بسپار در حقیقت یک مولکول بزرگ یا درشت مولکول و ترکیبی از واحدهای کوچک بسیاری است. واژه پلیمر در یونانی مفهومی معادل «بخش های بسیار» دارد.
پلیمرها به شکل های گوناگونی در اطراف ما وجود دارند و از زنجیر DNA یعنی نوعی بیوپلیمر گرفته تا پلی پروپیلین را تشکیل می دهند.
پلیمرها می توانند به صورت طبیعی یافت شوند یا این که مصنوعی (سنتزی) باشند. پلیمرهای مختلف، خواص فیزیکی و شیمیایی مختلفی بسته به نوع کاربرد در زندگی روزمره ما دارند.
پلیمرها موادی متشکل از زنجیره های بلند و تکرارشونده از مولکول مونومر (تک پار) هستند. بسته به نوع مولکول پیوندی و نحوه پیوند، خواص ویژه ای برای یک پلیمر به وجود می آید.
برخی از پلیمرها را مانند «رابر» (Rubber) و پلی استر می توان خم کرد یا کشید و برخی دیگر بسیار سخت هستند.
پلیمر را در بسیاری از تجهیزات دنیای مدرن می توان یافت و افراد در طول عمر خود حداقل یک بار با مواد پلیمری سروکار داشته اند. از واژه پلیمر در بیشتر موارد برای مشخص کردن پلاستیک ها (پلیمرهای مصنوعی) استفاده می شود.
با این وجود، پلیمرهای طبیعی نیز وجود دارند که از جمله آن ها می توان به کائوچو اشاره کرد که شامل هیدروکربن های ساده است. پروتئین ها، پلیمرهای طبیعی ساخته شده از آمینو اسیدها و نوکلئیک اسیدها نیز پلیمری از نوکلئوتیدها هستند.
تمامی پلیمرهای مصنوعی توسط فرآیندی موسوم به پلیمریزاسیون تولید می شوند که در آن، واحدهایی سازنده به نام مونومر (تک پار) با یکدیگر واکنش می دهند تا پلیمر (بسپار) به تولید برسد. نوع مکانیسم پلیمریزاسیون به گروه عاملی متصل به واکنش دهنده ها وابسته است.
طبقه بندی پلیمرها:
به دلیل ساختار پیچیده، کاربردهای متعدد و رفتار متفاوت، پلیمرها را نمی توان تنها در یک دسته قرار داد. در نتیجه، بسته به موارد مطرح شده در ادامه متن، پلیمرها را به دسته های مختلفی تقسیم می کنیم.
طبقه بندی پلیمر بر اساس منابع موجود:
در این نوع از طبقه بندی، سه نوع پلیمر خواهیم داشت که به شرح زیر هستند:
پلیمرهای خطی:
ساختار پلیمرهایی شامل زنجیره های بلند و مستقیم را شامل می شود و از میان آن ها می توان به «PVC» اشاره کرد که به طور عمده در ساخت لوله ها و کابل های برق به کار می رود.
سایر روش ها برای طبقه بندی پلیمرها:
در جدول زیر، سایر روش های طبقه بندی پلیمرها به همراه توضیح و مثال هریک آورده شده است.
ساختار پلیمر:
بسیاری از پلیمرهای اطراف ما دارای ساختاری هیدروکربنی هستند. این ساختار شامل زنجیره ای طویل از اتم های کربن و هیدروژن متصل به هم است.
از نمونه های ساختار هیدروکربنی پلیمرها می توان به پروپیلن، پلی بوتیلن و پلی استایرن اشاره کرد. علاوه بر این، پلیمرهایی وجود دارند که در ساختار خود، به جای کربن، عناصر دیگری را شامل می شوند. به طور مثال در نایلون، اتم های نیتروژن در واحد پلیمر تکرار می شوند.
انواع پلیمر:
پلیمرها بر اساس نوع ساختار زنجیر اصلی به دو نوع زیر تقسیم می شوند:
پلیمرهای زیست تخریب پذیر:
پلیمرهایی که توسط میکروارگانیسم هایی همچون باکتری ها تجزیه می شوند، موسوم به «پلیمرهای زیست تخریب پذیر» (Biodegradable Polymers) هستند. از این پلیمرها در پانسمان جراحی و پوشش کپسول ها استفاده می شود.
مدل فضاپرکن پلی وینیل کلرید (PVC):
پلیمرهای مقاوم حرارتی:
این نوع از پلیمرها در دمای بالا پایدار هستند و به دلیل وزن مولکولی بالایی که دارند، حتی در دماهای زیاد، تخریب نمی شوند. از این نوع پلیمرها بیشتر در صنایع پزشکی و تجهیزات استریلیزاسیون و همچنین در ساخت لوازم مقاوم در برابر گرما و شوک بهره می گیرند.
با توجه به اهمیت خواص پلیمرها در تولید مواد مختلف، «فرادرس» اقدام به انتشار فیلم آموزش مبانی شیمی فیزیک پلیمرها کرده که لینک آن در ادامه آمده است.
خواص پلیمرها:
خواص پلیمرها را می توان به طور خلاصه به سه دسته خواص مکانیکی، شیمیایی و نوری تقسیم کرد که در ادامه به توضیح هر یک از آن ها خواهیم پرداخت.
خواص مکانیکی پلیمر:
هر قدر طول زنجیر و کراس لینک (اتصال عرضی) پلیمر افزایش پیدا کند، مقاومت کششی پلیمر نیز افزایش پیدا می کند. لازم به ذکر است که پلیمرها در بیشتر موارد ذوب نمی شوند بلکه از حالت بلوری به شبه بلوری تغییر پیدا می کنند.
خواص شیمیایی پلیمر:
زنجیره های جانبی دوقطبی-دوقطبی سبب انعطاف پذیری بالای پلیمر می شوند. همچنین، پلیمرهایی با نیروهای واندروالس، پلیمرهایی ضعیف با نقطه ذوب پایین هستند.
خواص نوری:
به دلیل تغییر ضریب شکست با دما در برخی از پلیمرها مانند «PMMA»، از این پلیمرها در لیزرها بمنظور بهره گیری در طیف سنجی و کاربردهای تحلیلی استفاده می شود.
آرایش مولکولی پلیمرها:
برای آن که درک بهتری از آرایش مولکولی پلیمرها داشته باشید می توانید بشقابی از ماکارونی را در نظر بگیرید. شکل حاصل، نحوه آرایش مولکول های خطی در صورت نبود نظم و ترتیب خاصی را نشان می دهد.
کنترل فرآیندهای پلیمریزاسیون و سرد کردن سریع پلیمرها سبب تشکیل پلیمرهایی بی شکل (آمورف) خواهد شد.
پلیمرهای آمورف به طور معمول شفاف هستد و از این مشخصه در بسیاری از مواد همچون ظروف غذا، پنجره های پلاستیکی، لنزهای طبی و شیشه چراغ خودرو ها استفاده می شود.
البته تمامی پلیمرها شفاف نیستند. زنجیرهای پلیمری در موادی که نیمه شفاف یا مات هستند، آرایشی بلوری دارند.
طبق تعریف، یک آرایش بلوری شامل اتم ها، یون ها یا مولکول هایی است که با الگوهای مشخصی در کنار یکدیگر قرار گرفته باشند. برخی از پلیمرها به گونه ای طراحی می شوند که تبلور در آن ها صورت نگیرد. هرقدر درجه «بلورینگی» (Crystalinity) بیشتر باشد، نور کمتری از میان پلیمر عبور خواهد کرد. بنابراین، درجه شفافیت یا مات شدگی پلیمرها را متاثر از بلورینگی آن ها است.
بلورینگی در پلیمرها مزایای بسیاری دارد که از جمله آن ها می توان به استحکام، سختی، مقاومت شیمیایی و پایداری آن ها اشاره کرد و مهندسان و دانشمندان همواره با ترکیب ساختارهای مولکولی، سعی در تولید محصولاتی با خواص بهتر دارند.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
