یکی از مهم‌ترین موادی که در زندگی ما نقش عمده‌ای داشته و می‌توان گفت زندگی بدون آن، شرایطی سخت را برای ما به وجود می‌آورد، پلیمر یا بسپار است. احتمالا نام این دسته از ترکیبات را بارها شنیده‌اید اما تا به حال به ماهیت آن توجه نکرده‌اید. بسیاری از وسایل پلاستیکی منزل، بدنه پلاستیکی تجهیزات الکتریکی، ظروف، تجهیزات به کار رفته در ادارات، بسته‌بندی محصولات مختلف و… نوع خاصی از پلیمر هستند. ما در این مقاله قصد داریم این ماده را دقیق‌تر بررسی کنیم و همچنین با انواع مختلف آن آشنا شویم. با ما همراه باشید.
پلیمر چیست؟
پلیمرها در واقع دسته‌ای از مواد هستند که از مولکول‌های بسیار بزرگ تشکیل می‌شوند. این مولکول‌های بزرگ که با نام ماکرومولکول‌ها نیز شناخته می‌شوند، از کنار هم قرار گرفتن مولکول‌های کوچک‌تر یا مونومرها به وجود آمده و در نهایت باعث ایجاد پلیمرها می‌شوند. به زبان ساده‌تر، از کنار هم قرار گرفتن مولکول‌ها کوچک، مونومر و از کنار هم قرار گرفتن مونومرها، پلیمر تشکیل می‌شود. این دسته از مواد، علاوه بر لوازم و وسایل، ساختار بسیاری از مواد طبیعی از جمله پروتئین‌ها و سلولز را نیز تشکیل می‌دهند.
اگر بخواهیم واژه پلیمر را مورد بررسی قرار دهیم از دو واژه یونانی poly و mer به معنی many و parts تشکیل شده که معنای لغوی آن “بخش‌های بسیار” است. بهترین توضیح برای این عبارت، توصیف زنجیره‌ای از اتصالات مونومر با پیوند شیمیایی‌ست که از این زنجیره با عنوان ستون فقرات نیز یاد می‌شود. اما کنار هم قرار گرفتن مونومرها، ممکن است به روش‌های گوناگونی انجام شده و در نتیجه باعث ایجاد پلیمرهای متفاوتی نیز شود. به طور کلی پلیمرها به چهار دسته اصلی تقسیم می‌شوند که به صورت زیر هستند:
- مصنوعی یا Synthetic
- افزودنی یا Addition
- متراکم یا چگال یا condensation
- بازچیده شده یا rearrangement
ما در زندگی روزمره خود از پلیمرهای مختلفی استفاده می‌کنیم که ممکن است در هر کدام از این چهار دسته قرار بگیرند. در ادامه قصد داریم برخی از انواع پلیمرها را مورد بررسی قرار دهیم.
1. پلی اتیلن‌ها (PE)
یکی از مهم‌ترین و البته متداول‌ترین موادی که بخش زیادی از آن از پلیمر تشکیل شده، پلی اتیلن یا polyethylene است که همه ما روزانه با آن سروکار داریم. اگر بخواهیم این ماده را به صورت علمی بررسی کنیم، پلی اتیلن 2 اتم کربن و 4 اتم هیدروژن تشکیل شده که بسته به نوع پیکربندی زنجیره مولکولی آن، در اشکال مختلفی وجود دارد. از آنجایی که این ماده از کنار هم قرار گرفتن مکرر یک نوع مولکول یعنی اتیلن، ساخته شده، به آن هموپلیمر (homopolymer) نیز گفته می‌شود.
از جمله مزیت‌های استفاده از این ماده می‌توان به در دسترس بودن و هزینه کم، کاربرد به عنوان عایق الکتریکی، مقاوم در برابر حلال‌ها و اسیدهای رقیق، مقاومت در برابر پارگی و داشتن مدل‌های شفاف، اشاره کرد. پلی‌اتیلن به دلیل اشکال مختلف که دارد، در مواد و تجهیزات بسیاری نیز به کار می‌رود که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- بطری‌های آب و نوشابه
- بسته‌بندی مواد غذایی و خوراکی‌ها
- پلاستیک‌های خرید
- لوله و اتصالات آن
- فیلم استرچ
- فیلم شیرینگ
- ایمپلنت‌های پزشکی
- انواع پوشاک
2. پلی پروپیلن‌ها (PP)
پلی پروپیلن یک پلیمر افزودنی از ترموپلاستیک است که از ترکیب مونومرهای پروپیلن ساخته می‌شود. درست مانند پلی‌اتیلن، پلی پروپیلن نیز در ساختار بسیاری از تجهیزات و وسایل به کار رفته و نقش مهمی را در زندگی انسان‌ها ایفا می‌کند. این ماده از 3 اتم کربن و 6 اتم هیدروژن تشکیل شده و در دهه 1950 میلادی، کشف شد. از جمله ویژگی‌های این ماده شیمیایی می‌توان به انعطاف‌پذیری و مقاومت بالا، عایق الکتریکی، دارای انواع مات و شفاف، مقاوم در برابر پارگی و سوراخ شدن و مقاومت شیمیایی آن اشاره کرد.
پلی پروپیلن به دلیل داشتن قابلیت‌های مختلف، در محیط‌های مسکونی یا صنعتی استفاده‌پذیر است. به عنوان مثال بسته‌بندی بسیاری از محصولات و وسایل، با پلی پروپیلن انجام می‌شود. این ماده با داشتن مقاومت بالا در برابر خوردگی، در مواد زیر به کار می‌رود:
- انواع مواد شوینده
- سفیدکننده‌ها
- محصولات پزشکی از جمله سرنگ، ظروف قرص یا ظروف نمونه‌گیری
- بسته‌بندی مواد غذایی و تجهیزات
3. پلی اتیلن ترفتالات (PET)
این ماده که یکی از انواع پلی‌اتیلن‌ها به شمار می‌رود، از دیگر پلیمرهایی‌ست که در زندگی ما کاربرد زیادی دارد. پلی اتیلن ترفتالات (Polyethylene terephthalate) با دمای ذوب 260 درجه سانتی‌گراد، می‌تواند در محیط‌هایی با دماهای بالا نیز دوام بیاورد. این ماده، نوعی پلیمر سبک، قوی و شفاف است که در صنعت بسته‌بندی مواد غذایی و نوشیدنی‌ها مورد استفاده گسترده‌ای قرار می‌گیرد.
ماده PET یا PETE دارای دو عنصر اصلی اتیلن گلیکول و اسید ترفتالیک است که به صورت زنجیره‌ای پلیمری به هم متصل هستند. از جمله ویژگی‌های این ماده پرکاربرد می‌توان به استحکام و سختی بالا، سبک بودن، عایق الکتریکی، نفوذپذیری کم گاز‌ها، مناسب استفاده برای بسته‌بندی‌های شفاف و مقاومت در برابر پارگی، اشاره کرد. این ماده برای بسته‌بندی موادی مانند موارد زیر استفاده می‌شود:
- شیشه‌های پلاستیکی سس
- روغن‌ها
- شامپو و صابون مایع
- پاک‌کننده‌ها و سفید‌کننده
4. پلی آمید یا نایلون‌ها (PA)
پلی آمیدها، از دیگر پلیمرهای کاربردی به شمار می‌روند که متشکل از انواع مختلف پلیمرهای مصنوعی هستند. این ماده با داشتن توانایی جذب رطوبت متوسط و توانایی حفظ گرمای نسبتا پایین، پیوندهای هیدروژنی زیادی دارند. این پیوندها باعث افزایش خاصیت بلوری، مقاومت شیمیایی و مقاومت گرمایشی این ماده شده است. پلی آمید یا Polyamide در موادی از جمله پشم، ابریشم، کلاژن و کراتین مورد استفاده قرار می‌گیرد. از ویژگی‌های این ماده مقاومت پایین آن در برابر رطوبت، مقاومت بالا در برابر ضربه و استحکام کششی آن هستند که آن را به ماده‌ای مناسب برای استفاده در موارد زیر تبدیل می‌کنند:
- صنعت پارچه و نساجی
- فرش‌های ابریشمی، پشمی و…
- ظروف آشپزخانه
- لباس‌های ورزشی و جلیقه‌های ضدگلوله
- صنعت خودرو
5. پلی وینیل کلرید (PVC)
یکی دیگر از متداول‌ترین پلیمرهای موجود در سطح جهان پی‌وی‌سی نام دارد که تشکیل‌دهنده بدنه بسیاری از تجهیزات پلاستیکی‌ست که در اطراف قرار گرفته‌اند. فرایند تولید این ماده شامل 5 مرحله است:
- استخراج منابع شامل نمک و هیدروکربن
- تولید کلر و اتیلن با استفاده از این منابع
- ترکیب کردن کلر و اتیلن برای تولید مونومر وینیل کلرید
- انجام فرایند پلیمرسازی برای تولید پلی وینیل کلرید
- ترکیب پلیمر پی‌وی‌سی با سایر مواد برای ایجاد ترکیبات مختلف
از ویژگی‌های این ماده می‌توان به عمر طولانی و مقاومت بالا در برابر ضربه و خط و خش، تراکم و چگالی بالا، اقتصادی بودن و سختی بالا اشاره کرد. این ماده با توجه به داشتن ویژگی‌های متعدد، در بسیاری از مواد و صنایع از جمله موارد زیر استفاده می‌شود:
- ساخت و ساز و عمران
- تجهیزات پزشکی
- صنعت برق و الکترونیک
- صنعت خودرو
- لوله و اتصالات
- سیم و کابل
- فیلم بسته بندی
6. پلی وینیل دی ان کلرید (PVdc)
پلی وینیلیدین کلرید، یک هموپلیمر از وینیل کلرید است که از تری‌کلرواتان به دست آمده از فرایند هیدروژن‌زدایی HCL تشکیل می‌شود. ماده PVDC با داشتن انعطاف‌پذیری بالا، نقش مهمی را در صنعت بسته‌بندی‌های منعطف ایفا می‌کند. به همین دلیل می‌توان از آن برای انجام فرایند پکیجینگ و بسته‌بندی در فیلم استرچ‌هایی با قابلیت کششی بالا، استفاده می‌شود.
این ماده سازگاری و دوام بسیار بالایی داشته و از مقاومت مناسبی در برابر آتش برخوردار است. از دیگر ویژگی‌های این ماده می‌توان به عایق الکتریکی، مقاومت در برابر مواد شیمیایی و روغن‌ها و داشتن حالات مختلف، در آن اشاره کرد. موارد زیر از جمله کاربردهای پلی وینیلیدین کلرید در زندگی روزمره هستند:
- بسته‌بندی مواد غذایی
- انواع تمیز‌کننده‌ها و سفیدکننده‌ها
- پرده‌های پلاستیکی حمام
- تجهیزات پلاستیکی
- لوله و اتصالات
7. پلی استایرن‌ها (PS)
این ماده که با نام پلی فنیلتن نیز شناخته می‌شود، از کنار هم قرار گرفتن مونومرهای استایرن ایجاد شده و نوع دیگری از پلیمرهای ترموپلاستیک است که با گرم شدن گرم و ذوب شده و می‌توان دوباره از آن استفاده کرد. این ماده یک عایق الکتریکی عالی به شمار رفته و همچنین در برابر مواد شیمیایی مانند اسیدها و بازها، مقاومت بالایی دارد. در بسیاری از آزمایشگاه‌ها، پلی‌استایرن را به همراه سایر ترکیبات، در فرایند پلیمرسازی قرار می‌دهند تا موادی با خواص بهبود یافته ایجاد شود.
به عنوان مثال یکی از پلاستیک‌های محبوبی که در بسیاری از صنایع استفاده می‌شود، آکریلونیتریل بوتادین استایرن یا ABS است که از فرایند پلیمرسازی یا پلیمریزاسیون همزمان اکریلونیتریل و بوتادین با پلی استایرن به وجود می‌آید. با توجه به ویژگی‌های متعدد پلی استایرن، این ماده کاربردهای زیادی از جمله موارد زیر دارد:
- تجهیزات پزشکی
- استفاده به عنوان عایق
- بسته‌بندی مقاوم مواد غذایی
- ظروف پلاستیکی آشپزخانه
- صنعت خودرو
8. پلی کربنات‌ها (PC)
به دسته‌ای از پلیمرها که دارای گروه‌های کربناته در ساختار خود هستند، پلی کربنات گفته می‌شود. منعطف بودن پلی کربنات، به آن اجازه می‌دهد تا در دمای محیط، بدون ایجاد شکستگی در ساختار مولکولی آن، ایجاد یا اصلاح شود. این ماده به دلیل داشتن پایداری مناسب، قابلیت استفاده در تجهیزات و دستگاه‌های پزشکی را نیز دارد.
از ویژگی‌های این ماده می‌توان به داشتن مقاومت و سختی بسیار بالا در صنایع مهندسی، داشتن دو نوع مات و کاملا شفاف، قابلیت استفاده و قابل‌گیری آسان، انعطاف‌پذیری مناسب، اشاره کرد. همچنین موارد زیر از جمله کاربردهای پلی کربنات در زندگی روزمره هستند:
- ساخت عینک
- دستگاه‌های پزشکی
- وسایل حفاظتی مانند کلاه ایمنی
- دستگاه‌های اتوماتیک
- تجهیزات روشنایی و نورپردازی
9. پلیمرهای طبیعی
یکی دیگر از پلیمرهایی که در طول روز با آن برخورد داریم، پلیمرهای طبیعی هستند که بدون دخالت انسان و در طبیعت ایجاد می‌شوند. این دسته از پلیمرها بر پایه آب بوده و از جمله مثال‌های آن می‌توان به پشم، مو، ناخن، ابریشم، کلاژن، پروتئین و DNA اشاره کرد. در تمام موارد گفته شده، مواد پلیمری مختلفی وجود دارد که به صورت کاملا طبیعی ایجاد می‌شوند.
سخن پایانی
پلیمرها از جمله موادی هستند که در زندگی ما نقش بسیار مهمی دارند و نبود آن‌ها می‌تواند زندگی را تا حد زیادی مختل کند. از جمله مهم‌ترین کاربردهای این دسته از مواد، بسته‌بندی تجهیزات، وسایل، انواع مواد و به ویژه مواد غذایی و خوراکی‌هاست. اگر قصد انتخاب بسته‌بندی مناسب برای محصولات تولید شده خود را دارید، می‌توانید با داشتن اطلاعات کافی درباره هر یک از پلیمرها و شناخت ویژگی‌های آن‌ها، پلیمر مناسب را انتخاب کنید. از اینکه در این مقاله با ما همراه بودید، سپاسگزاریم.
