ما در زندگی روزمره‌امان همواره با پلیمر سر و کار داریم. آن‌ها می‌توانند مصنوعی یا طبیعی باشند و اما هر طوری باشند همواره در کنار ما هستند، اما یک سؤال پیش می‌آید که واقعا پلیمر چیست؟

 

کلمه‌ی پلیمر یک کلمه‌ی یونانی است که از دو بخش (پلی) به معنای بسیار و (مر) به معنای پاره یا جز می‌باشد که معادل فارسی آن را می‌توان (بسپار) گذاشت. پلیمرها زنجیرهای طولانی هستند از یک یا چند منومر که به هم وصل می‌شوند و تولید یک مولکول درشت‌تر را می‌دهند. پلیمرها می‌توانند بنابر واکنششان به صورت‌های خطی (یعنی منومرها به صورت یک خط راست به هم وصل می‌شوند) یا به صورت شاخه‌دار (علاوه بر زنجیره اصلی شاخه‌هایی نیز اطراف آن است) و یا به صورت اتصال عرضی (شاخه‌ها نیز به هم وصل شوند) باشند.

 

همان‌طور که اشاره شد پلیمرها به دو صورت طبیعی و مصنوعی هستند. برای مثال:       پلیمر طبیعی: پلی‌نوکلئوتیدها (DNA,RNA)، پلی‌ساکاریدها (سلولوز)، پلی‌پپتیدها و .... . پلیمر مصنوعی: لاستیک‌های مصنوعی، باکلیت‌ها، نایلون‌ها، پلی‌استرها و .... .      

 

سنتز پلیمرها

 

پلیمرها می‌توانند هم به صورت طبیعی و هم به صورت مصنوعی تولید کرد؛ عملیات سنتز پلیمری را می‌توان به سه دسته‌ی: آزمایشگاهی، بیولوژیکی و سنتز پلیمرهای طبیعی اصلاح‌شده دسته‌بندی کرد.

 

سنتز آزمایشگاهی

 

سنتز آزمایشگاهی پلیمر می‌تواند به دو صورت پلیمریزاسیون (همان سنتز پلیمر) افزایشی (یا پلیمریزاسیون زنجیره‌ای) وپلیمریزاسیون تراکمی (یا پلیمریزاسیون مرحله‌ای) دسته‌بندی کرد.

پلیمریزاسیون افزایشی: در این واکنش، منومرها یکی یکی به هم متصل شده و مولکول درشت‌تری را تولید می‌کنند. این عمل تا جایی ادامه دارد که تمام منومرها مصرف شوند، پس هیچ یک از اتم‌ها یا مولکول‌ها هدر نمی‌رود و همگی به پلیمر تبدیل می‌شوند. (یعنی محصول جانبی نداریم وتنها پلیمر تولید می‌شود) مثال‌هایی از پلیمرهایی که بدین روش تولید می‌شوند: پلی‌اتن، نئوپان، پلی‌ونیل‌کراید (PVC) و .... . واکنش تولید پلی اتن:

 

پلی‌اتن <- اتن + اتن

 

پلیمریزاسیون تراکمی: در این روش منومرهای مختلفی با هم واکنش می‌دهند تا به فرم پلیمر برسد. یعنی در ابتدا منومر ما مشخص نیست پس از انجام واکنش منومر ما تولید می‌شود. این واکنش می‌تواند میان دو یا چند منومر یا یک دیمر و یک منومر یا یک منومر و یک اولیگومر (مولکول‌های درشتی که تعداد منومرهای آن‌ها آن‌قدر نیست که که آن‌ها را پلیمر نامید) مثال‌هایی از پلیمرهایی که از این روش تولید می‌شوند: نایلون (پلی‌آمید)، داکرون، کولار و ... . واکنش اولیه برای تولید منومر پلیمر پلی‌آمید در زیر آمده:

 

آب + گروه آمیدی <- دی‌آمین + دی کربوکسیلیک اسید

 

همان‌طور که مشاهده می‌کنید در واکنش‌های تراکمی برای تولید منومر همواره یک محصول جانبی که معمولا آب می‌باشد (برخی موارد HCl یا آمونیاک) تولید می‌شود.

 

سنتز بیولوژیکی

 

سنتزهای بیولوژیکی در حضور آنزیم‌ها ایجاد می‌شوند، مثل تولید DNA که از آنزیم‌ها سنتز شده است. بیوپلیمرها به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند: پلی‌ساکاریدها، پلی‌پپتیدها و پلی‌نوکلؤتیدها. عملیات پلیمریزاسیون بیولوژیکی به صورت طبیعی با حضور آنزیم‌های طبیعی انجام می‌گیرد. برای مثال: گلوکز یک قند ساده است که منومر پایه‌ی پلیمرهای نشاسته، سلولوز و گلیکوژن است. 

 

سنتز پلیمرهای طبیعی اصلاح‌شده

 

پلیمرهای زیادی به صورت طبیعی وجود دارد که کاربرد بسیار زیادی در زندگی روزمره‌ی ما دارند. این پلیمرهای طبیعی در آزمایشگاه‌ها تولید می‌شوند؛ برای مثال: حرارت دادن لاستیک در حضور سولفور باعث تبدیل آن به لاستیک جوش‌خورده که دارای ویژگی جالبی است، می‌شود. یا واکنش نیتریک‌اسید با سلولوز (پنبه) وتولید نیترو‌سلولوز که به عنوان باروت بدون دود می‌شناسیم.

 

مشخصات پلیمرها

 

پلیمرها به دلیل ویژگی‌هایی که دارند جایگاه متمایزی در علم شیمی دارند.

 

1) استحکام یک پلیمر بستگی به تعداد منومرها یعنی طول زنجیر آن‌ها، گروه‌های جانبی، اتصالات عرضی و شاخه‌هایش دارد. 2) اگر پلیمر تنها از یک نوع منومر تشکیل شده باشد به آن هموپلیمر گویند و در صورت وجود بیش از یک منومر در زنجیر پلیمر آن را کوپلیمر می‌نامند. 3) با افزایش طول زنجیر نقاط جوش، ذوب و ویسکوزیته (گرانروی) پلیمر افزایش می‌یابد. 4) اتصالات عرضی و پیوندهای میان مونومرها، باعث افزایش قدرت کشسانی پلیمر می‌شود. 5) پلیمرها دو صورت می‌باشند ترموپلاستیک (گرمانرم) و ترموست (گرماسخت). پلیمر ترموپلاستیک می تواند به صورت مایع شود و قابلیت شکل‌پذیری دارد و پس از این‌که سرد می‌شود قابل استفاده است، ولی پلیمرهای ترموست ذوب نمی‌شوند و در صورت حرارت دیدن پس از مدتی می‌سوزند و نابود می‌شوند. 6) پلیمرها به دلیل ساختار کریستالی که دارند دارای استحکام بالایی هستند. 7) پلیمرها قابلیت رنگ‌پذیری بالایی دارند به همین دلیل می‌توان آن‌ها را در رنگ‌های مختلف یافت.

| لينک ثابت |

| نسخه قابل چاپ | تعداد بازديد : 144

الیاف ساخته دست بشر در تولید لباس، فرش و پرده مورد استفاده قرار می‌گیرند در حالیکه پلاستیک‌ها در امور خانگی و صنعتی بیشماری و در مفاصل مصنوعی، در رنگ‌ها و مواد شوینده مورد استفاده قرار می‌گیرند که همگی اشکال مختلف استفاده از این کشف مهم هستند. نکته‌ای که معمولا فراموش می‌شود این هست که در آغاز قرن بیستم شیمی مولکول‌های گسترده ناشناخته بود و سنتز آن‌ها کاملا غیر قابل تصور بود.
مولکول‌های گسترده
 زمانیکه یک دانشمند آلمانی به نام هرمان استاودینگر (Hermann Staudinger) موضوع امکان وجود مولکول‌های گسترده‌ای که از هزاران اتم ساخته شده‌اند را در دهه 1920 مطرح کرد، بسیاری از دانشمندان او را مورد تمسخر قرار دادند. تفکر غالب در آن زمان این بود که ساختار موادی نظیر لاستیک و باکلیت (نام بازرگانی؛ پلاستیک ساخته شده از فرمالدئید و فنول) در واقع مولکول‌های بسیاری هستند که توسط یک نیروی ناشناخته به هم متصل شده‌اند.
سنتز آلی

 هرمان استاودینگر

هرمان استاودینگر بر سر ادعای خود ماند و همراه با همکارانش، یک سری از مولکول‌های آلی را که پلی (متانال‌ها) خوانده می‌شدند را سنتز کرد. این ترکیبات زنجیره‌های بلندی از واحد‌های تکرار شونده بودند، که این واحد‌ها -CH2O- بودند. این ترکیبات از اتصال تعداد بسیار زیادی مولکول‌های متانال به هم ایجاد شده بودند. دانشمندان آلمانی زنجیره‌هایی با طول‌های مختلف ساختند و نشان دادند که خواص آن‌ها بسته به طول زنجیره‌ای آن‌ها را ساخته متغیر است.
در ادامه، شیمیدان‌هایی که برای صنایع گسترده شیمیایی (Imperial Chemical Industries :ICI) کار می‌کردند، خیلی سریع پلیمری را کشف کردند که با مولکول‌های آلی واکنش می‌داد، اتیلن که اکنون با نام اتن و بنزالدهید، در دما و فشار خیلی بالا شناخته می‌شود. این واکنش در تاثیر گزاری شکست خورد، ولی مقدار کمی از یک ماده سفید و مومی روی دیواره ظرف واکنش باقی می‌ماند. این ماده پلی(اتن) یا پلیتن بود، و خیلی زود ICI متوجه شد که به یک ترکیب با پتانسیل کاربردی بسیار بالا دست یافته است.
این ماده جدید خواص بسیاری داشت که آن را ویژه می‌ساخت. این ماده به راحتی به اشکال مختلف در می‌آمد و یک پوشش سخت و محکم بود و در مقابل آب رسوخ ناپذیر بود و در مقابل الکتیسیته نارسانا بود. این ماده در دهه 1930 کشف شد و خیلی سریع در جنگ جهانی دوم برای ایزوله کردن کابل‌هایی که برای تجهیزات رادارها توسط انگلیسی‌ها مورد استفاده قرار می‌گرفتند به کار برده شد.
HDPE
توسعه صنایع پتروشیمی بعد از جنگ مواد خام مورد نیاز برای این محصول را فراهم کرد. سپس یک روش کاتالیزی برای تولید پلی اتن با چگالی بالا (HDPE) توسط کارل زایگر در مولهایم آلمان در سال 1950 کشف شد. هر دوی این پیشرفت‌ها به این معنی بود که جهان هیچگاه تا زمانیکه استفاده‌های بیشتر و بیشتری برای پلاستیک‌های کشف می‌شود به یک شکل نخواهد بود.

| لينک ثابت |

| نسخه قابل چاپ | تعداد بازديد : 276