پلیمر چیست؟ ,

کلمه پلیمراز کلمه یونانی (Poly) به معنی چند و (Meros)به معنای واحد با قسمت بوجود آمده است. در این میان ساختمان پلیمرها یا مولکولهای بسیار دراز زنجیر گونه با ساختمان فلزات کامل متفاوت است. این مولکولهای بلند از اتصال و بهم پیوستن هزاران واحد کوچک مولکولی مرسوم به منومر تشکیل شده‌اند. مواد طبیعی مانند ابریشم، لاک، قیر طبیعی وسلولز  ناخن دارای چنین ساختمان مولکولی هستند .البته تا اوایل قرن نوزدهم میلادی توجه زیادی به مواد پلیمری نشده بود، بومیان آمریکای مرکزی از برخی درختان شیرابه‌هایی استخراجمی‌کردند که شیرابه بعدها نام لاتکس به خود گرفت. در سال 1829، دانشمندان متوجه شدند که در اثر مخلوط کردن لاتکس طبیعی با سولفور و حرارت دادن آن ماده‌ای قابل ذوب ایجاد می‌شود که می‌توان از آن محصولات مختلفی نظیر چرخ ارابه یا توپ تهیه کرد. در سال 1909 میلادی فنل فرمالدئید موسوم به باکلیت ساخته شد که در تهیه قطعات الکتریکی، کلیدها، پریزها و وسایل مصرف زیادی دارد. 
در اثنای جنگ جهانی دوم موادی مثل نایلون پلی اتیلن، اکریلیک موسوم به پرسپکس به دنیا عرضه شد. نئوپرن را شرکت دوپان در سال 1932 ابداع و به شکل تجارتی ابتدا با نام دوپرن و بعدها نئوپرن عرضه کرد.

نخستین لاستیک مصنوعی، سلولوئید است که از نیترو سلولز و کافور توسط "پارکر" در سال 1865 تهیه شد. ولی در سال 1930، پلیمریزاسیون و الکلاسیون کشف شد و در صنعت بکار گرفته شد. در این دوران، آمونیاک برای تولید مواد منفجره، تولوئن برای TNT و بوتادین و استیرن برای تولید لاستیک مصنوعی به مقدار زیادی از نفت  تولید شد.

پلیمرها، بسپارها،ماکرومولکولها یا  درشت مولکولها، مولکولهای غول‌پیکری هستند که دست‌کم، 100 برابر سنگین‌تر از مولکولهای  کوچکی مانند آب  یامتانول هستند. اولین و عمده‌ترین فرقی که بین این دو نوع ماده پلیمری و یک ماده ساده ارگانیکی مثل بنزین وجود دارد، جرم مولکولی آنهاست. پلیمرها جرم مولکولی بسیار بالا از 10000 تا چندین میلیون دارند. پس جرم مولکولی، شاخص تمایز بین جسم ساده اورگانیک و اجسام پلیمری است.

تعداد واحدهای تکرارشونده در یک مولکول بزرگ درجه بسپارش، یا درجه پلیمریزاسیون نامیده می‌شود. بسپارهایی که فقط از یک نوع واحد تکرار شونده تشکیل شده‌اند، جوربسپار (Homopolymer) و آنهایی که از دو واحد تکرارشونده تشکیل شده‌اند، همبسپار (copolymer) نامیده می‌شوند. گاهی لفظ ترپلیمر (Terpolymer) نیز برای محصولات حاصل از پلیمریزاسیون سه مونومر به کار می‌رود. در عین حال، در مورد محصولاتی که با بیش از سه مونومر پلیمریزه شده اند، لفظ ناجوربسپار (Heteropolymer) رایج است. بیشتر مواد اساسی همچون پروتئین، چوب، کتین، لاستیک خام (کائوچو) ورزین‌ها که در موجودات زنده یافت می‌شود پلیمر هستند. بسیاری از مواد مصنوعی همچون پلاستیک‌ها، الیاف مصنوعی (نایلون، ریون و... )،چسب‌ها، شیشه و چینی مواد پلیمری هستند.

بشر نخستین، آموخته بود چگونه الیاف پروتئینی پشم و ابریشم و الیافسلولزی پنبه و کتان را عمل آورد، رنگرزی کند و ببافد. بومیان جنوبی از لاستیکطبیعی ، برای ساختن اشیاء کشسان و پارچه‌های ضد آب استفاده می‌کردند. پلی کلروپرن، نخستین لاستیک سنتزی است که در آمریکا تهیه شد و گسترش یافت. پلی بوتادین، نخستینکائوچوی  سنتزی است که آلمانی‌ها به نام بونا- اس به مقدار کافی تهیه کردند. بوتیل کائوچو، یکی ازچهار لاستیک سنتزی است که اکنون به مقدار بیشتری تهیه و مصرف می‌شود.

کاغذ، چوب، نایلون، الیاف پلی استر، ظروف ملامین، الیاف پلی اتیلن، اندود تفلون ظروف آشپزی، نشاسته، گوشت، مو، پشم، ابریشم، لاستیک اتومبیل و...، ماکرومولکولهایی هستند که روزانه با آنها برخورد می‌کنیم.

شاخه‌های پلیمر

اولین قدم در زمینه صنعت پلاستیک توسط فردی به نام واسپاهیات انجام گرفت وی در تلاش بود ماده‌ای را به جای عاج فیل تهیه کند. وی توانست فرآیند تولید نیترات سلولز را از سلولز ارائه کند. در دهه 1970 پلیمرهای‌ هادی به بازار عرضه شدند که کاربرد بسیاری در صنعت رایانه دارند زیرا مدارها وICهای رایانه‌ها از این مواد تهیه می‌شوند و در سالهای اخیر مواد هوشمند پلیمری جایگاه تازه‌ای برای خود سنسورها پیدا کردند. پلیمرها را می‌توان از 7 دیدگاه مختلف طبقه بندی نمود. صنایع، منبع، عبور نور، واکنش حرارتی، واکنش‌های پلیمریزاسیون، ساختمان مولکولی و ساختمان کریستالی. از نظر صنایع مادر، پلیمرها به چهار گروه صنایع لاستیک، پلاستیک، الیاف پوششی و چسب تقسیم بندی می‌شوند. اینها صنایع مادر در پلیمرها می‌باشند اما صنایع وابسته به پلیمر هم فراوان هستند مانند صنعت پزشکی در اعضای مصنوعی، دندان مصنوعی، پرکننده‌ها، اورتوپدی که در آنها از پلیمرها به وفور استفادهمی‌شود. پلیمرها از لحاظ منبع به سه گروه اصلی تقسیم بندی می‌شوند که عبارتند از پلیمرهای طبیعی، طبیعی اصلاح شده و مصنوعی.

برخی از انواع پلیمرها

1 ) پلیمر مصنوعی

پلیمرهای مصنوعی را می‌توان از طریق واکنشهای پلیمریزاسیون بدست آورد. از مواد پلیمری می‌توان در تهیه پلاستیکها، چسبها، رنگها، ظروف عایق، مواد پزشکی بهره جست. پلاستیکها به تولید طرحهای جدید در اتومبیلها، کامیونها، اتوبوسها، وسایل نقلیه سریع، هاورکرافت، قایقها، ترنها، آلات موسیقی، وسایل خانه، یراق آلات ساختمانی و سایر کاربردها کمک نموده‌اند.

2) پلیمرهای بلوری مایع (LCP)

این پلیمرها بتازگی در بین مواد پلاستیکی ظهور کرده است. این مواد از استحکام ابعادی بسیار خوب، مقاومت بالا، مقاومت در مقابل مواد شیمیایی توام با خاصیت سهولت شکل پذیری برخوردار هستند. از این پلیمرها می‌توان به پلی اتیلن با چگالی کم قابل مصرف در ساخت عایق الکتریکی، وسایل خانگی، لوله و بطریهای یکبار مصرف، پلی اتیلن با چگالی بالا قابل مصرف در ظروف زباله‌ها بطری، انواع مخازن و لوله برای نگهداری و انتقال سیالات، پلی اتیلن شبکه ای، پلی پروپیلن قابل مصرف در ساخت صندوق، قطعات کوچک خودرو، اجزای سواری، اسکلت صندلی، اتاقک تلویزیون و... اشاره نمود

3) پلیمرهای زیست تخریب پذیر

این پلیمرها در طی سه دهه اخیر در تحقیقات بنیادی و صنایع شیمیایی و دارویی بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. زیست تخریب پذیری به معنای تجزیه شدن پلیمر در دمای بالا طی دوره مشخص است که بیشتر پلی استرهای آلیفاتیک استفاده می‌شود. از این پلیمرها در سیستم‌های آزاد سازی دارویی با رهایش کنترل شده یا در اتصالات، مانند نخ‌های جراحی و ترمیم شکستگی استخوانها و کپسولهای کاشتی استفاده می‌شود.

4)پلی استایرن

این پلیمر به صورت گسترده‌ای در ساخت پلاتیکها و رزینهایی مانند عایقها و قایقهای فایبر گلاس، در تولید لاستیک، مواد حد واسط رزینهای تعویض یونی و در تولید کوپلیمرهایی مانند ABS و SBR کاربرد دارد. محصولات تولیدی از استایرن در بسته بندی، عایق الکتریکی - حرارتی، لوله‌ها، قطعات اتومبیل، فنجان و دیگر موادی که در ارتباط با مواد غذایی می‌باشند، استفاده می‌شود.

 5)لاستیکهای سیلیکون

مخلوط بسیار کانی- آلی هستند که از پلیمریزاسیون انواع سیلوکسانها بدست می‌آیند. با اینکه گرانند ولی مقاومت قابل توجه در برابر گرما به استفاده منحصر از این لاستیکها در مصارف بالا منجر شده است. این ترکیبات اشتعال پذیری نسبتا پایین، گرانروی کم در درصد بالای رزین، عدم سمیت، خواص بالای دی الکتریک، حل ناپذیری در آب و الکلها و ...را دارند. به دلیل همین خواص ترکیبات سیلیکون به عنوان سیال هیدرولیک و انتقال گرما، روان کننده و گریس، دزدگیر برای مصارف برقی، رزینهای لایه کاری و پوشش و لعاب مقاوم در دمای بالا قابل استفاده‌اند. بیشترین مصرف اینها در صنایع هوا فضاست.

6)لاستیک اورتان

این پلیمرها از واکنش برخی پلی گلیکولها با دی ایزوسیاناتهای آلی بدست می‌آیند. مصرف اصلی این نوع پلیمرها تولید اسفنج انعطاف پذیر و الیاف کشسان است. در ساخت مبلمان، تشک، عایق - نوسانگیر و ... بکار می‌روند. ظهور نخ کشسان اسپندکس از جنش پلی یورتان به دلیل توان بالای نگهداری این نوع نخ، زمینه پوشاک ساپورت را دگرگون کرده است.

 7)رزین

منابع طبیعی رزین ها، حیوانات، گیاهان و مواد معدنی است. این پلیمرها به سادگی شکل پذیر بوده لیکن دوام کمی دارند. رزین های رایج عبارتند از روزین، آسفالت، سندروس، لیگنپین. رزین‌های طبیعی اصلاح شده شامل سلولز و پروتئین است. سلولز قسمت اصلی گیاهان بوده و به عنوان ماده اولیه قابل دسترسی برای تولید پلاستیکها است کازئین ساخته شده از شیر سرشیر گرفته، تنها پلاستیک مشتق شده از پروتئین است که در عرصه تجارت نسبتا موفق است.