پاورپوینت مبانی شیمی پلیمر

***1

مبانی شیمی پلیمر 

جلد اول

مترجم سید احمد میرشکرایی

***2

مقدمه

مقدمه ای بر علوم پلیمری

تاریخ پیدایش و تکوین پلیمر ها

تعریف: پلیمر مولکول بسیار بزرگی است که در اثر تکرار یک واحد تکرار شونده ( مونومر) و اتصال این واحدها به یکدیگر حاصل می شود.

انواع پلیمرها از نظر

 منشاء:

1-پلیمر های طبیعی :  سلولز( گلوکز)، نشاسته ( گلوکز)، انسولین ( اسیدهای آمینه) و لیگنین ( فنیل پروپان)

2-پلیمر های سنتزی: پلی اتیلن، پلی استر( داکرون)،پلی آمید (نایلون)

انواع پلیمرها از نظر

 روش تهیه

1-پلیمرهای رشد زنجیری (افزایشی): افزایش آغازگر(رادیکالی،آنیونی و کاتیونی) به پیوند دوگانه

تولید ترکیب میانی

افزایش مونومرها به ترکیب میانی(اتشار)

اختتام  مثال: پلی اتیلن

2-پلیمر های کئوردینانسی ( زیگلر- ناتا)

3-پلیمرهای رشد مرحله ای(تراکمی): دو مولکول با دو گروه عاملی با از دست دادن آب متراکم می شوند. مثال: نایلون

***3

گودیر

ولکانیزاسیون در دمای پایین

لاستیک طبیعی

ولکانیزاسیون در دمای بالا

لاستیک ولکانیزه (گرمانرم)

ابونیت ( گرماسخت)

پلاستیک های گرمانرم (ترموپلاستیک ها) مولکول های دوبعدی هستند که در اثر گرم شدن ممکن است نرم شوند ، اما در اثر سرد شدن به حالت اولیه ، خود برگردند.

 اما پلاستیکهای گرماسخت (ترموست ها) پلیمرهای شبکه­ای سه بعدی هستند که با گرم کردن نمیتوان شکل آنها را تغییر داد .

 سلولز و سلولز نیترات ، هر دو پلیمرهای خطی یا دو بعدی هستند ، اما اولی به دلیل داشتن پیوندهای هیدروژنی بین زنجیری نرم نمیشود .

 از سلولز تری نیترات به عنوان ماده منفجر شونده استفاده میشود.

 سلولز دی نیترات ، هنوز مقداری پیوندهای هیدروژنی دارد و به شدت آتشگیر است

***4

 به عنوان نرم کننده (پلاستی سینرر) ، یعنی کاهنده پیوندهای هیدروژنی ، پارکز از روغن کوچک و هایت از کافور استفاده کرد .

 با عبور دادن کولودیون از سوراخهای ریز یک نخ­ساز ئ تبخیر حلالها الیاف نازکی به دست آمد.

 با نیترو زدایی از این الیاف سلولزی به وسیله سدیم بی سولفیت ، اشتعال­پذیری آنها کاهش یافت.

 شاردونِت توانست سلولز را به صورت الیاف نازک پیوسته بازسازی کند .

بیکلند با اجرای واکنش کنترل شده فنول و فرمالدهید توانست رزینهای گرمانرمی تولید کند که قابل تبدیل به پلاستیکهای گرماسخت بودند . او اصطلاح رزین رزول مرحله A را ابداع کرد تا بالکلیت ترموپلاستیک خود را که در اثر تراکم مقدار اضافی فرمالدهید با فنول در شرایط قلیایی تولید می­شود توصیف کند .

 با گرمای بیشتر یا تکوین بیشتر رزین ، رزول مرحله A به یک باکلیت گرماسخت مرحله C (ذوب نشدنی) تبدیل شد .

 بیکلند ، به وسیله تراکم فنول با مقدار کمی فرمالدهید در محلول های اسیدی ، رزوین های ترموپلاستیک به نام نوولاک­ها را نیز تهیه کرد.

 با افزودن فرمالدهید در هگزامتیلن تترامین ، نوولاک­ها به رزینهای گرماسخت تبدیل شدند .

***5

 پلیمرها (بسپار ها) یا ماکرومولکول ها (درشت مولکول ها) مولکول های غول­پیکری هستند که دست کم صد برابر سنگین­تر از مولکولهای کوچکی مانند آب یا متانول هستند .

 اگر فلزات و ترکیبهای معدنی را کنار بگذاریم ، بقیه مواد در دنیا در واقع مواد پلیمری هستند ، مانند پروتئین­ها و نوکلئیک اسیدها ، الیاف و پارچه­ها ، نشاسته ، الاستومرهای دور و بر ما ، رنگها ، سقف و دیوار پلاستیکی ، عایقهای اسفنجی ، بشقابهای ملامینی ، چسبهای اوره – فرمالدهید ، و غیره .

 با وجور تنوع بسیار زیاد در الیاف ، الاستومرها ، و پلاستیکها ، همه آنها ساختار مشابهی دارند و نظریه ها و قوانین یکسانی بر آنها حاکم است . پلیمرهای خطی ، از قبیل پلی اتیلن چگال (HDPE) ، متشکل از زنجیرهای بلندی از اتمهای کربن پیوسته با پیوندهای کووالانسی هستند . واحد تکرارشونده در HDPE ، (-CH2-CH2-) است.

 بیشتر پلیمر های خطی مانند HDPE توموپلاستیک هستند ، یعنی معمولاً بر اثر گرم کردن نرم می شوند و بر اثر سرد کردن سفت می­شوند . این فرآیند ، برگشت پذیر است . اما دسته ای از پلیمرهای خطی ، مانند سلولز ، که دارای نیروهایی بین مولکولی قوی (پیوندهای هیدروژنی) هستند ، بر اثر گرم کردن ، قبل از نرم شدن تجزیه میشوند .

***6

 پلیمر های گرما سخت دارای ساختار شبک ه­­ای هستند و بر اثر گرم کردن نرم نمی­شوند . ترموپلاستیکها ، نظیر لاستیک طبیعی و رزینهای باکلیت مرحله A ، را می­توان با ایجاد پیوندهای عرضی بین زنجیرها به پلیمرهای گرماسخت تبدیل کرد.

 در ابتدا، به دلیل فقدان دانش کافی درباره علوم پلیمری، پیشرفتها صرفاً مبنای تجربی داشتند . اما در دهه 1930 و 1940 ، با تکوین و توسعه تظریه ها توسط اشتادینگر ، کاروترز ، مارک و دیگران ، علوم پلیمری به سرعت رو به پیشرفت نهاد.

 رزینهای رزول ترموپلاستیک ، در اثر گرم کردن مخلوط فنول – فرمالدهید در شرایط قلیایی، به رزینهای گرماسخت تبدیل می­شوند . نوولاکها هنگامی تشکیل میشوند که مقدار ناکافی فرمالدهید با فنول در محیط اسیدی ترکیب شود . نوولاکها در اثر گرم کردن با هگزامتیلن تترامین ، به پلاستیکهای ذوب نشدنی تبدیل میشوند .

***7

فصل دوم:

هدفهای رفتاری کسب  توانایی های زیر میباشد:

تعریف دو مفهوم DP و M را در پلیمرها

تعریف دو مفهوم مونودیسپرس (تکپاشیده) و پلی دیسپرس(بس پاشیده)

توضیح مفاهیم پلیمر خطی، شاخه دار، و شبکه ای

شرح دو مفهوم پلیمربلورین و آمورف را با رسم طرح های مربوطه

بیان مفهوم تاکتیسیته و نتایج منبعث از آن

تعریف مفاهیم طول زنجیر بحرانی، گرانروی و انعطاف پذیری در پلیمرها

ذکر Tg و روشهای تعیین آن و ویژگیهای رفتاری پلیمرها در این دما

توضیح در مورد فاصله میانگین انتها تا انتها در پلیمرها

توضیح چگونگی پیدایش  اسفرولیت ها

 نوشتن معادله آورامی

ارتباط بین ساختار و خواص پلیمرها 

***8

شیمی فضایی پلیمر ها

پلی اتیلن چگالی بالا ، مانند دکان یا پارافین ، یک مولکول خطی زنجیر مانند است که متشکل از اتمهای کربن پیوسته با پیوندهای کووالانسی می باشد . اتمهای کربن در همه آلکانها ، از جمله HDPE ، با زاویه­های مشخصه چهاروجهی (در حدود 109.5) به هم متصل اند. ) آرایش زیگزاگی)

هر مولکول پروتئین خاص وزن مولکول ویژه­ای دارد و گفته می شود یک پلیمر تک پاشیده (مونودیسپرس) است . اما پلیمرهای سنتزی تجارتی از قبیل HDPE ، متشکل مولکولهایی با وزنهای مولکولی مختلف هیتند . بنابراین ، مقدار عددی n ، یا درجه بسپارش (DP) را باید یک عدد میانگین تلقی کرد و آنرا به صورت      نشان داد . در نتیجه ، وزن مولکولی میانگین (   ) یک پلیمر بسپاشیده برابر است با حاصلضرب در وزن مولکولی واحد تکرار شونده یا پار (مِر). 

***9

شیمیدانان از اصطلاح گروه آویخته برای مشخص کردن هر گروه موجود بر روی واحدهای تکرار شونده استفاده میکند.  بنابراین ، پلی پروپیلن دارای یک گروه متیل آویخته است ، اما یک پلیمر خطی به حساب می آید . بر عکس، پلی اتیلن کم چگالی (LDPE) یک پلیمر شاخه دار است چون شاخه های متصل به زنجیر، از این سو و آن سو و به طور نامنظم ادامه یافته اند .