1. ما هوالبوليمرما هي وظيفة مساعد المعالجة؟
الإجابة: الإضافات هي مواد كيميائية مساعدة متنوعة تُضاف إلى بعض المواد والمنتجات في عملية الإنتاج أو التصنيع لتحسين عمليات الإنتاج وتعزيز أداء المنتج. في عملية تصنيع الراتنجات والمطاط الخام إلى منتجات بلاستيكية ومطاطية، تُستخدم مواد كيميائية مساعدة متنوعة.
الوظيفة: ① تحسين أداء عملية البوليمرات، وتحسين ظروف المعالجة، ورفع كفاءة المعالجة؛ ② تحسين أداء المنتجات، وتعزيز قيمتها وعمرها الافتراضي.
2. ما مدى توافق المواد المضافة مع البوليمرات؟ ما المقصود بالرش والتعرق؟
الإجابة: بلمرة الرش - ترسيب الإضافات الصلبة؛ التعرق - ترسيب الإضافات السائلة.
يشير التوافق بين الإضافات والبوليمرات إلى قدرة الإضافات والبوليمرات على الاختلاط بشكل متجانس لفترة طويلة دون حدوث فصل طوري وترسيب؛
3. ما وظيفة الملدنات؟
الإجابة: إن إضعاف الروابط الثانوية بين جزيئات البوليمر، والمعروفة باسم قوى فان دير فالس، يزيد من حركة سلاسل البوليمر ويقلل من بلوريتها.
4. لماذا يتمتع البوليسترين بمقاومة أفضل للأكسدة من البولي بروبيلين؟
الإجابة: يتم استبدال ذرة الهيدروجين غير المستقرة بمجموعة فينيل كبيرة، والسبب في أن البوليسترين ليس عرضة للشيخوخة هو أن حلقة البنزين لها تأثير حماية على الهيدروجين؛ يحتوي البولي بروبيلين على هيدروجين ثالثي وهو عرضة للشيخوخة.
5. ما هي أسباب عدم استقرار التسخين في مادة PVC؟
الإجابة: ١- يحتوي التركيب الجزيئي للسلسلة على بقايا بادئة وكلوريد الأليل، مما يُنشّط المجموعات الوظيفية. تقلل الرابطة المزدوجة في المجموعة الطرفية من الثبات الحراري؛ ٢- يُسرّع تأثير الأكسجين من إزالة حمض الهيدروكلوريك أثناء التحلل الحراري لـ PVC؛ ٣- لحمض الهيدروكلوريك الناتج عن التفاعل تأثير تحفيزي على تحلل PVC؛ ٤- تأثير جرعة الملدّن.
6. بناءً على نتائج الأبحاث الحالية، ما هي الوظائف الرئيسية لمثبتات الحرارة؟
الإجابة: 1- امتصاص حمض الهيدروكلوريك ومعادلته، وتثبيط تأثيره التحفيزي التلقائي؛ 2- استبدال ذرات كلوريد الأليل غير المستقرة في جزيئات البولي فينيل كلوريد لتثبيط استخلاص حمض الهيدروكلوريك؛ 3- تفاعلات الإضافة مع هياكل البوليين تعطل تكوين الأنظمة المترافقة الكبيرة وتقلل التلوين؛ 4- التقاط الجذور الحرة ومنع تفاعلات الأكسدة؛ 5- معادلة أو تخميل أيونات المعادن أو المواد الضارة الأخرى التي تحفز التحلل؛ 6- له تأثير وقائي وحاجز ومضعف للأشعة فوق البنفسجية.
7. لماذا يعتبر الإشعاع فوق البنفسجي الأكثر تدميراً للبوليمرات؟
الإجابة: الأشعة فوق البنفسجية طويلة وقوية، وتعمل على كسر معظم الروابط الكيميائية للبوليمرات.
8. ما نوع النظام التآزري الذي ينتمي إليه مثبط اللهب المتمدد، وما هو مبدأه الأساسي ووظيفته؟
الإجابة: تنتمي مثبطات اللهب المتمددة إلى نظام التآزر بين الفوسفور والنيتروجين.
آلية العمل: عند تسخين البوليمر المحتوي على مثبط اللهب، تتشكل طبقة متجانسة من رغوة الكربون على سطحه. تتميز هذه الطبقة بمقاومة جيدة للهب بفضل خصائصها العازلة للحرارة والأكسجين، وقدرتها على كبح الدخان ومنع التقطير.
9. ما هو مؤشر الأكسجين، وما هي العلاقة بين حجم مؤشر الأكسجين ومقاومة اللهب؟
الإجابة: OI = O2 / (O2 + N2) × 100%، حيث O2 هو معدل تدفق الأكسجين، وN2 هو معدل تدفق النيتروجين. يشير مؤشر الأكسجين إلى الحد الأدنى من النسبة المئوية لحجم الأكسجين المطلوبة في تدفق هواء خليط من النيتروجين والأكسجين، بحيث يمكن لعينة بمواصفات معينة أن تحترق باستمرار وثبات مثل الشمعة. OI < 21 تعني قابلية الاشتعال، وOI بين 22 و25 تعني خاصية الإطفاء الذاتي، وOI بين 26 و27 تعني صعوبة الاشتعال، وOI أعلى من 28 تعني صعوبة بالغة في الاشتعال.
10. كيف يُظهر نظام مثبطات اللهب من هاليد الأنتيمون تأثيرات تآزرية؟
الإجابة: يُستخدم أكسيد الأنتيمون (Sb2O3) عادةً مع الأنتيمون، بينما تُستخدم الهاليدات العضوية عادةً مع الهاليدات. يُستخدم أكسيد الأنتيمون (Sb2O3) مع الهاليدات بشكل أساسي بسبب تفاعله مع هاليد الهيدروجين المنطلق منها.
ويتحلل المنتج حراريًا إلى SbCl3، وهو غاز متطاير ذو درجة غليان منخفضة. يتميز هذا الغاز بكثافة نسبية عالية، مما يسمح له بالبقاء في منطقة الاحتراق لفترة طويلة لتخفيف تركيز الغازات القابلة للاشتعال، وعزل الهواء، ومنع اشتعال الأوليفينات. كما أنه قادر على التقاط الجذور الحرة القابلة للاشتعال لكبح اللهب. بالإضافة إلى ذلك، يتكثف SbCl3 على شكل قطرات صلبة فوق اللهب، ويؤدي تأثيره الجداري إلى تشتيت كمية كبيرة من الحرارة، مما يبطئ أو يوقف سرعة الاحتراق. وبشكل عام، تُعد نسبة 3:1 من الكلور إلى ذرات المعدن هي الأنسب.
11. وفقًا للأبحاث الحالية، ما هي آليات عمل مثبطات اللهب؟
الإجابة: ① تشكل نواتج تحلل مثبطات اللهب عند درجة حرارة الاحتراق طبقة رقيقة زجاجية غير متطايرة وغير مؤكسدة، والتي يمكنها عزل طاقة انعكاس الهواء أو أن تكون ذات موصلية حرارية منخفضة.
② تخضع مثبطات اللهب للتحلل الحراري لتوليد غازات غير قابلة للاحتراق، مما يؤدي إلى تخفيف الغازات القابلة للاحتراق وتخفيف تركيز الأكسجين في منطقة الاحتراق؛ ③ يمتص ذوبان وتحلل مثبطات اللهب الحرارة ويستهلكها؛
④ تعمل مثبطات اللهب على تعزيز تكوين طبقة عازلة حرارية مسامية على سطح المواد البلاستيكية، مما يمنع توصيل الحرارة والاحتراق اللاحق.
12. لماذا يكون البلاستيك عرضة للكهرباء الساكنة أثناء المعالجة أو الاستخدام؟
الجواب: نظرًا لأن السلاسل الجزيئية للبوليمر الرئيسي تتكون في الغالب من روابط تساهمية، فإنها لا تتأين ولا تنقل الإلكترونات. أثناء معالجة منتجاته واستخدامها، وعندما تتلامس مع أجسام أخرى أو مع نفسها، فإنها تُشحن نتيجة اكتساب أو فقدان الإلكترونات، ويصعب عليها التخلص من الشحنة عن طريق التوصيل الذاتي.
13. ما هي خصائص التركيب الجزيئي للعوامل المضادة للكهرباء الساكنة؟
الإجابة: RYX R: مجموعة محبة للزيوت، Y: مجموعة رابطة، X: مجموعة محبة للماء. يجب أن يكون هناك توازن مناسب في جزيئاتها بين المجموعة المحبة للزيوت غير القطبية والمجموعة المحبة للماء القطبية، وأن تتمتع بتوافق معين مع المواد البوليمرية. تُعد مجموعات الألكيل التي يزيد عدد ذرات الكربون فيها عن 12 مجموعة محبة للزيوت، بينما تُعد مجموعات الهيدروكسيل والكربوكسيل وحمض السلفونيك وروابط الإيثر مجموعات محبة للماء.
14. صف بإيجاز آلية عمل العوامل المضادة للكهرباء الساكنة.
الإجابة: أولاً، تُشكّل العوامل المضادة للكهرباء الساكنة طبقة موصلة متصلة على سطح المادة، مما يُكسب سطح المنتج درجة معينة من استرطابية وتأين، وبالتالي يقلل من مقاومة السطح ويؤدي إلى تسرب الشحنات الساكنة المتولدة بسرعة، وذلك لتحقيق الغرض من مكافحة الكهرباء الساكنة؛ ثانياً، تُكسب سطح المادة درجة معينة من التزييت، مما يقلل من معامل الاحتكاك، وبالتالي كبح وتقليل توليد الشحنات الساكنة.
① تُستخدم عوامل منع الكهرباء الساكنة الخارجية بشكل عام كمذيبات أو مشتتات مع الماء أو الكحول أو المذيبات العضوية الأخرى. عند استخدام عوامل منع الكهرباء الساكنة لتشريب المواد البوليمرية، يمتص الجزء المحب للماء من عامل منع الكهرباء الساكنة بقوة على سطح المادة، ويمتص الجزء المحب للماء الماء من الهواء، مما يشكل طبقة موصلة على سطح المادة، والتي تلعب دورًا في التخلص من الكهرباء الساكنة؛
② يتم خلط العامل الداخلي المضاد للكهرباء الساكنة في مصفوفة البوليمر أثناء معالجة البلاستيك، ثم ينتقل إلى سطح البوليمر ليلعب دورًا مضادًا للكهرباء الساكنة؛
③ العامل المضاد للكهرباء الساكنة الدائم الممزوج بالبوليمر هو طريقة لخلط البوليمرات المحبة للماء بشكل موحد في بوليمر لتشكيل قنوات موصلة تقوم بتوصيل وإطلاق الشحنات الساكنة.
15. ما هي التغييرات التي تحدث عادة في بنية وخصائص المطاط بعد عملية الفلكنة؟
الإجابة: ① تحول المطاط المفلكن من بنية خطية إلى بنية شبكية ثلاثية الأبعاد؛ ② لم يعد يتدفق عند التسخين؛ ③ لم يعد قابلاً للذوبان في مذيبه الجيد؛ ④ تحسن معامل المرونة والصلابة؛ ⑤ تحسنت الخواص الميكانيكية؛ ⑥ تحسنت مقاومة التقادم والاستقرار الكيميائي؛ ⑦ قد ينخفض أداء الوسط.
16. ما الفرق بين كبريتيد الكبريت وكبريتيد مانح الكبريت؟
الإجابة: ① الفلكنة بالكبريت: روابط كبريت متعددة، مقاومة للحرارة، مقاومة ضعيفة للتقادم، مرونة جيدة، وتشوه دائم كبير؛ ② مانح الكبريت: روابط كبريت أحادية متعددة، مقاومة جيدة للحرارة ومقاومة للتقادم.
17. ما وظيفة مُحفز الفلكنة؟
الإجابة: تحسين كفاءة إنتاج المنتجات المطاطية، وخفض التكاليف، وتحسين الأداء. مواد تعزز عملية الفلكنة. يمكنها تقصير مدة الفلكنة، وخفض درجة حرارتها، وتقليل كمية عامل الفلكنة، وتحسين الخصائص الفيزيائية والميكانيكية للمطاط.
18. ظاهرة الاحتراق: تشير إلى ظاهرة الفلكنة المبكرة للمواد المطاطية أثناء المعالجة.
19. صف بإيجاز وظيفة وأنواع عوامل الفلكنة الرئيسية
الإجابة: تتمثل وظيفة المنشط في تعزيز نشاط المسرع، وتقليل جرعة المسرع، وتقصير وقت الفلكنة.
العامل النشط: مادة تزيد من فعالية المسرعات العضوية، مما يسمح لها بتحقيق أقصى قدر من الكفاءة، وبالتالي تقليل كمية المسرعات المستخدمة أو تقصير مدة الفلكنة. تُقسم العوامل النشطة عمومًا إلى فئتين: عوامل نشطة غير عضوية وعوامل نشطة عضوية. تشمل المواد الفعالة السطحية غير العضوية بشكل رئيسي أكاسيد المعادن، والهيدروكسيدات، والكربونات القاعدية؛ بينما تشمل المواد الفعالة السطحية العضوية بشكل رئيسي الأحماض الدهنية، والأمينات، والصابون، والبوليولات، وكحولات الأمين. إضافة كمية صغيرة من المنشط إلى مركب المطاط يُحسّن من درجة فلكنته.
1) العوامل النشطة غير العضوية: بشكل رئيسي أكاسيد المعادن؛
2) العوامل العضوية الفعالة: الأحماض الدهنية بشكل رئيسي.
تنبيه: ① يمكن استخدام أكسيد الزنك كعامل فلكنة لأكسيد المعدن لربط المطاط المهلجنة؛ ② يمكن لأكسيد الزنك تحسين مقاومة الحرارة للمطاط المفلكن.
20. ما هي الآثار اللاحقة للمسرعات وما هي أنواع المسرعات التي لها آثار لاحقة جيدة؟
الإجابة: عند درجات حرارة أقل من درجة حرارة الفلكنة، لا يحدث فلكنة مبكرة. وعند الوصول إلى درجة حرارة الفلكنة المطلوبة، يكون نشاط الفلكنة عاليًا، وتُعرف هذه الخاصية بالتأثير اللاحق للمُسرِّع. تتميز السلفوناميدات بتأثيرات لاحقة جيدة.
21. تعريف مواد التشحيم والاختلافات بين مواد التشحيم الداخلية والخارجية؟
الجواب: مادة التشحيم - وهي مادة مضافة يمكنها تحسين الاحتكاك والالتصاق بين جزيئات البلاستيك وبين المصهور والسطح المعدني لمعدات المعالجة، وزيادة سيولة الراتنج، وتحقيق وقت تلدين الراتنج القابل للتعديل، والحفاظ على الإنتاج المستمر، تسمى مادة التشحيم.
يمكن للمواد التشحيم الخارجية أن تزيد من انزلاق أسطح البلاستيك أثناء التصنيع، وتقلل من قوة الالتصاق بين أسطح البلاستيك والمعادن، وتقلل من قوة القص الميكانيكية، مما يحقق الهدف المتمثل في سهولة التصنيع دون الإضرار بخصائص البلاستيك. أما المواد التشحيم الداخلية، فتُقلل من الاحتكاك الداخلي للبوليمرات، وتزيد من معدل انصهار البلاستيك وتشوهه عند الانصهار، وتقلل من لزوجة الانصهار، وتحسن أداء التلدين.
الفرق بين مواد التشحيم الداخلية والخارجية: تتطلب مواد التشحيم الداخلية توافقًا جيدًا مع البوليمرات، وتقليل الاحتكاك بين السلاسل الجزيئية، وتحسين أداء التدفق؛ بينما تتطلب مواد التشحيم الخارجية درجة معينة من التوافق مع البوليمرات لتقليل الاحتكاك بين البوليمرات والأسطح المشغولة.
22. ما هي العوامل التي تحدد حجم التأثير المعزز للمواد المالئة؟
الإجابة: يعتمد مقدار تأثير التقوية على البنية الأساسية للبلاستيك نفسه، وكمية جزيئات الحشو، ومساحة السطح النوعية وحجمها، والنشاط السطحي، وحجم الجزيئات وتوزيعها، والبنية الطورية، وتجمع الجزيئات وتشتتها في البوليمرات. ويُعدّ التفاعل بين الحشو والطبقة البينية المتكونة من سلاسل البوليمر الجانب الأهم، ويشمل ذلك القوى الفيزيائية أو الكيميائية التي يمارسها سطح الجزيئات على سلاسل البوليمر، بالإضافة إلى تبلور سلاسل البوليمر وتوجيهها داخل الطبقة البينية.
23. ما هي العوامل التي تؤثر على قوة البلاستيك المقوى؟
الإجابة: 1- يتم اختيار قوة عامل التقوية لتلبية المتطلبات؛ 2- يمكن تلبية قوة البوليمرات الأساسية من خلال اختيار البوليمرات وتعديلها؛ 3- الترابط السطحي بين الملدنات والبوليمرات الأساسية؛ 4- المواد التنظيمية لمواد التقوية.
24. ما هو عامل الربط، وما هي خصائص بنيته الجزيئية، ومثال لتوضيح آلية عمله.
الإجابة: تشير عوامل الربط إلى نوع من المواد التي يمكنها تحسين خصائص التفاعل بين الحشوات والمواد البوليمرية.
يحتوي التركيب الجزيئي لهذا المركب على نوعين من المجموعات الوظيفية: أحدهما يتفاعل كيميائيًا مع مصفوفة البوليمر أو على الأقل يتمتع بتوافق جيد معها؛ والآخر يُكوّن روابط كيميائية مع الحشوات غير العضوية. على سبيل المثال، يمكن كتابة الصيغة العامة لعامل اقتران السيلان على النحو التالي: RSiX3، حيث R مجموعة وظيفية نشطة ذات ألفة وتفاعل مع جزيئات البوليمر، مثل مجموعات فينيل كلوروبروبيل، وإيبوكسي، وميثاكريل، وأمينو، وثيول. أما X فهي مجموعة ألكوكسي قابلة للتحلل المائي، مثل ميثوكسي، وإيثوكسي، وغيرها.
25. ما هو عامل الرغوة؟
الإجابة: عامل الرغوة هو نوع من المواد التي يمكن أن تشكل بنية دقيقة المسام من المطاط أو البلاستيك في حالة سائلة أو بلاستيكية ضمن نطاق لزوجة معين.
عامل الرغوة الفيزيائي: نوع من المركبات التي تحقق أهداف الرغوة من خلال الاعتماد على التغيرات في حالتها الفيزيائية أثناء عملية الرغوة؛
عامل الرغوة الكيميائي: عند درجة حرارة معينة، يتحلل حرارياً لإنتاج غاز واحد أو أكثر، مما يتسبب في تكوين رغوة البوليمر.
26. ما هي خصائص الكيمياء غير العضوية والكيمياء العضوية في تحلل عوامل الرغوة؟
الإجابة: مزايا وعيوب عوامل الرغوة العضوية: ① قابلية تشتت جيدة في البوليمرات؛ ② نطاق درجة حرارة التحلل ضيق وسهل التحكم؛ ③ غاز النيتروجين الناتج لا يحترق، ولا ينفجر، ولا يتسيّل بسهولة، وله معدل انتشار منخفض، ويصعب خروجه من الرغوة، مما يؤدي إلى معدل رغوة مرتفع؛ ④ الجسيمات الصغيرة تؤدي إلى مسام رغوة صغيرة؛ ⑤ توجد أنواع عديدة؛ ⑥ بعد عملية الرغوة، تبقى كمية كبيرة من الرواسب، تصل أحيانًا إلى 70-85%. قد تسبب هذه الرواسب أحيانًا رائحة كريهة، أو تلوث مواد البوليمر، أو ظهور ظاهرة الصقيع على السطح؛ ⑦ أثناء التحلل، يكون التفاعل طاردًا للحرارة بشكل عام. إذا كانت حرارة تحلل عامل الرغوة المستخدم مرتفعة للغاية، فقد يتسبب ذلك في تدرج كبير في درجة الحرارة داخل وخارج نظام الرغوة أثناء عملية الرغوة، مما يؤدي أحيانًا إلى ارتفاع درجة الحرارة الداخلية وإتلاف الخصائص الفيزيائية والكيميائية للبوليمر. عوامل الرغوة العضوية هي في الغالب مواد قابلة للاشتعال، ويجب الانتباه إلى الوقاية من الحرائق أثناء التخزين والاستخدام.
27. ما هو مزيج الألوان الرئيسي؟
الجواب: هو مُركّب مصنوع من خلال تحميل أصباغ أو ألوان فائقة الثبات بشكل متجانس في راتنج؛ المكونات الأساسية: أصباغ أو ألوان، مواد حاملة، مواد مُشتِّتة، إضافات؛ الوظيفة: ① مفيد للحفاظ على الاستقرار الكيميائي وثبات لون الأصباغ؛ ② تحسين قابلية تشتت الأصباغ في البلاستيك؛ ③ حماية صحة العاملين؛ ④ عملية بسيطة وتحويل لون سهل؛ ⑤ بيئة نظيفة ولا تلوث الأدوات؛ ⑥ توفير الوقت والمواد الخام.
28. إلى ماذا تشير قوة التلوين؟
الجواب: إنها قدرة الملونات على التأثير على لون الخليط بأكمله بلونها الخاص؛ وعند استخدام عوامل التلوين في المنتجات البلاستيكية، فإن قوة التغطية تشير إلى قدرتها على منع الضوء من اختراق المنتج.
تاريخ النشر: 11 أبريل 2024