وضعیت ورود
درحال حاضر شما وارد سایت نشده اید.
آمار بازدیدکنندگان
  • کاربران حاضر: 0
  • بازدید امروز: 764
  • بازدید ماه: 103,553
  • بازدید سال: 596,929
  • کل بازدیدکنند‌گان: 157,126
قیمت روز

پلی‌پروپیلن

پلی‌پروپیلن Polypropylene

پلی‌پروپیلن ماده‌ای سبک است با جرم مخصوص کم‌تر از آب و از پلیمر شدن گاز پروپیلن به دست می‌آید. پلی‌پروپیلن در برابر رطوبت، روغن‌ها و حلال‌های معمولی مقاوم است و در دمای حدود ۱۷۰ درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شود.

امروز پلی‌پروپیلن انواع متعددی دارد و با وزن‌های مولکولی متفاوت و افزودنی های متنوع همراه می‌شود تا در کاربردهای مناسب مورد استفاده قرار گیرد. پلی‌پروپیلن در دمای معمولی جامد است. برحسب نظم و ترتیبی که مولکول‌ها دارند، خواص متفاوتی از خود نشان می‌دهند.

پلی‌پروپیلن ترمپلاستیک تجاری-اقتصادی خاص با گسترده‌ترین کاربرد است که در جهان رشد و توسعه داشته است. PP، پلیمری با کاربردهای متعدد و گوناگون است که در ساخت الیاف، فیلم‌ها، لوازم خانگی تا ضربه‌گیرهای خودرو مورد استفاده قرار گرفته است. در بسیاری از کاربردها همانند الیاف شیشه گرمانرم‌های تقویت‌شده با مواد معدنی و فلزات، PP جای‌گزین سایر مواد شده است. از طریق پلیمریزه کردن مونومر پروپیلن با یک کاتالیست بر پایه تیتانیوم، پلی‌پروپیلن ساخته و تولید شده است. برای آغاز واکنش پلیمریزاسیون یک کاتالیست کمکی ثانوی (تری اتیل آلومینیوم) با محیط واکنش افزوده می‌شود و از هیدروژن برای کنترل وزن مولکولی پلیمر درون راکتور استفاده می‌شود. این واکنش با استفاده از یک فرآیند دوغابی یا فرآیندی از نوع فاز گازی انجام می‌شود.

سه ساختار از PP وجود دارد: ایزوتاکتیک، سیندیوتاکتیک، اتاکتیک. ساختار اصلی PP، ماده نیمه‌بلوری ایزوتاکتیک در شکل مارپیچی است. این ساختار خواص مکانیکی خوبی  همانند سفتی و استحکام کششی دارد. این خواص را می‌توان با استفاده از عوامل هسته‌زا یا پرکننده‌هایی همانند تالک، کلسیم کربنات یا الیاف شیشه به میزان بیش‌تری افزایش و تقویت نمود. PP سیندیوتاکتیک از طریق واحدهای مونومری پروپیلن که به طور متناوب به صورت سر به دم به یکدیگر وصل شده‌اند تولید می‌شود. این ساختار نسبت به ساختار ایزوتاکتیک انعطاف‌پذیرتر است ولیکن مقاومت ضربه‌ای بهتر و وضوح بیش‌تری دارد. PP اتاکتیک (مونومر بی‌شکل واکس سخت)، محصول جانبی فرآیند ساخت و تولید PP می‌باشد. این محصول در قیراندود کردن سطح پشت بام‌ها و نیز ساخت چسب‌ها در صنعت تولید کفش مورد استفاده قرار می‌گیرد.

پلی‌پروپلین در خانواده پلاستیک‌های ترموپلاستیک نیمه بلوری طبقه‌بندی می‌شود. پلی‌پروپیلن ایزوتاکتیک و سیندیوتاکتیک قابلیت تبلور دارند. در حالی که پلی‌پروپیلن اتاکتیک ساختاری آمورف دارد.

پارامترهای اصلی تعیین‌کننده خواص این پلیمر وزن مولکولی و توزیع آن، شاخص جریان مذاب پلیمر، درصد ایزوتاکتیسیتی و همچنین فرآیند پلیمریزاسیون، نوع، مقدار و مواد افزودنی هستند.

افزایش درصد ایزوتاکتیسیتی در پلی‌پروپیلن استفاده شده در تولید الیاف در محدوده ۱۵۰۰۰۰ تا ۶۰۰۰۰۰ قرار دارد، برای تولید بخش عمده‌ای از الیاف متداول متوسط وزنی وزن مولکولی در محدوده ۲۰۰۰۰۰ تا ۳۵۰۰۰۰ است.

پلی‌پروپیلن میزان تبلور بالایی دارد که تا ۷۰% نیز می‌رسد. پلی‌پروپیلن نسبت به تابش پرتوی ماوراء بنفش حساس است و تخریب می‌شود. برای جلوگیری از این فرآیند ناخواسته به آن مواد پایدارکننده نوری پرتو ماورای بنفش اضافه می‌شود.

هر سه ساختار PP نسبت با اکسیداسیون ناشی از حضور هیدروژن نوع سوم (Tertiary Hydrogen)، بسیار حساس می‌باشند. پلی‌پروپیلن به وسیله افزودن آنتی‌اکسیدان‌های نوع اول و نوع دوم در برابر تخریب و تجزیه گرمایی پایدارسازی و مقاوم می‌شوند. همچنین از عوامل خنثی‌کننده ویژه برای پایدارسازی مقادیر کم خاکستر کلراید تولید شده در حین فرآیند استفاده می‌شود. از سایر افزودنی‌های خاص نیز همانند عوامل آنتی‌استاتیک و عوامل لغزنده‌ساز و پایدارکننده‌های UV استفاده می‌شود. پلی‌پروپیلن به طور تجاری به صورت هموپلیمرها، کوپلیمرهای تصادفی، یا کوپلیمرهای مقاوم در برابر ضربه به فروش می‌رسد. خواص فیزیکی آن از پلیمری با استحکام بالا و سفتی زیاد تا انعطاف‌پذیر با استحکام پایین‌تر ولی چقرمگی بزرگ‌تر در حال تغییر است. هموپلیمر PP، از بالاترین نقطه ذوب و سفتی همراه با دامنه گسترده‌ای از خواص جریان مذاب برخوردار است.

کوپلیمرهایی که در ساختار آن‌ها مقادیر اندکی اتیلن وارد شده است بلورینگی پایین‌تری دارند، انعطاف‌پذیرند، نقطه ذوب پایین‌تری دارند و از خواص مقاومت ضربه‌ای بهبودیافته و بهتری برخوردارند.کوپلیمرهای مقاوم در برابر ضربه، از طریق افزودن اتیلن در واکنش‌گاه پلیمریزاسیون، کوپلیمریزه شده و تولید می‌شوند. کوپلیمر (اتلین) به عنوان یک نرم‌‌کننده . کمک‌فرآیند عمل می‌کند و به طور یکنواخت و هموار در سرتاسر بستر پایه ماتریس هموپلیمر پاکنده می‌شود تا یک پلیمر هتروفاز یعنی دارای دو فاز ناهمگون به دست آید. این کوپلیمر حتی در دماهای پایین، مقاومت ضربه‌ای بسیار بالایی دارد. کوپلیمرهای با مقاومت ضربه‌ای بالا از طریق آمیزه‌سازی پیش مخلوط کوپلیمر، افزودنی‌ها و لاستیک EPDM تهیه و تولید می‌گردند.

پلی‌پروپیلن یکی از پلیمرهای با کارایی متنوع است که در تولید قطعات مختلف پلاستیکی و همچنین در صنعت الیاف کاربرد دارد. این پلیمر به دلیل تبلور بالا و ساختار آلیفاتیک غیر قطبی که فاقد هر گونه عامل فعال است با روش‌های متداول قابل رنگ‌رزی نیست لذا برای تولید الیاف رنگی از روش رنگ‌رزی توده پلیمر استفاده می‌شود که خود محدودیت‌هایی را از نظر تنوع، شفافیت رنگی، امکان رنگ‌رزی در هر مرحله از تولید کالای نساجی و… به دنبال می‌آورد. از این رو کوشش‌های بسیاری در زمینه تولید الیاف پلی‌پروپیلن اصلاح شده که قابل رنگ‌رزی با روش‌های مرسوم باشند انجام و اختراعات بسیاری ثبت شده‌اند. عمده این اصلاحات بر مبنای افزودن عواملی مانند پلی‌پروپیلن (به صورت ایجاد پیوند بر روی زنجیر مولکولی) برای بهبود جذب مواد رنگ‌زاست. با این وجود هنوز الیاف پلی‌پروپیلن اصلاح شده به بازار عرضه نشده‌اند.

مزایای PP

پایداری سبک‌تر با چگالی پایین

نقطه ذوب بالا

دماهای کاربرد نهایی در حدود ۲۱۲ درجه فارنهایت

مقاومت شیمیایی خوب در برابر هیدروکربن‌ها، الکل‌ها و معرف‌های غیر اکسنده

مقاومت خستگی خوب (درب‌ها یا سرپوش‌های لولادار با طول عمر کامل)

از طریق همه روش‌های فرآیندی ویژه بسپارهای گرمانرم، می‌توان PP را فرآیند نمود و شکل داد: قالب‌گیری تزریقی، قالب‌گیری فشاری، قالب گیری بادی، اکستروژن، فیلم‌های ریخته‌گری شده و شکل‌دهی حرارتی

معایب و محدودیت‌های PP

از طریق UV تخریب می‌شود.

قابل اشتعال، ولیکن انواع تجاری FR (دارای خاصیت به تأخیر انداختن شعله) در دسترس می‌باشد.

به وسیله حلال‌های کلردارشده و آروماتیک تحت حمله قرار می‌گیرد.

به سختی پیوند می‌دهد

چندین فلز، تخریب اکسایشی را سرعت می‌بخشد.

کاربردهای نوعی PP

پلی‌پروپیلن به روش‌های گوناگونی مانند قالب‌گیری تزریقی، دمشی، چرخشی و اکستروژن کل می‌گیرد که بسته به نوع مصرف می تواند حاوی مواد افزودنی، ضد اکسایش، پایدارکننده UV، مواد ضد الکتریسیته ساکن، عوامل هسته‌زا، رنگ‌دانه‌ها، مواد ضد آتش، پرکننده‌ها و… باشد.

پلی‌پروپیلن بیش‌تر در فرآیند قالب‌گیری تزریقی استفاده می‌شود و در صنعت الیاف در مقام دوم قرار دارد. مصرف الیاف پلی‌پروپیلن در یک دهه اخیر افزایش یافته و پس از پلی‌استر دومین لیف مصنوعی پرمصرف است. پلی‌پروپیلن برای مصرف صنعت نساجی به صورت الیاف و نخ‌های یکسره در ظرافت‌های گوناگون به بازار عرضه شده است. الیاف بسیار ظریف آن برای تولید لایی (به ویژه ترموباندینگ) و ریسندگی، الیاف با ظرافت متوسط برای ریسندگی و تولید نخ بافندگی و تریکو و الیاف ضخیم آن برای تولید کف‌پوش‌ها به کار می‌روند. خصوصیات مطلوب و ارزانی این الیاف سبب کاربرد گسترده آن در عرصه منسوجات بی‌بافت در سازه‌ها شده است.

نخ فیلامنتی پلی‌پروپیلن عمدتاً به صورت نخ BCF (Bulk Continuous Filament) تولید می‌شود که در تولیدکف پوش‌ها به کار می‌رود. البته نخ‌های ظریف آن نیز برای کاربردهای گوناگون به ویژهبه عنوان نخ‌های صنعتی، تولید می‌شوند اما استفاده از آن‌ها در نساجی به دلیل عدم امکان رنگ‌رزی و نیز قابلیت تکسچره شدن ضعیف آن‌ها با روش‌های متداول تکسچره کردن نخ‌های ظریف (روش تاب مجازی) محدود است.

این پلیمر در صنعت خودرو، تزئینات داخلی، پروانه‌ها، کف‌پوش خودرو، صنایع بسته‌بندی و الیاف استفاده می‌شود. زیلوها، پوشش‌های چمن مصنوعی، طناب ضد پوسیدگی و تورهای ماهیگیری از دیگر استفاده‌های پلی پروپیلن‌اند.

بسته‌بندی: فیلم‌های بسته‌بندی انعطاف‌پذیر، فیلم‌های بسته‌بندی که به طور دو محوری جهت داده شده‌اند.

پارچه: تک‌رشته جهت داده شده و کشیده شده نوارهای باریک ویژه منسوجات، قالی‌بافی، پارچه‌های طبی ایزوله شده و پوشش‌های پشتی فرش بافته شده.

کاربردهای خودرویی: اجزای داخلی، ضربه‌گیرها، اسپویلرها، سیستم‌های خروج هوا، اجزای زیر کاپوت، خرطومی (فانوسی) محافظ سر چرخ.

مراقبت‌های طبی و شخصی: محصولات بهداشتی، کالاهای خانگی، سینی‌های با کاربرد طبی، صافی‌‌ها با آب‌کش‌ها، و ظروف توخالی.

کالاهای مصرفی: سرپوش‌ها، درپوش‌های فوقانی، اسپری‌ها، بسته‌بندی صلب و نیمه‌صلب، قاب‌های ویدئوکاست، اسباب‌بازی‌ها، سخت‌افزار برقی، بدنه لوازم خانگی و اجزای تشکیل‌دهنده آن‌ها، اسباب‌ واثاثیه گردش صحرایی و بیرون از شهر در هوای آزاد و جمدان سفر و…

بطری‌ها: بطری‌های کشش قالب‌گیری شده به روش قالب‌گیری بادی تزریقی با سفتی، مقاومت ضربه ای و شفافیت عالی.

همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.

info@fara-ps.com

معرفی فیلم مقاوم در برابر رطوبت و اکسیژن توسط Innovia Films

یکی از عوامل بسیار مهم در صنعت بسته‌بندی مواد غذایی، زمان ماندگاری و حفظ تازگی مواد غذایی می باشد. برای رفع این نیاز باید از فیلم‌هایی استفاده شود که خواص سدگری بالایی داشته باشند. خواص سدگر انتقال مولکول‌هایی نظیر گازها، بخار آب، بخار آلی و ترکیباتی با وزن مولکولی بسیار پایین مانند رایحه، طعم و افزودنی‌های مواد غذایی از محدوده زیاد به کم است. 

در همین راستا شرکت Innovia Films فیلم جدید Propafilm (طیف وسیعی از فیلم‌ قابل بازیافت با خواص سدگری بالا) را توسعه داده است. این فیلم شفاف بوده و دارای خاصیت سدگری بالا است. این فیلم، SLF، از سطح سدگری بالایی در برابر اکسیژن، رطوبت، بو و روغن‌های معدنی برخوردار است. این دسته با طیف وسیعی از پلیمرهای آب‌بند طراحی شده است که با سرعت بالا در ماشین آلات بسته‌بندی بیسکوئیت، نان و شیرینی قابل استفاده است. به گفته‌ Alasdair McEwen، ما فیلم نفوذناپذیر جدید که دارای خواص سدگری ممتاز در برابر اکسیژن و بو و خاصیت سدگری رطوبت تقویت شده بالای فیلم‌های پلی‌پروپیلن استاندارد است را توسعه داده‌ایم. این بدان معنی است که افزایش ماندگاری محصولات و کاهش ضایعات غذا وجود دارد. این محصول جای گزینی مناسب برای فیلم‌های PVDC پوشش داده شده است. مانند دیگر فیلم‌های Propafim، SLF مانع مطلوبی در برابر بو و اکسیژن حتی در رطوبت نسبی بالا است. این فیلم‌ها براق، قابل چاپ و سازگار با مواد غذایی در سطح جهانی است. McEwen افزود: ما طیف گسترده‌ای از پلیمر آب‌بند را با فرمولاسیون SLF ادغام کرده‌ایم. بنابراین به طور مشخص برای استفاده در خطوط بسته‌بندی با سرعت بالا طراحی شده است.

 

منبع خبر:

www.innoviafilms.com

همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.

info@fara-ps.com

نکات مربوط به انتخاب مواد هسته ­زا و شفاف کننده ­ها برای پلی‌پروپیلن  (قسمت اول)

پلی­ پروپیلن به دلیل ترکیب عالی خواص، از جمله پلیمر­های پرکاربرد به حساب می ­آید. خواص فیزیکی، مکانیکی و نوری پلی­پروپیلن را می ­توان با استفاده مناسب از عوامل هسته­ زا و شفاف­ کننده ­ها بیش تر افزایش داد. این مواد افزودنی به تبلور PP در حین فرایند کمک می­ کنند و در نتیجه منجر به ارتقای بیشتر خواص اولیه می­ شوند.

در این مقاله به بررسی نحوه استفاده از عوامل هسته­ زا و شفاف­ ساز و هم­چنین بیان نکات مهم در انتخاب این عوامل جهت افزایش مؤثر نرخ تولید، اصلاح ساختار و مورفولوژی و کاهش کدری در فرمولاسیون­ های پلی پروپیلن پرداخته شده است.

نقش عوامل هسته­ زا و شفاف­ ساز در پلی پروپیلن

تبلور پلیمرهای نیمه بلوری منجر به ایجاد بسیاری از خواص مانند پایداری ابعادی، شفافیت و چقرمگی است. برای یک قطعه و فرآیند مشخص، بلورینگی توسط ساختار پلیمر، فرمولاسیون، و شرایط فرآیند کنترل شده و منجر به ایجاد تعادلی ویژه بین تجمع گرما و خنک سازی می­ شود. در نتیجه، تبلور اغلب ناهمگن بوده و تاریخچه­ ی حرارتی در پوسته و هسته قطعات متفاوت است. عوامل هسته ­زا و شفاف کننده­ ها منجر به افزایش و نیز تنظیم سرعت بلورینگی می­ شوند تا بدین ­وسیله امکان تنظیم خواص نهایی پلیمرهای نیمه بلوری با نیازهای عمل کردی فراهم شود.

در فرمولاسیون­ های پلی ­پروپیلن، افزودن عوامل هسته­ زا باعث بهبود عمل کرد و خواص فرآیندی از جمله:

  • بهبود استحکام و سفتی
  • بهبود دمای نرم­شدگی حرارتی (HDT)
  • کاهش زمان سیکل
  • کاهش تاب­ خوردگی و یکنواخت­ تر کردن جمع­ شدگی
  • کاهش حساسیت به رنگدانه (در ارتباط با تغییر خواص با رنگ ­های مختلف)
  • بهبود فرآیند­پذیری در برخی کاربردهای مشخص

بنابراین، هسته­ زایی روشی قدرتمند برای بهبود خصوصیات فیزیکی، مکانیکی و نوری پلی پروپیلن به­ شمار می­ آید. وضوح، پایداری ابعادی، تاب­ خوردگی، جمع ­شدگی، CLTE ، HDT، خصوصیات مکانیکی و اثر ممانعتی را می­ توان با انتخاب دقیق هسته ­زاها یا شفاف کننده ­ها بهبود بخشید.

تبلور در پلی ­پروپیلن

پلی­ پروپیلن یک پلیمر نیمه بلورین و پرکاربرد است که از پلیمریزاسیون مونومر پروپن ساخته می­ شود. در طول پلیمریزاسیون، PP می­ تواند بسته به موقعیت گروه ­های متیل سه ساختار زنجیره­­ای اصلی (اتاکتیک، ایزوتاکتیک، و سیندیوتاکتیک) را تشکیل دهد.

بلورینگی یک پلیمر به وسیله­ موارد زیر ارزیابی می­شود:

  • شکل و اندازه­ بلورها
  • نرخ بلورینگی و در نهایت،
  • جهت­ گیری بلورها

پلی پروپیلن ایزوتاکتیک (iPP) یک پلیمر نیمه بلوری است که مشخصه­ مهم آن نسبت عالی قیمت به عمل کرد بوده و در طیف گسترده ­ای از کاربردها مانند خودرو، لوازم خانگی، لوله کشی، بسته بندی و غیره قابل استفاده است.

شاخص ایزوتاکتیسیته iPP مستقیماً با درجه تبلور ارتباط و تأثیر عمده­ ای بر عملکرد پلیمر دارد. ایزوتاکتیسیته سینتیک تبلور، مدول خمشی، سختی و شفافیت را افزایش داده و منجر به کاهش مقاومت در برابر ضربه و نفوذ پذیری می­ شود.

در جدول زیر، خواص دو هموپلیمر پلی­ پروپیلن که دارای شاخص ایزوتاکتیسیته متفاوت هستند مقایسه شده است.

Untitled

بسته به شرایط، پلی­ پروپیلن ایزوتاکتیک می ­تواند در چهار فاز مختلف که با نام ­های α ، β ، γ و مورفولوژی میان ­گونه ­ای  اسمکتیک مشخص می­ شوند، متبلور شود. که از این بین فازهای α و β مهم تر هستند.

Untitled

فرآیند هسته ­گذاری در پلی ­پروپیلن

می­ دانیم که نقطه­ آغاز فرآیند تبلور هسته­ های کوچک (ذرات بسیار ریز) هستند که عموماً در بقایای کاتالیست ­های مذاب، ناخالصی ها، گرد و غبار و غیره وجود دارند. بنابراین، می­ توان مورفولوژی بلور را به وسیله­ وارد کردن هسته­ های مصنوعی به مذاب پلیمر اصلاح و کنترل کرد. به این فرآیند هسته ­گذاری می ­گویند.

  • عوامل هسته ­زا به این دلیل استفاده می ­شوند که مکان ­هایی برای شروع بلورها فراهم آورند.
  • شفاف­ سازها زیرمجموعه­ عوامل هسته­ زا به ­شمار می­ آیند که بلورهای کوچک ­تری را فراهم می­ کنند و نور کم تری را متفرق کرده و در نتیجه، منجر به بهبود شفافیت دیواره­ قطعه با همان ضخامت قبل می ­شوند.

نقش این عوامل هسته ­زا بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی قطعات نهایی است.

عوامل هسته­ زای PP چگونه کار می ­کنند؟

یک عامل هسته ­ساز به طور معمول یک ذره­ نامحلول است (در ادامه بحث خواهد شد) که منجر به افزایش سرعت تبلور می­شود. هنگامی که پلیمرهای نیمه بلوری از مذاب متبلور می ­شوند (به طور معمول در طول مرحله­ خنک ­کاری یک فرآیند)، لاملاها از یک هسته اولیه تشکیل می ­شوند و ساختارهای پیچیده­ ای به نام اسفرولایت ایجاد می ­کنند. این اسفرولایت ­ها تا زمانی که به اسفرولایت مجاور در حال رشد برخورد نکنند به رشد خود ادامه می ­دهند.

خواص پلیمرها از جمله خواص نوری و فیزیکی آن­ها به:

  • اندازه­ نهایی ساختارهای اسفرولایتی
  • آرایش یافتگی بلورها در ماتریس

بستگی دارد.

در پلی پروپیلن هسته­ گذاری شده، تبلور در فرآیند خنک ­سازی زودتر و با سرعت بیش تری اتفاق می ­افتد. در نتیجه این امکان فراهم می ­آید تا زمان خنک شدن پلیمر کاهش یابد. هم­چنین، چگالی هسته ­گذاری بسیار بیش تر و اندازه کروی بلورها بسیار کوچک تر خواهد بود.

شکل زیر تصویری از فرآیند هسته ­گذاری ناهمگن را در مقابل رزین بدون عامل هسته ­زا جهت مقایسه نشان می ­دهد:

Untitled

پلی ­پروپیلن به عنوان ماده­ای شناخته می­ شود که هسته­ گذاری در آن نسبتاً آسان است. دلیل این امر آن است که سرعت تبلور در آن به اندازه کافی پایین بوده و به عامل هسته­ زا اجازه می ­دهد تأثیر مستقیمی بر دانسیته­ی هسته­ گذاری داشته باشد. به علاوه، تأثیر عامل هسته­ زا به پارامترهای زیادی از جمله:

  • ماهیت پلی­ پروپیلن (هموپلیمر، کوپلیمر تصادفی، کوپلیمر بلوکی)
  • شاخص ذوب
  • شاخص پراکندگی
  • شرایط فرآیندی و حتی
  • فرآیند پلیمریزاسیون

بستگی دارد.

از فرمولاسیون­ های قالب­ گیری PP هسته ­گذاری شده اغلب برای تولید قطعات تزریق با دیواره نازک (کمتر از ۰٫۴ میلی متر) استفاده می­ شود که نیازمند سفتی هستند. در بعضی موارد، زمان چرخه می ­تواند تا ۳۰٪ کاهش یابد. عوامل هسته ­زا هم­چنین به عنوان شفاف­ ساز برای فیلم­ ها، ورق­ ها و قطعات قالب گیری شده، به ویژه برای کوپلیمرهای تصادفی PP نیز استفاده می­ شوند.

همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.

info@fara-ps.com

 

به مناسبت زاد روز حکیم بزرگ بوعلی سینا و روز پزشک: کاربردهای پلیمرها در پزشکی

کاربردهای پلیمرها در پزشکی به مناسبت زاد روز حکیم بزرگ بوعلی سینا و روز پزشک

مقاله حاضر به مناسبت زاد روز حکیم بزرگ بوعلی سینا و روز پزشک به ذکر کاربردهای پلیمرهای مصنوعی از جمله پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن، پلی‌یورتان‌ها، پلی‌آمیدها، پلی‌آکریلات‌ها، پلی‌تترافلورواتیلن، سیلیکون‌ها پلی‌استال و…، پلیمرهای مصنوعی زیست‌تخریب‌پذیر مانند پلی‌لاکتیک‌اسید، پلی‌گلیکولیک‌اسید، پلی‌کاپرولاکتون و… و پلیمرهای طبیعی در حوزه پزشکی می‌پردازد.

 

پلیمرها به دلیل تنوع بسیار زیاد و نزدیک بودن خصوصیات شیمیایی و مکانیکی برخی از آن‌ها به بافت‌های بدن، بیش از سایر مواد در کاربردهای پزشکی مورد توجه قرار گرفته‌اند. از این رو شناخت ساختار، ویژگی‌ها و خواص پلیمرها همچنین کاربردهای آن‌ها در حوزه زیست‌مواد (Biomaterials) از اهمیت بالایی برخوردار است. زیست‌مواد، موادی با ریشه مصنوعی یا طبیعی هستند که برای جای‌گزینی نسوج از دست رفته بدن، ترمیم اعضای از کار افتاده و یا تکمیل عمل‌کرد بافتی مورد استفاده قرار می‌گیرند که به هر دلیلی قادر به انجام وظیقه خود نباشند. ضمن این که باید حتماً در تماس مستقیم با سلول‌های زنده بدن بوده و با سامانه بیولوژیکی بدن برهم‌کنش داشته باشد. وسایل قلبی-عروقی، وسایل جای‌گزین بافت‌های نرم، سامانه‌های رهایش کنترل شده دارو و داربست‌های مهندسی بافت، از جمله این کاربردها هستند. رگ‌های مصنوعی، دریچه‌های قلبی، قلب مصنوعی، کاشتنی‌های بدن، غضروف، کامپوزیت‌های دندانی، عدسی‌های تماسی، عدسی‌های داخل چشمی، اجزای دستگاه‌های اکسیژن‌رسان، دیالیز و تصفیه خون، پوشش مواد فلزی و سرامیکی، قرص‌ها و کپسول‌های دارویی، نخ‌های بخیه، چسب‌ها و… را می‌توان به عنوان نمونه‌ای از کاربرد مواد پلیمری در پزشکی برشمرد.

مقاله حاضر به مناسبت زاد روز حکیم بزرگ بوعلی سینا و روز پزشک به ذکر کاربردهای پلیمرهای مصنوعی از جمله پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن، پلی‌یورتان‌ها، پلی‌آمیدها، پلی‌آکریلات‌ها، پلی‌تترافلورواتیلن، سیلیکون‌ها پلی‌استال و…، پلیمرهای مصنوعی زیست‌تخریب‌پذیر مانند پلی‌لاکتیک‌اسید، پلی‌گلیکولیک‌اسید، پلی‌کاپرولاکتون و… و پلیمرهای طبیعی در حوزه پزشکی می‌پردازد.

 

پلیمرهای مصنوعی (Synthetic Polymers)

 

پلی‌اتیلن (Polyethylene)

پلی‌اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا (UHMWPE) به دلیل مقاومت سایشی زیاد آن، خزش کم و ضریب اصطکاک پایین به طور گسترده‌ای در کاشتنی‌های ارتوپدی نظیر مفاصل ران و زانو به کار می‌رود. در حال حاضر تحقیقات زیادی در ارتباط با بهبود خواص سایشی UHMWPE با استفاده از عوامل شبکه‌ای کننده خاص نظیر ویتامین E، پرتودهی و تابش پلاسما یا پوشش‌دهی با مواد سرامیکی در حال انجام است. اعتقاد بر این است که ذرات پلی‌اتیلنی جدا شده از کاشتنی، می‌تواند باعث افزایش حجم استخوان گردد.

پلی‌پروپیلن (Polypropylene)

از این پلیمر در پروتزهای مفاصل انگشت و نخ‌های بخیه استفاده می‌شود. مش‌های پلی‌پروپیلنی در ترمیم دیواره شکم در بیماری فتق به کار می‌رود، هر چند که هنوز هم اثرات جانبی این بیماری حل نشده است. علاوه بر این غشاهای پلی‌پروپیلنی در جداسازی سلول‌ها مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته‌اند.

پلی‌آکریلات‌ (Polyacrylate)

از جمله خصوصیات PMMA، عبوردهی بسیار بالای نور (۹۲%)، شاخص پراکندگی بالا، خواص ترشوندگی عالی، زیست‌سازگاری بالا و سختی و شکنندگی بیش‌تر در مقایسه با سایر پلیمرها باید اشاره کرد. این پلیمر در لنزهای تماسی سخت (Hard Contact Lenses)، لنزهای داخل چشمی (Intraocular Lenses) سیمان استخوان و مواد ترمیمی دندان استفاده می‌شود. در این میان پلی‌سیانوآکریلات‌ها به جهت خواص چسبندگی مناسب اهمیت زیادی یافته‌اند. برخی از آن‌ها در ترکیب چسب‌های زیستی برای ترمیم اجزای کره چشم مثل قرنیه و شبکیه بررسی شده‌اند. فیلم‌های پلی‌سیانوآکریلاتی نیز به عنوان پوست مصنوعی در پیوندهای عروقی و درمان سوختگی‌های شدید مورد آزمایش قرار گرفته‌اند. پلی‌آکریلونیتریل سمی و اشتعال‌زا بوده و بنابراین استفاده از آن در پزشکی رایج نیست. پلی‌آکریل‌آمید غیر سمی است ولی مونومر آن می‌تواند بر روی سلول‌های عصبی تأثیر منفی بگذارد. این پلیمر جاذب آب بوده و می‌تواند تشکیل ژل دهد. از پلی‌آکریل‌آمید در تهیه لنزهای تماسی نرم، حجم‌دهنده‌ها، ماهیچه‌های مصنوعی، بیوسنسورها، سامانه‌های رهایش داروی هوشمند و… استفاده شده است.

پلی‌استایرن  (Polystyrene)

از جمله خصوصیات پلی‌استایرن می‌توان به شفافیت خوب و بی‌رنگ بودن، راحتی ساخت، پایداری حرارتی، وزن مخصوص پایین و مدول بالا اشاره کرد. این پلیمر به صورت عمومی در ساخت ظروف کشت سلول، بطری‌های استوانه‌ای، محفظه‌های خلأ و فیلترهای قیف‌دار کاربرد دارند. آکریلونیتریل بوتادی‌ان استایرن (ABS) در ست‌های تزریق و دیالیز خون، انبرک‌ها (بست‌ها)، کیت‌های تشخیصی و… استفاده می‌شود.

پلی‌وینیل کلراید (Polyvinyl Chloride)

ماده‌ای بسیار پرمصرف و مقاوم در برابر آب و آتش به شمار می‌رود. این پلیمر در تهیه ست تزریق خون، ست سرم و… کاربرد دارد.

پلی‌وینیل‌الکل (Polyvinyl Alcohol)

یکی از پرمصرف‌ترین پلیمرهای محلول در آب است و مونومر آن در حالت پایدار وجود ندارد. مزایای این هیدروژل زیست‌سازگاری بالا، عدم سمیت، عدم سرطان‌زایی، سادگی تهیه، دارا بودن محیط آب‌دار و توانایی محافظت از سلول‌ها، داروها، پپتیدها و پروتئین‌ها، توانایی رساندن مواد غذایی به سلول‌ها و انتقال محصولات ایجاد شده توسط آن‌ها امکان اصلاح به کمک لیگاندهای چسبندگی سلولی. محققان بسیاری از PVA جهت تهیه غضروف مصنوعی، منیسک زانو یا دیسک بین مهره‌ای بهره برده‌اند. ترکیب مواد زیادی با پلی‌وینیل الکل برای کاربردهای پزشکی بررسی شده است. پلی‌وینیل‌الکل و پلی‌آکریلیک‌اسید در سامانه‌های حساس به pH، پلی‌وینیل‌الکل و ژلاتین جهت تهیه پچ یا غشا، پلی‌وینیل‌الکل و ابریشم جهت ساخت نخ بخیه، پلی‌‌وینیل‌الکل و پلی‌وینیل ‌پیرولیدین در مهندسی بافت، ترکیب پلی‌وینیل‌الکل با کلاژن و غشاء آمنیون در تهیه قرنیه مصنوعی، پلی‌وینیل‌الکل و نشاسته به عنوان غشا دیالیز و ترکیب پلی‌وینیل‌الکل با پلی‌اتیلن‌گلیکول به منظور کاهش جذب سطحی پروتئین از آن جمله است. استفاده از ترکیب پلی‌وینیل‌الکل و کیتوسان تا کم‌تر از ۵۰% PVA در اصلاح سطح کاتترهای پلی‌یورتانی باعث چسبندگی پروتئین‌ها و فعالیت میکروب‌ها می‌گردد. همچنین از این کامپوزیت در کاربردهای پانسمان زخم نیز می‌توان بهره برد. ترکیب پلی‌وینیل‌الکل و پلی‌کاپرولاکتون در کاهش تجمع سلول‌های التهابی مؤثر بوده است. از ترکیب PVA و گلیسرول به منظور افزایش خون‌سازگاری بهره برده شده است که طی آن با افزایش گلیسرول در ترکیب، به دلیل ممانعت از تماس مستقیم PVA با خون، چسبندگی و جذب پلاکت‌ها به سطح کاهش می‌یابد. از جمله مشکلاتی که محققان در استفاده از پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر آب‌گریز نظیر پلی‌کاپرولاکتون یا پلی‌لاکتیک‌-گلیکولیک اسید اشاره نموده‌اند شناور ماندن ساختار پلیمر در محیط کشت سلولی است. علاوه بر این به دلیل عدم جذب محیط کشت توسط داربست، قسمت زیادی از تخلخل‌ها خالی خواهند ماند. این در حالی است که دست‌یابی به توزیع یکنواخت سلول‌های کاشته‌شده درون داربست اهمیت زیادی دارند. یکی از روش‌های غلبه بر این مشکل استفاده از پلیمرهای آب‌دوستی نظیر پلی‌وینیل‌الکل یا پلی‌اتیلن‌اکساید در ترکیب است. از کامپوزیت پلی‌وینیل الکل و پلی‌لاکتیک‌-گلیکولیک‌اسید و کیتوسان داربست زیست‌تخریب‌پذیری برای مهندسی بافت ساخته شده است که زیست‌سازگاری مناسبی از خود نشان داده است. همچنین از ترکیب PVA-PLGA نانوذراتی برای رهایش داروی پاکلیتاکسل جهت درمان گرفتگی شریان بهره برده شده است.

پلی‌آمید (Polyamide)

این مواد که به نایلون‌ معروف هستند در نخ‌های بخیه، رگ‌های مصنوعی استفاده می‌شوند که از جمله مهم‌ترین کاربردهای موفق این مواد در زمینه پزشکی هستند. نایلون‌ها جاذب‌ رطوبت هستند و استحکام خود را در موقع کاشت در محیط درون‌تن از دست می‌دهند. مولکول‌های آبی که به ناحیه بی‌شکل آن حمله می‌کنند به عنوان نرم‌کننده عمل می‌نمایند. آنزیم‌های پروتئولیتیک نیز از طریق حمله به گروه آمید در هیدرولیز پلیمر نقش مهمی دارند. پروتئین‌ها نیز حاوی گروه پپتیدی (آمید) در طول زنجیره‌های مولکولی خود هستند و آنزیم‌های پروتئولیتیک می‌توانند به آن‌ها حمله کنند.

پلی‌اتیلن‌ترفتالات (Polyethylene Terephthalate)

پلی‌استرهایی مانند پلی‌اتیلن‌ترفتالات (PET) به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی بی مانند، به طور گسترده‌ای در کاربردهای پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. PET پلی‌استریست که از آن در ساخت پیوند رگ مصنوعی، نخ‌های بخیه و توری‌ها، دریچه‌ها محفظه کاتتر و فیلتر استفاده می‌گردد.

پلی‌استال (Polyoxymethylene)

یک پلی‌اتر است و معمول‌ترین پلی‌استال‌ها از فرم‌آلدئید به دست آمده که به نام پلی‌اکسی‌متیلن شناخته می‌شود. پلی‌استال معمولاً چقرمه، محکم، با مقاومت بالا نسبت به خزش، خستگی و مواد شیمیایی هستند و ضریب اصطکاک کمی دارد. از پلی‌استال‌ها در تحقیقاتی نظیر تهیه مفاصل زانو یا ران و لت دریچه قلب مصنوعی استفاده شده است.

پلی‌سولفون  (Polysulfone)

پلی‌سولفون خانواده‌ای از پلیمرهای گرمانرم است. از این مواد به دلیل چقرمگی و پایداری در دماهای بالا شناخته می‌شوند. پایداری حرارتی بالا به دلیل گروه‌های جانبی حجیم، بی‌شکل، پایداری شیمیایی، عدم پایداری در مقابل حلال‌های قطبی نظیر کتون‌ها، شفافیت، استحکام بالا، انعطاف‌پذیری و مقاومت ضربه خوب به دلیل حضور اکسیژن و سولفور در زنجیر اصلی مولکولی، خزش کم و استحکام کششی بالا از خصوصیات مهم این پلیمر محسوب می‌شود. تهیه غشاها از پلی‌سولفون با خواص تکرارپذیر و اندازه تخلخل قابل کنترل به سادگی امکان‌پذیر است. از این غشاها در کاربردهای جداسازی خون (همودیالیز) آب یا مواد زائد استفاده می‌شود. همچنین به دلیل مقاومت حرارتی بالا، پلی‌سولفون در کاربردهایی که نیاز به سترون شدن تحت بخار و اتوکلاو باشد، گزینه مناسبی محسوب می‌شود.

پلی‌کربنات (Polycarbonate)

این گروه از مواد در مواقعی که نیاز به مقاومت ضربه بالا، مقاومت حرارتی زیاد و خواص نوری مناسب باشد، به کار می‌روند. در عدسی‌ها، عینک‌های طبی و ایمنی و… از پلی‌کربنات‌ها استفاده می‌شود. پلی کربنات‌ را می‌توان با اکثر روش‌ها (گاز اتیلن اکساید، پرتو گاما و اتوکلاو) سترون نمود. از این ماده در تهیه محفظه‌های مقاوم برای غشاهای دستگاه همودیالیز، دستگاه اکسیژن‌رسان، کاتترها، لوله‌ها، وسایل در تماس با خون و تزریق، بهره برده می‌شود.

سیلیکون (Silicone)

مهم‌ترین خواص سیلیکون‌ها شامل پایداری حرارتی، آب‌گریزی، مقاومت بالا در برابر اکسیژن، اَزُت و نور خورشید، انعطاف‌پذیری، عایق الکتریکی، ضد چسبنده، غیر سمی، واکنش شیمیایی کم و نفوذپذیری بالای گاز است. سیلیکون‌های تک‌جزئی با جذب رطوبت از محیط، شکل می‌گیرند. به دلیل خصوصیات این ماده، از آن در تهیه وسایل کمک شنوایی جهت جلوگیری از نفوذ اصوات استفاده می‌شود. در کاربردهای پزشکی به طور وسیعی از ترکیبات سیلیکونی بهره برده می‌شود. به عنوان مثال در لوله‌های دیالیز و انتقال خون، ریه‌های مصنوعی، کاتترها، کاشتنی‌های مصنوعی در بدن، وسایل جلوگیری از بارداری، گونه مصنوعی، عدسی‌های مصنوعی و… کاربرد دارند. در گذشته از سیلیکون برای تهیه مسدودکننده دریچه قلب مصنوعی توپ و قفس استفاده می‌شد که به دلیل تورم آن و تغییر اندازه کاربرد آن در این زمینه کاهش یافت.

پلی‌دی‌متیل‌سیلکوسان مهم‌ترین و پرمصرف‌ترین پلی‌سایلوکسان در پزشکی است که از جمله خواص آن طول بسیار بالا در دمای محیط، عایق الکتریکی بسیار خوب، مقاومت در برابر ازن، نفوذپذیری بسیار بالا در برابر گازها، مقاومت شیمیایی بالا، ضریب اصطکاک کم ۷۵% و انعطاف‌پذیر بالا، خون‌سازگاری بالا، سمیت بسیار کم، پایداری حرارتی کم، پایداری طولانی مدت در شرایط بدن، آب‌گریزی بالا. از این پلیمر در پمپ‌های خون، پوشش ضربان‌سازهای قلبی، بیرون‌کش‌های آب، عدسی تماسی، پوست مصنوعی، دستگاه‌های اکسیژن‌دهنده، چسب‌‌های پزشکی، مفاصل انگشت‌ها، حلزون‌های شنوایی، کاتترها، پروتزهای زیبایی صورت و بینی و… بهره برده می‌شود.

پلی‌یورتان (Polyurethane)

این گروه از مواد دارای استحکام کششی بالا، چقرمگی، مقاومت با سایش، مقاومت در برابر تخریب و زیست‌سازگاری هستند که مجموعه این خواص آن‌ها را به یکی از مهم‌ترین گروه‌ها برای استفاده در ساخت وسایل قابل کاشت در بدن تبدیل نموده است. پلی‌یورتان‌ها در کاشتنی‌های طولانی و کوتاه مدت زیست‌پایدار و زیست‌تخریب پذیر با محصولات تخریب زیست‌سازگار مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مواد به دلیل داشتن بار سطحی منفی، آب‌گریزی و مورفولوژی مناسب (از جهت صافی سطح) خون‌سازگاری بالایی دارند و این امر باعث شده است که از آن‌ها در ساخت کاشتنی‌های قلبی-عروقی استفاده شود. از مهم‌ترین کاربردهای این مواد می‌توان به بطن چپ مصنوعی قلب، بالون‌های داخل آئورتی، پوشش لید ضربان‌سازها، دریچه‌هایقلب مصنوعی، غشاهای همودیالیز و … اشاره نمود. طیف گسترده خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی پلی‌یورتان‌ها سبب شده است که این گروه از پلیمرها کاربردهای وسیعی در مهندسی بافت و سامانه‌های نوین رهایش دارو نیز بیایند.

پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر  (Biodegradable Polymers)

پلی‌لاکتیک‌اسید و پلی‌گلیکولیک‌اسید  (Polylactic Acid, Polyglycolic acid)

پلی‌استرهای خطی لاکتیک و گلیکولیک اسید برای بیش‌تر از سه دهه است که در کاربردهای مختلف پزشکی استفاده می‌شوند. در زمینه رهایش کنترل شده داروها، تحقیقات زیادی به آن‌ها اختصاص داده شده است. این پلیمرها برای انتقال استروئیدها، عوامل ضد سرطانی، پپتیدها و پروتئین‌ها، آنتی‌بیوتیک‌ها و واکسن‌ها به کار می‌روند. ترکیبات قابل تزریق حاوی میکرواسفری‌های پلیمری لاکتید و گلیکولیک در سال‌های اخیر توجه زیادی را به خود جلب نموده‌اند.

پلی‌کاپرولاکتون (Polycaprolactone)

بررسی زیست‌سازگاری این پلیمر آن را به عنوان یک پلیمر غیر سمی و بافت سازگار با محصولات تخریبی زیست‌سازگار معرفی نموده‌ است. در مواردی از PCL به عنوان بست‌های تخریب‌پذیر جهت نزدیک نمودن لبه‌های زخم استفاده می‌شود. از پلی‌کاپرولاکتون DL در تهیه پلی‌یورتان‌های زیست‌تخریب‌پذیر بهره برده شده است که پلیمر مذکور برای استفاده در مهندسی بافت غضروف و پوست بررسی شده است.

پلی‌ارتواسترها (Polyorthoester)

این مواد دسته دیگری از پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر هستند که برای کاربردهایی نظیر رهایش دارو در چشم، درمان سوختگی‌ها، کنترل درد پس از عمل و کاربردهای ارتوپدی آزمایش شده‌اند. پلی‌ارتواستر در مقایسه با پلی‌لاکتیک اسید سبب افزایش رشد استخوان می‌گردد.

پلیمرهای طبیعی  (Natural Polymers)

پلیمرهای طبیعی پلیمرهایی هستند که توسط سامانه های بیولوژیکی مانند میکروارگانیسم ها، گیاهان و حیوانات تولید می‌شوند. پلیمرهای طبیعی مصارف ریادی دارند که از چمله آن ها می‌توان به چسب زخم، ماده جاذب، تهیه لوازم آرایشی، رهایش دارو داربست‌های پزشکی، نخ‌های بخیه قابل جذب، پانسمان‌ها، و زخم‌پوش‌ها، ترمیم بافت دهان، غضروف، تاندون، لیگامنت، عصب، رگ، افزایش بافت نرم، انتقال دارو، کاشتنی‌های دندانی، پوست مصنوعی، بازسازی استخوان، عدسی‌های تماسی، رهایش کنترل شده دارو و کپسوله کردن تولیدات نساجی اشاره کرد. از آنجایی که پلیمرهای طبیعی در مقایسه با پلیمرهای صنعتی سازگاری محیطی بهتری دارند تلاش‌های بیش‌تری برای کاهش قیمت آن‌ها باید صورت بگیرد، زیرا پلیمرهای طبیعی موجود دو تا پنج برابر، گران‌تر از پلیمرهای مصنوعی می‌باشند.

آزمون‌های زیست سازگاری

(in vitro)  آزمون‌های خارج بطنی

(Cytotoxicity)  سمیت

(Blood Compatibility) خون سازگاری

(in vivo) آزمون‌های داخل بطنی

کاشت کوتاه‌مدت

کاشت بلندمدت

 آزمون‌های خارج بطنی مقدمه و پیش‌نیاز آزمون‌های داخل بطنی هستند.

 

Axx

Ax

 

همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.

info@fara-ps.com 📧