پلیمرها

به طور کلی می ‌توان گفت پلیمر از موادی همچون اتم های هیدروژن و کربن تشکیل می شود که این مواد در مقیاس کوچک و به صورت کاملا منظم در بافت آن وجود دارند، در واقع می ‌توان گفت که پلیمر یک ساختمان بندی اصلی است که در آن کربن با همراه اتم های هیدروژن وجود دارد به این معنی که به صورت کامل تشکیل شده از اتم های کربن و هیدروژن می باشد، همچنین دارای تنوع بسیار زیادی است و همین تنوع موجب به وجود آمدن انواع پلیمر شده است. مسلما تصور جهان پیشرفته کنونی بدون وجود مواد پلیمری مشکل می باشد. امروزه این مواد جزیی از زندگی ما شده اند و در ساخت اشیای مختلف، از وسایل زندگی و مورد مصرف عمومی تا ابزار دقیق و پیچیده پزشکی و علمی به کار می روند. کلمه پلیمراز کلمه یونانیPoly به معنی چند وMeros به معنای واحد با قسمت به وجود آمده است. در این میان ساختمان پلیمرها با مولکول های بسیار دراز زنجیر گونه با ساختمان فلزات کامل متفاوت است. این مولکول های بلند از اتصال و به هم پیوستن هزاران واحد کوچک مولکولی مرسوم به منومر تشکیل شده اند. مواد طبیعی مانند ابریشم، لاک، قیر طبیعی، کشان ها و سلولز ناخن دارای چنین ساختمان مولکولی هستند. بسته به کاربرد مورد نظر، پلیمرها را می توان به طور دقیق تنظیم کرد تا بتوان از برخی ویژگی های مفید آن ها بهره برد. باید به این نکته اشاره کرد که محققان در حال آزمایش انواع پلیمرها هستند که هدف آن ها توسعه بیشتر دارو و افزایش محصولاتی است که از آن ها استفاده می شود. به عنوان مثال، در حال حاضر پلیمرهای کربن در حال توسعه و تقویت برای صنایع خودرو سازی هستند. زیرا ورقه های فیبر کربن از موادی ساخته می شوند که برای سبک تر کردن خودروها، کم مصرف تر شدن آن ها و همچنین ایمنی شان استفاده می شوند. مورد دیگر که می توان از پلیمرها برای آینده بهره برد، ساخت پوست مصنوعی از پلیمر سیلیکون است. این پلیمر در قالب کرم ممکن است بتواند پوست فرد را سفت کرده و چین و چروک ها را نیز کاهش دهد. این پوست مصنوعی همچنین ممکن است برای کمک به افرادی که بیماری پوستی دارند، مانند اگزما، استفاده شود.
فرآیند پلیمریزاسیون به مانند سایر فرآیند های شیمیایی، مهم و جالب توجه می باشد. همانطور که متوجه شدید موارد استفاده از مواد پلیمری و تحولات ناشی از آن ها در سال های اخیر به حدی بالا رفته است که تصور جامعه امروزه بدون استفاده از پلیمرها یک امر کاملا غیر ممکن و نشدنی است، در واقع این طور می توان گفت که نقش پلیمرها در تولید مواد و وسایل اولیه و نیازهای مهم جامعه از جمله پوشاک، بهداشت، درمان، مسکن، حمل و نقل و … کاملا مشخص و قابل درک است. و این نشان دهنده نیاز شدید زندگی و جامعه به انواع پلیمرها ست. به عقیده کارشناسان دانا آزما، پلیمریزاسیون پلیمرها فرآیندی ست که پلیمرهای مصنوعی با ترکیب مولکول های کوچک مونومر در زنجیره هایی به وجود می آیند که توسط پیوند کووالانسی در کنار هم نگه داشته شده اند. به زنجیره مونومرها، ماکرومولکول گفته می شود. اکثر زنجیره های پلیمری دارای یک رشته تک کربن به عنوان ستون فقرات پلیمر هستند. این فرآیند باعث می شود که مولکول ها در یک ساختار خطی، منشعب یا شبکه ای به هم پیوند خورده و در نتیجه پلیمرها ایجاد شوند. دو شکل عمده پلیمریزاسیون پلیمریزاسیون مرحله ای، و پلیمریزاسیون رشد زنجیره ای می باشند. تفاوت اصلی بین آن ها این است که در پلیمریزاسیون رشد زنجیره ای، مولکول های مونومر به طور همزمان به زنجیره اضافه می شوند اما در پلیمریزاسیون مرحله ای مولکول های مونومر متعدد مستقیما به یکدیگر متصل می شوند. در تعریفی ساده تر برای شناخت بیشتر پلیمر می توان اینگونه گفت که پلیمر در اصل اسم یک کالا یا محصول پلاستیکی است که می ‌توان آن را به صورت و شکل های متفاوتی تهیه کرد، در واقع شاید بهتر باشد اینگونه گفت که پلیمر یک اسم نهایی برای پلاستیک است یعنی از پلیمر برای تولید پلاستیک استفاده می شود و این کار توسط انسان ها انجام می شود و در واقع مواد اولیه پلیمری از طبیعت گرفته شده و توسط انسان ها تولید و تبدیل به پلاستیک می شود که هر کدام دارای کاربرد ها ویژگی ها و مزایای خاصی هستند. دانستن ویژگی های پلیمرها بسیار مفید خواهد بود. بسته به نوع کاربرد می توان پلیمرهایی با ویژگی های متفاوت ساخت و از برخی خواص سودمند آنها استفاده کرد. شکنندگی (برخی از اشکال پلی استایرن سخت و شکننده هستند و با استفاده از گرما تغییر شکل می دهند) | الاستیسیته (لاستیک های طبیعی و مصنوعی خاصیت ارتجاعی دارند که آنها را به محصولاتی ایده آل برای تولید لاستیک اتومبیل و محصولات مشابه تبدیل می کند) | بازتابندگی (از برخی از پلیمرها برای تولید فیلم های بازتابنده استفاده می شود که در انواع تکنولوژی های مربوط به نور مورد استفاده قرار می گیرد) | شفافیت (از پلیمرهای شفاف، از جمله رس پلیمری، اغلب در هنرها و صنایع دستی استفاده می شود) | مقاومت در برابر ضرب (پلاستیک های محکم که می توانند در برابر حمل و نقل مقاومت کنند، برای ساخت چمدان، انواع محافظ، ضربه گیر اتومبیل و موارد دیگر بسیار مناسب هستند) | شکل پذیری (بر خلاف پلیمرهای شکننده، پلیمرهای داکتیل می توانند تغییر شکل دهند بدون اینکه از هم بپاشند. فلزاتی مانند طلا، آلومینیوم و فولاد به دلیل شکل پذیری معروف هستند. پلیمرهای داکتیل اگرچه به اندازه پلیمرهای دیگر قوی نیستند اما برای بسیاری از اهداف مفید هستند).
اکثر پلیمرها از یک نوع مونومر تشکیل شده ‌اند ولی برخی از آن‌ها از دو یا چند نوع مونومر به وجود می ‌آیند. به پلیمر هایی که از یک نوع مونومر تولید می ‌شوند، هموپلیمر و به پلیمر هایی که از دو یا چند نوع مونومر تولید می ‌شوند، کوپلیمر می‌ گویند. در بسیاری از موارد مونومر دوم در فرایند پلیمریزاسیون به منظور بهبود خواص پلیمر نهایی به مونومر اول افزوده می ‌گردد. کوپلیمرها خود در یک نوع دسته ‌بندی به دو دسته رندوم کوپلیمر و بلاک کوپلیمر طبقه ‌بندی می‌ شوند. رندوم کوپلیمر ها، کوپلیمر هایی هستند که در آن‌ها اجزا مونومری به صورت نامنظم در طول زنجیره پلیمر تکرار می ‌شوند ولی بلاک کوپلیمرها، کوپلیمرهایی هستند که مونومرهای هم شکل در آن‌ها در کنار هم قرار گرفته ‌اند. نمونه ‌ای از بلاک کوپلیمر ها پلی‌پروپیلن بلاک کوپلیمر است که در صنعت خودرو برای تولید سپر، داشبورد و دیگر تریم‌ های داخل خودرو به شکل گسترده ‌ای کاربرد دارد. نمونه ‌ای از رندوم کوپلیمرها پلی‌پروپیلن رندوم کوپلیمر است که به شکل گسترده ‌ای در تولید لوله ‌های پلاستیکی ساختمانی به کار می ‌رود. اکریلونیتریل بوتادین استایرن ((ABS، پلی استایرن (PS)، پلی وینیل الکل (PVAl)، پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE)، پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)، پلی وینیل استات (PVA)، پلی متیل متاکریلات (PMMA)، پلی پروپیلن (PP)، پلی لاکتیک اسید (PLA)، پلی تترا فلورو اتیلن (PTFE)، پلی اتر اتر کتون (PEEK)، پلی وینیل کلرید (PVC)، پلی بوتیلن(PB)، و پلی وینیل استات (PVAc) از نمونه پلیمرهای رایج می باشند که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند.
_ انواع نمونه پلیمرها بر اساس منشاء بوجود آمدن: پلیمرها بر اساس منشاء بوجود آمدن به دو دسته پلیمرهای طبیعی و مصنوعی تقسیم بندی می‌ شوند. پلیمرهای طبیعی قابل استخراج از موجودات زنده هستند که پلی ساکاریدها (نشاسته، سلولوز، کیتوسان و آلجینات)، پروتئین (کلاژن، ژلاتین و فیبرین) و… همگی جز این دسته هستند. پلیمرهای طبیعی کاربردهای صنعتی زیادی دارند و در برخی کاربردها به دلیل خواص زیست تخریب پذیری و زیست سازگاری شان بسیار کاربرد دارند. در طرف دیگر پلیمرهای مصنوعی وجود دارد که با فرآیندهایی از مواد پایه که عمده آنها نفت و گاز طبیعی است بوجود می‌آیند. پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی اتیلن ترفتالات، پلی استایرن و… همگی جز پلیمرهای مصنوعی هستند.
_ پلیمر‌ها بر اساس ساختار: همچنین پلیمرها بر اساس ساختار زنجیره مولکولی عموما به ساختارهای خطی، شاخه ای، متصل عرضی و شبکه ای یا سه بعدی دسته بندی می ‌شوند.
_ پلیمرها بر اساس اثرپذیری در برابر حرارت: از سوی دیگر پلیمرها از نظر اثرپذیری در برابر حرارت به سه گروه اصلی گرمانرم ‌ها (تروموپلاستیک‌ ها)، گرما سخت ‌ها (ترموست ‌ها)، الاستومرها دسته بندی می‌ شوند. ترموپلاستیک ‌ها با افزایش دما نرم شده و با خنک شدن به سختی اولیه شان بر می ‌گردند و بیشتر قابل ذوب شدن هستند. ترموپلاستیک ‌ها با توجه به خواص مکانیکی و شیمیایی شان در کاربردهای زیادی استفاده می ‌شوند. پلی اتیلن، پلی استایرن، پلی پروپیلن و… همگی جز این دسته هستند. ترموست‌ ها برخلاف ترموپلاستیک ‌ها دارای مقاومت خوردگی پائینی هستند و در نتیجه استفاده از آنها در صنایع خاصی کاربرد دارد. سیلیکون‌ها، پلی استرها و… جز این دسته هستند. الاستومر ها نیز به عنوان مواد پوشش ‌مخازن، تانک ها و لوله ‌ها استفاده شده و از نظر شیمیایی در مقابل اسید های معدنی رقیق، قلیا ها و نمک ها مقاوم هستند و کاربرد هایی نظیر پوشش مخازن و… را در صنعت دارند.

بیشتر

کمتر