کاربرد مواد پلیمری در زندگی روزمره

از عصر حجر تا عصر رایانه ها، پیشرفت در موادی که زندگی روزمره ما را راحت می کند، بدیهی است. یکی از این مواد انقلابی در دنیای مدرن، پلیمرها هستند. این ماده حاوی مولکول های بزرگی است. که از طریق پیوند شیمیایی به نام مونومر ساخته می شود. مواد پلیمری

پلیمرها به دلیل طیف وسیعی از خواص، تقریباً در هر جنبه ای از زندگی امروزی وجود دارند. پلیمرهای طبیعی مانند پشم، پنبه و ابریشم در جامعه ما بسیار قبل از این مفهوم وجود داشتند. اولین پلیمر مصنوعی در سال 1869 توسط جان وسلی هایت اختراع شد. که اولین جایگزین توپ های بیلیارد عاج را ساخت.

تا سال 1907 بود که پلیمرها با اختراع باکلیت، اولین پلاستیک مصنوعی که حاوی صفر مولکول طبیعی بود. وارد بخش صنعتی شد. این اختراعات بعداً به عنوان یک رشته از شیمی ماکرومولکولی ظهور کردند. رشته ای که با نام هرمان استودینگر مرتبط است. که در سال 1953 جایزه نوبل را بار دریافت کرد.

از آن زمان تاکنون، پیشرفت‌های متعددی در سنتز پلیمرهای مختلف صورت گرفته است. که به شش جایزه نوبل دیگر مرتبط با حوزه علوم پلیمری کمک کرده است. بیایید نگاهی به برخی از رایج ترین پلیمرهای مورد استفاده در زندگی روزمره بیندازیم. مواد پلیمری

پلی اتیلن ها:

پلی اتیلن که با نام پلی تیلن نیز شناخته می شود. یکی از برجسته ترین پلیمرهای پلاستیکی است که 34 درصد از کل بازار پلاستیک در جهان را به خود اختصاص داده است. این یک ترموپلاستیک سبک و بادوام با ساختار کریستالی و فرمول شیمیایی عمومی
(C2​H4​)n​است.

  . دارای چندین ویژگی فیزیکی عالی مانند شکل پذیری بالا، استحکام ضربه ای بالا و مقاومت شیمیایی بسیار زیاد است. اگرچه انواع مختلفی از پلی اتیلن وجود دارد. که بر اساس چگالی و انشعاب آنها طبقه بندی می شوند. رایج ترین انواعی که ما در زندگی روزمره با آنها مواجه می شویم عبارتند از:

• پلی اتیلن کم چگالی (LDPE)
• پلی اتیلن خطی با چگالی کم (LLDPE)
• پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) مواد پلیمری

پلی استر:

پلی استر کلاس پلیمرهایی است که از یک گروه استری در زیر واحد مونومر تشکیل شده است. در زندگی روزمره، بیشتر به عنوان نوعی فیبر به نام پلی اتیلن ترفتالات (PET) شناخته می شود. پلی استر بسته به تاریخچه تولید و حرارتی آن می تواند. هم یک پلیمر آمورف و هم یک پلیمر نیمه کریستالی باشد.

 الیاف پلی استر اغلب با الیاف طبیعی مخلوط می شوند. تا پارچه ای با خواص سنگدانه ایجاد شود. در مقایسه با الیاف طبیعی، الیاف پلی استر مقاومت بالایی در برابر آب، باد و محیط زیست دارند. علاوه بر این، خاصیت آبگریز آن، آن را برای لباس‌ها و ژاکت‌هایی که در محیط‌های مرطوب یا مرطوب استفاده می‌شوند. ایده‌آل می‌کند، با پوشش دادن پارچه با روکش مقاوم در برابر آب، این اثر را تشدید می‌کند.

 علاوه بر لباس و پارچه، PET همچنین به عنوان یک بستر در سلول های خورشیدی، یک مانع ضد آب برای کابل ها، و همچنین به عنوان یک مانع اکسیژن برای سیلندرهای گاز فشار قوی کامپوزیت نوع IV استفاده می شود.  مواد پلیمری

اکریلیک ها:

اکریلیک ها که به عنوان پلیمرهای آکریلات نیز شناخته می شوند. گروهی از پلیمرهای تهیه شده از مونومر آکریلات هستند ({CH}_{2}{=}{CHCOO}^{-}CH  ). این مواد معمولاً به دلیل شفافیت، مقاومت در برابر شکستگی و خاصیت ارتجاعی شناخته می شوند.

 این ویژگی ها اکریلیک را برای کاربردهایی که نیاز به شفافیت بالا و مقاومت در برابر ضربه دارند. بسیار مفید می کند. برخی از کاربردهای رایج عبارتند از: میخ های اکریلیک، رنگ اکریلیک، موانع امنیتی، صفحه نمایش ال سی دی و دکورهای اکریلیک منزل.

 اکریلیک دیگر شامل رزین‌های سیانواکریلات است. که به چسب‌های سریع الاثر مانند چسب فوق‌العاده، چسب حساس به فشار و غیره تبدیل می‌شود. پلی-2-هیدروکسی اتیل متاکریلات، به اختصار پلی HEMA، اکریلیک است. که در بخش پزشکی برای ساخت لنزهای تماسی استفاده می‌شود.

پلی وینیل الکل ها:

پلی وینیل کلراید (PVC یا وینیل) یک ماده ترموپلاستیک با استحکام بالا است. که به دو شکل اصلی سفت و انعطاف پذیر می باشد. از پلیمریزاسیون مونومر وینیل کلرید تولید می شود. این یک جامد سفید و شکننده است. که به صورت پودر یا گرانول در می آید. پی وی سی به دلیل ویژگی های چندمنظوره مانند سبکی، دوام، هزینه کم و سهولت پردازش، جایگزین چندین مصالح ساختمانی معمولی مانند چوب، فلز، بتن، لاستیک، سرامیک و سایر موارد در کاربردهای مختلف شده است.

لوله‌های PVC جایگزین لوله‌های فلزی مورد استفاده برای توزیع آب خانگی شده‌اند و در نتیجه خطر آلودگی از طریق خوردگی را کاهش می‌دهند. معمولاً به عنوان یک پوشش عایق برای شبکه سیم های برق در سراسر خانه استفاده می شود. PVC در ساخت درهای کشویی و قاب های پنجره استفاده می شود که بسیار بادوام، مقرون به صرفه هستند و به صرفه جویی در انرژی هنگام گرمایش و سرمایش خانه ها کمک می کنند. در واقع پنجره های وینیل سه برابر پنجره های آلومینیومی عایق حرارتی دارند. همچنین نقش ایمنی حیاتی در توزیع داروی نجات دهنده از طریق کیسه های IV و لوله های پزشکی ایفا می کند. تقریباً یک سوم مواد پزشکی مبتنی بر پلاستیک از PVC ساخته شده است.

پلی پروپیلن:

پلی پروپیلن  یکی از پرکاربردترین و مقرون به صرفه ترین پلیمرهای ترموپلاستیک در تمامی پلاستیک ها می باشد. این یک پلیمر سفت و نیمه کریستالی است. که از طریق پلیمریزاسیون رشد زنجیره ای مونومر پروپن (یا پروپیلن) تولید می شود. این دارای چندین ویژگی است. که آن را به انتخاب بهتری از پلاستیک نسبت به پلی اتیلن تبدیل می کند. به عنوان مثال، نقطه ذوب بالاتر آن را در ساخت ظروف ایمن در مایکروویو قابل استفاده می کند. و مقاومت بالاتر در برابر ترک خوردگی و استرس، حتی در صورت خم شدن، آسیب پذیری آن را در برابر روزانه کمتر می کند.  مواد پلیمری

ساییدگی و پارگی. ویژگی های پلی پروپیلن آن را برای محصولات سخت و مستحکم از سپرهای محافظ اتومبیل گرفته تا ابزارهای پزشکی نجات دهنده. و تجهیزات هوای سرد برای سربازان ایده آل می کند.

 علاوه بر این، می‌توان آن را در طیف گسترده‌ای از بسته‌بندی مهندسی کرد. که به محافظت از محصولاتی که ما هر روز به آنها اعتماد داریم. از دارو گرفته تا ماست و غذای کودک کمک می‌کند. حجم زیادی از PP در صنایع پارچه استفاده می شود.

 الیاف PP در بسیاری از کاربردها از جمله لایه شکافی، نوار، تسمه، رشته پیوسته حجیم، الیاف اصلی، باند چرخیده و رشته پیوسته استفاده می شود. برای کاربردهای دریایی، از طناب‌ها و ریسمان‌های PP استفاده می‌شود، زیرا بسیار قوی و مقاوم در برابر رطوبت هستند.  مواد پلیمری

لاستیک ها:

لاستیک یک الاستومر است، یعنی پلیمری که در درجه اول با توانایی آن در بازیابی شکل اولیه خود پس از تغییر شکل مشخص می شود. انواع مختلفی از لاستیک وجود دارد. اما همه آنها به دو نوع کلی تقسیم می شوند:

• لاستیک طبیعی و
• لاستیک مصنوعی.

 لاستیک طبیعی عمدتاً به شکل لاتکس از درخت لاستیک (Hevea brasiliensis) یا سایر گیاهان برداشت می شود. از نظر شیمیایی، این یک پلیمر از ایزوپرن است که با نام 2-متیل بوتا-1،3-دین نیز شناخته می شود.

 لاستیک های مصنوعی در کارخانه های شیمیایی با استفاده از پتروشیمی ها به عنوان نقطه شروع تولید می شوند. یکی از شناخته شده ترین لاستیک های مصنوعی نئوپرن است که از نظر شیمیایی به عنوان پلی کلروپرن شناخته می شود. که از واکنش استیلن و اسید هیدروکلریک با یکدیگر ساخته می شود. نئوپرن پایداری شیمیایی خوبی دارد و خاصیت ارتجاعی خود را در محدوده دمایی وسیعی حفظ می‌کند، که آن را به یک ماده ترجیحی برای تولید لباس‌های مرطوب، مچ‌بند و زانوبندهای ارتوپدی، دستکش‌های جراحی، آستین‌های لپ‌تاپ، پد ماوس و واشر تبدیل می‌کند. یکی دیگر از خانواده های محبوب لاستیک های مصنوعی، لاستیک استایرن-بوتادین (SBR) است.  مواد پلیمری

 که از کوپلیمریزاسیون دو مونومر به دست می آید: استایرن و 1،3- بوتادین. این لاستیک به طور گسترده ای برای ساخت لاستیک در سراسر جهان استفاده می شود.

تفلون:

بسیاری از ما وقتی غذای خود را روی تابه نچسب درست می کنیم. با این مواد مواجه می شویم. پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE) یک فلوروپلیمر مصنوعی از تترا فلوئورواتیلن است. و با نام تجاری رایج آن تفلون شناخته می شود. این یکی از لغزنده ترین مواد ساخته شده توسط بشر است.

 جدا از کاربرد آن در آشپزخانه، PTFE به عنوان یک راه حل مقرون به صرفه برای صنایع اعم از نفت و گاز، فرآوری شیمیایی، صنعتی گرفته تا بخش برق/الکترونیک و ساخت و ساز به دلیل خواص گسترده آن مانند مقاومت استثنایی در برابر حرارت و شیمیایی، خوب استفاده می شود. قدرت عایق الکتریکی در محیط های گرم و مرطوب، ثابت دی الکتریک کم، ضد چسبندگی قوی، انعطاف پذیری و جذب آب کم. این ویژگی‌ها باعث می‌شود. تفلون در چندین بخش خودرو از جمله واشر، کاسه نمد میل سوپاپ، آب‌بند شفت، آستر شیلنگ‌های سوخت، فرمان برق، گیربکس و غیره قابل استفاده باشد. در صنایع شیمیایی می‌توان از آن به عنوان پوشش مبدل‌های حرارتی، پمپ‌ها، دیافراگم‌ها استفاده کرد.

پروانه ها، مخازن، مخازن واکنش، اتوکلاوها، کانتینرها و … به دلیل خواص الکتریکی در عایق کاری، بردهای مدار چاپی انعطاف پذیر، قطعات نیمه هادی و … کاربرد فراوانی دارد.

نایلون:

بسیاری از ما با اصطلاح “نایلون” به عنوان یک الیاف ابریشمی فوق العاده قوی که به طور کلی در چترها، جوراب ها و طناب ها یافت می شود آشنا هستیم. در شیمی، نایلون یک نام عمومی برای دسته ای از پلی آمیدها (پلیمرهایی با واحدهای مونومر تکرار شونده به هم مرتبط با پیوندهای آمیدی) است. نایلون ها عموماً از واکنش مونومرهای دو عملکردی حاوی بخش های مساوی آمین و اسید کربوکسیلیک تولید می شوند به طوری که آمیدها در هر دو انتهای هر مونومر تشکیل می شوند. بسته به ماهیت واحدهای مونومر، انواع مختلفی از نایلون وجود دارد. دو مورد از پرکاربردترین نایلون ها عبارتند از:

• نایلون 6
• نایلون 6.6

   سیلیکون:

سیلیکون که با نام پلی سیلوکسان نیز شناخته می شود، یک الاستومری با کارایی بالا است که از سیلوکسان های پلیمریزه شده (زنجیره های ساخته شده از اتم های سیلیسیم و اکسیژن متناوب) ساخته شده است. با تغییر طول ها، گروه های جانبی و اتصال عرضی زنجیره -Si-O-، سیلیکون ها را می توان با طیف گسترده ای از خواص و ترکیبات سنتز کرد. این ویژگی ها از عملکرد در دمای بالا گرفته تا دوام، خواص عایق الکتریکی عالی و همچنین شفافیت متفاوت متغیر است.

با این ویژگی های منحصر به فرد، لاستیک سیلیکون به طور گسترده ای در صنایعی مانند هوافضا، خودروسازی، ساخت و ساز، پزشکی، برق، فرآوری مواد غذایی و غیره استفاده می شود. به عنوان مثال، درزگیرها و چسب های ساخته شده از سیلیکون برای آب بندی و محافظت از درها، پنجره ها، بال ها استفاده می شود. و قطعات الکتریکی در بخش های هوانوردی و ساخت و ساز. به دلیل خواص غیر سمی، سیلیکون ها اغلب در بخش پزشکی برای ایمپلنت ها و سیستم های دارورسانی استفاده می شوند. پیشرفت‌ها در فناوری سیلیکون باعث می‌شود رنگ‌ها و پوشش‌های بیرونی امروزی دوام بیشتری داشته باشند و در برابر نور خورشید و آلودگی مقاومت کنند. رنگ های ساخته شده با سیلیکون دارای چسبندگی استثنایی، پراکندگی رنگدانه و مقاومت شیمیایی، آب و هوا و لکه هستند.

هیدروژل:

هیدروژل یک شبکه سه بعدی (سه بعدی) از پلیمرهای آبدوست است که می تواند مقدار قابل توجهی آب را جذب و نگه دارد و در عین حال ساختار خود را به دلیل اتصالات شیمیایی یا فیزیکی زنجیره های پلیمری جداگانه حفظ کند. اتصالات عرضی فیزیکی شامل پیوندهای هیدروژنی، برهمکنش های آبگریز و درهم تنیدگی های زنجیره ای است، در حالی که پیوند متقابل شیمیایی شامل پیوندهای کووالانسی بین رشته های پلیمری است. پلیمرهای مورد استفاده برای ایجاد هیدروژل معمولا دارای مونومرهای حاوی گروه های آبدوست هستند.

به همین دلیل است که آنها در جذب آب بسیار کارآمد هستند. هیدروژل ها در محصولات مختلف روزمره مانند ژل مو، خمیر دندان و لوازم آرایشی ظاهر می شوند. برخی از هیدروژل های سوپرجاذب موادی بر پایه آکریلات هستند که عمدتاً برای جذب مایعات در پوشک های یکبار مصرف استفاده می شوند. ساختار پر تخلخل هیدروژل‌ها به داروها اجازه بارگیری و سپس رهاسازی می‌دهد، که تحویل طولانی‌مدت دارو از طریق پوست را آسان‌تر می‌کند و امکان سیستم تحویل دارو را کنترل می‌کند. یکی دیگر از کاربردهای مهم هیدروژل ها در بخش پزشکی شامل مهندسی بافت است (مجموعه ای از روش هایی که می توانند بافت های آسیب دیده یا بیمار را با تقلیدهای بافت طبیعی، مصنوعی یا نیمه مصنوعی جایگزین یا ترمیم کنند). هم مواد مصنوعی و هم مواد مشتق شده طبیعی را می توان برای تشکیل هیدروژل برای داربست های مهندسی بافت استفاده کرد.  مواد پلیمری

نگارنده: مهناز معصومی راد

منبع: https://studiousguy.com