Պոլիմերների սահմանումը և կառուցվածքը
Պոլիմերը մակրոմոլեկուլ է, որը կազմված է բազմաթիվ պարզ կրկնվող միավորներից, որոնք հայտնի են որպես մոնոմերներ, որոնք միմյանց հետ կապված են կովալենտային կապերով: «Պոլիմեր» տերմինը ծագում է հունարեն «պոլի» (շատ) և «մերոս» (մաս) բառերից: Պոլիմերները կարող են լինել բնական կամ մարդածին, և դրանք կարևոր դեր են խաղում մեր առօրյա կյանքի բազմաթիվ ոլորտներում:
Այս հոդվածում մենք կքննարկենք, թե ինչ են պոլիմերները, դրանց դասակարգումը, հիմնական կառուցվածքը և ֆիզիկական ու քիմիական բնութագրերը, որոնք դրանք այդքան արժեքավոր են դարձնում արդյունաբերական և առևտրային բազմազան կիրառությունների համար։
Պոլիմերների հասկացողությունը
Պոլիմերը քիմիական միացություն է, որն ունի մեծ մոլեկուլային կառուցվածք, որը ձևավորվում է բազմաթիվ մոնոմերային միավորների կրկնությունից: Մոնոմերները փոքր մոլեկուլներ են, որոնք կարող են ռեակցիայի մեջ մտնել՝ պոլիմերային շղթայում կրկնվող միավորներ առաջացնելով: Այս միացման գործընթացը հայտնի է որպես պոլիմերացում:
Պոլիմերները կարող են դասակարգվել տարբեր պարամետրերի հիման վրա, ինչպիսիք են ծագումը (բնական կամ սինթետիկ), կառուցվածքը (գծային, ճյուղավորված կամ ցանցային) և ֆիզիկական հատկությունները (ջերմակայուն, ջերմապլաստիկ կամ էլաստոմեր):
1. Բնական պոլիմերներ. օրինակներ են սպիտակուցները, ցելյուլոզը և բնական կաուչուկը: Դրանք հանդիպում են բնության մեջ և արտադրվում են կենդանի օրգանիզմների կողմից կենսաբանական գործընթացների միջոցով:
2. Սինթետիկ պոլիմերներ. օրինակներ են պոլիէթիլենը, պոլիպրոպիլենը և պոլիվինիլքլորիդը: Դրանք պատրաստվում են լաբորատորիաներում կամ գործարաններում՝ օգտագործելով քիմիական պոլիմերացման տեխնիկա:
Պոլիմերային կառուցվածք
Պոլիմերները կարող են ունենալ տարբեր տեսակի կառուցվածքներ, որոնք ազդում են դրանց հատկությունների վրա: Կառուցվածքների երեք հիմնական տեսակներն են՝ գծային, ճյուղավորված և ցանցային (կամ եռաչափ):
1. Գծային պոլիմերներ. Գծային պոլիմերներում մոնոմերները միանում են՝ առաջացնելով երկար, ուղիղ շղթաներ: Այս պոլիմերները սովորաբար լուծելի են որոշակի լուծիչներում և ցուցաբերում են ջերմապլաստիկ հատկություններ, ինչը նշանակում է, որ դրանք կարող են հալվել և վերաձևավորվել: Գծային պոլիմերների օրինակներից են պոլիէթիլենը և պոլիպրոպիլենը:
2. Ճյուղավորված պոլիմերներ. Ճյուղավորված պոլիմերային կառուցվածքները բաղկացած են հիմնական շղթայից՝ կից ճյուղերով: Այս ճյուղերը ազդում են պոլիմերի խտության և բյուրեղացման վրա: Ճյուղավորված պոլիմերի օրինակ է օսլայի մեջ պարունակվող ամիլոպեկտինը, որը լուծույթում ապահովում է ցածր մածուցիկություն:
3. Ցանցային կամ եռաչափ (3D) պոլիմերներ. Այստեղ պոլիմերային շղթաները ձևավորում են եռաչափ ցանց՝ շղթաների միջև խաչաձև կապերի միջոցով: Այս ցանցային պոլիմերները սովորաբար կոշտ են, կոշտ և ձևավորվելուց հետո չեն կարող վերահալվել: Եռաչափ պոլիմերների օրինակներ են էպօքսիդային խեժը և բակելիտը:
Դասակարգում ֆիզիկական հատկությունների հիման վրա
1. Ջերմապլաստիկներ. Պոլիմերներ, որոնք կարող են մեղմացվել տաքացնելով և կարծրացվել սառեցմամբ: Դրանք կարող են բազմիցս վերաձևավորվել՝ առանց կորցնելու իրենց հիմնական նյութական հատկությունները: Օրինակներ են պոլիէթիլենը և պոլիստիրոլը:
2. Ջերմակայունություն. Այս պոլիմերները առաջին անգամ տաքացնելիս ենթարկվում են մշտական քիմիական փոփոխությունների և չեն կարող փափկել վերատաքացման միջոցով: Դրանք, որպես կանոն, ավելի ամուր են և ջերմակայուն, քան ջերմապլաստիկները: Ջերմակայունության օրինակներ են բակելիտը և մելամինը:
3. Էլաստոմերներ. Էլաստոմերները բարձր առաձգականությամբ պոլիմերներ են, որոնք կարող են վերադառնալ իրենց սկզբնական ձևին լարվածության կամ դեֆորմացիայի վերացումից հետո: Բնական կաուչուկը և սիլիկոնը էլաստոմերների օրինակներ են:
Պոլիմերների քիմիական և ֆիզիկական հատկությունները
Պոլիմերների քիմիական և ֆիզիկական հատկությունները կարևոր դեր են խաղում տարբեր ոլորտներում դրանց կիրառությունները որոշելու գործում: Որոշ կարևոր հատկություններ ներառում են՝
1. Խտություն. Ազդում է նյութի քաշի և ամրության վրա: Ցածր խտություն ունեցող պոլիմերները սովորաբար ավելի թեթև և ճկուն են:
2. Հալման և եռման կետեր. Պոլիմերի հալվելը կամ եռալը սկսում է տեղի ունենալ այն ջերմաստիճանում, որը ցույց է տալիս պոլիմերի ջերմային կայունությունը։
3. Մեխանիկական ամրություն. Ներառում է ձգման ամրությունը, հարվածային դիմադրությունը, կարծրությունը և առաձգականությունը: Այս հատկությունները որոշում են պոլիմերի՝ բեռներին և ճնշմանը դիմակայելու ունակությունը:
4. Ջերմակայունություն և հրդեհակայունություն. Որոշ պոլիմերներ նախագծված են բարձր ջերմաստիճանային պայմաններին դիմակայելու համար՝ առանց քայքայվելու կամ այրվելու:
5. Քիմիական դիմադրություն. Պոլիմերի ունակությունը դիմակայելու տարբեր նյութերի (օրինակ՝ թթուների, ալկալիների և լուծիչների) քիմիական ազդեցությանը՝ առանց հատկությունների կամ կառուցվածքի փոփոխությունների ենթարկվելու։
Պոլիմերային կիրառություններ
Իրենց հատկությունների բազմազանության շնորհիվ պոլիմերները օգտագործվում են լայն կիրառություններում.
1. Պլաստմասսայի արդյունաբերություն. Ջերմապլաստիկ պոլիմերները, ինչպիսիք են պոլիէթիլենը և պոլիպրոպիլենը, օգտագործվում են տարբեր պլաստմասսայե արտադրանքներ պատրաստելու համար՝ շշերից և պայուսակներից մինչև ավտոմոբիլային բաղադրիչներ:
2. Բժշկական. Կենսահամատեղելի պոլիմերները, ինչպիսիք են պոլիէթիլենգլիկոլը և պոլի-(լակտիդ-կո-գլիկոլիդը), օգտագործվում են բժշկական կիրառություններում, ինչպիսիք են իմպլանտները, բժշկական սարքերը և երկարատև արտազատմամբ դեղամիջոցները:
3. Տեքստիլ. Պոլիմերային մանրաթելերը, ինչպիսիք են նեյլոնը, պոլիեսթերը և ակրիլը, օգտագործվում են գործվածքներ, հագուստ և այլ տեքստիլ ապրանքներ պատրաստելու համար:
4. Փաթեթավորում. Սննդի, խմիչքների և այլ սպառողական ապրանքների փաթեթավորման համար հաճախ օգտագործվում են ճկուն և բարձր դիմացկուն պոլիմերներ, ինչպիսիք են պոլիվինիլքլորիդը (PVC) և պոլիէթիլենտերեֆտալատը (PET):
5. Էլեկտրոնիկա. Հաղորդիչ պոլիմերներ են մշակվում ճկուն էլեկտրոնիկայի, արևային մարտկոցների և մարտկոցների մեջ կիրառման համար։
Ամփոփելով՝ պոլիմերները արժեքավոր և բազմաֆունկցիոնալ նյութեր են, որոնք հիմք են հանդիսանում մեր կողմից ամեն օր օգտագործվող բազմաթիվ տեխնոլոգիաների և արտադրանքի համար: Պոլիմերային տեխնոլոգիաների շարունակական զարգացման շնորհիվ կարող ենք ակնկալել, որ այս նյութերը կշարունակեն կարևոր դեր խաղալ արդյունաբերական նորարարությունների և սոցիալական առաջընթացի գործում:
Penutup
Պոլիմերները հետաքրքիր նյութեր են՝ բազմազան կառուցվածքներով և հատկություններով, ինչը հնարավորություն է տալիս դրանք օգտագործել լայն կիրառություններում՝ սկսած առօրյա պլաստմասսաներից մինչև առաջադեմ տեխնոլոգիաներ: Պոլիմերների կառուցվածքի և հատկությունների խորը ըմբռնումը կարևոր է հետագա նորարարությունների և ավելի արդյունավետ ու կայուն նյութերի մշակման համար:
