رشته شیمی پلیمر

رشته شیمی پلیمر

بشر نخستین ، آموخته بود چگونه الیاف پروتئینی پشم و ابریشم و الیاف سلولزی پنبه و کتان را عمل آورد، رنگرزی کند و ببافد. بومیان جنوبی از لاستیک طبیعی ، برای ساختن اشیاء کشسان و پارچه‌های ضد آب استفاده می‌کردند. پلی کلروپرن ، نخستین لاستیک سنتزی است که در آمریکا تهیه شد و گسترش یافت. پلی بوتادین ، نخستین کائوچوی سنتزی است که آلمانی‌ها به نام بونا- اس به مقدار کافی تهیه کردند. بوتیل کائوچو ، یکی از چهار لاستیک سنتزی است که اکنون به مقدار بیشتری تهیه و مصرف می‌شود.

پلیمرها ( بسپارها ) یا ماکرومولکولها ( درشت مولکولها ) ، مولکولهای غول‌پیکری هستند که دست‌کم ، ۱۰۰ برابر سنگین‌تر از مولکولهای کوچکی مانند آب یا متانول هستند.
ریشه لغوی
واژه پلیمر از دو واژه یونانی Poly و Meros مشتق شده است و به معنی بسپار است.
مقدمه
 نگاهی به شیمی پلیمر
بشر نخستین ، آموخته بود چگونه الیاف پروتئینی پشم و ابریشم و الیاف سلولزی پنبه و کتان را عمل آورد، رنگرزی کند و ببافد. بومیان جنوبی از لاستیک طبیعی ، برای ساختن اشیاء کشسان و پارچه‌های ضد آب استفاده می‌کردند. پلی کلروپرن ، نخستین لاستیک سنتزی است که در آمریکا تهیه شد و گسترش یافت. پلی بوتادین ، نخستین کائوچوی سنتزی است که آلمانی‌ها به نام بونا- اس به مقدار کافی تهیه کردند. بوتیل کائوچو ، یکی از چهار لاستیک سنتزی است که اکنون به مقدار بیشتری تهیه و مصرف می‌شود.
تاریخچه
نخستین لاستیک مصنوعی ، سلولوئید است که از نیترو سلولز و کافور توسط « پارکر » در سال ۱۸۶۵ تهیه شد. ولی در سال ۱۹۳۰، عمل پلیمریزاسیون و الکلاسیون کشف شد و در صنعت بکار گرفته شد. در این دوران ، آمونیاک برای تولید مواد منفجره ، تولوئن برای TNT و بوتادین و استیرن برای تولید لاستیک مصنوعی به مقدار زیادی از نفت تولید شد.
سیر تحولی
استات سلولز در سال ۱۸۹۴ توسط “بران دکرس” سنتز شد و در سال ۱۹۰۵ توسط “میلس” کامل شد. در سال ۱۹۰۰، “رم” ، پلیمریزاسیون ترکیبات آکریلیک را آغاز کرد و در سال ۱۹۰۱، « اسمیت » نخستین فتالات گلسیری(ن  فتالات گلسیریل ) را تهیه کرد. در اواسط قرن بیستم در آلمان ، « اشتودینگر » ، قانون مهم ساختار مولکولهای بزرگ را وضع کرد. در سال ۱۹۳۴، کارخانه (ICI) موفق به تهیه مولکولهای بزرگ پلی اتیلن شد.
« دوپن » بطور منظم در زمینه تراکم مواد بررسیهایی انجام دارد که در نتیجه ، به تهیه پلی آمیدها یعنی الیاف نایلون نایل شد و الیاف پلی آمید را از کاپرولاکتام تهیه کرد که به الیاف پرلون شهرت یافت.
نقش و تاثیر پلیمرها در زندگی
کاغذ ، چوب ، نایلون ، الیاف پلی استر ، ظروف ملامین ، الیاف پلی اتیلن ، اندود تفلون ظروف آشپزی ، نشاسته ، گوشت ، مو ، پشم ، ابریشم ، لاستیک اتومبیل و… ، ماکرومولکولهایی هستند که روزانه با آنها برخورد می‌کنیم.
مفاهیم مرتبط با شیمی پلیمر
image00a نگاهی به شیمی پلیمر
در مورد پلیمرها با مفاهیمی همچون خواص فیزیکی و مکانیکی ، مکانیسم پلیمر شدن ، فرآورش پلیمرها روبرو هستیم.
خواص فیزیکی و مکانیکی پلیمرها
در بر گیرنده مفاهیم زیر است:
مورفولوژی ، رئولوژی ، انحلال پذیری ، وزن مولکولی ، روشهای آزمودن ، روشهای شناسایی.
مکانیسم پلیمری شدن
از سه طریق زیر است:
پلیمرشدن تراکمی ، پلیمرشدن افزایشی ، کوپلیمرشدن.
فرآورش پلیمرها
در برگیرنده مباحث زیر است:
پر کننده‌ها ، توان دهنده‌ها ، نرم سازها ، پایدار کننده‌ها، عمل آورنده‌ها ، رنگ‌ها و غیره.
شاخه‌های شیمی مرتبط با شیمی پلیمر
شیمی پلیمر با مباحث زیر در ارتباط است:
    شیمی آلی
    شیمی آلی فلزی
    شیمی دارویی
    پتروشیمی
    صنایع نفت
چند کاربرد مهم پلیمرها
پلی آمید (نایلون)
برای تهیه الیاف ، طناب ، تسمه ، البسه ، پلاستیک صنعتی ، جایگزین فلز در ساخت غلتک یاتاقان ، بادامک ، دنده ، وسایل الکتریکی بکار می‌رود.
پلی استر
بصورت الیاف ، جهت تهیه انواع لباسها ، نخ لاستیک ، بصورت لایه برای تهیه نوار ضبط صوت و فیلم بکار می‌رود.
پلی اتیلن ( کم‌چگالی ، شاخه‌دار)
بصورت لایه ورقه در صنایع بسته بندی ، کیسه پلاستیکی ، الیاف پارچه بافتنی ، بسته‌بندی غذای منجمد ، پرده ، پوشش پلاستیکی ، عایق ، سیم و کابل ، بطری بکار می‌رود.
پلی استیرل
برای تهیه رزینهای تبادل یونی ، انواع کوپلیمرها ، رزینهای ABC ، مواد اسفنجی ، وسایل نوری ، وسایل خانگی ، اسباب بازی ، مبلمان بکار می‌رود.
فرایند پلیمریزاسیون
دید کلی
اصولا هر کسی که سر رشته‌ای از شیمی دارد، فرق بین یک جسم ساده اورگانیک مانند بنزن و … و یک جسم پلیمری را می‌داند. اولین و عمده‌ترین فرقی که بین این دو نوع ماده وجود دارد، جرم مولکولی آنهاست. پلیمرها جرم مولکولی بسیار بالا از ۱۰۰۰۰ تا چندین میلیون دارند. پس جرم مولکولی ، شاخص تمایز بین جسم ساده اورگانیک و اجسام پلیمری است.
انواع پلیمرها
پلیمرها را به سه گروه عمده تقسیم می‌کنند:
    بیوپلیمرها یا پلیمرهای طبیعی مانند سلولز ، نشاسته ، پروتئینها و …
    پلیمرهای معدنی مانند الماس ، گرافیت ، اکثر اکسیدهای فلزی و …
    پلیمرهای سنتزی پلیمرهایی هستند که منشا آنها عموما 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. با این فرایندها بطور کلی آشنا می‌شویم.
پلیمریزاسیون افزایشی
در این نوع پلیمریزاسیون ، از ترکیباتی که بند دوگانه (C ═ C) دارند، پلیمر می‌سازند. مثل تولید پلی اتیلن از اتیلن.
پلی اتیلن
C2H4 → (─ C2H4 ─)n
در این واکنش ، اتیلن در اثر حرارت به پلی اتیلن تبدیل می‌شود. جرم مولکولی پلی اتیلن بین ۱۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰ می‌تواند متفاوت باشد. یعنی بر حسب شرایط ، درجه پلیمریزاسیون یعنی همان n مولکول پلیمر را می‌توان کم یا زیاد کرد.
آکریلان
n(CH2 ─ CHCN) → (─ CH2 ─ CHCN─)n
این پلیمر نیز از مشتقات اتیلن است. مونومر این پلیمر ، سیانید ونیل (آکریکونیتریل) است.
PVC
CH2 ═ CHCl → (─ CH2 ─ CHCl)n
پلی وینیل کلراید یا PVC نیز از پلیمریزاسیون کلرید وینیل CH2 ═ CHCl بوجود می‌آید.
کائوچو
کائوچو بر دو نوع است:
    کائوچوی طبیعی:
کائوچوی طبیعی که از شیره درختی به نام Hevea بدست می‌آید، از پلیمریزاسیون هیدروکربنی به نام ۲- متیل -۳ , ۱- بوتادین معروف به ایزوپرن به فرمول CH2 ═ C (CH3) ─ CH ─ CH2 بوجود می‌آید:
CH2 ═ C (CH3) ─ CH ─ CH2 → (─ CH2 ─ C CH3 ═ CH ─ CH3)n
    کائوچوی مصنوعی:
چون در فرمول ساختمانی کائوچوی طبیعی پیوند دوگانه وجود دارد، به همین دلیل وقتی کائوچو را با گوگرد حرارت دهیم، این مونومرها پیوند پی خود را باز می‌کنند و با ظرفیتهای آزاد شده ، اتم گوگرد را می‌گیرند. در نتیجه کائوچو به لاستیک تبدیل می‌گردد. حرارت دادن کائوچو با گوگرد و تولید لاستیک را اصطلاحا ولکانیزاسیون (Vulcanization) می‌نامند و به همین دلیل لاستیک حاصل را نیز کائوچوی ولکانیزه گویند.
چند نوع کائوچوی مصنوعی نیز ساخته‌اند که از موادی مانند ۱,۳- بوتادین و جسمی به نام ۲- کلرو ۳ , ۱- بوتادین معروف به کلروپرن به فرمول CH2 ═ CHCl ─ CH ═ CH2 و جسم دیگری به فرمول CH2 ─ C(CH3) ─ C(CH3) ═ CH2 به نام ۳ , ۲- دی متیل – ۳ , ۱- بوتادین به تنهایی یا مخلوط درست شده‌اند.
کلروپرن بسهولت پلیمریزه شده و به نوعی کائوچوی مصنوعی به نام نئوپرن تبدیل می‌شود.
امتیاز دهید:
1 ستاره2 ستاره3 ستاره4 ستاره5 ستاره (امتیازی داده نشده)
Loading...
برای عضویت درکانال تلگرام جم شیمی روی تصویر کلیک کنید

پاسخ دهید

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

محدودیت زمانی،روی فلش کلیک کنید تا کد جدید تولید شود