محصولات پلیمری به عنوان یکی از اساسی‌ترین و پرکاربردترین مواد در دنیای امروز شناخته می‌شوند. این مواد نه تنها در صنایع مختلف نظیر ساختمان، برق و الکترونیک، خودروسازی و بسته‌بندی به کار می‌روند، بلکه در زندگی روزمره ما نیز حضور پررنگی دارند. از لوازم خانگی گرفته تا کالاهای مصرفی. محصولات پلیمری به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردی که دارند، به بخشی جدایی‌ناپذیر از زندگی ما تبدیل شده‌اند. در این مقاله، به بررسی انواع محصولات پلیمری وروند تولید این مواد، محصولات پلیمری ایران، جایگاه پلیمرها در صنعت پتروشیمی ایران و صادرات آنها، خواهیم پرداخت.
پلیمرها
کلمه پلیمر از یونانی کلاسیک "پلی" به معنای "بسیاری" و "مر" به معنای "قسمت ها" گرفته شده است. مولکول پلیمر دارای وزن مولکولی بسیار بالایی (بین ۱۰,۰۰۰ تا ۱,۰۰۰,۰۰۰ گرم بر مول) است و شامل چندین واحد ساختاری است که معمولاً با پیوندهای کووالانسی به هم متصل شده‌اند. پلیمرها از طریق واکنش شیمیایی مونومرها به دست می آیند. مونومرها توانایی واکنش با مولکول دیگری از همان نوع یا نوع دیگر را در شرایط مناسب دارند تا زنجیره پلیمر را تشکیل دهند. این فرآیند در طبیعت منجر به تشکیل پلیمرهای طبیعی شده است، در حالی که پلیمرهای مصنوعی دست‌ساز انسان هستند.
سال هاست که مردم از پلیمرها در زندگی خود استفاده می کنند، اما تقریباً تا زمان جنگ جهانی دوم به خوبی با آنها آشنا نبودند. مواد نسبتاً کمی برای ساخت اقلام مورد نیاز زندگی متمدن وجود داشت. برای بیشتر ساخت و سازها از فولاد، شیشه، چوب، سنگ، آجر و بتن استفاده می شد و برای تولید لباس یا پارچه، از پنبه، چوب، کتان و چند محصول کشاورزی دیگر بهره برداری می شد. با این حال، توسعه پلیمرهای مصنوعی در اوایل قرن بیستم آغاز شد و با کشف نایلون و پلی‌استر، انقلابی در علم مواد به وقوع پیوست. این پیشرفت ها به تولید انبوه و تجاری سازی پلیمرها منجر شد و به تدریج صنایع مختلف را تحت تأثیر قرار داد.
تاکنون اهمیت پلیمرها به دلیل کاربردهای آنها در حوزه های مختلف علوم، فناوری ها و صنعت، از استفاده های ابتدایی تا بیوپلیمرها و پلیمرهای درمانی به طور قابل توجهی بیشتر مورد اشاره قرار گرفته است و امروزه صنعت پلیمر به سرعت توسعه یافته و بزرگ تر از صنایع مس، فولاد، آلومینیوم و برخی صنایع دیگر به صورت ترکیبی است.
پلیمرها به عنوان مواد اولیه، در بسیاری از صنایع مختلف از جمله خودروسازی، بسته بندی، الکترونیک و ساختمان سازی کاربرد دارند. این مواد به دلیل ویژگی های خاصی مانند سبکی، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت شکل پذیری، به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می گیرند. در صنعت خودروسازی، پلیمرها به عنوان جایگزین مناسبی برای فلزات در برخی قطعات خودرو به کار می روند، که باعث کاهش وزن و بهبود کارایی خودروها می شود. همچنین، در صنعت بسته بندی، پلیمرها به دلیل قابلیت تولید در اشکال و اندازه های مختلف، گزینه‌ای محبوب برای تولید بسته بندی های متنوع هستند.
محصولات پلیمری چیست؟
افزایش سریع تقاضا برای محصولات تولیدی، مواد جدیدی را معرفی کرد. این مواد جدید همان پلیمرها هستند و تأثیر آنها بر شیوه زندگی کنونی تقریباً غیرقابل محاسبه است. محصولات ساخته شده از پلیمرها در اطراف ما وجود دارند: لباس های تولید شده از الیاف مصنوعی، لیوان های پلی‌اتیلن، فیبر شیشه‌ای، بلبرینگ های نایلونی، کیسه های پلاستیکی، رنگ های پایه پلیمر، چسب اپوکسی، بالشتک های فوم پلی‌یورتان، دریچه های قلب سیلیکونی و ظروف پوشش دار با تفلون. این فهرست تقریباً بی پایان است.
محصولات پلیمری مانند پلاستیک های مصنوعی، الیاف، لاستیک ها، پوشش ها و چسب ها به طور فزاینده‌ای در زندگی مدرن مورد استفاده قرار گرفته اند و به ماده ای ضروری تبدیل شده‌اند. نیازهای اساسی انسانی مانند پوشاک، غذا، مسکن و حمل و نقل به طور نزدیکی با محصولات پلیمری مرتبط هستند.
فرآیند تولید محصولات پلیمری معمولاً شامل مراحل مختلفی است. این مراحل شامل ترکیب مواد اولیه، فرایند شکل دهی و سپس مرحله نهایی یعنی بسته بندی و توزیع است. در مرحله اول، مواد اولیه شامل مونومرها و افزودنی ها به دقت انتخاب و ترکیب می شوند. سپس، این ترکیبات به روش های مختلفی نظیر اکستروژن، تزریق یا قالب گیری شکل می گیرند. در نهایت، محصول نهایی با توجه به نیاز بازار بسته بندی و به فروش می رسد. این فرایندها به گونه‌ای طراحی شده اند که از کیفیت و کارایی محصولات پلیمری اطمینان حاصل شود.
محصولات پلیمری ایران
کشور ایران با داشتن منابع غنی نفت و گاز، ظرفیت های بالایی برای تولید محصولات پلیمری دارد. محصولات پلیمری ایران شامل انواع پلاستیک ها، الیاف مصنوعی و رزین ها می شود که در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، ساختمان، بسته بندی، پزشکی و ... کاربرد دارند. پلی اتیلن، پلی پروپیلن، و پلی وینیل کلراید (PVC) از جمله پرکاربردترین مواد پلیمری در کشور هستند. در صنعت بسته بندی، پلی‌اتیلن به دلیل ویژگی های ممتاز خود، جایگاه ویژه‌ای دارد. همچنین الیاف مصنوعی مانند نایلون و پلی‌استر نیز در تولید منسوجات و پوشاک نقش کلیدی ایفا می کنند. با توجه به تنوع و کاربردهای گسترده این محصولات، می توان گفت که صنعت پلیمری ایران پتانسیل بالایی برای رشد و توسعه دارد. در ادامه به انواع محصولات پلیمری ایران می پردازیم:
این محصولات مواد پلیمری هستند که معمولاً در یک حلال آلی حل می شوند و بر اساس ساختار شیمیایی و کاربرد آنها به دسته های مختلفی از جمله رزین آلکید (بلند روغن، متوسط روغن و کوتاه روغن)، رزین پلی استر (اشباع و غیر اشباع)، هارد رزین ها و اکریلیک (ترموست، ترموپلاست و دو جزئی) تقسیم می‌شوند.
این رزین ها برای تولید رنگ های داخلی و خارجی ساختمان، پوشش های مقاوم در برابر شرایط جوی، عایق های سفید بام، پوشش های انعطاف‌پذیر و آب بند و پوشش های جلادار استفاده می شوند. همچنین، در ساخت انواع چسب های فشار حساس، بیندر نساجی و هموپلیمرها که در صنعت رنگ و نساجی کاربرد دارند، نقش مهمی دارند. این محصولات سهم بزرگی از بازار مصرف را به خود اختصاص داده‌اند.
با فرمول شیمیایی CH4 ساده ترین نوع از آلکان ها (هیدروکربن های سیرشده زنجیری) است که در دسته سوخت های فسیلی جای دارد و به عنوان سوخت از جمله سوخت موشک استفاده شود.
اتیلن یا اتن با فرمول شیمیایی C2H4 ساده ترین هیدروکربن غیر اشباع بوده و برای ساخت پلاستیک، فیلم و همچنین شوینده ها، روان کننده های مصنوعی و استایرن ها جهت ساخت بسته بندی محافظ استفاده می شود.
پروپیلن که همچنین با نام پروپن یا متیل اتیلن نیز شناخته می شود، گازی بی رنگ و بی بو که برای سوخت و ساخت پلی پروپیلن استفاده می شود. همچنین یک پلیمر پلاستیکی همه کاره است که برای تولید محصولات مختلف از جمله فرش و کف سازه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
یک ترکیب شیمیایی آلی با فرمول مولکولی C6H6 است. بنزن مایعی بی رنگ و بسیار قابل اشتعال با بوی شیرین است که در صنایع مختلف از جمله داروها، مبلمان، وسایل الکترونیکی و بسته بندی مواد غذایی به وفور مورد استفاده قرار می گیرد.
یک گاز هیدروکربنی است که دارای چهار اتم کربن و فرمول شیمیایی C4H10 می باشد. این ماده به آسانی قابلیت تبدیل به حالت مایع را دارد و دارای درجه اشتعال بالایی است. منابع اصلی آن شامل نفت و گاز طبیعی مایع می باشد و در فرآیند پالایشگاه تولید می شود. بوتان به طور کلی برای تولید سوخت و همچنین بیشتر صنایع مورد استفاده قرار می گیرد.
به عنوان ساده ترین الکل، مایعی بی رنگ، فرار، سمی و قابل اشتعال است که به متیل الکل، الکل متیلیک، متیل هیدرات، متیل هیدروکسید و الکل چوب نیز معروف می باشد و در عایق بندی حرارتی و ساخت‌وساز ساختمان استفاده می شود.
تولوئن که با نام تولول، متیل بنزن، دی متیل کتون و فنیل متان مشهور است، یک هیدروکربن آروماتیک سمی با فرمول مولکولی C6H5CH3 است. تولوئن ها در تولید فوم های پلی اورتان، سنتز مواد منفجره و به عنوان یک تقویت کننده عدد اکتان در سوخت های بنزین به کار می رود. همچنین در ساخت جوهرها و وسایل ورزشی کاربرد دارند.
بوتادین (1,3-butadiene) یک هیدروکربن غیر اشباع با فرمول شیمیایی C₄H₆ است که ماده اصلی لاستیک های مصنوعی ABS، PBR و SBR بوده و برای تولید انواع لاستیک و لاستیک خودرو استفاده می شود.
- بنزن، تولوئن، زایلن(BTEX)
ترکیبات هیدروکربنی آروماتیکی هستند که به صورت گسترده در صنایع مختلف همچون صنعت رنگ، چسب، لاستیک سازی، آفت کش ها و... به کار برده می شوند.
که به اختصار پی وی سی نامیده می‌شود، یکی از انواع پلیمرهای ترموپلاستیک است که به صورت سخت و انعطاف‌پذیر تولید می گردد. در حال حاضر، این ماده به عنوان جایگزینی مناسب برای مصالح سنتی نظیر چوب، سیمان و سفال در حوزه ساختمان سازی به کار می رود.
محصولات پلیمری خود اصولاً به دو دسته اصلی تقسیم می شوند: ترموپلاستیک ها و ترموست ها.
این دسته از محصولات به سرعت ذوب و سرد می شوند. بعد از ذوب شدن، هنگام سرد شدن دوباره به حالت جامد بر می‌گردند. این مواد عمدتاً پلاستیکی هستند و به دلیل قابلیت بازیافت، کمتر به محیط زیست آسیب می زنند.
این محصولات در برابر حرارت مقاومت بیشتری دارند و هنگام گرم شدن سفت تر می‌شوند. این مواد یا به طور کامل می سوزند یا سخت تر می شوند. به همین دلیل، ترموست ها قابلیت بازیافت ندارند و به محیط زیست آسیب می زنند. تولید این محصولات کمتر از ترموپلاستیک هاست. یکی از معروف ترین ترموست ها، ملامین است که در ظروف ملامینی استفاده می شود. رزین نیز در ساخت زیورآلات و وسایل دکوری بکار می رود.
روش های تولید مواد پلیمری
بسته به نیازهای مواد اولیه پلیمری، روش های مختلفی برای تولید این مواد به کار می رود. در همه این روش ها، ابتدا ماده باید حرارت ببیند تا به دمای ذوب برسد. در این حالت، ماده برای شکل دهی آماده می شود. درک رفتار هر نوع پلاستیک در دماهای بالا اهمیت زیادی دارد. به عنوان نمونه، شاخص مذاب (MFI) یا سرعت جریان مذاب، رایج ترین روش ها برای بررسی این رفتار هستند. در ادامه به شرح کامل روش های تولید مواد پلیمری می پردازیم:
یکی از روش های رایج در تولید مواد پلاستیکی، اکستروژن نام دارد. در این فرایند، ماده پلیمری تحت فشار، شکل می گیرد و سطح مقطع آن کاهش می یابد. فرآیند اکستروژن می‌تواند به دو صورت مستقیم و غیر مستقیم انجام شود. در اکستروژن مستقیم، ماده مذاب تحت فشار از یک قالب کوچک تر عبور می کند، در حالی که در اکستروژن غیر مستقیم، قالب به داخل ماده مذاب فشار داده می شود.
در این روش، ابتدا پودر پلاستیک به همراه افزودنی هایی مانند مستربچ در دستگاه مخلوط‌کن ترکیب می شود و سپس به قیف تغذیه اکسترودر منتقل می گردد. نیروی لازم برای این دستگاه می تواند به دو صورت هیدرولیکی یا مکانیکی تأمین شود. پس از ورود مواد به دستگاه، آنها به دلیل حرارت ذوب شده و با کمک حرکت ماردون به سمت قالب هدایت می شوند. در این مرحله، دو نوع اکستروژن وجود دارد: اکستروژن مستقیم و غیر مستقیم.
در اکستروژن مستقیم، مواد مذاب با فشار از قالب عبور می کنند. در اکستروژن غیر مستقیم، قالب به داخل ماده مذاب رانده می شود. پس از قالب گیری، مواد باید خنک و خشک شوند تا به شکل نهایی برسند. با این روش می توان انواع مختلفی از محصولات پلاستیکی مانند روکش سیم، نایلون بسته بندی، لوله و پروفیل، ورقه های نازک و قالب‌گیری بادی، کیسه های مخصوص مواد غذایی و پوشش های گلخانه تولید کرد.
- قالب‌گیریبادی (Blow Molding)
قالب گیری بادی یک فرآیند سریع و اقتصادی برای تولید محصولات پلیمر است. در این فرآیند، گرانول های پلیمری به شکل استوانه توخالی وارد محفظه اکسترودر می شوند. سپس، با ذوب شدن این مواد و اعمال فشار هوای فشرده، ماده مذاب به سمت دیواره قالب هدایت می شود. در پایان، با خنک کردن قالب، پلیمر به شکل نهایی خود در می آید و از قالب خارج می شود. در تولید مواد پلیمری، علاوه بر نوع مواد اولیه، شکل هندسی محصول نیز اهمیت دارد. این روش عمدتاً برای ساخت کالاهای توخالی مانند بطری ها، قوطی ها، مخازن سوخت و لوله ها به کار می رود.
- قالب گیریتزریقی (Injection Molding)
یکی از روش های رایج برای تولید قطعات پلاستیکی، تزریق پلاستیک است. ماده اولیه این فرآیند معمولاً به شکل گرانول است. به عنوان مثال، گرانول پلی اتیلن سنگین یکی از این مواد است. در این فرآیند، گرانول ها ابتدا ذوب شده و سپس به داخل قالب مخصوص تزریق می شوند. پس از مدتی، که به آن زمان سرد شدن می گویند، مواد به شکل جامد در می آیند. مدت زمان و مراحل این فرآیند به نوع و خواص ماده پلیمری بستگی دارد. قالب گیری تزریقی یک فرآیند ناپیوسته است و در هر بار تنها یک نمونه تولید می شود.
نکته مهم در این روش برای تولید مواد پلاستیکی، توجه به ذوب مواد پلیمری است. این امر باعث می شود محصول از کیفیت مناسبی برخوردار باشد. در این فرایند، باید فشار و دما ثابت بماند تا تولید به درستی انجام شود. گاهی محصولات تولیدی نیاز به اصلاح دارند که این اصلاحات در مراحل تکمیلی صورت می گیرد، اما در قالب‌گیری تزریقی، به دلیل دقت بالای این روش، محصول به سرعت تولید می شود و کیفیت آن نیز مناسب است. روش قالب‌گیری تزریقی محدودیت ابعاد محصولات تولیدی را نداشته و می توان محصولات کوچک مانند درب بطری و اسباب بازی را به همراه محصولات بزرگ تر مانند بدنه اتومبیل تولید کرد.
روش قالب گیری تزریقی برای ساخت محصولات مختلفی از جمله تولید محصولات کوچک مانند در بطری، درپوش سینک، اسباب‌بازی و قطعات دوربین و برای ساخت سطل زباله و قطعات بزرگ تری مانند قسمت های بدنه اتومبیل و کشتی نیز کاربرد دارد. همچنین این روش برای اکثر ترموپلاست ها قابل استفاده است، به جز برخی مواد خاص. یکی از رایج ترین ترموپلاستیک ها در این فرآیند، پلی استایرن فشرده است.
- ترموفرمینگ(Thermoforming)
ترموفرمینگ، که به عنوان روش شکل دهی حرارتی شناخته می شود، یکی از روش های متداول در تولید قطعات پلاستیکی است که در آن با حرارت دادن به مواد پلیمری، قطعات ساخته می شوند. این فرآیند به عنوان یک روش شکل دهی شناخته می شود و نه فرآیند قالب گیری. روش ترموفرمینگ از دو بخش اصلی تشکیل شده است:
ترمو به معنای استفاده از گرما برای نرم کردن ماده اولیه پلیمری و آماده‌سازی آن برای شکل دهی است.
و
فرمینگ به تکنیک‌های مختلفی مانند فشار، خلاء و گرما برای ایجاد فرم نهایی محصول اشاره دارد. در طی این روش، ماده پلیمری باید به صورت ورق یا شیت گرم شود تا به دمای نقطه نرمی برسد، که این دما کمتر از نقطه ذوب ماده است. سپس با اعمال فشار هوا به صورت مثبت یا منفی، پلیمر به سمت دیواره قالب هدایت می شود. پس از انجام شکل دهی، قطعه از قالب خارج شده و برای حذف ضایعات، فرآیند دوربری روی آن انجام می گیرد.
صادرات مواد پلیمری
صادرات مواد پلیمری یک فرصت بسیار مهم در زمینه تجارت بین المللی مواد اولیه و صنایع پتروشیمی است. ترکیبات پلیمری یا مواد پلیمری به عنوان مواد اولیه در تولید محصولات مختلف پلاستیکی و لاستیکی استفاده می شوند و تقاضا برای این محصولات در بازارهای جهانی بسیار بالا است. صادرات مواد پلیمری و پتروشیمی یکی از فعالیت هایی است که به دلیل سود قابل توجه آن، توجه تولیدکنندگان داخلی را به خود جلب کرده است.
با توجه به توسعه صنایع تولیدی و تبدیلی در کشورهای مختلف و افزایش استفاده از محصولات پلاستیکی در صنایع گوناگون از جمله خودروسازی، بسته بندی، الکترونیک و لوازم خانگی، صادرات ترکیبات پلیمری این امکان را فراهم کرده است که مواد اولیه و ترکیبات پلیمری از ایران به مقاصد صادراتی مختلف وارد شوند. مقدار زیادی از ترکیبات پلیمری و پتروشیمی به کشورهای همسایه نظیر ترکیه، افغانستان، عراق، پاکستان و کشورهای حاشیه خلیج فارس نظیر امارات متحده عربی و عمان صادر می شود. همچنین، به دلیل تقاضای جهانی برای مواد پلیمری، امکان صادرات به کشورهای دیگر نیز وجود دارد.
جایگاه پلیمرها در صنعت پتروشیمی ایران
پلیمرها به عنوان یکی از اجزای کلیدی در صنعت پتروشیمی، نقش بسیار مهمی در تولید و توسعه محصولات جدید ایفا می کنند و با ویژگی های منحصر به فرد خود، توانسته اند در بخش های مختلف صنعتی و مصرفی نفوذ کنند. با توجه به موقعیت جغرافیایی و منابع غنی نفت و گاز ایران، صنعت پتروشیمی این کشور به عنوان یکی از بزرگ ترین و پیشرفته ترین صنایع در خاورمیانه شناخته می شود. امروزه، پلیمرها به عنوان مواد اصلی در تولید انواع محصولات صنعتی، خانگی، پزشکی، خودروسازی و ... از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند.
پلیمرها به عنوان مواد اولیه در بسیاری از صنایع از جمله ساختمان، خودرو، الکترونیک و بسته بندی کاربرد گسترده‌ای دارند. در صنعت ساختمان، این مواد به عنوان عایق حرارتی و صوتی، و همچنین در تولید مصالح ساختمانی استفاده می شوند. در صنعت خودرو، پلیمرها به دلیل وزن سبک و مقاومت بالا، در ساخت قطعات مختلف خودرو به کار می روند. همچنین، در صنایع الکترونیک، پلیمرها به عنوان عایق های الکتریکی و مواد پایه در تولید تجهیزات الکترونیکی استفاده می شوند. به این ترتیب، می توان گفت که پلیمرها بخش جدایی‌ناپذیر از زندگی روزمره و صنایع مختلف هستند.
صنعت پتروشیمی نیز به عنوان یکی از ارکان اصلی توسعه اقتصادی ایران، نقش بسزایی در تأمین نیازهای مواد اولیه و اشتغال زایی ایفا می کند. صنعت پتروشیمی ایران قدمتی چند دهه‌ای دارد و از زمان تأسیس شرکت ملی پتروشیمی در سال 1964 میلادی، این صنعت به سرعت رشد کرده است. ابتدا، تولید محصولات پتروشیمی محدود به چند نوع ماده اولیه بود، اما با گذر زمان، این صنعت توسعه یافته و به تولید انواع پلیمرها و محصولات جانبی پرداخته است.
تاریخچه صنعت پتروشیمی نشان می‌دهد که ایران با داشتن منابع غنی نفت و گاز، ظرفیت بالایی برای تولید پلیمرها دارد. در سال های اخیر، با افزایش تقاضا برای محصولات پتروشیمی و پلیمرها در بازارهای جهانی، توجه به توسعه این صنعت بیشتر شده است. رشد این صنعت نه تنها به توسعه اقتصادی کشور کمک کرده، بلکه اشتغال زایی قابل توجهی نیز به دنبال داشته است.
سخن پایانی
در نهایت، می توان گفت که پلیمرها به عنوان یکی از اجزای کلیدی صنعت پتروشیمی ایران، نقش بسیار مهمی در توسعه اقتصادی و اجتماعی کشور ایفا می کنند. محصولات پلیمری ایران نیز با توجه به منابع غنی و ظرفیت های موجود، پتانسیل بالایی برای رشد و توسعه دارند. اما برای دستیابی به موفقیت های بیشتر، نیاز به توجه به چالش ها، نوآوری و توسعه پایدار است. در این راستا، همکاری های بین‌المللی و سرمایه گذاری در تحقیق و توسعه می تواند به افزایش کیفیت و رقابت‌پذیری محصولات ایرانی کمک کند.
