پلیمر چیست؟

پلیمر چیست؟ پلیمرها که از اتصال تعداد زیادی مولکول کوچک تشکیل شده‌اند و دسته بزرگی از مواد محسوب می‌شوند. پلیمرها در دودسته طبیعی و مصنوعی با کاربردهایی در حوزه‌های مختلف همچون علم پزشکی، صنعت ساختمان‌سازی، صنعت خودروسازی، داروسازی و… نقش مهمی در زندگی انسان ایفا می‌کنند. ازاین‌رو شناخت پلیمر و انواع آن برای فعالان مربوط به حوزه‌های تخصصی مربوطه بسیار مهم است. در این مقاله از سایت فایبر گلاس نوین با ما همراه باشید تا به شناخت نسبی‌ از پلیمر و انواع آن بپردازیم. افزایش شناخت شما نسبت به پلیمر و انواع آن به شما کمک می‌کند تا درک بهتری از چیستی آن و کاربرد‌هایش داشته باشید. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد پلیمر همراه ما باشید.

تعریف

پلیمر که با نام‌های بسپار و بزرگ مولکول هم شناخته می‌شود، ماده‌ای متشکل از زنجیره‌ای بلند و به‌هم‌پیوسته از مولکول‌های کوچک یا مونومر (تکپار) است. این واحدهای مولکولی کوچک، تکرارشونده هستند. پلمیره شدن روش اتصال مولکول‌ها به یکدیگر است. درجه پلیمره شدن را تعداد مولکول‌های کوچک موجود در زنجیره بلند پلیمری مشخص می‌کند. برای نام‌گذاری هر پلیمری کافی است از یک فرمول کلی استفاده کنید:

پلی + اسم مونومر موجود در زنجیره بلند پلیمری. برای مثال می‌توان پلی‌وینیل الکل که یک زنجیره بلند بسپار است و از اتصال تعداد زیادی مونومر وینیل الکل به‌دست‌آمده است.

تفاوت پلاستیک یکی از اصلی‌ترین سؤالات تازه‌کاران این علم است. پلیمر همان قطعات و مواد خام اولیه و پلاستیک قطعات نهایی کامل شده است.

برای مشاهده مقاله کامپوزیت پلیمری کلیک کنید.

تاریخچه پلیمر

واژه پلیمر یک واژه یونانی است که در فرهنگ ادب یونان واژه polys به معنی چند تا و mer به معنی واحد یا کوچک‌ترین بخش است. در فرهنگ و ادب زبان فارسی به‌جای واژه پلیمر از بسپار استفاده می‌شود. بسپار که از ترکیب دو بخش “بس” و “پار” تشکیل شده است به معنی قطعات یا تکه‌های بسیار است. صنعت پلیمر از سال 1868 میلادی با تولید سلولوئید شروع به کارکرد. مولد این صنعت فردی به نام جان وزلی هیت (John Vesley Hyatt) بود و اولین محصولاتی که او موفق به تولید آ‌ن‌ها با این صنعت شد شامل شانه، برس و توپ بیلیارد می‌شدند. اگر بخواهیم از اولین پلیمرهای تولید شده بگوییم می‌توان به رزین فنل فرمالدهید (Phenol Formaldehyde) اشاره کرد که کاملاً سنتزی و تولید شده در مقیاس تجاری بود. نام تجاری این مادهٔ تولید شده توسط لئو باکند بلژیکی در سال 1909 میلادی، باکلیت بود. از مهم‌ترین کاربردهای باکلیت می‌توان استفاده در سوئیچ‌های الکتریکی و پریزهای برق را نام برد. همچنین اولین پلاستیک تولید شده که در آمریکا قابل‌استفاده بود، کراتین (Keratin) است.

انواع پلیمر

پلیمرهای طبیعی

این نوع از پلیمرها از طبیعت به دست آمده‌اند و کاربردهای ضروری در زندگی انسان دارند. پلیمرهای طبیعی از منابع گیاهی و حیوانی به دست می‌آیند؛ مانند نشاسته، خانواده سلولزی، خانواده پروتئینی و اسیدهای نوکلئیک. از خانواده سلولزی پلیمرهای طبیعی می‌توان به نمونه‌هایی شامل پنبه، چوب و… اشاره کرد. خانواده پروتئینی پلیمرهای طبیعی شامل انواعی مثل پشم و ابریشم و… است. پلیمرهای زیستی که در دسته پلیمرهای طبیعی قرار دارند، بیو پلیمرهایی هستند که فرایندهای مختلف بدن انسان را کنترل می‌کنند.

کاربردهای پلیمرهای طبیعی:

نشاسته

این گروه که حاصل از گلوکز هستند بخشی از گروه‌های غذایی به نام کربوهیدرات هستند که به‌عنوان اندوخته‌های غذایی در گیاهان هم استفاده می‌شوند. غلات و سبزیجات در این گروه قرار می‌گیرند. نشاسته به دلیل زیست‌تخریب‌پذیر بودن و تجدیدپذیری می‌تواند جایگزین مناسبی برای سوخت‌های فسیلی باشد.

خانواده سلولزها

از عمده ترکیبات آلی زمین، سلولز است که پنبه یکی از خالص‌ترین شکل‌های آن است. این ماده پلیمر گلوکز و ماده اصلی سازنده گیاهان است. از جمله عمده کاربردهای سلولز می‌توان به ساختن کاغذ و خمیرکاغذ، رقیق‌کننده در تولید قرص‌ها و همچنین پانسمان‌های زخم اشاره کرد.

خانواده پروتئین‌ها

این پلیمر طبیعی در بدن انسان نیز یافت می‌شود. در حقیقت پروتئین که پلیمری حاصل از آمینواسیدها است بخش عمده غذای ما را تشکیل می‌دهد و بنای اصلی حیوانات است.

اسیدهای نئوکلئیک

دی‌ان‌ای (DNA) و آران‌ای (RNA)‌ها نمونه‌هایی از این دسته هستند. این دسته پلیمرهای حاصل از نوکلئوتید است.

پلیمرهای مصنوعی

این پلیمرها دودسته هستند:

پلیمرهای ساخت دست بشر شامل پلاستیک، لاستیک، چسب و رنگ و فوم و…
پلیمرهای بازیابی شده با منشأ طبیعی شامل الیاف و نیترات سلولز و…

کاربردهای چند پلیمر مصنوعی

پلاستیک

مواد مصنوعی که در اثر فشار و حرارت قالب‌گیری می‌شوند و در برابر ضربه مقاوم هستند و کاربردهای بسیاری در جهان امروزی دارند.

لاستیک

مواد مصنوعی که در اثر ضربه کمی تغییر شکل زیادی خواهند داشت و با حذف نیرو به حالت اولیه باز خواهند گشت.

رنگ

مواد مصنوعی پوشش‌دهنده که برای تزئین و پوشش سطوح استفاده می‌شوند.

انواع پلیمر در طبقه‌بندی‌های مختلف

طبقه‌بندی از لحاظ منشأ

پلیمرها مبتنی بر منشأ و خواستگاه به‌وجودآمدن به سه دسته تقسیم می‌شوند.

پلیمرهای طبیعی

پلیمرهای ساخته شده از مواد موجود در طبیعت مثل ابریشم، پشم و غیره.

پلیمرهای سنتزی یا مصنوعی

پلیمرهای ساختگی در آزمایشگاه‌ها مانند تفلون و پی‌وی‌سی و غیره.

پلیمرهای نیمه سنتزی (نیمه‌طبیعی_مصنوعی)

پلیمرهای طبیعی‌ای که تحت اصلاح‌های شیمیایی تغییر نوع داده‌اند؛ مانند سلولز استات و غیره.

طبقه‌بندی از لحاظ واکنش نسبت به حرارت

پلاستیک‌ها از لحاظ رفتاری در مقابل حرارت به دودسته تقسیم می‌شوند.

ترموپلاستیک‌ها

به‌راحتی در اثر گرما و حرارت بالا قالب‌گیری می‌شوند و سپس در دمای اتاق خنک و قابل‌استفاده می‌شوند. ترموپلاستیک‌ها وقتی در معرض حرارت قرار می‌گیرند قابلیت جریان یافتن را دارند و به شکل‌های مختلف به‌راحتی قالب‌گیری می‌شوند

ترموست‌ها

پلیمرهای سخت و مقاوم در برابر ذوب شدن و حرارت هستند. ترموست‌ها با وجود پیوندهای عرضی در زنجیره پلیمری خودشان قابلیت استفاده مجدد را ندارند. پس این پلیمرها قابل قالب‌گیری نیستند.

طبقه‌بندی از لحاظ ساختار زنجیره‌ها

از لحاظ ساختاری پلیمرها به سه دسته تقسیم می‌شوند:

پلیمرهای خطی

پلیمرهای خطی از اتصال مونومرها در زنجیره‌ای بلند و بدون شاخه تشکیل می‌شوند. نقطه ذوب و استحکام کششی این نوع پلیمرها بالاست.

پلیمرهای شاخه‌ای

پلیمرهای شاخه‌ای با زنجیره بلند دارای شاخه‌های جانبی متفاوتی نیز هستند. چگالی، استحکام کششی و نقطه ذوب این نوع پلیمرها پایین است.

پلیمرهای دارای پیوندهای عرضی و شبکه‌ای

این نوع پلیمرها دارای شبکه‌های سه‌بعدی هستند. پیوندهای بین پلیمرها عرضی است به همین دلیل ساختار شبکه‌ای آن‌ها سفت‌وسخت ولی شکننده است.

طبقه‌بندی از لحاظ بلورینگی

پلیمرها از لحاظ آرایش‌یافتگی و بلورینگی به سه دسته تقسیم می‌شوند:

بلورین

هنگامی پلیمرها تشکیل بلور می‌دهند که زنجیره‌های آن‌ها با نظم و شکل خاصی کنار یکدیگر قرار گرفته باشند. این‌ها استحکام بالایی دارند و دارای دمای ذوب هستند؛ یعنی بازه دمایی خاصی که در آن شروع به ذوب شدن می‌کنند.

آمورف

زنجیره‌های مولکولی به‌هم‌ریخته و نامنظمی دارند که باعث انعطاف‌پذیری بالا و خواص الاستیسیته در آن‌ها می‌شود. آمورف‌ها مقاومت حرارتی پایین و خزش نسبتاً بالا دارند و برای آن‌ها به‌جای دمای ذوب، دمای انتقال شیشه‌ای در نظر می‌گیرند.

نیمه بلورین

در حقیقت ما پلیمرهای 100 درصد آمورف یا 100 درصد بلورین نداریم پس ازاین‌رو همه پلیمرها دارای بخش آمورف و بلورین هستند.

طبقه‌بندی از لحاظ مبتنی بر مونومر

پلیمرها مبتنی بر مونومرهای تشکیل‌دهنده به دودسته تقسیم می‌شوند:

همو پلیمر

پلیمری که دارای یک مونومر خاص و تکرارشونده در زنجیره خود باشد، مانند پلی‌اتیلن که تنها دارای مونومر اتیلن است.

کو پلیمر

پلیمری که دارای تنها دو نوع مونومر به‌صورت تکرارشونده در زنجیره بلند خودش باشد، مانند نایلون.

برای اطلاعات بیشتر راجع به ساختار پلیمرهای همو پلیمر و کوپلیمر به صفحات دیگر سایت ما مراجعه کنید.

طبقه‌بندی از لحاظ خواص فیزیکی و کاربردها

پلیمرها از لحاظ کاربرد و خواص فیزیکی به چهار دسته تقسیم می‌شوند:

پلاستیک

پلیمرهای غالباً نیمه بلورین که در اثر حرارت بالا و فشار به شکل مواد سخت در می‌آیند. نیروی بین مولکولی مشابهی با دودسته بعدی پلیمرهای این گروه دارند.

لاستیک‌

پلیمرهایی با نیروی بین مولکولی ضعیف، جامد و با خاصیت کشسانی بالا که بخش بزرگی از ساختار آن‌ها را آمورف‎‌ها تشکیل داده‌اند. این نوع پلیمرها خاصیت الاستیسیته نیز دارند.

فیبر

فیبر یا الیاف به پلیمرهایی گفته می‌شود که طول آن‌ها حداقل چند صد برابر عرضشان باشد. پلیمرهای فیبر دارای خاصیت کششی بالاست مانند نایلون.

رزین

این نوع پلیمرها وزن مولکولی پایینی دارند و غالباً به شکل مایع دیده می‌شوند؛ ولی برای بالابردن استحکام آن‌ها هنگام استفاده به‌عنوان درزگیرها باید حرارت دیده شوند و پخت شوند.

طبقه‌بندی از لحاظ آرایش تاکتیسیته

پلیمرها از لحاظ تاکتیسیته یا آرایش قرارگیری گروه‌های جانبی در فضا به سه دسته تقسیم می‌شوند:

ایزو تاکتیک

اگر گروه‌ها همه در یک طرف زنجیر قرار گیرند.

اتاکتیک

اگر گروه‌ها در هر دو طرف زنجیر به‌صورت تصادفی قرار گیرند.

سیندیو تاکتیک

اگر گروه‌ها به شکل یک‌درمیان در دو طرف زنجیر قرار گیرند.