การจำแนกประเภทของพอลิเมอร์โดยแหล่งกำเนิด

เราแทบนึกไม่ออกว่าชีวิตวันนี้ปราศจากโพลีเมอร์ซึ่งเป็นสารสังเคราะห์ที่ซับซ้อนซึ่งถูกใช้อย่างกว้างขวางในกิจกรรมต่าง ๆ ของมนุษย์ โพลีเมอร์เป็นสารประกอบโมเลกุลสูงที่มาจากธรรมชาติหรือสังเคราะห์ประกอบด้วยโมโนเมอร์ที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมี โมโนเมอร์เป็นการเชื่อมโยงลูกโซ่ซ้ำที่มีโมเลกุลหลัก

สารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่อินทรีย์

เนื่องจากคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์สารประกอบโมเลกุลสูงจึงประสบความสำเร็จในการแทนที่วัสดุธรรมชาติเช่นไม้, โลหะ, หินในชีวิตที่หลากหลาย, พิชิตพื้นที่การใช้งานใหม่ เพื่อจัดระบบกลุ่มสารที่กว้างขวางเช่นนี้จึงมีการนำการจำแนกประเภทของพอลิเมอร์ตามเกณฑ์ต่างๆ เหล่านี้รวมถึงองค์ประกอบวิธีการผลิตการกำหนดค่าเชิงพื้นที่และอื่น ๆ

การจำแนกประเภทของพอลิเมอร์โดยองค์ประกอบทางเคมีแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:

• สารโมเลกุลขนาดใหญ่อินทรีย์
• สารประกอบออร์กาโนอีลีเมนต์
• สารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ของนินทรีย์

กลุ่มที่ใหญ่ที่สุดจะแสดงโดย IUD อินทรีย์ - เรซิ่นยางน้ำมันพืชซึ่งก็คือผลิตภัณฑ์จากสัตว์เช่นเดียวกับต้นกำเนิดของพืช โมเลกุลของสารเหล่านี้ในสายโซ่หลักพร้อมกับอะตอมคาร์บอนมีอะตอมของออกซิเจนไนโตรเจนและองค์ประกอบอื่น ๆ

คุณสมบัติของพวกเขา:

• มีความสามารถในการกลับการเปลี่ยนรูปนั่นคือความยืดหยุ่นที่โหลดต่ำ;
• ที่ความเข้มข้นเพียงเล็กน้อยก็สามารถทำให้เกิดความหนืดได้
• เปลี่ยนลักษณะทางกายภาพและทางกลภายใต้อิทธิพลของน้ำยาทดสอบขั้นต่ำ
• ด้วยการกระทำเชิงกลสามารถกำหนดทิศทางของโมเลกุลขนาดใหญ่ได้

สารประกอบออร์กาโนอีลีเมนต์

ออร์กาโนอีเลเมนทัล IUDs ซึ่งเป็นโมเลกุลของแมคโครโมเลกุลนั้นมีอยู่นอกเหนือไปจากอะตอมของธาตุอนินทรีย์เช่นซิลิคอนไททาเนียมอลูมิเนียมและอนุมูลของไฮโดรคาร์บอนออร์แกนิกนั้นถูกสร้างขึ้นมาโดยธรรมชาติ การจำแนกโพลีเมอร์จะแบ่งพวกมันออกเป็นสามกลุ่ม

• กลุ่มแรกคือสสารที่สายโซ่หลักประกอบด้วยอะตอมขององค์ประกอบบางอย่างที่ล้อมรอบด้วยอนุมูลอินทรีย์
• กลุ่มที่สองประกอบด้วยสารที่มีสายโซ่หลักที่มีอะตอมและองค์ประกอบของคาร์บอนสลับเช่นซัลเฟอร์ไนโตรเจนและอื่น ๆ
• กลุ่มที่สามประกอบด้วยสารที่มีแบ็คโบนออร์แกนิกล้อมรอบด้วยกลุ่มของอวัยวะต่างๆ

ตัวอย่างคือสารประกอบออร์กาโนซิลิกโดยเฉพาะซิลิโคนซึ่งมีความต้านทานการสึกหรอสูง

สารประกอบอนินทรีย์ macromolecular ในสายโซ่หลักประกอบด้วยออกไซด์ของซิลิกอนและโลหะ - แมกนีเซียมอลูมิเนียมหรือแคลเซียม พวกเขาไม่มีกลุ่มอะตอมอินทรีย์ด้านข้าง พันธะในโซ่หลักคือโควาเลนต์และอิออนโควาเลนต์ซึ่งเป็นตัวกำหนดความแข็งแรงและการต้านทานความร้อน เหล่านี้รวมถึงแร่ใยหิน, เซรามิก, แก้วซิลิเกต, ควอทซ์

Carbochain และ heterochain Navy

การจำแนกประเภทของพอลิเมอร์โดยองค์ประกอบทางเคมีของโซ่พอลิเมอร์หลักนั้นเกี่ยวข้องกับการแบ่งสารออกเป็นสองกลุ่มใหญ่

• Carbochain ซึ่งสายโซ่หลักของโมเลกุล IUD ประกอบด้วยอะตอมคาร์บอนเท่านั้น
• Hetero-chain ซึ่งอะตอมอื่นตั้งอยู่ในห่วงโซ่หลักพร้อมกับอะตอมของคาร์บอนทำให้คุณสมบัติเพิ่มเติมของสารนี้

แต่ละกลุ่มขนาดใหญ่เหล่านี้ประกอบด้วยกลุ่มย่อยต่อไปนี้ที่แตกต่างกันในโครงสร้างของห่วงโซ่จำนวนของ substituents องค์ประกอบของพวกเขาและจำนวนสาขาด้าน:

• สารประกอบที่มีพันธะอิ่มตัวในโซ่เช่นโพลีเอทิลีนหรือโพรพิลีน
• โพลีเมอร์ที่มีพันธะไม่อิ่มตัวในห่วงโซ่หลักเช่นโพลีบูทาเดียน
• สารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ใช้ฮาโลเจนแทน - เทฟลอน;
• แอลกอฮอล์โพลีเมอร์ซึ่งเป็นตัวอย่างของแอลกอฮอล์โพลีไวนิล
• IUDs จากอนุพันธ์ของแอลกอฮอล์ตัวอย่างคือโพลีไวนิลอะซิเตท
• สารประกอบที่ได้จากอัลดีไฮด์และคีโตนเช่น polyacrolein

• โพลิเมอร์ที่ได้มาจากกรดคาร์บอกซิลิกซึ่งกรดโพลิอะคริลิคเป็นตัวแทน
• สารที่ได้จาก nitriles (PAN);
• สารโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ได้จากไฮโดรคาร์บอนอะโรมาติกเช่นสไตรีน

โดยแบ่งตามลักษณะของ heteroatom

การจำแนกโพลีเมอร์อาจขึ้นอยู่กับลักษณะของ heteroatoms ซึ่งประกอบด้วยหลายกลุ่ม:

• กับอะตอมออกซิเจนในสายโซ่หลัก - โพลีสเตอร์และเปอร์ออกไซด์ที่ง่ายและซับซ้อน
• สารประกอบที่มีเนื้อหาในสายโซ่หลักของอะตอมไนโตรเจน - โพลีเอมีนและโพลีเอไมด์;
• สารที่มีออกซิเจนและอะตอมไนโตรเจนในสายโซ่หลักเช่นโพลียูรีเทน
• IUDs ที่มีอะตอมของกำมะถันในสายโซ่หลัก - โพลีธีโอเอสเทอร์และ
• สารประกอบที่มีฟอสฟอรัสอะตอมอยู่ในสายโซ่หลัก

โพลิเมอร์ธรรมชาติ

ปัจจุบันการจำแนกประเภทของพอลิเมอร์โดยแหล่งกำเนิดโดยลักษณะทางเคมีซึ่งแบ่งออกเป็นดังนี้:

• โดยธรรมชาติแล้วพวกมันจะเรียกว่าไบโอโพลีเมอร์
• สารประดิษฐ์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง
• สารประกอบสังเคราะห์

กองทัพเรือธรรมชาติเป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตบนโลก สิ่งสำคัญที่สุดคือโปรตีน - "ก้อนอิฐ" ของสิ่งมีชีวิตสิ่งมีชีวิตซึ่งเป็นกรดอะมิโน โปรตีนมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาทางชีวเคมีทั้งหมดของร่างกายหากไม่มีระบบภูมิคุ้มกันก็ไม่สามารถทำงานได้กระบวนการแข็งตัวของเลือดการก่อตัวของเนื้อเยื่อกระดูกและกล้ามเนื้องานแปลงพลังงานและอื่น ๆ อีกมากมาย หากไม่มีกรดนิวคลีอิกการจัดเก็บและการส่งผ่านข้อมูลทางพันธุกรรมเป็นไปไม่ได้

โพลีแซคคาไรด์เป็นไฮโดรคาร์บอนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงซึ่งรวมถึงโปรตีนมีส่วนร่วมในการเผาผลาญ การจำแนกประเภทของพอลิเมอร์โดยแหล่งกำเนิดช่วยให้คุณสามารถเลือกสาร macromolecular ธรรมชาติในกลุ่มพิเศษ

โพลีเมอร์ประดิษฐ์และสังเคราะห์

โพลีเมอร์ประดิษฐ์ได้มาจากธรรมชาติโดยวิธีการปรับเปลี่ยนทางเคมีที่หลากหลายเพื่อให้พวกเขามีคุณสมบัติที่จำเป็น ตัวอย่างคือเซลลูโลสซึ่งพลาสติกจำนวนมากได้รับ การจำแนกประเภทของพอลิเมอร์โดยแหล่งกำเนิดทำให้พวกเขาเป็นสารประดิษฐ์ Synthetic IUDs นั้นได้รับทางเคมีโดยใช้ปฏิกิริยาการเกิดพอลิเมอไรเซชันหรือโพลีคอนเดนเซชัน คุณสมบัติของพวกมันและขอบเขตจึงขึ้นอยู่กับความยาวของโมเลกุลขนาดใหญ่นั่นคือน้ำหนักโมเลกุล ยิ่งวัสดุมีขนาดใหญ่เท่าใด การจำแนกประเภทของพอลิเมอร์โดยแหล่งกำเนิดนั้นสะดวกมาก ตัวอย่างยืนยันสิ่งนี้

โมเลกุลเชิงเส้น

การจำแนกประเภทของโพลีเมอร์นั้นค่อนข้างมีกฎเกณฑ์และแต่ละข้อก็มีข้อเสียของมันเองเนื่องจากมันไม่สามารถแสดงคุณสมบัติทั้งหมดของสารกลุ่มนี้ได้ อย่างไรก็ตามมันช่วยจัดระบบพวกเขาในบางวิธี การจำแนกประเภทของพอลิเมอร์ในรูปแบบของโมเลกุลขนาดใหญ่นำเสนอพวกมันในรูปแบบของสามกลุ่มต่อไปนี้:

• เชิงเส้น
• กิ่ง;
• เชิงพื้นที่ซึ่งเรียกว่าตาข่าย

โซ่แบบยาวโค้งหรือเป็นเกลียวของ IUD เชิงเส้นให้คุณสมบัติบางอย่างที่เป็นเอกลักษณ์:

• เนื่องจากการปรากฏตัวของพันธะโมเลกุลในรูปแบบเส้นใยที่แข็งแกร่ง;
• พวกมันมีขนาดใหญ่และยาว แต่ในเวลาเดียวกันก็สามารถเปลี่ยนรูปได้
• คุณสมบัติที่สำคัญคือความยืดหยุ่น
• เมื่อละลายแล้วสารเหล่านี้จะก่อตัวเป็นสารละลายที่มีความหนืดสูง

โมเลกุลขนาดใหญ่

กิ่งก้านของโพลีเมอร์นั้นมีโครงสร้างเชิงเส้น แต่มีกิ่งก้านสาขาสั้นกว่ากิ่งใหญ่ในเวลาเดียวกันคุณสมบัติของพวกเขาก็เปลี่ยน:

• ความสามารถในการละลายของสารที่แยกได้จะสูงกว่าแบบเส้นตรงตามลำดับทำให้เกิดความหนืดต่ำกว่า
• เมื่อเพิ่มความยาวของโซ่ด้านข้างแรงระหว่างโมเลกุลจะอ่อนลงซึ่งนำไปสู่การเพิ่มความนุ่มนวลและความยืดหยุ่นของวัสดุ
• ยิ่งระดับการแตกแขนงสูงขึ้นเท่าใดคุณสมบัติทางกายภาพของสารดังกล่าวก็จะยิ่งเข้าใกล้คุณสมบัติของสารประกอบน้ำหนักโมเลกุลต่ำสามัญ

โมเลกุลขนาดใหญ่สามมิติ

สารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ของตาข่ายนั้นมีลักษณะแบน (ประเภทบันไดและไม้ปาร์เก้) และแบบสามมิติ ยางแบนประกอบด้วยยางธรรมชาติและกราไฟท์ ในอวกาศโพลีเมอร์มีการเชื่อมโยงข้าม "สะพาน" ระหว่างโซ่ไว้หนึ่งโมเลกุลขนาดใหญ่สามมิติซึ่งมีความแข็งเป็นพิเศษ

ตัวอย่างคือเพชรหรือเคราติน สารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ของตาข่ายเป็นพื้นฐานของยางพลาสติกบางชนิดเช่นเดียวกับกาวและสารเคลือบเงา

เทอร์โมพลาสติกและเทอร์โมเซ็ต

การจำแนกประเภทของพอลิเมอร์โดยแหล่งกำเนิดและด้วยความเคารพต่อความร้อนมีวัตถุประสงค์เพื่อแสดงลักษณะพฤติกรรมของสารเหล่านี้ที่มีอุณหภูมิ ขึ้นอยู่กับกระบวนการที่เกิดขึ้นในระหว่างการให้ความร้อนผลลัพธ์ที่ต่างกันจะได้รับ หากปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลอ่อนตัวลงและพลังงานจลน์ของโมเลกุลเพิ่มขึ้นแสดงว่าสารนั้นอ่อนตัวกลายเป็นสถานะที่มีความหนืด เมื่ออุณหภูมิลดลงมันกลับสู่สภาวะปกติ - ลักษณะทางเคมีของมันยังคงไม่เปลี่ยนแปลง สารดังกล่าวเรียกว่าเทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์เช่นโพลีเอทิลีน

สารประกอบอีกกลุ่มหนึ่งเรียกว่าเทอร์โมเซตติง กลไกของกระบวนการที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการทำความร้อนนั้นแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง ในการปรากฏตัวของพันธะคู่หรือกลุ่มการทำงานพวกเขาโต้ตอบกันเปลี่ยนลักษณะทางเคมีของสาร มันไม่สามารถกู้คืนรูปร่างดั้งเดิมเมื่อเย็นลง ตัวอย่างคือเรซินต่างๆ

วิธีการพอลิเมอไรเซชัน

การจำแนกประเภทของโพลีเมอร์ก็คือวิธีการเตรียม มีวิธีการดังกล่าวเพื่อรับ IUD:

• การเกิดพอลิเมอไรเซชั่นซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้โดยใช้กลไกปฏิกิริยาไอออนิกและอนุมูลอิสระ
• หลายตำแหน่ง

กระบวนการโพลิเมอไรเซชั่นเป็นกระบวนการก่อตัวของโมเลกุลขนาดใหญ่โดยการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของโมโนเมอร์ยูนิต พวกเขามักจะสารโมเลกุลน้ำหนักต่ำที่มีพันธะหลายและกลุ่มวงจร ในระหว่างการทำปฏิกิริยาพันธะคู่หรือพันธะคู่ในกลุ่มวงจรแบ่งและรูปแบบใหม่ระหว่างโมโนเมอร์เหล่านี้ หากโมโนเมอร์ของสปีชีส์เดียวกันมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาก็จะเรียกว่าการผูกขาด เมื่อใช้โมโนเมอร์ชนิดต่าง ๆ จะเกิดปฏิกิริยาโคพอลิเมอไรเซชัน

ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ที่สามารถเกิดขึ้นเองได้อย่างไรก็ตามสารที่ใช้งานจะถูกเร่งความเร็ว ด้วยกลไกอนุมูลอิสระกระบวนการดำเนินการในหลายขั้นตอน:

• การเริ่มต้น ในขั้นตอนนี้โดยแสงความร้อนสารเคมีหรืออิทธิพลอื่น ๆ กลุ่มที่มีอนุมูลอิสระจะเกิดขึ้นในระบบ
• ความยาวโซ่เติบโต ขั้นตอนนี้โดดเด่นด้วยการเพิ่มโมโนเมอร์ต่อไปนี้ให้กับอนุมูลเพื่อสร้างอนุมูลใหม่
• ห่วงโซ่แบบเปิดได้มาจากการทำงานร่วมกันของกลุ่มที่ทำงานอยู่กับการก่อตัวของโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ไม่ใช้งาน

มันเป็นไปไม่ได้ที่จะควบคุมช่วงเวลาของการสิ้นสุดของโซ่และดังนั้นโมเลกุลของโมเลกุลที่เกิดขึ้นจึงมีความแตกต่างกันในน้ำหนักโมเลกุลที่แตกต่างกัน

หลักการของกลไกไอออนิกของปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันนั้นเหมือนกับของอนุมูลอิสระ แต่ที่นี่ประจุบวกและแอนไอออนทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางที่ใช้งานดังนั้นโพลิเมอไรเซชันและประจุลบจึงมีความแตกต่าง ในอุตสาหกรรมโพลีเมอร์ที่สำคัญที่สุดนั้นเกิดจากการรวมตัวของพอลิเมอร์คือโพลีเอธิลีนโพลีสไตรีนและอื่น ๆ อีกมากมาย ไอออนพอลิเมอไรเซชันถูกนำมาใช้ในการผลิตยางสังเคราะห์

ควบแน่น

กระบวนการก่อตัวของสารประกอบน้ำหนักโมเลกุลสูงที่มีการแยกสารน้ำหนักโมเลกุลต่ำบางอย่างเป็นผลพลอยได้คือ polycondensation ซึ่งแตกต่างจากการเกิดพอลิเมอไรเซชันซึ่งองค์ประกอบองค์ประกอบของโมเลกุลขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นนั้นไม่สอดคล้องกับองค์ประกอบของสารเริ่มต้นที่เกี่ยวข้อง เฉพาะสารประกอบที่มีกลุ่มการทำงานเท่านั้นที่สามารถมีส่วนร่วมได้ซึ่งการโต้ตอบแบ่งโมเลกุลของสารอย่างง่ายและสร้างพันธะใหม่ Polycondensation ของสารประกอบ bifunctional สร้างโพลิเมอร์เชิงเส้น เมื่อสารประกอบ polyfunctional มีส่วนร่วมในการเกิดปฏิกิริยา IUDs ที่มีโครงสร้างกิ่งหรือโครงสร้างเชิงพื้นที่จะเกิดขึ้น สารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำที่เกิดขึ้นในระหว่างการทำปฏิกิริยาก็ทำปฏิกิริยากับผลิตภัณฑ์ระดับกลางทำให้เกิดการเลิกโซ่ ดังนั้นจึงเป็นการดีกว่าที่จะลบออกจากโซนปฏิกิริยา

โพลีเมอร์บางตัวไม่สามารถหาได้จากวิธีการรู้จักพอลิเมอไรเซชันหรือโพลีคอนเด็นชันเนื่องจากไม่จำเป็นต้องเริ่มโมโนเมอร์ที่สามารถเข้าร่วมได้ ในกรณีนี้การสังเคราะห์พอลิเมอร์จะดำเนินการโดยการมีส่วนร่วมของสารประกอบน้ำหนักโมเลกุลสูงที่มีกลุ่มการทำงานที่สามารถทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกัน

การจำแนกประเภทของพอลิเมอร์มีความซับซ้อนมากขึ้นทุกวันเนื่องจากสารแปลกใหม่เหล่านี้ที่มีคุณสมบัติตามที่กำหนดไว้ปรากฏมากขึ้นเรื่อย ๆ และบุคคลไม่ได้นึกภาพชีวิตของเขาโดยไม่มีพวกเขาอีกต่อไป อย่างไรก็ตามปัญหาอื่นที่เกิดขึ้นไม่สำคัญน้อยไปกว่า - ความเป็นไปได้ของการกำจัดที่ง่ายและราคาถูก การแก้ปัญหานี้มีความสำคัญต่อการดำรงอยู่ของโลก