پلیمر چیست؟

پلیمر دست‌ه­ای از مواد طبیعی یا مصنوعی است که از مولکول­‌های بسیار بزرگی به نام ماکرومولکول‌­ها تشکیل شده است، که آن­‌ها هم از تعدادی واحدهای شیمیایی ساده‌­تر به نام مونومرها تشکیل شده‌­اند.

“پلی” به معنی چند،  “مونو” به معنی یک و “Mers” به معنی قطعات یا بخش­ها است. بنابراین پلیمرها به معنی چند قسمتی‌­ها هستند و از بسیاری از مونومرها یا تک قطعات ساخته شد‌ه­اند. هنگامی که ترتیب مونومرها تغییر می‌کند، ممکن است یک پلیمر متفاوت تشکیل شود.

پلیمرها بسیاری از مواد در موجودات زنده از جمله پروتئین­‌ها ، سلولز و اسیدهای نوکلئیک را تشکیل می‌­دهند. علاوه بر این، آن­‌ها پایه و اساس مواد معدنی مانند الماس، کوارتز ، فلدسپار و مواد ساخته شده توسط انسان مانند بتن، شیشه، کاغذ، پلاستیک و لاستیک را تشکیل می­‌دهند.

اتصال مونومرها

مونومرها از دو طریق مختلف به هم وصل می­‌شوند. در وهله اول، مونومرها مستقیماً به هم وصل می­‌شوند، مانند بلوک‌­های ساختمانی که به هم وصل می­‌شوند. این­‌ها پلیمرهای افزایشی نامیده می­‌شوند. بسیاری از مونومرهای مصنوعی پلیمرهای افزایشی را تشکیل می‌دهند. در نوع دوم اتصال، مونومرها هنگام پیوند به یکدیگر یک مولکول آب آزاد می­‌کنند. این­‌ها پلیمرهای تراکمی نامیده می‌­شوند. بیشتر پلیمرهای طبیعی پلیمرهای تراکمی هستند، بنابراین آب یک محصول جانبی طبیعی مونومرهای پیوند دهنده است.

پلیمرهای طبیعی

پلیمرهای طبیعی دارای فراوانی بالایی هستند. بخش اعظم یک همبرگر از پلیمرها تشکیل شده است. ظرف مقوایی همبرگر و دستمال استفاده شده برای تمیز کردن سس کچاپ نیز از پلیمرها ساخته شده است. درک ساختار، خصوصیات و کاربردهای پلیمرهای طبیعی می‌­تواند به افراد کمک کند تا انتخاب­‌های آگاهانه و صحیح از محیط زیست داشته باشند.

برخی از پلیمرهای طبیعی از یک نوع مونومر تشکیل شده‌­اند. با این حال، بیشتر پلیمرهای طبیعی و مصنوعی از دو یا چند نوع متفاوت از مونومرها تشکیل شده‌­اند. این پلیمرها به عنوان کوپلیمرها شناخته می­‌شوند.

از درختان گرفته تا تایرها، از ناهار گرفته تا کیسه­های موادغذایی، از غلات صبحانه گرفته تا لبا‌‌س‌­های مدرسه: پلیمرها نقش اساسی در دنیای انسانی و طبیعی دارند. با شناخت بیشتر مردم از محیط زیست، بسیاری به دنبال راه‌هایی برای جایگزینی مصنوعات با جایگزین­‌های پایدارتر هستند که پلیمرها نیز از این قاعده مستثنی نیستند.

نمونه­‌هایی از پلیمرهای طبیعی شامل سلولز، کیتین ، کربوهیدرات­‌هایی مانند نشاسته و قند، پروتئین‌­های مختلف پوست و ماهیچه تا ابریشم عنکبوت و پشم، DNA  RNA و کائوچو است.

کائوچو

برخی از پلیمرهای مهم طبیعی شامل مثال­‌های زیر هستند:

  • سلولز

متداول­‌ترین پلیمر طبیعی سلولز است. سلولز از درختان و گیاهان به دست می­‌آید. سلولز از زنجیره‌­های طولانی گلوکزی که گیاهان هنگام فتوسنتز می­‌سازند، تشکیل شده است. این پلیمرهای زنجیره‌ای سلولز، تکیه‌­گاه­‌های بسیار محکمی برای گیاه تشکیل می‌­دهند، به همین دلیل درختان می‌­توانند به اندازه کافی بلند باشند. پلیمرهای زنجیره‌­ای سلولز الیاف موجود در پنبه و شاهدانه را نیز تشکیل می­‌دهند که می‌­توان از آن­‌ها برای ساختن لباس استفاده کرد. الیاف سلولزی نیز محصولات کاغذی را تولید می­‌کنند. به دلیل نحوه قرار گرفتن مونومرها در کنار هم، سلولز در آب حل نمی­‌شود و سلولز با داشتن این ویژگی به یک پلیمر طبیعی بسیار مفید تبدیل شده است.

  • کیتین

کیتین دومین پلیمر طبیعی رایج در کره زمین است. کیتین در دیواره‌­های سلولی قارچ‌­ها، از جمله قارچ‌­های خوراکی، اسکلت خارجی حشرات، عنکبوت­‌ها و سخت­‌پوستان مانند خرچنگ­‌ها و لابسترها یافت می­‌شود. تفاوت ساختار شیمیایی کیتین و سلولز فقط به دلیل تفاوت در یک مولکول در مونومر گلوکز است. بعد از تصفیه، از کیتین برای تهیه بسته‌­بندی پلاستیکی مواد‌غذایی خوراکی، به عنوان یک غلیظ کننده موادغذایی و نیز برای تمیز کردن فاضلاب­‌های صنعتی استفاده می­‌شود.

  • کربوهیدرات

کربوهیدرات‌­ها، گروه دیگری از پلیمرها هستند که مانند سلولز از گلوکز تشکیل می‌­شوند. قند و نشاسته­‌ها، هر دو از کربوهیدرا‌ت‌­ها تشکیل می­‌شوند که به عنوان منبع غذایی برای گیاهان و حیوانات هستند. اتصال مونومرهای گلوکز در کربوهیدرات­‌ها نسبت به سلولز متفاوت است، به گونه‌­ای که به جای حالت خطی، نزدیک هم جمع می­‌شوند و حالت مارپیچ پیدا می­‌کنند. این جمع شدگی زنجیره پلیمر به این معنی است که کربوهیدرات­‌ها فضای کمتری را اشغال می­‌کنند و به گیاهان اجازه می­‌دهند تا موادغذایی خود را در میوه و سبزیجات مانند سیب­‌زمینی و هویج ذخیره کنند. یکی از نتایج حاصل از این گونه پیوند بین مونومرها این است که باعث می­‌شود کربوهیدرات‌ها در آب حل شوند. به همین علت انسان­‌ها می­‌توانند کربوهیدرات‌­ها را هضم کنند اما سلولز به دلیل عدم حلالیت در آب قابلیت هضم در بدن انسان را ندارد از طرفی، انسان­‌ها فاقد آنزیم سلولاز هستند که پلیمر سلولز را می­‌شکند.

  • پروتئین

میلیون‌­ها نوع مختلف از پلیمرهای پروتئینی وجود دارد که همگی آن‌­ها از مونومرهای اسیدآمینه ساخته شده‌­اند. اگرچه فقط ۲۰ نوع مختلف اسیدآمینه وجود دارد، بسیاری از ترکیبات و انواع ترتیب­‌های قرارگیری منجر به ایجاد طیف وسیعی از پروتئین­‌ها می­‌شوند. برخی از انواع مختلف پلیمرهای پروتئینی شامل پوست، اندام‌­های بدن، ماهیچه‌­ها، مو، ناخن­‌ها، پرها، سم حیوانات و خز هستند. طیف گسترده‌­ای از الیاف حیوانات، از پشم گرفته تا ابریشم، از پلیمرهای پروتئینی حاصل می‌­شود. ابریشم عنکبوت، از قوی­‌ترین الیاف شناخته شده است و یک پلیمر پروتئینی می­‌باشد. چرم ساخته شده از پوست حیوانات، حاصل از پلیمرهای پروتئین است.

  • DNA و RNA

دو پلیمر اسید نوکلئیک یعنی دئوکسی ریبونوکلئیک اسید (DNA) و ریبونوکلئیک اسید (RNA) از مونومر نوکلئوتید تشکیل می­‌شوند. DNA حاوی کد ژنتیکی برای موجودات است و RNA اطلاعات ژنتیکی را از DNA به سیتوپلاسم می‌­برد که پروتئین­‌ها پس از آن ساخته می­‌شوند. مانند اکثر پلیمرهای طبیعی، پلیمرهای اسید نوکلئیک پلیمرهای تراکمی هستند.

  • کائوچو یا لاستیک طبیعی

لاستیک طبیعی از لاتکس (نوع خاصی از شیره) درختان کائوچو Hevea brasiliensis به دست می‌­آید. در حالی که بیشتر پلیمرهای طبیعی پلیمرهای تراکمی هستند، لاستیک طبیعی یک پلیمر افزایشی است که از مونومرهای ایزوپرن تشکیل شده است. یکی دیگر از پلیمرهای ایزوپرن نام آشنا رزین می­‌باشد.

  • پلیمرهای مصنوعی

مزایای پلیمرهای مصنوعی یا سنتزی، پایداری و استحکام محصول می‌باشد. به عنوان مثال، لاستیک مصنوعی مانند لاستیک طبیعی دچار پوسیدگی نمی‌شود. لاستیک مصنوعی همچنین می‌تواند برای اهداف مختلف سفارشی‌سازی شود.

نمونه‌های پلیمری مصنوعی شامل نایلون، اپوکسی­‌ها، پلی اتیلن، پلکسی‌گلاس، پلاستوفوم (یونولیت) و … است.

اما متأسفانه، ثبات پلیمرهای مصنوعی بدان معنی است که این پلیمرها به طور طبیعی تجزیه نمی­‌شوند و باعث ایجاد مشکل دفع و متعاقباً افزودن به آلودگی­‌های زیست­‌محیطی در سراسر جهان می­‌شوند. سوزاندن در دمای بالا، پلیمرهای مصنوعی را از بین می­‌برد، اما دی اکسید کربن و سایر مواد شیمیایی (که اغلب سمی هستند) را در جو آزاد می­‌کنند. علاوه بر این، بیشتر پلیمرهای مصنوعی از نفت که یک سوخت فسیلی تجدیدناپذیر است ساخته می‌شوند.

بسیاری از هیدروکربن‌­های ساده مانند اتیلن و پروپیلن با اضافه شدن یک مونومر به زنجیره می‌­توانند به پلیمر تبدیل شوند. پلی اتیلن، متشکل از تکرار مونومر اتیلن است در نتیجه یک پلیمر افزایشی است. پلی اتیلن کریستالی، شفاف و گرمانرم است، یعنی زمانی که تحت گرما قرار بگیرد نرم می­‌شود. برای پوشش‌­ها، بسته بندی­‌ها، قطعات قالب‌ریزی شده و ساخت بطری و ظروف استفاده می‌­شود. پلی پروپیلن نیز کریستالی و گرمانرم است اما سخت­‌تر از پلی اتیلن است و مولکول­‌های آن ممکن است از ۵۰٫۰۰۰ تا ۲۰۰٫۰۰۰ مونومر تشکیل شده باشد. این ترکیب در صنایع نساجی و برای ساخت اشیاء قالبی استفاده می­‌شود.

گروه‌های پلیمری

گروه های پلیمری

پلیمرهای افزایشی دیگر شامل پلی بوتادین، پلی ایزوپرن و پلی کلروپرن است که همگی در ساخت لاستیک مصنوعی از اهمیت بالایی برخوردار هستند. برخی از پلیمرها مانند پلی استایرن، در دمای اتاق شفاف و همچنین گرمانرم هستند. پلی استایرن می­‌تواند در ساخت اسباب بازی­‌ها و سایر اشیاء پلاستیکی استفاده شود.

اگر یک اتم هیدروژن در اتیلن با یک اتم کلر جایگزین شود، وینیل کلرید تولید می‌­شود. این پلیمر به پلی وینیل کلرید (PVC) تبدیل می­‌شود که یک ماده ترموپلاست، بی رنگ، سخت و محکم می‌­باشد که می‌­تواند در انواع مختلفی از اشکال از جمله فوم‌­ها، رشته‌­ها و الیاف ساخته شود. وینیل استات، که در اثر واکنش اتیلن و اسید استیک تولید می­‌شود، به رزین­‌های نرم و غیرشفاف، پلیمریزه می‌­شود که به عنوان روکش و چسب استفاده می­‌شوند. این ماده با وینیل کلرید به منظور تولید خانواده زیادی از مواد گرمانرم نیز ترکیب می‌­شود.

بسیاری از پلیمرهای مهمی که دارای اتم‌­های اکسیژن یا نیتروژن همراه با کربن هستند، در یک زنجیره مستحکم قرار دارند. یکی از اعضای این مواد ماکرومولکولی دارای اتم­‌های اکسیژن، پلی استال‌­ها هستند. ساده‌ترین پلی استال، پلی فرمالدئید است. از نقطه ذوب بالایی برخوردار است و در برابر سایش و نیز در حضور حلال­‌ها بسیار کریستالی و مقاوم است. رزین استال­ها نسبت به سایر پلاستیک­‌ها بیشتر مشابه فلزات هستند و در ساخت قطعات ماشین مانند چرخ دنده و یاتاقان استفاده می­‌شوند.

یک پلیمر خطی که با تکرار گروه‌های استر در امتداد زنجیره پلیمری شناسایی می­‌شود، پلی استر نام دارد. پلی استرها موادی ترموپلاستیکی (گرمانرم)، بی­‌رنگ و کریستالی هستند که وزن مولکولی بالایی دارند (۱۰٫۰۰۰ تا ۱۵٫۰۰۰ مولکول)  و در ساخت اشیاء قالب‌ریزی شده و الیافی مانند داکرون به کار می‌­روند.

پلی آمیدهای طبیعی شامل پروتئین کازئین موجود در شیر و پروتئین زئین موجود در ذرت است که از آن پلاستیک، الیاف، چسب و روکش ساخته می­‌شود. پلی آمیدهای مصنوعی مانند رزین­‌های اوره-فرمالدئید، که گرمانرم هستند و از آن­‌ها برای تولید اشیاء قالب‌ریزی شده و نیز به عنوان چسب و روکش برای پارچه و کاغذ استفاده می­‌شود. همچنین رزین‌های پلی آمید تحت عنوان نایلون شناخته شده هستند که در برابر گرما و سایش مقاومند، غیرقابل اشتعال و غیرسمی هستند و می‌­توانند رنگی شوند. مهم‌­ترین کاربرد آن‌­ها به عنوان الیاف نساجی است، اما کاربردهای دیگری نیز دارند.

یونولیت

  • پلیمرهای معدنی

بسیاری از پلیمرهای معدنی نیز در طبیعت یافت می­‌شوند، از جمله الماس و گرافیت. هر دو مورد از کربن تشکیل شده‌­اند. در الماس، اتم­‌های کربن در یک شبکه سه بعدی با یکدیگر در ارتباط هستند که منجر به ایجاد سختی در مواد می­‌شود. در گرافیت اتم‌­های کربن در صفحه‌­هایی که می­‌توانند به طرف یکدیگر بچرخند، با یکدیگر پیوند دارند و به عنوان روان کننده (لوبریکانت) و نیز در تولید مدادها به عنوان مغز مداد استفاده می­‌شود.

مونو پروپیلن گلیکول

[تعداد: 1    میانگین: 5/5]

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.

فهرست
Call Now Buttonتماس