سایر انواع هم بسپارها

دسته: مقالات منتشر شده در 20 شهریور 1398
نوشته شده توسط Admin بازدید: 9

سایر انواع هم بسپارها کدامند؟

تایر های ساخته شده از لاستیک و انواع پلاستیکها در یک مورد اشتراک دارند و ان قرار گیری در زیر مجموعه ی هم بسپارها ست. یک هم بسپار از دو و یا تعداد بیشتری از مونومرها  تشکیل شده که به منظور ایجاد یک زنجیره پلیمری به یکدیگر متصل شده اند. به خاطر داشته باشید که هم بسپار نوعی پلیمر است. پلیمر نیز مولکولی بزرگ است که با پیوند تعداد زیادی از زیرواحدهای تکراری با نام مونومر بوجود می اید. انچه که هم بسپارها را از پلیمرها متمایز میکند، تفاوت بین این زیر مجموعه های مکرر است.

همانطور که قبلا نیز اشاره شد، هم بسپارها دارای انواع  متفاوتی هستند و نوع اول انها هم بسپارهای دسته ای یا بلوکی نام دارند که در ان دو زنجیره بزرگ به یکدیگر متصل شده اند. یکی از این زنجیره ها دارای زیر واحدهای مونومری است و دیگری نیز مونومرهای متفاوتی از دسته اول را در خود جای میدهد. این نوع از هم بسپار به گونه ای ساخته شده که میتوان ان را ترکیبی از دو جوربسپار در نظر گرفت.

شاید کنار هم قرار گیری تمامی این واژگان کمی گیج کننده باشد مانند پلیمر، هم بسپار و جور بسپار. نگران نباشد جوربسپارها یا هموپلیمرها فقط یک پیشوند همو دارند که به معنی یکسان و مشابه است. بنابراین هموپلیمر دارای مونومرهایی است که یکسان بوده و یا شباهت زیادی به هم دارند. ساختار زنجیره های هم بسپارهای بلوکی به گونه ای است که میتوان تصور کرد یک زنجیره ی جوربسپار در یک دست و یکی دیگر در دست دیگر خود داریم. زمانی که این دو جوربسپار متفاوت را به یکدیگر متصل کنیم، نوعی هم بسپار با نام بلوکی بوجود می اید.

نوع بعدی هم با نام تصادفی شناخته میشود. اگر زیر مجموعه های مونومری به حالتی تصادفی و بی قانون به یکدیگر متصل شوند، این نوع از هم بسپار بوجود می اید. تصور کنید که دسته ای مونومر دارید و انها را در هوا پرتاب می کنید و زمانی که دوباره بروی زمین باز میگردند، پس از اتصال به هم یک زنجیره مونومری با ترتیب نامنظم را بوجود می اورند که همان زنجیره های هم بسپارهای تصادفی است. نوع اخر هم هم بسپارهایی هستند که به صورتی متناوب به یکدیگر متصل میشوند و یک زنجیره را تشکیل میدهند و به همین دلیل نیز با نام هم بسپارهای متناوب شناخته میشوند.

 

سایر انواع هم بسپارها

  • هم بسپارهای استریوبلاک: این نوع از هم بسپارها در دسته ی انواع خطی قرار میگیرد و در ان بلاک ها یا واحد ها فقط در تاکتیک با هم تفاوت دارند.
  • هم بسپارهای گرادیان: در این نوع از هم بسپارها، ترکیبات داخلی مونومرها به تدریج داخل زنجیره تغییر میکند.
  • هم بسپارهای  انشعابی یا شاخه دار: معماری های متمایزی برای هم بسپارهای غیر خطی وجود دارد. علاوه بر هم بسپارهای ستاره ای و پیوندی که در بخش بعدی به ان اشاره میکنیم، هم بسپارهای انشعابی دارای زیر مجموعه های دیگری هم هستند مانند انواع برسی و شانه ای.
  • هم بسپارهای پیوندی: هم بسپارهای پیوندی نوعی خاص از هم بسپارهای انشعابی هستند که در ان زنجیره جانبی از زنجیره اصلی متفاوت است. به طور معمول زنجیره اصلی از یک نوع از مونومر تشکیل شده است و شاخه ها از مونومرهای دیگر انشعاب پیدا  میکنند و یا زنجیره های جانبی دارای ویژگی های مشروط و قابل تنظیمی هستند و ویژگی های متفاوتی در مقایسه با زنجیره اصلی دارند. زنجیره های تکی موجود در هم بسپارهای پیوندی ممکن است جوربسپارها و یا هم بسپارها باشند. توجه کنید که اگر ترتیب قرار گیری این هم بسپارها در زنجیره ها متمایز باشد، خود به تنهایی یک تمایز ساختاری را بوجود می اورد، اگرچه یک هم بسپار دو بلوکه ی A-B  به همراه یک زنجیره جانبی از نوع هم بسپار متناوب را میتوان یک هم بسپار پیوندی نامید. به عنوان مثال ممکن است زنجیره های پلی استری با پلی بوتادین ترکیب شوند، نوعی پلاستیک ترکیبی که در هر یک از  واحدهای تکراری خود یک پیوند دو تایی کربنی واکنش گر دارد. پلی بوتادین در استرین حل میشود  و پس از ان در معرض بسپارش به کمک رادیکالهای ازاد قرار میگیرد.این امکان وجود دارد که پیوندهای دوتایی مولکولهای  پلاستیک اضافه شده و باعث افزایش طول زنجیره شوند و شاخه های پلی استرین را بسازند. هم بسپار پیوندی در ترکیب با پلی استرهای غیر پیوندی و مولکولهای لاستیک بوجود می اید. محصولاتی که از چهار ماده ترکیبی ساخته شده اند، همانند هم بسپارهای بلوکی دارای ویژگی های هر دو بخش هستند. در مثالی که عنوان شد، زمانی که ضربه ای به ماده وارد میشود، زنجیره های لاستیکی انرژی را جذب میکنند بنابراین در مقایسه با پلی استرین های معمول، شکنندگی خیلی کمتری دارند. به این محصول پلی استرین با مقاومت بالا در برابر ضربه گفته میشود.
  • هم بسپارهای ستاره ای: این نوع از هم بسپارها دارای چندین زنجیره پلیمری هستند که به یک هسته مرکزی متصل شده است

 

جدایی ریزفازی

هم بسپارهای بلوکی و (البته نه فقط انها) جالب هستند زیرا میتوانند در مرحله ی جدایی ریزفازی قرار گیرند و ساختارهای خیلی ریز منظم را بوجود اورند همانند هم بسپار بلوکی استرین، بوتادین و استرین. این نوع از پلیمر با نام کراتون شناخته میشود و برای ساخت کفه کفش و چسب ها استفاده میشود. از انجایی که این ماده ار ذرات  خیلی کوچکی تشکیل شده است، به منظور ارزیابی این ساختار از میکروسکوپ  انتقال الکترون استفاده شد. لکه هایی بروی ماتریس بوتادین توسط اسمیوم تتروکسید بوجود امد تا تضادی در تصویر دیده شود. این ماده نیز با بسپارش زنده ساخته شد بنابراین بلوکها تک بخشی یا تک پاشیده بوده و نوعی ساختار میکروی منظم را ایجاد میکنند.

جدایی ریزفازی نفت و اب نیز مشابه همین مورد است. نفت و اب مخلوط نشدنی هستند و فازهای انها از هم جدا میشوند. از انجایی که ناسازگاری زیادی بین  بلوکها وجود دارد، هم بسپارهای بلوکی به صورتی مشابه این پراکندگی یا جدایی را تجربه میکنند. همچنین این بلوکها با پیوندهای کووالانسی به یکدیگر متصل شده اند و به همین دلیل نمیتوانند همانند اب و نفت توسط میکروسکوپ از یکدیگر جدا شوند. در جدایی ریزفازی،  بلوکها ساختارهایی به اندازه نانو را می سازند.اشکال مختلفی میتوانند با توجه به طول نسبی هر بلوک ساخته شوند. در هم بسپارهای دو بلوکی، بلوکهایی که تفاوت طول زیادی با هم دارند، قلمروهای خیلی کوچکی از یک بلوک را در ماتریکس دومی میسازند (مانند PMMA در پلی استرین). اگر طول این بلوکها تفاوت کمتری با هم داشته باشد، میتوان فرمی استوانه ای مانند را بوجود اورد. بلوکهای هم طول لایه هایی را تشکیل میدهند که در زبان فنی با نام خطوط یا حالت لایه لایه شناخته میشوند. فاز جایروید در بین دو فاز لایه لایه و استوانه ای قرا ر دارد. ساختاهای درشت تری نیز از هم بسپارهای بلوکی بوجود می ایند و میتوانند به صورت بالقوه در ساخت دستگاه ها مانند حافظه کامپیوتر، قالب های خیلی ریز و جداسازی مواد خیلی کوچک استفاده شوند.

دانشمندان حوزه پلیمر، از ترمودینامیک برای توصیف چگونگی رفتار بلوک های متفاوت استفاده میکنند. محصولی با درجه ی بسپارش n  و پارامترهای بسپارشی Flory-Huggins  نشان دهنده میزان عدم سازگاری دو بلوک و احتمال جداسازی ریزفازی انها و یا عدم ان  میباشد. به عنوان مثال اگر مقدار ماده بیش از 10.5 باشد، یک هم بسپار دو بلوکی با ترکیب متقارن دارای جدایی ریزفازی خواهد بود و در غیر این صورت بلوک ها ترکیب شده و امکان جدایی انها در این مرحله وجود نخواهد داشت. ناسازگاری بین بلوکی بر رفتار انحلالی این هم بسپارها و رفتار جذبی انها بروی سطوح متفاوت نیز اثر می گذارد.

هم بسپارهای بلوکی این امکان را دارند تا در انواعی خاص از محلول ها، یک نمونه مشابه خود را بوجود اورند و لایه هایی را بین ساختارها تشکیل دهند. در فیلم های نازک، هم بسپارها گزینه ای ایده ال برای تولید پوشش در الگوهای لیتوگرافیک موارد نیمه هادی هستند که در ذخیره داده با حجم بالا استفاده میشود. چالش اصلی در کمینه سازی سایز این قطعات است و تحقیقات زیادی هم در این خصوص صورت میگیرد. هم اکنون که  به دانش خوبی در حوزه هم بسپارها دست یافتیم، میتوانیم به ساختار انها بپردازیم .

 

ساختار هم بسپارها

از انجایی که یک هم بسپار میتواند انواع متفاوتی داشته باشد، ما ساختار انها را بر اساس سه نوع غالب بلوکی، تصادفی و تناوبی دسته بندی میکنیم که ساختار هر کدام بدین گونه است.

ایا شما میتوانید تفاوتهای انها را از هم تشخیص دهید؟ ابتدا به نوع دسته ای می پردازیم. همانطور که میدانید هم بسپارهای بلوکی یا دسته ای دارای جوربسپارهایی هستند که به یکدیگر متصل شده اند. ترتیب جوربسپار اولیه با ثانویه یک زنجیره ی اصلی با نام هم بسپار بلوکی را بوجود می اورد. در نوع متناوب، زیر واحدهای اولیه و ثانویه به طور متناوب به هم وصل شده اند. هیچ قاعده ویژه ای برای قرار گیری انها وجود ندارد

 

مهندسی هم بسپارها

از هم بسپارش برای تغییر ویژگی های پلاستیکهای تولیدی استفاده میشود تا به کمک ان به نیازهای ویژه ای پاسخ گفته شود به عنوان مثال برای کاهش حالت شفافیت، اصلاح دمای تغییر شکل شیشه، کنترل خصوصیات رطوبتی و یا بهبود قابلیت انحلال. در واقع این روش، تکنیکی با نام سخت کنندگی لاستیک است که برای بهبود ویژگی های مکانیکی به کار برده میشود. فازهای ارتجاعی در ماتریس محکم به عنوان ضد ترک عمل میکنند و جذب انرژی را  به هنگام اعمال ضربه به ماده افزایش میدهد. آکریلونیترایل بوتادین استرین مثالی معمول از همین دسته است.