نحوه تقسیم بندی انواع پلیمر از نظر منشا، واکنش و ویژگی های فیزیکی

مقدمه

پلیمرها یا مواد پلیمری، گروهی از مواد شیمیایی هستند که از تکرار یک یا چند واحد ساختاری به نام “مونومر” تشکیل شده‌ اند. این واحدها به صورت زنجیره ‌ها یا شبکه‌ های بلند به هم متصل می ‌شوند تا یک ساختار بزرگ‌ تر را ایجاد کنند. پلیمرها اغلب به دلیل اندازه بزرگی که دارند ، به عنوان “ماکرومولکول ها” نیز شناخته می ‌شوند. وزن مولکولی پلیمرها می ‌تواند متغیر باشد، هر چقدر وزن مولکول بالاتر باشد معمولا به افزایش خواص مکانیکی و حرارتی پلیمر منجر می ‌شود. انواع پلیمرهای صنعتی و مهندسی بسته به نحوه قراگیری زنجیرها در کنار یکدیگر، دارای خواص فیزیکی و شیمیایی مختلفی هستند. در زمان خرید میلگرد پلی اورتان، تفلون PTFE و سایر پلیمرهای صنعتی دیگر، حتما به ویژگی و مشخصات فنی هر یک از آن ها توجه کنید. در این مقاله ما قصد داریم درباره تقسیم بندی انواع پلیمر و ویژگی هر یک از آن ها توضیح دهیم، لطفا تا انتهای مقاله همراه ما باشید.

تقسیم بندی انواع پلیمر

انواع پلیمرهای صنعتی و مهندسی موجود در بازار در مواردی از جمله وزن، چگالی، مقاومت در برابر حرارت، واکنش پذیری، امکان تغییر شکل و سایر موارد دیگر با سایر پلیمرهای دیگر تفاوت دارند. تقسیم بندی انواع پلیمر شامل موارد:

1-طبقه بندی با توجه به منشا شکل گیری

• پلیمر طبیعی

یکی از ویژگی‌ های مهم پلیمرهای طبیعی، زیست تجزیه‌ پذیر بودن است. برخی از پلیمرهای طبیعی، به خصوص در موارد زیست پزشکی، خاصیت ترمیم ‌پذیری نیز دارند؛ این به معنای قابلیت بازیابی و ترمیم خود به شکل اولیه پس از تخریب یا آسیب است. وزن مولکولی پلیمرهای طبیعی متغیر است و اغلب در محدوده وزن‌ های مولکولی مختلف قرار دارند. این تنوع در وزن مولکولی ممکن است برخی از ویژگی‌ های کاربردی آن ها را تحت تاثیر قرار دهد. بسیاری از پلیمرهای طبیعی دارای تنوع در رنگ و طعم هستند که این ویژگی باعث شده است تا از آن ها در مواردی مانند صنایع غذایی و زیست ‌پزشکی بتوان استفاده کرد.

• پلیمر مصنوعی

اگرچه طیف گسترده ای از پلیمرهای مصنوعی با خواص متمایز ناشی از تغییرات در زنجیره اصلی و زنجیره جانبی وجود دارد، آن ها بر اساس عملکردشان به چهار دسته اصلی ترموپلاستیک ها، ترموست ها، الاستومرها و الیاف مصنوعی تقسیم بندی می شوند. پلیمرهای مصنوعی به راحتی می‌ توانند به انواع رنگ‌ ها و اشکال مختلف تغییر کنند، این ویژگی به طراحان و تولیدکنندگان امکان تولید محصولات متنوعی را می ‌دهد.

پلیمرهای مصنوعی در بسیاری از جنبه های زندگی امروزی حیاتی هستند. از بسته بندی گرفته تا منسوجات و مصالح ساختمانی، پلیمرهای سنتز شده بخش جدایی ناپذیر صنعت هستند. در مقایسه با بسیاری از فلزات، پلیمرهای مصنوعی خوردگی کمتری دارند که این موضوع در برخی از کاربردهایی که در معرض عوامل محیطی هستند، بسیار مهم است.

• پلیمر نیمه سنتزی

پلیمرهای نیمه سنتزی در بین پلیمرهای طبیعی و مصنوعی قرار می گیرند، در واقع می توان گفت این نوع پلیمرها موادی هستند که از یک قسمت طبیعی و یک قسمت تولیدی (مصنوعی) تشکیل شده ‌اند. پلیمرها نیمه سنتزی معمولا از پلیمرهای طبیعی با افزودن مواد شیمیایی تولیدی ساخته می‌ شوند. مانند پلیمرهای طبیعی، پلیمرهای نیمه سنتزی نیز از استحکام شیمیایی خوبی در برابر تاثیرات مختلف شیمیایی برخوردار هستند. به دلیل ترکیب قسمت طبیعی و تولیدی، پلیمرهای نیمه سنتزی در کاربردهای مختلفی از جمله صنعت مواد غذایی، بسته‌ بندی، پوشاک و … قابل استفاده هستند.

2-طبقه بندی با توجه به ساختار زنجیری پلیمر

تقسیم بندی انواع پلیمر بر اساس ساختارهای زنجیری پلیمرها نیز انجام می شود از جمله:

• پلیمر خطی

پلیمرهای خطی از دسته‌ ی پلیمرهای ساختاری هستند که مولکول‌ های آن ها به صورت یک زنجیره خطی و پیوسته به یکدیگر متصل می شوند.

فاصله میان مولکول پلیمرهای خطی بسیار کم می باشد. این نوع پلیمرها می‌ توانند وزن های مولکولی متنوعی داشته باشند، این ویژگی می ‌تواند بر ترکیبات و خواص آن ها تاثیر بگذارد. پلیمرهای خطی به دلیل ساختار خطی و پیوسته‌ ی زنجیره‌ های آن، قابلیت پردازش خوبی دارند، این امر باعث می شود تا آن ها به راحتی به اشکال مختلف تبدیل شوند. بسیاری از پلیمرهای خطی حلال ‌پذیری کمی دارند، اما این ویژگی در مورد برخی از آن ها ممکن است با استفاده از مواد افزودنی، تغییر کند.

• پلیمر شاخه ای

پلیمرهای شاخه‌ ای یکی از انواع ساختارهای پلیمری هستند که در آن مولکول ‌ها به صورت یک زنجیره اصلی با زنجیره‌ های جانبی یا “شاخه” متصل هستند. این شاخه‌ ها ممکن است به صورت مستقیم به زنجیره اصلی متصل شوند یا از طریق زنجیره‌ های فرعی به آن اتصال یابند. یکی از ویژگی‌ های اصلی پلیمرهای شاخه‌ ای، تنوع زیاد در ساختار آن ها است. این تنوع به دلیل وجود شاخه و زنجیره های جانبی متنوعی در پلیمرهای شاخه ای می باشد.

بسته به نوع شاخه و زنجیره ‌های جانبی، پلیمرهای شاخه ‌ای می ‌توانند خواص مکانیکی متنوعی داشته باشند. برخی از آن ها ممکن است استحکام کششی بالایی داشته باشند. معمولا پلیمرهای شاخه ‌ای دارای تراکم بالایی نسبت به پلیمرهای خطی، دارند.

• پلیمر شبکه ای

پلیمرهای شبکه‌ ای یکی از انواع ساختارهای پلیمری هستند که در آن ها زنجیره‌ های پلیمری به صورت یک شبکه یا ساختار سه‌ بعدی در کنار یکدیگر قرار گرفته اند. پلیمرهای شبکه ‌ای معمولا دارای مقاومت مکانیکی بسیار بالایی هستند، این خواص به دلیل ساختار سه ‌بعدی و اتصالات قوی زنجیره‌ ها در پلیمرهای شبکه ای ایجاد می شود. برخی از پلیمرهای شبکه‌ ای می‌ توانند حجم زیادی از آب را جذب کنند که این خاصیت در برخی از کاربردها اهمیت دارد. از آنجایی که ساختار شبکه ‌ای معمولا مانع از تغییرات طولانی مدت در ساختار پلیمر می ‌شود، پلیمرهای شبکه ‌ای ممکن است طول عمر طولانی داشته باشند.

3-طبقه بندی با توجه به نیروی مولکولی پلیمرها

• ترموپلاستیک

پلیمرهای ترموپلاستیک معمولا دارای مقاومت مکانیکی خوبی به ویژه در دماهای پایین، دارند. این نوع پلیمرها به دلیل تنوع در ترکیبات شیمیایی، می‌ توانند ویژگی‌ های متنوعی از جمله شفافیت، استحکام، زیبایی و… را داشته باشند. پس از فرآیند شکل ‌دهی، پلیمرهای ترموپلاستیک معمولا ماندگاری شکل خوبی دارند و به سرعت به حالت اولیه خود باز می‌ گردند. محصولاتی از جمله ورق پی وی سی سخت و ورق پلی اتیلن به دلیل زنجیره های بسیار بلندی که در ترکیبات آن به کار رفته است، بر اثر حرارت ترموپلاستیک، تغییر شکل نخواهند داد.

• ترموست

ترموستت یک نوع پلیمر است که پس از فرآیند گرم ‌شدن و شکل ‌دهی اولیه، دیگر به شکل اولیه ‌اش باز نمی‌ گردد. در واقع می توان گفت این نوع پلیمر در دماهای بالا، مقاومت خوبی را می تواند ارائه دهد.

• الاستومرها

پلیمرهای الاستومرها گروهی از پلیمرها هستند که به دلیل ویژگی ‌های خاص خود معمولا به عنوان لاستیک‌ شناخته می ‌شوند. این پلیمرها به دلیل انعطاف ‌پذیری، ارتجاع و توانایی بازگشت به شکل اولیه پس از استفاده، بسیار کاربرد دارند.

4-طبقه بندی با توجه به بلورینگی

• پلیمرهای بلوری

پلیمرهای بلوری نوعی از پلیمرها هستند که ساختار بلورین در سطح مولکولی یا مقیاس میکروسکوپی دارند. این پلیمرها خواص ویژه ‌ای دارند که ممکن است برای برخی از کاربردها مورد استفاده قرار گیرند. برخی از پلیمرهای بلوری دارای مقاومت مکانیکی بالا هستند که می‌ تواند در صنایعی مانند خودروسازی یا صنایع الکترونیک مورد استفاده قرار گیرند.

• پلیمر نیمه بلورین

پلیمرهای نیمه بلورین، پلیمرهایی هستند که به طور جزئی دارای ساختار بلورین و آمورف هستند، این ویژگی ممکن است خصوصیات مختلفی را در پلیمر ایجاد کند. مانند بسیاری از پلیمرها، پایداری حرارتی پلیمرهای نیمه بلورین نیز از اهمیت زیادی برخوردار است.

• پلیمر آمورف

پلیمرهای آمورف، پلیمرهایی هستند که در ساختار مولکولی یا مقیاس میکروسکوپی، ترتیب ندارند و ساختار بلوری نیز در ترکیبات آن ها وجود ندارد. این نوع پلیمرها معمولا به تغییرات حجمی حساس ‌تر هستند و ممکن است با تغییر دما حجم آن ها تغییر کند. یکی از ویژگی‌ های مهم پلیمرهای آمورف، قابلیت کنترل و تغییر خواص آن ها است.

5-طبقه بندی با توجه به آرایش تاکتیسیته

تقسیم بندی انواع پلیمر بسته به آرایش تاکتیسیته نیز انجام می شود. تاکتیسیته باعث ایجاد رفتارهای متفاوتی در پلیمرها از جمله موارد زیر می شود:

• ایزوتاکتیک

یکی از ویژگی ‌های بارز پلیمرهای ایزوتاکتیک، ترتیب و نظم مولکولی آن ها است که به دلیل قرار گیری منظم گروه‌ های جانبی به وجود می ‌آید. به دلیل نظم در ساختار مولکولی، پلیمرهای ایزوتاکتیک دارای چگالی بالایی هستند.

• اتاکتیک

پلیمرهای اتاکتیک، نوعی از پلیمرهای خطی هستند که در ساختار مولکولی آن ها، گروه‌ های جانبی به صورت تصادفی در کنار یکدیگر قرار می گیرند.

• سیندیوتاکتیک

پلیمرهای سیندیوتاکتیک معمولا دارای پایداری حرارتی بالایی هستند و می‌ توانند در دماهای بالا ماندگاری داشته باشند. در این نوع پلیمر گروه در دو طرف زنجیر به صورت یکی درمیان قرار می گیرند، این ویژگی باعث پایداری بالای این نوع پلیمر می شود.

سخن پایانی

در این مقاله سعی کردیم درباره تقسیم بندی انواع پلیمر توضیح دهیم. هر یک از پلیمرها با توجه به نحوه قرار گیری زنجیرهای اصلی و شاخه ها، از ویژگی های فیزیکی و شیمیایی متفاوتی برخوردار هستند. اگر قصد استفاده از پلیمر را برای تولید محصولات دارید، باید در قدم اول درباره مشخصات و ویژگی ها هر یک از آن ها مطالعه کنید تا بتوانید بهترین آن ها را برای صنایع خود انتخاب کنید.