پلی استال یا پلی اکسی متیلن (Polyoxymethylene یا POM) یک پلیمر مهندسی است که به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی منحصربه فرد خود، در طیف گسترده ای از کاربردها در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. این پلیمر با ساختار کریستالی بالا، ترکیبی از سختی، مقاومت به سایش و ثبات ابعادی را ارائه می دهد.
این ماده به خاطر مقاومت بالا در برابر سایش، سختی، مقاومت به مواد شیمیایی و پایداری ابعادی شناخته شده است. پلی استال معمولاً در قطعاتی که نیاز به دقت بالا و استحکام مکانیکی دارند، مانند چرخ دنده ها، یاتاقان ها و سایر اجزای مکانیکی استفاده می شود. پلی استال به عنوان یک پلیمر مهندسی با خواص مکانیکی، شیمیایی و حرارتی برجسته، نقش مهمی در توسعه قطعات صنعتی و جایگزینی مواد سنتی مانند فلزات را ایفا کرده است. با وجود معایبی نظیر حساسیت به UV، با افزودنی ها و فرآیندهای اصلاحی می توان این محدودیت ها را کاهش داد و از مزایای آن در صنایع مختلف بهره برد.
خواص فیزیکی و شیمیایی پلی استال
پلی استال به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد، در دسته پلیمرهای مهندسی پر کاربرد قرار میگیرد. این ماده دارای ساختار مولکولی ویژهای است که باعث میشود خواص مکانیکی، حرارتی و شیمیایی استثنایی از خود نشان دهد.
خواص فیزیکی پلی استال
پلی استال از لحاظ فیزیکی به عنوان یک پلیمر ترموپلاستیک با چگالی بالا و ساختاری بلورین شناخته میشود. این ماده دارای چگالی در محدوده 1.41 تا 1.43 گرم بر سانتی متر مکعب است که نشان میدهد پلی استال در مقایسه با بسیاری از پلیمرهای دیگر وزن متوسط و در عین حال تراکم بالایی دارد. ساختار بلوری این پلیمر باعث میشود که از سختی و پایداری ابعادی بسیار خوبی برخوردار باشد؛ به این معنا که در شرایط مختلف، تغییر شکل و انبساط کمی از خود نشان میدهد.
پلیاستال به دلیل ساختار مولکولی منظم و متراکم، در برابر فشار مکانیکی بسیار مقاوم است و همچنین میزان سفتی و سختی بالایی دارد. این پلیمر در دماهای پایین و زیر صفر نیز انعطافپذیری خود را حفظ میکند و دچار شکنندگی نمیشود. در مقابل، در دماهای بالا تا حدود 100-120 درجه سانتیگراد به طور مداوم قابل استفاده است، اما در دماهای بالاتر ممکن است خواص مکانیکی آن کاهش یابد.
پلی استال در برابر سایش و خزش (تغییر شکل در اثر تنش مداوم) بسیار مقاوم است و عملکرد خوبی در قطعات متحرک مانند چرخدندهها و بلبرینگها دارد. ضریب اصطکاک پایین این ماده باعث میشود که در بسیاری از کاربردها نیاز به روانکاری اضافی نداشته باشد.
خواص شیمیایی پلی استال
پلی استال از لحاظ شیمیایی پایداری بالایی دارد و در برابر حلالهای آلی مانند الکلها، بنزین و بسیاری از هیدروکربنها مقاوم است. همچنین این پلیمر در تماس با روغنها و گریسها دچار تخریب نمیشود و به همین دلیل در بسیاری از قطعات صنعتی که با این مواد در تماس هستند، استفاده میشود.
با این حال، پلی استال در برابر اسیدهای قوی و بازهای قلیایی عملکرد ضعیفی دارد و ممکن است دچار تخریب شیمیایی شود. این ضعف شیمیایی به خصوص در پلی استال هموپلیمر دیده میشود؛ در حالیکه کوپلیمر مقاومت بیشتری در برابر این عوامل از خود نشان میدهد.
از دیگر خواص شیمیایی پلیاستال میتوان به مقاومت در برابر هیدرولیز اشاره کرد. در محیطهای مرطوب و در تماس با آب، پلیاستال پایداری خوبی دارد و دچار جذب آب نمیشود؛ به همین دلیل برای قطعاتی که در محیطهای مرطوب استفاده میشوند، مناسب است.
مزایای پلی استال
پلی استال در برابر برخی مواد شیمیایی مقاوم است، اما در مواجهه با انواع خاصی از اسیدها، مانند اسیدهای قوی مثل اسید سولفوریک یا اسید نیتریک، ممکن است دچار تخریب شود. این پلیمر بیشتر در برابر مواد شیمیایی غیرآلی و آلی کم خطر مقاوم است، اما در مخازن حاوی اسیدهای قوی یا ترکیبات خورنده، ممکن است عملکرد آن محدود باشد.
پلی استال به دلیل ساختار کریستالی خود، مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد، اما به طور کلی، در مقایسه با سایر مواد مانند پلی اتیلن، پلی پروپیلن یا فلزات مقاوم در برابر خوردگی مانند فولاد ضد زنگ، مقاومت کمتری در برابر اسیدهای قوی و ترکیبات خورنده دارد. در نتیجه استفاده از این پلیمر در ساخت مخزن اسید کاربرد محدودی دارد.
مهمترین مزایای پلیمر پلی استال عبارتند از:
- سختی و مقاومت مکانیکی بالا
- پایداری و مقاومت حرارتی بالا
- جذب کم آب
- فرآیند پذیری مناسب
- استحکام مکانیکی بالا
- پایداری ابعادی عالی
- مقاومت شیمیایی خوب
- اصطکاک پایین و مقاومت در برابر سایش
- مقاومت در برابر آب و رطوبت
- ظاهر زیبا و براق
- قیمت مناسب در مقابل عملکرد
این پلیمرها معایبی نیز دارند که مهمترین آنها عبارتند از:
- مقاومت کم در برابر اشعه ماورای بنفش (UV) بدون افزودنی های محافظ
- حساسیت به اکسایش حرارتی در دماهای بالا
- محدودیت در اتصال با چسب های عمومی
روش های تولید پلی استال
تولید پلی اکسی متیلن معمولاً از طریق فرآیند پلیمریزاسیون انجام می شود. این روند تولیدی برای تأمین خواص مکانیکی، شیمیایی و حرارتی ویژه ای که پلی استال نیاز دارد، طراحی شده است. در ادامه مراحل اصلی تولید این پلیمر شرح داده شده است:
پلی استال معمولاً از طریق پلیمریزاسیون حلقوی باز یا ترنس استریفیکیشن تولید می شود. در این روش، مونومرهای مختلفی مانند فرمالدهید (HCHO) و اسیدهای کربوکسیلیک به یکدیگر متصل شده و یک زنجیره پلیمری تشکیل می دهند. در این فرآیند، مولکول های فرمالدهید به حلقه های حلقوی متصل می شوند و سپس با استفاده از یک کاتالیزور مناسب این حلقه ها به یکدیگر پیوند می خورند. در روش پلیمریزاسیون ترنس استریفی کیشن از مواد اولیه مختلف و کاتالیزورها برای تولید پلی اکسی متیلن استفاده می کند.
در مرحله پلیمر سازی مواد شیمیایی مورد نیاز برای پلیمریزاسیون به یک مخزن بزرگ وارد می شود. در این مخزن، دما و فشار تحت کنترل دقیق قرار می گیرد تا واکنش پلیمریزاسیون به درستی انجام شود و پلی اکسی متیلن با ویژگی های مطلوب به دست آید.
پس از پلیمریزاسیون، پلی استال تولید شده معمولاً به صورت پودر یا دانه های ریز در می آید. این دانه ها سپس در دمای خاص خشک می شوند تا رطوبت آنها کاهش یابد و از تأثیر منفی آن بر کیفیت محصول نهایی جلوگیری شود.
مرحله بعدی شکل دهی با فرآیند اکستروژن است؛ دانه های خشک شده پلی استال به دستگاه های اکستروژن وارد و دانه ها ذوب شده و از یک قالب عبور داده می شوند تا به شکل نهایی مانند ورق، لوله یا گرانول های کوچک در آیند. گرانول های تولید شده ممکن است برای تولید قطعات مختلف در صنایع خودروسازی، الکترونیک یا سایر کاربردهای صنعتی استفاده شوند.
در بسیاری از موارد، پلی اکسی متیلن برای بهبود خواص خود مثل استحکام، انعطاف پذیری، مقاومت در برابر دما و UV با افزودنی ها و مواد تقویتی مانند الیاف شیشه ای تقویت می شود.
انواع پلی استال
پلی استال به طور کلی به دو دسته غیر تقویت شده و تقویت شده تقسیم بندی می شود که هر کدام مزایا و کاربردهای خودشان را دارند. در ادامه به توضیح کامل این دو خواهیم پرداخت.
پلی استال غیر تقویت شده
این نوع پلی استال معمولاً از مواد اولیه ساده ساخته شده است و خواص مکانیکی آن معمولاً به طور طبیعی از خواص برجسته پلی استال ناشی می شود. این نوع معمولاً برای کاربردهایی استفاده می شود که نیاز به مقاومت بسیار بالا در برابر فشار یا دما ندارند.
پلی اکسی متیلن غیر تقویت شده به طور طبیعی مقاومت خوبی در برابر شرایط محیطی و شیمیایی دارد. این پلیمر بدون افزودن مواد تقویت کننده مانند الیاف شیشه یا سایر مواد تقویت کننده تولید شده است لذا عموماً خواص مکانیکی کمتری نسبت به پلی استال های تقویت شده دارد، اما همچنان ویژگی های خوبی مانند مقاومت در برابر فشار و اصطکاک را از خود نشان می دهد.
از کاربردهای رایج پلی اکسی متیلن غیرتقویت شده می توان به قطعات دقت بالا در صنایع خودروسازی، ماشین آلات، الکترونیک و تجهیزات پزشکی اشاره کرد.
پلی استال تقویت شده
این نوع از پلی استال با افزودن الیاف یا مواد تقویت کننده مانند الیاف شیشه یا کربن تقویت شده است. این افزودنی ها باعث افزایش خواص مکانیکی پلی اکسی متیلن می شوند و آن را برای استفاده در کاربردهایی که نیاز به استحکام و مقاومت بالاتر دارند، مناسب می سازد.
پلی استال تقویت شده یک نوع پلاستیک مهندسی است که با افزودن مواد تقویتی باعث افزایش ویژگی هایی مانند استحکام کششی، سختی و مقاومت به فشار می شود. این نوع پلی اکسی متیلن به دلیل خواص عالی خود در کاربردهایی مانند قطعات ماشین آلات، تجهیزات خودرویی، اجزای الکترونیکی و قطعات صنعتی که نیاز به مقاومت بالا دارند، مورد استفاده قرار می گیرد. پلی استال تقویت شده معمولاً در صنایع مختلف مانند خودروسازی، الکترونیک و مهندسی مکانیک به کار می رود.
کاربردهای پلی استال
پلی استال به دلیل ویژگی های منحصربه فرد خود، در صنایع مختلف کاربرد دارد:
- در تولید قطعات مختلف خودرو مانند چرخ دنده ها، پیچ و مهره ها، قطعات سیستم سوخت رسانی و اجزای الکتریکی استفاده می شود.
- برای تولید قطعات الکتریکی مانند سوکت ها، سوئیچ ها و اتصال دهنده ها به کار می رود. این ماده به دلیل خصوصیات عایق الکتریکی و مقاومت در برابر حرارت انتخاب مناسبی است.
- برخی از لوازم خانگی مانند دستگاه های پخت و پز، میکسرها، ماشین لباسشویی و سایر ابزارهای خانگی و صنعتی نیز از پلی استال ساخته می شوند.
- پلی اکسی متیلن در تولید برخی تجهیزات پزشکی مانند ابزار جراحی، دریچه های پزشکی و دیگر قطعات که نیاز به دقت بالا و مقاومت در برابر مواد شیمیایی دارند، کاربرد دارد.
- تولید یاتاقان ها، بلبرینگ ها و ریل های کشویی.
- پلی استال می تواند در ساخت قطعات مختلف فیلترپرس مانند بدنه، واشرها، صفحات فیلتر یا قطعات دیگر به کار رود. ویژگیهای پلی استال مانند مقاومت در برابر خوردگی، استحکام بالا و پایداری در برابر فشار و دما، باعث میشود که این پلیمر گزینه مناسبی برای استفاده در صفحات و دسته های فیلترپرس ها باشد.
- لولههای پلی استال همچون لوله پلی اتیلنی فشار قوی در سیستمهای آبیاری به ویژه در مواردی که فشار آب بالا است و لولهها باید در برابر شرایط سخت محیطی مقاومت کنند، کاربرد دارند. این لولهها از دوام بالایی برخوردارند و در برابر سایش و فشار مقاومت نشان میدهند.
روش های نگهداری پلی استال
برای نگهداری و استفاده صحیح از پلی استال، با رعایت این نکات، می توانید عمر مفید پلی استال را حفظ کرده و از عملکرد بهینه آن در کاربردهای مختلف بهره برداری کنید.
- باید در دمای خشک و خنک نگهداری شود. بهترین دما برای نگهداری آن معمولاً بین 15 تا 30 درجه سانتی گراد است. از نگهداری آن در محیط های مرطوب یا در دماهای بالاتر از 60 درجه سانتی گراد پرهیز کنید، چرا که این شرایط می توانند باعث تخریب خواص ماده شوند.
- پلی استال باید در بسته بندی های مناسب و ضد رطوبت نگهداری شود. در صورتی که پلی اکسی متیلن در قالب های آماده یا گرانول ها باشد، بسته بندی های پلاستیکی یا کیسه های خاص می توانند از نفوذ رطوبت جلوگیری کنند. مخزن استیل به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و واکنش شیمیایی، گزینه مناسبی برای انجام پلیمریزاسیون پلی استال می باشد. همچنین برای ذخیره سازی کوتاه مدت در دما و فشار پایین، بدلیل خشک بودن محصول نهایی، مخزن پلی اتیلن یا مخازن پلی پروپیلن مقاوم به حلال ها می تواند گزینه مناسبی باشد.
- این ماده نباید در معرض نور مستقیم خورشید یا منابع اشعه ماوراء بنفش قرار گیرد، زیرا تابش مستقیم می تواند باعث تغییر رنگ یا کاهش خواص مکانیکی آن شود.
- پلی اکسی متیلن باید از تماس با مواد شیمیایی خورنده، مانند اسیدها یا بازها جلوگیری شود.
- برای استفاده از پلی اکسی متیلن، معمولاً توصیه می شود که آن را در مدت زمان معقولی استفاده کنید، زیرا ممکن است خواص آن پس از گذشت مدت زمان طولانی تغییر کند.
- در هنگام پردازش پلی اکسی متیلن مثل ذوب کردن یا قالب گیری، باید به دمای مناسب برای فرآیند توجه کنید تا از تجزیه حرارتی آن جلوگیری شود. دمای پردازش معمولاً در حدود 200 تا 250 درجه سانتی گراد است.
قیمت پلی استال
قیمت این پلیمر پرکاربرد در ایران بستگی به برند، نوع گرید و منبع وارداتی دارد. به طور کلی، قیمت این ماده در حدود 300.000 تا 500.000 تومان به ازای هر کیلوگرم متغیر است. این تفاوت قیمت میتواند به دلیل نوع بسته بندی، گرید مواد (هموپلیمر یا کوپلیمر) و تأمین کننده ها باشد. همچنین، واردات این ماده از کشورهای مختلف مانند تایوان، چین و کشورهای اروپایی تأثیر زیادی بر قیمت آن دارد.
- پلی استال از مواد اولیه نفتی مانند متانول و فرمالدهید تولید می شود. تغییرات در قیمت این مواد می تواند تأثیر زیادی بر قیمت نهایی پلی استال داشته باشد.
- فرایند تولید پلی اکسی متیلن نیاز به انرژی دارد، بنابراین نوسانات در هزینه انرژی (مثل برق و گاز) می تواند قیمت محصول را تحت تأثیر قرار دهد.
- میزان عرضه و تقاضا در بازار پلی اکسی متیلن، به ویژه در صنایع مختلف مانند خودروسازی، الکترونیک و لوازم خانگی بر قیمت آن تأثیر میگذارد. در مواقعی که تقاضا افزایش مییابد و عرضه کمتر است، قیمتها بالاتر میروند.
- تعداد تولید کنندگان پلی اکسی متیلن و سطح رقابت بین آنها میتواند قیمتها را تنظیم کند. رقابت کمتر میتواند منجر به قیمتهای بالاتر شود.
- بحران های اقتصادی، تحریم ها، تغییرات سیاست های تجاری و مالی و وضعیت اقتصادی جهانی می توانند تأثیر زیادی بر قیمت پلی استال داشته باشند.
- پلی استال های با ویژگی های خاص یا مقاومت بیشتر و کیفیت تولید آن می تواند در قیمت نهایی تأثیرگذار باشد.
- چون بسیاری از مواد اولیه و فرآورده ها به صورت وارداتی هستند، نوسانات نرخ ارز می تواند تأثیر زیادی بر قیمت پلی اکسی متیلن در کشورهایی که وابسته به واردات هستند، بگذارد.
- بهبود فرآیندهای تولید و تکنولوژی های جدید می تواند باعث کاهش هزینه های تولید و در نتیجه کاهش قیمت پلی اکسی متیلن شود.
برای خرید و مشاوره دقیقتر، میتوانید با کارشناسان فروش شرکت ناب زیست در ارتباط باشید.
