ما هي خصائص البوليمرات

تعريف البوليمرات

البوليمر هو مادة كيميائية مفيدة تتكون من العديد من الوحدات المتكررة، يمكن أن يتكون البوليمر من شبكة ثلاثية الأبعاد أو شبكة ثنائية الأبعاد أو شبكة أحادية البعد، وكل وحدة متكررة تسمى “-mer” أو وحدة أساسية مع “poly-mer” والتي تعني العديد من الوحدات المتكررة. يتكون عادة الوحدات المتكررة من الكربون والهيدروجين، وأحيانا الأكسجين والنيتروجين والكبريت والكلور والفلور والفوسفور والسيليكون، ولربط هذه الوحدات معا يتم ربط الوصلات الكيميائية أو البلمرة معا، ويساعد في ربط الشرائح المتنوعة، وبذلك يمكن الإجابة بكل سهولة عندما نتساءل عما هو البوليمر

هيكل البوليمرات

تتألف العديد من الفئات الشائعة من البوليمرات من المركبات الهيدروكربونية ومركبات الكربون والهيدروجين. تتكون هذه البوليمرات بالضبط من ذرات الكربون المرتبطة ببعضها البعض في سلاسل طويلة تعرف باسم العمود الفقري للبوليمر. نظرا لطبيعة الكربون، يمكن ربط ذرة واحدة أو أكثر بكل ذرة كربون في العمود الفقري. هناك بوليمرات تحتوي فقط على ذرات الكربون والهيدروجين، ومن أمثلة ذلك البولي إيثيلين والبولي بروبيلين والبولي بيوتيلين والبوليستيرين والبولي ميثيل البنتين. بينما يحتوي كلوريد البوليفينيل (PVC) على ذرات الكلور المتصلة بالعمود الفقري الكربوني بالكامل، ويحتوي التفلون على ذرات الفلور المرتبطة بالعمود الفقري الكربوني بالكامل.

خصائص البوليمرات

تصنع غالبية البوليمرات كدائن حرارية، وهذا يعني أنه يمكن إعادة تشكيلها مرارا وتكرارا بمجرد تسخينها، مما يسهل المعالجة وإعادة التدوير. ولا يمكن إعادة صهر المجموعات الأخرى، وهي مجموعات الحرارة، فإذا تم تشكيلها فإن إعادة التسخين ستؤدي إلى تحلل المادة في النهاية دون أن تذوب. ولكل بوليمر خصائصه المميزة، ولكن معظمها لها خصائص عامة يمكن تلخيصها كما يلي

البوليمرات شديدة المقاومة للمواد الكيميائية

ضع في اعتبارك جميع سوائل التنظيف في المنزل المعبأة في البلاستيك ، عند قراءة الملصقات التحذيرية التي تصف ما يحدث عندما تتلامس المادة الكيميائية مع الجلد أو العينين أو يتم تناولها ستؤكد الحاجة إلى المقاومة الكيميائية في العبوة البلاستيكية ، بينما تعمل المذيبات على إذابة بعض المواد البلاستيكية بسهولة ، فإن أنواع البلاستيك الأخرى توفر عبوات آمنة وغير قابلة للكسر للمذيبات العدوانية.

البوليمرات عوازل حرارية وكهربائية

 تتجلى المقاومة الحرارية في المطبخ من خلال مقابض الأواني والأواني المصنوعة من البوليمرات، ومقابض إبريق القهوة، ونواة الرغوة للثلاجات والمجمدات، والأكواب المعزولة، والمبردات، وأدوات الطهي بالميكروويف، والملابس الحرارية التي يرتديها العديد من المتزلجين مصنوعة من مادة البولي بروبيلين وحشو الألياف في السترات الشتوية من الأكريليك والبوليستر

البوليمرات خفيفة الوزن للغاية مع درجات قوة كبيرة

عند التفكير في مجموعة من التطبيقات، بدءا من الألعاب إلى هيكل إطار محطات الفضاء، أو من ألياف النايلون الرقيقة في الجوارب الطويلة إلى كيفلر المستخدمة في السترات الواقية من الرصاص، تطفو بعض البوليمرات في الماء بينما يغرق البعض الآخر، ولكن بالمقارنة مع كثافة الحجر أو الخرسانة أو الفولاذ أو النحاس أو الألمنيوم، فإن جميع أنواع البلاستيك هي مواد خفيفة الوزن

يمكن معالجة البوليمرات بطرق مختلفة

عند البثق، يتكون البلاستيك من ألياف رقيقة أو أنابيب ثقيلة أو أغشية أو زجاجات طعام. وعند قولبة الحقن، يمكن أن يتم تشكيل أجزاء معقدة جدا أو ألواح كبيرة لهيكل السيارة. يمكن استخدام البلاستيك في صناعة البراميل أو خلطه مع المذيبات لصنع مواد لاصقة أو دهانات. اللدائن وبعض المواد البلاستيكية مرنة للغاية وتحتفظ بشكلها في المعالجة، مثل زجاجات المشروبات الغازية. يمكن استخدام البوليمرات الأخرى مثل البوليستيرين والبولي يوريثين والبولي إيثيلي في صناعة الرغوة.

البوليمرات هي مواد ذات مجموعة غير محدودة من الخصائص والألوان

تحتوي البوليمرات على العديد من الخصائص المتأصلة التي يمكن تحسينها بشكل أكبر من خلال مجموعة واسعة من المواد المضافة لتوسيع استخداماتها وتطبيقاتها ، يمكن تصنيع البوليمرات لتقليد ألياف القطن والحرير والصوف البورسلين والرخام والألمنيوم والزنك ، يمكن للبوليمرات أيضًا أن تجعل من الممكن إنتاج منتجات لا تأتي بسهولة من العالم الطبيعي ، مثل الألواح الشفافة والأغشية المرنة.

تصنع البوليمرات عادة من البترول ، ولكن ليس دائمًا

الكثير من البوليمرات مصنوعة من وحدات متكررة مشتقة من الغاز الطبيعي أو الفحم أو النفط الخام، ولكن في بعض الأحيان يمكن تصنيع وحدات التكرار الأساسية من مواد متجددة مثل حمض اللبنيك المشتق من الذرة أو السليلوز المستخرج من نسيج القطن، ولقد تم صنع بعض المواد البلاستيكية من مواد متجددة مثل أسيتات السليلوز التي تستخدم في مقابض مفاتيح البراغي وشريط الهدايا، وعندما يكون من الممكن تصنيع وحدات التكرار الأساسية بشكل اقتصادي من مواد متجددة أكثر من الوقود الأحفوري، فإن البلاستيك القديم يتحول إلى مواد خام جديدة أو يتم استخدام مواد بلاستيكية جديدة.

استخدامات البوليمرات في الطب

يمكن تحويل البوليمرات إلى أفلام شفافة مقاومة للماء، ويستخدم PVC في صناعة الأنابيب الطبية وأكياس الدم التي تطيل عمر الدم ومشتقاته، كما يوفر PVC بأمان الأكسجين القابل للاشتعال في أنابيب مرنة غير قابلة للاشتعال، ويمكن دمج المواد المضادة للتجلط، مثل الهيبارين، في قثاطير PVC المرنة لجراحة القلب المفتوح وغسيل الكلى وجمع الدم، وتعتمد العديد من الأجهزة الطبية على البوليمرات للسماح بوظيفة فعالة، وهذه هي أهم استخدامات البوليمرات في الطب

لماذا للبوليمرات خصائص فيزيائية مختلفة

في البوليمرات، ترتبط المونومرات بتفاعلات جزيئية مختلفة، ونتيجة لطبيعة هذه التفاعلات، تتشكل بوليمرات ذات مرونة وقوة شد ومتانة واستقرار حراري مختلفة.

تشكل مونومرات سلسلة خطية ذات رابطة ضعيفة ، تظهر هذه البوليمرات مرونة وتسمى اللدائن. مثال: النيوبرين ، Buna-S ، Buna وتتمتع البوليمرات ذات القوى القوية للتفاعل بين المونومر في كل من السلاسل الخطية وبين السلاسل بمقاومة شد أعلى وتستخدم كألياف ، مثال: بولي أميدات (نايلون 6،6) ، بوليستر (تريلين).

تتميز البوليمرات التي تترابط جزيئاتها في اللدائن والألياف بالقوة الحرارية، ويمكن إعادة معالجتها مرارًا دون التأثير بشكل كبير على خصائصها البوليمرية، من أمثلتها البوليثين والبولي فينيل.

يتم لحام مونومرات التي تخضع لتفريعات ثقيلة عند التسخين، ولا يمكن إعادة استخدامها أو معالجتها، وتشمل هذه المواد مثل البلاستيك.

تطبيقات البوليمرات 

قد يبدو البوليمرات مرتبطة بالصناعة فحسب، وهذا صحيح إلى حد ما، ولكنها في الواقع تشكل جزءا كبيرا جدا من العديد من الصناعات التي قد تكون معروفة بالفعل. اختبار البوليمرات والاستشارات المتعلقة بالبلاستيك تجد تطبيقاتها في صناعات مثل الطيران والسيارات والإلكترونيات والتغليف والأجهزة الطبية. البوليمرات هي عناصر متنوعة بشكل لا يصدق تمتد من مجالات الهندسة الإلكترونية في الطيران إلى التطبيقات الطبية الحيوية ونظام توصيل الأدوية وأجهزة الاستشعار الحيوي وهندسة الأنسجة ومستحضرات التجميل وما إلى ذلك. لا يزال استخدام البوليمرات وتركيباتها المتعلقة يتطور بسرعة بسبب سهولة تصنيعها وتستخدم في العديد من الأشياء الهامة مثل

• في الطائرات والطيران والمعدات الرياضية.
• تستخدم البوليمرات في الزراعة لترطيب التربة الجافة.
• طباعة ثلاثية الأبعاد على البلاستيك.
• البوليمرات الحيوية في التعرف الجزيئي.
• البوليمرات في التصوير المجسم.
• تنقية المياه.
• ركائز لوحة الدوائر المطبوعة.
• المواد الكيميائية الخضراء.
• الجزيئات الحيوية البوليمرية.
• عمليات الكتلة الحيوية المتجددة.
• تستخدم البوليمرات في تشغيل السترات الواقية من الرصاص والسترات المقاومة للحريق، ويتم التطرق إلى هذا الموضوع في البحث عن البوليمرات