روش های سنتز پلیمر – به زبان ساده + معرفی کتاب

پلیمرها مولکول‌های بزرگ و کاربردی در دنیای شیمی هستند و از اهمیت بسیار بالایی برخوردارند. این دسته از ترکیبات از خود ویژگی‌های منحصر به‌فردی به نمایش می‌گذارند، برای مثال به‌طور معمول از استحکام بالایی برخوردارند و الاستیک هستند. به دلیل کاربرد وسیعی که پلیمرها در صنعت و زندگی روزمره دارند، آشنایی با نحوه سنتز آن‌ها از اهمیت به‌سزایی برخوردار است و به دانشجویان و افراد فعال در این حوزه کمک می‌کند تا توانایی طراحی سنتزها را با در نظر گرفتن شرایط و پلیمر مورد نیاز کسب کنند.

در این مطلب از مجله فرادرس، ابتدا با پلیمرها به عنوان ترکیباتی باارزش در دنیای شیمی آشنا می‌شویم. سپس به بررسی روش های سنتز پلیمر می‌پردازیم و در هر مورد انواع پلیمرهای سنتزی را معرفی می‌کنیم. روش‌های تهیه و سنتز پلیمر بسیار گسترده هستند و می‌توانند در ویژگی‌های مشاهده شده از پلیمر مورد نظر تاثیر به‌سزایی داشته باشند. در انتها نیز نگاهی به کاربردهای این دسته از ترکیبات داریم و تعدادی مثال را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

پلیمر چیست؟

«پلیمر» یا «بسپار» (Polymer) مولکول‌هایی آلی با زنجیره‌های بسیار طولانی هستند که از واحدهای سازنده بسیار کوچکی به نام «مونومر» یا «تکپار» (Monomer) به وجود می‌آیند. مونومرها را می‌توان مانند دانه‌های یک گردن‌بند در نظر گرفت که کنار هم قرار می‌گیرند و پلیمر را تشکیل می‌دهند.

پلیمرها با توجه به مونومرهای سازنده خود به دو دسته عمده تقسیم می‌شوند که در ادامه می‌خواهیم به هر کدام از آن‌ها بپردازیم و تفاوت‌های آن‌ها را مورد بررسی قرار دهیم.

هموپلیمر چیست؟

«هموپلیمر» (Homopolymer) پلیمری است که تمامی مونومرهای سازنده آن از یک نوع باشند. برای مثال می‌توان به پلیمر پلی‌استایرن اشاره کرد که مونومرهای آن همگی واحدهای تکرارشونده استایرن هستند. این دسته از پلیمرها توسط پلیمریزاسیون افزایشی تشکیل می‌شوند و مونومرهای آن باید دارای پیوند شیمیایی یگانه یا دوگانه باشند.

نام‌گذاری این دسته از پلیمرها نیز ساده است و در آن از پیشوند «پلی» (Poly) به معنای چند، پیش از نام مونومر استفاده می‌شود. مثال دیگری از این مورد پلیمریزاسیون مونومرهای وینیل کلرید است که با قرار دادن پلی پیش از نام آن، پلی‌وینیل کلرید به دست می‌آید. بسیاری از پلیمرهای پرکاربرد به این دسته از پلیمرها تعلق دارند. در فهرست زیر به برخی از آن‌ها اشاره کرده‌ایم.

• نایلون ۶
• نایلون ۱۱
• پلی‌پروپیلن
• پلی‌کربنات
• پلی‌استر
• پلی‌‌اتیلن
• پلی‌تترافلوئورو اتیلن
• پلی‌متیل متاکریلات
• پلی‌اکریلو نیتریل

کوپلیمر چیست؟

به پلیمری که در سنتز آن بیش از یک نوع مونومر دخالت داشته باشد، «کوپلیمر» (Copolymer) گفته می‌شود، بنابراین مونومرهای سازنده این پلیمر دو نوع یا بیشتر هستند. به‌طور معمولا این دسته از پلیمرها در پلیمریزاسیون تراکمی به وجود می‌آیند.

کوپلیرها با توجه به نحوع اتصال مونومرها، خود دارای انواعی هستند که در ادامه می‌خواهیم به بررسی آن‌ها بپردازیم. این دسته از پلیمرها به دو دسته کلی «پلیمر خطی» (Linear Copolymer) و «پلیمر شاخه‌ای» (Branched Copolymer) تقسیم‌بندی می‌شوند. پلیمرهای خطی معمولا دارای یک زنجیره اصلی هستند و با توجه به چیدمان، نام‌های مختلفی دارند که در بخش بعدی به معرفی آن‌ها می‌پردازیم.

کوپلیمر تناوبی

«کوپلیمر تناوبی» (Alternating Copolymer) دارای تناوبی از مونومرها هستند و از یک زنجیره اصلی تشکیل می‌شوند. در صورتی که یک کوپلیمر تناوبی از دو مونومر $$A$$ و $$B$$ به وجود آمده باشد، فرمول آن را می‌توان به‌‌صورت زیر نمایش داد.

$$(-A-B-)_n$$

مثالی از این نوع پلیمر نایلون ۶ است که از واحدهای تکرارشونده هگزامتیلن دی‌آمین و آدیپیک اسید به وجود می‌آید.

کوپلیمر دسته‌ای

زمانی که بیش از یک هموپلیمر توسط پیوندهای کووالانسی به یکدیگر متصل شوند، نتیجه به‌صورت درشت‌مولکولی با یک زنجیره است که «کوپلیمر دسته‌ای» (Block Copolymer) نامیده می‌شود. واحدهای تکرار شونده در یک کوپلیمر دسته‌ای از یک نوع هستند و می‌توان آن را با فرمول زیر نشان داد.

$$-A-A-A-A-A-B-B-B-B-$$

مثالی از این نوع کوپلیمر «استایرن بوتادین استایرن» است که از آن به اختصار با $$SBS$$ یاد می‌شود.

کوپلیمر آماری

«کوپلیمر آماری» (Statistical Copolymer) نوعی از پلیمر است که در آن دو یا تعداد بیشتری مونومر به روشی به یکدیگر متصل شده‌اند که مطابق با برخی قوانین آماری است. این نوع از پلیمرها در پلیمریزاسیون رادیکالی به وجود می‌آيند که در ادامه به آن خواهیم پرداخت. مثالی از این کوپلیمر، لاستیک مصنوعی است که از دو مونومر بوتادین و استایرن به وجود می‌آید.

تا اینجا به بررسی کوپلیمرهایی پرداختیم که ساختار خطی دارند، با این حال همان‌طور که می‌دانید بسیاری از پلیمرها در ساختار خود بیش از یک شاخه دارند. بنابراین در ادامه می‌خواهیم به این دسته از پلیمرها بپردازیم که با نام «پلیمر شاخه‌ای» (Branched Copolymer) شناخته می‌شوند.

کوپلیمر پیوندی

در «کوپلیمر پیوندی» (Grafted Copolymer) ساختار و تناوب مونومرها در زنجیره جانبی با زنجیره اصلی متفاوت است. می‌توان این‌طور بیان کرد که در کوپلیمر پیوندی، یک یا تعداد بیشتری واحد هموپلیمر روی یک زنجیره اصلی اضافه شده‌اند که باعث شاخه‌دار شدن آن می‌شوند. بنابراین می‌توان برای تشخیص این نوع پلیمر، به هموپلیمرهای متصل به آن توجه کرد. مثالی از کوپلیمر پیوندی، پلی‌استایرن فشرده است که از اسکلت اصلی پلی‌استایرنی به همراه زنجیره‌های پیوندی پلی‌بوتادین تشکیل می‌شود.

کوپلیمر ستاره‌ای

«کوپلیمر ستاره‌ای» (Star Copolymer) پلیمری با مرکز چندگانه است، به‌صورتی که حداقل به آن ۳ زنجیره متصل شده باشد. کوپلیمرهای ستاره‌ای را می‌توان با توجه به ساختار این زنجیره‌ها به دو نوع طبقه‌بندی کرد که تفاوت آن‌ها را در تصویر زیر مشاهده می‌کنید. در پلیمر سمت چپ، تمامی زنجیره‌های از یک نوع هستند اما در پلیمر سمت راست، انواع پلیمر به یک مرکز متصل شده‌اند و کوپلیمر ستاره‌ای را به وجود می‌آورند.

تفاوت کوپلیمر و هموپلیمر در چیست؟

در این بخش می‌‌خواهیم به تفاوت‌های موجود بین این دو دسته پلیمر بپردازیم. ابتدا به تصویر ساده زیر توجه کنید که دید بسیار خوبی در مورد ساختار هر کدام از آن‌ها می‌دهد.

در فهرست زیر به برخی از مهم‌ترین تفاوت‌های بین کوپلیمر و هموپلیمر اشاره کرده‌ایم.

• هموپلیمرها تنها از یک مونومر واحد تشکیل می‌شوند اما در کوپلیمرها شاهد حداقل ۲ مونومر مستقل از یکدیگر هستیم.
• ساختار هموپلیمرها بسیار ساده‌تر از ساختار کوپلیمرها است که این خود به دلیل تفاوت در مونومرهای موجود آن‌هاست.
• به‌طور معمول روش سنتز این دو دسته پلیمر با یکدیگر متفاوت است. به‌صورتی که هموپلیمرها از پلیمریزاسیون افزایشی و کوپلیمرها از پلیمریزاسیون تراکمی به وجود می‌آیند.
• این دو دسته در برخی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی نیز با یکدیگر تفاوت‌های قابل ملاحظه‌ای دارند.

پلیمریزاسیون چیست؟

«پلیمریزاسیون» (Polymerization) واکنشی شیمیایی است که در آن مولکول‌های مونومری با یکدیگر برهم‌کنش می‌دهند و طی آن زنجیره‌های پلیمری و شبکه‌های سه‌بعدی را به وجود می‌آورند. روش‌های بسیار متنوع و متفاوتی برای اجرای پلیمریزاسیون وجود دارد که در ادامه به آن‌ها به‌تفضیل می‌پردازیم.

بسیاری از روش‌های سنتز پلیمر با توجه به ممانعت فضایی و گروه‌های عاملی موجود در مونومرها انتخاب می‌شوند. پلیمریزاسیون در مراحل مختلف مونومر را به دیمر و اولیگومر و سپس پلیمر تبدیل می‌کند. آشنایی با واحدهای سازنده پلیمرها به ما در درک بهتر نحوه سنتز پلیمر کمک می‌کند. در زیر به‌صورت کوتاه به این واحدهای سازنده پرداخته‌ایم.

• مونومر یا تکپار: «مونومرها» (Monomers) مولکول‌هایی هستند که می‌توانند با خود یا دیگر انواع مولکول‌ها وارد واکنش شوند و در نهایت پلیمر را به وجود بیاورند. می‌توان اینطور بیان کرد که مونومرها ساده‌ترین واحدهای سازنده پلیمرها به شمار می‌روند. از متدوال‌ترین مونومرهای طبیعی می‌توان به آمینواسیدها و نوکلئوتیدها اشاره کرد.
• دیمر یا دوپار: «دیمر» (Dimer) از اتصال دو مونومر به یکدیگر به وجود می‌آید. به فرآیندی که به تولید دیمر می‌انجامد، «دیمریزاسیون» (Dimerization) گفته می‌شود. پیوند بین دو مونومر می‌توان قوی و کووالانسی یا ضعیف و غیرکووالانسی باشد.
• اولیگومر: در صورتی که دو یا تعداد بیشتری مونومر به یکدیگر متصل شوند، یک «اولیگومر» (Oligomer) به وجود می‌آید. اولیگومر که از تنها دو مونومر تشکیل شده باشند، همان دیمر است. همچنین در صورتی که مونومرهای سازنده اولیگومر یکسان باشند، نتیجه همواولیگومر نامیده می‌شود. هترواولیگومر نیز توالی از حداقل ۲ مونومر متفاوت است. در تصویر بالا تفاوت این واحدهای سازنده را با یکدیگر به‌صورت بسیار ساده مشاهده می‌کنید.

روش های سنتز پلیمر

برای سنتز پلیمرها از روش‌های متنوعی استفاده می‌شود که هرکدام به شیوه خاص خود انجام می‌شوند. در ادامه می‌خواهیم به بررسی تعدادی از این روش‌ها بپردازیم و در هر مورد چند مثال را بررسی کنیم.

• واکنش افزایشی پیوند دوگانه در سنتز پلیمر
• پلیمریزاسیون از دی‌ان‌ مزدوج
• پلیمریزاسیون رشد زنجیره‌ای رادیکالی
• پلیمریزاسیون تراکمی
• پلیمریزاسیون کاتالیزوری زیگلر ناتا
• پلیمریزاسیون حلقه‌زدایی

واکنش افزایشی پیوند دوگانه در سنتز پلیمر

بسیاری از مونومرها، هیدروکربن‌های آلکنی یا دارای پیوند دوگانه هستند و این پیوند دوگانه غیراشباع به راحتی وارد واکنش افزایشی می‌شود. درک این واکنش به ما کمک می‌کند تا راحت‌تر به مطالعه سنتز پلیمرها بپردازیم و از همین جهت در ادامه این مورد را بررسی می‌کنیم.

الکترون‌های پیوند دوگانه موجود در پلیمر برای اتصال دو مولکول مونومری به یکدیگر به کار می‌روند. برای مثال از مونومرهای «اتیلن» پلیمری به وجود می‌آید که «پلی‌اتیلن» (Polyethylene) نامیده می‌شود. در نهایت نیز در یک پلیمر، تمامی این پیوندهای دوگانه برای تشکیل پیوند جدید از بین می‌روند و تبدیل به پیوندهایی یگانه می‌شوند.

در تصویر بالا پلیمریزاسیون این پلیمر را مشاهده می‌کنید که در آن از مونومر اتیلن، پلیمر پل‌اتیلن تولید می‌شود. پی‌اتیلن کاربرد فراوانی دارد که می‌توان به تولید کیسه‌های پلاستیکی، بطری و اسباب‌بازی اشاره کرد. در صنعت معمولا این پلیمر را با دو کیفیت سنتز می‌کنند که هر کدام ویژگی‌های خاص خود را دارند. در ادامه به آن‌ها خواهیم پرداخت.

پلی‌اتیلن با چگالی پایین

«پلی‌اتیلن با چگالی پایین» (Low Density Polyethylene) که آن را به اختصار با LDPE نمایش می‌دهند، اولین پلی‌اتیلن تجاری بود که در ساخت آن از کاتالیزور پروکسید استفاده شد. این واکنش سنتزی در دمای ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد و فشاری برابر با ۱۰۰۰ اتمسفر انجام می‌شود. این واکنش به تولید پلیمری می‌انجامد که شفاف است و شاخه‌های متعددی دارد. این پلیمر ساختار فشرده‌ای ندارد و به همین دلیل نیز چگالی آن پایین است. این ویژگی‌ باعث می‌شود پلاستیک حاصل از آن، انعطاف‌پذیری بالایی داشته باشد. از این پلیمر در بسته‌بندی و برای تولید کیسه‌های زباله و در ظروف نگهداری غذا استفاده می‌شود که قابلیت بازیافت نیز دارند.

پلی‌اتیلن با چگالی بالا

«پلی‌اتیلن با چگالی بالا» (High Density Polyethylene) که به‌صورت اختصاری با HDPE نمایش داده می‌شود، به کمک کاتالیزور آلومینیوم تیتانیوم «زیگلر ناتا» (Ziegler Natta) سنتز می‌شود. این پلیمر شاخه‌های کمی دارد و می‌تواند فشرده شود و به همین دلیل نیز چگالی بالایی دارد. پلیمر پلی‌اتیلن با چگالی بالا نسبت به پلی‌اتیلن با چگالی پایین، ۳ برابر قوی‌تر است و ظاهر کدری دارد.

حدود نیمی از این پلیمر برای تهیه بطری‌های شیر و دیگر خوراکی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این پلیمر نیز قابلیت بازیافت دارد و از آن برای تهیه کیسه‌های خرید استفاده می‌شود. در تصویر زیر دو بطری را مشاهده می‌کنید که یکی از پلی‌اتیلن با چگالی بالا و دیگری از پلی‌اتیلن با چگالی پایین ساخته شده است. تفاوت تراکم آن‌ها در این تصویر واضح است.

در ادامه با تعدادی از انواع پلیمرهایی آشنا می‌شویم که توسط واکنش افزایشی تولید می‌شوند.

پلیمر پلی‌وینیل کلرید

«پلی‌وینیل کلرید» (Polyvinyl Chloride) که با PVC نشان داده می‌شود، در چسب‌های پلاستیکی، لوله‌های آب، چرم‌های مصنوعی و شلنگ آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. مونومر سازنده این پلیمر «وینیل کلرید» با ساختار $$CH_2=CH_2$$ است.

پلیمر پلی‌پروپیلن

پلیمر «پلی‌پروپیلن» (Polypropylene) از مونومرهای پروپلین با ساختار $$CH_2=CHCH_3$$ سنتز می‌شود. توجه داشته باشید که سومین کربن این ساختار اشباع است و نمی‌تواند در واکنش افزایشی تولید پلیمر شرکت کند و به صورت استخلاف متیلی روی کربن باقی می‌ماند. در تصویر زیر نحوه سنتز این پلیمر را مشاهده می‌کنید.

پلیمر پلی‌استایرن

«پلی‌استایرن» (Polystyrene) از اتصال مونومرهای استایرنی به وجود می‌آید که حاوی حلقه بنزن هستند. این پلیمر را با نماد PS نشان می‌دهند و پلاستیکی قابل بازیافت است. در تصویر زیر نحوه سنتز آن را مشاهده می‌کنید که از اتصال چندین مونومر استایرن و تشکیل مولکولی با زنجیره طولانی به وجود آمده است. گسترش این پلیمر می‌تواند از هر دو سمت راست و چپ زنجیره صورت بگیرد.

می‌توان در پلی‌استایرن مایع، حباب‌های گازی دمید که پس از تبدیل مایع به جامد پلی‌استایرنی منبسط بر جای می‌گذارد. این ماده «استایروفوم» (Stayrofoam) نامیده می‌شود و در صنایع مختلف کاربرد دارد و آن را در تصویر زیر مشاهده می‌کنید.

در ادامه تعدادی از مهم‌ترین پلیمرهای سنتزی به این روش را به همراه مونومر سازنده، معرفی می‌کنیم.

• پلیمر «پلی‌تترافلوئورو اتیلن»: این پلیمر را با نام تجاری «تفلون» (Teflon) می‌شناسیم که از مونومر با ساختار $$CF_2=CF_2$$ تشکیل می‌شود. از کاربردهای مهم تفلون، ایجاد روکش نچسب برای ظروف مورد استفاده در آشپزی است.
• پلیمر «پلی‌وینیلیدین دی‌کلرید»: نام تجاری این پلیمر «ساران» (Saran) است که از مونومر با ساختار $$CH_2=CCl_2$$ سنتز می‌شود. این پلیمر در روکش‌های چسبنده غذا کاربرد دارد.
• پلیمر «پلی‌آکریلو نیتریل»: مونومرهای سازنده این پلیمر ساختار $$CH_2=CH(CN)$$ دارند و با نام تجاری «آکریلان» (Acrilan) یا «اورلون» (Orlon) شناخته می‌شود. این پلیمر برای تولید فیبرهای مورد استفاده در صنایع نساجی و فرش‌بافی استفاده می‌شود.
• پلیمر «پلی‌پینیل الکل»: این پلیمر از مونومر $$CH_2=CH(OH)$$ تشکیل می‌شود.
• پلیمر «پلی‌وینیل استات»: این پلیمر در تولید چسب مایع معروف المر کاربرد دارد و از مونومر $$CH_2=CH(OCOCH_3)$$ به وجود می‌آید.
• پلیمر «پلی‌متیل متاکریلات»: نام تجاری این پلیمر «پلکسی گلس» (Plexiglass) یا «لوسیت» (Lucite) است و کاربردهای فراوانی دارد. از جمله این کاربردها می‌توان به تولید ورقه‌های پلاستیکی و لوله‌ها اشاره کرد. واحد مونومری سازنده این پلیمر $$CH_2=C(CH_3)COOCH_3$$ است.

پلیمریزاسیون از دی‌ان‌ مزدوج

دی‌ان‌‌های مزدوج می‌توانند طی واکنش پلیمریزاسیون ترکیبات مهمی از جمله پلاستیک را به وجود بیاورند. در زیر ساختاری را مشاهده می‌کنید که مربوط به یک دی‌ان است. همان‌طور که مشاهده می‌کنید در این مولکول دو پیوند دوگانه وجود دارد که توسط یک پیوند یگانه از یکدیگر جدا شده‌اند.

روند این پلیمریزاسیون در طبیعت و آزمایشگاه با روش‌های متنوعی انجام می‌شود و برهم‌کنش پیوندهای دوگانه در زنجیره‌ها به اتصال عرضی می‌انجامد و به این طریق ترکیباتی با الاستیسیته بالا به دست می‌آیند.

پلیمریزاسیون ۱و۳-بوتادین

مونومری که به تولید پلیمر پلاستیک می‌انجامد، ۱و۳-بوتادین نام دارد. در تصویر زیر واکنش‌های پلیمریزاسیون این مونومر را به‌صورت بسیار ساده مشاهده می‌کنید. پلیمریزاسیون ۱و ۴ برای واکنش پلیمریزاسیون بسیار مناسب‌تر است.

در این دو واکنش، مونومر سازنده با رنگ سبز مشخص شده است و پیوندهایی که با رنگ قرمز هستند، پیوندهای تازه تشکیل شده هستند. همین پیوندها هستند که با تکرار و ایجاد زنجیره‌ای بلند، پلیمر را به وجود می‌آورند. انجام پلیمریزاسیون به‌صورت ۱ و ۲ یا ۱ و ۴ بستگی به شرایط سینتیکی و دمایی واکنش دارد.

پلاستیک سنتزی

مهم‌ترین پلاستیک سنتزی «نئوپرن» (Neoprene) نام دارد که از پلیمریزاسیون مونومر ۲-کلرو ۱و۳-بوتادین، مانند تصویر زیر به وجود می‌آید. در این واکنش نقطه‌چین نشان‌دهنده واحدهای تکرارشونده مونومر است.

این واکنش پلیمریزاسیون، مکانیسمی مشابه مکانیسم «فریدل کرافتس» (Friedel Crafts) دارد. همچنین ایجاد اتصال عرضی بین اتم کلر در یک زنجیره با پیوند دوگانه در زنجیره دیگر به الاستیک بودن پلیمر می‌انجامد. این اتصال عرضی زمانی صورت می‌گیرد که زنجیره‌ها با زاویه‌هایی تصادفی در مجاورت یکدیگر قرار بگیرند. از طرفی جاذبه بین پیوندهای دوگانه از لغزیدن زنجیره‌ها به جلو و عقب جلوگیری می‌کند.

پلاستیک طبیعی

سنتز پلاستیک‌ در طبیعت تشابه بسیاری با سنتز پلاستیک مصنوعی دارد که پیش از این به آن پرداختیم. تفاوتی که در این بین وجود دارد مربوطه به مونومرهای سازنده است که در پلاستیک طبیعی به جای ۲-کلرو ۱و۳-بوتادین از ۲-متیل ۱و۳-بوتادین استفاده می‌شود.

واکنش پلیمریزاسیون پلاستیک طبیعی را در تصویر بالا مشاهده می‌کنید. این محصول از فسفریک اسید و ۳-متیل ۳-بوتن ۱-اُل به وجود می‌آید. پیروفسفات نقش کاتالیزور این واکنش را ایفا می‌کند و به تولید محصول کمک می‌کند.

در فهرست زیر پلیمرهایی که از پلیمریزاسیون دی‌ان مزدوج تهیه می‌شوند را به همراه ساختار مونومر سازنده آن‌ها مشاهده می‌کنید.

• پلی‌ایزوپرن: این پلیمر از مونومرهایی با ساختار $$CH_2=CH-C(CH_3)=CH_2$$ ساخته می‌شود و به عنوان پلاستیک کاربرد دارد.
• پلی‌بوتادین: این پلیمر همان پلاستیک سنتزی است و مونومرهای آن دارای ساختار $$CH_2=CH-CH=CH_2$$ هستند. پلاستیک مصنوعی کاربردهای فراوانی دارد.
• پلی‌کلروپرن: این پلیمر که با نام نئوپرن نیز شناخته می‌شود از مونومر $$CH_2CH-CCl=CH_2$$ تشکیل می‌شود.

توجه داشته باشید که در واکنش‌های پلیمریزاسیون به این روش، پیوند پای تبدیل به پیوند سیگما می‌شود، از همین رو واکنشی گرماده است و بین ۸ تا ۲۰ کیلوکالری بر مول از خود انرژی آزاد می‌کند. بنابراین نیاز است که این واکنش‌ها در شرایط کنترل شده انجام شوند تا از ایجاد انفجار جلوگیری شود.

پلیمریزاسیون رشد زنجیره‌ای رادیکالی

به‌صورت نظری تمامی مونومرها در معرض پلیمریزاسیون توسط رادیکال آزاد قرار دارند. این پلیمریزاسیون می‌تواند با وجود مقادیر ناچیزی از اکسیژن یا دیگر ناخالصی‌ها آغاز شود، به همین دلیل نمونه‌های خالص این ترکیبات را در حضور «بازدارنده‌های رادیکالی» (Radical Inhibitors) قرار می‌دهند تا پایدار شوند و واکنش‌های ناخواسته در آن‌ها صورت نگیرد.

در صورتی که پلیمریزاسیون رادیکال مطلوب باشد، این کار را به کمک یک «آغازگر رادیکالی» (Radical Initiator) انجام می‌دهیم. از جمله آغازگرهای واکنش رادیکالی می‌توان به پروکسید و برخی ترکیبات آزو اشاره کرد. در تصویر زیر می‌توانید برخی از این آغازگرها را به همراه ساختار آن‌ها مشاهده کنید.

تنها با استفاده از مقدار اندکی از آغازگر واکنش رادیکالی می‌توان مونومرهای بسیاری را وارد واکنش پلیمریزاسیون کرد. برای مثال می‌توان به واکنش پلیمریزاسیون استایرن برای تولید پلیمر پلی‌استایرن اشاره کرد.

در ابتدا رادیکالی ایجاد می‌شود که آغازگر واکنش پلیمریزاسیون خواهد بود. هر مونومر به‌‌صورتی به زنجیره در حال رشد متصل می‌شود که پایدارترین رادیکال را به وجود بیاورد. از آن‌جا که رادیکال‌های کربنی توسط استخلاف‌های متنوعی پایدار می‌شوند، ترجیح بر اتصال سر به دم در بیشتر پلیمریزاسیون‌های افزایشی، قابل درک است.

ممکن است تصور کنید با شروع واکنش پلیمریزاسیون رادیکالی، نتیجه ایجاد چندین زنجیره بسیار طولانی باشد، اما در عمل چنین اتفاقی نمی‌افتد. در عمل تعداد بسیار زیادی زنجیره با طول متوسط خواهیم داشت و نیاز به واکنش‌هایی برای قطع کردن برخی زنجیره‌ها داریم تا رشد بیشتری نداشته باشند.

این واکنش «خاتمه زنجیره» (Chain Terminating) نامیده می‌شود و یکی از مهم‌ترین این واکنش‌ها، «ترکیب رادیکال و عدم تناسب» (Radical Combination and Disproportionation) است. در تصویر زیر نمونه‌ای از این نوع واکنش را مشاهده می‌کنید. در این تصویر پلیمرهای در حال رشد با رنگ قرمز و آبی مشخص شده‌اند و هیدروژن‌های منتقل شده در عدم تناسب نیز به رنگ سبز هستند.

توجه داشته باشید که در هر دو نوع خاتمه زنجیره رادیکالی، دو موضع فعال رادیکالی با تبدیل همزمان حذف شده‌اند تا محصولات پایداری به وجود بیایند. از آن‌جا که غلظت گونه‌های رادیکالی در این واکنش‌ها نسبت به دیگر واکنش‌دهنده‌ها (مونومر، حلال و زنجیره قطع شده) بسیار اندک است، واکنش‌هایی که برای خاتمه دادن به زنجیره‌ها صورت می‌گیرند نیز بسیار کند هستند. در این صورت پیش از اینکه تاثیر خود را بگذارند بسیاری از زنجیره‌ها طول متوسطی پیدا کرده‌اند.

کارکرد و اهمیت این واکنش‌ها بستگی به ماهیت مونومری است که پلیمریزاسیون را انجام می‌دهد. برای مونومر اکریلونیتریل و استایرن واکنش ترکیب مهم‌تر است و برای مونومرهایی مانند متیل متاکریلات و وینیل استات بخش واکنش عدم تناسب اهمیت بیشتری دارد.

واکنش دیگری نیز وجود دارد که از پلیمریزاسیون رشد زنجیره‌ای رادیکال و تشکیل درشت مولکول‌های خطی جلوگیری می‌کند و با نام «انتقال زنجیره» (Chain Transfer) نامیده می‌شود. همان‌طور که از نام آن پیداست، این واکنش رادیکال کربن را با انتقال درون مولکولی یا برون مولکولی اتم هیدروژن، از موقعیتی به موقعیت دیگر می‌برد. این انتقال را به دو حالت درون مولکولی و برون مولکولی در تصویر زیر مشاهده می‌کنید.

این واکنش به‌خصوص در پلیمریزاسیون رادیکالی اتیلن در فشار بالا ارجحیت دارد که از آن برای تهیه پلی‌اتیلن با چگالی پایین استفاده می‌شود. در انتهای واکنش رشد زنجیره پلیمر، رادیکال نوع ۱ با انتقال اتم هیدروژن به رادیکال پایدارتر نوع ۲ تبدیل می‌شود. رادیکال جدید به نوبه خود می‌تواند پلیمریزاسیون را ادامه دهد و منجر به تولید زنجیره‌های جانبی دیگر توسط واکنش انتقال زنجیره شود. به همین دلیل پلیمر پلی‌اتیلن با چگالی پایین شبکه‌ای آمورف از درشت مولکول‌هایی با زنجیره‌های بسیار است.

توپولوژی زنجیره

پلیمرها را می‌توان با توجه به زنجیره‌شان به دو نوع راست‌زنجیر و شاخه‌دار نیز طبقه‌بندی کرد. در تصویر زیر ۲ نوع از انواع این اتصالات را مشاهده می‌کند.

توجه داشته باشید که مونومرها می‌توانند اتصال انتها به انتها یا اتصال عرضی داشته باشند. در صورتی که اتصال عرضی باعث تشکیل پلیمر شود، محصول نهایی از استحکام بسیار بیشتری برخوردار است.

اگر اتصال‌های عرضی به اندازه کافی طولانی و انعطاف‌پذیر باشند، زنجیره‌هایی که در مجاورت یکدیگر قرار دارند می‌توانند حرکت کنند و این باعث به وجود آمدن پلیمری الاستیک می‌شود.

پلیمریزاسیون رشد زنجیره کاتیونی

این نوع واکنش پلیمریزاسیون را با مثالی مورد بررسی قرار می‌دهیم. پلیمریزاسیون ایزوبوتیلن در حضور مقادیر اندکی از اسید قوی، مثالی از «پلیمریزاسیون رشد زنجیره کاتیونی» (Cationic Chain Growth Polymerization) است. محصول این واکنش پلیمر پلی‌ایزوبوتیلن است و لاستیک نرمی به شمار می‌رود. از جمله کاربردهای این پلیمر تولید لوله‌های داخلی است. نحوه سنتز این پلیمر مانند پلیمریزاسیون رادیکالی است و می‌توانید آن را در تصویر زیر مشاهده کنید.

رشد زنجیره زمانی انجام می‌شود که کربوکاتیون انتهایی با نوکلئوفیل ترکیب می‌شود یا یک پروتون خود را از دست می‌دهد و یک آلکن انتهایی به دست می‌آید. مونومرهایی که گروه‌های کاتیونی پایداری مانند آلکیل، فنیل و وینیل دارند، می‌توانند توسط پلیمریزاسیون رشد زنجیره کاتیونی، ساختارهای پلیمری را به وجود بیاورند.

این واکنش به‌طور معمول در دمای پایین و در محلول متیلن کلرید آغاز می‌شود. اسیدهای قوی مانند $$HClO_4$$ یا اسیدهای لوییس دارای مقادیر جزئی آب، می‌توانند واکنش‌دهنده اولیه این پلیمریزاسیون باشند. در دمای پایین واکنش‌های انتقال زنجیره به ندرت صورت می‌گیرد و به همین دلیل پلیمر حاصل بسیار خطی و عاری از هرگونه شاخه‌ای است.

پلیمریزاسیون رشد زنجیره آنیونی

در صورتی که محلول سردی از استایرن در تتراهیدرو فوران در همراهی با ۰٫۰۰۱ اکی‌والان از «ان بوتیل لیتیم» قرار بگیرد، پلیمریزاسیونی فوری صورت می‌گیرد. این مورد نمونه‌ای از «پلیمریزاسیون رشد زنجیره آنیونی» (Anionic Chain Growth Polymerization) است که جزئیات آن را در تصویر زیر مشاهده می‌کنید.

رشد زنجیره ممکن است با وجود آب و کربن‌ دی‌اکسید متوقف شود. همچنین انتقال زنجیره در این مورد به ندرت اتفاق می‌افتد. تنها مونومرهایی که دارای استخلاف‌های آنیونی پایدار مانند فنیل، سیانو و کربنیل هستند، واکنش‌دهنده‌های خوبی برای این نوع پلیمریزاسیون به حساب می‌آیند. بسیاری از پلیمرهای به دست آمده از این روش، ساختار منظمی دارند و از «درجه بلورینگی» (Degree of Crystallinity) بالایی برخوردارند.

از جمله گونه‌هایی که برای آغاز پلیمریزاسیون آنیونی از آن‌ها استفاده می‌شود، می‌توان به فلزهای قلیایی، آمیدهای قلیایی و لیتیم قلیایی اشاره کرد. ابرچسب پلیمری است که در این روش به دست می‌آید و مونومر آن میتل ۲-سیانواکریلات نامیده می‌شود و ساختار آن به‌صورت $$CH_2=C(CN)CO_2CH_3$$ است. این مونومر در مجاورت آب، آمین‌ها و دیگر گونه‌های نوکلئوفیلی وارد واکنش پلیمریزاسیون سریعی می‌شود.

پلیمریزاسیون حلقه‌زدایی

همان‌طور که از نام این روش پیداست، در واکنش «پلیمریزاسیون حلقه‌زدایی» (Ring Opening Polymerization) حلقه موجود در مولکول باز می‌شود و به سنتز پلیمر می‌انجامد. در تصویر زیر نمونه‌ای از این پلیمریزاسیون را مشاهده می‌کنید. مونومر «اپسیلون کاپرولاکتام» که داری ۶ اتم کربن است، متحمل حلقه‌زدایی می‌شود و هموپلیمر نایلون ۶ را به وجود می‌آورد. این پلیمر شباهت‌های زیادی به کوپلیمر تناوبی نایلون ۶,۶ دارد.

پلیمریزاسیون کاتالیزوری زیگلر ناتا

این روش پلیمریزاسیون کارآمد و فضاويژه، توسط «کارل زیگلر» (Karl Ziegler) آلمانی و «گویلیو ناتا» (Guilio Natta) ایتالیایی در سال ۱۹۵۰ میلادی معرفی شد. روش آن‌ها برای اولین بار موفق به سنتز پلی‌اتیلن با چگالی بالا بدون شاخه شد. همچنین می‌توان با این روش به سنتز لاستیک طبیعی پرداخت.

در پلیمریزاسیون اتیلن، در فشار اتمسفری و دمای پایین تا متوسط، پلیمریزاسیون با سرعت زیادی رخ می‌دهد و به تولید محصولی مستحکم (پلی‌اتیلن با چگالی بالا) نسبت به پلیمریزاسیون رادیکالی اتیلن (پلی‌‌اتیلن با چگالی پایین) می‌انجامد. این دانشمندان برای کشف‌ خود جایزه نوبل شیمی را در سال ۱۹۶۳ میلادی دریافت کردند.

کاتالیزور زیگلر ناتا طی واکنش هالید فلزهای واسطه با ترکیبات آلی فلزی مانند آلکیل آمونیوم، لیتیم و زینک به دست می‌آید. برای مثال کاتالیزور به دست آمده از واکنش تری‌اتیل آمونیوم با تیتانیوم تتراکلرید بسیار متدوال است و مورد مطالعه قرار گرفته است، با این حال استفاده از فلزهای دیگر نیز کارآمد خواهد بود.

در تصویر بالا مکانیسمی را مشاهده می‌کنید که در این واکنش طی می‌شود. پلیمریزاسیون پروپیلن توسط کاتالیزور تیتانیوم، محصولی با ساختار منظم به دست می‌دهد در حالی اگر از کاتالیزورهای وانادیومی استفاده شود، پلیمر حاصل «سیندیوتاکتیک» (Syndiotactic) خواهد بود.

پلیمریزاسیون تراکمی

بسیاری از پلیمرهای مهم و مفید در فرآيندهای رشد زنجیره شامل گونه‌های رادیکالی به وجود نمی‌آیند بلکه در آن‌ها گروه عاملی واکنش‌دهنده‌ها تغییراتی را متحمل می‌شود. در این دسته از واکنش‌ها به‌طور معمول محصولی جانبی مانند آب از دست می‌رود و دو گونه متفاوت به‌صورت متناوب با یکدیگر همراه می‌شوند.

برخلاف پلیمرهای رشد زنجیره‌ای، بیشتر پلیمرهای رشد مرحله‌ای به جای ایجاد پیوند کربن کربن جدید، پیوند بین کربن و یک هترو اتم مانند اکسیژن و نیتروژن ایجاد می‌کنند. سلولز نمونه‌ای از پلیمری است که به‌صورت طبیعی از پلیمریزاسیون تراکمی به دست می‌آید. در تصویر بالا ساختار پلیمری مصنوعی را مشاهده می‌کنید که از همین روش به دست آمده است.

ویژگی پلیمریزاسیون تراکمی

پلیمرهای تراکمی بسیار کندتر از پلیمرهای افزایشی تشکیل می‌شوند. همچنین به‌طور معمول برای پلیمریزاسیون نیاز به گرما دارند و جرم مولکولی پلیمر حاصل نیز پایین‌تر است. گروه‌های عاملی انتهایی در زنجیره فعال باقی می‌مانند و به این صورت گروه‌های زنجیره‌های کوتاه‌تر با یکدیگر ترکیب می‌شوند و زنجیره‌های طولانی‌تری را در مراحل پایانی پلیمریزاسیون به وجود می‌آورند.

وجود گروه‌های عاملی قطبی در زنجیره‌ها اغلب جاذبه زنجیره به زنجیره را افزایش می‌دهد. این مورد به‌‌خصوص در حضور پیوند هیدروژنی تشدید می‌شود که باعث افزایش بلورینگی و «مقاومت کششی» (Tesile Strength) خواهد شد. در فهرست زیر تعدادی از پلیمرهایی که به این روش سنتز می‌شوند را مشاهده می‌کنید.

• پلی‌استر
• پلی‌آمید
• پلی‌کربنات

در این ساختارها مقدار «دمای انتقال شیشه‌ای» (Glass Transition Temperature) برای دو پلیمر، مثلا پلی‌آمید و پلی‌استر با یکدیگر متفاوت است و تاثیر پیوند هیدروژنی درون زنجیره‌ای را بر بلورینگی نشان می‌دهد. جایگزینی اتصال آلکیلیدین منعطف با حلقه‌های بنزنی صلب نیز باعث افزایش مقاومت و سختی زنجیره پلیمری می‌شود. در تصویر زیر نمونه‌ای از وجود پیوند هیدروژنی درون زنجیره‌ای را مشاهده می‌کنید که باعث تقویت بلورینگی می‌شود.

ویژگی‌‌های پلیمر

همان‌طور که پیشتر گفتیم در دنیای امروز، پلیمرها ترکیبات پراهمیت و پرکاربردی در دنیای شیمی به شمار می‌روند و به همین دلیل نیز آشنایی با روش‌های سنتز آن‌ها مهم است. در این بهش می‌خواهیم به‌صورت مختصر به برخی از ویژگی‌های این دسته از ترکیبات اشاره کنیم.

• در صنعت هوا و فضا از ترکیبات پلیمری استفاده فراوانی می‌شود زیرا به‌طور عمده سبک هستند و مقاومت بالایی دارند. به علاوه ویژگی‌های مکانیکی، حرارتی و الکتریکی آن‌ها نیز به فلزها ارجحیت دارد.
• از پلیمرهایی مانند سیلیکون، نایلون و $$PVC$$ برای ساختن اجزای وسیله‌های فضانوردی استفاده می‌شود.
• به‌طور عمده پلیمرها هدایت الکتریکی خوبی ندارند اما به‌تازگی پلیمرهایی سنتز شده‌اند که این ویژگی در آن‌ها بهبود پیدا کرده است.
• از پلیمرهای هادی برای تولید دیودهای نوری استفاده می‌شود. همچنین در تهیه باطری‌هایی با قابلیت شارژ نیز کاربرد دارند.
• از پلیمر باکلیت برای تهیه پریزهای برق، ظروف آشپزخانه، اسباب‌بازی، زیورآلات و دیسک‌های کامپیوتری استفاده می‌شود.
• گلیپتال پلیمری است که در تولید رنگ و پوشش کاربرد دارد.
• پلیمر پلی‌وینیل کلرید در تولید پوشاک و اسباب منزل استفاده می‌شود و به‌ تازگی برای ساخت در و پنجره نیز از آن بهره می‌برند. مهم‌ترین کاربرد این پلیمر استفاده از آن برای تولید لوله‌های فاضلاب است.
• از پلی‌پروپیلن در صنایع نساجی، بسته‌بندی، نوشت افزار و اسباب‌بازی بهره می‌برند.
• پلی‌استایرن پلاستیکی با کاربرد گسترده است. از این پلیمر در تولید بطری‌های پلاستیکی، اسباب‌‌بازی و ظروف یکبار مصرف استفاده می‌شود.

کتاب سنتز پلیمرها

تا اینجا در مورد بسیاری از روش‌ های سنتز پلیمر صحبت کردیم و پلیمرهای حاصل از هر روش را نیز معرفی کردیم. همان‌طور که مشاهده کردید این دسته از ترکیبات بسیار گسترده هستند و کاربرد فراوانی نیز دارند. به همین دلیل نیاز به منبعی جامع و کامل برای دانشجویان رشته‌های پلیمر و شیمی و همچنین افرادی که در این حوزه فعال هستند، احساس می‌شود. در این بخش می‌خواهیم به معرفی تعدادی کتاب بپردازیم که می‌توان برای این منظور از آن‌ها بهره برد.

کتاب Principle of Polymerization

این کتاب مزیت بزرگی دارد و آن این است که هم افراد مبتدی هم متخصصان می‌توانند از مطالب آن استفاده کنند. در این کتاب مباحثی مانند نحوه سنتز پلیمر و مولفه‌های واکنش برای انجام پلیمریزاسیون، وزن مولکولی پلیمر، اتصال‌های عرضی و شاخه‌ای و ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی آن‌ها پوشش داده شده است. زبان این کتاب بسیار ساده و شفاف است و در هر فصل، مباحث را از پایه تا پیشرفته پیگیری می‌کند.

ویرایش چهارم این کتاب در سال ۲۰۰۴ میلادی و در ۸۴۸ صفحه و به زبان انگلیسی در اختیار خوانندگان قرار گرفت. در ویرایش جدید این کتاب تلاش شده است تا پیشرفت‌های روز دنیای پلیمر در آن گنجانده شود.

کتاب Polymerization Process Modeling

شمار زیادی از مهندسان شیمی به‌صورت مداوم با واکنش‌های پلیمریزاسیون سر و کار دارند و در این مسیر با چالش‌هایی نیز روبرو می‌شوند. این کتاب برای دانشجویان رشته‌ پلیمر و رشته‌های مرتبط که نیاز به مطالعه پلیمر دارند مفید و کاربردی است. این کتاب تمرکز زیادی بر ساختار پلیمرهای و ویژگی‌های مرتبط با آن‌ها دارد.

اولین چاپ این کتاب به سال ۱۹۹۶ میلادی برمی‌گردد. این کتاب به زبان انگلیسی و در ۳۹۲ صفحه به چاپ رسیده است.

کتاب Anionic Polymerization

در این کتاب ماهیت پلیمریزاسیون آنیونی و نحوه انجام مکانیسم آن با جزئیات مورد بررسی قرار می‌گیرد. این کتاب از دو بخش با ۱۱ فصل تشکیل شده است که در بخش ابتدایی آن مکانیسم پلیمریزاسیون آنیونی، مونومرها، آغازگرها، حلال‌ها و واکنش‌ها مرور شده است. در بخش دوم به موارد کاربرد پلیمرهایی پرداخته شده است که با پلیمریزاسیون آنیونی به دست می‌آیند. مطالعه این کتاب برای افراد فعال در شیمی پلیمر بسیار مفید است و می‌توانند به کمک آن از ویژگی‌های منحصربه‌فرد پلیمر آنیونی بهره ببرند.

کتاب Plasma Polymerization

هدف این کتاب پر کردن فاصله‌ای است که در محیط آکادمیک و صنعت در پلیمریزاسیون پلاسما وجود دارد و بر فواید استفاده از این نوع پلیمریزاسیون در علم و تکنولوژی تاکید دارد. از جمله موضوعاتی که در این کتاب به آن پرداخته شده است می‌توان به سینتیک فاز گازی، یونیزاسیون گازها، مکانیسم تشکیل پلیمر در پلاسما و ویژگی‌های الکتریکی پلیمرهای پلاسمایی اشاره کرد.

این کتاب از ۱۱ فصل تشکیل شده است و با مقدمه‌ای در مورد اهمیت این دسته از ترکیبات و کاربرد فزاینده آن در حوزه‌های متنوع شروع می‌شود. سپس مقایسه جامعی بین پلیمر پلاسمایی و انواع دیگر پلیمرهای موجود انجام می‌دهد. این کتاب برای دانشجویان شیمی پلیمر و مهندسی مواد جذاب و کاربردی خواهد بود. آخرین ویرایش این کتاب در سال ۲۰۱۲ میلادی و به زبان انگلیسی به چاپ رسیده است.

کتاب Thermoplast Thermoset Merged Polimyimides by Diels Alder Polymerization

پیشرفت ترکیبات پلیمری یکی از مهم‌ترین دستاوردهای علم شیمی در سال‌های اخیر به حساب می‌آید. استفاده از واکنش دیلز آلدر یکی از بهترین روش‌ها برای سنتز پلیمرهای پلی‌آمیدی است. هدف این کتاب فراهم آوردن دانشی مختصر و جامع پیرامون این روش سنتزی است.

آخرین ویرایش این کتاب به نسبت کوتاه ۱۳۶ صفحه‌ای در سال ۲۰۱۴ میلادی در اختیار علاقمندان قرار گرفته است.

کتاب Polymerization Reactions and Polymers Guide for Beginners

دانشمندان تا حدود ۱۰۰ سال پیش به وجود مولکول‌هایی با وزن مولکولی بیش از هزار شک داشتند. تحقیقات شیمی‌دان آلمانی روی درشت مولکول‌های طبیعی مانند پلاستیک و سلولز دروازه‌ای برای آشنایی با پلیمرها بود. این کتاب برای افراد علاقمند به آشنایی با انواع پلیمر و سنتز آن‌ها، مفید است.

این کتاب در سال ۲۰۲۲ میلادی به زبان انگلیسی به چاپ رسید و در اختیار مخاطبان قرار گرفت.

مثال و حل تمرین

تا اینجا با روش های سنتز پلیمر در شرایط گوناگون آشنا شدیم. حال می‌خواهیم تعدادی مثال را همراه با پاسخ تشریحی و تمرین‌های چند‌گزینه‌ای مورد بررسی قرار دهیم.

مثال از سنتز پلیمر

پس از آشنایی با نحوه سنتز پلیمر، در این بخش تعدادی مثال را مرور می‌کنیم. در هر مورد پاسخ‌های تشریحی نیز برای درک بهتر آورده شده است.

مثل اول

مثالی از پلیمریزاسیون را به همراه واکنش آن مورد بررسی قرار دهید.

پاسخ

پلیمریزاسیون واکنشی است که در آن تعداد زیادی واحدهای سازنده به نام مونومر به یکدیگر متصل می‌شوند و درشت مولکولی به نام پلیمر را به وجود می‌آورند. مثالی از این واکنش به هم پیوستن مونومرهای اتیلنی برای تولید پلیمر «پلی‌اتیلن» است. از آنجا که این پلیمر یک هموپلیمر با تنها یک نوع مونومر است برای نام‌گذاری آن از پیشوند «پلی» پیش از نام پلیمر استفاده می‌شود. واکنش این پلیمریزاسیون را به‌صورت ساده می‌توان به شکل زیر نوشت.

$$nCH_2=CH_2\rightarrow -[-CH_2-CH_2-]_n-$$

مثال دوم

پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر چه پلیمرهایی هستند. چند مثال از این مورد را بیان کنید.

پاسخ

پلیمری که توانایی تخریب و تجزیه توسط باکتری را داشته باشد، زیست تخریب‌پذیر نامیده می‌شود. مثالی از این نوع پلیمر پلی(۳-هیدروکسی بوتیرات کو ۳-هیدروکسی والرات است) است که به اختصار با $$PHBV$$ نشان داده می‌شود. ساختار این پلیمر را در تصویر زیر مشاهده می‌کنید.

مثال سوم

پلیمریزاسیون افزایشی و تراکمی با یکدیگر چه تفاوت‌هایی دارند؟

پاسخ

در پلیمریزاسیون افزایشی معمولا تنها یک مونومر حضور دارد در صورتی که در پلیمریزاسیون تراکمی دو مونومر شرکت می‌کنند. همچنین مونومرهای پلیمریزاسیون افزایشی دارای پیوندهای دوگانه یا سه‌گانه هستند، به عبارتی ترکیبات غیراشباعی به عنوان پلیمر کاربرد دارند اما در پلیمریزاسیون تراکمی، مونومرها ترکیباتی هستند که در خود گروه‌های عاملی مختلف دارند.

از دیگر تفاوت‌های این دو روش می‌توان به این نکته اشاره کرد که در پلیمریزاسیون افزایشی هیچ مولکولی از دست نمی‌رود اما در پلیمریزاسیون تراکمی مولکول‌های کوچکی مانند آب، آمونیاک و هیدروژن کلرید از دست می‌روند.

حل تمرین از سنتز پلیمر

در این بخش تعدادی تمرین چندگزینه‌ای را پیرامون نحوه سنتز پلیمر مورد بررسی قرار می‌دهیم.

تمرین اول