- 108.00 กิโลไบต์

จากประวัติความเป็นมาของโพลีเมอร์

การกล่าวถึงโพลีเมอร์สังเคราะห์ครั้งแรกเกิดขึ้นในปี 1838 (โพลีไวนิลิดีนคลอไรด์) และ 1839 (โพลีสไตรีน) อาจมีการเตรียมโพลีเมอร์จำนวนหนึ่งตั้งแต่ช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 19 แต่ในสมัยนั้นนักเคมีพยายามที่จะระงับการเกิดพอลิเมอไรเซชันและการเกิดโพลีคอนเดนเซชันซึ่งนำไปสู่ ​​"การเรซิน" ของผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาเคมีหลักนั่นคือเพื่อการก่อตัวของโพลีเมอร์ (โพลีเมอร์มักเรียกว่า "เรซิน")

ในปี ค.ศ. 1833 I. Berzelius ใช้คำว่า "พอลิเมอริซึม" เป็นครั้งแรกเพื่อกำหนดไอโซเมอริซึมชนิดพิเศษ ในไอโซเมอริซึมนี้ สาร (โพลีเมอร์) ที่มีองค์ประกอบเหมือนกันจะมีน้ำหนักโมเลกุลต่างกัน เช่น เอทิลีนและบิวทิลีน ออกซิเจน และโอโซน อย่างไรก็ตาม คำดังกล่าวมีความหมายแตกต่างไปจากแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับโพลีเมอร์เล็กน้อย โพลีเมอร์สังเคราะห์ "แท้" ยังไม่ทราบแน่ชัดในขณะนั้น

A. M. Butlerov ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างกับความเสถียรสัมพัทธ์ของโมเลกุลซึ่งปรากฏในปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน หลังจากที่ A. M. Butlerov สร้างทฤษฎีโครงสร้างทางเคมี เคมีโพลีเมอร์ก็เกิดขึ้น ศาสตร์แห่งโพลีเมอร์ได้รับการพัฒนาขึ้นเนื่องจากมีการค้นหาวิธีการสังเคราะห์ยางอย่างเข้มข้น นักวิทยาศาสตร์จากหลายประเทศมีส่วนร่วมในการศึกษาเหล่านี้ เช่น G. Bouchard, W. Tilden, นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน K. Harries, I. L. Kondakov, S. V. Lebedev และคนอื่นๆ ผลงานของ W. Carothers มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับโพลีคอนเดนเซชัน

ในช่วงทศวรรษที่ 30 การมีอยู่ของกลไกการเกิดพอลิเมอไรเซชันของอนุมูลอิสระและไอออนิกได้รับการพิสูจน์แล้ว

ตั้งแต่ต้นทศวรรษที่ 20 ของศตวรรษที่ 20 G. Staudinger กลายเป็นผู้เขียนแนวคิดใหม่เกี่ยวกับโพลีเมอร์ในฐานะสารที่ประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีน้ำหนักโมเลกุลขนาดใหญ่ผิดปกติ ก่อนหน้านี้ สันนิษฐานว่าโพลีเมอร์ชีวภาพ เช่น เซลลูโลส แป้ง ยาง โปรตีน รวมถึงโพลีเมอร์สังเคราะห์บางชนิดที่มีคุณสมบัติคล้ายกัน (เช่น โพลิไอโซพรีน) ประกอบด้วยโมเลกุลขนาดเล็กที่มีความสามารถผิดปกติในการเชื่อมโยงสารละลายให้เป็นสารเชิงซ้อน มีลักษณะเป็นคอลลอยด์เนื่องจากพันธะที่ไม่ใช่โควาเลนต์ (ทฤษฎี "บล็อกเล็ก") อย่างไรก็ตาม การค้นพบของ G. Staudinger บังคับให้เราพิจารณาโพลีเมอร์เป็นเป้าหมายใหม่ในการศึกษาทางเคมีและฟิสิกส์ในเชิงคุณภาพ

โพลีเมอร์เป็นสารประกอบทางเคมีที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง (ตั้งแต่หลายพันถึงหลายล้าน) ซึ่งโมเลกุล (โมเลกุลขนาดใหญ่) ประกอบด้วยกลุ่มซ้ำจำนวนมาก (หน่วยโมโนเมอร์) อะตอมที่ประกอบเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่นั้นเชื่อมต่อกันด้วยแรงหลักและ (หรือ) เวเลนต์การประสานงาน

การจำแนกประเภทของโพลีเมอร์

โพลีเมอร์สามารถจำแนกตามแหล่งกำเนิดได้ แบ่งออกเป็นธรรมชาติ (ไบโอโพลีเมอร์) และสังเคราะห์ โพลีเมอร์ชีวภาพประกอบด้วยโปรตีน กรดนิวคลีอิก เรซินธรรมชาติ และโพลีเมอร์สังเคราะห์ ได้แก่ โพลีเอทิลีน โพลีโพรพีลีน เรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์

โพลีเมอร์ยังถูกจำแนกตามการจัดเรียงอะตอมในโมเลกุลขนาดใหญ่ อะตอมหรือกลุ่มอะตอมสามารถอยู่ในโมเลกุลขนาดใหญ่ได้ในรูปแบบ:

• สายโซ่เปิดหรือลำดับรอบที่ยืดออก (โพลีเมอร์เชิงเส้น เช่น ยางธรรมชาติ)
• โซ่แบบแยกแขนง (โพลีเมอร์แบบแยกแขนง เช่น อะไมโลเพคติน) เครือข่ายสามมิติ (โพลีเมอร์แบบเชื่อมโยงข้าม เช่น อีพอกซีเรซินที่บ่มแล้ว)

โพลีเมอร์ที่มีโมเลกุลประกอบด้วยหน่วยโมโนเมอร์ที่เหมือนกันเรียกว่าโฮโมโพลีเมอร์ (ซึ่งรวมถึงโพลีไวนิลคลอไรด์, โพลีคาโปรเอไมด์, เซลลูโลส)

โพลีเมอร์ที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ประกอบด้วยหน่วยโมโนเมอร์หลายประเภทเรียกว่าโคโพลีเมอร์ โคโพลีเมอร์ซึ่งหน่วยของแต่ละประเภทสร้างลำดับต่อเนื่องที่ยาวเพียงพอซึ่งมาแทนที่กันภายในโมเลกุลขนาดใหญ่เรียกว่าบล็อกโคโพลีเมอร์ สายโซ่ตั้งแต่หนึ่งสายขึ้นไปของโครงสร้างอื่นสามารถต่อเข้ากับจุดเชื่อมต่อภายใน (ไม่ใช่ขั้วต่อ) ของโมเลกุลขนาดใหญ่ของโครงสร้างทางเคมีหนึ่งโครงสร้างได้ โคโพลีเมอร์ดังกล่าวเรียกว่ากราฟต์โคโพลีเมอร์

โมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีองค์ประกอบทางเคมีเดียวกันสามารถสร้างขึ้นได้จากหน่วยที่มีการกำหนดค่าเชิงพื้นที่ต่างกัน หากโมเลกุลขนาดใหญ่ประกอบด้วยสเตอริโอไอโซเมอร์ชนิดเดียวกันหรือมีสเตอริโอไอโซเมอร์ต่างกันสลับกันในสายโซ่ในช่วงเวลาหนึ่ง โพลีเมอร์จะถูกเรียกว่าสเตอริโอรีกูลาร์

ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของโซ่หลัก (หลัก) โพลีเมอร์จะถูกแบ่งออกเป็น: เฮเทอโรเชนซึ่งเป็นสายโซ่หลักซึ่งประกอบด้วยอะตอมขององค์ประกอบต่าง ๆ ซึ่งส่วนใหญ่มักจะเป็นคาร์บอน, ไนโตรเจน, ซิลิคอน, ฟอสฟอรัสและโฮโมเชนซึ่งเป็นสายโซ่หลักที่ถูกสร้างขึ้น จากอะตอมที่เหมือนกัน

โพลีเมอร์ซึ่งสเตอริโอไอโซเมอร์แต่ละตัวหรือบางตัวของหน่วยสร้างลำดับต่อเนื่องกันยาวเพียงพอและแทนที่กันภายในโมเลกุลขนาดใหญ่หนึ่งเรียกว่าโคโพลีเมอร์สเตอริโอบล็อก

ในบรรดาโพลีเมอร์โฮโมเชนที่พบมากที่สุดคือโพลีเมอร์โซ่คาร์บอนซึ่งโซ่หลักประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนเท่านั้นเช่นโพลีเอทิลีน, โพลีเมทิลเมทาคริเลต, โพลีเตตราฟลูออโรเอทิลีน

ตัวอย่างของโพลีเมอร์เฮเทอโรเชนคือโพลีเอสเทอร์ (โพลีเอทิลีน เทเรฟทาเลต, โพลีคาร์บอเนต), โพลิเอไมด์, เรซินยูเรีย-ฟอร์มาลดีไฮด์, โปรตีน และโพลีเมอร์ออร์กาโนซิลิคอนบางชนิด โพลีเมอร์ที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่พร้อมกับกลุ่มไฮโดรคาร์บอนประกอบด้วยอะตอมขององค์ประกอบอนินทรีย์เรียกว่าออร์กาโนเอลิเมนต์

กลุ่มโพลีเมอร์ที่แยกจากกันนั้นถูกสร้างขึ้นโดยโพลีเมอร์อนินทรีย์เช่นพลาสติกซัลเฟอร์โพลีฟอสโฟไนไตรล์คลอไรด์

คุณสมบัติและลักษณะสำคัญของโพลีเมอร์

โพลีเมอร์สามารถมีอยู่ในสถานะผลึกและอสัณฐาน เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการตกผลึกคือความสม่ำเสมอของส่วนที่ยาวเพียงพอของโมเลกุลขนาดใหญ่ ในโพลีเมอร์แบบผลึก โครงสร้างซูปราโมเลกุลต่างๆ สามารถเกิดขึ้นได้: ไฟบริล, สเฟียรูไลต์, ผลึกเดี่ยว ซึ่งเป็นชนิดที่กำหนดคุณสมบัติของวัสดุโพลีเมอร์เป็นส่วนใหญ่ โครงสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ในโพลีเมอร์ที่ไม่ตกผลึก (อสัณฐาน) มีความเด่นชัดน้อยกว่าในโพลีเมอร์ที่เป็นผลึก

เซลลูโลสเป็นโพลีเมอร์ที่มีสายโซ่แข็งมากซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล โดยทั่วไปไม่สามารถอยู่ในสถานะยืดหยุ่นสูงก่อนอุณหภูมิสลายตัวได้ สามารถสังเกตความแตกต่างอย่างมากในคุณสมบัติของโพลีเมอร์ได้ แม้ว่าความแตกต่างในโครงสร้างของโมเลกุลขนาดใหญ่เมื่อมองแวบแรกจะมีเพียงเล็กน้อยก็ตาม ดังนั้นโพลีสไตรีนสเตอริโอเรกูลาร์จึงเป็นสารผลึกที่มีจุดหลอมเหลวประมาณ 235 °C ในขณะที่โพลีสไตรีนที่ไม่ใช่สเตอริโอเรกูลาร์ไม่สามารถตกผลึกได้เลย และจะอ่อนตัวลงที่อุณหภูมิประมาณ 80 °C

โพลีเมอร์ที่ไม่ตกผลึกสามารถมีสถานะทางกายภาพได้ 3 สถานะ ได้แก่ คล้ายแก้ว ยืดหยุ่นสูง และของเหลวหนืด โพลีเมอร์ที่มีอุณหภูมิเปลี่ยนจากสถานะคล้ายแก้วไปเป็นสถานะยืดหยุ่นสูงที่อุณหภูมิต่ำ (ต่ำกว่าห้อง) เรียกว่าอีลาสโตเมอร์ ในขณะที่โพลีเมอร์ที่มีอุณหภูมิสูงเรียกว่าพลาสติก คุณสมบัติของโพลีเมอร์อาจแตกต่างกันไปภายในขอบเขตที่กว้างมาก ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี โครงสร้าง และการจัดเรียงสัมพัทธ์ของโมเลกุลขนาดใหญ่ ดังนั้น 1,4.-cispolybutadiene ที่สร้างจากโซ่ไฮโดรคาร์บอนที่ยืดหยุ่นได้ที่อุณหภูมิประมาณ 20 ° C จึงเป็นวัสดุยืดหยุ่นซึ่งที่อุณหภูมิ -60 ° C จะกลายเป็นสถานะคล้ายแก้ว โพลีเมทิลเมทาคริเลตที่สร้างขึ้นจากโซ่ที่แข็งกว่าที่อุณหภูมิประมาณ 20 ° C เป็นผลิตภัณฑ์คล้ายแก้วแข็งที่เปลี่ยนเป็นสถานะยืดหยุ่นสูงเพียง 100 ° C

โพลีเมอร์เชิงเส้นมีชุดคุณสมบัติทางเคมีกายภาพและทางกลที่เฉพาะเจาะจง คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดเหล่านี้:

• ความสามารถในการสร้างเส้นใยและฟิล์มที่มีความเข้มข้นสูงแบบแอนไอโซทรอปิกที่มีความแข็งแรงสูง , ความสามารถในการเปลี่ยนรูปกลับคืนได้ขนาดใหญ่ในระยะยาว
• ความสามารถในการขยายตัวในสภาวะยืดหยุ่นสูงก่อนที่จะละลาย
• สารละลายมีความหนืดสูง

คุณสมบัติชุดนี้เกิดจากการมีน้ำหนักโมเลกุลสูง โครงสร้างสายโซ่ และความยืดหยุ่นของโมเลกุลขนาดใหญ่ เมื่อย้ายจากเครือข่ายเชิงเส้นไปยังเครือข่ายสามมิติแบบกระจัดกระจายและในที่สุดก็เป็นโครงสร้างตาข่ายที่หนาแน่นชุดคุณสมบัตินี้จะเด่นชัดน้อยลง โพลีเมอร์ที่มีการเชื่อมโยงข้ามสูงจะไม่ละลายน้ำ หลอมละลายได้ และไม่มีความสามารถในการเปลี่ยนรูปยืดหยุ่นสูง

โพลีเมอร์สามารถเกิดปฏิกิริยาประเภทหลักๆ ได้ดังต่อไปนี้:

• การก่อตัวของพันธะเคมีระหว่างโมเลกุลขนาดใหญ่ (ที่เรียกว่าการเชื่อมโยงข้าม) ตัวอย่างเช่นในระหว่างการวัลคาไนซ์ยางการฟอกหนัง
• การสลายตัวของโมเลกุลขนาดใหญ่ออกเป็นชิ้นส่วนที่แยกจากกันและสั้นกว่า ปฏิกิริยาของกลุ่มฟังก์ชันด้านข้างของโพลีเมอร์กับสารโมเลกุลต่ำที่ไม่ส่งผลกระทบต่อสายโซ่หลัก (เรียกว่าการแปลงแบบอะนาล็อกโพลีเมอร์)
• ปฏิกิริยาภายในโมเลกุลที่เกิดขึ้นระหว่างกลุ่มฟังก์ชันของโมเลกุลขนาดใหญ่ตัวหนึ่ง เช่น การเกิดปฏิกิริยาไซโคลไลเซชันภายในโมเลกุล การเชื่อมโยงข้ามมักเกิดขึ้นพร้อมกับการทำลายล้าง

ตัวอย่างของการเปลี่ยนแปลงแบบอะนาล็อกโพลีเมอร์คือการซาพอนิฟิเคชันของโพลีทิลอะซิเตต ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ อัตราการเกิดปฏิกิริยาของโพลีเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำมักถูกจำกัดด้วยอัตราการแพร่ของสารหลังเข้าสู่เฟสโพลีเมอร์ สิ่งนี้ชัดเจนที่สุดในกรณีของโพลีเมอร์เชื่อมโยงข้าม อัตราอันตรกิริยาของโมเลกุลขนาดใหญ่กับสารโมเลกุลต่ำมักขึ้นอยู่กับธรรมชาติและตำแหน่งของหน่วยที่อยู่ใกล้เคียงซึ่งสัมพันธ์กับหน่วยที่ทำปฏิกิริยา เช่นเดียวกับปฏิกิริยาภายในโมเลกุลระหว่างกลุ่มฟังก์ชันที่อยู่ในสายโซ่เดียวกัน

คุณสมบัติบางประการของโพลีเมอร์ เช่น ความสามารถในการละลาย ความสามารถในการไหลแบบหนืด ความเสถียร มีความไวต่อการกระทำของสิ่งเจือปนหรือสารเติมแต่งจำนวนเล็กน้อยที่ทำปฏิกิริยากับโมเลกุลขนาดใหญ่ ดังนั้น ในการเปลี่ยนโพลีเมอร์เชิงเส้นจากที่ละลายน้ำได้ไปเป็นที่ไม่ละลายน้ำได้อย่างสมบูรณ์ ก็เพียงพอแล้วที่จะสร้างการเชื่อมโยงข้าม 1-2 เส้นต่อโมเลกุลขนาดใหญ่

ลักษณะที่สำคัญที่สุดของโพลีเมอร์คือองค์ประกอบทางเคมี น้ำหนักโมเลกุลและการกระจายน้ำหนักโมเลกุล ระดับของการแตกแขนงและความยืดหยุ่นของโมเลกุลขนาดใหญ่ สเตอริโอรีกูลาร์ริตี้ และอื่นๆ

การเตรียมโพลีเมอร์

โพลีเมอร์ธรรมชาติเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต การใช้การสกัด การตกตะกอนแบบแยกส่วน และวิธีการอื่นๆ จึงสามารถแยกออกจากวัสดุจากพืชและสัตว์ได้ โพลีเมอร์สังเคราะห์ผลิตโดยกระบวนการโพลีเมอไรเซชันและโพลีคอนเดนเซชัน โพลีเมอร์คาร์โบเชนโดยปกติถูกสังเคราะห์โดยการโพลิเมอไรเซชันของมอนอเมอร์ที่มีพันธะคาร์บอนหรือมอนอเมอร์มากกว่าหนึ่งพันธะหรือมากกว่าที่มีหมู่คาร์โบไซคลิกที่ไม่เสถียร (ตัวอย่างเช่น จากไซโคลโพรเพนและอนุพันธ์ของมัน) โพลีเมอร์เฮเทอโรเชนได้มาจากการควบแน่นรวมไปถึงการเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันของโมโนเมอร์ที่มีพันธะหลายพันธะขององค์ประกอบคาร์บอน (ตัวอย่างเช่น C = O, C = N, N = C = O) หรือหมู่เฮเทอโรไซคลิกแบบอ่อน

โพลีเมอร์ในการเกษตร

วันนี้เราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับการใช้วัสดุโพลีเมอร์ในการเกษตรอย่างน้อยสี่ประเด็นหลัก ทั้งในและนอกประเทศ อันดับแรกคือภาพยนตร์ ด้วยการใช้ฟิล์มคลุมดินแบบมีรูพรุนในทุ่งนา ผลผลิตของพืชบางชนิดจึงเพิ่มขึ้นถึง 30% และเวลาสุกจะเร่งเร็วขึ้น 10 - 14 วัน การใช้ฟิล์มโพลีเอทิลีนสำหรับกันซึมที่สร้างอ่างเก็บน้ำช่วยลดการสูญเสียความชื้นที่เก็บไว้ได้อย่างมาก การคลุมหญ้าแห้ง หญ้าหมัก และอาหารหยาบด้วยฟิล์มช่วยให้มั่นใจได้ถึงการเก็บรักษาที่ดีขึ้นแม้ในสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวย แต่พื้นที่หลักของการใช้วัสดุฟิล์มโพลีเมอร์ในการเกษตรคือการก่อสร้างและการดำเนินงานโรงเรือนฟิล์ม ปัจจุบันมีความเป็นไปได้ทางเทคนิคในการผลิตแผ่นฟิล์มที่มีความกว้างสูงสุด 16 ม. และทำให้สามารถสร้างโรงเรือนแบบฟิล์มที่มีความกว้างฐานสูงสุด 7.5 และความยาวสูงสุด 200 ม. ในโรงเรือนดังกล่าวซึ่งเป็นงานเกษตรกรรมทั้งหมด สามารถทำงานด้วยเครื่องจักรได้ นอกจากนี้โรงเรือนเหล่านี้ยังช่วยให้คุณปลูกผลผลิตได้ตลอดทั้งปี ในสภาพอากาศหนาวเย็น เรือนกระจกจะถูกให้ความร้อนอีกครั้งโดยใช้ท่อโพลีเมอร์ที่ฝังอยู่ในดินที่ระดับความลึก 60–70 ซม.

จากมุมมองของโครงสร้างทางเคมีของโพลีเมอร์ที่ใช้ในโรงเรือนประเภทนี้ เราสามารถสังเกตการใช้โพลีเอทิลีน, โพลีไวนิลคลอไรด์ที่ไม่ทำให้เป็นพลาสติกและโพลีเอไมด์ในระดับที่น้อยกว่า ฟิล์มโพลีเอทิลีนมีลักษณะเด่นคือการส่งผ่านแสงได้ดีกว่า มีคุณสมบัติด้านความแข็งแรงดีกว่า แต่ทนต่อสภาพอากาศได้ไม่ดีและสูญเสียความร้อนค่อนข้างสูง สามารถให้บริการได้อย่างเหมาะสมสำหรับ 1 – 2 ฤดูกาลเท่านั้น โพลีเอไมด์และฟิล์มอื่นๆ ยังคงมีการใช้ค่อนข้างน้อย

รายละเอียดงาน

การกล่าวถึงโพลีเมอร์สังเคราะห์ครั้งแรกเกิดขึ้นในปี 1838 (โพลีไวนิลิดีนคลอไรด์) และ 1839 (โพลีสไตรีน) อาจมีการเตรียมโพลีเมอร์จำนวนหนึ่งตั้งแต่ช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 19 แต่ในสมัยนั้นนักเคมีพยายามที่จะระงับการเกิดพอลิเมอไรเซชันและการเกิดโพลีคอนเดนเซชันซึ่งนำไปสู่ ​​"การเรซิน" ของผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาเคมีหลักนั่นคือเพื่อการก่อตัวของโพลีเมอร์ (โพลีเมอร์มักเรียกว่า "เรซิน")

วัสดุก่อสร้าง ยา ผ้า ของใช้ในครัวเรือน บรรจุภัณฑ์และวัสดุสิ้นเปลืองสมัยใหม่ส่วนใหญ่เป็นโพลีเมอร์ นี่คือสารประกอบทั้งกลุ่มที่มีคุณสมบัติโดดเด่นเฉพาะตัว มีจำนวนมาก แต่ถึงกระนั้นจำนวนโพลีเมอร์ก็ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ท้ายที่สุดแล้ว นักเคมีสังเคราะห์ได้ค้นพบสารใหม่ๆ มากขึ้นเรื่อยๆ ทุกปี ในขณะเดียวกัน ก็เป็นโพลีเมอร์ธรรมชาติที่มีความสำคัญเป็นพิเศษตลอดเวลา โมเลกุลที่น่าทึ่งเหล่านี้คืออะไร? คุณสมบัติของพวกเขาคืออะไรและคุณสมบัติของพวกเขาคืออะไร? เราจะตอบคำถามเหล่านี้ในบทความ

โพลีเมอร์: ลักษณะทั่วไป

จากมุมมองทางเคมี โพลีเมอร์ถือเป็นโมเลกุลที่มีน้ำหนักโมเลกุลมาก: ตั้งแต่หลายพันถึงหลายล้านหน่วย อย่างไรก็ตาม นอกเหนือจากคุณลักษณะนี้ ยังมีคุณสมบัติอื่นๆ อีกมากมายที่สามารถจำแนกสารได้โดยเฉพาะว่าเป็นโพลีเมอร์ธรรมชาติและโพลีเมอร์สังเคราะห์ นี้:

• ทำซ้ำหน่วยโมโนเมอร์อย่างต่อเนื่องที่เชื่อมต่อผ่านการโต้ตอบต่างๆ
• ระดับของการเกิดพอลิเมอไรเซชัน (นั่นคือจำนวนโมโนเมอร์) จะต้องสูงมาก มิฉะนั้นสารประกอบจะถือเป็นโอลิโกเมอร์
• การวางแนวเชิงพื้นที่ของโมเลกุลขนาดใหญ่
• ชุดคุณสมบัติทางเคมีกายภาพที่สำคัญซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของกลุ่มนี้เท่านั้น

โดยทั่วไปแล้ว สารที่มีลักษณะเป็นโพลีเมอร์จะแยกแยะได้ง่ายจากสารอื่น เราต้องดูสูตรของมันเท่านั้นจึงจะเข้าใจสิ่งนี้ ตัวอย่างทั่วไปคือโพลีเอทิลีนที่รู้จักกันดีซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในชีวิตประจำวันและอุตสาหกรรม เป็นผลิตภัณฑ์ที่เอทิลีนหรือเอทิลีนเข้าไป ปฏิกิริยาในรูปแบบทั่วไปเขียนได้ดังนี้

nCH 2 =CH 2 → (-CH-CH-) n โดยที่ n คือระดับการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของโมเลกุล ซึ่งระบุจำนวนหน่วยโมโนเมอร์ที่รวมอยู่ในองค์ประกอบ

ตัวอย่างเช่น เราสามารถอ้างถึงโพลีเมอร์ธรรมชาติที่ทุกคนรู้จักกันดี ซึ่งก็คือแป้ง นอกจากนี้อะมิโลเพคติน เซลลูโลส โปรตีนจากไก่ และสารอื่นๆ อีกมากมายยังอยู่ในสารประกอบกลุ่มนี้อีกด้วย

ปฏิกิริยาที่อาจส่งผลให้เกิดการก่อตัวของโมเลกุลขนาดใหญ่มีสองประเภท:

• พอลิเมอไรเซชัน;
• การควบแน่น

ความแตกต่างก็คือในกรณีที่สองผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยามีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ โครงสร้างของพอลิเมอร์อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับอะตอมที่ก่อตัวขึ้น รูปแบบเชิงเส้นเป็นเรื่องปกติ แต่ก็มีรูปแบบตาข่ายสามมิติที่ซับซ้อนมากเช่นกัน

หากเราพูดถึงแรงและปฏิกิริยาที่ยึดหน่วยโมโนเมอร์ไว้ด้วยกัน เราสามารถระบุสิ่งหลัก ๆ ได้หลายประการ:

• กองกำลังฟาน เดอร์ วาลส์;
• พันธะเคมี (โควาเลนต์, ไอออนิก);
• ปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าสถิต

โพลีเมอร์ทั้งหมดไม่สามารถรวมกันเป็นหมวดหมู่เดียวได้ เนื่องจากมีลักษณะ วิธีการก่อตัว และทำหน้าที่ต่างกันโดยสิ้นเชิง คุณสมบัติของพวกเขายังแตกต่างกัน ดังนั้นจึงมีการจำแนกประเภทที่ช่วยให้คุณสามารถแบ่งตัวแทนทั้งหมดของสารกลุ่มนี้ออกเป็นหมวดหมู่ต่างๆได้ อาจขึ้นอยู่กับสัญญาณหลายประการ

การจำแนกประเภทของโพลีเมอร์

หากเราใช้องค์ประกอบเชิงคุณภาพของโมเลกุลเป็นพื้นฐาน สารทั้งหมดที่อยู่ระหว่างการพิจารณาสามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม

1. สารอินทรีย์ ได้แก่ อะตอมที่ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอน ไฮโดรเจน ซัลเฟอร์ ออกซิเจน ฟอสฟอรัส และไนโตรเจน นั่นก็คือองค์ประกอบเหล่านั้นที่เป็นสารชีวภาพ มีตัวอย่างมากมาย: โพลีเอทิลีน, โพลีไวนิลคลอไรด์, โพรพิลีน, วิสโคส, ไนลอน, โพลีเมอร์ธรรมชาติ - โปรตีน, กรดนิวคลีอิกและอื่น ๆ
2. องค์ประกอบอินทรีย์คือองค์ประกอบที่มีองค์ประกอบอนินทรีย์และอนินทรีย์จากต่างประเทศ ส่วนใหญ่มักเป็นซิลิคอน อลูมิเนียม หรือไทเทเนียม ตัวอย่างของโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น แก้วโพลีเมอร์ วัสดุคอมโพสิต
3. อนินทรีย์ - โซ่มีพื้นฐานมาจากอะตอมของซิลิคอน ไม่ใช่คาร์บอน อนุมูลยังสามารถเป็นส่วนหนึ่งของกิ่งก้านด้านข้างได้ พวกเขาถูกค้นพบเมื่อไม่นานมานี้ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ใช้ในยา การก่อสร้าง เทคโนโลยี และอุตสาหกรรมอื่นๆ ตัวอย่าง: ซิลิโคน ชาด

ถ้าเราแบ่งโพลีเมอร์ตามแหล่งกำเนิด เราสามารถแยกแยะได้สามกลุ่ม

1. โพลีเมอร์ธรรมชาติซึ่งมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมาตั้งแต่สมัยโบราณ สิ่งเหล่านี้คือโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มนุษย์ไม่ได้พยายามสร้างขึ้นมา พวกมันเป็นผลจากปฏิกิริยาของธรรมชาตินั่นเอง ตัวอย่าง: ไหม ขนสัตว์ โปรตีน กรดนิวคลีอิก แป้ง เซลลูโลส หนังสัตว์ ฝ้าย และอื่นๆ
2. เทียม. เหล่านี้เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มนุษย์สร้างขึ้น แต่มีพื้นฐานมาจากอะนาล็อกตามธรรมชาติ นั่นคือคุณสมบัติของโพลีเมอร์ธรรมชาติที่มีอยู่นั้นได้รับการปรับปรุงและเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย ตัวอย่าง: เทียม
3. โพลีเมอร์สังเคราะห์เป็นโพลีเมอร์ที่มีเพียงมนุษย์เท่านั้นที่มีส่วนร่วมในการสร้างสรรค์มัน ไม่มีสิ่งที่คล้ายคลึงกันตามธรรมชาติสำหรับพวกเขา นักวิทยาศาสตร์กำลังพัฒนาวิธีการสังเคราะห์วัสดุใหม่ที่จะปรับปรุงคุณลักษณะทางเทคนิค นี่คือที่มาของสารประกอบโพลีเมอร์สังเคราะห์ประเภทต่างๆ ตัวอย่าง: โพลีเอทิลีน โพลีโพรพีลีน วิสโคส ฯลฯ

มีคุณลักษณะอีกอย่างหนึ่งที่รองรับการแบ่งสารที่พิจารณาออกเป็นกลุ่ม สิ่งเหล่านี้คือปฏิกิริยาและความเสถียรทางความร้อน มีสองหมวดหมู่สำหรับพารามิเตอร์นี้:

• เทอร์โมพลาสติก;
• เทอร์โมเซตติง

ที่เก่าแก่ที่สุด สำคัญ และมีคุณค่าอย่างยิ่งยังคงเป็นโพลีเมอร์ตามธรรมชาติ คุณสมบัติของมันมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ดังนั้นเราจะพิจารณาโมเลกุลขนาดใหญ่ประเภทนี้เพิ่มเติม

โพลีเมอร์ธรรมชาติคือสารใด

เพื่อตอบคำถามนี้ ให้เรามองไปรอบๆ ตัวเราก่อน อะไรอยู่รอบตัวเรา? สิ่งมีชีวิตรอบตัวเราที่กิน หายใจ สืบพันธุ์ บาน และออกผลและเมล็ดพืช พวกมันคืออะไรจากมุมมองระดับโมเลกุล? เหล่านี้คือการเชื่อมต่อเช่น:

• โปรตีน;
• กรดนิวคลีอิก
• โพลีแซ็กคาไรด์

ดังนั้นสารประกอบแต่ละชนิดข้างต้นจึงเป็นโพลีเมอร์ตามธรรมชาติ ดังนั้นปรากฎว่าชีวิตรอบตัวเรามีอยู่เนื่องจากการมีอยู่ของโมเลกุลเหล่านี้เท่านั้น ตั้งแต่สมัยโบราณ ผู้คนใช้ดินเหนียว สร้างส่วนผสมและปูนเพื่อเสริมสร้างและสร้างบ้าน ทอเส้นด้ายจากขนสัตว์ และใช้ผ้าฝ้าย ผ้าไหม ขนสัตว์ และหนังสัตว์เพื่อสร้างเสื้อผ้า โพลีเมอร์อินทรีย์จากธรรมชาติจะอยู่เคียงข้างมนุษย์ในทุกขั้นตอนของการก่อตัวและการพัฒนา และส่วนใหญ่ช่วยให้เขาบรรลุผลอย่างที่เรามีในปัจจุบัน

ธรรมชาติเองก็สละทุกสิ่งเพื่อทำให้ชีวิตของผู้คนสะดวกสบายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เมื่อเวลาผ่านไป ยางถูกค้นพบและค้นพบคุณสมบัติอันน่าทึ่งของยาง มนุษย์เรียนรู้ที่จะใช้แป้งเพื่อจุดประสงค์ด้านอาหารและเซลลูโลสเพื่อจุดประสงค์ทางเทคนิค การบูรซึ่งรู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณนั้นเป็นโพลีเมอร์จากธรรมชาติ เรซิน โปรตีน กรดนิวคลีอิกล้วนเป็นตัวอย่างของสารประกอบที่พิจารณา

โครงสร้างของโพลีเมอร์ธรรมชาติ

ตัวแทนของสารประเภทนี้ไม่ได้มีโครงสร้างเหมือนกันทั้งหมด ดังนั้นโพลีเมอร์ธรรมชาติและโพลีเมอร์สังเคราะห์จึงมีความแตกต่างกันอย่างมาก โมเลกุลของพวกมันถูกวางตัวในลักษณะที่มีอยู่อย่างได้เปรียบและสะดวกที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้จากมุมมองที่มีพลัง ในเวลาเดียวกันสิ่งมีชีวิตตามธรรมชาติหลายชนิดสามารถบวมได้และโครงสร้างของพวกมันก็เปลี่ยนแปลงไปในกระบวนการนี้ มีตัวเลือกโครงสร้างลูกโซ่ที่พบบ่อยที่สุดหลายประการ:

• เชิงเส้น;
• แตกแขนง;
• รูปดาว;
• แบน;
• ตาข่าย;
• เทป;
• รูปหวี

ตัวแทนประดิษฐ์และสังเคราะห์ของโมเลกุลขนาดใหญ่มีมวลขนาดใหญ่มากและมีอะตอมจำนวนมาก สร้างขึ้นด้วยคุณสมบัติที่ระบุเป็นพิเศษ ดังนั้นโครงสร้างของมันจึงถูกวางแผนโดยมนุษย์ในตอนแรก โพลีเมอร์ธรรมชาติส่วนใหญ่มักมีลักษณะเป็นเส้นตรงหรือเป็นโครงข่าย

ตัวอย่างของโมเลกุลขนาดใหญ่ตามธรรมชาติ

โพลีเมอร์ธรรมชาติและโพลีเมอร์เทียมนั้นอยู่ใกล้กันมาก ท้ายที่สุดแล้วสิ่งแรกกลายเป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างสิ่งหลัง มีตัวอย่างมากมายของการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว เรามาแสดงรายการบางส่วนกัน

1. พลาสติกสีขาวขุ่นแบบธรรมดาเป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการบำบัดเซลลูโลสด้วยกรดไนตริกด้วยการเติมการบูรตามธรรมชาติ ปฏิกิริยาการเกิดพอลิเมอไรเซชันทำให้พอลิเมอร์ที่ได้นั้นแข็งตัวเป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ และพลาสติไซเซอร์คือการบูรทำให้สามารถอ่อนตัวลงเมื่อถูกความร้อนและเปลี่ยนรูปร่างได้
2. ไหมอะซิเตท, เส้นใยทองแดง - แอมโมเนีย, วิสโคส - ทั้งหมดนี้คือตัวอย่างของเส้นด้ายและเส้นใยที่ได้มาจากเซลลูโลส ผ้าที่ทำจากผ้าลินินจะมีความทนทาน ไม่มันเงา และยับง่าย แต่อะนาล็อกเทียมไม่มีข้อเสียเหล่านี้ซึ่งทำให้การใช้งานน่าสนใจมาก
3. หินเทียม วัสดุก่อสร้าง สารผสม สารทดแทนหนัง ก็เป็นตัวอย่างของโพลีเมอร์ที่ได้จากวัตถุดิบธรรมชาติเช่นกัน

สารซึ่งเป็นโพลีเมอร์ธรรมชาติสามารถนำไปใช้ได้ในรูปแบบที่แท้จริง นอกจากนี้ยังมีตัวอย่างมากมายดังนี้:

• ขัดสน;
• อำพัน;
• แป้ง;
• อะมิโลเพคติน;
• เซลลูโลส;
• ขนสัตว์;
• ฝ้าย;
• ผ้าไหม;
• ปูนซีเมนต์;
• ดินเหนียว;
• มะนาว;
• โปรตีน;
• กรดนิวคลีอิกเป็นต้น

เห็นได้ชัดว่าประเภทของสารประกอบที่เรากำลังพิจารณานั้นมีมากมาย มีความสำคัญในทางปฏิบัติและมีความสำคัญต่อผู้คน ทีนี้เรามาดูตัวแทนของโพลีเมอร์ธรรมชาติหลายตัวที่เป็นที่ต้องการอย่างมากในปัจจุบันให้ละเอียดยิ่งขึ้น

ผ้าไหมและขนสัตว์

สูตรของพอลิเมอร์ไหมธรรมชาติมีความซับซ้อนเนื่องจากองค์ประกอบทางเคมีแสดงโดยส่วนประกอบต่อไปนี้:

• ไฟโบรอิน;
• เซริซิน;
• แว็กซ์;
• ไขมัน

โปรตีนหลักคือไฟโบรอิน ซึ่งมีกรดอะมิโนหลายประเภท หากคุณจินตนาการถึงสายโซ่โพลีเปปไทด์ มันจะมีลักษณะดังนี้: (-NH-CH 2 -CO-NH-CH(CH 3)-CO-NH-CH 2 -CO-) n และนี่เป็นเพียงส่วนหนึ่งเท่านั้น หากเราจินตนาการว่ามีโมเลกุลโปรตีนเซริซินที่ซับซ้อนเท่ากันติดอยู่กับโครงสร้างนี้ด้วยความช่วยเหลือของกองกำลัง Van Der Waals และพวกมันถูกผสมเข้าด้วยกันเป็นโครงสร้างเดียวที่มีขี้ผึ้งและไขมัน ก็ชัดเจนว่าเหตุใดจึงยากที่จะพรรณนาสูตร ของไหมธรรมชาติ

ทุกวันนี้ผลิตภัณฑ์นี้ส่วนใหญ่จัดหาโดยจีน เนื่องจากมีแหล่งที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติสำหรับผู้ผลิตหลักนั่นคือหนอนไหม ก่อนหน้านี้ตั้งแต่สมัยโบราณผ้าไหมธรรมชาติมีมูลค่าสูง มีเพียงคนมีเกียรติและร่ำรวยเท่านั้นที่สามารถซื้อเสื้อผ้าที่ทำจากมันได้ ทุกวันนี้คุณสมบัติหลายประการของเนื้อผ้านี้ทำให้เป็นที่ต้องการอย่างมาก ตัวอย่างเช่น มันกลายเป็นแม่เหล็กอย่างแรงและเกิดริ้วรอย นอกจากนี้ยังสูญเสียความมันวาวและหมองคล้ำเมื่อถูกแสงแดด ดังนั้นอนุพันธ์เทียมที่มีพื้นฐานมาจากมันจึงเป็นเรื่องธรรมดามากกว่า

ขนสัตว์ยังเป็นโพลีเมอร์ตามธรรมชาติเนื่องจากเป็นของเสียจากผิวหนังและต่อมไขมันของสัตว์ จากผลิตภัณฑ์โปรตีนนี้ เสื้อถักจึงถูกสร้างขึ้นซึ่งเป็นวัสดุที่มีคุณค่าเช่นเดียวกับผ้าไหม

แป้ง

แป้งโพลีเมอร์ธรรมชาติเป็นของเสียจากพืช พวกมันผลิตมันผ่านกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงและสะสมตามส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย องค์ประกอบทางเคมีของมัน:

• อะมิโลเพคติน;
• อะมิโลส;
• อัลฟากลูโคส

โครงสร้างเชิงพื้นที่ของแป้งมีการแตกแขนงและไม่เป็นระเบียบมาก เนื่องจากมีอะมิโลเพคติน จึงสามารถพองตัวในน้ำและกลายเป็นสิ่งที่เรียกว่าเพสต์ได้ อันนี้ใช้ในวิศวกรรมและอุตสาหกรรม ยา อุตสาหกรรมอาหารและการผลิตกาวติดวอลเปเปอร์ก็เป็นพื้นที่ที่ใช้สารนี้เช่นกัน

ในบรรดาพืชที่มีปริมาณแป้งสูงสุด ได้แก่ :

• ข้าวโพด;
• มันฝรั่ง;
• ข้าวสาลี;
• มันสำปะหลัง;
• ข้าวโอ๊ต;
• บัควีท;
• กล้วย;
• ข้าวฟ่าง.

จากโพลีเมอร์ชีวภาพนี้ จะมีการอบขนมปัง ทำพาสต้า เยลลี่ ข้าวต้ม และผลิตภัณฑ์อาหารอื่น ๆ

เซลลูโลส

จากมุมมองทางเคมีสารนี้คือโพลีเมอร์ซึ่งองค์ประกอบแสดงโดยสูตร (C 6 H 5 O 5) n หน่วยโมโนเมอร์ของสายโซ่คือเบต้ากลูโคส สถานที่หลักที่มีเซลลูโลสคือผนังเซลล์ของพืช นั่นคือเหตุผลว่าทำไมไม้จึงเป็นแหล่งที่มีคุณค่าของสารประกอบนี้

เซลลูโลสเป็นโพลีเมอร์ธรรมชาติที่มีโครงสร้างเชิงพื้นที่เชิงเส้น ใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ประเภทต่อไปนี้:

• ผลิตภัณฑ์เยื่อกระดาษและกระดาษ
• ขนเทียม;
• เส้นใยประดิษฐ์ประเภทต่างๆ
• ฝ้าย;
• พลาสติก;
• ผงไร้ควัน
• ภาพยนตร์และอื่น ๆ

เห็นได้ชัดว่าความสำคัญทางอุตสาหกรรมนั้นยิ่งใหญ่ หากต้องการใช้สารประกอบนี้ในการผลิตจะต้องสกัดจากพืชก่อน ทำได้โดยการปรุงไม้ในระยะยาวในอุปกรณ์พิเศษ การประมวลผลเพิ่มเติม เช่นเดียวกับรีเอเจนต์ที่ใช้สำหรับการย่อยจะแตกต่างกันไป มีหลายวิธี:

• ซัลไฟต์;
• ไนเตรต;
• โซดา;
• ซัลเฟต

หลังการบำบัดนี้ ผลิตภัณฑ์ยังคงมีสิ่งสกปรกอยู่ มันขึ้นอยู่กับลิกนินและเฮมิเซลลูโลส เพื่อกำจัดพวกมันมวลจะถูกบำบัดด้วยคลอรีนหรืออัลคาไล

ไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพในร่างกายมนุษย์ที่สามารถสลายไบโอโพลีเมอร์ที่ซับซ้อนนี้ได้ อย่างไรก็ตาม สัตว์บางชนิด (สัตว์กินพืช) ได้ปรับตัวเข้ากับสิ่งนี้ แบคทีเรียบางชนิดจะสะสมอยู่ในกระเพาะอาหารและทำสิ่งนี้เพื่อพวกมัน จุลินทรีย์จะได้รับพลังงานเพื่อชีวิตและที่อยู่อาศัยเป็นการตอบแทน รูปแบบของ symbiosis นี้เป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับทั้งสองฝ่าย

ยาง

เป็นโพลีเมอร์ธรรมชาติที่มีคุณค่าทางเศรษฐกิจ มันถูกอธิบายครั้งแรกโดย Robert Cook ซึ่งค้นพบมันในระหว่างการเดินทางครั้งหนึ่งของเขา มันเกิดขึ้นเช่นนี้ เมื่อมาถึงเกาะแห่งหนึ่งซึ่งมีชาวพื้นเมืองที่เขาไม่รู้จักอาศัยอยู่ เขาก็ได้รับการต้อนรับจากพวกเขาอย่างมีอัธยาศัย ความสนใจของเขาถูกดึงดูดโดยเด็ก ๆ ในท้องถิ่นที่กำลังเล่นกับวัตถุที่ผิดปกติ ร่างทรงกลมนี้ผลักออกจากพื้นและกระโดดสูงขึ้นแล้วกลับมา

เมื่อถามคนในท้องถิ่นว่าของเล่นชิ้นนี้ทำมาจากอะไร คุกจึงรู้ว่าน้ำยางจากต้นไม้ต้นหนึ่งอย่างเฮเวียแข็งตัวได้อย่างไร ต่อมาพบว่านี่คือยางโพลีเมอร์ชีวภาพ

ทราบลักษณะทางเคมีของสารประกอบนี้ - เป็นไอโซพรีนที่ผ่านการเกิดพอลิเมอไรเซชันตามธรรมชาติ สูตรยาง (C 5 H 8) n. คุณสมบัติเนื่องจากมีมูลค่าสูงมากมีดังนี้:

• ความยืดหยุ่น;
• ความต้านทานการสึกหรอ
• ฉนวนไฟฟ้า
• กันน้ำ

อย่างไรก็ตามก็มีข้อเสียเช่นกัน ในความเย็นจะเปราะและเปราะ และเมื่ออากาศร้อนจะเหนียวและหนืด นั่นคือเหตุผลว่าทำไมจึงมีความจำเป็นต้องสังเคราะห์อะนาล็อกของฐานเทียมหรือฐานสังเคราะห์ ปัจจุบันยางถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อวัตถุประสงค์ทางเทคนิคและอุตสาหกรรม ผลิตภัณฑ์ที่สำคัญที่สุดตาม:

• ยาง;
• ไม้มะเกลือ

อำพัน

เป็นโพลีเมอร์ตามธรรมชาติ เนื่องจากโครงสร้างเป็นเรซินซึ่งอยู่ในรูปแบบฟอสซิล โครงสร้างเชิงพื้นที่เป็นโครงโพลีเมอร์อสัณฐาน เป็นสารไวไฟมากและสามารถติดไฟได้ด้วยเปลวไฟจากไม้ขีดไฟ มีคุณสมบัติเรืองแสง นี่เป็นคุณภาพที่สำคัญและมีคุณค่ามากที่ใช้ในการทำเครื่องประดับ เครื่องประดับที่ทำจากอำพันมีความสวยงามและเป็นที่ต้องการมาก

นอกจากนี้ไบโอโพลีเมอร์นี้ยังใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางการแพทย์อีกด้วย นอกจากนี้ยังทำจากกระดาษทรายและสารเคลือบเงาสำหรับพื้นผิวต่างๆ

การแนะนำ
ประวัติความเป็นมาของการพัฒนาอุตสาหกรรมแปรรูป
โพลีเมอร์
การแปรรูปโพลีเมอร์เกิดขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 19
เซลลูโลสดัดแปลง - เซลลูลอยด์ - เพื่อทดแทน
งาช้างสำหรับลูกบิลเลียด
อุปกรณ์ที่เรียกว่าเครื่องอัดรีดปรากฏในศตวรรษที่ 19
อังกฤษ อเมริกา และเยอรมนี ใช้สำหรับเป็นฉนวน
สายไฟและสายเคเบิลด้วยยาง
3

สาขาอุตสาหกรรมเคมี: “เรซินสังเคราะห์และการแปรรูป”

1. สถานะปัจจุบันของอุตสาหกรรม
การประมวลผลโพลีเมอร์และคอมโพสิต
ภาคอุตสาหกรรมเคมี:
"เรซินสังเคราะห์และการแปรรูป"
วัตถุดิบ
การรีไซเคิล:
สร้างสูงสุด
จำนวนที่นั่ง
ทำงานเหมือนคนขับ
การพัฒนาวิศวกรรมเครื่องกล
เพิ่มความเข้มข้นของความรู้
อุตสาหกรรมของประเทศ
โพลีเมอร์
การรีไซเคิล
4

5

ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการพัฒนากระบวนการแปรรูปโพลีเมอร์

ประจำปี
ก้าว
การพัฒนา
ทางอุตสาหกรรม
การผลิต
รัสเซีย
8,2%
4,7%
3,3%
0,3%
3,2%
5%
ประจำปี
ก้าว
การพัฒนา
กำลังประมวลผล
พลาสติก
21,5%
13,1%
7,4%
7,3%
7-7,5%
9-10%
เหมือนจริง
2010
2554
2555
2013
มองโลกในแง่ดี
2030
6

7

2. การจำแนกประเภทของวัสดุโพลีเมอร์
และคอมโพสิต
1. การจำแนกประเภทตามโมดูลัสความยืดหยุ่นภายใต้เงื่อนไข
การดำเนินการ
ที่อุณหภูมิห้อง โมดูลัสยืดหยุ่นที่
การยืดตัวของโพลีเมอร์ในสภาวะยืดหยุ่นสูงนั้นทำได้มาก
เล็ก
E~ 0.1 - 10 เมกะปาสคาล
สำหรับโพลีเมอร์คล้ายแก้ว - พลาสติก - E 103 MPa
สำหรับโพลีเมอร์ที่เป็นผลึกบางส่วน - พลาสติก
E (αคริส) 10 – 103 MPa
2. การจำแนกประเภทตามอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วของโพลีเมอร์อสัณฐาน
ต< Т = 23оС < Тст
อีลาสโตเมอร์
พลาสติก
8

โพลีเมอร์นั้นภายใต้สภาวะการใช้งาน
มีลักษณะเป็นแก้วหรือเป็นผลึก
สถานะและแสดงความยืดหยุ่นถูกนำมาใช้
คุณภาพของวัสดุก่อสร้างและมี
พื้นฐานของพลาสติกและเส้นใย
โพลีเมอร์นั้นภายใต้สภาวะการใช้งาน
มีสภาพร่างกายที่ยืดหยุ่นสูง
และแสดงการเสียรูปขนาดใหญ่และพลิกกลับได้
ใช้เป็นอีลาสโตเมอร์
9

10.

10

11.

3. จำแนกตามโครงสร้างทางเคมี
11

12.

4. การจำแนกประเภทตามลักษณะทางเทคโนโลยี:
เทอร์โมพลาสติก - PM สามารถทำซ้ำได้
เปลี่ยนเมื่อถูกความร้อนเป็นสถานะของเหลวและ
การแข็งตัวเมื่อเย็นลงโดยไม่มีนัยสำคัญ
การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและคุณสมบัติ
พลาสติกเทอร์โมเซ็ตคือ PM ซึ่งเมื่อถูกความร้อนในช่วงแรก
เข้าสู่สถานะของเหลวแล้วแข็งตัว
อันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงทางเคมีและไม่สามารถทำได้
กลับกลายเป็นสถานะของเหลว
4. การจำแนกประเภทตามคุณสมบัติทางเทคโนโลยี (มีเงื่อนไข)
อักขระ):
ฉีดขึ้นรูป (สำหรับผลิตภัณฑ์ผนังบางยาว
สินค้า),
การอัดขึ้นรูป (ฟิล์ม, ท่อ, แผ่น)
วัสดุกด
12

13.

5. การจำแนกประเภทตามขอบเขตการใช้งาน - การระบุกลุ่ม
PMs ที่มีลักษณะการดำเนินงานหลักคล้ายคลึงกัน
วัสดุก่อสร้าง – สำหรับงานระยะสั้นหรือ
การสัมผัสกับโหลดคงที่ในระยะยาว: E > 900 MPa
(PA, PC, PBT, PFO, polyimides, etrols, PP เสริมแรง, PA, พลาสติกฟีนอล,
อะมิโนพลาสต์, องค์ประกอบออร์กาโนซิลิคอน)
วัสดุทนต่อแรงกระแทก - ทำงานภายใต้แรงกระแทก: แรงกระแทก
ความแข็งแรง > 20 กิโลจูล/ตร.ม
(PE, EPDM, SEVA, PP, PVC, PTFE, UPS, PC, ABS, พลาสติกเสริมแรง)
วัสดุทนความร้อน – อุณหภูมิใช้งาน > 150°C
(PA, PBTF, PET, PFO, PC, อะมิโนพลาสต์, ฟีโนพลาสต์, โพลีอิไมด์, ยาง
ยางฟลูออรีน องค์ประกอบออร์กาโนซิลิคอน)
วัสดุทนความเย็น - สภาพการใช้งาน< минус 40оС
(PE, EPDM, SEVA, PTFE, PA, PC, ยางที่มี NC, ไอโซพรีน ฯลฯ)
PM สำหรับวัตถุประสงค์ทางวิศวกรรมไฟฟ้าและวิทยุ – ρv > 1010 โอห์ม*ม., tg δ< 0,02
(PO, PVC, PTFE, PPS, PFO, โพลิอิไมด์, SFD, PE ไม่อิ่มตัว)
13

14.

แสง PM – การส่งผ่านแสง > 80%
(บล็อก PS, โคโพลีเมอร์ SAN, โพลีอะคริเลต, PMMA, PVC เกรดโปร่งใส, PC,
ฟิล์ม PET และ PA, ES, PE ไม่อิ่มตัว)
ทนไฟและดับไฟได้เอง PM - CI > 22% หรือลดทอนลงเมื่อถอดออก
จากเปลวไฟ
(PTFE, โพลิอิไมด์, พีวีซี และส่วนประกอบที่มีสารหน่วงการติดไฟ)
PM ที่ทนต่อรังสี – ความต้านทานต่อการแตกตัวเป็นไอออนในระยะยาว
รังสี
(PTFE, โพลีไมด์, ยางฟลูออรีน, ส่วนประกอบที่มี ES และ KS)
PM ที่ทนต่อสารเคมี - สำหรับการทำงานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
(PO, PVC, PTFE, PBT, PET, โพลิอิไมด์, ส่วนประกอบตาม CS)
นอกจากนี้ กลุ่มน้ำ, น้ำมันเบนซิน, ทนน้ำมัน, ทนต่อสภาพอากาศ,
ทนต่อเขตร้อน ทนต่อเชื้อรา
14

15.

6. การจำแนก PM ตามชุดพารามิเตอร์การทำงาน
15

16.

7. การจำแนก PM ตามปริมาณการผลิต
พลาสติกขนาดใหญ่: PO, PVC, PS และโคโพลีเมอร์ของมัน, PU,
องค์ประกอบขึ้นอยู่กับ FPS, PES ไม่อิ่มตัว, เรซินอะมิโนอัลดีไฮด์
– 80% ของการผลิตพลาสติกทั้งหมด
ยางที่มีความจุสูง – ยางเอนกประสงค์: ไอโซพรีน,
บิวทาไดอีน, สไตรีน บิวทาไดอีน
พลาสติกน้ำหนักปานกลาง: PA, เอโทรล, PET, PC, PFO, ES,
เรซินฟูรัน
ยางน้ำหนักปานกลาง – คลอโรพรีน อะคริเลต
เอทิลีนโพรพิลีน
พลาสติกและยางขนาดเล็ก – เพียงไม่กี่% ของปริมาตร
การผลิต.
16

17.

8. จำแนกตามองค์ประกอบและประเภทของโครงสร้างมหภาค
วัสดุโพลีเมอร์:
วัสดุโพลีเมอร์ (PM) = โพลีเมอร์ + สารเติมแต่ง ∑
โครงสร้างมหภาคที่เป็นเนื้อเดียวกัน: สารเติมแต่งทั้งหมด (สารเพิ่มความคงตัว
พลาสติไซเซอร์ สีย้อม) จะถูกละลายในพอลิเมอร์
โครงสร้างมหภาคที่แตกต่างกัน - วัสดุคอมโพสิต:
สารเติมแต่งจะไม่ละลายในโพลีเมอร์ - มีสารเจือปนอยู่
(สารตัวเติม, เม็ดสี, สารเติมแต่งโพลีเมอร์) ขนาด
มากกว่า 100 นาโนเมตร
โครงสร้างที่แตกต่างกันของ PM สามารถ:
17

18.

18

19.

ประเภทของโครงสร้างเสริมแรง
19

20.

3. การสร้างวัสดุโพลีเมอร์
โพลีเมอร์
วัสดุ
โพลีเมอร์
โพลีเมอร์
วัสดุ
=
โพลีเมอร์ + Σ สารเติมแต่ง
สารเติมแต่ง:
1 วัสดุโพลีเมอร์ต่อต้านวัย
2 การปรับปรุงความสามารถในการประมวลผล
3 ลดความไวไฟ
4 เพิ่มคุณสมบัติความแข็งแกร่ง
5 การให้คุณสมบัติพิเศษ
20

21.

1 สารเติมแต่งที่ช่วยชะลอวัย PM
การแก่ชราของโพลีเมอร์มีความซับซ้อนทางเคมีและ
กระบวนการทางกายภาพที่เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของสิ่งแวดล้อม
สภาพแวดล้อมในระหว่างการประมวลผล PM การทำงาน และการจัดเก็บ
นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่ไม่อาจย้อนกลับหรือย้อนกลับได้
(การเสื่อมสภาพ) คุณสมบัติของโพลีเมอร์ (แทนคำว่า “แก่”
พวกเขาใช้คำว่า "การทำลายล้าง" (บางครั้ง "การย่อยสลาย")
กระบวนการชราทางกายภาพสามารถย้อนกลับได้ ไม่มีช่องว่างหรือ
การเชื่อมโยงข้ามของโซ่โพลีเมอร์ เหล่านี้เป็นกระบวนการตกผลึก
การตกผลึกซ้ำหรือการแพร่กระจายของตัวทำละลายเข้าไปในพอลิเมอร์
ทำให้เกิดการกัดกร่อนตามขอบเกรนและนำไปสู่
การเสื่อมสภาพของคุณสมบัติเชิงกลของผลิตภัณฑ์โพลีเมอร์
21

22.

กระบวนการชราภาพทางเคมีไม่สามารถย้อนกลับได้ พวกเขา
นำไปสู่การแตกหักของพันธะเคมี และบางครั้งก็เกิดการเชื่อมโยงข้ามกัน
โมเลกุลขนาดใหญ่ การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางเคมีลดลง
หรือการเพิ่มน้ำหนักโมเลกุลของพอลิเมอร์
กระบวนการชราภาพทางเคมี:
การทำลายล้างด้วยความร้อน (การสลายตัวด้วยความร้อนของโมเลกุลขนาดใหญ่โดย
กลไกลูกโซ่)
การทำลายออกซิเดชัน (การก่อตัวของเปอร์ออกไซด์
อนุมูลที่เริ่มต้นการสลายตัวของสายโซ่)
ตามกฎแล้ว TD และ OD ไปพร้อมกัน - นี่คือ
การทำลายความร้อนออกซิเดชั่น
การเสื่อมสภาพของโอโซน (โอโซนทำปฏิกิริยากับพันธะคู่
คอมเพล็กซ์ระดับกลางเกิดขึ้นแล้วก่อตัว
สารประกอบที่มีออกซิเจนเป็นวัฏจักรที่สลายตัว
ต่ออนุมูลเปอร์ออกไซด์)
22

23.

การทำลายด้วยแสง
การเปลี่ยนแปลงทางโฟโตเคมีเกิดขึ้นใน
โพลีเมอร์ภายใต้อิทธิพลของรังสียูวี (180< λ< 400нм) и
แสงที่มองเห็นได้ (400< λ < 800нм), если полимер
ประกอบด้วยพันธะเคมีหรือโครโมฟอร์
กลุ่ม
การทำลายด้วยแสงในบริเวณนี้อาจมีขึ้นได้
โพลีเมอร์ที่ประกอบด้วย
O, N, พันธะคู่
นิวเคลียสอะโรมาติก สิ่งเจือปนของสารประกอบโลหะ
(เช่น สารเร่งปฏิกิริยาตกค้าง) กลืนเข้าไปโดยไม่ได้ตั้งใจ
สารประกอบอะโรมาติก ฯลฯ
23

24.

การทำลายรังสี รังสีไอออไนซ์นำไปสู่
ไปสู่การก่อตัวของอิเล็กตรอนและโพลีเมอร์ที่มีประจุบวก
อนุภาคที่สลายตัวเป็นอนุมูล
การทำลายล้างด้วยไฮโดรไลติก กลไกกระบวนการ
ไฮโดรไลติกอัตราการทำลายจะถูกกำหนดโดยความเร็ว
การแพร่กระจายของตัวกลางไฮโดรไลติก (น้ำ, สารละลายกรด,
เบส, เกลือ)
การทำลายทางกล การก่อตัวของอนุมูลภายใต้อิทธิพล
แรงทางกลที่ตามมาด้วยการเปลี่ยนอากาศเป็น
ไฮโดรเปอร์ออกไซด์
การย่อยสลายทางชีวภาพ ปฏิสัมพันธ์กับแบคทีเรีย เชื้อรา และ
โดยการสลายตัวของเอนไซม์ไฮโดรไลติก
พอลิเมอร์
24

25.

25

26.

26

27.

สารคงตัว (สารเพิ่มความคงตัวของความร้อนและแสง สารต้านอนุมูลอิสระ
แอนติราด, แอนติโอโซเนต, สารฆ่าเชื้อรา)
สารเพิ่มความคงตัวทางความร้อน (หรือสารยับยั้ง):
ก) ยุติโซ่โดยทำปฏิกิริยากับอนุมูลเปอร์ออกไซด์
(ฟีนอล, อะโรมาติกเอมีน, อะมิโนฟีนอล, ไฮดรอกซิลามีน,
อะโรมาติกโพลีนิวเคลียร์ไฮโดรคาร์บอน)
b) ยุติสายโซ่โดยทำปฏิกิริยากับอนุมูลอัลคิล (R*)
(ควิโนน, อนุมูลไนโตรซิล, โมเลกุลไอโอดีน)
c) ทำลายไฮโดรเปอร์ออกไซด์โดยเฉพาะในปฏิกิริยา
ออโตซิเดชัน (ซัลไฟด์, ซัลไฟด์, ฟอสฟอรัสเอสเทอร์
กรด)
27

28.

สารเพิ่มความคงตัวของแสง:
ก) สารสะท้อนแสงควอนตัม - (ทางเทคนิค
คาร์บอน (เขม่า))
b) การดูดซับควอนตัมแสง (2-hydroxybenzophenone)
c) ดับสถานะตื่นเต้น (2- (2`-hydroxyphenyl) -benzothiazole)
สารต้านอนุมูลอิสระเป็นสารที่ทำปฏิกิริยากับ
เปอร์ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ (สารต้านอนุมูลอิสระหลัก -
ฟีนอลที่ถูกขัดขวาง, ฟีนอลรอง - ฟอสไฟต์, ไทโอเอสเตอร์)
สารเติมแต่งต้านรังสี (anti-rads) ให้ความต้านทานต่อรังสีแกมมาและชนิดอื่น ๆ
รังสีระหว่างการฆ่าเชื้อ
สารเติมแต่งต้านจุลชีพ, สารเติมแต่งที่ไม่มีชีวิต,
ไบโอไซด์ เพิ่มความต้านทานต่อการกระทำของแบคทีเรีย
(สารฆ่าเชื้อแบคทีเรีย) เชื้อราและเชื้อรา (fungicides) ความเปรอะเปื้อนในน้ำ
(สาหร่าย)
28

29.

29

30.

30

31.

ข้อกำหนดของสารต้านอนุมูลอิสระ:
การปกป้องโพลีเมอร์อย่างมีประสิทธิภาพในระหว่างกระบวนการ
การแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ จากอิทธิพลภายนอก
ระหว่างดำเนินการ
ควรสูญเสียโคลงระหว่างการประมวลผล
น้อยที่สุด;
เมกะวัตต์ค่อนข้างสูง (มากกว่า 700 กรัม/โมล)
ความสามารถในการแพร่กระจายในพอลิเมอร์หลอมละลาย
ความเข้ากันได้การละลายในของแข็ง
พอลิเมอร์;
ความผันผวนต่ำและความต้านทานต่อการอพยพเข้ามา
สิ่งแวดล้อม;
สารเพิ่มความคงตัวพิเศษสำหรับผลิตภัณฑ์
วัตถุประสงค์ทางการแพทย์ ของเล่น บรรจุภัณฑ์
31
ผลิตภัณฑ์อาหาร

กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์แห่งสหพันธรัฐรัสเซีย

สถาบันการศึกษาของรัฐบาลกลางของรัฐบาลกลาง

การศึกษาวิชาชีพชั้นสูง

“การวิจัยระดับชาติ

มหาวิทยาลัยสารพัดช่างทอมสค์"

สถาบันทรัพยากรธรรมชาติ

ทิศทางการฝึกอบรม (พิเศษ) เทคโนโลยีเคมี

ภาควิชาเทคโนโลยีเคมีเชื้อเพลิงและเคมีไซเบอร์เนติกส์

เชิงนามธรรม

ชื่อบทคัดย่อ:

“ โพลีเมอร์ธรรมชาติ โพลีเมอร์รอบตัวเรา”

ในสาขาวิชา "ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับวิศวกรรม"

เสร็จสิ้นโดยนักเรียน gr. 2D42 นิโคโนวา นูร์กายอานา

โปรคอปชุก คริสตินา

ดายาโนวา เรจิน่า

ยอมรับบทคัดย่อ:

มอยส์ โอ.อี.

(ลายเซ็น)

2014

(วันที่ตรวจสอบรายงาน)

ตอมสค์ 2014

1.บทนำ…………………………………………………………………………………………………..2

2. แนวคิดของพอลิเมอร์และการจำแนกประเภท ………………………………………………………….3

3.เยื่อ……………………………………………………………………………………………………3

4. แป้ง……………………………………………………………………………………………………………5

5. กลูติน……………………………………………………………………………………………………..6

6.เคซีน……………………………………………………………………………………………………………6

7. ยาง…………………………………………………………………………………………………………………………….7

8. ยาง……………………………………………………………………………………………………………7

9. โพลีเมอร์สังเคราะห์……………………………………………………………...9

10.คุณสมบัติและลักษณะสำคัญที่สุด……………………………………………10

11. ปฏิกิริยาเคมี………………………………………………………………………….11

12.ใบเสร็จรับเงิน…………………………………………………………………………………………………12

13.โพลีเมอร์ในการเกษตร…………………………………………………………..12

14.โพลีเมอร์ในอุตสาหกรรม…………………………………………………………….14

การแนะนำ

คำว่า "พอลิเมอร์" ถูกนำมาใช้ในทางวิทยาศาสตร์โดย I. Berzelius ในปี 1833 เพื่อกำหนดประเภทพิเศษของไอโซเมอริซึม ซึ่งสาร (โพลีเมอร์) ที่มีองค์ประกอบเหมือนกันจะมีน้ำหนักโมเลกุลต่างกัน เช่น เอทิลีนและบิวทิลีน ออกซิเจน และโอโซน เนื้อหาของคำนี้ไม่สอดคล้องกับแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับโพลีเมอร์ โพลีเมอร์สังเคราะห์ "แท้" ยังไม่ทราบแน่ชัดในขณะนั้น

เห็นได้ชัดว่ามีการเตรียมโพลีเมอร์จำนวนหนึ่งตั้งแต่ช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 19 อย่างไรก็ตาม นักเคมีมักจะพยายามระงับการเกิดพอลิเมอไรเซชันและโพลีคอนเดนเซชัน ซึ่งนำไปสู่ ​​"การเรซิน" ของผลิตภัณฑ์ที่เป็นปฏิกิริยาเคมีหลัก กล่าวคือ ที่จริงแล้วคือการก่อตัวของโพลีเมอร์ (โพลีเมอร์ยังคงมักเรียกว่า "เรซิน") การกล่าวถึงโพลีเมอร์สังเคราะห์ครั้งแรกเกิดขึ้นในปี 1838 (โพลีไวนิลิดีนคลอไรด์) และ 1839 (โพลีสไตรีน)

เคมีโพลีเมอร์เกิดขึ้นเฉพาะกับการสร้างทฤษฎีโครงสร้างทางเคมีโดย A.M. Butlerov A.M. Butlerov ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างกับความเสถียรสัมพัทธ์ของโมเลกุล ซึ่งปรากฏในปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน วิทยาศาสตร์ของโพลีเมอร์ได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมส่วนใหญ่เนื่องมาจากการค้นหาวิธีการสังเคราะห์ยางอย่างเข้มข้นซึ่งมีนักวิทยาศาสตร์ชั้นนำของหลายประเทศเข้าร่วม (G. Buscharda, W. Tilden, นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน K. Harries, I. L. Kondakov, S. V. Lebedev และ คนอื่น ). ในช่วงทศวรรษที่ 30 การมีอยู่ของกลไกการเกิดพอลิเมอไรเซชันของอนุมูลอิสระและไอออนิกได้รับการพิสูจน์แล้ว ผลงานของ W. Carothers มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับโพลีคอนเดนเซชัน

ตั้งแต่ต้นทศวรรษที่ 20 ของศตวรรษที่ 20 แนวคิดทางทฤษฎีเกี่ยวกับโครงสร้างของโพลีเมอร์ก็ได้รับการพัฒนาเช่นกัน ในขั้นต้นสันนิษฐานว่าโพลีเมอร์ชีวภาพเช่นเซลลูโลสแป้งยางโปรตีนรวมถึงโพลีเมอร์สังเคราะห์บางชนิดที่คล้ายกันใน คุณสมบัติ (เช่น โพลีไอโซพรีน) ประกอบด้วยโมเลกุลขนาดเล็กที่มีความสามารถในการเชื่อมโยงในสารละลายเป็นสารเชิงซ้อนที่มีลักษณะคอลลอยด์อย่างผิดปกติเนื่องจากพันธะที่ไม่ใช่โควาเลนต์ (ทฤษฎีของ "บล็อกเล็ก") ผู้เขียนแนวคิดพื้นฐานใหม่เกี่ยวกับโพลีเมอร์ในฐานะสสารที่ประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีน้ำหนักโมเลกุลขนาดใหญ่ผิดปกติคือ G. Staudinger ชัยชนะของความคิดของนักวิทยาศาสตร์คนนี้บังคับให้เราพิจารณาโพลีเมอร์เป็นวัตถุใหม่ของการศึกษาเชิงคุณภาพในวิชาเคมีและฟิสิกส์

แนวคิดและการจำแนกประเภทโพลีเมอร์

โพลีเมอร์- สารประกอบเคมีที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง (จากหลายพันถึงหลายล้าน) โมเลกุลซึ่ง (โมเลกุลขนาดใหญ่) ประกอบด้วยกลุ่มซ้ำจำนวนมาก (หน่วยโมโนเมอร์) อะตอมที่ประกอบเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่นั้นเชื่อมต่อกันด้วยแรงหลักและ (หรือ) เวเลนต์การประสานงาน

การจำแนกประเภท

โพลีเมอร์แบ่งออกเป็น:

ธรรมชาติ (ไบโอโพลีเมอร์) เช่น โปรตีน กรดนิวคลีอิก เรซินธรรมชาติ

สังเคราะห์ เช่น โพลีเอทิลีน โพลีโพรพีลีน เรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์

โพลีเมอร์ธรรมชาติที่ใช้ในการพิมพ์ ได้แก่ โพลีแซ็กคาไรด์ (แป้งเซลลูโลส เหงือก) เฟอร์ กลูติน เคซีน อัลบูมิน) โพลีไดอีน (ยาง)

เซลลูโลส

เซลลูโลสหรือเส้นใย (จากคำภาษาละติน "เซลลูลา" - เซลล์) แพร่หลายในธรรมชาติ เซลลูโลสเป็นสารเส้นใยที่มีต้นกำเนิดจากสารอินทรีย์ซึ่งประกอบเป็นเนื้อเยื่อรองรับของพืชทุกชนิด (เซลล์พืช)

คุณสมบัติทางกายภาพของเซลลูโลส

เส้นใยเซลลูโลสมีความโดดเด่นด้วยความขาว ความยืดหยุ่น ความแข็งแรง ความยืดหยุ่น เช่น ความสามารถในการเปลี่ยนรูปแบบพลิกกลับได้โดยไม่ถูกทำลายแม้ภายใต้ความเค้นเชิงกลสูง การไม่ละลายในน้ำและตัวทำละลายอินทรีย์ และความสามารถในการละลายได้

เซลลูโลสสามารถทนความร้อนได้ถึง 150° โดยไม่ถูกทำลาย ที่อุณหภูมิสูงกว่า จะสังเกตการเกิดดีพอลิเมอไรเซชันของเซลลูโลสและการสูญเสียความแข็งแรงที่เกี่ยวข้อง และที่อุณหภูมิ 270° ขึ้นไป การสลายตัวด้วยความร้อนเริ่มต้นด้วยการปล่อยผลิตภัณฑ์จากการสลายตัว ได้แก่ กรดอะซิติก เมทิลแอลกอฮอล์ คีโตน ส่วนที่เหลือเป็นน้ำมันดินและถ่านหิน

โครงสร้างของเส้นใยเซลลูโลส

เส้นใยพืชแต่ละชนิด เช่น ฝ้าย ปอ ไม้ ฯลฯ เป็นเซลล์เดียว โดยเปลือกประกอบด้วยเซลลูโลสเป็นส่วนใหญ่ ภายในเส้นใยมีช่อง - เส้นเลือดฝอยซึ่งสามารถเข้าถึงอากาศและความชื้นได้ เส้นใยเซลลูโลสทางเทคนิคมีความยาวเฉลี่ย 2.5-3 มม. (สปรูซ, สน, เบิร์ช, ป็อปลาร์) และ 20-25 มม. (ปอ, ฝ้าย, ป่าน) โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 ไมครอน

เส้นใยพืชเซลลูโลสมีโครงสร้างไฟบริลลาร์ ไฟบริลมีลักษณะคล้ายเกลียว หน้าต่างม้วนเบื้องต้น ซึ่งเป็นกลุ่มของโมเลกุลเซลลูโลส เชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนาด้วยพันธะไฮโดรเจน ยาว 50 µm และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1-0.4 µm เป็นไปได้มากว่าเซลลูโลสจะสร้างระบบเธรดที่ได้รับคำสั่ง - ไฟบริลซึ่งอยู่รอบ ๆ ช่องภายใน (เส้นเลือดฝอย) ของเส้นใยอย่างแน่นหนายิ่งขึ้นและหลวมกว่าในชั้นนอก ในช่องว่างระหว่างไฟบริลจะมีไมเซลลูโลสและลิกนินและเนื้อหาจะเพิ่มขึ้นจากชั้นในของโครงสร้างเซลล์ไปจนถึงชั้นนอก ช่องว่างระหว่างเซลล์ของเซลลูโลสเต็มไปด้วยลิกนินเป็นส่วนใหญ่

แหล่งที่มาหลักของเซลลูโลสคือ ไม้... ไม้เป็นส่วนภายในของต้นไม้ซึ่งอยู่ใต้เปลือกไม้และประกอบเป็นเนื้อเยื่อพืชหลักที่ใช้สร้างลำต้นของต้นไม้

เซลล์ที่มีชีวิตของต้นไม้ที่กำลังเติบโตมีเปลือกเซลลูโลส (ผนัง) ช่องภายในที่เต็มไปด้วยโปรโตพลาสซึม และนิวเคลียส เซลล์ที่มีชีวิตสามารถเจริญเติบโตและสร้างโครงสร้างไม้ใหม่ในชั้นแคมเบียม ใต้เปลือกไม้ได้ปีแล้วปีเล่าในต้นไม้ที่กำลังเติบโต

เซลล์ที่มีชีวิตได้รับการทำให้เป็นลิกไนต์เมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งท้ายที่สุดจะนำไปสู่ความตายหรือการกลายเป็นลิกไนต์ในที่สุด การทำให้เซลล์แข็งตัวเกิดขึ้นส่วนใหญ่เป็นผลมาจากการปรากฏตัวของลิกนินในนั้น ไม้ประกอบด้วยเซลล์ที่ตายแล้ว 90-95% ซึ่งเป็นเส้นใย ปราศจากโปรโตพลาสซึมและนิวเคลียส แต่สามารถแบ่งตัวได้ โดยมีช่องภายในที่เต็มไปด้วยอากาศและน้ำ

โครงสร้างทางเคมีและสมบัติของเซลลูโลส เซลลูโลสเป็นพอลิเมอร์โพลีแซ็กคาไรด์ธรรมชาติที่อยู่ในกลุ่มคาร์โบไฮเดรต โมเลกุลขนาดยักษ์ (โมเลกุลขนาดใหญ่) ของเซลลูโลสถูกสร้างขึ้นจากหน่วยโครงสร้างที่ทำซ้ำซ้ำๆ - β-กลูโคสที่ตกค้าง (O6H10O5)p จำนวน n หรือค่าสัมประสิทธิ์การเกิดพอลิเมอไรเซชัน แสดงจำนวนครั้งที่หน่วยโครงสร้าง - เบต้า-กลูโคสตกค้าง - ถูกทำซ้ำในโมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลส ดังนั้น จึงแสดงลักษณะเฉพาะความยาวของสายโซ่โมเลกุล (ความยาวโมเลกุล) และกำหนดน้ำหนักโมเลกุลไว้ล่วงหน้า

ค่าสัมประสิทธิ์การเกิดพอลิเมอไรเซชันของเซลลูโลสที่มีต้นกำเนิดต่างกันจะแตกต่างกัน ดังนั้นสำหรับเซลลูโลสไม้คือ 3,000 สำหรับฝ้าย - 12,000 สำหรับผ้าลินิน - 36,000 (โดยประมาณ) สิ่งนี้อธิบายความแข็งแกร่งที่ยอดเยี่ยมของเส้นใยฝ้ายและลินินเมื่อเปรียบเทียบกับเส้นใยเซลลูโลสไม้

อัลคาไลน์เซลลูโลสได้มาจากการบำบัดเซลลูโลสด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ ในกรณีนี้อะตอมไฮโดรเจนของแอลกอฮอล์ไฮดรอกซิลจะถูกแทนที่ด้วยอะตอมโซเดียมบางส่วนหรือทั้งหมด เซลลูโลสอัลคาไลน์ซึ่งไม่สูญเสียโครงสร้างเส้นใยนั้นมีลักษณะพิเศษคือกิจกรรมทางเคมีที่เพิ่มขึ้นซึ่งใช้ในการผลิตเซลลูโลสอีเทอร์เช่นคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

Carboxymethylcellulose (CMC) เป็นอีเทอร์ของเซลลูโลสและกรดไกลโคลิก วิธีทางอุตสาหกรรมสำหรับการผลิตคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสนั้นขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาของอัลคาไลเซลลูโลสกับกรดโมโนคลอโรอะซิติก

เฮมิเซลลูโลสเป็นลูกผสมระหว่างเซลลูโลสกับแป้ง พวกเขายังเป็นโพลีแซ็กคาไรด์ โมเลกุลของเฮมิเซลลูโลสถูกสร้างขึ้นจากโมโนแซ็กคาไรด์ที่ตกค้าง: มานโนส (เฮกโซส) และไซโลส (เพนโทส) เฮมิเซลลูโลสไม่มีโครงสร้างเป็นเส้นใย ทำหน้าที่เป็นสารอาหารสำรองสำหรับพืชและปกป้องพืชจากการติดเชื้อ เฮมิเซลลูโลสจะพองตัวในน้ำและถูกไฮโดรไลซ์ค่อนข้างง่ายแม้จะใช้กรดเจือจางมากก็ตาม โดยจะละลายในด่าง 18.5% เฮมิเซลลูโลสไม่ใช่สิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายของเซลลูโลสที่ใช้ทำกระดาษ ในทางตรงกันข้าม เซลลูโลสไม้ที่มีปริมาณเฮมิเซลลูโลสสูงนั้นบดง่ายและกระดาษที่ทำจากไม้นั้นมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น (โดยเฉพาะพื้นผิว) เนื่องจากเฮมิเซลลูโลสเป็นสารปรับขนาดตามธรรมชาติที่ดีมาก

ลิกนินเป็นสารที่ไม่เสถียรทางเคมี: ภายใต้อิทธิพลของแสง ความชื้น ออกซิเจน อากาศ และความร้อน ลิกนินจะถูกทำลายซึ่งเป็นผลมาจากการที่เส้นใยพืชสูญเสียความแข็งแรงและทำให้มืดลง ลิกนินแตกต่างจากเซลลูโลสตรงที่ละลายในกรดและด่างเจือจาง วิธีการผลิตเซลลูโลสจากไม้ ฟาง กก และเนื้อเยื่อพืชอื่นๆ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของลิกนิน โครงสร้างของลิกนินมีความซับซ้อนมากและยังไม่มีการศึกษาอย่างเพียงพอ เป็นที่ทราบกันว่าลิกนินเป็นโพลีเมอร์ธรรมชาติซึ่งมีหน่วยโครงสร้างซึ่งเป็นสารตกค้างของอะโรมาติกแอลกอฮอล์ที่มีปฏิกิริยาสูง - β-oxyconiferyl

เป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการถึงชีวิตในปัจจุบันที่ปราศจากโพลีเมอร์ ซึ่งเป็นสารสังเคราะห์ที่ซับซ้อนซึ่งแพร่หลายในกิจกรรมต่างๆ ของมนุษย์ โพลีเมอร์เป็นสารประกอบโมเลกุลสูงที่มีต้นกำเนิดจากธรรมชาติหรือสังเคราะห์ ซึ่งประกอบด้วยโมโนเมอร์ที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมี โมโนเมอร์เป็นหน่วยการทำซ้ำของสายโซ่ที่มีโมเลกุลต้นกำเนิด

สารประกอบอินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง

ด้วยคุณสมบัติเฉพาะตัว สารประกอบโมเลกุลสูงจึงเข้ามาแทนที่วัสดุธรรมชาติ เช่น ไม้ โลหะ หินในขอบเขตต่างๆ ของชีวิตได้สำเร็จ พิชิตขอบเขตการใช้งานใหม่ๆ เพื่อจัดระบบสารกลุ่มใหญ่ดังกล่าว จึงได้นำการจำแนกประเภทของโพลีเมอร์ตามเกณฑ์ต่างๆ ซึ่งรวมถึงองค์ประกอบ วิธีการเตรียม การจัดวางเชิงพื้นที่ และอื่นๆ

การจำแนกประเภทของโพลีเมอร์ตามองค์ประกอบทางเคมีแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:

• สารอินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง
• สารประกอบออร์กาโนเอลิเมนต์
• สารประกอบอนินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง

กลุ่มที่ใหญ่ที่สุดแสดงโดย IUD ออร์แกนิก ได้แก่ เรซิน ยาง น้ำมันพืช ซึ่งก็คือผลิตภัณฑ์จากสัตว์และพืช โมเลกุลขนาดใหญ่ของสารเหล่านี้ในสายโซ่หลักพร้อมกับอะตอมของคาร์บอนประกอบด้วยอะตอมของออกซิเจน ไนโตรเจน และองค์ประกอบอื่นๆ

คุณสมบัติของพวกเขา:

• มีความสามารถในการเปลี่ยนรูปย้อนกลับนั่นคือความยืดหยุ่นภายใต้แรงกดต่ำ
• ที่ความเข้มข้นต่ำสามารถสร้างสารละลายที่มีความหนืดได้
• เปลี่ยนลักษณะทางกายภาพและทางกลภายใต้อิทธิพลของรีเอเจนต์จำนวนขั้นต่ำ
• ภายใต้การกระทำทางกล ทิศทางของโมเลกุลขนาดใหญ่เป็นไปได้

สารประกอบออร์กาโนเอลิเมนต์

Organoelement IUDs ซึ่งมีโมเลกุลขนาดใหญ่รวมถึงอะตอมขององค์ประกอบอนินทรีย์ - ซิลิคอน, ไทเทเนียม, อลูมิเนียม - และอนุมูลไฮโดรคาร์บอนอินทรีย์นั้นถูกสร้างขึ้นโดยเทียมและไม่มีอยู่ในธรรมชาติ การจำแนกประเภทของโพลีเมอร์จะแบ่งพวกมันออกเป็นสามกลุ่ม

• กลุ่มแรกคือสารที่สายโซ่หลักประกอบด้วยอะตอมของธาตุบางชนิดที่ล้อมรอบด้วยอนุมูลอินทรีย์
• กลุ่มที่สองประกอบด้วยสารที่มีสายโซ่หลักซึ่งมีอะตอมของคาร์บอนสลับกันและธาตุต่างๆ เช่น ซัลเฟอร์ ไนโตรเจน และอื่นๆ
• กลุ่มที่สามประกอบด้วยสารที่มีสายโซ่หลักอินทรีย์ล้อมรอบด้วยกลุ่มออร์กาโนอิลิเมนต์ต่างๆ

ตัวอย่างเช่น สารประกอบออร์กาโนซิลิคอน โดยเฉพาะซิลิโคน ซึ่งมีความต้านทานการสึกหรอสูง

สารประกอบโมเลกุลสูงอนินทรีย์ในสายโซ่หลักประกอบด้วยออกไซด์ของซิลิคอนและโลหะ - แมกนีเซียม อลูมิเนียม หรือแคลเซียม พวกเขาไม่มีกลุ่มอะตอมอินทรีย์ด้านข้าง พันธะในสายโซ่หลักคือโควาเลนต์และไอออนิกโควาเลนต์ ซึ่งเป็นตัวกำหนดความแข็งแรงสูงและทนความร้อน ซึ่งรวมถึงแร่ใยหิน เซรามิก แก้วซิลิเกต ควอตซ์

IUD ของโซ่คาร์บอนและเฮเทอโรเชน

การจำแนกประเภทของโพลีเมอร์ตามองค์ประกอบทางเคมีของสายโซ่โพลีเมอร์หลักเกี่ยวข้องกับการแบ่งสารเหล่านี้ออกเป็นสองกลุ่มใหญ่

• สายโซ่คาร์บอนซึ่งสายโซ่หลักของโมเลกุลขนาดใหญ่ของ IUD ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนเท่านั้น
• เฮเทอโรเชน ซึ่งในสายโซ่หลักมีอะตอมอื่นพร้อมกับอะตอมของคาร์บอนที่ให้คุณสมบัติเพิ่มเติมแก่สาร

แต่ละกลุ่มใหญ่เหล่านี้ประกอบด้วยกลุ่มย่อยต่อไปนี้ ซึ่งมีโครงสร้างของสายโซ่ จำนวนองค์ประกอบย่อย องค์ประกอบ และจำนวนสาขาด้านข้างที่แตกต่างกัน:

• สารประกอบที่มีพันธะอิ่มตัวในสายโซ่ เช่น โพลีเอทิลีนหรือโพลีโพรพีลีน
• โพลีเมอร์ที่มีพันธะไม่อิ่มตัวในสายโซ่หลัก เช่น โพลิบิวทาไดอีน
• สารประกอบโมเลกุลสูงที่ใช้แทนฮาโลเจน - เทฟลอน;
• โพลีเมอร์แอลกอฮอล์ ตัวอย่างคือโพลีไวนิลแอลกอฮอล์
• IUD ที่ได้รับจากอนุพันธ์ของแอลกอฮอล์เช่นโพลีไวนิลอะซิเตต
• สารประกอบที่ได้มาจากอัลดีไฮด์และคีโตน เช่น โพลีอะโครลีน

• โพลีเมอร์ที่ได้จากกรดคาร์บอกซิลิกซึ่งมีกรดโพลีอะคริลิกเป็นตัวแทน
• สารที่ได้มาจากไนไตรล์ (PAN);
• สารที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงที่ได้มาจากอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน เช่น โพลีสไตรีน

การแบ่งตามลักษณะของเฮเทอโรอะตอม

การจำแนกประเภทของโพลีเมอร์อาจขึ้นอยู่กับลักษณะของเฮเทอโรอะตอมด้วย ซึ่งมีหลายกลุ่ม:

• มีอะตอมออกซิเจนในสายโซ่หลัก - โพลีเอสเตอร์และโพลีเอสเตอร์และเปอร์ออกไซด์
• สารประกอบที่มีอะตอมไนโตรเจนในสายโซ่หลัก - โพลีเอมีนและโพลีเอไมด์
• สารที่มีออกซิเจนและอะตอมของไนโตรเจนอยู่ในสายโซ่หลัก เช่น โพลียูรีเทน
• VMC ที่มีอะตอมซัลเฟอร์ในสายโซ่หลัก - โพลีไทโออีเทอร์และโพลีเตตระซัลไฟด์
• สารประกอบที่มีอะตอมฟอสฟอรัสอยู่ในสายโซ่หลัก

โพลีเมอร์ธรรมชาติ

ปัจจุบันยังยอมรับการจำแนกประเภทของโพลีเมอร์ตามแหล่งกำเนิดและลักษณะทางเคมีซึ่งแบ่งได้ดังนี้:

• โดยธรรมชาติเรียกอีกอย่างว่าไบโอโพลีเมอร์
• สารประดิษฐ์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง
• สารประกอบสังเคราะห์

IUD ตามธรรมชาติเป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตบนโลก สิ่งสำคัญที่สุดคือโปรตีนซึ่งเป็น "ส่วนประกอบ" ของสิ่งมีชีวิตซึ่งโมโนเมอร์คือกรดอะมิโน โปรตีนเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาทางชีวเคมีทั้งหมดของร่างกาย หากไม่มีโปรตีน การทำงานของระบบภูมิคุ้มกัน กระบวนการแข็งตัวของเลือด การก่อตัวของเนื้อเยื่อกระดูกและกล้ามเนื้อ การแปลงพลังงาน และอื่นๆ อีกมากมายเป็นไปไม่ได้ หากไม่มีกรดนิวคลีอิก การจัดเก็บและการถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรมจึงเป็นไปไม่ได้

โพลีแซ็กคาไรด์เป็นไฮโดรคาร์บอนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงซึ่งร่วมกับโปรตีนมีส่วนร่วมในการเผาผลาญ การจำแนกประเภทของโพลีเมอร์ตามแหล่งกำเนิดทำให้เราสามารถจำแนกสารที่มีโมเลกุลสูงตามธรรมชาติออกเป็นกลุ่มพิเศษได้

โพลีเมอร์ประดิษฐ์และสังเคราะห์

โพลีเมอร์ประดิษฐ์ได้มาจากธรรมชาติโดยผ่านการดัดแปลงทางเคมีหลายวิธีเพื่อให้มีคุณสมบัติที่จำเป็น ตัวอย่างคือเซลลูโลสซึ่งเป็นที่มาของพลาสติกหลายชนิด การจำแนกประเภทของโพลีเมอร์ตามแหล่งกำเนิดระบุว่าเป็นสารสังเคราะห์ IUD สังเคราะห์ผลิตขึ้นทางเคมีโดยใช้ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันหรือปฏิกิริยาโพลีคอนเดนเซชัน คุณสมบัติและขอบเขตการใช้งานจึงขึ้นอยู่กับความยาวของโมเลกุลขนาดใหญ่ ซึ่งก็คือน้ำหนักโมเลกุล ยิ่งมีขนาดใหญ่เท่าไร วัสดุที่ได้ก็จะยิ่งแข็งแรงขึ้นเท่านั้น การจำแนกประเภทของโพลีเมอร์ตามแหล่งกำเนิดทำได้สะดวกมาก ตัวอย่างยืนยันเรื่องนี้

โมเลกุลขนาดใหญ่เชิงเส้น

การจำแนกประเภทโพลีเมอร์ใดๆ ค่อนข้างจะขึ้นกับกฎเกณฑ์ และแต่ละประเภทก็มีข้อเสียในตัวเอง เนื่องจากไม่สามารถสะท้อนคุณลักษณะทั้งหมดของกลุ่มสารที่กำหนดได้ อย่างไรก็ตามจะช่วยจัดระบบให้พวกเขาได้ การจำแนกประเภทของโพลีเมอร์ตามรูปร่างของโมเลกุลขนาดใหญ่แบ่งออกเป็นสามกลุ่มดังต่อไปนี้:

• เชิงเส้น;
• แตกแขนง;
• เชิงพื้นที่ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าตาข่าย

สายโซ่ยาว โค้งหรือเป็นเกลียวของ IUD เชิงเส้นทำให้สารมีคุณสมบัติพิเศษบางอย่าง:

• เนื่องจากลักษณะของพันธะระหว่างโมเลกุลจึงก่อให้เกิดเส้นใยที่แข็งแรง
• พวกเขามีความสามารถในการขนาดใหญ่และระยะยาว แต่ในขณะเดียวกันก็สามารถเปลี่ยนรูปกลับได้
• คุณสมบัติที่สำคัญคือความยืดหยุ่น
• เมื่อละลายสารเหล่านี้จะเกิดเป็นสารละลายที่มีความหนืดสูง

โมเลกุลขนาดใหญ่ที่แตกแขนง

โพลีเมอร์แบบกิ่งก้านก็มีโครงสร้างเชิงเส้นเช่นกัน แต่มีกิ่งก้านด้านข้างหลายกิ่งซึ่งสั้นกว่ากิ่งหลัก ในขณะเดียวกัน คุณสมบัติก็เปลี่ยนไป:

• ความสามารถในการละลายของสารที่มีโครงสร้างแตกแขนงสูงกว่าสารเชิงเส้นดังนั้นจึงก่อให้เกิดสารละลายที่มีความหนืดต่ำกว่า
• เมื่อความยาวของโซ่ด้านข้างเพิ่มขึ้น แรงระหว่างโมเลกุลจะอ่อนลง ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มความนุ่มนวลและความยืดหยุ่นของวัสดุ
• ยิ่งระดับการแตกแขนงสูงเท่าไร คุณสมบัติทางกายภาพของสารดังกล่าวก็จะยิ่งเข้าใกล้คุณสมบัติของสารประกอบโมเลกุลต่ำทั่วไปมากขึ้นเท่านั้น

โมเลกุลขนาดใหญ่สามมิติ

ตาข่ายสารประกอบโมเลกุลสูงมีลักษณะแบน (ชนิดบันได และปาร์เก้) และสามมิติ วัสดุทรงแบน ได้แก่ ยางธรรมชาติและกราไฟต์ ในโพลีเมอร์เชิงพื้นที่จะมีการเชื่อมโยงข้าม - "สะพาน" ระหว่างโซ่ทำให้เกิดโมเลกุลขนาดใหญ่สามมิติขนาดใหญ่ที่มีความแข็งเป็นพิเศษ

ตัวอย่างจะเป็นเพชรหรือเคราติน สารประกอบโมเลกุลสูงที่เป็นโครงข่ายเป็นพื้นฐานของยาง พลาสติกบางชนิด ตลอดจนกาวและสารเคลือบเงา

เทอร์โมพลาสติกและเทอร์โมเซต

การจำแนกประเภทของโพลีเมอร์ตามแหล่งกำเนิดและสัมพันธ์กับความร้อนมีวัตถุประสงค์เพื่อระบุลักษณะพฤติกรรมของสารเหล่านี้เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับกระบวนการที่เกิดขึ้นระหว่างการให้ความร้อน หากปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลอ่อนลงและพลังงานจลน์ของโมเลกุลเพิ่มขึ้นสารนั้นก็จะอ่อนตัวลงและกลายเป็นสถานะหนืด เมื่ออุณหภูมิลดลง มันจะกลับสู่สภาวะปกติ - ลักษณะทางเคมีของมันยังคงไม่เปลี่ยนแปลง สารดังกล่าวเรียกว่าเทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์ เช่น โพลีเอทิลีน

สารประกอบอีกกลุ่มหนึ่งเรียกว่าเทอร์โมเซตติง กลไกของกระบวนการที่เกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อนจะแตกต่างอย่างสิ้นเชิง หากมีพันธะคู่หรือหมู่ฟังก์ชัน พันธะคู่จะมีปฏิกิริยาระหว่างกัน และเปลี่ยนลักษณะทางเคมีของสาร ไม่สามารถคืนรูปร่างเดิมได้เมื่อถูกทำให้เย็นลง ตัวอย่างคือเรซินต่างๆ

วิธีการโพลิเมอไรเซชัน

การจำแนกประเภทของโพลีเมอร์อีกประเภทหนึ่งคือโดยวิธีการผลิต มีวิธีการรับ IUD ดังต่อไปนี้:

• การเกิดพอลิเมอไรเซชันซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้โดยใช้กลไกปฏิกิริยาไอออนิกและอนุมูลอิสระ
• การควบแน่น

การเกิดพอลิเมอไรเซชันเป็นกระบวนการสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่โดยการเชื่อมต่อตามลำดับของหน่วยโมโนเมอร์ โดยปกติแล้วจะเป็นสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำซึ่งมีพันธะและกลุ่มไซคลิกหลายตัว ในระหว่างปฏิกิริยา พันธะคู่หรือพันธะในกลุ่มไซคลิกจะขาด และพันธะใหม่จะเกิดขึ้นระหว่างโมโนเมอร์เหล่านี้ หากปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับโมโนเมอร์ชนิดเดียวกัน จะเรียกว่าโฮโมโพลีเมอไรเซชัน เมื่อใช้โมโนเมอร์ประเภทต่างๆ จะเกิดปฏิกิริยาโคโพลีเมอไรเซชัน

ปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ที่สามารถเกิดขึ้นได้เอง แต่มีการใช้สารออกฤทธิ์เพื่อเร่งปฏิกิริยา ด้วยกลไกอนุมูลอิสระ กระบวนการนี้เกิดขึ้นในหลายขั้นตอน:

• การเริ่มต้น ในขั้นตอนนี้ ผ่านแสง ความร้อน สารเคมี หรืออิทธิพลอื่น ๆ กลุ่มแอคทีฟ - อนุมูล - ก่อตัวขึ้นในระบบ
• เพิ่มความยาวของโซ่ ระยะนี้มีลักษณะพิเศษคือการเติมโมโนเมอร์เพิ่มเติมให้กับอนุมูลเพื่อสร้างอนุมูลใหม่
• การสิ้นสุดแบบลูกโซ่เกิดขึ้นเมื่อกลุ่มที่ใช้งานโต้ตอบกันเพื่อสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ไม่ใช้งาน

เป็นไปไม่ได้ที่จะควบคุมโมเมนต์ของการยุติสายโซ่ ดังนั้นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ได้จึงมีน้ำหนักโมเลกุลต่างกัน

หลักการทำงานของกลไกไอออนิกของปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันนั้นเหมือนกับกลไกอนุมูลอิสระ แต่ที่นี่แคตไอออนและแอนไอออนทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางที่แอคทีฟ ดังนั้นจึงมีความแตกต่างระหว่างพอลิเมอไรเซชันของประจุบวกและประจุลบ ในอุตสาหกรรม โพลีเมอร์ที่สำคัญที่สุดผลิตโดยกระบวนการโพลิเมอไรเซชันแบบรุนแรง: โพลีเอทิลีน โพลีสไตรีน และอื่นๆ อีกมากมาย ไอออนิกพอลิเมอไรเซชันใช้ในการผลิตยางสังเคราะห์

การควบแน่น

กระบวนการก่อตัวของสารประกอบโมเลกุลสูงโดยการแยกสารโมเลกุลต่ำบางชนิดเป็นผลพลอยได้คือการเกิดโพลีคอนเดนเซชันซึ่งแตกต่างจากการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันตรงที่องค์ประกอบองค์ประกอบของโมเลกุลขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นไม่สอดคล้องกับองค์ประกอบของสารตั้งต้น มีส่วนร่วมในปฏิกิริยา พวกมันสามารถเกี่ยวข้องกับสารประกอบที่มีหมู่ฟังก์ชันเท่านั้น ซึ่งเมื่อทำปฏิกิริยากัน จะแยกโมเลกุลของสารอย่างง่ายออกและสร้างพันธะใหม่ การควบแน่นของสารประกอบสองฟังก์ชันจะทำให้เกิดโพลีเมอร์เชิงเส้น เมื่อสารประกอบโพลีฟังก์ชันมีส่วนร่วมในการทำปฏิกิริยา จะเกิด BMC ที่มีโครงสร้างกิ่งก้านหรือแม้แต่โครงสร้างเชิงพื้นที่ สารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยายังทำปฏิกิริยากับผลิตภัณฑ์ระดับกลาง ทำให้เกิดการยุติสายโซ่ ดังนั้นจึงควรเอาพวกมันออกจากโซนปฏิกิริยาจะดีกว่า

โพลีเมอร์บางชนิดไม่สามารถหาได้จากวิธีการโพลีเมอไรเซชันหรือโพลีคอนเดนเซชันที่รู้จัก เนื่องจากไม่มีโมโนเมอร์เริ่มต้นที่จำเป็นซึ่งสามารถเข้าร่วมได้ ในกรณีนี้การสังเคราะห์โพลีเมอร์จะดำเนินการโดยการมีส่วนร่วมของสารประกอบโมเลกุลสูงที่มีกลุ่มฟังก์ชันที่สามารถทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกันได้

การจำแนกประเภทของโพลีเมอร์มีความซับซ้อนมากขึ้นทุกวัน เนื่องจากมีสารมหัศจรรย์ที่มีคุณสมบัติที่กำหนดไว้ล่วงหน้าชนิดใหม่ๆ เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ และผู้คนไม่สามารถจินตนาการถึงชีวิตของตนเองได้หากไม่มีสารเหล่านี้ อย่างไรก็ตามมีปัญหาอีกประการหนึ่งเกิดขึ้นซึ่งสำคัญไม่น้อย - ความเป็นไปได้ในการกำจัดที่ง่ายและราคาถูก การแก้ปัญหานี้มีความสำคัญมากต่อการดำรงอยู่ของโลก