همه ما حداقل یکبار در طول عمر خود نام واژه «پلیمر» را شنیدهایم اما از چیستی و ساختار آن آگاهی نداریم. در یک مثال ساده میتوان نشان داد که پلیمرها هر روز در زندگی ما نقش مهمی را ایفا میکنند برای مثال DNA بدن انسان نوعی پلیمر به شمار میآید 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 شدهاند. پس میتوان آنها را به دو دسته طبیعی و مصنوعی تقسیم کرد. حال برای بیان معنای دقیق و ویژگیهای پلیمر و کاربرد آنها ادامه این مطلب را در وب‌سایت پیک نیک برندینگ 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 رشتههای جدیدی به شمار میآید 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 شدهاند و زنجیرهای از اتمهای کربن و هیدروژن هستند که معادل فارسی آن بسپار است.
همان‌طور که پیشتر اشاره شد پلیمرها را میتوان دستهبندی کرد و ویژگیهای پلیمر را در آنها بررسی نمود. در دستهبندی رایج پلیمرها به لحاظ منشأ، به دو دسته طبیعی و مصنوعی طبقهبندی میشوند. 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 میشوند مانند پلی‌پروپیلن و پلی‌اتیلن و از رایجترین آنها میتوان به پلی‌استر یا نایلون اشاره کرد.
پیش از ادامه مطلب ویژگیهای پلیمر، ابتدا به بیان چند اصطلاح میپردازیم:
- مونومر: کوچک‌ترین جزء تکرارشونده پلیمر نامیده میشود.
- پلیمریزاسیون: فرایندی که در طی واکنشهای شیمیایی، مونومرها به هم متصل میشوند و یک مولکول بزرگ پلیمر را تشکیل میدهند.
پلیمرها چگونه دسته بندی میشوند؟
علاوه بر تقسیم‌بندی پلیمرها به لحاظ منش، میتوان آنها را به شیوههای دیگری نیز دستهبندی کرد که ما به مهمترین و رایجترین آنها میپردازیم:
- 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 شبکهای طبقهبندی میشوند.
- پلیمرها به لحاظ کاربرد
این پلیمرها را میتوان به چهار دسته طبقهبندی کرد:
- پلاستیک: نیروی مولکولی آنها بین الیاف و لاستیک بوده و با گرما و فشار به مواد سخت و سفت تبدیل میشوند.
- لاستیک: پلیمرهایی با خاصیت کشسانی که در ساختار آنها را «آمورف» تشکیل میدهد.
- الیاف: خواص کششی بسیار بالا دارد که طول آنها باید حداقل 100 برابر عرضشان باشد.
- رزین: از نمونه رایج این پلیمرها میتوان 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 میتوان به سه دسته ترموپلاستیک، ترموست و الاستومر تقسیم‌بندی کرد:
- ترموپلاستیک: ترموپلاستیک یا گرمانرم 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، لولههای 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 میشود و وزن مولکولی آنها افزایش میابد.
- الاستومر: از ویژگیهای پلیمر الاستومر این است که در برابر اسیدهای معدنی، نمکها و قلیاها مقاوم است و برای پوشش تانکها و مخازن استفاده میشود.
خواص و ویژگیهای پلیمر
خواص پلیمر بر اساس نوع دستهبندی آنها متفاوت است اما به طور کلی انعطافپذیر، مستحکم، مقاوم در برابر خوردگی و شکنندگی و عایق الکتریسیته هستند. همچنین سبکی، شفافیت و ارزان بودن را میتوان 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 میسوزند، نقطه ذوب مشخص ندارند و در دمای محیط جامد میشوند. همچنین در مقابل باکتریها، اشعه ماورا بنفش و اکسیژن نمیتوانند از خود مقاومتی نشان بدهند. با این حال برخی از این محدودیتها را میتوان در جهتی مثبت استفاده کرد و محدودیت را به فرصتی جدید بدل کرد.
کاربرد پلیمرها
از ویژگیهای پلیمر در طیف وسیعی از صنایع استفاده میشود. 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 محیط‌زیست نشان داده و با تولید پلاستیکهای زیستی به طبیعت وفادار ماندهاند.
از دیگر کاربردهای مهم پلیمرها در صنایع نساجی و استفاده از الیاف پلیمری است که برای تولید لباسهای فضانوردی، کفش و لباسهای محافظ استفاده میشود. صنایع دیگری که از ویژگیهای پلیمر بهرهمند شدهاند، موارد زیر را میتوان نام برد:
- حمل‌ونقلهای ریلی، هوایی و عمومی
- مهندسی پزشکی و نانو پلیمرها
- عمران
- صنایع نظامی و جنگ‌افزارها
- صنایع و تجهیزات پتروشیمی
کلام آخر
نقش، کاربرد و ویژگیهای 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 منش نفت را کاهش دهد. در این مطلب از وب‌سایت پیکنیک برندینگ تلاش بر این بوده تا شما را با پلیمرها آشنا کرده تا گامی برای آشنایی شما با این ماده کاربردی برداریم. از اینکه تا پایان این مقاله ما را همراهی نمودید، سپاسگزاریم.
