สมบัติและการประยุกต์ของโพลีเมอร์
พลาสติกใช้ที่ไหน?

โพลีเมอร์คืออะไร?

โพลีเมอร์ เป็นสารเคมีประเภทหนึ่งที่มีลักษณะเฉพาะโดยมี น้ำหนักโมเลกุลสูง นอกจากนี้ยังมีโครงสร้างเฉพาะ: ประกอบด้วยหน่วยซ้ำที่เรียกว่า mers . น้ำหนักโมเลกุลสูงหมายความว่าการหลุดออกหรือการเกาะติดของเมอร์เดี่ยวไม่ได้เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพของสารประกอบอย่างมีนัยสำคัญ นี่เป็นข้อแตกต่างที่สำคัญสำหรับโอลิโกเมอร์ (สารที่ประกอบด้วยเมอร์จำนวนเล็กน้อย) ในกรณีของพวกมัน การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวอาจส่งผลให้เกิดจุดหลอมเหลวที่แตกต่างกัน เป็นต้น โพลีเมอร์มีความเกี่ยวข้องกับ พลาสติก เป็นหลัก อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง สารประกอบกลุ่มนี้มีขนาดกว้างกว่ามาก นอกจาก โพลีเมอร์สังเคราะห์ ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของพลาสติกแล้ว ยังมี โพลีเมอร์ธรรมชาติ ซึ่งมีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติ พวกมันเป็นหนึ่งในองค์ประกอบพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต

คุณสมบัติทางเคมีของโพลีเมอร์

พอลิเมอร์แต่ละตัวอาจมีคุณสมบัติเฉพาะของตัวเอง อย่างไรก็ตาม มีความเป็นไปได้ที่จะแยกแยะ คุณสมบัติทางเคมีหลายประการของโพลีเมอร์ ซึ่งเป็นคุณสมบัติทั่วไปของคุณสมบัติทั้งหมดได้ เหล่านี้มีดังนี้:

• ความต้านทานต่อสารเคมี ตัวอย่างเช่น พลาสติกที่ใช้ทำ บรรจุภัณฑ์ จะไม่ทำปฏิกิริยากับสารเคมีที่บรรจุอยู่ในนั้น
• ฉนวนไฟฟ้าและความร้อน โพลีเมอร์เป็นฉนวนที่ดี จากสิ่งเหล่านี้จึงมีการผลิตวัสดุที่ใช้สำหรับชั้นป้องกันบนสายเคเบิลหรือสำหรับเต้ารับไฟฟ้า คุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกับการต้านทานความร้อนทำให้วัสดุเหล่านี้สามารถนำมาใช้ในครัวเรือนได้ เช่น ที่จับหม้อ
• มีความแข็งแรงสูงในขณะที่มีน้ำหนักเบา พลาสติกบางชนิดยังสามารถลอยได้
• ง่ายต่อการประมวลผล โพลีเมอร์สามารถแปรรูปได้หลายวิธี โดยสามารถขึ้นรูปเป็นชั้นบางๆ (เช่น เส้นใยสิ่งทอ) และโครงสร้างกระดูกสันหลังที่เป็นของแข็ง สามารถขึ้นรูปได้ง่ายในรูปทรงเฉพาะ

โพลีเมอร์ผลิตขึ้นมาได้อย่างไร?

การผลิตโพลีเมอร์สามารถทำได้โดยใช้วิธีใดวิธีหนึ่งจากสองวิธี: ปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันและปฏิกิริยาควบแน่น ในกระบวนการแรก ปฏิกิริยาลูกโซ่เกิดขึ้นโดยที่โมโนเมอร์จับกัน สิ่งนี้ไม่ได้มาพร้อมกับการก่อตัวของผลพลอยได้ใดๆ เพื่อให้การเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันเกิดขึ้น จำเป็นต้องใช้ตัวเริ่มต้น ซึ่งเป็นสารที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาและถูกใช้ไป มอนอเมอร์เชื่อมโยงแต่เดิมอาจอยู่ในสถานะของแข็ง, ของเหลวหรือก๊าซ พลาสติกที่เกิดจากการเกิดพอลิเมอไรเซชัน ได้แก่ :

• โพลีเอทิลีน LDPE และ HDPE
• โพลีไวนิลคลอไรด์ (PCV) ,
• โพรพิลีน (พีพี) ,
• โพลีสไตรีน (PS)

การควบแน่นทำให้เกิดโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น โพลีเมอร์ บวกกับผลพลอยได้ของสารอื่น เช่น น้ำ แอมโมเนีย หรือ ไฮโดรเจนคลอไรด์ ด้วยปฏิกิริยานี้ โซ่โพลีเมอร์จะเติบโตในลักษณะเป็นขั้นตอน พลาสติกที่ได้รับความนิยมมากที่สุดที่เกิดจากการควบแน่น ได้แก่:

• ใยสังเคราะห์,
• เรซินฟีนอล – อัลดีไฮด์,
• อีพอกซีเรซิน,
• โพลีเอสเตอร์ บางชนิด

ในขั้นตอนต่อๆ ไปของการผลิตพลาสติก มักจำเป็นต้องใช้สารเติมแต่งประเภทต่างๆ เช่น สารเพิ่มความคงตัวหรือสารปรับสภาพ จึงสามารถผลิตวัสดุที่มีคุณสมบัติเฉพาะได้ สารเติมแต่งสำหรับพลาสติกหลากหลายประเภทสามารถพบได้ในกลุ่มผลิตภัณฑ์ PCC Group ซึ่งมีอยู่ใน Product Portal

มีโพลีเมอร์ประเภทใดบ้าง?

โพลีเมอร์ทั้งหมดสามารถแบ่งตามเกณฑ์ต่างๆ ได้ เช่น ตามแหล่งกำเนิด โครงสร้าง รูปร่าง และการจัดเรียงโมเลกุล โพลีเมอร์สามารถเป็น:

• สังเคราะห์ กล่าว คือ ผลิตทั้งหมดผ่านการสังเคราะห์ทางเคมีจากโมโนเมอร์
• โดยธรรมชาติ กล่าวคือ ผลิตโดยสิ่งมีชีวิต สิ่งเหล่านี้รวมถึง ตัวอย่างเช่น เซลลูโลส โปรตีน หรือกรดนิวคลีอิก;
• จากธรรมชาติแต่ถูกดัดแปลงโดยปฏิกิริยาเคมี เช่น เซลลูโลสอะซิเตต หรือแป้งดัดแปร เป็น โพลีเมอร์ ดัดแปลง

โพลีเมอร์ประเภท ต่างๆ สามารถจำแนกได้ตามโครงสร้างสายโซ่ มีโพลีเมอร์เชิงเส้น กิ่ง แลดเดอร์ หรือโพลีเมอร์เชื่อมขวาง นอกจากนี้ โมเลกุลโพลีเมอร์ยังสามารถมีรูปร่างที่ผิดปกติได้ คล้ายกับข้อโซ่หรือต้นไม้ การจำแนกประเภทอีกประเภทหนึ่งขึ้นอยู่กับจำนวนของเมอร์ที่แตกต่างกันในสายโซ่เดียว ถ้าโซ่ถูกสร้างขึ้นจากเมอร์ชนิดเดียว มันก็จะเป็น โฮโมโพลีเมอร์ หากมีตั้งแต่สองตัวขึ้นไป สารประกอบดังกล่าวจะเรียกว่า โคโพลีเมอร์ . โพลีเมอร์ส่วนใหญ่เป็นสารประกอบอินทรีย์ อย่างไรก็ตาม มี โพลีเมอร์อนินทรีย์ กลุ่มใหญ่พอสมควร กล่าวคือ โพลีเมอร์ที่ไม่มีสารประกอบคาร์บอน ซึ่งรวมถึงโพลีซัลไฟด์ โพลีไซล็อกเซน หรือโพลีฟอสฟาซีน บนพื้นฐานของลักษณะอื่น ๆ ของโครงสร้างสามารถแยกแยะประเภทของโพลีเมอร์ได้ดังต่อไปนี้:

• โพลีโอเลฟินส์ ประกอบด้วยคาร์บอนและไฮโดรเจนเท่านั้น และมีโซ่คาร์บอนยาว กลุ่มนี้รวมถึงโพลีเอทิลีน, โพลีสไตรีน, โพรพิลีนและอื่น ๆ
• ไวนิลโพลีเมอร์ ซึ่งมีโซ่คาร์บอนยาว แต่เกิดจากการทำลายพันธะระหว่างอะตอมของคาร์บอน ตัวอย่างของกลุ่มนี้คือโพลีไวนิลคลอไรด์
• polyethers : โพลีเมอร์ที่มีพันธะอีเทอร์
• โพลีเอไมด์ : โพลีเมอร์ที่มีพันธะเอไมด์ (−NH−C(O)−);
• โพลียูรีเทน : โพลีเมอร์ที่มีพันธะยูรีเทน (−NH−C(O)−O−);
• โพลีเอสเตอร์ : โพลีเมอร์ที่มีพันธะเอสเทอร์ (−C(O)−O−);
• โพลีคาร์บอเนต : โพลีเมอร์ที่มีพันธะคาร์บอเนต (−O−C(O)−O−)

คุณลักษณะสำคัญที่ส่งผลต่อการใช้งานโพลีเมอร์คือการจัดเรียงโมเลกุล สารบางชนิดอาจเป็นสัณฐานได้โดยไม่มีโครงสร้างหรือลำดับใดๆ โดยทั่วไปจะมีความโปร่งใสและสามารถนำมาใช้ได้ เช่น ในการผลิตบรรจุภัณฑ์หรือคอนแทคเลนส์ ในโพลีเมอร์ประเภทอื่น อะตอมจะถูกจัดเรียงในรูปแบบที่สร้างโครงสร้างผลึก วัสดุดังกล่าวมีความทึบแสง ความเป็นผลึกของโพลีเมอร์บางชนิดสามารถควบคุมได้ในระดับหนึ่ง ซึ่งจะทำให้คุณสมบัติของโพลีเมอร์เปลี่ยนแปลงไป เช่น โดยการเพิ่มความแข็งแรง ความแข็ง และความทนทานต่อสารเคมี

โพลีเมอร์ – ตัวอย่างการใช้งานพลาสติกในอุตสาหกรรมและการก่อสร้าง

โพลีเมอร์ที่พบมากที่สุด (โพลีเอสเตอร์ โพลีเอไมด์ หรือโพลีเอทิลีน) ได้รับการตั้งชื่อข้างต้นแล้ว ตอนนี้ถึงเวลาจัดระเบียบข้อมูลและแสดงให้เห็นว่าโพลีเมอร์ประเภทต่างๆ นำไปใช้ทำอะไร ปัจจุบันแทบไม่มีสาขาใดที่ไม่ใช้โพลีเมอร์ พวกมันถูกใช้ในยา อิเล็กทรอนิกส์ เครื่องสำอาง และอาจอยู่ในครัวเรือนของคุณด้วย อย่างไรก็ตาม พื้นที่ที่ใช้บ่อยที่สุดคืออุตสาหกรรมและการก่อสร้าง ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างการใช้งานโพลีเมอร์ที่เลือกสรรในอุตสาหกรรมเหล่านี้:

• ฟีโนพลาสติก – พลาสติกจากเรซินที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของฟีนอลและฟอร์มาลดีไฮด์ ซึ่งใช้ในการผลิตด้ามจับเครื่องมือ ผ้าเบรกและคลัตช์ เป็นสารเติมแต่งสำหรับวาร์นิช กาว สารยึดเกาะ
• อีพอกซีเรซิน – พลาสติกเทอร์โมเซตติงที่ใช้ เช่น ในการผลิตลามิเนต กาวโลหะ สารเคลือบป้องกันการกัดกร่อนและเป็นฉนวน
• โพลิเอทิลีน – ส่วนประกอบของวัสดุบรรจุภัณฑ์ต่างๆ เช่น ฟิล์ม กล่องนม ถุงแบบใช้แล้วทิ้ง
• โพรพิลีน – ส่วนประกอบยอดนิยมของสายไฟ อุปกรณ์ทางการแพทย์ ผ้าทางเทคนิค พื้น ท่อ ของเล่น
• โพลิไวนิลคลอไรด์ – ใช้ในการผลิตแผ่นพื้น ท่อและสายยาง และเป็นส่วนผสมของกาวและวาร์นิช
• โพลิเอไมด์ – ใช้ในการผลิตเส้นใยไนลอน เช่นเดียวกับเกียร์ ท่อแรงดัน และชิ้นส่วนเครื่องจักรอื่นๆ ฟิล์มบรรจุภัณฑ์ พื้น
• โพลีคาร์บอเนต – เนื่องจากมีความแข็งแรงสูง จึงเหมาะสำหรับการผลิตกระจกโปร่งใส: ในอาคาร เครื่องบิน หมวกอวกาศ หรือรถฟอร์มูล่าวันที่มีการรักษาความปลอดภัยอย่างใกล้ชิด
• โพลียูรีเทน – ใช้เพื่อสร้างโฟมที่ใช้ในอุตสาหกรรมเฟอร์นิเจอร์ ยานยนต์ และสิ่งทอ รวมถึงในอุตสาหกรรมก่อสร้างสำหรับการปิดผนึก

อ่านเพิ่มเติม: การจำแนกประเภทพลาสติกตามการใช้งาน