پلیمر در زندگی روزمره و صنعت

شیمی، پلیمر و مبانی شیمی پلیمر

می‌توان گفت شیمی و پلیمر مرتبط با زندگی روزمره ماست چراکه بیشتر موادی که ما با آن‌ها سروکار داریم شیمیایی بوده و از قوانین شیمی تبعیت می‌کنند. برای مثال وقتی بیمار می‌شوید قطعاً پیش‌آمده که از داروهای شیمیایی استفاده کرده باشید و یا به ‌وقت شستشو و تمیزکاری از مواد شوینده شیمیایی استفاده کرده باشید یا برخی از لباس‌هایی که می‌پوشید از جنس الیاف مصنوعی بوده که از مواد شیمیایی تشکیل‌شده است.

شاید توجه نکرده باشید اما باید بدانید که درون بدن ما سرشار از مواد شیمیایی است که فرآیندهای متابولیکی را کنترل می‌کنند. به این دلیل شاید خالی از لطف نباشد که حداقل دانشی داشته باشیم و در ادامه سعی بر آن است که به ساده ترین زبان مطالبی پیرامون مبانی شیمی پلیمر، شامل پلیمرها و جرم مولکولی پلیمرها روش‌های اندازه‌گیری و بررسی حالت فیزیکی جامد پلیمرها را بررسی کنیم.

پلیمر چیست؟ تاثیر آن در زندگی روزمره

پلیمر چیست؟

پلیمر واژه‌ای یونانی و معنی لغوی آن ترکیب پلی (بسیار) + مر (قطعه، پاره) که ازاین رو در واژه نامه‌های فارسی در بسیاری مواقع بسپار نامیده می‌شود. در واقع پلیمر مولکول بزرگی است که از تعداد زیادی مولکول‌های کوچکتر ساخته شده است و به این مولکول‌های کوچکی که سازنده مولکول بزرگ هستند، مونومر و یا تکپار نامیده می‌شوند.

پلیمرها ممکن است خطی، نسبتاً شاخه دار یا دارای اتصالات داخلی متعددی باشند. در صورت وجود اتصالات داخلی، شبکه‌ای بزرگ و سه بعدی ایجاد خواهد شد. بیشتر پلیمرهای صنعتی ماهیت آلی دارند و شامل ترکیبات کووالانسی کربن هستند.

سایر عناصر موجود در پلیمرها عبارتند از اکسیژن، هیدروژن، کلر، فلوئور، فسفر و گوگرد همگی می‌توانند به ایجاد پیوندهای کووالانسی با کربن، با قطبیت‌های مختلف، ایجاد کنند طبق ویژگی‌های ترکیبات کووالانسی، مولکول‌های پلیمر، علاوه بر نیروهای کووالانس اولیه، تحت تأثیر نیروهای ثانویه بین مولکولی مانند: نیروی دوقطبی بین دو سر پیوندها یا نیروی انتشار که در اثر توزیع ابر الکترونی در اطراف هر اتم ایجاد می‌شود یا پیوند هیدروژنی که در اثر وجود دوقطبی‌های شدید بین اتم‌های هیدروژن و غیره، قرار می‌گیرند.

برای تولید مواد پلیمری، واکنش‌های پلیمریزاسیون مختلفی با سرعت واکنش خاص خود وجود دارند. سرعت واکنش نیز از محیط واکنش (شامل عواملی مانند دما، فشار، حلال، شروع‌کننده و کاتالیزور) متأثر است. همچنین محیط واکنش تأثیر به سزایی در توزیع وزن مولکولی و ساختار فیزیکی محصول نهایی دارد. برخی مواقع، تعداد کربن‌های موجود در زنجیره‌های پلیمری نشانگر ساختار مولکولی و رفتار فیزیکی پلیمرها است.

جدول 1-1 : رابطه بین تعداد کربن‌های موجود در زنجیره با ساختار برخی پلیمرها
تعداد کربن‌های در زنجیرهحالت فیزیکی
4-1گاز
11-5مایع
16-9مایع با ویسکوزینه متوسط (نفت)
25-16مایع با ویسکوزینه زیاد (گریس)
50-25جامد (پارافین)
30000-3000جامد (پلیمر)

4 نوع از پلیمرها

پلیمرها را به چهار گروه عمده تقسیم می‌کنند:

  1. بیوپلیمرها یا پلیمرهای طبیعی
  2. پلیمرهای سنتزی
  3. پلیمرهای طبیعی صنعتی
  4. پلیمرهای بیولوژیکی

بیوپلیمرها ( پلیمرهای طبیعی)

بیوپلیمرها ( پلیمرهای طبیعی) که از 2 منشأ گیاهی و معدنی دارند و بشر در تولید آن نقشی ندارد. پلیمرهای با منشأ گیاهی مانند پلی ساکاریدهایی مثل سلولز، نشاسته و صمغ‌ها که در صنعت کاغذسازی، چوب، عینک سازی و صنایع نساجی کاربرد دارد. پلیمرهای معدنی مانند الماس، گرافیت، اکثر اکسیدهای فلزی و …

پلیمرهای سنتزی

پلیمرهایی هستند که منشأ آن‌ها عموماً مونومرهایی از نفت خام و قطران زغال سنگ است و ما با انجام فرآیندهایی، پلیمرهای بسیار مفید می‌سازیم که امروزه زندگی بدون آن‌ها ممکن نیست.

پلیمرهای طبیعی صنعتی

ای پلیمرها که از پلیمریزاسیون پلی ایزوپرن با مولکول‌های خطی با متوسط وزن مولکولی در حدود سیصد تا پانصد هزار به دست می‌آید، پرمصرف‌ترین پلیمر طبیعی است که در صنایع لاستیک کاربرد زیادی دارد.
این پلیمر از عصاره‌ای از درختان نواحی گرمسیری به دست می‌آید و حاوی لاتکسی با فاز پلیمری با غلظت 35% وزنی و مقدار کمی پروتئین، استرول، چربی و نمک است. از انعقاد این لاتکس با اسید اتانوئیک یا متانوئیک ماده‌ای چسبناک و پنیر مانند تولید می‌شود که «لاستیک خام» یا «کائوچو» نامیده می‌شود.

پلیمرهای بیولوژیکی

پلیمرهای بیولوژیکی مانند پلی هیدروکسی بوتیرات از فرآورده‌های کشاورزی به دست می‌آیند.