سرفصل های درس شیمی فیزیک پلیمرها

نام بسته درسی: شیمی فیزیک پلیمرها

——————————————

فهرست:

فصل اول : مباني علم پليمر

فصل دوم : ريز ساختار و شکل نهايي زنجير پليمر

فصل سوم : وزن مولکولي و ابعاد زنجير

فصل چهارم: محلول های غلیظ و رفتار جدای فازی

فصل پنجم: حالت بی نظم پلیمرها و دمای انتقال شیشه ای

فصل ششم : حالت بلوری

بخشی از بسته درسی شیمی فیزیک پلیمرها :

ـ1ـ مقدمه :

واژه پليمر از کلمات يوناني پلي (Poly) به معني بسپار و مر (meros) به معني قسمت، قطعه و يا پاره گرفته شده است. به همين علت در واژه‌نامه‌هاي فارسي بسپار ناميده مي‌شود.

از نقطه نظر شيميايي، هر ماده پليمري از مولکولهاي زنجير گونه با وزن مولکولي حدود چند صد هزار گرم بر مول، ساخته مي‌شود. به همين دليل غالباً در يک پليمر اصطلاح مولکول بزرگ (Macromolecule) نيز اطلاق مي‌شود. اين زنجيره‌هاي طويل از اتصال اشتراکي (covalence) واحدهاي کوچکتري به نام مونومر ساخته مي‌شوند. که فرآيند اتصال مونومرها به يکديگر و تشکيل زنجير بلند، «پليمر يزاسيون» ناميده مي‌شود. در اين جزوه، مطالبي در زمينه وابستگي خواص و رفتار پليمرها به ساختار شيميايي به نحوه قرار گرفتن اتم‌ها و مولکولها در کنار يکديگر ارائه مي‌شوند.

1ـ2ـ روش‌هاي سنتز پليمرها :

پليمرها به دو روش سينتيکي عمده اضافي (addition) و تراکمي يا مرحله‌اي (condensation or step) پليمريزه مي‌گردند.

تقسيم بندي روش‌هاي پليمريزاسيون به طبقه‌هاي مذکور براساس اين نظريه بود که در پليمريزاسيون مرحله‌اي، کليه مونومرها از ابتداي واکنش، شروع به پليمريزاسيون کرده و همگي مرحله به مرحله تبديل به ديمر، تريمر و الي آخر مي‌شوند.

در پليمريزاسيون اضافي تنها مونومرهاي قابليت تبديل شدن به ديمر را دارند كه بتواند در ابتداي امر فعال شوند. در مرحله بعدي نيز فقط همين ديمرهاي فعال شده به مونومرهاي ديگر حمله کرده و طول زنجيره خود را افزايش مي‌دهد.

1ـ2ـ1ـ پليمريزاسيون اضافي :

در پليمريزاسيون اضافي، وجود يک مرکز فعال براي شروع واکنش لازم و ضروري است. به همين دليل در اين نوع واکنشها حضور شروع کننده عمدتاً ضروري است. نوع شروع کننده خصوصيات مرکز فعال را تعيين مي‌کند. اين مرکز فعال مي‌تواند راديکال آزاد، کاتيون، آنيوني و يا مراکز يوني ويژه مانند کاتاليزورهاي کورديناسيوني باشد. از اين رو، پليمريزاسيون‌هاي اضافي و يا زنجيره‌اي در چند گروه عمده تقسيم‌بندي مي‌شوند که پليمريزاسيون از طريق راديکال آزاد، از جمله مهمترين روش‌هاي پليمريزاسيون اضافي است.

1ـ2ـ1ـ1ـ پليمريزاسيون راديکال آزاد :

واکنشهاي پليمريزاسيون راديکال آزاد متداول‌ترين روشهاي توليد مواد پليمري هستند که زماني به وقوع مي‌پيوندند که مونومرهاي شرکت کننده در واکنش داراي باندهاي دوگانه باشند. واکنشهاي پليمريزاسيون راديکال آزاد داراي سه مرحله اصلي شروع، رشد و اختتام هستند.

در مرحله شروع پليمريزاسيون، آغازگر  ويا شروع کننده (initiator) تجزيه شده و مولکولهايي با راديکال آزاد توليد مي‌شوند.

به عنوان مثال پراکسيد بنزوئيل با افزايش درجه حرارت تجزيه شده و دو راديکال آزاد را ايجاد مي‌کند:

       راديکال آزاد                                                      پراکسيد بنزوئيل

تجزيه آغازگر مي‌تواند به روش‌هاي مختلفي از جمله شروع شيميايي، شروع حرارتي، شروع فتوشيميايي و شروع تشعشعي رخ دهد. ساده ترين آن همان شروع حرارتي است که درآن راديکالها تنها با گرما دادن به مونومر ايجاد مي‌شوند. در ادامه، راديکال آزاد تشکيل شده به مونومر حمله مي‌کند و به آن اضافه مي‌شود. بنابراين، اتصال دوگانه باز شده و يک الکترون از انتهاي زنجير قرار مي‌گيرد:

مرحله دوم، مرحله رشد پليمريزاسيون است که پس از شروع واکنش و تشکيل راديکالهاي آزاد رخ مي‌دهد. در اين مرحله مونومرهاي بسياري به سرعت به زنجير در حال رشد و يا مراکز فعال راديکالي اضافه مي‌شوند.

مرحله سوم با مرحله اختتام (Termination) است که در آن دو زنجير در حال رشد، با يکديگر به دو روش ترکيب مجدد (Recombination) و يا تقسيم نامتجانس(Disproportionation) وارد واکنش مي‌شوند.

اختتام به روش ترکيب مجدد:

در اختتام به روش ترکيب مجدد، دو زنجير با هم ترکيب شده و يک زنجير غيرفعال را تشکيل مي‌دهند.

برای مشاوره اینجا بزنید