پلیمر ها گروه وسیعی از مواد طبیعی و مصنوعی هستند که از درشت مولکول ها تشکیل شده اند. بسیاری از پلیمر ها مولکول های با دوام هستند که در برابر بسیاری از عوامل شیمیایی، مکانیکی و محیطی مقاوم هستند؛ با این حال برخی از بسپار ها به ویژه بسپار های طبیعی شکننده و ظریف هستند. در این مقاله به چگونگی تشکیل پلیمر ها و کاربرد گسترده آن ها در صنایع مختلف می پردازیم.
فرق درشت مولکول و پلیمر در چیست؟
درشت مولکول ها به مولکول های بسیار بزرگ گفته می شود که از چند صد تا چند میلیون اتم تشکیل می شوند، این مولکول ها شامل پروتئین ها و کربوهیدرات ها هستند. پلیمر به تنهایی نوعی درشت مولکول است که هم می تواند به طور مصنوعی و هم به صورت طبیعی تشکیل شود.
به طور کلی همه پلیمر ها درشت مولکول هستند، اما تمام درشت مولکول ها پلیمر نیستند و درشت مولکول ها می تواند شامل انواع مختلفی از ترکیبات بزرگ باشد ولی پلیمر ها به زنجیره خاصی اشاره دارند.
پلیمر چیست؟
پلیمرها (Polymer) ماکرومولکول هایی هستند که زنجیره ای از مونومر های کوچک و مولکول ها هستند. ساختار این ماده از تکرار فرآیند ترکیبات ساده ای به نام مونومر است؛ این مونومر ها می توانند گاز های شیمیایی آلی، اسید آمینه، قندها، الکلها و غیره باشند.
بسپار چیست؟
بسپار نام دیگر پلیمر است که به زنجیره بلند مولکولی گفته می شود که از تکرار واحد های مونومر به وجود آمده است. بسپار یا همان پلیمر با ویژگی های منحصر به فرد خود در زندگی روزمره و صنایع مختلف کاربرد بسیاری دارد.
تعریف پلیمر
پلیمر ها مانند زنجیره ایی هستند که از حلقه های بسیار کوچکتر تشکیل شده اند و زنجیره بلند مولکولی از خود تشکیل می دهند. پلیمر ها به دلیل این زنجیره ای که تشکیل می دهند قابلیت شکل پذیری به عنوان اشیای مختلف را دارند.
همچنین سایت (Britannica)، پلیمر را اینگونه تعریف می‌کند:
” پلیمرها دسته‌ای از مواد طبیعی یا مصنوعی هستند که از مولکول‌های بسیار بزرگی به نام ماکرومولکول تشکیل شده‌اند. این ماکرومولکول‌ها از واحدهای شیمیایی ساده‌تری به نام مونومرها تشکیل شده‌اند. پلیمرها بخش عمده‌ای از مواد در موجودات زنده را تشکیل می‌دهند و همچنین پایه بسیاری از مواد معدنی و مواد مصنوعی ساخته دست انسان هستند.”
کاربرد پلیمر
پلیمر ها به دلیل ویژگی های منحصر به فرد خود، نقش حیاتی در صنایع مختلف ایفا می کنند و به نوآوری، کاهش هزینه و افزایش کارایی کمک می کنند. چند نمونه از کاربرد های مهم این ماکرومولکول را بررسی می کنیم.
کاربرد پلیمر ها در صنعت بسته بندی
پلیمر ها قابلیت شکل پذیری دارند و می توان آنها را به شکل دلخواه قالب بندی کرد. از آن جهت که پلیمر ها غیر سمی هستند می توان از آنها را در صنایع بسته بندی غذا و محصولات مختلف بهره برد. برخی از پلیمر های مهم در بسته بندی ها عبارتند از پلی اتیلن، پلی پروپیلن و پلی استایرن.
کاربرد پلیمر ها در صنعت کشاورزی
پلیمر های مصنوعی نقش مهمی در کشاورزی به عنوان مواد ساختاری برای ایجاد آب و هوای معتدل برای رشد گیاهان دارند. از کاربرد ها مهم آن در کشاورزی می توان به آبیاری و بخور، حمل و نقل، توزیع آب و خانه های سبز اشاره کرد.
کاربرد پلیمر ها در صنعت حمل نقل
استفاده از بسپار ها در صنعت حمل و نقل به دلیل ویژگی سبک وزن بودن، استحکام بالا، عایق بندی خوب و قابلیت شکل پذیری به افزایش ایمنی و راحتی وسایل نقلیه کمک می کند. از جمله کاربرد های آن سطوح ضد لغزش، سیستم جا به جایی چمدان و ایستگاه های اتوبوس هستند.
کاربرد پلیمر ها در صنعت پزشکی
پلیمر ها کاربرد های بسیار مهم و حیاتی در صنعت پزشکی دارند، از کاربرد های آن می توان دستکش های یکبار مصرف، کپسول ها، انتقال دهنده های دارویی و … را نام برد.
📚 بیشتر بخوانید…
کاربرد پلیمر ها در صنعت الکتریکی و الکترونیک
از آن جایی که اکثر بسپار ها به طور طبیعی دارای رسانای الکتریکی کمی هستند، اغلب از آنها به عنوان عایق برای سیستم های الکترونیک استفاده می شوند. پلیمر های مختلف در کاربردهای الکتریکی مختلفی استفاده می شوند؛ به طور مثال از بسپارهای سفت به عنوان محفظه ها و عایق ها مکانیکی و الکترونیکی استفاده می شوند، در حالی که از پلیمر های انعطاف پذیر در مواد عایق ها برای سیم ها و کابل ها به کار می روند.
کاربرد پلیمر ها در صنعت خودرو سازی
پلیمر هایی مثل پلی پروپیلن در بین لاستیک های خودرو بسیار پر کاربرد هستند و به عنوان یک پلیمر ترموپلاستیک می توان آن ها را به هر شکلی در آورد. از بسپار های نرم در صندلی ها و روکش ها به کار می روند و از بسپارهای سخت در بدنه، قطعات خارجی، داشبرد، تجهیزات ایمنی و الکترونیکی استفاده می شوند.
کاربرد پلیمر ها در صنعت ساختمان
پلیمر ها در ساخت و ساز بسیار کاربرد دارند، از کفپوش ها تا مسدود کننده، پوشش ها و فوم های پلی اتیلن از آنها استفاده می شوند. پلیمر ها با توانایی خود در مصالح و سازه های ساختمانی بادوام، مقرون به صرفه و کم مصرف در صنعت ساخت و ساز بسیار مورد توجه قرار گرفته اند و گزینه مناسبی برای صنعتگران و معماران هستند.
📚 بیشتر بخوانید…
کاربرد پلیمر ها در صنعت نساجی
عمدتا از پلیمر های نایلون و پلی استر در صنایع نساجی استفاده می شود و هر دو پلیمر در صنعت لباس و الیاف نقش مهمی را ایفا می کنند؛ دلیل استفاده و محبوبیت آن در نساجی، استحکام و خواص رنگ ثابت آن است.
کاربرد پلیمر ها در صنعت نظامی
پلیمر های تقویت شده با الیاف در ساخت زره و تجهیزات حفاظتی کاربرد گسترده ای دارند. از دیگر کاربرد های پلیمر ها در صنعت نظامی می توان به بدنه های سبک و مقاوم وسایل نقلیه نظامی اشاره کرد که همگی با کمک پلیمر ها ساخته شده اند.
کاربرد پلیمر ها در صنعت اسباب بازی
زمانی که اولین پلاستیک مصنوعی تشکیل شد، از پلیمر ها و پلاستیک ها برای ساخت اسباب بازی ها استفاده می کردند. قابلیت شستشوی پلیمر ها، سبک وزن بودن و مقاومت در برابر ضربه موجب استفاده آنها در این صنعت شده است.
کاربرد پلیمر ها در صنعت لوازم خانگی
مواد پلیمری مدت طولانی است که در صنعت لوازم خانگی از آنها استفاده می شود که متداول ترین مواد در این صنعت پلی اتیلن ها و پلی کربنات ها هستند. خاصیت مقاومت حرارتی و شفافیت این مواد موجب شده تا در ساخت ماشین لباسشویی، ماشین ظرفشویی، تستر، کتری، قهوه ساز و بسیاری از کاربرد های دیگر استفاده شوند.
📚 بیشتر بخوانید…
پلی اتیلن گلیکول یا PEG چیست؟
انواع پلیمر
بسپار ها به دسته های بزرگی تقسیم می شوند که دو بخش بزرگی از پلیمر طبیعی و پلیمر مصنوعی را ارائه می دهند؛ به استثنای این دو نوع برخی موارد دیگر وجود دارد که جزو هیچ کدام از این دو نوع نیستند که در ادامه بیشتر با آن ها آشنا می شویم.
پلیمر طبیعی
پلیمر های طبیعی، پلیمر هایی هستند که در طبیعت وجود دارند و از منابع طبیعی مثل گیاهان و مواد طبیعی استخراج می شوند. پلیمر های طبیعی شامل پروتئین، سلولز، پشم، کراتین، نشاسته، DNA و غیره می شوند.
پلیمر مصنوعی
پلیمر های مصنوعی از مونومر ها تشکیل شده اند و تحت شرایطی به یکدیگر متصل شده اند و این ماده طی فرآیند شیمیایی و به طور کاملا مصنوعی ساخته می شود. از انواع آن می توان به پلی اتیلن، پلی پروپیلن، نایلون و پلی استر اشاره کرد.
پلیمر نیمه مصنوعی
پلیمر های نیمه مصنوعی همان پلیمر های طبیعی هستند که با عملیات فیزیکی یا شیمیایی این ماده برای بهبود خواص استحکامی و کششی به بسپار های نیمه مصنوعی تبدیل شده اند. این پلیمر ها اغلب در نیترات سلولز و لاستیک و ولکانیزه در تولید لاستیک ها استفاده می شوند.
تفاوت پلیمر طبیعی و مصنوعی
پلیمر های طبیعی آبدوست هستند یعنی با آب ترکیب می شوند اما به ندرت کامل در آب حل می شوند؛ در حالی که پلیمر های مصنوعی اکثرا آبگریز هستند اما تعداد کمی از آنها هم در آب حل می شوند که یک ویژگی مفیدی به حساب می آید. دیگر تفاوت های این دو ماده عبارتند از:
پلیمر طبیعی | پلیمر مصنوعی |
|---|---|
در طبیعت به صورت طبیعی یافت می شوند | توسط دانشمندان در آزمایشگاه ها تولید می شوند |
ماده ای تجزیه پذیر است | برخی از آنها تجز پذیر و برخی دیگر تجزیه پذیر نیستند |
خواص فیزیکی و شیمیایی آنها تحت تاثیر شرایط محیطی است
| خواص آنها قابل تغییر و کنترل است |
خواص پلیمر
بسپار ها با ساختار پیچیده ای که دارند باعث به وجود آمدن خواص فیزیکی و شیمیایی متعددی شده اند که هر کدام به کاربرد و استفاده آن در صنایع مختلف کمک می کند.
خواص مکانیکی پلیمر ها
پلیمر ها توانایی انعطاف و کشش بالایی دارند و اکثر آنها برخی رفتار الاستیک نشان می دهند. در حالی که برخی از آنها توانایی کششی دارند و چسبناک هستند، برخی دیگر از بسپار ها کریستالی و شکننده هستند. پلیمر ها استحکام بالایی از خود دارند ولی در مقایسه با رزین های مصنوعی استحکام کمتری دارند.
خواص شیمیایی پلیمر ها
بسیاری از پلیمر ها حلال هستند و با حلال های آلی مثل استون ها و الکل ها محلول می شوند؛ ولی برخی از آن ها در برابر برخی اسید های آلی حساس هستند و واکنش می دهند.
خواص نوری پلیمر ها
پلیمرهایی که کریستالی هستند در فرکانس های نوری مات هستند، نوع شفافیت این پلیمر ها بستگی به نوع آن ها دارد که از شفافیف کدر یا رنگی تا شفافیت شیشه ای را در برمی گیرند.
