همه ما حداقل یکبار در طول عمر خود نام واژه «پلیمر» را شنیده ایم اما از چیستی و ساختار آن آگاهی نداریم. در یک مثال ساده می توان نشان داد که پلیمرها هر روز در زندگی ما نقش مهمی را ایفا می کنند برای مثال DNA بدن انسان نوعی پلیمر به شمار می آید یا کلاژن و پروتئین از پلیمرهای موجود در طبیعت هستند اما پلیمرهایی نیز وجود دارند که در نیمه دوم قرن 19 به دست بشر ساخته شده اند. پس می توان آنها را به دو دسته طبیعی و مصنوعی تقسیم کرد. حال برای بیان معنای دقیق و ویژگی های پلیمر و کاربرد آنها ادامه این مطلب را در وب‌سایت پیکنیک برند دنبال کنید و با ما همراه شوید.
پلیمر چیست؟
«برزلیوس» شیمیدان سوئدی برای اولین بار واژه پلیمر را به زبان آورد و علم را دستخوش تغییرات جدیدی کرد و در سال 1953 هرمان استودینگر با اشاره به ماکرومولکولها جایزه نوبل را دریافت کرد. علم پلیمر از رشته های جدیدی به شمار می آید که در قرن بیستم شکوفا شد.
در واقع واژه پلیمر از دو بخش «پلی» به معنای چند و «مر» به معنای قطعه یا بخش تشکیل شده است. در تعریف این واژه آمده است که پلیمرها موادی هستند که از تعداد بسیاری واحدهای تکرارشونده تشکیل شده اند و زنجیره ای از اتمهای کربن و هیدروژن هستند که معادل فارسی آن بسپار است.
همان‌طور که پیشتر اشاره شد پلیمرها را می توان دسته بندی کرد و ویژگیهای پلیمر را در آنها بررسی نمود. در دسته‌بندی رایج پلیمرها به لحاظ منشأ، به دو دسته طبیعی و مصنوعی طبقه بندی می شوند. پلیمرهای طبیعی موادی هستند که از موجودات زنده قابل استخراج هستند، مانند پلی‌ساکاریدهایی نظیر سلولز و نشاسته و همچنین پروتئینهایی مانند ژلاتین، کلاژن و نوکلئیک اسید که مواد ساخته شده از این نوع پلیمرها سازگاری زیادی با طبیعت دارند.
اما پلیمرهای مصنوعی که پلاستیک در واقع نامی است برای پلیمرهایی که به دست انسان ساخته شده‌اند. این دسته از پلیمرها در طی فرایندهایی که مواد پایه آنها نفت و گاز طبیعی است، ساخته می شوند مانند پلی‌پروپیلن و پلی‌اتیلن و از رایجترین آنها می توان به پلی‌استر یا نایلون اشاره کرد.
پیش از ادامه مطلب ویژگیهای پلیمر، ابتدا به بیان چند اصطلاح می پردازیم:
- مونومر: کوچک‌ترین جزء تکرارشونده پلیمر نامیده می شود.
- پلیمریزاسیون: فرایندی که در طی واکنشهای شیمیایی، مونومرها به هم متصل میشوند و یک مولکول بزرگ پلیمر را تشکیل می دهند.
پلیمرها چگونه دسته بندی میشوند؟
علاوه بر تقسیم‌بندی پلیمرها به لحاظ منشا، می توان آنها را به شیوه های دیگری نیز دسته‌بندی کرد که ما به مهمترین و رایجترین آنها می پردازیم:
- پلیمرها به لحاظ ساختار
- پلیمرها به لحاظ کاربرد
- پلیمرها به لحاظ واکنش حرارتی
- پلیمرها به لحاظ ساختار
این دسته از پلیمرها بر اساس «ساختار زنجیره مولکولی» به چهار دسته خطی، شاخه‌ای، متصل عرضی و شبکه ای طبقه‌بندی می شوند.
- پلیمرها به لحاظ کاربرد
این پلیمرها را می توان به چهار دسته طبقه بندی کرد:
- پلاستیک: نیروی مولکولی آنها بین الیاف و لاستیک بوده و با گرما و فشار به مواد سخت و سفت تبدیل می شوند.
- لاستیک: پلیمرهایی با خاصیت کشسانی که در ساختار آنها را «آمورف» تشکیل می دهد.
- الیاف: خواص کششی بسیار بالا دارد که طول آنها باید حداقل 100 برابر عرضشان باشد.
- رزین: از نمونه رایج این پلیمرها می توان به چسب اشاره کرد که به شکل مایع بوده و برای افزایش استحکام کاربرد دارد.
- پلیمرها به لحاظ واکنش حرارتی
از این طریق پلیمرها را می توان به سه دسته ترموپلاستیک، ترموست و الاستومر تقسیم‌بندی کرد:
- ترموپلاستیک: ترموپلاستیک یا گرما نرم که با افزایش حرارت نرم و در هنگام سرما سفت و سخت میشود. در واقع نوعی پلاستیک است که از رزینهای پلیمری تشکیل شده که از مهمترین ویژگیهای پلیمر در این دسته انعطاف‌پذیری است و در صنایع خودروسازی، بسته‌بندی، لوله های منعطف و… کاربرد دارد.
- ترموستها: این نوع پلیمر که با نام گرماسخت نیز شناخته میشود در اثر افزایش دما و در طی واکنشهای شیمیایی سخت می شود و وزن مولکولی آنها افزایش می یابد.
- الاستومر: از ویژگیهای پلیمر الاستومر این است که در برابر اسیدهای معدنی، نمکها و قلیاها مقاوم است و برای پوشش تانکها و مخازن استفاده می شود.
خواص و ویژگی های پلیمر
خواص پلیمر بر اساس نوع دسته بندی آنها متفاوت است اما به طور کلی انعطاف پذیر، مستحکم، مقاوم در برابر خوردگی و شکنندگی و عایق الکتریسیته هستند. همچنین سبکی، شفافیت و ارزان بودن را می توان از دیگر ویژگیهای پلیمر دانست. اما همه ویژگی آنها در همین چند مورد خلاصه نمیشود چرا که خواص حرارتی، حرارتی رسانایی، مکانیکی و نوری آنها کاربرد فراوان دارد.
اما در کنار همه اینها، پلیمرها محدودیتهایی نیز دارند. برای مثال با افزایش دما می سوزند، نقطه ذوب مشخص ندارند و در دمای محیط جامد میشوند. همچنین در مقابل باکتریها، اشعه ماورا بنفش و اکسیژن نمی توانند از خود مقاومتی نشان بدهند. با این حال برخی از این محدودیتها را می توان در جهتی مثبت استفاده کرد و محدودیت را به فرصتی جدید بدل کرد.
کاربرد پلیمرها
از ویژگی های پلیمر در طیف وسیعی از صنایع استفاده می شود. یکی از موارد مهم آن در صنایع غذایی مانند بسته‌بندی مواد غذایی و ظروف یکبار مصرف به خصوص ظروف یکبار مصرف گیاهی است که در طی سالها سازگاری خود را با محیط زیست نشان داده و با تولید پلاستیکهای زیستی به طبیعت وفادار مانده اند.
از دیگر کاربردهای مهم پلیمرها در صنایع نساجی و استفاده از الیاف پلیمری است که برای تولید لباسهای فضانوردی، کفش و لباسهای محافظ استفاده می شود. صنایع دیگری که از ویژگیهای پلیمر بهره مند شده اند، موارد زیر را می توان نام برد:
- حمل‌ونقلهای ریلی، هوایی و عمومی
- مهندسی پزشکی و نانو پلیمرها
- عمران
- صنایع نظامی و جنگ‌افزارها
- صنایع و تجهیزات پتروشیمی
نتیجه گیری
نقش، کاربرد و ویژگی های پلیمر برای نسلهای بعدی، آینده بزرگی رقم خواهد زد به خصوص اگر از این مواد کاربردی در جهت حفظ طبیعت استفاده شود و تولید پلاستیکها با منشا نفت را کاهش دهد. در این مطلب از وب‌سایت پیکنیک برند تلاش بر این بوده تا شما را با پلیمرها آشنا کرده تا گامی برای آشنایی شما با این ماده کاربردی برداریم. برای کسب اطلاعات بیشتر می توانید صفحه رسمی پیکنیک برند در اینستاگرام را دنبال کنید.
