آشنایی با انواع پلیمرها و انواع آن، مولکول‌های بسیار بزرگی هستند که از اتصال چند صد مونومر ساخته شده‌اند. اصطلاح پلیمر که ریشه در زبان یونانی دارد، از ترکیب دو کلمه “پلی” به معنای چند و “مر” به معنای قسمت یا بخش تشکیل شده است.
این مواد از شروع زندگی بشر در دسترس بوده‌اند و انسان‌ها بدون داشتن درک درستی از آن‌ها، برای رفع نیازهای زندگی خود پلیمرهای گوناگون را به کار می‌بردند. در این مقاله می‌خواهیم انواع پلیمرها را با توجه به فاکتورهای مختلف مورد بررسی قرار دهیم و همچنین کاربردهای مختلف آن‌ها را بیان کنیم.
پلیمر چیست
پلیمرها یک ماده شیمیایی کاربردی هستند که از طریق واحدهای تکرارشونده ایجاد می‌شوند. این مواد در زبان فارسی بسپار نامیده شده‌اند. بسپارها از طریق شبکه‌های سه‌بعدی، دوبعدی و تک‌بعدی با هم پیوند می‌خورند. در واقع می‌توان گفت هر واحد تکرارشونده یک «مر» و ترکیب «پلی» به معنی چندین است که موجب به وجود آمدن کلمه “پلیمر” به معنای تعداد زیاد واحد تکرارشونده شده است.
مواد پلیمری مجموعه‌ای از مواد شامل پلاستیک‌ها، چسب‌ها، لاستیک‌ها، رنگ‌ها، رزین‌ها، فوم‌ها و بسیاری از مواد دیگری است که در زندگی روزمره کاربرد دارند. این مواد در قرن بیستم وارد زندگی بشر شده و موجب ایجاد تغییرات وسیعی در پیشرفت تکنولوژی و تغییر سبک زندگی بشر شده‌اند. پیش از آشنایی با انواع پلیمرها باید با برخی از اصطلاحات مربوط به پلیمرها بیشتر آشنا شویم.
مونومر چیست
کوچک‌ترین واحد تکرارشونده در پلیمرها مونومر است. برای درک شهودی این ماده تصور کنید یک تسبیح ماده پلیمری باشد، هر دانه این تسبیح به منزله همان مونومرها هستند.
پلیمریزاسیون چیست
فرایند به هم پیوند خوردن مونومرها پلیمریزاسیون نامیده می‌شود. این اتصال بین مونومرها به‌وسیله یک سری واکنش‌های شیمیایی رخ می‌دهد.
ساختار پلیمرها
ساختار اکثر پلیمرها از هیدروکربن‌ها یعنی کربن و هیدروژن می‌باشد. این نوع از پلیمرها به طور ویژه از اتم‌های کربن پیوسته به‌صورت یک زنجیره‌ی بلند که به آن‌ها “ستون محوری پلیمر” گفته می‌شود، تشکیل شده‌اند. با توجه به طبیعت کربن، یک یا تعداد بیشتری اتم امکان اتصال به هر اتم کربن در ستون محوری پلیمر دارند.
در ساختار مولکولی برخی پلیمرها همچون پلی پروپیلن، پلی‌اتیلن، پلی‌استر، پلی بوتیلن و پلی متل پنتن فقط اتم‌های کربن و هیدروژن وجود دارند. پلی‌وینیل‌کلراید (PVC) از نوع پلیمرهایی است که در آن به جای مولکول‌های هیدروژن، اتم‌های کلر به هر اتم کربن در ستون محوری آن متصل شده‌اند. مشابه این ساختار را تفلون با اتم‌های “فلور” دارد.
علاوه بر این ساختار پلیمرهای دیگر با ستون‌های محوری غیرکربنی ساخته شده است. مثلاً نایلون از ستون محوری نیتروژنی تشکیل شده است. یعنی این مواد در ستون محوری خود به جای کربن اتم‌های از نیتروژن ساخته شده‌اند.
همچنین ستون‌های محوری پلیمرهایی همچون پلی‌استرها و پلی‌کربنات‌ها از اتم‌های اکسیژن تشکیل شده است. نوعی دیگر از پلیمرها ستون‌های محوری سیلیکونی یا فسفری دارند که به این گروه از پلیمرها “پلیمرهای غیرطبیعی” می‌گویند. از معروف‌ترین پلیمرهای سیلیکونی می‌توان “سیلی پوتی” را نام برد.
انواع پلیمرها
پلیمرها را با توجه به چگونگی ساختار و کاربردشان انواع مختلفی دارند. در ادامه آشنایی با انواع پلیمرها را مورد بررسی قرار می‌دهیم:
الف) پلیمرها از نظر چگونگی پیدایش
ب) انواع پلیمر از لحاظ بلورینگی
پ) پلیمرها از نظر ساختار زنجیره‌ها
ت) انواع پلیمرها با توجه به واکنششان به حرارت
ث) پلیمرها از نظر کاربرد و خواص فیزیکی آن‌ها
ج) انواع پلیمرها از لحاظ نوع مونومرها
چ) پلیمرها از نظر چگونگی آرایش تاکتیسیته
انواع پلیمرها از نظر بلورینگی
پلیمرها از نظر آرایش زنجیره‌های اتصال مونومرها و بلورینگی به سه دسته آمورف یا بی‌شکل، کریستالی یا بلورین و پلیمرهای نیمه بلورین تقسیم‌بندی می‌شوند.
طبقه‌بندی انواع پلیمرها بر اساس منشا
این عناصر با توجه به منشا به سه دسته طبیعی، سنتزی و نیمه سنتزی تقسیم‌بندی می‌شوند. در ادامه هرکدام از این پلیمرها را مورد بررسی قرار می‌دهیم.
-
پلیمرهای طبیعی
این نوع از پلیمرها از مواد موجود در طبیعت ساخته شده‌اند. از جمله این مواد می‌توان از پلیمرهایی چون پروتئین، سلولز، پشم، ابریشم، لاستیک طبیعی، نشاسته و … نام برد.
-
پلیمر سنتزی یا مصنوعی
این نوع از پلیمرها در آزمایشگاه و توسط مولکول‌هایی با جرم مولکولی بسیار پایین تولید می‌شوند. از جمله این نوع از پلیمرها می‌توان به تفلون، نایلون‌ها، پلی‌استر، پی‌وی‌سی و … اشاره کرد.
-
پلیمر نیمه سنتزی
این مواد از اصلاح شیمیایی ساده عناصر پلیمری طبیعی در جهت اصلاح خواص آن‌ها تولید می‌شوند. از جمله این عناصر می‌توان به سلولز نیترات و سلولز نیترات و … اشاره کرد.
انواع پلیمرها با توجه به واکنششان به حرارت
پلیمرها با توجه به چگونگی واکنششان به حرارت به دو دسته ترموست‌ها و ترموپلاستیک‌ها تقسیم‌بندی می‌شوند. در ادامه هر یک از این پلیمرها را بررسی می‌کنیم.
-
ترموست‌ها
ترموست‌ها یا گرماسخت‌ها از آشنایی با انوع پلیمرهای سخت و غیر قابل ذوب در برابر گرما هستند. این نوع از پلیمرها در مقابل حرارت نرم نمی‌شوند و امکان قالب‌گیری مجدد آن‌ها نیز وجود ندارد.
ترموست‌ها عناصری پلیمری دارای پیوند‌های عرضی هستند که امکان استفاده مجدد از آن‌ها وجود ندارد. از جمله مهم‌ترین ترموست‌ها می‌توان ملامین، فنولیک‌ها، اوره، اپوکسی، آلکیدها، پلی‌استرها، سیلیکون و یورتان را نام برد.
-
ترموپلاستیک‌ها
ترموپلاستیک‌ها یا به عبارتی گرما نرم‌ها پلیمرهایی هستند که به راحتی در اثر گرما امکان قالب‌گیری در شکل‌های مختلف داشته و پس از خنک شدن در دمای اتاق قابل استفاده خواهند بود.
در واقع می‌توان گفت که این نوع از پلیمرها در معرض حرارت نرم شده و با خنک شدن دوباره آن‌ها امکان استفاده مجدد خواهند داشت. از جمله این پلیمرها می‌توان به موادی همچون پی وی سی‌ها، پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی استایرن و… اشاره کرد.
پلیمرهای از نوع ترموپلاستیک شامل زنجیره‌های بلندی هستند که هرکدام نیز امکان داشتن گروه‌ها یا زنجیره‌های جانبی دارند. در طول فرایند و شکل‌دهی، این پلیمرها با قرار گرفتن در معرض حرارت بالا دچار هیچ نوع واکنش شیمیایی نمی‌شوند. وقتی این پلیمرها در معرض حرارت قرار می‌گیرند، قابلیت جریان یافتن پیدا می‌کنند و به راحتی به شکل قالب‌های مختلف در می‌آیند.
انواع پلیمرها از لحاظ ساختار زنجیره‌ها
از لحاظ ساختار زنجیره‌ها نیز پلیمرها به سه دسته مختلف پلیمرهای خطی، شاخه‌ای و دارای پیوند عرضی تقسیم‌بندی می‌شوند که در ادامه به شرح هر یک از آن‌ها می‌پردازیم.
-
پلیمرهای خطی
در این نوع پلیمرها، با اتصال مونومرها زنجیره‌های بلندی تشکیل می‌شوند. در این نوع پلیمرها هیچ شاخه جانبی وجود ندارد و مولکول‌های آن‌ها به هم نزدیک می‌باشد. دانسیته بالا، نقطه ذوب و همچنین استحکام کششی بالا از جمله ویژگی‌های پلیمرهای خطی است. از جمله پلیمرهای خطی می‌توان از نایلون و HDPE نام برد.
-
پلیمرهای شاخه‌ای
این نوع از پلیمرها زنجیره‌های بلند و مستقیم با شاخه‌های جانبی متفاوتی هستند که به طور نامنظمی در کنار هم قرار گرفته‌اند. به همین خاطر این عناصر دانسیته یا چگالی پایین‌تر، استحکام کششی و نقطه ذوب پایینی دارند. از جمله این پلیمرهای با شاخه‌های نامنظم می‌توان به ملامین، لاستیک‌های پخت شده، رزین فرمالدهید و … اشاره کرد.
