: مزایای بیوپلیمر
کلمات کلیدی: بیوپلیمر، پلیمرهای زیستی، باکتری، گیاه، تولیدکنندگان
پلیمر های متداول امروزی از نفت خام ساخته می شوند که با توجه به محدود بودن منابع نفتی باید به تدریج با بیوپلیمر ها که از منابع تجدید شونده ساخته می شوند، جانشین شوند.
بیوپلیمر از نظر بیوشیمی دان ها عبارت است از ماکرومولکول های بیولوژی که از تعداد زیادی زیر واحد کوچک و شبیه به هم که با اتصال کووالانسی به هم متصل شده اند ویک زنجیره طولانی را ایجاد می کنند، ساخته شده اند.
پلیمر های متداول امروزی از نفت خام ساخته می شوند که با توجه به محدود بودن منابع نفتی باید به تدریج با بیوپلیمر ها که از منابع تجدید شونده ساخته می شوند، جانشین شوند.
بیوپلیمر از نظر بیوشیمی دان ها عبارت است از ماکرومولکول های بیولوژی که از تعداد زیادی زیر واحد کوچک و شبیه به هم که با اتصال کووالانسی به هم متصل شده اند ویک زنجیره طولانی را ایجاد می کنند، ساخته شده اند.
در روند طبیعی، بیوپلیمر ها و یا همان ماکرومولکول ها، ترکیبات داخل سلولی هستند که قابلیت زنده ماندن را به ارگانیسم در شرایط سخت محیطی می دهند.مواد بیوپلیمری در شکل های گوناگونی توسعه یافته اند؛ بنابراین ظرفیت استفاده در صنایع گوناگون را دارند.
توسعه مواد بیوپلیمری به چنددلیل اهمیت دارد.
اول این که این مواد بر خلاف پلیمر های امروزی که از مواد نفتی به دست می آیند، به محیط زیست برگشت پذیر هستند؛ بنابراین موادآلوده کننده محیط زیست به شمار نمی آیند.
در این خصوص مواد بیوپلیمری در ساخت پلاستیک ها به دو صورت استفاده قرار می شوند.
اول استفاده از پلاستیک هایی که درآنها یک ماده تخریب پذیر(مانند نشاسته) به یک پلاستیک متداول (مانندپلی اتیلن) اضافه می شود، درنتیجه این ماده به افزایش سرعت تخریب پلاستیک کمک می کند.
این مواد چند سالی هست که وارد بازار شده اند و با آن که کمک زیادی به کاهش زباله های پلاستیکی کرده اند، اما به دلیل این که در آنها از همان پلاستیک های متداول تخریب ناپذیر استفاده می شود و استفاده از مقدار زیادی مواد تخریب پذیر در پلاستیک ویژگی آن را تضعیف می کند، موقعیت چندان محکمی ندارند.
دوم استفاده از پلاستیک های تخریب پذیر ذاتی است که به دلیل ساختمان شیمیایی خاص به وسیله باکتری ها، آب یا آنزیم ها در طبیعت تخریب می شوند و خیلی سریع تر از نوع اول به محیط زیست بر می گردند، دردرجه دوم اهمیت مواد بیوپلیمری به وسیله موجودات زنده ساخته می شوند و در نتیجه در چرخه ساخت و تجزیه مواد بیولوژیک قرار می گیرند، پس هیچ گاه منابع آن محدود و تمام شدنی نیست، در حالی که مواد پلیمری و پلاستیکی امروزی از سوخت های فسیلی ساخته می شود که منابع آن محدود و تمام شدنی است.
هر چند این منابع در حال حاضر و به ویژه در کشور ما به وفور یافت می شوند، ولی روزی تمام خواهند شد.
سومین مزیت بیوپلیمر ها، اقتصادی بودن این مواد است، زیرا تولید بیوپلیمر نیاز زیادی به کارخانه و صنعت پیشرفته ندارد و با حداقل امکانات می توان به تولید آن مبادرت ورزید.
همچنین قیمت بالای نفت خام، کشور ها را به سوی استفاده از این مواد سوق داده است.
هر چند امروزه برای کاربردهای بسیار خاص مانند نخ بخیه جراحی(نخ بخیه حل شونده) به کار می روند، ولی دیری نخواهد پایید که به استفاده گسترده از این پلیمر ها توجه خواهد شد.
سه گروه از موجودات زنده می توانند بیوپلیمرها را تولید کنند که عبارتند از:گیاهان، جانوران و میکروارگانیسم ها که از این میان گیاهان و میکروارگانیسم ها اهمیت بیشتری دارند.
گیاهان تولیدکننده
بیشترین تحقیقات بیوپلیمری روی مهندسی ژنتیک گیاهان تولیدکننده فیبر مانند کتان، کنف و ...
متمرکز شده است.
به عبارت دیگر، توسعه واکنش های مولکولی درون سلولی گیاهان که به تولید مواد بیوپلیمری منجر می شود، مورد توجه مهندسان ژنتیک و بیوتکنولوژی قرار گرفته است.
مواد بیوپلیمری که در سلول های گیاهی ساخته می شود، بیشتر از جنس پلی هیدروکسی بوتیرات (PHB) است.
این ماده از نظر خصوصیات فیزیکی و مکانیکی بسیار شبیه پلی پروپیلن حاصل از مواد نفتی است.
امروزه با همسانه سازی کردن ژن تولید کننده پلیمر پلی هیدروکسی بوتیرات در گیاهان معمولی که قابلیت تولید بیوپلیمر را ندارند، توانسته اند این محصول پلیمری را به طور انبوه تولید کنند.
گیاهان، نیشکر، یونجه، درخت خردل و ذرت برای تولید این بیوپلیمر از طریق مهندسی ژنتیک انتخاب شده اند که ژن تولید کننده این پلیمر به داخل ژنوم این گیاهان وارد می شود و گیاه یادشده را به ساختن بیوپلیمر پلی هیدروکسی بوتیرات قادرمی سازد.
ارگانیه های تولیدکننده بیوپلیمر ها
درحدود ۸۰ سال قبل برای نخستین بار بیوپلیمر پلی هیدروکسی بوتیرات از باکتری باسیلوس مگاتریوم جدا سازی شد.
ازآن پس دانشمندان بیوپلیمر به دنبال یافتن راه هایی هستند که تولیدات بیوپلیمری باکتریایی را توسعه دهند و به صورت تجاری درآورند.
بیوپلیمر هایی که سلول های باکتریایی قادر به تولید آن هستند و از آنها جداسازی شده اند، عبارتند از: پلی هیدروکسی آلکانوات (PHA)، پلی لاکتیک اسید (PLA) و پلی هیدروکسی بوتیرات (PHA).
این بیوپلیمر ها از نظر خصوصیات فیزیکی به پلیمر های پلی استیلن و پلی پروپیلن شبیه هستند.
بیوپلیمر های میکروبی در طبیعت به عنوان ترکیبات داخل سلولی میکروب ها یافت می شوند و بیشتر زمانی که باکتری ها در شرایط نامساعد محیطی قرار می گیرند، اقدام به تولید این مواد می کنند.
این مواد در حالت طبیعی به عنوان یک منبع انرژی راحت و در دسترس عمل می کنند.
همچنین هنگامی که محیط اطراف باکتری غنی از کربن باشد و از نظر دیگر مواد غذایی مورد استفاده باکتری دچار کمبود باشد، باکتری اقدام به ساخت بیوپلیمر های یادشده می کند.
باکتری ها برای ساختن بیوپلیمر های PHA و PHB از واکنش های تخمیری استفاده می کنند که در این واکنش ها نیز ازمواد خام گوناگونی استفاده می شود.
PHB به وسیله یک باکتری به نام استافیلوکوکوس اپیدرمیس ساخته می شود که روی تفاله های حاصل از واکنش های روغن گیری دانه های کنجد رشد می کند و این بیوپلیمر را می سازد.
PHB در درون سیتوپلاسم باکتری به صورت دانه های ذخیره ای (اینکلوژن بادی) ذخیره می شود که این مواد را به وسیله سانتریفیوژ و واکنش های شست وشوی چند مرحله ای می توان استخراج و خالص سازی و ازآن استفاده کرد.در یک نتیجه گیری کلی در مورد استفاده از بیوپلیمر ها به جای پلاستیک ها و پلیمر های نفتی می توان گفت که با توجه به ماهیت و خصوصیات بیوپلیمر ها که مواد تجدید شونده و قابل برگشت به محیط زیست و یا به عبارتی دوست محیط زیست هستند، استفاده از آنها کاری معقول و اقتصادی خواهد بود.
از سوی دیگر، با توجه به قیمت بالای نفت خام و محدود بودن منابع آن، استفاده از آن برای تولید مواد پلاستیکی که هم آلوده کننده محیط زیست است و هم در جامعه ما ارزش چندانی ندارد، کاری غیر اقتصادی است.
پس امید می رود با توجه به سرعت روز افزون علم در زمینه مواد بیوپلیمری در بیشتر کشورها، درکشور ما نیز به این مقوله توجه بیشتری شود و با جانشین کردن مواد بیوپلیمری با پلیمر های نفتی، طلای سیاه را برای آیندگان به میراث بگذاریم.
منابع:
IrChe.com WWW.
مهندسی پلیمر
با پیشرفت علم و تکنولوژی بشر به دنبال مواد و وسایلی می گشت تا بتواند توسط آنها کارایی و کیفیت اشیای ساخته دست خود را افزایش دهد .
با پیشرفت علم و تکنولوژی بشر به دنبال مواد و وسایلی می گشت تا بتواند توسط آنها کارایی و کیفیت اشیای ساخته دست خود را افزایش دهد .
همچنین بشر به دنبال آن بود که بتواند موادی بسازد تا توسط آنها اشیایی با کیفیت مورد نظر خود تهیه کند به عنوان مثال بدنه هواپیما باید علاوه بر مقاومت در برابر نیرو های وارد از جنسی سبک ساخته شود تا هواپیما بتواند به آسانی به هوا بلند شود در ابتدا بنه هواپیما ها را از فلز آلومنیوم که نسبت به سایر فلزات سبکتر است می ساختند لیکن با پیدایش مواد پلیمری به تدریج این مواد جایگزین فلز آلومنیوم شدند مثال دیگر در این زمینه یکی از مشکلات عمده ای است که اکثر افراد عینکی با آن رو به رو هستند افتادن در پی آن شکستن عدسی عینک که در نتیجه آن افراد هزینه زیادی را متحمل می شوند اگر بتوان ¬عدسی عینک را از ماده ای ساخت که علاوه بر شفافیت و عملکرد مناسب در مقابل ضربه نیز مقاوم باشد مشکل این افراد نیز حل خواهد شد.
لنزهای چشمی که به تازگی وارد بازار شده اند این قابلیت را دارا هستند این لنز ها از جنس مواد پلیمری هستند .
یکی از مشکلات عمده ای که اکثر انسان ها با آن روبه رو هستند خرابی دندان و نیز ترمیم دندانهای فاسد یا جایگزینی آنها با دندانهای مصنوعی است .
تا چند سال پیش دندانهای خراب فقط با استفاده از فلزات آلیاژی نقره ای رنگی به نام آمالگام تعمیر می شد این مواد علاوه بر رنگ ناموزون نسبت به سایر دندانها به خوبی به دندان نیم چسبد و پس از مدتی جدا شده داخل دندان خالی می شود همچنین حرارت را به خوبی از خود عبور داده گاهی هنگام خوردن و آشامیدن غذاهای سرد و گرم ، فرد دچار دندان درد می شود .
دندان های مصنوعی نیز از چینی ساخته می شوند که در برابر ضربه مقاوم نبوده سریعا می شکنند برای رفع عیوب فوق به تازگی از موادی استفاده می شود که علاوه بر داشتن رنگ سفید و مناسب در برابر سایش و ضربه نیز مقاوم بوده و به خوبی به دندان می چسبند و مانند عایق حرارتی گرما و سرما را از خود عبورنمی دهند این مواد از جنس پلیمر ساخته شده اند اکریلیک و کامپوزیت نام دارند
با پیشرفت علم و تکنولوژی بشر به دنبال مواد و وسایلی می گشت تا بتواند توسط آنها کارایی و کیفیت اشیای ساخته دست خود را افزایش دهد .
همچنین بشر به دنبال آن بود که بتواند موادی بسازد تا توسط آنها اشیایی با کیفیت مورد نظر خود تهیه کند به عنوان مثال بدنه هواپیما باید علاوه بر مقاومت در برابر نیرو های وارد از جنسی سبک ساخته شود تا هواپیما بتواند به آسانی به هوا بلند شود در ابتدا بنه هواپیما ها را از فلز آلومنیوم که نسبت به سایر فلزات سبکتر است می ساختند لیکن با پیدایش مواد پلیمری به تدریج این مواد جایگزین فلز آلومنیوم شدند مثال دیگر در این زمینه یکی از مشکلات عمده ای است که اکثر افراد عینکی با آن رو به رو هستند افتادن در پی آن شکستن عدسی عینک که در نتیجه آن افراد هزینه زیادی را متحمل می شوند اگر بتوان ¬عدسی عینک را از ماده ای ساخت که علاوه بر شفافیت و عملکرد مناسب در مقابل ضربه نیز مقاوم باشد مشکل این افراد نیز حل خواهد شد.
دندان های مصنوعی نیز از چینی ساخته می شوند که در برابر ضربه مقاوم نبوده سریعا می شکنند برای رفع عیوب فوق به تازگی از موادی استفاده می شود که علاوه بر داشتن رنگ سفید و مناسب در برابر سایش و ضربه نیز مقاوم بوده و به خوبی به دندان می چسبند و مانند عایق حرارتی گرما و سرما را از خود عبورنمی دهند این مواد از جنس پلیمر ساخته شده اند اکریلیک و کامپوزیت نام دارند .
مطالب فوق گویای اهمیت مواد پلیمری است و نشان می دهد که نیاز بشر به مصنوعی تهیه می شوند از مواد شیمیایی به وجود می آیند و در اثر واکنشهای شیسیایی حاصل می شوند بنابر این می توان چنین نتیجه گرفت که برای ساخت و تهیه مواد پلیمری نیاز به دانش شیمی است به عبارت دیگر علوم مورد نیاز برای پلیمرها بخشی از علم شیمی است بنابر این متخصصین این رشته باید با دانش شیمی نیز آشنا شوند .
تا چندی پیش رشته مهندسی پلیمر به واسطه نزدیکی آن با رشته مهندسی شیمی در تمام مراکز علمی دنیا جز رشته مهندسی شیمی در تمام مراکز علمی دنیا جز رشته مهدسی شیمی و شاخه ای از این رشته تلقی می شد و هنوز نیز در برخی از دانشگاهها همین رویه دنبال می شود لیکن با تخصصی شدن علوم این رشته از مهندسی شیمی جدا شد البته هنوز در برخی از دانشگاهها این رشته جز رشته مهندسی شیمی محسوب می شود .
پلیمر از فرهنگستا علوم معادل فارسی «بسپار» را برای آن پیشنهاد کرده است به موادی گفته می شود که از به هم پیوستن تعدادی مولکول یکسان تشکیل شده است .
مولکلولهایی که پلیمر ها را به وجود می آورند مونومر نامیده می شوند .
مونومر در زبان فارسی تکپاره نامگذاری شده است .
عملیات پلیمر یزاسیون بدین صورت است که در اثر افزودن یک ماده شیمیایی یا عواملی مانند حرارت گاهی پلیمر از دو یا چند مونومر تشکیل می شود و گاهی تعداد مونومر ها به هزاران و حتی میلیونها عدد در یک مولکول پلیمر می رسد .
در نتیجه عملیات پلیمر یزاسیون تغییر اساسی در خواص ماده اولیه رخ می دهد و در حالی که مونومر ها به یکدیگر متصل می شوند خواص محصول پلیمریزاسیون نیز عوض می گردد .
همچنین برای دستیابی به محصولی با کیفیت لازم و مورد نظر موادی به پلیمر ها اضافه می شود که به آنها اضافه شوند ه می گویند .
پلیمرها بسته به نوع مونومرهای تشکیل دهنده آنها متفاوت هستند .
هموپلیمر ها مولکولهای بزرگی ( ماکرومولکولهایی ) هستند که از واحد هایی ( مونومرهای ) یکسان ساخته شده اند .
در صورتی که واحد های تشکیل دهنده پلیمر متفاوت باشد به ان کوپلیمر می گویند پلیمرها ممکن است ساختمان خطی یا شاخه ای یا فضایی داشته باشند .
مثالهای زیادی از پلیمر ها در طبیعت یافت می شود که از آنها لاستیک طبیعی را نام برد .
پلیمرهای مصنوعی نیز بسیار فراوان بوده ، در اطراف ما به وفور یافت می شوند .
از جمله آنها می توان به مواد لاستیکی ، پلاستیکی ، بیشتر رنگها و جوهر ها اشاره کرد .مواد پلیمری عمدتاً دارای خواصی مانند مقاومت زیاد در برابر کشش ، و مقاومت خوب در برابر پارگی و سایش هستند .
رشته ی مهندسی پلیمر دارای دو گرایش ( صنایع پلیمر ) و ( علوم و تکنو لوژی رنگ ) است که در ادامه در مورد آنها توضیح داده می شود .
در خصوص این دو گرایش باید تذکر داده شود که علی رغم آنکه هر دو گرایش در گروه مهندسی پلیمر قرار دارند ، لیکن در مورد دروس ارایه شده ، تفاوت نسبتاً زیادی مشاهده می شود و در حیطه ی کاری نیز باید گفت که مهندسی صنایع پلیمر تقریباً همه ی انواع پلیمری را شامل شده ، محدود به نوع خاصی از اینگونه مواد نمی شود ، لیکن شاخه ی علوم و تکنولوژی رنگ ، همان گونه که از نامش پیداست ، ویژه ی مسایل مربوط به پوشش اجسام و انواع رنگها ی پلیمری و معدنی است و مسایل مربوط به این صنعت را به صورت تخصصی بررسی می کند .
دروس مهندسی پلیمر دروس پایه ریاضیات عمومی 1 و 2 فیزیک عمومی 1و 2 و آزمایشگاه برنامه نویسی کامپیوتر کارگاه عمومی شیمی آلی 1 و 2 و آزمایشگاه .
از آن رو که رشته مهندسی پلیمر نیاز به دانش شیمی دارد دروس شیمی ارایه شده در این رشته نسبت به رشته هایی مانند مهندسی مکانیک برق عمران بیشتر و جامع تر است .
دروس اصلی دروس اصلی رشته مهندسی پلیمر با دروس اصلی رشته مهندسی شیمی ارتباط نزدیکی داشته در اکثر موارد دقیقا مشابه یکدیگر هستند که در ذیل به معرفی آن می پردازیم : مبانی مهندسی برق و آزمایشگاه : آشنایی با موتور ها و ژنراتور ها و قطعات مدارهای الکتریکی و الکترونیکی به همراه کار عملی در آزمایشگاه .
موازنه انرژی و مواد : طبق قوانین بقای ماده و انرژی میزان کل مواد و انرژی در جهان ثابت ست .
در درس موازنه انرژی و مواد با توجه به این قوانین محاسبات مربوط به انرژی و مواد جا به جا شده در یک فرآیند انجام می شود .
ترمودینامیک مهندسی : به مباحثی پیرامون انرژی داخلی مواد و نیز کار و انرژی مصرف شده می پردازد .
شیمی پلیمریزاسیون : اصول مربوط به عملیات پلیمریزاسیون در این درس مطرح می گردد .
دانشجویان با مواد پلیمری خواص آنها و روشهای پلیمریزاسیون و حالت های مختلف این روش ها آشنا می شوند .
مکانیک سیالات : با توجه به اینکه بیشتر مواد مورد استفاده در واکنش پلیمریزاسیون و نیز عملیات انجام شده بر روی مواد توسط مواد سیال صورت می پذیرد شناخت رفتار و عملکرد آنها در اثر نیروهای وارد برای دانشجویان ضرورت دارد .
انتقال حرارت : روش های انتقال گرما و حرارت محاسبات مربوط به میزان حرارت جا به جا شده و نحوه طراحی سیستم لازم برای آن از مطالب عمده این درس است .
انتقال جرم : در اثر واکنش های شیمیایی یا تماس فیزیکی دو ماده با یکدیگر احتمال جا به جا شدن و حرکت مواد از یک ماده به سمت ماده دیگر وجود دارد .
در این درس بر اساس قوانین بقای جرم و قوانین حرکت ذرات جامد ( قانون فیک ) ، موارد فوق محاسبه می گردند .
عملیات واحد : این درس در حین ارایه مطالب انتقال جرم و طراحی سیستم های انتقال جرم مطرح می شود .
در این درس به انواع سیستم های تماسم موادر در حالت های مختلف مانند : گاز با گاز ، گاز با مایع ، مایع با مایع یا جامد و ...
توجه شده است و علاوه بر این نحوه محاسبه و طراحی سیستم های جدا کردن مواد از یکدیگر نیز مطرح می شود .
کنترل فرآیندها : این درس که تا حدودی به رشته مهندسی برق نزدیک است بر اساس سیستم های کنترل بوده اصول مربوط به نحوه کنترل فرآیند های مختلف را مورد بررسی قرار می دهد .
اقتصاد و طرح مهندسی : پس از طراحی یک واحد شیمیایی ، مهمترین بحث جهت به اجرا گذاشتن ساخت آن واحد اقتصادی بودن آن است .
در این درس ضمن مطالعه اصول اقتصاد محاسبات اقتصادی و برآورد هزینه ها بررسی می شود .
نقشه کشی صنعتی : آشنایی با اصول ترسیم قطعات و ماشین آلات .
گرایش های مهندسی پلیمر گرایش صنایع پلیمر یکی از دو گرایش رشته مهندسی پلیمر شاخه صنایع پلیمر است .
موضوعات تخصصی این گرایش در مورد شناخت مواد پلیمری آشنایی با خواص فیزیکی و شیمیایی این مواد فرآیند های مربوط به تولید و ساخت مواد پلیمری روش حرارت دادن و شکل دهی آنها نحوه انجام فرآیندها آشنایی با انواع تکنولوژی های موجود و روش های تهیه مواد پلیمری طراحی و محاسبات مربوط به تجهیزات مورد نیاز فرآیند ها و نیز محاسبات فنی و اقتصادی مربوط است .
دانشجویان این رشته ضمن گذراندن درسو مربوط با انواع مواد پلیمری که شامل مواد لاستیکی پلاستیکی کامپوزیتها و ...
می شوند نیز آشنا می گردند .
مواد پلیمری عموما از منابع آلی تهیه می شوند برای این منظور معمولا از محصولات حاصل از تصفیه نفت خام استفاده می گردد .
مواد حاصل شده گاهی مستقیما در تهیه مواد پلیمری استفاده می شوند و گاهی نیز پس از انجام تغییراتی بر روی آنها در مجتمعهای پتروشیمی ، محصولات جدیدی به دست می آید محصولاتی مانند وینیل کلراید که در واکنش پلیمریزاسیون تبدیل به پلی وینیل کلراید (p.v.c) می شود پی وی سی ماده اولیه بسیاری از مواد پلاستیکی مانند لوله های پلیمری آب و فاضلاب است .
محصولات مجتمعهای پتروشیمی در ساخت محصولات لاستیکی و پلاستیکی مورد استفاده قرار می گیرند موادی مانند لاستیک اتومبیل ظروف ملامین نایلون و کیسه های پلاستیکی پوششهای پلاستیکی مواد غذایی بسیاری از ظروف غذا حتی روکش ظروف نچسب ( تفلون ) از مواد پلیمری هستند .
کلیه فارغ التحصیلان این رشته می توانند در کارخانه های تولید کننده محصولات پلیمری به عنوان کارشناس صنعت پلیمر مشغول به کار شوند و در خصوص بهبود نحوه کار آن کارخانه و همچنین رفع اشکالات پدید آمده فعالیت کننده محصولات پلیمری به عنوان کارشناس صنعت پلیمر مشغول به کار شوند و در خصوص بهبود نحوه کار آن کارخانه و همچنین رفع اشکالات پدید آمده فعالیت کنند .
برخی دیگر از فارغ التحصیلان این رشته جذب مراکز تحقیقاتی و پژوهشی از جمله مرکز تحقیقات پلیمر ایران می شوند و زمینه پلیمر ها به تحقیق می پردازند .
از جمله فعالیت های این گونه مراکز تحقیقاتی بررسی و تحقیق در زمینه تولید محصولات جدید و همچنین بررسی اشکالات و نقایص محصولات پلیمری است .
علاوه بر موارد فوق شرکت های طراحی مهندسی زمینه مناسب دیگری برای فعالیت مهندسین پلیمر هست .
در این قبیل شرکتها مهندسین پلیمر با توجه به تحقیقات انجام شده جهت تولید یک محصول پلیمری طرح صنعتی مربوط به ساخت کارگاه یا کارخانه مربوطه را تهیه می کنند در این شرکتها مهندسین پلیمر تجهیزات مورد نیاز برای تولید را شناسایی کرده ضمن انجام محاسبات لازم اندازه و ابعاد و شرایط کاری هر یک از تجهیزات را مشخص می کند .
به طور کلی در هر جا که یک ماده لاستیکی یا ماده پلاستیکی مورد نیاز باشد برای ساخت آن به دانش مهندسی پلیمر با گرایش صنایع پلیمر نیاز است .
کلیه مراحل تحقیق و شناخت نحوه ساخت طراحی و به دست آوردن لوازم تجهیزات و شرایط ساخت و تولید صنعتی نظارت بر اجرای مراحل ساخت و نظارت بر تولید مناسب محصول بررسی و رفع اشکالات به وجود آمده در کارخانه و حتی فعالیت های بازرگانی مربوط به مواد پلیمری برای خرید و فروش آنها از زمینهه های شغلی کارشناسان رشته صنایع پلیمر است .
دروس تخصصی گرایش صنایع پلیمر رئولوژی پلیمرها : سیالات از جهت خواص و عکس العمل در برابر نیروی وارد به آنها به گروه تقسیم می شوند گروه اول سیالات نیوتنی نامیده می شوند و گروه دوم سیالات غیر نیوتنی نام دارند .
درس مکانیک سیالات ، روابط خواص سیالات نیوتنی را بررسی می کند .
از آن رو که پلیمر ها جز سیالات غیر نیوتنی هستند در درس رئولوژی روابط خواص سیالات غیر نیوتنی از جمله پلیمر ها مورد بررسی قرار می گیرد .
مهندسی الاستومر : برخی از مواد در اثر نیروی وارد به آنها تغییر شکل داده پس از برداشتن نیرو مجددا به حالت اولیه خود بر می گردند به این مواد الاستومر یا لاستیک می گوییم برخش عمده ای از مواد پلیمری دارای خاصیت الاستومری هستند که از جمله آنها می توان به تایرهای اتومبیل واشرهای لاستیکی و للرزه گیرهای اتومبیل اشاره کرد مهندسین پلیمر با گذراندن این درس ضمن آشنا شدن با این گونه مواد با نحوه طراحی فرمولاسیون و ترکیب صحیح لاستیکها همچنین با فرآیندهای ساخت ، پخت و شکل دهی الاستومر ها آشنا می شوند .
مهندسی پلاستیک : در مقابل لاستیکها گونه دیگری از مواد پلیمری وجود دارند که بر اثر اعمال نیرو تغییر شکل می دهند و اگر میزان نیروی وارد شده بیش از حد مقاومت آنها باشد دیگر با حذف نیرو به حالت اولیه خود باز نمی گردند .
به این مواد پلاستیک می گویند .
انواع مواد پلاستیکی را می توانیم در اطراف خود مشاهده کنیم .
در این درس دانشجویان ضمن اشنایی با این مواد و خواص آنها با نحوه تهیه پخت پلاستیکها آشنا می شوند .
تکنولوژی کامپوزیتها : گاهی پلیمر ها به تنهایی خواص مطول را برای هدف مورد نظر ندارند .
در این گونه مواقع با اضافه کردن مواد خاصی شرایط مطلوب حاصل می شود کامپوزیتها موادی هستند که از ترکیب فیزیکی یک یا چند ماده به پلیمر ها حاصل می گردند .
از این گونه مواد می توان به فایبر گلاسها اشاره کرد در این درس دانشجویان با انواع کامپوزیتها روشهای ساخت و خواص فیزیکی و مکانیکی آنها آشنا می شوند .
تکنولوژی و خواص فیزیکی الیاف : الیاف که عمدتا به صورت مصنوعی ساخته می شوند گاهی دارای منابع طبیعی بوده از الیاف طبیعی ساخته می شوند و گاهی از مواد شیمیایی به دست می آیند .
در این درس دانشجویان ضمن آشنایی با انواع الیاف پلیمری خواص و نحوه ساخت آنها را نیز فرا می گیرند .
2.گرایش علوم و تکنولوژی رنگ شاخه دیگری از رشته مهندس پلیمر گرایش علوم و تکنولوژی رنگ است همان گونه که از نام این گرایش مشخص است هدف اصلی این گرایش پرورش افراد متخصص در زمینه علوم پوشش سطوح و رنگ است .
سطح اجسام در اثر تماس با مواد شیمیایی یا برخورد با اجسام دیگر دجار آسیب می شود .
مواد شیمیایی در تماس با اجسام ممکن است واکنش شیمیایی ایجاد کرده سط جسم را از بین ببرند در این شرایط جسم ممکن است خاصیت و کار آیی اولیه خود را از دست داده دیگر قابل استفاده نباشد پس همیشه لازم است سطح اجسام رابا ماده مقاوم مناسبی حفاظت کنیم .
جهت زیبایی سطح جسم به ماده حفاظت کننده مواد رنگی نیز اضافه می کنند .
البته گاهی پوشش به کار رفته فقط جهت زیبا سازی سطح جسم است .
پوشش های موجود معمولا ترکیبی از مواد آلی هستند و با توجه به کیفیت کار آیی و تنوع آنها کمتر از پوششهای معدنی استفاده می شود پوشش آلی از اختلاط موادی به نام رزین رنگدانه حلال و مواد اضافه شونده به دست می آید .
پایه اصلی پوشش آلی را رزین تشکیل می دهد .
رزینها پلیمر های کوچکی هستند که با انجام یک یا چند واکنش پلیمریزاسیون به پلیمر های بزرگ تبدیل می گردند .
رزینها در اثر عمل پلیمریزاسیون لایه نازک جامدی بر روی سطح ماده به صورت پیوسته و یکنواخت ایجاد می کنند ماده دیگری که در ترکیب پوشش مشاهده می شود رنگدانه است .
رنگدانه ها دارای دو پایه معدنی و آلی هستند که با توجه به پیشرفت علم و قابلیتهایی که رنگدانه های آلی ( پلیمری از خود نشان داده اند پیوسته بر میزان مصرف آنها افزوده می شود .
از آن رو که در یک ماده پوشش دهنده دو ترکیب مهم آن یعنی رزین و رنگدانه جزء مواد پلیمری هستند احتمالا به این علت رایش علوم و تکنولوژی رنگی جزء گروه مهندسی پلیمر قرار گرفته است .
البته برخی از کارشناسان و اساتید این رشته در دانشگاهها موافق این تقسیم بندی نیستند .
از وظایف و زمینه های کاری کارشناسان علوم و تکنولوژی رنگ می توان به مواردی همچون ساختن رنگ با شرایط مورد نظر برای هر گونه سطح و هر گونه شرایط محیطی اشاره کرد به عنوان مثال برای تجهیزاتی که همواره با آب در تماس هستند یا در محیط مرطوب مورد استفاده قرار می گیرند یا تجهیزاتی که در مقابل کوره قرار گرفته یا در محیط های خشک و بسیار گرم به کار گرفته می شوند .
از وظایف دیگر این گروه از کارشناسان تهیه و ساخت تجهیزات اصلی رنگ مانند رزینهایی با قابلیت های خاص برای مصارف مخصوص تهیه رنگدانه های مختلف و همچنین بررسی و تحقیق در خصوص مواد اضافه شوند است که خاصیت مورد نظر را به رنگ بدهند اضافه شونده ها معمولا برای افزایش خواصی مانند ضد پوسته شدن پخش کردن رنگ مقاومت در برابر یخ زند یا خزه یا کپک یا بوی نامطوبع یا رطویبت جلوگیری از آتش سوزی براق کنندگی و ...
به رنگ اضافه می شوند .
بررسی و تحقیق در خصوص معایب و اشکالات موجود در رنگ ها و نحوه بر طرف کردن آن معضل و به طور کلی همان طور که در خصوص مهندسی صنایع پلیمر گفته شد کلیه مراحل تحقیق و آزمایش طراحی و به دست آوردن تجهیزات مورد نیاز و نظارت بر ساخت کارگاه مربوط و نهایتا نظارت بر کار تولید رنگ بر عهده مهندسین علوم و تکنولژی رنگ است .
دروس تخصصی گرایش علوم و تکنولوژی رنگ مهندسی رزینهای صنعتی : پایه اصلی پوشش آلی رنگ را رزینها تشکیل می دهند پس لازم است متخصصین علوم رنگ به خوبی با این مواد آشنا شده ضمن شناخت خواص مربوط به آنها شرایط و نحوه تهیه و تولید این مواد ا نیز آموزش ببینند .
تکنولوژی تولید رنگ : این درس شامل انواع رشها و تکنولوژیها مربوط به شناخت و تهیه رنگ است و دانشجویانبا گذراندن این درس با آنها آشنا می شوند .
شیمی و تکنولوژی مواد رنگزا : یکی از مواد اصلی رنگها ، رنگینه ها یا مواد رنگزا هستند .
مواد رنگزا دارای دو منبع مواد معدنی و مواد آلی هستند .
در این درس دانشجویان ضمن آشنایی با انواع این مواد و خواص آنها با تکنولوژیهای مربوط به آنها نیز آشنا می شوند .
کنترل رنگ : رنگ تولید شده باید دارای خواص مورد نظر باشد بدین رو همیشه در کار کار تولید به کنترل و بررسی محصولات نیاز است .
دانشجویان در این درس با انواع اشکالات مربوط به رنگ و روشهای کنترل و بررسی رنگ جهت جلوگیر از بروز آن اشکالات آشنا می شوند .
تکنولوژی جهر های چاپ : گروه دیگری از انواع رنگ ها که برای چاپ بر روی انواع کاغذ و پارچه به کار می روند جهر های چاپ هستنددر این درس تکنولوژیهای مربوط بهاین مواد و نحوه ساخت آنها بررسی می شود .
همان گونه که در قسمتهای قبل بیان شد مشخص گردید که رشته صنایع پلیمر در خصوص عموم مواد پلیمری است و کارشناسان این رشته توانایی کار در تمام بخش های مربط با مواد پلیمری را دارند .
در مقابل فارغ التحصیلان رشته علوم و تکنولوژی رنگ با توجه به دروس گذرانده شده تخصص و تبحر خاصی در زمینه علوم رنگ دارند و می توان گفت بهترین و مناسب ترین محل جهت اشتغال آنها صنایع رنگسازی و فعالیتهای وابسته به این صنعت است البته مانند تمام رشته های مربوط به یک گروه دانشجویان گرایش های مختلف مهندسی پلیمر نیز می توانند در تخصص گرایش دیگری فعالیت کنند همچنین با توجه به نزدیکی این رشته با مهندسی شیمی برخی از فارغ التحصیان رشته مهندسی پلیمر در فعالیت های دیگری در زمینه مهندسی شیمی نیز توانایی کار دارند لیکن لازم است در زمینه کار مذکور به مطالعه و کسب تجربه بپردازند البته همان طور که پیشتر نیز گفته شد با توجه به تخصصی بودن دروس گرایش علوم و تکنولوژژی رنگ و در مقابل عام تر بودن دروس تخصصی رشته صنایع پلیمر شاید بتوان گفت فاصله این دو گرایش مهندسی پلیمر نسبت به ارتباط گرایش های سایر رشته های نسبت به هم بیشتر است به گونهای که برخی از اساتید رشته علوم و تکنولوژی رنگ این گرایش را جزء مهندسی پلیمر نمی دانند و آن را مستقل از این رشته می شناسند .
نقش دروس دبیرستان و پیش زمینه های لازم در مهندسی پلیمر همان گونه که پیشتر توضیح داده شد کسانی که در این رشته تحصیل می کنند نیاز به دانش دروس شیمی ریاضی وفیزیک دارند که در این رشته به طور یکسان مهم هستند اما شایان ذکر است که اهمیت درس شیمی در این رشته نسبت به سایر رشتههای مهندسی بیشتر است .
از آن رو که یک مهندس از جمله مهندس پلیمر جهت طراحی ها و محاسبات مربوط به ساخت صنایع مورد نظر نیاز به محاسبات دقیق ریاضی دارد پس باید در زمینه علوم ریاضی تبحر داشته باشد .
از طرف دیگر کلیه واکنش ههای پلیمریزاسیون در حقیقت واکنش شیمیایی هستند که دانستن شرایط واکنش آشنایی با نحوه انجام واکنش برای مهندس پلیمر ضرورت دارد و یک مهندس پلیمر باید به علم شیمی آشضنا باشد البته مهندس پلیمر نیاز به دانستن وضعیت ساختمان مواد و نحوه آرایش الکترونها همچنین علت پدید آمدن یک واکنش شیمیایی ندارد و فقط لازم است شرایط واکنش را بشناسد تا بتواند به نحو مطلوبی در طراحی و ساخت واحد شیمیایی شرایط مذکور را در نظر بگیرد .
همچنین علم فیزیک در خصو نیروهای وارد عکس العملها و در طراحی ها و محاسبات به چشم یم خورد که دانستن آن برای یک مهندس پلیمر ضرورت دارد .
البته علم فیزیک در قالب مباحث انرژی و مکانیک مهم است و مباحثی از جمله الکتریسیته و مغناطیس کمتر مورد توجه قرار می گیرند .
با توجه به توضیحات فوق مشخص می شود که دروس دبیرستان برای اشنایی دانشجویان با دروس پایه کاملا مناسب و ضروری است در دانشگاه دانشجویان مجددا مطالب خوانده شده در دبیرستان را به صورت مفصل تر به عنوان دروس علوم پایه تکرار می کنند .
یک نکته در خصوص درس شیمی وجود دارد اینکه دانشجویان رشته های مهندسی شیمی و پلیمر نیازی به دانستن مفهوم علم شنیمی ندارند و دانشجویان رشته های شیمی محض و کاربردی بیشتر در این زمینه مطالعه می کنند .
دانشجویان رشته های مهندسی شیمی و پلیمر فقط باید با علم شیمی به طور ضمنی آشنا باشند .
هم از این رو دروس دانشگاهی آنها بیشتر جنبه فنی و مهندسیدارد و کمتر ( فقط در دروس پایه ) با علم شیمی مرتبط است .
با توجه به اهمیت دروس ریاضی شیمی و فیزیک مشاهده می شود که این دروس در آزمون کنکور ضیب بالایی را نسبت به دیگر دروس دارا هستند برای گرایش مهندسی صنایع پلیمر ضرایب مذکور به ترتیب 3،4 و 2 و برای گرایش علوم و تکنولوژی رنگ به ترتیب : 2،4 و 3 در نظر گرفته شده است .