمصرف در بسیاری از کشورهای جهان و از جمله ایران تولید می شود ، و نوآوری های بسیار در جهت بهینه سازی شکل دهی و اقتصاد تولید این ماده انجام پذیرفته ، و می پذیرد .
در میان گونه های مهم شاخص مواد پلاستیک ، گونه ای که به شکل های گوناگون و ویژگی های متنوع تولید می شود ، بی تردید «پی . وی . سی» است . تقریبا نود درصد پی . وی . سی تولید شده – درجهان – توسط یک از سه فرآیند اکستروژن ، کلندرکاری و قالب گیری تزریقی به محصول نهایی تبدیل می گردد . بیشترین مقدار پی . وی . سی اکسترود شده ، در ساخت انواع لوله – لوله های آب تحت فشار ، لوله های مجاری آب و فاضلاب – به کار می رود . حجم محصولات کلندری هرچند به اندازه محصولات اکسترود شده نیست ، اما تنوع و گستردگی آن بیشتر است . انواع کف پوش ، کاغذ دیواری ، ورق های پی . وی . سی و انواع مشمع ، نمونه هایی از محصولات کلندری هستند . مهمترین کاربرد قطعات قالب گیری تزریقی در مصارف ساختمانی است و محصولاتی از قبیل اتصالات لوله ، قطعات الکتریکی و الکترونیکی توسط این فرآیند تولید می شوند .به دلیل جایگاه ویژه کشور ما به عنوان یک کشور صاحب نفت ، دسترسی صنایع پتروشیمی مفروض به مواد پایه برای صنایع پلاستیک آسان به نظر می رسد ، و از آنجا که امید به شکوفایی و بالندگی این صنعت در کشور ما دور از ذهن نیست .
امید است این پروژه فرهنگی بتواند در پیشرفت پژوهش ، مطالعه ، مستندسازی تجربه های ارزنده دانش پژوهان کشور مؤثر باشد .
فصل اول – آشنایی کلی با مکان کارآموزی
- تاریخچه سازمان
صنعت پتروشیمی یکی از پیچیده ترین صنایع موجود در جهان امروز است که با تبدیل مواد هیدروکربوری ، محصولات مهم و پایه ای مورد نیاز بسیاری از صنایع پایین دستی را تولید می کند .
نقش کلیدی این صنعت در توسعه اقتصادی کشورهای مختلف برکسی پوشیده نیست و نیاز روزافزون جوامع بشری به فرآورده های آن توجه مسئولان امر را به ایجاد کارخانه های تولیدی و جلب سرمایه در صنایع پتروشیمی معطوف داشته است .
در ایران این صنعت در سال 1342 با بهره برداری از کارخانه کود شیمیایی در مرودشت فارس آغاز به کار کرد . ایجاد و گسترش مجتمع های تولیدی در چند دهه گذشته توانسته است در اعتلای اقتصاد ملی کشور نقش بسزایی داشته باشد .
بدیهی است اداره چنین صنعت عظیمی به نیروی انسانی قابل توجهی که در سطوح مختلف تحصیلی از تخصص و تجربه لازم برخوردار باشند نیازمند است تا بتوانند با تلاش و خلاقیت در جهت بالندگی این صنعت گام های موثری بردارند .
از آنجا که استفاده از کتابهای علمی – کاربردی نشئت گرفته از تخصص و تجربه های علمی و عملی در آموزش نیروی انسانی اهمیت خاصی دارد ، شرکت ملی صنایع پتروشیمی از کارکنان و افراد خارج صنعت دعوت می نماید تا با استفاده از امکانات و تسهیلاتی که در اختیار آنها قرار می دهد تجربه های علمی – کاربردی خود را در اختیار علاقمندان قرار دهد .
امید است این پروژه فرهنگی بتواند در پیشرفت پژوهش ، مطالعه ، مستندسازی تجربه های ارزنده دانش پژوهان کشور موثر باشد .
فصل دوم – ارزیابی بخش های مرتبط با رشته علمی کارآموز:
1-2 موقعیت رشته کارآموز در واحد صنعتی
در رابطه با موقعیت رشته کارآموز در واحد صنعتی می توان گفت که شرکت صنایع پلاستیک در قسمت مواد سازی به طور مستقیم با رشته پتروشیمی و صنایع پتروشیمی در ارتباط می باشد به طوری که پودرهای شیمیایی استفاده شده برای تهیه گرانول در قسمت گرانول سازی تنها توسط شرکت های پتروشیمی تولید و توسط نمایندگیهای پتروشیمی به کارخانه داران و مصرف کنندگان عرضه می شود که این پودرها جزء اصلی ترین مواد اولیه در تهیه گرانول در واحد صنعتی مربوطه می باشد .
بنابراین اساس کار تولید صنایع پلاستیکی بر پایه صنعت پتروشیمی بنا نهاده شده است .
2-2 بررسی شرح وظایف رشته کارآموز در واحد صنعتی
رشته پتروشیمی همانطور که در قبل اشاره شد نقش بسیار موثری را در صنایع پلاستیک سازی ایفا می کند
اکثریت مواد اولیه تمامی شرکتهای وابسته به صنایع پلاستیک توسط شرکتهای پتروشیمی تهیه شده و بدون وجود شرکتهای پتروشیمی و تکنیک های خاص آنها در تهیه مواد اولیه کلیه شرکتهای وابسته به صنایع پلاستیک در تولید محصولات نهایی دچار مشکل می شوند.
3-2 امور جاری در دست اقدام
امور جاری در دست اقدام شرکت مربوطه به شرح زیر می باشد :
- افزایش تولید گرانول در بخش گرانول سازی از طریق افزایش مواد اولیه
- افزایش تعداد دستگاهها جهت تولید بالاتر و در نهایت بالارفتن راندمان شرکت
- افزایش نیروی انسانی جهت جوابگویی به میزان تولید
4-2 برنامه های آینده
- خرید دستگاههای مدرن و پیشرفته جهت تولید محصولات با کیفیت بالاتر
- به کارگیری مهندسین و تکنسین های مجرب و آشنا با تکنیک های روز برای رفع نواقص و کاستی ها
- به کارگیری دستگاههایی که بتوان به وسیله آنها مواد ضایعاتی و غیرقابل استفاده را به چرخه تولید بازگرداند.
- افزایش نمایندگی های وابسته به شرکت
5-2 تکنیک هایی که توسط رشته مورد نظر در واحد صنعتی به کار می رود
تکنیک هایی که توسط شرکتهای پتروشیمی در تهیه و تولید کلیه محصولات صنایع پلاستیک به کار برده می شود کاملا سری است و این تکنیک ها در اختیار شرکتهای پلاستیک سازی قرار نمی گیرد و اگر هم این کار صورت پذیرد به صورت کاملا محرمانه می باشد و متاسفانه هیچ گونه اطلاعاتی در این زمینه در اختیار کارآموز قرار داده نمی شود.
فصل سوم – آزمون آموخته ها و نتایج
با توجه به رابطه تنگاتنگی که بین کلیه رشته های شیمی (به خصوص رشته پلیمر) با صنعت پلاستیک و صنایع اکستروژن چه از لحاظ فرمولاسیون و مواد ترکیبی (دربخش موادسازی) و چه از لحاظ حساس بودن مواد پلیمری به کار رفته در این صنعت به دما – چگالی -روغن ها و سایر مواد تاثیر گذار (که باید در ساخت دستگاههای مورد استفاده توجه فر اوانی شود ) دارد اهمیت مطالعه و بررسی جامع در مورد این صنعت را واجب می سازد .
لذا در قسمت دوم این پروژه به توضیحاتی در مورد صنایع اکستروژن و همچنین آشنا کردن خوانندگان با دستگاههای مورد استفاده در این صنعت (اکسترودرها) و همچنین طرز کار آنها می پردازیم .
البته به دلیل رابطه و اهمیت چشمگیر پی.وی.سی (پلی وینیل کلراید) در این صنعت در بخش دوم این قسمت از پروژه به آشنایی و ترکیب این ماده (PVC) با مواد دیگر و نقش آن در صنایع پلاستیک و تولید کنندگان جهانی این ماده حیاتی پرداختیم.
فصل اول
پلیمرها به زبان ساده
1- تعریف
پلیمرها موادی هستند که در نتیجه یک یا چند واکنش شیمیایی بوجود می آیند و قسمت اعظم ساختمان مولکولی آنها را ترکیبات آلی تشکیل می دهند .
1-1 تهیه پلیمرها
برای تشکیل یک پلیمر ابتدا مولکولهای ماده اولیه که مونومر (Monomer) نامیده می شود . تحت شرایط خاصی به مولکولهای بزرگتر بنام ماکرومولکول (Makromolekule) تبدیل گشته ودر انتها از پیوند مولکولی این ماکرومولکولها با یکدیگر – پلیمر مورد نظر تشکیل می گردد .
ماکرومولکول منومر
پلیمر فشار- دما منومر
کاتالیزاتور منومر
ماکرومولکول منومر
طبیعی است که خصوصیات فیزیکی – شیمیایی – مکانیکی پلیمرها بدلیل تغییرات پیوندی و یا جابجائی اتم ها در ماکرومولکولها با خصوصیات مونومر اولیه فرق دارد .
2-1 روشهای تولید پلیمرها
طبق نظر IUPAC کلیه واکنش هایی که منجر به تشکیل یک پلیمر می شوند ، پلیمریزاسیون (Polymerisation) نامیده شده و فقط توسط نوع واکنش از یکدیگر متمایز می گردند مانند :
1- پلیمریزاسیون زنجیره ای یا افزایشی APK
2- پلیمریزاسیون تقطیری یا تراکمی KP
3- پلیمریزاسیون مرحله یی APS
APK ، KP و APS قبلا پلیمریزاسیون ، پلی کندنزاسیون و پلی ادیدسیون نامیده می شوند .
1-2-1 پلیمریزاسیون زنجیره ای (APK)
این پلیمریزاسیون یک واکنش شیمیایی است که در آن مونومرهای یک ماده آلی با یکدیگر ترکیب شده و ماکرومولکولهای کوچک و بزرگ را بوجود می آورند ساده ترین مثال برای این نوع واکنش ، پلیمریزاسیون اتیلن می باشد که در آن مولکولهای اتیلن تحت شرایط خاصی (دما – فشار) در حضور اینی تیاتورها و یا در برخی مواقع کاتالیزاتور با یکدیگر پیوند خورده و تا جائیکه واکنش قطع نگردد این پیوند زنجیری ادامه می یابد
از آنجا که ماکرومولکولها از تعداد نامشخصی مونومر تشکیل می شوند، لذا برای تعیین تعداد نسبی مونومرهای موجود درماکرومولکول یک پلیمر از میانگین درجه پلیمریزاسیون استفاده می گردد.
(P میانگین درجه پلیمریزاسیون
(M میانگین جرم مولکولی پلیمر
(M جرم مولکولی پلیمر
بطور مثال ازپلی اتیلنی با میانگین جرم مولکولی و جرم مولکولی مونومراتیلن برابر با M= 28 (C2 H4=24+4) نتیجه می شود که ماکرومولکول این پلیمر حدوداً از2000 مونومر تشکیل شده است.
هرگاه مونومرهای شرکت کننده در واکنش پلیمریزاسیون بیش از یک نوع (همو) باشند، ماکرومولکولهای نهایی و در نتیجه پلیمر تولیدی را کوپلیمر (Copolymer) می نمامند. مانند :
(a کوپلیمرهای منظم یا تناوبی …-A-B-A-B-A-B-…
(b کوپلیمرهای نامنظم یا راندم …-A-B-A-A-A-A-B-B-A-B-…
(c کوپلیمرهای بلوکه یا قالبی …-A-A-A-B-B-A-A-A-B-B-…
2-2-1- پلیمریزاسیون تقطیری یا تراکمی (KP)
در این واکنش نیز مونومرهای اولیه (اغلب بیش از یکنوع ) با یکدیگر ترکیب گشته و ماکرومولکول نهایی را تشکیل می دهند. در این واکنش نه تنها فرم قرارگیری اتم مونومرها ، بلکه درصد آنها نیز بعلت جداشدن محصولات کناری مثل آب و… در پلیمر نهایی تغییر می کند.
3-2-1- پلیمریزاسیون مرحله یی (APS)
در این واکنش شیمیایی نیز مونومرهای اولیه (اغلب دو نوع یا بیشتر) یا یکدیگر ترکیب شده و پلیمر مورد نظر را تشکیل می دهند. این واکنش همراه با جابجایی اتم های مونومرهای شرکت کننده در واکنش می باشد ولی بعلت جدا نشدن هیچ محصول جانبی از آن درصد اتم ها ثابت می مانند
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.