البوليمرات-Polymers

بواسطة رقية سمير
17/04/2016

لعلك تسائلت عزيزي القارئ عن معنى كلمة (بوليمرات) التي طالما ترددت كثيرًا على مسامعنا، ودخلت في كثير من الصناعات في الفترة الأخيرة.

إليك سر تلك الكلمة…

تاريخ البوليمر:

كلمة (بوليمر) مشتقة من كلمة (poly) اليونانية التي تعني (عديد)، وكلمة (mer) التي تعني (أجزاء). كل وحدة مكرّرة تُسمى (mer). والوحدة الجامعة (polymer) تعني العديد من الوحدات المكرّرة.

تم استخدام هذا المصطلح في عام 1866 في مقال نُشر لـ (برتيللو) في مجلة المجتمع الكيميائي الفرنسية، التي قال فيها : ((عند تسخين styrolene (styrene) لـ200 درجة خلال بضع ساعات، فإنها تُحوّل نفسها إلى بوليمر راتنجي)) وكان ذلك أول البوليمرات الصناعية المعترف بها.

ولكن كان (هرمان شتادونجر – (Hermann Staudinger أول من اقترح البوليمرات بمفهومها المعروف حتى اليوم في عام 1920.

ماهي البوليمرات؟

أبسط تعريف للبوليمرات هو: مادة كيميائية مفيدة تتكون من العديد من الوحدات المتكررة.

يمكن أن تكون البوليمرات ثلاثية الأبعاد (تخيل معي وحدات مكررة مرتبطة معًا يمينًا ويسارًا، للأمام والخلف ، صعودًا وهبوطًا) …
أو تكون ثنائية الأبعاد (وحدات مكررة مرتبطة معًا يمينًا ويسارًا ، صعودًا وهبوطًا فقط) …
أو تكون أحادية البُعد (وحدات مكررة مرتبطة معًا يمينًا ويسارًا فقط مثل السلسلة).

وهناك تعريف أكثر تعقيدًا:

هي جزيئات المُركّبات التي لها كُتل مولارية عالية، تتألف من عدد كبير من الوحدات المرتبطة ببعضها بنمط متكرر.

يمكن بسهولة تَصور شكل البوليمر من خلال تخيُّل السلسلة والذرات الموجودة في البوليمر- مرتبطة ببعضها لكي تُشكل الروابط في سلسلة البوليمر.

هناك بعض البوليمرات التي تحدُث بشكل طبيعي مثل البروتينات، والنشا، والسليلوز، والمطّاط، وهناك أيضًا تلك التي تُخلّق صناعيًا. ويتم إنتاج البوليمرات الصناعية على نطاق واسع تجاريًا، ولها خصائص واستخدامات عديدة في مجالات مختلفة.

وتتشكل البوليمرات عن طريق عدة تفاعلات كيميائية لعدد كبير من الجزيئات التي تُسمى (مونومرات-monomers) تتصل ببعضها البعض بشكل متتابع لتكوين السلسلة.

في الكثير من البوليمرات يتم استخدام مونومر واحد فقط، وفي حالات أخرى يتم الجمع بين مونومرين مختلفين أو ثلاثة مونومرات مختلفة.

أنواع البوليمرات الصناعية:

يمكن تقسيمها إلى أربع فئات رئيسة :

اللدائن الحرارية – thermoplastic

وهي البوليمرات التي يمكن إعادة تشكيلها، وتعمل فوق درجات حرارة معينة وتتصلب عند التبريد.

خواصها: سلاسل البوليمر مرتبطة ببعضها من خلال القوة بين الجزيئات، التي تضعُف بسرعة مع زيادة درجة الحرارة، وتُحولها إلى سائل لزج. وهكذا، يمكن إعادة تشكيل اللدائن الحرارية عن طريق التسخين.

ومن أشهر أنواع اللدائن الحرارية على سبيل المثال لا الحصر:

البولي ايثيلين (PE)

والذي ينقسم إلى :

-Low density poly ethylene (LDPE) الذي يُستخدم في تصنيع الزجاجات المضغوطة، وأغطية دوارق الحليب، وأكياس البيع بالتجزئة.

Linear Low density poly ethylene (LLDPE) الذي يُستخدم في تصنيع عُلب الاحتفاظ بالسلع ذات فترات الصلاحية الطويلة وأيضًا كأغطية للأغذية المنزلية.
Density poly ethylene High (HDPE) والذي يُستخدم في تصنيع زجاجات المنظفات السائلة، وأنابيب الصرف الصحي، وصفائح البنزين المحمولة، وأكياس البقالة وغيرها.

2- البولي بوربلين (PP)

ويُستخدم في صناعة بطانة حفاضات الأطفال، والسجاد، والحِبال، وأنظمة الأنابيب، وبطاريات السيارات وغيرها.
3- البولي فينيْل كلورايد (PVC)

ويُستخدم في صناعة أنابيب الصرف الصحي، والبالوعات. ويمكن تحويله إلى أشكال مرنة بإضافة بعض المواد البلاستيكية؛ مما يجعلها مفيدة في بعض المواد مثل: خراطيم المياه، والأنابيب، والعزل الكهربي، والمعاطف، والسترات، والمفروشات.
والبولي فينيْل كلورايد المرن يُستخدم أيضًا في منتجات النفخ مثل: سرير الماء وألعاب حمامات السباحة.

Thermo setsوتُعرّف بأنها البوليمرات التي بمجرد أن تتشكل، لايمكن إعادة تشكيلها عند أي درجة حرارة مرة أخرى.

خواصها: أقوى عمومًا من اللدائن الحرارية نظرًا لوجود الشبكة ثلاثية الأبعاد للروابط (cross-linking)، وأيضًا أكثر ملاءمة للتطبيقات، وتتحمل درجة حرارة عالية تصل إلى درجة حرارة التحلل. ومع ذلك، فهي أكثر هشاشة، وغير قابلة لإعادة التدوير.

ومن أشهر أنواع الـthermo sets

1-(يوريا فورمالدهيد- urea phormaldhydes)

وتُستخدم في الخشب الرقائقي والحُبيبي وغيرها.

2-الباكليت-baklites

وتُستخدم في العوازل الكهربية والـ plasticware.

Elastomser

هو بوليمر له لزوجة مطاطية والقوى الداخلية الجزيئية له ضعيفة جدًا.

الألياف الصناعية – synthetic fibers

هي نتيجة أبحاث مُكثفة من قِبل العلماء لتحسين طبيعية الألياف الحيوانية والنباتية. وبشكل عام يتم إنشاء الألياف الاصطناعية عن طريق قذف الألياف من خلال المغازل في الهواء والماء. ومثال للألياف الصناعية (النَيْلون(nylon- و(البوليستر- polyester).

وها قد اكتشفت عزيزي القارئ أن أغلب الأشياء المحيطة بنا عبارة عن بوليمرات، حتى بعض ما نرتديه من ملابس. فالكيمياء شكّلت حياتنا ورفاهيتنا.

المصادر