مجله ساپل
ساختار پلیمرها و تاثیر آن بر خواصشان
نوع اتم ها یا گروه های اتمی تشکیل دهنده ساختار پلیمر و همچنین نحوه قرار گرفتن اتم ها یا گروه های عاملی در ساختار، خواص آن را کنترل می کند. قرار گرفتن گروه های عاملی بزرگ یا قطبی در زنجیر پلیمر موجب بهبود خواص آن می شود. در ادامه عوامل ساختاری پلیمرها را که بر خواصشان تاثیرگذار است معرفی می کنیم البته که با استفاده از افزودنی ها هم می توان خواص پلیمر ها را تغییر داد برای اطلاعات بیشتر در این رابطه می توانید مقاله افزودنی های متدوال پلیمرها را بخوانید.
گره خوردگی
ساختار متشکل از توالی اتمهای تکراری موجب می شود مولکول های پلیمر به صورت زنجیرهایی باشند. نتیجه این ویژگی ساختاری گره خوردن زنجیرهای پلیمر در هم می باشد. پس پلیمرها شامل یک ساختار شبکه ای هستند که این شبکه ها همان گره خوردگی بین زنجیرهاست. این یک شبکه فیزیکی است و قابلیت شکستن و تشکیل مجدد دارد.
گره خوردگی مسوول بسیاری از خواص و رفتارهای پلیمرها در حالتهای جامد و مذاب است:
- برگشتن به حالت قبل از اعمال تنش پس از برداشتن نیرو
- حساسیت به سرعت اعمال نیرو و تغییر رفتار از شکننده به چقر با کاهش سرعت اعمال نیرو
- تغییر مقاومت در برابر جریان یافتن با سرعت اعمال نیرو
دمای انتقال شیشه ای یا Tg
این دمایی است که بالاتر از آن پلیمر مثل لاستیک نرم شده و کمتر از آن مثل شیشه سفت و سخت و البته شکننده است. یعنی قبل و بعد از این دما خواص مکانیکی پلیمر کاملا تغییر می کند.
پلیمرهایی مثل PET یا PC دمای انتقال شیشه ای بالاتر از دمای محیط دارند ( حدود 70 و 90 درجه) و پلیمرهایی مثل پلی اتیلن و پلی پروپیلن که با استفاده از آن ها انواع گالن های پلاستیکی و بطری های پلاستیکی تولید می شوند، دمای انتقال شیشه ای کمتر از دمای محیط دارند (حدود 110- و 20- درجه). Tg تحت تأثیر نوع اتم های تشکیل دهنده پلیمر است. وقتی دمای انتقال شیشه ای بالاتر از دمای محیط است ساختار پلیمر و گره خوردگی ها می توانند بهبود خواص را بدنبال داشته باشند. برای اطلاعات بیشتر در رابطه با پلی اتیلن ها خواندن مقاله انواع پلی اتیلن را پیشنهاد می کنم.
تبلور
پلیمرها می توانند ساختارهای بلورین تشکیل دهند. نواحی ای که زنجیرهای پلیمری بصورت منظم کنار هم قرار می گیرند. نتیجه آن ایجاد بخش هایی سخت (بلور) در کنار بخش های بی شکل (آمورف) و نرم است. بنابراین پلیمر یک آلیاژ از بخش های سخت و بخش های نرم است.ابتدایی ترین شکل این بخش ها بلوک است.از کنار هم قرار گرفتن بلوک ها اشکال مختلفی از بلورها شکل می گیرد.
این ساختارهای بلوری می توانند شکل های مختلفی داشته باشند ولی شکل کره با نام علمی گویچه معمولا متداول است. درصد فاز بلورین و شکل و اندازه آن خواص پلیمر را تعیین می کند.
طول متوسط زنجیر و توزیع اندازه آن
یکی از مشخصه های اصلی مولکول های پلیمر طول آنهاست که با وزن مولکولی بیان می شود. برای اندازه گیری وزن مولکولی از دستگاه GPC استفاده می شود.
GPC یکی از روش های کروماتوگرافی است که در این روش ها از تفکیک اجزای سازنده یک ترکیب با تکنیک های مختلف استفاده می شود. در روش GPC طول های مختلف مولکول های سازنده یک پلیمر از هم تفکیک می شوند. خروجی این روش هم متوسط وزن مولکولی و هم توزیع وزن مولکولی است.
جمع بندی
در نهایت می توان گفت ساختار پلیمرها بشدت بر خواصشان تاثیر داره و هر کدام از این ساختار ها و خواص پلیمرها مسئول ویژگی هایی در آن هاست. شناخت ساختار پلیمرها کمک می کند تا بتوانید خواصشان را کنترل کنیم اگرچه همانطور که در ابتدای این مقاله عنوان کردیم با استفاده از افزودنی ها نیز می توانیم این کار را انجام بدهیم. اگر می خواهید علاوه بر ساختار پلیمرها که در این مقاله با آن ها آشنا شدید خواصشان را نیز بدانید خواندن مقاله خواص پلیمرهای تشکیل دهنده پلاستیک ها خالی از لطف نیست.