المطاط :-
--------------------------------------------------------------------------------
أخي الكريم ،
إنقل لك المعلومات الآتية عن المطاط :-
موطن إكتشافه الأصلي
وكان أول من شاهد المطاط الطبيعي الرحالة كريستوفر كولومبس عندما وصل إلى هايتي عام 1493 ورأى بعض الصبية يلعبون بكرة غريبة ترتد من سطح الأرض عند قذفها . وفي عام 1521 م رأى بعض المستكشفون الأسبان جماعات الوطنيين من أهل المكسيك يستخدمون مادة مرنة مستخرجة من إحدى النباتات وكان إسمها الوطني " كاو أوتشو Cao Achu " وهي تعني في لغتهم شجرة الدموع ، وذلك لأنهم كانوا يقومون بتشريط لحاء هذه الأشجار فيخرج منها لبن نباتي يجمعونه في أوانٍ خاصة ، وقد إشتق الاسم الشائع للمطاط وهو " كاوتشوك Caoutchouc " من هذا الاسم الوطني . ولم يكن للمطاط أي فائدة معروفة في ذلك الحين وإن كان " جوزيف بريستلي " الذي إكتشف غاز الأكسجين ، قد وجد عام 1766 م أن المطاط يمحو الكتابة بالرصاص من على الورق . ولم تكن خواص المطاط تجعله صالحا للإستخدام في كل الأغراض ، فقد كان يلتصق بكثير من المواد ، وسريع التأثر بالحرارة ولا يتحمل الإجهاد عند إستخدامه في أشياء تحتاج إلى مرونة عالية .
[تحرير] إستخدامه في صناعة الملابس الشتوية
وفي عام 1823 م قام شاب إسكتلندي يدعى " تشارلز ماكنتوش " باستخدام المطاط الطبيعي اللزج في صنع نسيج لا ينفد منه الماء ، وذلك برش محلول شرابي القوام من المطاط على سطح القماش ، ثم تغطيته بطبقة أخرى من القماش نفسه ولصقها معا بالضغط . وقد كانت هذه نقطة البداية في تصنيع المعاطف الواقية من المطر والتي عرفت فيما بعد باسم " معاطف ماكنتوش " .ولكن قماش هذه المعاطف في ذلك الوقت كان سريعا ما يتجعد ويتحول إلى نسيج يابس في الجو البارد وتنطلق منه رائحة نفاذة منفرة في الجو الدافئ أو الحار .
امطاط الصناعي
ظل المطاط الطبيعي المفلكن دون منافس نحو قرن من الزمان ،وانتشر استخدامه بصفة خاصة في إطارات السيارات والجرارات وغيرها من الأغراض . ونظرا للتوسع الصناعي الذي حدث في بعض دول العالم في بداية القرن العشرين, فقد أصبحت كميات المطاط الطبيعي المنتجة من مزارع أشجار " الهيفيا" غير كافية لمقابلة احتياجات مختلف الصناعات ، ولذلك كانت هناك حاجة ملحة لاستنباط مادة أخرى مشابهة لها نفس خواص المطاط الطبيعي ويمكن استعمالها بديلا له.وكانت أولى هذه المحاولات على بعض علماء الكيمياء في ألمانيا ، فعندما قامت الحرب العالمية الأولى عام 1914 م انقطعت موارد المطاط الطبيعي الآتية من الشرق الأقصى عن ألمانيا ، ولهذا شعرت ألمانيا بحاجاتها الشديدة لإيجاد بديل لهذا المطاط . وكان على علماء الكيمياء أن يجدوا أولا تركيب المطاط الطبيعي حتى يستطيعوا القيام بتحضير مادة مشابهة لها
إكتشافه
وقد كان العالم الشهير "فاراداي" أول من اكتشف أن المطاط الطبيعي يتكون من عنصري الكربون والهيدروجين فقط ،أن نسبة وجودهما فيه هي خمس ذرات من الكربون إلى ثماني ذرات من الهيدروجين أي أن صيغة المطاط الطبيعي الأولية هي "C5H8 . وقد تم فصل مركب غير مشبع من المطاط بتقطيره ، وسمي هذا المركب " أيسوبرين " وتم التعرف عليه عام 1860وأمكن تحويله بعد ذلك إلى بوليمر سمى "بولي أيسوبرين" يشبه المطاط الطبيعي في صفاته. وبناء على هذه المعلومات نجح الألمان في أثناء الحرب العالمية الأولى في تحضير نوع من المطاط ببلمرة مركب غير مشبع يعرف باسم " ثنائي ميثيل بيوتادايين " وأطلق عليه اسم " المطاط المثيلي" وأنتج منه نحو 150 طنا في الشهر طوال مدة الحرب العالمية الأولى ، ولكن أوقف إنتاجه بعد ذلك لارتفاع تكلفته وعدم صلاحيته للاستعمال في كل الأغراض .
بداية التصنيع
وقد نجحت شركة " باير" الألمانية عام 1935 م في إنتاج نوعين من المطاط ، عرف أولهما باسم ( بونا S ) وهو يحضر ببلمرة مشتركة للبيوتادايين والأكريلونتريل ، وقد استعملت في هذه البلمرة عوامل مساعدة مثل فوق بورات الصوديوم ، وبعض فوق الأكاسيد الأخرى . ويمتاز مطاط ( بونا S ) بعد فلكنته بمقاومة لفعل النار ، وعدم تأثره بطول مدة التخزين ، وكذلك بمقاومته الكبيرة للبري والسحج ، أما مطاط ( بونا N )فيمتاز بمقاومته العالية للانتفاخ بزيت البترول ومنتجاته ، كما يتميز بخواصه العازلة للكهرباء .
خاتمة
وهكذا نرى أن الكيمياء قد ساهمت بشكل فعال في سد احتياجات السوق العالمي ومختلف الصناعات بتقديمها لأنواع متعددة ومتغيرة الخواص من المطاط الصناعي شديد الاحتمال ، مثل مطاط النترايل و الإثيلين بروبيلين ، والمطاط الفلوري والمطاط الحراري والمطاط الرغوي وغيرها ، وتستعمل هذه الأنواع المختلفة من المطاط في مختلف الأغراض ، كما في صناعة إطارات السيارات والأشرطة والسيور والحقائب والأحذية والأرضيات والإسفنج الصناعي
المطاط المعدني .. هل ينهي عصر البلاستيك على حساب البيئة؟
قامت شركة نانوسونيك NanoSonic في نيسان/إبريل الماضي بالإعلان عن اختراعها الجديد الذي دعته المطاط المعدني، و هو عبارة عن مادة جرى ترتيب جزيئاتها باستخدام تقنية تُسمى "التجميع الذاتي المستقر" للوصول إلى مركب يحمل خواص الناقلية و المتانة التي تتمتع بها المعادن و خواص المطواعية و المرونة التي تتصف بها اللدائن.
تعتمد تقنية التجميع الذاتي المستقر و هي إحدى تقانات النانو على استخدام مادة وسيطة كالزجاج مثلاً و تغطيسها بالتناوب ضمن حوضين يحتوي الأول على أيونات موجبة و الثاني على أيونات سالبة، و من ثم إزالة المادة الوسيطة من بين الطبقات التي ستشكل بهذا التنسيق مادةً مطواعة و ناقلة.
برغم أن تشكيل بضع ملمترات من هذه الطبقة يستغرق يوماً كاملاً حالياً إلا أن التطبيقات المذهلة لهذه المادة قد تجعلها سمةً لعصرٍ جديد يدعى بعصر المطاط المعدني يلي عصرنا الحالي المعروف بعصر البلاستيك.
ما هي تطبيقات هذه المادة العجائبية؟
تحمل هذه المادة سمات المعدن و المطاط في آن واحد، و لك أن تتخيل تطبيقات استخدام المطاط المعدني في تصنيع تجهيزات يتم صنعها حالياً من خليط هذه المواد.
تخيل مثلاً.. جهاز كمبيوتر خفيف الوزن و قابل للطي و لا ينكسر، أو سيارة تمتص الصدمات و لا تتحطم عند حصول الحوادث، أو طائرات خفيفة و ذات سعات كبيرة أو حتى أطراف صناعية و روبوتات عالية الكفاءة.
إن مادةً كهذه تفتح أبواباً واسعةً لتطبيقات مذهلة، حتى أن وكالة الفضاء الأمريكية ناسا قد بدأت بالعمل مع نانوسونيك لاستكشاف سبل استخدام المطاط المعدني في مجال الفضاء.
إن انتقاء السمات المفضلة و وضعها في مركب واحد هو أقرب ما يكون إلى تقنية التعديل الوراثي للكائنات الحية التي راجت حالياً برغم كل الضجيج الذي يثار حول ما قد تسببه هذه التقنية من صفات قد تنقلب خطراً على الحياة بحد ذاتها.
هل المطاط المعدني يشكل تهديداً للبيئة؟
يعبّر محمد جواد وهو مهندس كهربائي يقيم في ولاية نيوجيرزي عن بعض مخاوفه إزاء المطاط المعدني، ويقول: "من الصعوبة بمكان التنبؤ في هذا الوقت بالمشكلات البعيدة الأمد لهذا المنتج، وبوسعي أن أتخيل أنه سيكون باهظ الثمن ومن الصعب صيانته عندما تطرأ الحاجة أثناء استخدامه في الأغراض اليومية".
ويضيف جواد أن المطاط المعدني قد يكون سيفاً ذا حدين: "نظريا، قد تكون فكرة إنتاج أشياء غير قابلة للكسر مثالية. لكن عمليا، سينتهي بنا الأمر إلى إنتاج مواد لا يمكن تدميرها، وقد يكون هذا مفيداً أو ضاراً تبعاً لكيفية استخدامه، ولأي غرض يُستخدم".
إن هذه النقطة لا بد من مناقشتها من خلال فلسفة الهدم و البناء (لا بناء دون هدم و لا هدم دون بناء)، و هنا يحضر البلاستيك كمثال نسبي للمقارنة.
تمتاز المواد البلاستيكية بخصائص جعلتها المادة المفضلة لتصنيع الكثير من التجهيزات و هي بحد ذاتها لا تشكل خطراً على صحة الإنسان و لذلك فهي تستخدم في شبكات مياه الشرب و كمواد تغلف معظم الأطعمة و السوائل و كلباس يكسو جسم الإنسان.
يكاد يكون بطء تحلل المواد البلاستيكية هو المشكلة الوحيدة التي دعت البعض للقول بأن البلاستيك عدو البيئة، و لكن يجب علينا في الوقت نفسه أن ننظر بشكل علمي إلى القسم الآخر من الكأس و هو في معظمه ممتلئ! إن حسبةً بسيطةً حول ملايين الأشجار التي جرى توفير قطعها نتيجة استخدام الأكياس البلاستيكية بديلاً عن الأكياس الورقية تجعلنا نعيد النظر في هذه المادة و "ندعو لها بطول العمر".
فعلياً، تنسجم المواد البلاستيكية مع فلسفة الهدم و البناء فهي مواد معقدة تحتاج إلى وقت طويل (تشكل النفط) لتُبنى و إلى وقت طويل (التحلل) لتُهدم، و هاتين المرحلتين يمكن تسريعهما طبعاً باستخدام الطاقة (الضغط، الحرارة، إلخ).
إن المطاط المعدني لن يخرج عن هذه الفلسفة أيضاً و لكنه سيتميز بازدياد وقتي الهدم و البناء مقارنةً بالمواد البلاستيكية، و لكن في المقابل من المنطقي جداً أن نستنتج أن دوره في حفظ الموارد العضوية و اللاعضوية أيضاً سيكون هاماً للغاية قد يجعله طوق النجاة في عالم يتميز بندرة الموارد بفضل التنمية اللامستدامة التي جرى إتباعها في معظم أنحاءه
ولقد جاء المطاط أصلا من أمريكا الجنوبية حيث أستخدمه سكانها المحليون لصناعة كرات ذات خواص ارتداد فائقة وهذه هى الصورة التى عرف بها كولومبوس المطاط ، لقد أنقضت قرون ثلاثة قبل أن تكون لهذه المادة استخدامات تجارية فى أوروبا وكان أول أستخدام لها هو مسح كتابات قلم الرصاص العادى ثم جاءت بعد ذلك الأستخدمات التى أستفادت من مرونتها ، ويبلغ اجمالى الأنتاج السنوى فى العالم من المطاط الطبيعى ( مطاط المزارع ) حوالى مليونى طن . بالأضافى الىهذا فهناك أنواع مختلفة من المطاط الصناعى تستخدم على نطاق متزايد .
ويحذر الخبراء من
أن أحد أنواع الفطر المسمى "ميكروسيكلوس أولي" يهدد بابادة مزارع شجر المطاط العالمية.
وقال الخبراء:
إن الاضرار التي يتسبب فيها هذا النوع من الفطر بادية للعيان في مزارع أشجار المطاط في ولاية باهيا البرازيلية حيث تبدو الأشجار في حالة خطرة من الهزال، أوراقها متصلبة بعد أن نخرها الفطر مما أدى إلى انخفاض إنتاج الحلباب، أي لبن هذه الاشجار الذي يصنع منه المطاط إلى النصف.
واوضح الخبراء ان انتشار هذا الفطر يمنع أي تطور لزراعة أشجار المطاط في بلدان أمريكا اللاتينية ويهدد بآثار لا يمكن التكهن بها في حال انتقاله إلى مزارع اشجار المطاط الموجودة في بلدان آسيا والتي تنتج حالياً نسبة (92%) من مادة المطاط الطبيعي في العالم والتي لاتزال في مأمن من هذا الفطر الذي يتلف مزارع بلدان أمريكا الجنوبية والوسطى..
ويعيش ثلاثون مليون شخص في العالم من زراعة هذه الاشجار ويرى الخبراء ان انتقال عدوى هذا الفطر إلى تايلند أو أندونيسيا أو فيتنام يهدد بوقف تزويد صناعة المطاط التي تستهلك (70%) من إنتاج المطاط الطبيعي لصناعة الدواليب المطاطية أو صناعة القفازات الطبية، إذ يستحيل حتى الآن الاستغناء عن المطاط الطبيعي الذي يمثل نسبة (40%) من الاستهلاك العالمي، ولا يمكن تعويضه بالمطاط الاصطناعي المستخرج بالخصوص من البترول.
ومما يبرز خطورة الوضع القائم ان الأمم المتحدة صنفت فطر أشجار المطاط ضمن ستة أنواع من الفطر التي يمكن استخدامها كسلاح جرثومي أو ما يسمى ب "الإرهاب الأحيائي".
وتركز شركة "ميشلان" الفرنسية تعاونها مع مركز التعاون الدولي للبحوث الزراعية على مقاومة هذه الآفة وبعد اثني عشر عاماً من البحوث المتواصلة ستبدأ قريباً تجربة أربعة فسائل لإنتاج المطاط ذات قدرة كبيرة على مقاومة الفطر على نطاق واسع في مزارع "ميشلان" في باهيا البرازيلية.. ولكن الطريق لايزال طويلاً قبل التوصل إلى إنتاج شتائل مقاومة للطفيليات، وقادرة على منافسة أصناف المطاط المنتج في المزارع الآسيوية ذات المقاومة الكبيرة والإنتاجية المرتفعة ويقول الخبراء ان ذلك يتطلب قرابة العشرين عاماً لتحقيق النتائج المرجوة.
في مطلع القرن العشرين، بدأت تبرز إلى حيز الوجود مواد جديدة من صنع الإنسان، اكتشفت لها استعمالات جعلتها تنافس المواد الطبيعية ..ومن أهم هذه المواد اللدائن والمطاط فقد أصبحت صناعة هذه المواد من أهم الصناعات إلى حد يمكن تسمية العصر الحاضر بعصر اللدائن، فأغلب المواد التي نستخدمها يدخل في صنعها نوع من أنواع اللدائن . فاللدائن ميدان جديد من ميادين الصناعات الحديثة، وفيه متسع كبير لإشباع رغبات الكثيرين، سواء كان ذلك للهواية أم للصناعة، وبالإمكان استخدام اللدائن المختلفة ذات الألوان الزاهية في عمل العديد من الأدوات اللازمة للاستعمال اليومي في المكتب والمنزل وللكثير من الأعمال اليدوية.
وتشترك اللدائن بصفة عامة بإمكانية طواعيتها وتشكيلها بالشكل المطلوب، لأنها عندما تتعرض إلى درجة حرارة معينة تصبح لينة، ويمكن ضغطها باليد أو نفخها في قوالب لتتخذ الشكل المطلوب، حتى إذا مابردت وعادت إلى حرارتها العادية احتفظت بالشكل الذي اكتسبته أثناء التشغيل بالحرارة . وتوجد اللدائن في الأسواق التجارية على شكل ألواح مختلفة السماكة .
وقبل الحرب العالمية الثانية ، كان المطاط الطبيعى يشكل 100% من صناعة المطاط ثم بعد ذلك لم يستطع انتاج المطاط الطبيعى أن يغطى احتياجات دول العالم ومن ثم ظهرت وتطورت صناعة المطاط الصناعى وأصبح مطاط الأستايرين بيوتادييين أكثر أنواع المطاط أنتاجا بالأطنان ويتم انتاج المطاط الصناعى فى خطوتين الاولى بتحضير المونومر والثانية بلمرة المونومر .
ويوجد عدة انواع من المطاط الصناعى وهي كما يلي :-
مطاط البيوتاديين :
تنتج مادة البيوتاديين عادة من مخزون تغذية النفط ، اذ يتم فصله من غازات تكسير النافثا كما يتم انتاج البيوتاديين أيضا بواسطة عمليات نزع الهيدروجين أو الأكسدة ونزع الهيدروجين من البيوتيلين فى وجود حفاز أكسيد الأنتيمون فى حرارة 400- 450 درجة مئوية تحت ضغط 2 جو مع الأحتفاظ بنسبة الهواء الى بخار 1: 1.8 .
ويمكن انتاج البيوتاديين من الكحول الايثيلى بواسطة طريقتين : الطريقة الولى يتم فيها تحويل الكحول الايثيلى الى أسيتالدهايد ، الذى يتكثف الى كروتونالدهايد ثم الى بيوتاديين ، أما الطريقة الثانية فيتم فيها امرار أبخرة الكحول الايثيلى والأسيتالدهايد فوق سليكا جيل محملة بأكاسيد الزركونيوم فى حرارة 320 - 350 م يتبلمر البيوتاديين عن طريق بلمرة الكتلة أو تكنولوجيا المستحلب بواسطة بلمرة الشقوق الحرة لتكوين أنواع مختلفة من مطاط البيوتاديين .
مطاط الأستايرين :
يتبلمر الأستايرين مع البيوتاديين بأى نسبة والمنتج الناتج من 70% بيوتاديين ، 30% استايرين - بيوتاديين .
مطاط الكلوروبرين :
مطاط الكلوروبرين مطاط له أستخدامات خاصة ويتميز بمقاومة الحرارة والزيوت والأوزون ، هذا النوع من المطاط محور بالكلور والكبريت لاكسابه خاصة المقاومة العالية للتمزق .
مطاط البولى يوريثان :
اخل هذا النوع من المطاط بواسطة شركة باير عام 1950 م ويتميز بأن له خواص متوسطة بين البولى استر والبولى أميد وله تطبيقات عديدة فى مجال المواد اللاصقة والنسيج والرخويات المرنة والصلبة ولذلك يدخل فى صناعة الآثاث والسيارات والثلاجات ومواد البناء والأحذية .
مطاط بونا
ويطلق أسم ( بونا ) على أحد المطاط الصناعى والذى صنع أول مرة فى المانيا فى عملية بلمرة للبوتادين مع الصوديم كمادة حفازة ، وكانت العملية تتم عند درجة حرارة 50 درجة مئوية لتعطى ما سمى بمطاط البونا المرقم مثل بوناس( مطاط ستيرين البوتادين ) أما اليوم فان البلمرة الأسهامية للبوتادين والتيرين تجرى غالبا فى الحالة المائية ومن الممكن فى المفاعلات الأحداث أن تتم هذه العملية عند حالة 5 درجات مئوية لتنتج الصورة الراهنة المعروفة بأسم ستيرين وظروف عملية البلمرة الحصول على أنواع مختلفة من مطاط البونا ويمكن التوسع لزيادة الأنواع بأتباع طلرق مختلفىللمعالجة وبأستخدام خلائط متنوعة وقد أمكن فى الآونة الأخيرة وبمساعدة ما يسمى حفازات زيجلر انتاج مادة ذات صفات قريبة جدا من صفات المطاط الطبيعى من البوتادين أو أليزوبرن مثل مطاط بونا سى بى .
عملية البلمرة الأسهامية
وفى عملية البلمرة الأسهامية التى تجرى عند درجة حرارة 5 مئوية تكون المواد الهيدروكربونية المراد بلمرتها مثل البوتادين والسترين على هيئة مستحلب يحتوى على واحد من مكونتى المادة ذائبا فيها أما الشق الثانى من المادة المنشطة فموجود فى المحلول المائى للمستحلب ويبدأ بالفعل المشترك للمواد المنشطة عملية البلمرة ويمكن التحكم فى حجم جزىء البوليمر الناتج عن طريق اضافة بعض المواد وللجزيئات الضخمة المشكلة بهذه الطريقة وهى جزيئات عملاقة بالغة الطول على هيئة فتيل له أفرع تسمى السلاسل الجانبية وتتوقف عملية بلمرة المونوميرات بعد تفاعل حوالى 60% من هذه المواد ويكون المنتج فى هذه المرحلة على هيئة عصارة شبيهه بعصارة المطاط الطبيعى ، وعندئذ تفصل المونوميرات التى لم تتفاعل من هذه العصارة و وتضاف المواد المثبته وتتخثر العصارة بعد ذلك بأضافة الأحماض والأملاح ثم تغسل المادة الصلبة الناتجة وتجفف على مراحل متعددة .
ولتحويل البونا الى منتجات مطاطية تعالج فى آلات العجن بأضافة مواد مختلفة تضبط قابلية المطاط للتشكيل ومن هذه المواد الزيوت والبرافين والأحماض الدهنية والقار والبتيومين وأسود الكربون وأكسيد الخارصين والطباشير والسلكة والكاولين ومواد عضوية وغير عضوية مطحونة طحنا جيدا ويضاف للخليط فى الكبرته مادة مسرعة للكبرتة مثل ( ميركابتو بنزوتيازول) ، تترابط الجزيئات الفتيلية فى شبكة ثلاثية الأبعاد يكو المبريت فيها روابط الأتصال وتسمى هذه العملية الربط العرضى ونتيجة لذلك يفقد المطاط المصنع لدونته ويكتسب عوضا عنه درجة عالية من المرونة كما يكتسب خواص أخرى مثل مقاومة التآكل ويستخدم مطاط البونا فى صناعة اطارات السيارات وكثير من المنتجات الأخرى .
2007-05-12, 08:21 PM
المطاط :-
العرض العادي
