พอลิเมอไรเซชัน

โมโนเมอร์

เหล่านี้เป็น โมเลกุลอย่างง่ายของสารประกอบทางเคมีชนิดเดียวกันซึ่งผ่านกระบวนการพอลิเมอไรเซชัน โมเลกุลดังกล่าวต้องเป็นไปตามเกณฑ์บางประการ:

1. พวกมันจำเป็นต้องมีพันธะหลายตัว โดยปกติจะเป็นพันธะคู่ ซึ่งสามารถหักได้ และเป็นผลให้ปล่อยอิเล็กตรอนสองตัวซึ่งทำให้เกิดการสร้างพันธะใหม่
2. ต้องมีกลุ่มฟังก์ชันปฏิกิริยาสองกลุ่มในโครงสร้าง

แมร์เป็นส่วนที่เล็กที่สุดและซ้ำๆ กันในสายโซ่พอลิเมอร์ สมการทั่วไปของปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันมีรูปแบบดังนี้ _{โมโนเมอร์ โพลิเมอร์ เมอร์}

ประเภทของพอลิเมอไรเซชัน

ปฏิกิริยาที่ทำให้เกิดพอลิเมอร์สามารถจำแนกตามกลไกของมัน ดังนั้น บนพื้นฐานของกลไก เราอาจแยกแยะได้:

• ห่วงโซ่พอลิเมอไรเซชัน,
• โพลีแอดดิชั่น,
• พอลิเมอไรเซชันควบแน่น

การเกิดพอลิเมอไรเซชันแบบลูกโซ่

บ่อยที่สุดคือปฏิกิริยาเชิงอนุมูลที่เกิดขึ้นเฉพาะกับโมโนเมอร์ที่มีพันธะหลายตัวที่สามารถสร้างอนุมูลระหว่างการแตกหักได้ อนุมูลเหล่านี้มีความสามารถในการรวมกันเป็นโซ่ยาว ปฏิกิริยาประกอบด้วยการยึดโมโนเมอร์ซ้ำๆ กับตำแหน่งที่แอคทีฟเดียวกัน ปฏิกิริยานี้ต้องเริ่มโดยสารเคมีที่มีความสามารถในการสร้างแสงควอนตัมอันเป็นผลมาจากการสลายตัวเนื่องจากความร้อนหรือปฏิกิริยารีดอกซ์ของอนุมูลพลังงานสูงที่มีอายุการใช้งานสั้นและเสถียรภาพของเรโซแนนซ์ต่ำ โพลิเมอร์ส่วนใหญ่ (>70%ของไวนิลโพลิเมอร์) ที่ผลิตในระดับอุตสาหกรรมได้มาจากวิธีนี้ ข้อดีของมันคือ: ประสิทธิภาพสูง, เทคโนโลยีที่เรียบง่าย, ทนทานต่อมลพิษสูง, ความเป็นไปได้ในการใช้ตัวทำละลายที่มีอยู่ทั่วไป – น้ำ รวมถึงความเป็นไปได้ในการทำนายจลนพลศาสตร์ของกระบวนการได้อย่างง่ายดาย ปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันแบบลูกโซ่แบ่งออกเป็นหลายขั้นตอน: การเริ่มต้น การขยายพันธุ์ – การยืดตัวของโซ่ การถ่ายโอนโซ่ และการสิ้นสุด นอกจากการเกิดพอลิเมอไรเซชันแบบอนุมูลแล้ว กลไกลูกโซ่ยังสามารถเป็น ประจุลบหรือประจุบวกได้ อีกด้วย ในกรณีของการเกิดพอลิเมอไรเซชันแบบประจุลบ เช่น ในไวนิลโมโน เมอร์ ผลกระทบเชิงอุปนัยขององค์ประกอบแทนที่จะถูกนำไปใช้ กลุ่มที่สามารถดึงดูดอิเล็กตรอนสามารถเหนี่ยวนำให้เกิดประจุบวกบนอะตอมที่อยู่ติดกัน เนื่องจากพันธะที่แข็งแรงกว่าของคู่อิเล็กตรอนของธาตุคู่ พันธบัตร ในกรณีของพอลิเมอไรเซชันประจุบวก จำเป็นต้องใช้มอนอเมอร์รวมถึงมอยอิตีของผู้บริจาค เช่น ไวนิลอีเทอร์

โพลีแอดดิชั่น

หรือที่เรียกว่าพอลิเมอไรเซชันแบบค่อยเป็นค่อยไป กระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับการจัดเรียงอะตอมใหม่ระหว่างโมโนเมอร์กับการก่อตัวของผลพลอยได้ เช่นเดียวกับในกรณีของพอลิเมอไรเซชันแบบลูกโซ่ อย่างไรก็ตาม มันค่อยเป็นค่อยไปในธรรมชาติ

พอลิเมอไรเซชันควบแน่น

เป็น ปฏิกิริยาประเภทหนึ่งที่เกิดขึ้นเฉพาะกับมอนอเมอร์ที่มีหมู่ฟังก์ชันอย่างน้อยสองหมู่ที่สามารถทำปฏิกิริยากับการปล่อยผลพลอยได้ ซึ่ง ส่วนใหญ่มักอยู่ในรูปของน้ำ การควบแน่นดังกล่าวมีสองประเภทที่เป็นไปได้ เฮเทอโรโพลีคอนเดนเซชัน – ถ้ามอนอเมอร์ประกอบด้วยหมู่ฟังก์ชันที่แตกต่างกันสองหมู่ที่ทำปฏิกิริยากันเอง หรือโฮโมโพลีคอนเดนเซชัน – หากมอนอเมอร์ประกอบด้วยหมู่ฟังก์ชันสองหมู่ที่เหมือนกัน พวกมันสามารถทำปฏิกิริยากับ คอมมอนอเมอร์ได้เท่านั้น กล่าวคือ มอนอเมอร์ตัวที่สองที่อยู่ในปฏิกิริยาที่มีหมู่ฟังก์ชันอื่นๆ

การจำแนกประเภทของพอลิเมอร์ตามคุณสมบัติทางกายภาพและเคมี

1. อีลาสโตเมอร์ – โพลิเมอร์คล้ายยางที่มีความยืดหยุ่นสูง มีความสามารถในการยืดได้หลายครั้งและกลับคืนสู่ขนาดเดิม เช่น พอลิบิวทาไดอีนแบบเชื่อมขวาง
2. Duromers – วัสดุก่อสร้างชั้นเยี่ยม คุณสมบัติหลักคือ: ความแข็ง ขาดความยืดหยุ่น และความแข็งแรงเชิงกลสูงมาก โพลิเมอร์ที่หลอมละลายหนักจากกลุ่มนี้เรียกว่า duroplasts ซึ่งรวมถึงเช่น Bakelite และอีพอกซีเรซิน
3. Plastomers หรือที่เรียกว่าเทอร์โมพลาสต์มีความแข็งน้อยกว่า duromers เล็กน้อย หลังจากหลอมละลายแล้ว สามารถนำไปแปรรูปได้ แต่การบำบัดด้วยความร้อนซ้ำๆ จะส่งผลเสียต่อคุณสมบัติทางกลและการทำงาน โพลิเมอร์กลุ่มนี้รวมถึง โพลิเอทิลี น โพลิโพรพิลี น เมทิลโพลิเมทาคริเลต เป็นต้น

การจำแนกประเภทของพอลิเมอร์ตามแหล่งกำเนิด

1. พอลิเมอร์ธรรมชาติ คือพอลิคอมพาวด์ที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ สามารถใช้งานได้โดยตรงหรือหลังการดัดแปลง ยางธรรมชาติที่ใช้กันมากที่สุดคือ: ก) ยางธรรมชาติ – พอลิไอโซพรีน ซึ่งเมื่อผ่านกระบวนการวัลคาไนซ์ด้วยกำมะถัน จะทำให้เกิดยาง (ประมาณ 3%ของกำมะถัน) ที่ใช้ในปะเก็นต่างๆ ยางล้อ ของเล่น ผ้ายืดหยุ่น และของใช้ในครัวเรือน รายการต่างๆ และ Ebonite (ประมาณ 25-30%ของกำมะถัน) ที่ใช้ในกล่องแบตเตอรี่ อุปกรณ์เคมี และวัสดุฉนวน b) พอลิแซ็กคาไรด์ เช่น ไรโบส กลูโคส ฟรุกโตส แป้ง และเซลลูโลส วัสดุเหล่านี้เป็นวัสดุที่ใช้ง่ายซึ่งทำจากโมโนแซ็กคาไรด์ที่จับกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก เซลลูโลสใช้ใน การผลิตกระดาษ กาว หรือเรยอน และแป้งถูกใช้ในอุตสาหกรรมทุกประเภท รวมถึงสิ่งทอ ยา และเครื่องสำอาง c) โปรตีน – โมโนเมอร์ของพวกมันเรียกว่า กรดอะมิโน เช่น ไกลซีน ซีสเตอีน และฟีนิลอะลานีน เป็นองค์ประกอบพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดและมีหน้าที่ทางชีวภาพต่างๆ กรดอะมิโนตกค้างเชื่อมโยงกันด้วย พันธะเปปไทด์ ส่วนใหญ่จะใช้ในอุตสาหกรรมอาหารและยา

2. พอลิเมอร์ประดิษฐ์ เป็นสารประกอบที่มนุษย์สร้างขึ้นจากการสังเคราะห์ทางเคมี การเกิดพอลิเมอไรเซชันสามารถเกิดขึ้นได้จากปฏิกิริยาลูกโซ่ การเพิ่มหลายส่วน และกลไกการควบแน่น ตัวอย่าง ได้แก่ ก) โพลิเมอร์สายโซ่ เช่น โพลิเอทิลีนที่ใช้ในการผลิตฟิล์ม บรรจุภัณฑ์ หรือของเล่น โพลิโพรพิลีนที่ใช้ในวัสดุฉนวน ท่อน้ำ และชิ้นส่วนตัวถังรถยนต์ ตลอดจน โพลิไวนิลคลอไรด์ ที่ใช้ในการผลิตวัสดุปูพื้น อุปกรณ์ไฟฟ้า วัสดุฉนวนประตูและหน้าต่าง ข) ยางสังเคราะห์ รวมถึงโพลีบิวทาไดอีนที่ใช้ในปะเก็น สีและกาวลาเท็กซ์ และโพลีคลอโรพรีนที่ใช้ในแพชูชีพ ชุดดำน้ำ และสายรัดที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการบำบัดทางกายภาพ ค) โพลีเมอร์โพลีแอดดิชัน เช่น โพลียูรีเทนที่ใช้ในอุตสาหกรรมเฟอร์นิเจอร์ ยานยนต์ และรองเท้า รวมถึงอีพอกซีเรซินที่พบในลามิเนท กาว และวัสดุผสมประเภทต่างๆ ที่ใช้ในการบิน อุตสาหกรรมยานยนต์ และการต่อเรือ d) โพลิเมอร์ควบแน่น เช่น โพลิเอสเตอร์ส่วนใหญ่มักใช้เป็น PET เช่น โพลิเอทิลเทเรฟทาเลตสำหรับการผลิตจาน ขวด บรรจุภัณฑ์และเส้นใย โพลิเอไมด์ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไนลอน ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นส่วนประกอบของถุงน่อง กางเกงรัดรูป เชือก แปรงสีฟัน และ เคฟลาร์ โพลีคาร์บอเนตเป็นเทอร์โมพลาสต์ใสที่มีสมบัติเชิงกลดีมาก มักใช้สำหรับชั้นที่ทำให้กระจกแตก หมวกกันน็อคและซีดี/ดีวีดี ฟีโนพลาสต์ที่ใช้ส่วนใหญ่เป็นเบกไลต์ อะมิโนพลาสต์ และซิลิโคน

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับ อิมัลชันโพลิเมอไรเซ ชัน