สารประกอบโพลิเมอร์คืออะไร?

เมื่อพูดถึงโพลีเมอร์พวกเราบางคนอาจยังไม่รู้จักยกเว้นนักเรียนระดับ XII อย่างไรก็ตามพอลิเมอร์นี้มีความใกล้เคียงกับชีวิตประจำวันของเรามาก ในรูปแบบต่างๆ. ใช่เราใช้โพลีเมอร์มาเป็นเวลาหลายพันปีแล้วในรูปแบบของไม้ยางฝ้ายขนสัตว์หนังไหมและอื่น ๆ ในชีวิตประจำวันเราทุกคนต้องคุ้นเคยกับวัตถุเช่นถ้วยพลาสติกคอนแทคเลนส์หวีแถบยางกระทะและอื่น ๆ ใช่ไหม? นี่คือโพลีเมอร์ทั้งหมด ไม่เพียงแค่นั้นโพลีเมอร์บางชนิดยังมีอยู่ในร่างกายของเราด้วยเช่นกรดนิวคลีอิกและโปรตีน (ผมเลือด ฯลฯ )

พอลิเมอร์เรียกว่าอะไรกันแน่?

คำว่า Polymer นั้นมาจากภาษากรีกซึ่งประกอบด้วยคำสองคำคือ Poly ซึ่งหมายถึงจำนวนมากและ meros ซึ่งหมายถึงหน่วยหรือส่วน ดังนั้นพอลิเมอร์จึงเป็นสารประกอบขนาดใหญ่ที่เกิดจากการรวมกันของหน่วยโมเลกุลเล็ก ๆ จำนวนมาก หน่วยโมเลกุลที่ประกอบเป็นสารประกอบเหล่านี้เรียกว่าโมโนเมอร์ นั่นหมายความว่าสารประกอบโพลีเมอร์ประกอบด้วยโมโนเมอร์หลายชนิด

การจำแนกประเภทพอลิเมอร์

พอลิเมอร์ถูกจำแนกตามแหล่งที่มาโครงสร้างโหมดพอลิเมอไรเซชันและแรงโมเลกุล

โพลีเมอร์ตามแหล่งที่มา

ขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาโพลีเมอร์แบ่งออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่ โพลีเมอร์ธรรมชาติโพลีเมอร์สังเคราะห์และโพลีเมอร์กึ่งสังเคราะห์

โพลีเมอร์ธรรมชาติ

โพลีเมอร์ธรรมชาติได้มาจากพืชและสัตว์ ตัวอย่างเช่นโปรตีนเซลลูโลสแป้งเรซินและอื่น ๆ

โพลีเมอร์สังเคราะห์

โพลีเมอร์สังเคราะห์เป็นโพลีเมอร์ที่มนุษย์สร้างขึ้นซึ่งผลิตในห้องปฏิบัติการ ตัวอย่าง: โพลีเอธินไนลอน 66 และ Buna-S

โพลีเมอร์กึ่งสังเคราะห์

โพลีเมอร์กึ่งสังเคราะห์เป็นโพลีเมอร์ธรรมชาติที่มีการดัดแปลงทางเคมี ตัวอย่าง: ยางวัลคาไนซ์และเซลลูโลสอะซิเตต

โพลีเมอร์ขึ้นอยู่กับโครงสร้าง

ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของมันโพลีเมอร์แบ่งออกเป็นสามส่วน ได้แก่ Linear Polymers, Branched Chain Polymers และ Cross-Bonded Polymers หรือ Network Polymers

โพลีเมอร์เชิงเส้น

ในโพลีเมอร์เชิงเส้นโมโนเมอร์จะเชื่อมโยงกันเป็นโซ่ยาวตรง โซ่โพลีเมอร์มักจะซ้อนทับกันและเป็นโครงสร้างที่บรรจุอย่างดี

โพลีเมอร์เชิงเส้นมีความหนาแน่นสูงทนต่อแรงดึงสูงและมีจุดหลอมเหลวสูง ตัวอย่าง: โพลีเอธินความหนาแน่นสูงโพลีไวนิลคลอไรด์ไนลอน 6 และอื่น ๆ

โพลีเมอร์โซ่กิ่ง

โพลีเมอร์นี้ประกอบด้วยโซ่ด้านข้างของหน่วยโมโนเมอร์ที่ยึดติดกับโซ่หลัก เนื่องจากการแตกแขนงนี้ทำให้ไม่สามารถจัดเรียงพอลิเมอร์แบบโซ่ที่แตกแขนงได้อย่างแน่นหนา โพลิเมอร์นี้มีความหนาแน่นต่ำความต้านทานแรงดึงต่ำและจุดหลอมเหลวต่ำ ตัวอย่างของ Branched Chain Polymer คือ polyethene ความหนาแน่นต่ำ

โพลีเมอร์ Cross Bond

โพลีเมอร์แบบ cross-linked เรียกอีกอย่างว่าโพลีเมอร์เนื้อเยื่อ โพลิเมอร์นี้ไม่เพียง แต่แข็ง แต่ยังแข็งและเปราะอีกด้วย ตัวอย่างเช่น Bakelit, Melamine, Formaldehyde Resin

โพลีเมอร์ขึ้นอยู่กับโหมดพอลิเมอไรเซชัน

ขึ้นอยู่กับโหมดพอลิเมอไรเซชันโพลีเมอร์แบ่งออกเป็นสองส่วนคือโพลีเมอร์เพิ่มเติมและโพลีเมอร์ควบแน่น จากนั้นโพลีเมอร์เพิ่มเติมจะถูกแบ่งออกเป็นอีกสองประเภท ได้แก่ โคพอลิเมอร์และโฮโมโพลิเมอร์

โพลีเมอร์เพิ่มเติม

พอลิเมอร์การเติมเกิดขึ้นโดยการเพิ่มโมโนเมอร์โดยไม่ต้องกำจัดโมเลกุลของผลพลอยได้ โมโนเมอร์ของพอลิเมอร์นอกจากนี้เป็นสารประกอบที่ไม่อิ่มตัว ตัวอย่าง: Polyethene Teflon และอื่น ๆ

โฮโมโพลิเมอร์

พอลิเมอร์เพิ่มเติมที่เกิดจากการเกิดพอลิเมอไรเซชันของโมโนเมอร์ชนิดเดียว ตัวอย่าง: โพลีไวนิลคลอไรด์, โพลีโพรพีลีน, โพลีเอธิน

โคพอลิเมอร์

พอลิเมอร์เพิ่มเติมเกิดจากการเพิ่มพอลิเมอไรเซชันของโมโนเมอร์สองประเภทที่แตกต่างกัน ตัวอย่าง: Buna-S, Buna-N และอื่น ๆ

โพลีเมอร์ควบแน่น

โพลีเมอร์ควบแน่นเกิดจากการควบแน่นของโมโนเมอร์สองชนิดที่แตกต่างกันโดยมีหรือไม่มีการปลดปล่อยโมเลกุลขนาดเล็กเช่นน้ำแอลกอฮอล์และไฮโดรเจนคลอไรด์

โมโนเมอร์ของพอลิเมอร์ควบแน่นมีหมู่ฟังก์ชันอย่างน้อยสองกลุ่ม ตัวอย่างเช่น Bakelit, Nylon 66, Terylene และอื่น ๆ

โพลีเมอร์ขึ้นอยู่กับแรงโมเลกุล

ขึ้นอยู่กับลักษณะของโมเลกุลโพลีเมอร์สามารถแบ่งออกเป็นอีลาสโตเมอร์เส้นใยโพลีเมอร์เทอร์โมพลาสติกและโพลีเมอร์เทอร์โมเซตติง

อีลาสโตเมอร์

ในอีลาสโตเมอร์โซ่โพลีเมอร์จะถูกยึดเข้าด้วยกันโดยแรงระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอ แรงที่อ่อนแอทำให้พอลิเมอร์ยืดได้ โซ่โพลีเมอร์มีการเชื่อมโยงหลายจุดซึ่งช่วยให้พอลิเมอร์กลับสู่รูปร่างเดิม ตัวอย่าง: Buna-S, Buna-N, Neoprene

ไฟเบอร์

ใน Fibers โซ่โพลีเมอร์จะถูกยึดเข้าด้วยกันโดยแรงต้านโมเลกุลที่แข็งแกร่ง (พันธะไฮโดรเจนหรือปฏิกิริยาไดโพล - ไดโพล) พลังที่แข็งแกร่งทำให้มันมีคุณสมบัติเป็นผลึก

เส้นใยมีรูปร่างเหมือนเส้นด้ายที่มีความต้านทานแรงดึงสูงและโมดูลัสสูง ตัวอย่าง: โพลีเอไมด์ (ไนลอน 66) และโพลีเอสเตอร์ (เทอร์ลีน)

เทอร์โมพลาสติก

พอลิเมอร์เทอร์โมพลาสติกมีโซ่พอลิเมอร์เชิงเส้นหรือแตกแขนงเล็กน้อย สิ่งดึงดูดระหว่างโมเลกุลอยู่ตรงกลางระหว่างอีลาสโตเมอร์และเส้นใย

พอลิเมอร์เทอร์โมพลาสติกสามารถทำให้นิ่มซ้ำ ๆ ได้เมื่อให้ความร้อนและแข็งตัวเมื่อทำความเย็นโดยมีคุณสมบัติเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย โพลีเมอร์ประเภทนี้สามารถขึ้นรูปเป็นรูปทรงที่ต้องการได้ ตัวอย่าง: Polyethene, Polystyrene, Polyvynichloride และอื่น ๆ

เนื่องจากเทอร์โมพลาสติกไม่มีการเชื่อมโยงกันแรงระหว่างโมเลกุลที่มีอยู่ระหว่างโซ่โพลีเมอร์จึงเสียหายได้ง่ายจากการให้ความร้อน ดังนั้นจึงสามารถปั้นเป็นรูปทรงที่ต้องการได้

เทอร์โมเซตติง

เทอร์โมเซตติงโพลีเมอร์เป็นโซ่โพลีเมอร์ที่มีการเชื่อมโยงกันหรือแตกแขนงสูง โซ่โพลีเมอร์ผ่านการขยายตัวของ cross link เมื่อให้ความร้อนในแม่พิมพ์ เทอร์โมเซตโพลีเมอร์มีการเปลี่ยนแปลงความร้อนอย่างถาวร เทอร์โมเซตติงโพลีเมอร์ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้เหมือนเทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์ ตัวอย่าง: Bakelit, Resin, Urea-formaldehyde และอื่น ๆ

ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน

ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันมี 2 ประเภท ได้แก่ นอกจากนี้พอลิเมอไรเซชันและพอลิเมอไรเซชันควบแน่น

การเพิ่มพอลิเมอไรเซชัน

นอกจากนี้สารโพลีเมอไรเซชันแล้วโมโนเมอร์ยังรวมกันโดยไม่ต้องกำจัดโมเลกุลของผลิตภัณฑ์ใด ๆ โมโนเมอร์เป็นสารประกอบไม่อิ่มตัวและอนุพันธ์ โมโนเมอร์ถูกเพิ่มเข้าไปในโซ่ซึ่งส่งผลให้ความยาวของโซ่เพิ่มขึ้น

โพลีเมอร์ที่เพิ่มเข้ามาโดยทั่วไปไม่มีปฏิกิริยาทางเคมี เนื่องจากพันธบัตร CC และ CH ที่แข็งแกร่งมาก ด้วยเหตุนี้จึงเป็นเรื่องยากมากที่จะรีไซเคิลโพลีเมอร์เพิ่มเติม หรือใส่วิธีอื่นโพลีเมอร์เสริมไม่สามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้

การเพิ่มพอลิเมอไรเซชันเกิดขึ้นผ่านสองกลไกคือกลไกอนุมูลอิสระและกลไกไอออนิก อย่างไรก็ตามกลไกการเกิดอนุมูลอิสระมักพบบ่อยกว่า สารประกอบไม่อิ่มตัวและอนุพันธ์เป็นไปตามกลไกการเกิดอนุมูลอิสระ ในการผลิตอนุมูลอิสระจำเป็นต้องมีผู้ริเริ่ม ซึ่งรวมถึงเบนโซอิลเปอร์ออกไซด์ระดับตติยภูมิและบิวทิลเปอร์ออกไซด์

พอลิเมอไรเซชันนอกจากนี้อนุมูลอิสระ : สารประกอบไม่อิ่มตัวและอนุพันธ์ของพวกมันพอลิเมอไรเซชันโดยวิธีนี้ สิ่งนี้เกิดขึ้นในตัวริเริ่มที่สร้างอนุมูลอิสระเช่นเบนซิลเปอร์ออกไซด์เทอร์เทียรีบิวทิลเปอร์ออกไซด์เป็นต้น การพอลิเมอไรเซชันเกี่ยวข้องกับขั้นตอนต่อไปนี้:

(i) การเริ่มต้นของโซ่ : เปอร์ออกไซด์อินทรีย์ผ่านการฟิชชันโฮโมไลติกเพื่อสร้างอนุมูลอิสระซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวริเริ่ม ผู้ริเริ่มเพิ่มพันธะคู่ให้กับคาร์บอนเพื่อสร้างอนุมูลอิสระใหม่

(ii) การขยายพันธุ์แบบโซ่ : อนุมูลอิสระจะเพิ่มพันธะคู่โมโนเมอร์เพื่อสร้างอนุมูลอิสระที่ใหญ่ขึ้น กระบวนการนี้ดำเนินต่อไปจนกว่าอนุมูลจะถูกทำลาย

iii) การสิ้นสุดของโซ่ : โซ่จะสิ้นสุดลงเมื่ออนุมูลอิสระสองตัวรวมกัน

พอลิเมอไรเซชันควบแน่น

ในวิธีนี้โมโนเมอร์แบบไบโอเมอร์สองตัวขึ้นไปจะได้รับการควบแน่นโดยการกำจัดโมเลกุลง่ายๆเช่นน้ำแอลกอฮอล์เป็นต้น ผลคูณของแต่ละขั้นตอนเป็นประเภท bi-functional อีกครั้งและลำดับจะดำเนินต่อไป เนื่องจากแต่ละขั้นตอนส่งผลให้เกิดฟังก์ชันการทำงานที่แตกต่างกันและเป็นอิสระกระบวนการนี้จึงเรียกอีกอย่างว่าการเจริญเติบโตของพอลิเมอไรเซชัน