“پلیمریزاسیون چیست؟” پلیمریزاسیون یا Polymerization فرآیندی است که در آن مولکول‌های مونومر در کنار یکدیگر قرار میگیرند تا تبدیل به یک مولکول بزرگتر بنام پلیمر شوند. پلیمریزاسیون یکی از انواع واکنش‌های شیمیایی است که در این فرآیند مولکول‌های کوچک کنار هم قرار میگیرند و باعث می‌شوند ساختار 3 بعدی مولکول پلیمر تشکیل شود. آخرین مرحله در ساخت پلیمرها تبدیل شدن مونومرها یا تک‌پارها به یک زنجیره طویل از پلیمر است که به آن بسپار می‌گویند. روش پلیمریزاسیون شامل انواع مختلفی است که در ادامه به توضیحات مفصل آن می‌پردازیم.

فرآیند پلیمریزاسیون چیست ؟

همانطور که در مطالب بالا نیز اشاره کردیم در واکنش پلیمریزاسیون ماکرومولکول‌ها یا درشت مولکول‌های تولید می‌شوند و ساختار خطی یا شاخه‌ایی را به وجود می‌آورند. بسته به نوع گروه‌های عاملی که در مونومر است ممکن است واکنش پلیمریزاسیون متفاوت باشد. ساده‌ترین نوع واکنش شیمیایی پلیمریزاسیون که فقط یک نوع مونومر را شامل می‌شود، کوپلیمریزاسیون نام دارد. زمانی که واکنش پلیمریزاسیون رخ می‌دهد از طریق واکنش‌های شیمیایی مولکول‌ها به یکدیگر متصل می‌شوند تا یک درشت مولکول را بوجود آورند. به این مولکو‌های بزرگ که جرم مولکولی بالاتری دارند ماکرومولکول گفته می‌شود.

انواع پلیمریزاسیون چیست ؟

روش‌های پلیمریزاسیون بر اساس محیط به 7 نوع دسته بندی می‌شوند. اما به صورت کلی این واکنش به 2 دسته تقسیم می‌شود و این هفت مورد جزوه یکی از این مراحل قرار داده می‌شوند. انواع اصلی پلیمریزاسیون شامل:

1. پلیمریزاسیون زنجیره‌ای
2. پلیمریزاسیون مرحله‌ای

است. دیگر روش‌های دیگر که در قالب یکی از این 2 می‌شوند به صورت:

• توده‌ای
• محلولی
• تعلیقی
• رسوبی
• امولسیونی
• بین سطحی
• پراکنشی

مقاله مرتبط: آشنایی با ساختار پلی اتیلن و انواع آن، برای مطالعه کلیک کنید.

پلیمریزاسیون زنجیره ای

در روش زنجیره‌ایی مونومرها به آرامی با یکدیگر واکنش می‌دهند اما وزن مولکولی پلیمر با سرعت زیادی افزایش پیدا می‌کند. پلیمریزاسیون زنجیره‌ایی دارای 3 مرحله است که شامل:

1. شروع Initiation
2. رشد Propagation
3. اختتام Termination

1- در این مرحله نیاز به آغازگر یا همان Initiation داریم تا تجزیه شروع شود. در زمانی که واکنش شروع شد مونومری که حالت ناپایدار دارد با مابقی مونومرها واکنش می‌دهد و زنجیره پلیمری تشکیل می‌گردد. شروع کننده‌ها خود انواع مختلفی دارند که شامل رادیکال آزاد، آنیون و کاتیون هستند. اینکه کدام یک از این موارد بخواهد در واکنش شیمیایی ما نقش خود را ایفا کند، کاملا بستگی به ذات مونومر دارد.

2- در مرحله رشد مونومری که حالت ناپایدار دارد با مونومر دیگر واکنش می‌دهد و واحدهای مونومری برای رشد به زنجیره تشکیل دهنده اضافه می‌شوند. در این مرحله زنجیره‌های ناپایدار تشکیل می‌شوند که حاصل واکنش بین مونومر ناپایدار و دیگر مونمرها هستند. نتیجه خروجی از مرحله رشد تشکیل زنجیره ناپایداری از پلیمر است.

3- در مرحله پایانی که اختتام نام دارد 2 فرآیند صورت میگیرد. ترکیب و تسهیم. در ترکیب 2 زنجیره پلیمیری که به صورت ناپایدار هستند با هم واکنش می‌دهند و یک زنجیره بزرگتر که آن هم به صورت غیرفعال است به وجود می‌آید نام این زنجیره Inactive Chains است. سپس در تسهیم نامتناسب یکی از زنجیره‌ها، پلیمر هیدروژنی را به زنجیر دیگر می‌دهد و خودش تبدیل به زنجیر اشباع می‌گردد و زنجیر دیگری که گیرنده بود به صورت غیراشباع می‌ماند و در نهایت واکنش تمام می‌شود.

مقاله مرتبط: آشنایی با ساختار پلی پروپیلن و انواع آن، برای مطالعه کلیک کنید.

پلیمریزاسیون مرحله ای

در این روش اتصال مونومرها و تشکیل پلیمر در یک لحظه صورت نمیگیرد. در ابتدا باید 2 مونومر با یکدیگر واکنش دهند و یک ساختاری بنام دیمر را تولید کنند. سپس مونومر سومی به دیمر اضافه می‌شود و ساختار به نام تریمر را تشکیل می‌دهد. این روند ادامه پیدا میکند و در نهایت زنجیره پلیمری را تشکیل میدهد. ساخت پلیمر در پلیمریزاسیون مرحله‌ای با کندی انجام میگیرد.

تفاوت بین واکنش پلیمریزاسیون زنجیره ای و مرحله ای چیست؟

واکنش زنجیره ای

• درجه پلیمره شدن بزرگی دارد
• سرعت پلیمریزاسیون با فرآوری کردن واحدهای آغازگر زیاد می‌شود و در نهایت ثابت باقی می‌ماند تا اینکه مونومر به اتمام رسد.
• در مرحله آغاز و مرحله انتشار مکانیزم‌ها با یکدیگر تفاوت دارند
• وزن مولکولی به سرعت افزایش پیدا می‌کند در حالیکه مونومرها به آهستگی مصرف می‌شوند.

واکنش مرحله ای

• درجه پلیمر شدن از متوسط تا کم است
• سرعت پلیمریزاسیون با مصرف کردن گروه‌های عاملی به صورت با روندی ثابت شروع به کاهش یافتن می‌کند.
• سرعت مصرف مونومر بالا است در حالیکه وزن مولکولی به سرعت کمی افزایش پیدا می‌کند
• برای شروع واکنش نیازی به آغازگر نیست

پلیمر طبیعی

پلیمرهای طبیعی، درشت مولکول‌هایی هستند که از طبیعت به صورت گیاهی و یا حیوانی قابلیت استخراج دارند. رشد پلیمرهای طبیعی و یا ساخت آنها همگی از طبیعت نشات میگیرد.

• پشم
• نشاسته موجود در گیاهان
• ابریشم
• DNA
• پروتئین‌هایی مثل مو و ناخن
• آنزیم
• پلی لاکتیک

همگی از پلیمرهای طبیعی هستند که ما به صورت مستقیم و غیر مستقیم با آنها در تماسیم، حتی به صورت خوراکی.

پلیمر صنعتی

بوسیله روش پلیمریزاسیون، پلیمر صنعتی تولید می‌شود. پلیمرهای صنعتی شامل انواع:

• الیاف
• پوشش
• چسب
• پلاستیک
• لاستیک

دسته بندی می‌شود. در این گروه بندی مصرف پلاستیک‌ها از دیگر موارد بیشتر است و کمترین میزان درصد مصرف به لاستیک‌های اختصاص داده شده. از مهم‌ترین پلیمرهای ترموپلاستیکی پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی استایزن و پلی وینیل کلراید را میتوان نام برد که در صنعت پلاستیک بعنوان مواد اولیه مورد استفاده قرار میگیرند. پلاستیک محصولی شفاف به صورت سخت و محکم است که قابلیت تولید با اشکال و ضخامت مختلف را دارند. در جدول زیر به صورت مختصر به معرفی تعدادی از پرکاربردترین انواع مواد اولیه پلاستیکی پرداخته‌ایم.

پارامترهای موثر در فرآیند پلیمریزاسیون

نوع و غلظت در مونومر و ماده پلیمریز کننده، فشار و دما از عوامل مهمی هستند مستقیما در این فرآیند اثر گذار هستند. کنترل این عوامل حین انجام فرآیند حایز اهمیت است بدین جهت که بر کیفیت و خواص پلیمر اثر می‌گذارد. علاوه بر موارد ذکر شده کاتالیزور نیز در بهبود سرعت واکنش پلیمریزاسیون نقش مهمی ایفا میکند.

کاربرد روش پلیمریزاسیون چیست ؟

در صنایع مختلف از جمله الکترونیک، پزشکی، غذا و بسته بندی و خودروسازی این روش نقش بسیار مهمی را ایفا میکند. ساخت انواع سیستم‌های حرکتی، پروتز، کپسول، میکروسفرها و برخی از محصولات بهداشتی در صنعت پزشکی. تولید حسگر، الکترود، باتری و سلول‌های خورشیدی در الکترونیک. تولید بخش‌های داخلی و خارجی خودرو لاستیک، عایق، رنگ و محافظ‌های صوتی در صنعت ماشین سازی و تولید انواع پوشش بسته بندی غذایی  با مقاومت بالا نسبت به نفوذ هوا و رطوبت در صنعت بسته بندی غذایی از مهم‌ترین کاربرهای روش پلیمریزاسیون هستند که در طول زندگی و حتی به صورت روزمره با آن در تماس هستیم.

برگه مرتبط: بسپار استور شرکت بسته بندی مواد غذایی در تهران، جهت مطالعه بیشتر کلیک کنید.

نایلون در پلیمریزاسیون

پلی اتیلن‌ها محصولاتی هستند که جزوه پلیمرها به حساب می‌آیند. هریک از ایم مواد دارای ساختار فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی هستند که باتوجه به نوع فرمول آنها در صنایع مختلف بکار گرفته می‌شوند. نایلون پرکاربردترین محصولی است که در دنیا بوسیله همین روش تولید می‌شود.برای تولید نایلون پلیمری که به آن پلی اتیلن می‌گویند مورد استفاده قرار میگیرد. تولید پلی اتیلن بر اثر ایجاد ترکیب بین گاز طبیعی و نفت خام است که بر اثر سنتز شیمیایی در اتیلن تولید میگردد. پلی اتیلن‌ها گروهی از مواد پیلمری هستند که در ساخت نایلون مورد استفاده قرار میگیرند. این محصول قایلت آنرا دارد که برخی از مواد اولیه را به آن اضافه کرد تا بنوانند خواص گوناگونی را به خود گیرند. الیاف موجود در نایلون دارای دوام بالایی هستند و در برابر فرسایش، پوسیدگی، روغن‌ها و برخی از محلول‌های پاک کننده مقاومت بالایی از خود نشان می‌دهند.  پلی اتیلن دارای 2 گرید است:

1. پلی اتیلن سنگین
2. پلی اتیلن سبک

پلی اتیلن سنگین دارای چگالی بالا است و در ساختار شیمیایی خود تنه یک شاخه اصلی دارد. نام این شاخه اصلی ساتار پلیمر است و در در ساختار شیمایی خود بیشترین تعداد کربن را دارد. بین اتم‌های این محصول پیوند قوی وجود دارد همین موضوع مستقیما در تولید نایلون اثرگذار است و باعث می‌شود تا حالت کشسانی نایلون زیاد شود. برای تولید پلی اتیلن سنگین شرایط واکنش و کاتالیزور حتما باید تحت کنترل دقیق قرار گیرند.

پلی اتیلن سبک بدلیل چگالی کمی که دارد نقطه مقابل پلی اتیلن سنگین قرار میگیرد. از نظر ساختار شیمیایی دارای شاخه‌های فرعی متععد است و همین موضوع باعث می‌شود تا پیوند بین مولکولی ضعیف‌تری داشته باشند. نتیجه این پیوند سست بین مولکولی کاهش مقاومت کشسانی و ضعیف شدن خواص فیزیکی است.

برگه مرتبط: تولید نایلون بسته بندی در تهران با مواد اولیه درجه یک، جهت کسب اطلاعات بیشتر کلیک کنید.

کلام پایانی

در این مقاله به صورت مختصر سعی کردیم تا شما را با کلیات موضوع “پلیمریزاسیون چیست ؟” آشنا سازیم و تاثیر آنرا در زندگی روزمره خود با ذکر برخی از مثال‌ها به صورت ساده بیان کنیم. مجموعه بسپار استور بعنوان یکی از تولید کنندگان انواع بسته بندی انعطاف پذیر در ایران کلیه محصولات این صنف را بالاترین کیفیت و بکارگیری مواد فود گرید برای مشتریان داخل و خارج از کشور تولید می‌نماید. در صورت نیاز به ثبت سفارش جهت تولید انواع نایلون، نایلکس، پاکت و لفاف میتوانید از طرق تماس با کارشناسان فروش مجموعه در ارتباط باشید تا راهنمایی کامل در این زمینه را دریافت نمایید.