6 ترفند طلایی انتخاب مواد شیمیایی برای پروژه
اگر دانشجو هستید و قصد دارید پروژه‌ای در حوزه‌ی مواد شیمیایی انجام بدید، این مقاله برای شماست. پیشنهاد می‌کنیم این مطلب را تا انتها مطالعه کنید و نکات ذکر شده را برای انتخاب درست مواد شیمیایی در نظر بگیرید.
ChemExtra تقدیم می‌کند…
تا حالا براتون پیش اومده که حین انجام پروژه، برای انتخاب مواد شیمیایی، بین چند گزینه مردد باشید؟
برای انتخاب یک ماده از بین چند ماده‌ی پیشنهادی، چه پارامترهایی رو در نظر می‌گیرید؟
اگر کنجکاو شدید که چطور انتخاب بهینه و درستی داشته باشیم، تا پایان این مقاله با ما همراه باشید…
انتخاب ماده یا Material selection یکی از چالش‌های اساسی و مباحث مهم حوزه‌ی مواد شیمیایی است. بنابراین لازم است پژوهشگران به خصوص دانشجویان با این نکات آشنا باشند.
پارامترهای موثر در انتخاب بهینه‌ترین و بهترین ماده از میان چند ماده شیمیایی به شرح زیر است:
۱- تناسب خواص با کاربرد و انتخاب سلسله مراتبی
چشم از “کاربرد” برندارید و گوش به فرمان جناب “کاربرد” باشید! این کاربرد است که تعیین می‌کند که از خواص کدام ماده باید کمک گرفت.
اما انتخاب سلسله مراتبی به این معناست که با نیم‌نگاهی به کاربرد، از کل به جزء برویم. در ادامه مثالی می‌زنیم که بهتر متوجه شوید.
آنچه کاربرد از ما انتظار دارد: محصول نهایی باید نسبتا ارزان و سبک باشد؛ مقاومت شیمیایی بالا (مقاوم در برابر حلال‌ها و…) و مقاومت در برابر حرارت بالایی داشته باشد. ضمنا خواص مکانیکی خوب هم مطلوبمان است.
و اما سلسله مراتب جادویی!!! با نیم نگاه به آنچه کاربرد از ما می‌خواهد شروع کنیم. موادی که نسبت به وزن کم خود، خواص مکانیکی مطلوبی دارند، پلیمرها هستند. در ادامه پلیمرها به لحاظ رفتار گرمایی به دو دسته‌ی ترموپلاست (گرمانرم) و ترموست (گرماسخت) تقسیم می‌شوند. ترموست‌ها علاوه بر مقاومت حرارتی مناسب، به خاطر اتصالات عرضی، مقاومت شیمیایی خوبی نیز ارائه می‌دهند. در دسته‌ی رزین‌های ترموست، سه رزین پلی‌استر غیر اشباع، وینیل استر و اپوکسی پر مصرف‌ترین‌ها هستند. وقتی به پر مصرف‌ترین اشاره کردیم به این معناست که دسترسی مناسب و راحت به مواد نیز خود یک آیتم مهمی است. از میان این سه رزین، پلی‌استر غیراشباع قیمت مناسب‌تری دارد و آنچه از خواص مکانیکی مد نظرمان هست را برآورده می‌کند. اما کار اینجا تمام نمی‌شود…
خود پلی‌استرهای غیراشباع نیز دنیای بزرگی دارند. می‌دانیم که پلی‌استر از ترکیب الکل (OH) و اسید (COOH) تشکیل می‌شود و چون الکل‌ها و اسیدها هر کدام انواعی دارند، خواص پلی‌استر نهایی متنوع خواهد بود.
برای مثال اگر جزء الکلی، یکی از موارد زیر باشد، خواص پلی‌استر چنین می‌شود:
|
خاصیتی که ایجاد می‌کند: |
نوع اسید: |
|
قیمت پایین، HDT بالا، استحکام کششی و خمشی بالا |
ارتوفتالیک انیدرید |
|
استحکام کششی و خمشی بالا، مقاومت شیمیایی خوب، مقاومت بهتر در آب |
ایزوفتالیک اسید |
|
انعطاف‌پذیری، چقرمگی، جهندگی |
آدیپیک اسید |
|
مقاومت در برابر شعله |
کلرندیک اسید |
|
کمترین قیمت، HDT بالا |
مالئیک انیدرید |
|
سرعت واکنش بالا، بالاترین HDT، سختی بیشتر |
فوماریک اسید |
و اگر جزء اسیدی، یکی از موارد زیر باشد، خواص نهایی پلی‌استر چنین می‌شود:
|
خاصیتی که ایجاد می‌کند |
نوع الکل |
|
کمترین قیمت، مقاومت خوب در برابر آب، انعطاف‌پذبری خوب |
پروپیلن گلایکول |
|
انعطاف‌پذیری، چقرمگی |
دی‌پروپیلن کلایکول |
|
مقاومت حرارتی و استحکام کششی خوب، قیمت پایین |
اتیلن گلایکول |
|
مقاوم در برابر خوردگی |
نئوپنتیل گلایکول |
|
مقاوم در برابر خوردگی، HDT بالا، خواص مکانیکی خوب |
بیس فنول A |
|
چقرمگی و استحکام ضربه مناسب، انعطاف‌پذیری خوب |
دی‌اتیلن گلایکول |
در نهایت به روش سلسله مراتبی پلی‌استری انتخاب شد که خواص آن با کاربردش متناسب بود.
۲- سازگاری ماده را با سایر اجزای فرمولاسیون در نظر داشته باشید:
مطمئن شوید ماده‌ای که انتخاب کردید، اثر منفی روی سایر اجزا نگذارد. اثراتی مانند واکنش‌های ناخواسته، دو فاز شدن و… . برای مثال استفاده از افزودنی‌ها و یا فیلرهای قطبی در پلیمرهای ناقطبی باعث ایجاد ناسازگاری و عدم اختلاط مناسب می‌شود. در این مثال، انتخاب درست، انتخاب فیلری است که اصلاح سطحی شده باشد.
۳- ویژگی‌های مواد شیمیایی را در نظر بگیرید:
سعی کنید ماده مورد نظر تا حد امکان خنثی، غیرسمی و کمتر واکنش‌پذیر باشد. حتما MSDS (Material Safety Data Sheet)
موادی که به عنوان کاندیدا در نظر دارید را به دقت مطالعه کنید و با توجه ملاحظات پزشکی، کم ضررترین ماده را در نظر بگیرید.
* شاید برای شما مفید باشد: msds چیست؟
۴- حواستان به هزینه و جیب مبارک باشد 🙂
سعی کنید ماده‌ای که انتخاب می‌کنید مقرون به‌صرفه و به راحتی در دسترس باشد. در دسترس بودن اهمیت زیادی دارد. برای مثال باید بتوانید به این سوالات پاسخ دهید که آیا ماده مورد نظر داخل کشور تولید می‌شود؟ در صورت واردات، تاثیر تحریم‌ها در تامین پایدار و بی‌دردسر این ماده چگونه خواهد بود؟ آیا در تامین‌کنندگان تنوع کافی از نظر کیفیت و قیمت وجود دارد؟
* شاید برای شما مفید باشد: راهکار‌های طلایی برای انتخاب مواد شیمیایی ارزان‌تر اما با کیفیت
۵- ایمنی را در نظر بگیرید:
با مطالعه‌ی MSDS مطمئن شوید که شرایط حمل کردن و انبارداری کدامیک می‌تواند ایمن‌تر باشد و از این بابت مواد شیمیایی که به عنوان کاندیدا در نظر دارید را اولویت‌بندی کنید.
۶- از اثرات محیط‌زیستی مواد شیمیایی غافل نشوید!
ماده‌ای را انتخاب کنید که حداقل اثر را روی محیط‌زیست داشته باشد و ترجیحا زیست‌سازگار و قابل بازیافت نیز باشد.
در نهایت یادآور می‌شویم که معیار انتخاب ماده شیمیایی، برآیندی از تمامی موارد بالا خواهد بود و ماده‌ای که حداکثر تطابق با آیتم‌های بالا را داشته باشد انتخاب می‌شود.
اگر معیار دیگری سراغ دارید که به انتخاب بهتر کمک می‌کند، لطفا در بهش نظرات، به ما یادآور شوید. در پایان ممنون که این مقاله را مطالعه کردید 🙂
