در سال ۱۸۶۲ بود که الکساندر پارکز اولین پلاستیک ساخته دست بشر را در نمایشگاه بین المللی لندن معرفی کرد. این محصول با عنوان پارکسین شناخته شده است که به عنوان جایگزینی برای عاج و شاخ تولید و به بازار عرضه شد. در ادامه با تاریخچه پلاستیک با ما همراه باشید.
اگرچه این محصول یک موفقیت تجاری محسوب نمی شد، اما پارکسین یا همان اولین پلاستیک شناخته شده اولین قدم مهم در توسعه صنعت پلاستیک ساخته دست بشر بود. این ماده واقعاً ارزش بالقوه و تنوع کاربرد های خود را نشان نداد تا اینکه جان وسلی هایت در آلبانی، نیویورک راهی برای تولید نسخه بهبود یافته پارکزین، که بیشتر به عنوان سلولوئید شناخته می شود، کشف کرد.
تاریخچه پلاستیک از اولین روز
برای دیدن عوامل مهم و تاثیر گذار در تاریخ غنی پلاستیک در ادامه مطلب با ما همراه باشید.
۱۹۰۷ – باکلیت
در حالی که پارکزین از ترکیبات آلی، به ویژه سلولز ساخته شد، دکتر لئو باکلند اولین پلاستیک کاملا مصنوعی جهان به نام باکلیت را ساخت. این شروع صنعت مدرن پلاستیک است.
۱۹۲۰ – کشف پلیمر ها
هرمان استودینگر وجود چیزی را که امروزه به عنوان پلیمر می شناسیم در سال ۱۹۲۰ ثابت کرد. پلاستیک ها تنها یک زیر مجموعه از پلیمرها هستند، یک اصطلاح گسترده که می تواند برای توصیف هر پلاستیک و همچنین چندین ترکیب آلی طبیعی دیگر به کار رود. حتی DNA خودمان نیز پلیمر است.
۱۹۳۳ – ۱۹۴۵ – نوآوری و جنگ
تعداد شگفت انگیزی از نوآوری های پلاستیکی و شیمیایی در دوره جنگ جهانی دوم پدیدار شد.
- پلی اتیلن (PE) در سال ۱۹۳۳ در انگلستان ساخته شد و یک راز دولتی کاملا محرمانه بود، زیرا پلاستیک سبک وزن برای عایق بندی کابل های رادار استفاده می شد و به اندازه کافی آنها را برای قرار دادن در هواپیماها سبک می کرد و به هواپیماهای بریتانیایی برتری قابل توجهی در برابر آلمانی ها می داد.
- پلی استایرن (PS) ابتدا به عنوان جایگزینی برای ریخته گری روی ایجاد شد، اما به سرعت جایگزینی برای لاستیک در کوپلیمر پلی استایرن و بوتادین شد: لاستیک استایرن-بوتادین (SBR).
- تولید نایلون که دوپونت آن را به عنوان جوراب بافی ابریشم مصنوعی در سال ۱۹۳۹ برای فروش عرضه کرد، به سرعت توسط ارتش ایالات متحده برای استفاده در چتر نجات و طناب جیره بندی شد.
- یک شیمیدان Dow در سال ۱۹۴۱ به طور تصادفی پلی استایرن منبسط شده (EPS) را ایجاد کرد و پلاستیک سبک وزن محکم به یک عایق حرارتی و ضربه گیر مفید تبدیل شد.
دهه ۱۹۵۰ – بازار در حال رشد
تولیدکنندگان پلاستیک به تولید محصولات مصرفی به عنوان خروجی موادی که در جنگ تولید کردند روی آوردند. پلی استر در دهه ۱۹۵۰ معرفی شد و پلی پروپیلن که امروزه یکی از پرمصرف ترین پلیمرهای جهان است، به عنوان یک کالا در سال ۱۹۵۴ شروع به کار کرد و به دلیل سازگاری آن به پلیمر بسیار مفیدی تبدیل شد.
پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) که امروزه بیشتر برای ساخت پارچ های پلاستیکی شیر و نایلکس دسته رکابی استفاده می شود، در این دوره نیز توسعه یافت. منشأ آن خلاقیت برخی از نوآوران بزرگ پلاستیک این دوره را نشان داد.
در حالی که در ابتدا نوید زیادی در تولید محصولات پلاستیکی مقاوم در برابر مواد شیمیایی مانند بطری‌ها، لوله‌ها داشت، آینده HDPE کاملاً نامطمئن بود زیرا تعداد زیادی از تولیدات اولیه به اندازه نمونه‌های ساخته شده در آزمایشگاه سازگار نبود. انبار هایی که تا زمان شوق هولاهوپ در اواخر دهه ۱۹۵۰ با HDPE فروخته نشده و غیرمشخص می شد، به مقادیر زیادی پلاستیک نیاز داشت که تقاضا برای اسباب بازی ها شش ماه از تولید اولیه HDPE را مصرف کرد. این باعث شد تا تولیدکنندگان در تجارت باقی بمانند تا زمانی که بتوانند مشکلات خود را با مواد حل کنند و آن را در کاربردهایی غیر از هولا هوپ قابل اعتمادتر کنند.
همه چیز در باره پلی اتیلن سنگین و سبک خطی، تفاوت LDPE و HDPE چیست ؟
دهه ۱۹۶۰
- خانواده ترموپلاستیک‌های پلی سولفون، که در سال ۱۹۶۵ معرفی شدند، بیشترین استفاده را در پوشش های طلایی لباس های فضایی دوران آپولو داشتند.
- الیاف مصنوعی پاراآرامید، که بیشتر با نام کولار شناخته می شود، نیز در سال ۱۹۶۵ معرفی شد و برای اولین بار در صنعت مسابقه برای جایگزینی فولاد در لاستیک های مسابقه ای استفاده شد، اگرچه از آن زمان تاکنون کاربردهای مدرن دیگری نیز پیدا کرده است، به ویژه در جلیقه های ضد گلوله.
دهه ۱۹۷۰ و پس از آن
- تحریم‌های نفتی، مصرف کنندگان و شرکت ها را به تمرکز مجدد بر روی پلاستیک های زیست تخریب پذیر در دهه ۱۹۷۰ سوق داد، هم به نفع حفظ محیط زیست و هم به نفع اقتصادی.
- پلاستیک های زیستی اواخر دهه ۱۹۸۰ و اوایل دهه ۱۹۹۰ پاسخ مستقیمی به این نگرانی‌ها بود، اما، دقیقاً مانند مد لاستیک‌سازی در دهه ۱۸۳۰، هنگامی که محصولات نتوانستند انتظارات مصرف‌کنندگان را برآورده کنند، هیجان اطراف آنها کاهش یافت.
- تحقیق و توسعه ادامه یافت و پلاستیک‌های زیستی به‌عنوان یک کلاس در تولید و در دسترس قرار گرفتند تا با علاقه مجدد مصرف‌کنندگان و صاحبان برند به گزینه‌های پلیمری پایدار مواجه شوند.
پلاستیک در دنیای مدرن، ماده انتخابی برای برنامه های نوآورانه
امروزه پلاستیک ها به دلیل پایداری، استحکام و انعطاف پذیری در طراحی، کاربرد های منحصر به فرد و نوآورانه در بخش‌هایی از مراقبت‌های بهداشتی و پزشکی، فناوری مصرف‌کننده، خودروسازی، بسته‌بندی، هوافضا، ساختمان‌سازی و ساخت‌وساز و هر چیز دیگری مشهور هستند.
همه چیز در رابطه با پلی اتیلن و کاربرد های آن را در اینجا مشاهده کنید.
پلاستیک چیست ؟
پلاستیک: برای اولین بار به عنوان راه حل محدودیت های منابع طبیعی در نظر گرفته شد.
کلمه “پلاستیک” در اصل به ماده ای اطلاق می شود که انعطاف پذیر بوده و به راحتی شکل می گیرد. فقط در اوایل دهه ۸۰ کلمه “پلاستیک” برای نشان دادن مواد پلیمری تغییر کرد.
خود پلیمر به معنای “ساخته شده از بخش های زیادی” یا زنجیره های مولکولی زیادی است. پلیمرهای طبیعی را می توان در طبیعت یافت، به عنوان مثال، سلولز به دست آمده از گیاهان.
تنها در اواسط دهه ۱۸۰۰ بود که انسان شروع به ساخت پلیمر های پلاستیکی یا همان پلیمر های مصنوعی کرد. گاهی اوقات پلیمرهای مصنوعی نیز از مخلوطی از مواد طبیعی مانند سلولز استفاده می کنند، اما اغلب پلیمرهای مصنوعی از بسیاری از اتم های کربن مشتق شده از نفت و منابع فسیلی استفاده می کنند.
پلیمرهای مصنوعی دارای ویژگی های قوی، سبک و انعطاف پذیر هستند. پلیمرهای مصنوعی دارای خواص “پلاستیکی” هستند. قبل از ایجاد پلاستیک، صنعت کاملاً به طبیعت وابسته بود: یکی از آنها کاغذی بود که از چوب گرفته می شد.
کاغذ به راحتی شکل می گیرد و سبک وزن است، اما محکم نیست، دوام زیادی ندارد، و چوب مصرف می کند که برای دسترسی به اکسیژن زمین و حفظ محیط زیست مهم است.
استفاده از مواد دیگر مانند فلزات، سنگ‌ها، استخوان ها، شاخ ها، نیش ها نیز به راحتی به دست نمی آید و پردازش آن آسان نیست، بنابراین دانشمندان به دنبال مواد جایگزینی هستند که بتوانند به تولید انبوه، سبک وزن، قوی، بادوام، ارزان قیمت، و کاملاً به منابع طبیعی وابسته نیست.
بنابراین زمانی که پلیمرهای مصنوعی که بعداً به نام پلاستیک شناخته شدند، کشف و توسعه یافتند، انقلاب پلاستیک در دنیای صنعتی آغاز شد.
اگرچه بیشتر به دلایل اقتصادی و عملی، پلاستیک، که در حال حاضر بر ما غالب شده است، در ابتدا به عنوان راه حلی برای حفظ در دسترس بودن منابع طبیعی روی زمین ایجاد شد.
تاریخچه توسعه صنعت پلاستیک
در ادامه ملب خلاصه ای از توسعه پلیمر های مصنوعی از اولین باری که کشف شدند تا به امروز آورده شده است :
- در سال ۱۸۳۹، چارلز گودیر به طور تصادفی فرآیندی به نام ولکانیزاسیون را کشف کرد که مواد لاستیکی را ایجاد کرد که کشسان تر و قوی تر بود. این ماده ایجاد شده توسط چارلز گودیر نیز یکی از اولین ترکیبات پلیمری بود که کشف شد.
- در سال ۱۸۴۶، چارلز شونبین، شیمیدان سوئیسی، هنگام ریختن مخلوطی از اسید نیتریک و اسید سولفوریک روی پنبه، به طور تصادفی نیتروسلولز را کشف کرد.
- در سال ۱۸۵۵، الکساندر پارکز سلولوئید یا معمولاً پارکزین را کشف کرد که مخلوطی از نیترات سلولز و کافور/آهک است. سلولوئید یا پارکزین اولین ترموپلاستیک است که وقتی در معرض گرما قرار می گیرد خاصیت انعطاف پذیری دارد و وقتی سرد است باز سفت می گردد.
- اولین پلاستیک های صنعتی در سال ۱۸۶۹ توسط جان وسلی هایت ساخته شد که پس از آن با یک جایزه ۱۰۰۰۰ دلاری از یک شرکت در نیویورک برای هرکسی که بتواند مواد جایگزین از عاج پیدا کند به چالش کشیده شد.
- در سال ۱۹۰۷، لئو هندریک باکلند، بلژیکی متولد آمریکا، باکلیت، اولین پلیمر مصنوعی ایجاد شده از مخلوط فنل و فرمالدئید را ایجاد کرد.
- در دهه ۱۹۳۰، شیمیدانان دوپونت به نام والاس کاروترز ترکیبی از پلیمرهای حاصل از تراکم اسید آدیپیک و انواع خاصی از مونومرهای دی آمینو هگزان را کشف کردند که می توانستند کشیده شوند و به رشته های قوی شبیه ابریشم تبدیل شوند. این ماده سبک، قوی و بادوام به نایلون معروف است.
پس از آن، پلیمر های مصنوعی مختلف و ترکیبات آنها با مواد شروع به کشف کردند، مانند ایمپلنت های سیلیکونی کشف شده در سال ۱۹۶۲، انواع پلاستیک PVC یافت شده در سال ۱۹۶۹، مواد پلاستیکی نوع HDPE کشف شده در سال ۱۹۷۰، همچنین پلاستیک های زیستی (پلاستیک ساخته شده از منابع طبیعی و نسبتاً آسان). تجزیه شدن در مقایسه با پلاستیک مصنوعی) اولین بار توسط موریس لموین در سال ۱۹۲۶ کشف شد.
عوارض پلاستیک چیست ؟ بیوپلاستیک چیست ؟
پلاستیک هنوز هم یکی از بهترین اختراعات بشر است. اما ما آن را خیلی زیاد، خیلی سریع تولید کردیم، بنابراین انباشته شد و ما باید راه هایی برای کاهش سرعت و کاهش ارتفاع پلاستیکی که ساخته ایم و در طبیعت رها شده است پیدا کنیم.
بیوپلاستیک چیست ؟ بیوپلاستیک نوعی پلاستیک است که با اشعه خورشید و دیگر باکتری ها قابلیت تجزیه در محیط زیست را دارد اما هنوز کامل نیست و نقص های زیادی دارد. به طور کلی این نوع پلاستیک سرعت تخریب بسیار بیشتری در محیط زیست دارد.
برای استفاده بهینه، بیوپلاستیک هنوز به یک سیستم خاص (مانند اشعه ماوراء بنفش و باکتری های خاص برای کمک به فرآیند تخریب) نیاز دارد و این بدان معناست که اگر تصمیم به تغییر استفاده از پلاستیک مصنوعی پلیمری گرفتیم، باید خودمان را بهتر آماده کنیم.
اگر این کار را نکنیم، پلاستیک زیستی می‌تواند مشکل بعدی ما باشد، درست مانند آنچه که صدها سال پیش بین پلاستیک و کاغذ اتفاق افتاد.
تاریخچه نایلون چیست ؟
نایلون، هر ماده پلاستیک مصنوعی متشکل از پلی آمیدهای با وزن مولکولی بالا و معمولاً، اما نه همیشه، به صورت الیاف ساخته می شود. نایلون ها در دهه ۱۹۳۰ توسط یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی یک شیمیدان آمریکایی به نام Wallace H. Carothers ساخته شدند که برای E.I کار می کرد. شرکت du Pont de Nemours تولید موفقیت آمیز فیبر مفید با سنتز شیمیایی از ترکیباتی که به آسانی از هوا، آب، و زغال‌سنگ یا نفت در دسترس هستند، باعث گسترش تحقیقات روی پلیمرها شد و منجر به تولید سریع خانواده های نایلبون مصنوعی شد.
نایلون را می توان از طریق اسپینر ها از مذاب یا محلول بیرون کشید، ریخته گری کرد یا اکسترود کرد تا الیاف، رشته ها، موهای زائد یا ورقه هایی برای تولید نخ، پارچه و بند ناف تشکیل شود. و می توان آن را به محصولات قالب گیری تبدیل کرد. مقاومت بالایی در برابر سایش، حرارت و مواد شیمیایی دارد.
هنگامی که به صورت سرد کشیده می شود، سخت، الاستیک و قوی است. نایلون که بیشتر به صورت رشته‌های ریز و درشت در محصولاتی مانند جوراب بافی، چتر نجات و مو ها مصنوعی شناخته می شود، در تجارت قالب‌گیری نیز استفاده می‌شود، به‌ویژه در قالب‌گیری تزریقی، جایی که چقرمگی و توانایی آن برای جریان در اطراف درج‌های پیچیده از مزایای اصلی آن است.
پلی آمیدها ممکن است از یک اسید دی کربوکسیلیک و یک دی آمین یا از یک اسید آمینه که قادر به تراکم خود است یا لاکتام آن ساخته شوند که با گروه عاملی -CONH- در یک حلقه مشخص می شود، مانند ε-کاپرولاکتام. با تغییر اسید و آمین می توان محصولاتی سخت و سخت یا نرم و لاستیکی ساخت. پلی آمیدها چه به صورت رشته ها و چه به صورت قالب گیری ساخته شوند، با درجه بالایی از کریستالی بودن مشخص می شوند، به ویژه آنهایی که از آمین های اولیه به دست می آیند. تحت کشش، جهت‌گیری مولکول‌ها تا زمانی ادامه می‌یابد که نمونه به حدود چهار برابر طول اولیه‌اش کشیده شود، این ویژگی در رشته‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
دو مورد از موادی که برای سنتز رایج ترین نایلون استفاده می شود، اسید آدیپیک و هگزامتیلن دی آمین، هر کدام دارای شش اتم کربن هستند و محصول نایلون ۶ و ۶۶ نامگذاری شده است. هنگامی که کاپرولاکتام ماده اولیه است، نایلون ۶ به دست می آید، به این دلیل که دارای شش اتم کربن در واحد اصلی است.