|
 تقسیم بندی پلیمر ها
Classification of Polymers
پلیمر ها را به شیوه های گوناگون تقسیم بندی می کنند.
پلیمرها از لحاظ صنعتی به 4 دسته اصلی پلاستیک ها، الیاف، لاستیک ها (الاستومرها)، پوشش ها و چسب ها طبقه بندی می شوند.
همچنین ملاک های دیگری هم برای تقسیم بندی پلیمر ها وجود دارد که در زیر به آنها اشاره می کنیم:
1. پلیمرهای طبیعی و پلیمرهای مصنوعی
الف) پلیمرهای طبیعی (Natural Polymers): تهیه این گونه پلیمرها با تغییر دادن و به عمل آوردن مواد طبیعی بزرگ مولکول مانند نشاسته، سلولوز، لاستیک طبیعی، کائوچو و ... امکان پذیر است.
ب) پلیمرهای مصنوعی (Synthetic Polymers): تهیه این گونه پلیمرها با به هم آمیختن مواد پایه کوچک مولکول (مونومر) و تبدیل آنها به مواد بزرگ مولکول امکان پذیر است؛ پایه اصلی این مواد نفت، گاز طبیعی، زغال و ... است و در ساختمان آنها کربن و هیدروژن به وفور یافت می شود.
2. ساختار پلیمر
الف) خطی (Linear)
ب) شاخه دار (Branched)
پ) شبکه ای (Cross-Linked)
3. آرایش یافتگی زنجیره ها
الف) بلوری (کریستالی): هرگاه زنجیره های پلیمر از حالت مذاب، سرد و یا از حالت محلول، تغلیظ شوند و به آرایش منظمی برسند به آن پلیمر، بلوری (کریستالی) گویند؛ البته باید گفت به علت طولانی بودن زنجیره ها امکان دستیابی به آرایش 100% کریستالی وجود ندارد.
ب) بی شکل (آمورف): هرگاه زنجیره های پلیمری از حالت مذاب، سرد و یا از حالت محلول، تغلیظ شوند و نتوانند به آرایش منظمی برسند و به اصطلاح مانند کلاف کاموا شوند به آن پلیمر، بی شکل (آمورف) گویند.
مانند : پلی کربنات , اکریلیک , ای بی اس , پلی ایمید , پلی استایرن
مهم ترین خصوصیت این گونه پلیمرها این است که به علت عبور نور از بین زنجیره ها این پلیمرها شیشه ای و شفاف هستند.
نکته: باید گفت اغلب پلیمرها چیزی ما بین این دو هستند که البته در آن ها درصد زنجیره های بی شکل (آمورف) بیشتر است.
Semi-crystalline
مانند : پلی اتیلن , پلی پروپیلن , پلی امید , پلی اتراتر کتون , تفلون ( پلی تترا فلئورو اتیلن )
4. چیدمان مونومرها در زنجیره پلیمری
همو پلیمر: اگر تنها یک واحد تکرار شونده (مونومر) در مولکول پلیمر وجود داشته باشد، همو پلیمر گویند.
کو پلیمر: اگر بیشتر از یک نوع واحد تکرار شونده (مونومر) در مولکول پلیمر وجود داشته باشد، کو پلیمر گویند.
کو پلیمرها نیز بسته به طرز قرار گرفتن مونومرها در طول زنجیره پلیمری به متناوب، اتفاقی ، دسته ای و یا پیوندی تقسیم می شوند.
در شکل زیر به ترتیب:
1) همو پلیمر (Homopolymer)
2) کوپلیمر متناوب (Alternating Copolymer)
3) کوپلیمر اتفاقی (Random Copolymer)
4) کوپلیمر دسته ای (Block Copolymer)
5) کوپلیمر پیوندی (Graft Copolymer)
5. مکانیسم پلیمر شدن یا پلیمریزاسیون
پلیمریزاسیون فرآیندی است که طی آن ترکیباتی با وزن مولکولی کم با هم ترکیب شده و یک ترکیب پیچیده با وزن مولکولی بالا تشکیل می دهند.
الف) پلیمریزاسیون زنجیره ای (Chain Polymerization)
پلیمریزاسیون زنجیره ای از سه مرحله اصلی تشکیل شده است: 1. شروع 2. انتشار 3. اختتام
در این روش مولکول های مونومر در یک حالت خود به خودی و خیلی سریع در طول یک واکنش زنجیری به هم اضافه می شوند؛ این واکنش محصول فرعی ندارد.
ب) پلیمریزاسیون مرحله ای (Step Polymerization)
در این روش پلیمر در طول فرآیند به وسیله واکنش بین گروه های عاملی مونومر ساخته می شود؛ واکنش به طور مرحله ای اتفاق می افتد (یعنی مرحله به مرحله) بنابراین سرعت تشکیل پلیمر کند است.
این روش نیز به 2 مکانیسم تقسیم می گردد:
1. پلیمریزاسیون تراکمی (Condensation Polymerization)
در پلیمریزاسیون تراکمی که اکثرأ برای ساخت ترموست ها بکار می رود در طی فرآیند چیزی متراکم یا فشرده در اثر واکنش حاصل می شود و آب در اثر تراکم از محیط خارج می شود.
2. پلیمریزاسیون افزایشی (Addition Polymerization)
در پلیمریزاسیون افزایشی هر مونومر به مونومر بعدی متصل می شود و به این ترتیب پلیمر تشکیل می شود.
6. رفتار حرارتی (گرمایی)
از دیدگاه علمی مفید ترین تقسیم بندی پلیمرها بر اساس رفتار حرارتی (گرمایی) آنها است (یعنی پاسخ ترمودینامیکی) که در این صورت پلیمرها به 2دسته ترموپلاست (گرما نرم) و ترموست (گرما سخت) تقسیم بندی می شوند.
تعریفی ساده از ترمو پلاستیک ها(Thermoplastic): همان طور که از نامشان پیداست در اثر گرما و فشار نرم می شوند و جریان می یابند و در اثر سرما سخت می شوند و شکل قالب را به خود می گیرند و این چرخه می تواند چندین بار بدون کاهش خواص پلیمر تکرار شود.
تعریفی کامل از ترمو پلاستیک ها: موادی هستند که به طور کامل واکنش دادهاند یا پلیمریزه شده اند. این مواد وقتی در معرض حرارت قرار می گیرند نرم می شوند و اعمال فشار باعث جریان یافتن آنها می شود و می توان آنها را شکل دهی کرد و پس از سرد شدن، شکل آنها تثبیت می شود. همچنین اشکال ناقص و ضایعاتی را می توان دوباره ذوب و شکل دهی کرد.
چند نمونه ترمو پلاست: PE,PP,PS,PA
تعریفی ساده از ترموست ها (Thermoset): این پلیمرها هنگام گرم شدن در اثر واکنش شیمیایی، پیوند های عرضی در آنها ایجاد شده و پلیمر جامد می شود؛ این نوع پلیمرها معمولأ به صورت پودر، مایع و یا به صورت پیش پلیمر وجود دارند و آنها را می توان با اعمال حرارت و فشار به شکل دلخواه در آورد.
تعریفی کامل از ترموست ها: موادی هستند که معمولاً واکنش آنها به طور کامل انجام نمی شود و صد در صد پلیمریزه نمی شوند و به کمک عوامل مؤثر مانند حرارت واکنش آنها کامل می شود. محصولات تولید شده از این مواد دارای ساختار شبکه ای بوده و با حرارت دادن مجدداً نرم نمی شوند، بنابراین قابل فرایند مجدد و شکل دهی دوباره نیستند.
چند نمونه ترموست: اوره فرمالدهید (UF (Urea Formaldehyde، فنول فرمالدهید (PF (Phenol Formaldehyde یا (باکلیت Bakelite)، اپوکسی ها (EP (Epoxies، پلی استرهای اشباع نشده (UP (Unsaturated Polyesters، ملامین فرمالدهید (MF (Melamine Formaldehyde
|
.gif)
