استخدمت البشرية المواد البوليمرية الطبيعية، مثل الخشب والجلود والصوف منذ بداية التاريخ، لكن البوليمرات الاصطناعية أصبحت ممكنة فقط بعد تطور تكنولوجيا المطاط في القرن التاسع عشر.تم اختراع أول مادة بوليمر اصطناعية، السيليلويد، على يد جون ويسلي هيات في عام 1869، من نترات السليلوز والكافور.كان التقدم الكبير في البوليمرات الاصطناعية هو اختراع الباكليت من قبل ليو هندريك بيكلاند في عام 1907. وقد أظهرت أعمال هيرمان ستودينجر في عشرينيات القرن الماضي بوضوح الطبيعة الجزيئية الكبيرة للسلاسل الطويلة من الوحدات المتكررة. القطع'.بدأ النمو السريع لصناعة البوليمرات قبل وقت قصير من الحرب العالمية الثانية، مع تطوير بوليمرات الأكريليك والبوليسترين والنايلون والبولي يوريثان والإدخال اللاحق للبولي إيثيلين والبولي إيثيلين تيريفثاليت والبولي بروبيلين والبوليمرات الأخرى في الأربعينيات والخمسينيات من القرن الماضي.في حين تم إنتاج حوالي مليون طن فقط في عام 1945، تجاوز إنتاج البلاستيك من حيث الحجم إنتاج الفولاذ في عام 1981، وما زالت الفجوة تتزايد باستمرار منذ ذلك الحين.
نادرا ما تتم معالجة البوليمرات النقية من تلقاء نفسها.يتم تركيبها مع مواد أخرى، عادة عن طريق المزج الميكانيكي أو خلط حالة الذوبان لإنتاج الكريات أو المساحيق أو المواد المستخدمة في عمليات المعالجة اللاحقة. 2 ويشار إلى هذه المنتجات المركبة باسم "البلاستيك"، وهو ما يعني "المرونة" باللغة اليونانية.يمكن أن تشتمل المركبات على مواد حشو (لتقليل التكلفة)، ومعززات، وبوليمرات أخرى، وملونات، ومثبطات الصباغة، ومثبتات (لمنع التدهور بسبب الضوء، أو الحرارة أو العوامل البيئية الأخرى) ومساعدات معالجة مختلفة.
يمكن تصنيف البوليمرات الاصطناعية إلى فئتين.يمكن صهر اللدائن الحرارية (الحجم الأكبر على الإطلاق) بالتسخين، ثم تصلبها بالتبريد ثم إعادة صهرها بشكل متكرر.الأنواع الرئيسية هي البولي إيثيلين (PE)، والبولي بروبيلين (PP)، والبوليسترين (PS)، والبولي فينيل كلورايد (PVC)، والبولي كربونات (PC)، والبولي ميثيل ميثاكريلات (PMMA)، والبولي إيثيلين تيريفثاليت (PET)، والبولي أميد (PA، النايلون).يتم تقوية المواد المتصلبة بالحرارة عن طريق تطبيق الحرارة والضغط، وذلك بسبب التشابك، أي إنشاء شبكات دائمة ثلاثية الأبعاد.ولا يمكن تليينها بالتسخين لإعادة المعالجة.الباكليت والإيبوكسي ومعظم البولي يوريثان هي مواد صلبة بالحرارة.
النظرة العامة الحالية مخصصة حصريًا لمعالجة اللدائن الحرارية.يتم تصنيف اللدائن الحرارية التجارية وفقًا لأدائها إلى "سلعة" (أداء منخفض، مثل PE وPP وPS وPVC)، أو "هندسة" (مثل PC والنايلون وPET) أو "متقدمة" (أعلى أداء، مثل البوليمرات البلورية السائلة (LCPs)، وكبريتيد البولي فينيلين (PPS)، والبولي إيثركيتون (PEEK)).ولم يتحقق النمو الهائل المتوقع في الهندسة والبوليمرات المتقدمة.لقد تزايد استخدام المواد البلاستيكية بشكل مستمر طوال العقود الثلاثة الماضية، ولكن بشكل رئيسي في فئة السلع الأساسية.حاليًا، تبلغ نسبة البوليمرات السلعية حوالي 88% من الحجم المنتج،3 اللدائن الهندسية ~12% والمتقدمة أقل من 1%.وعلى الرغم من أن أسعار البوليمرات المتقدمة للكيلوغرام الواحد أعلى بكثير من أسعار البوليمرات السلعية، إلا أن قيمتها العالمية بالنسبة للاقتصاد لا تزال صغيرة للغاية.
تتميز المواد البلاستيكية السلعية بقوة وصلابة منخفضة بالمقارنة مع المعادن أو السيراميك، وتميل إلى إظهار الزحف تحت القوة المطبقة.كما أن لها أيضًا قيودًا على درجة الحرارة عند استخدامها كمواد صلبة (معظمها يذوب في نطاق 100-250 درجة مئوية).تبلغ معاملات الشد للمواد البلاستيكية السلعية حوالي 1 جيجا باسكال (مقارنة بـ 210 جيجا باسكال للصلب).لا يمكن تحقيق تحسين Signi-Ž عن طريق محاذاة سلاسل البوليمر.في الواقع، روابط الكربون-الكربون قوية جدًا، وقد تم إنتاج البولي إيثيلين أحادي الرثية بقيم معاملية تتجاوز تلك الخاصة بالفولاذ.ويمكن تحقيق التوجه العالي من خلال تقنيات المعالجة الخاصة، على سبيل المثال البثق والسحب اللاحق في درجات حرارة منخفضة.في درجات الحرارة المنخفضة، تكون سلاسل البوليمر محدودة الحركة، ويظل الاتجاه بعد التمدد.أدت الاكتشافات والتطورات الحديثة للمحفزات المعتمدة على الميتالوسين في موقع واحد إلى ظهور درجات جديدة من البوليمرات السلعية التي تتمتع ببنية جزيئية متحكمة مع خصائص محسنة.
زاد الإنتاج العالمي من البوليمرات 3 من 27 مليون طن في عام 1975 إلى ما يقرب من 200 مليون طن سنويًا في عام 2000 وما زال ينمو.وفقاً لتقرير حديث، بلغت قيمة 4 شحنات من المنتجات البلاستيكية في الولايات المتحدة في عام 2000 ما قيمته 330 مليار دولار، وبلغت مبيعات الصناعات التوريدية الأولية 90 مليار دولار، ليصل المجموع السنوي إلى 420 مليار دولار.ويقدر إجمالي العمالة بنحو 2.4 مليون - حوالي 2٪ من القوى العاملة في الولايات المتحدة.إن نمو صناعة البوليمر هو نتيجة للمزيج الفريد من خصائص المنتجات البلاستيكية، والتي تشمل سهولة التشكيل والتصنيع، والكثافات المنخفضة، ومقاومة التآكل، والعزل الكهربائي والحراري، والصلابة والمتانة المفضلة في كثير من الأحيان لكل وحدة وزن.
وقت النشر: 04 فبراير 2018