پلی‌استایرن یک پلاستیک سخت و ارزان قیمت است، و احتمالاً در زندگی روزمره فقط پلی‌اتیلن است که پرمصرف‌تر از آن است. بدنه‌ی بیرونی رایانه‌ای که با آن کار می‌کنید، احتمالاً از جنس پلی‌استایرن است. هواپیماها و اتومبیل‌های اسباب بازی، از پلی‌استایرن ساخته می‌شوند. شکل دیگر کاربرد پلی‌استایرن، در عایقکاری و بسته بندی با فوم است (عنوان تجاری استایروفوم یکی از انواع فوم‌های پلی استایرن است). لیوان‌های پلاستیکی شفاف از پلی‌استایرن ساخته می‌شوند. در اتومبیل نیز قطعات بسیاری وجود دارند که از این پلیمر ساخته شده‌اند، مانند دکمه‌های رادیو. پلی‌استایرن همچنین در اسباب بازی‌ها و بدنه‌ی لوازمی مانند سشوارها، رایانه‌ها، و وسایل آشپزخانه به کار می‌رود.
پلی‌استایرن یک پلیمر وینیلی است. از نظر ساختاری، این پلیمر از یک زنجیری هیدروکربنی بلند تشکیل شده است که گروه‌های فنیل به صورت یک در میان، به اتم‌های کربن آن متصل شده‌اند. پلی‌استایرن از طریق پلیمریزاسیون وینیلی رادیکال آزاد ، از مونومر استایرن تهیه می‌شود.
همچنین پلی‌استایرن جزیی از نوعی لاستیک سخت به نام پلی(استایرن-بوتادی‌ان-استایرن)، یا لاستیک SBS است. لاستیک SBS یک ترموپلاستیک الاستومر است.
پلی‌استایرن در آینده
نوع جدیدی از پلی استایرن وجود دارد که پلی‌استایرن سیندیوتاکتیک نامیده می‌شود. تفاوت آن در این است که گروه‌های فنیل به صورت یک در میان در طرفین زنجیر اصلی پلیمر قرار گرفته‌اند. درحالی که در پلی‌استایرن اتاکتیک یا معمولی این گروه‌ها هیچ نظم خاصی ندارد.
در عین حال، این پلیمر بسیار گران‌تر است.
پلی‌استایرن سیندیوتاکتیک به روش پلیمریزاسیون کاتالیزوری متالوسن تولید می‌شود.
آن را بردارید، و محکم به آن ضربه بزنید!
اما هنوز با همان پلی‌استایرن اتاکتیک کارهای جالب توجهی می‌توان انجام داد.
چه اتفاقی می‌افتد اگر به مقداری مونومر استایرن که می‌خواهیم آن را به صورت رادیکال آزاد پلیمریزه کنیم، مقداری لاستیک پلی‌بوتادی‌ان بیافزاییم؟ با نگاهی به پلی‌بوتادی‌ان متوجه می‌شوید که این پلیمر پیوندهای دوگانه‌ای دارد که می‌تواند پلیمریزه گردد. بنابراین آنچه که رخ می‌دهد، کوپلیمریزاسیون پلی‌بوتادی‌ان با پلی‌استایرن است، تا به نوعی از کوپلیمر، به نام کوپلیمر پیوندی دست یابیم. در این کوپلیمر، یک سری زنجیرهای پلیمری متفاوت با زنجیر اصلی داریم که به سمت بیرون زنجیر اصلی رشد کرده‌اند. در نمونه‌ی مورد نظر ما، پلیمر، زنجیرهای پلی‌استایرنی است که زنجیرهایی از پلی‌بوتادی‌ان از آن خارج شده‌اند.
این زنجیرهای لاستیکی که از زنجیر اصلی آویزان شده اند، کارهای خوبی برای پلی استایرن انجام می دهند. هموپلیمرهای پلی استایرن و پلی بوتادی ان با هم مخلوط نمی شوند؛ بنابراین شاخه های پلی بوتادی ان سعی می‌کنند تا حد امکان، جدایی فازی ایجاد کنند و قطره های کوچکی به وجود آورند، مانند آنچه در شکل زیر می بینید. اما این قطره های کوچک در هر صورت به فاز پلی استایرن گره خورده اند. از این رو بر روی این فاز تأثیر می گذارند. هنگامی که با چیزی به پلیمر ضربه ای وارد می‌شود، کرات پلی بوتادی ان انرژی را جذب می کنند و به پلیمر، نوعی جهندگی می دهند که پلی استایرن عادی فاقد آن است. این امر، سبب می شود تا این پلیمر از پلی استایرن عادی قوی تر و محکم تر شود و توانایی تحمل ضربات سخت تر را، بدون آنکه بشکند، به آن می بخشد. این ماده پلی استایرن ضربه پذیر، یا به اختصار HIPS نامیده می شود.
همه ی زنجیرها در HIPS به این صورت شاخه دار نیستند. زنجیرهای بسیاری از پلی استایرن عادی و پلی بوتادی ان معمولی نیز موجودند که در مخلوط حضور دارند. این امر، HIPS را تبدیل به ماده ای می‌کند که ما آن را یک مخلوط امتزاج ناپذیر پلی استایرن و پلی بوتادی ان می نامیم. اما این مولکول های پیوند خورده ی پلی استایرن- پلی بوتادی ان هستند که از طریق پیوند دادن دو فاز (یعنی فاز پلی استایرن و فاز پلی بوتادی ان) باعث کارکرد کل سیستم می شوند.
HIPS را می توان با پلیمری به نام پلی(فنیلن اکساید)، یا PPO آلیاژ نمود. این آلیاژ HIPS و PPO توسط شرکت جنرال الکتریک ساخته می شود و با نام تجاری نوریل، به فروش می رسد.
02432464407-9
بسیاری از چیزهای شگفت‌انگیز از پلی‌کتون‌ها ساخته می‌شوند. همان طور که می‌دانید این پلیمرها به قدری جدید هستند که هنوز چیزهای زیادی از آنها ساخته نشده است. اما پلی‌کتون‌ها، پلاستیک هستند، مشتری‌های زیادی هم دارند و تصور می‌شود که زمان زیادی نخواهد گذشت که وسایل زیادی از آنها ساخته شود.
پس چه چیز خیلی مهمی درباره ی پلی‌کتون ها وجود دارد؟ یک پلی‌کتون مسلماً یک پلیمر است با گروه کتون در زنجیر اصلی.
پلی‌کتون‌ها خاصیت جالب توجهی هم دارند. آنها در هیچ چیزی حل نمی‌شوند. برای حل کردن آن باید از چیزی بسیار غیر عادی مانند هگزافلوئوروایزوپروپانول استفاده کنید. این ویژگی زمانی کاربرد دارد که شما بخواهید از این ماده برای ساخت قطعات اتومبیل استفاده کنید. مسلماً قطعات اتومبیلی که وقتی شما بنزین روی آن بریزید، در آن حل شوند به درد نمی‌خورند. اما با بودن پلی‌کتون‌ها چنین مشکلی وجود نخواهد داشت.
همه‌ی این ویژگی‌ها بسیار مناسب است. ولی واقعاً، اهمیت پلی‌کتون‌ها در چیست؟ تعداد زیادی پلاستیک پرکاربرد در اطراف ما وجود دارد. مثل پلی‌اترسولفون ها، پلی‌فنیلن سولفایدها، پلی‌ایمیدها که کاربردهای بسیار ویژه‌ی آنها را قبلاً دیده ایم. پس چه چیز پلی‌کتون‌ها را ویژه و متمایز می‌کند؟
اتیلن که همان مونومر پلی‌اتیلن می‌باشد، بسیار ارزان است. مونوکسیدکربن هم ارزان است. شما هر بار که چوب یا یک شمع یا هر چیز حاوی کربن را می‌سوزانید، مونوکسیدکربن تولید می‌کنید. واکنش هم بسیار ساده انجام می‌شود. در حالیکه بیشتر پلیمرهای با کارایی بالا به سختی تولید می‌شوند، چرا که باید از نظر شیمیایی بسیار دقیق باشند تا واکنش‌ها انجام شود. مونومرهای ارزان و شیمی آسان، واکنش پلی‌کتون‌ها را بسیار ارزان می‌کند، که در مجموع بسیار ارزان‌تر از پلاستیک‌های با کارایی بالا تمام می‌شود. گاهی اوقات قیمت آنها حتی از یک دلار بر پوند هم کمتر می‌شود. این دلیلی است که ما گمان می‌کنیم در آینده وسایل زیادی از پلی‌کتون‌ها ساخته خواهد شد.
02432464407-9
یکی از معروف‌ترین پلیمرهای طبیعی، پلی ایزوپرن، یا لاستیک طبیعی است. اقوام مایایی و آزتکی (ساکنان باستانی مکزیک)، آن را از درخت هِوِآ به دست می آوردند و از آن برای ساخت چکمه های ضد آب استفاده می کردند. آنها همچنین این ماده را در ساخت توپ هایی به کار می بردند که از آنها برای یک بازی شبیه به بسکتبال استفاده می کردند. این پلیمر همان چیزی است که ما آن را الاستومر می نامیم؛ یعنی این ماده پس از کشیده شدن یا تغیر شکل، به شکل اولیه باز می گردد. معمولاً لاستیک طبیعی برای ایجاد اتصالات عرضی، تحت فرآیند قرار می گیرد تا به الاستومر بهتری تبدیل شود.
پلی‌ایزوپرن، یک پلیمر دی‌اِنی است، یعنی پلیمری است که از مونومری حاوی دو پیوند دوگانه‌ی کربن-کربن ساخته شده است. مانند اکثر پلیمرهای دی‌انی، این پلیمر نیز دارای یک پیوند دوگانه‌ی کربن-کربن در زنجیر اصلی است. پلی‌ایزوپرن را می‌توان از شیره‌ی درخت هوآ استخراج نمود، اما می‌توان از طریق پلیمریزاسیون زیگلر-ناتا نیز این ماده را تهیه نمود. این پلیمر، نمونه‌ای نادر از یک پلیمر طبیعی است که ما می‌توانیم آن را تقریباً به خوبی پلیمر به دست آمده از طبیعت، تولید کنیم.
02432464407-9
پلی‌ایزوبوتیلن یک لاستیک مصنوعی، یا الاستومر است. این پلیمر استثنایی است، زیرا تنها لاستیکی است که در مقابل گاز، ناتراوا (غیر قابل نفوذ) عمل می‌کند. به عبارت دیگر تنها لاستیکی است که می‌تواند هوا را برای مدت زمان طولانی نگه دارد. احتمالاً متوجه شده اید که بادکنک‌ها پس از چند روز خالی می‌شوند. دلیلش آن است که این بادکنک‌ها از پلی‌ایزوپرن ساخته شده‌اند که در مقابل گاز، ناتراوا نیست. از آنجایی که پلی‌ایزوبوتیلن هوا را نگه می‌دارد، برای ساخت موادی مانند آستر داخلی تایرها و آسترهای داخلی توپ بسکتبال به کار می‌رود.
پلی‌ایزوبوتیلن، که گاهی لاستیک بیوتیل و گاهی هم PIB نامیده می شود، یک پلیمر وینیلی است. این ماده، از نظر ساختاری بسیار شبیه پلی اتیلن و پلی پروپیلن است، به جز این که کربن ها، به صورت یک در میان، دارای دو گروه متیل می باشند. این پلیمر از مونومر ایزوبوتیلن و از طریق پلیمریزاسیون وینیلی کاتیونی ساخته می شود.
پلی‌ایزوبوتیلن، نخستین بار در ابتدای دهه ی ۱۹۴۰ به دست آمد. در آن زمان، پرمصرف ترین لاستیک، لاستیک طبیعی، یعنی پلی ایزوپرن بود. پلی ایزوپرن الاستومری عالی بود، و به راحتی از شیره ی درخت هِوِآ به دست می آمد. مزارع عظیمی در مالزی به وجود آمد که برای رفع نیاز جهانی به لاستیک، درخت هوآ می کاشتند. البته مشکل کوچکی وجود داشت؛ مالزی به دست ارتش امپراتوری ژاپن تصرف شده بود و می دانید که اتفاقاً درست در همان زمان، جنگ جهانی دوم، درگرفته بود و ژاپن هم یک طرف جنگ بود. در حالی که متفقین از لاستیک طبیعی محروم شده بودند، سریعاً دست به کار شدند و به PIB دست پیدا کردند. یقیناً این ماده موثر بوده است، چرا که متفقین برنده ی جنگ شدند.
در حقیقت، پلی‌ایزوبوتیلن در طی جنگ اختراع نشد. این پلیمر، مدتی طولانی پیش از جنگ در آلمان و به دست شیمیدانان ساخته شده بود. ولی این ماده، تا پیش از کشف روشی برای شبکه‌ای کردن آن توسط آمریکایی‌ها، خیلی مفید نبود. کاری که آنها کردند، این بود که ایزوبوتیلن را با مقدار کمی، مثلاً یک درصد، ایزوپرن کوپلیمریزه کردند.
02432464407-9
پلی‌ایمیدها گروه بسیار جالبی از پلیمرهایی هستند که به طور باور نکردنی محکم هستند و به طور حیرت‌آوری در برابر حرارت و مواد شیمیایی مقاوم می‌باشند. استحکام و مقاومت حرارتی و شیمیایی آنها آن قدر زیاد است که اغلب در بسیاری از کاربردهای دشوار صنعتی، جایگزین شیشه و فلزاتی مانند فولاد می‌شوند. پلی‌ایمیدها حتی در بسیاری از کاربردهای روزمره نیز به کار می‌روند. پلی‌ایمیدها در شمع و شاسی برخی از اتومبیل‌ها، و نیز برخی قسمت‌های داخل شاسی استفاده می‌شوند، زیرا این مواد می‌توانند گرمای زیاد، و خوردگی شدید ناشی از گریس‌ها و روان‌کننده ها، سوخت‌ها، و مایعات داخل رادیاتور را که مورد نیاز ماشین می‌باشند، تحمل کنند. این مواد به دلیل پایداری حرارتی، مقاومت در برابر روغن‌ها، گریس‌ها، و چربی‌ها، و نیز شفافیت در برابر اشعه ماکروویو، در ساخت بسیاری از وسایل و نیز ظروف مورد استفاده در دستگاه ماکروویو و بسته‌بندی غذا استفاده می‌شوند. همچنین می‌توان آنها را در بُردهای مدار، عایق‌بندی، الیاف مورد استفاده در لباس‌های ایمنی، کامپوزیت‌ها، و چسب‌ها به کار برد.
تا اینجا احتمالاً حدس زده اید که یک پلی‌ایمید، پلیمری است که حاوی یک گروه ایمید است.
پلی‌ایمیدهای هتروسیکلیک آروماتیک، نمونه ای از اکثر پلی ایمیدهای تجاری هستند، نظیر Ultem از شرکت جنرال الکتریک و Kapton از شرکت دوپونت؛ و از این رو پلی ایمیدهایی هستند که ما بیشتر با آنها سر و کار داریم. این پلیمرها چنان خواص حرارتی و مکانیکی شگفت انگیزی دارند که به جای فلزات و شیشه در بسیاری از کاربردهای با کارایی بالا در صنایع الکترونیک، خودرو و حتی هوافضا استفاده می شوند. این خواص، از نیروهای بین مولکولی قوی بین زنجیرهای پلیمری نشأت می گیرد.
پلیمری که حاوی یک کمپکس انتقال بار است، از دو نوع مختلف مونومر، یعنی یک دهنده و یک گیرنده، تشکیل شده است. دهنده شبیه مرد ثروتمندی است که آن قدر پول دارد که نمی‌داند با آن چه کند. این بخش از پلیمر به خاطر داشتن گروه‌های نیتروژنی، تعداد زیادی الکترون دارد که به اطراف حرکت می‌کنند. گیرنده هم مثل مهمانی است که می‌خواهد تلکه کند و گروه‌های کربونیل آن، چگالی الکترونی را به سمت خود می‌کشند. بنابراین دهنده، برخی از الکترون‌هایش را به گیرنده قرض می‌دهد، تا آنها را محکم در کنار هم نگه دارد.
کمپکس انتقال بار نه تنها بین واحدهای مجاور در زنجیر پلیمر عمل می‌کند، بلکه بین زنجیرها هم فعال است. زنجیرها از طریق جفت‌شدن دهنده‌ها و گیرنده ها، مانند نوارهای کاغذی، روی هم انباشته خواهند شد.
این کمپلس انتقال بار، زنجیرها را بسیار محکم درکنار هم نگه می‌دارد، و به آنها اجازه نمی‌دهد زیاد به اطراف حرکت کنند. وقتی چیزی نتواند در سطح مولکولی به اطراف حرکت کند، در کل ماده هم نمی‌تواند به اطراف حرکت کند، و به همین دلیل است که پلی‌ایمیدها بسیار قوی و محکم هستند.
این کمپلکس انتقال بار بسیار قوی است، ولی گاهی لازم است که پلیمر مقداری نرم تر شود تا بتوان آن را فرآیند کرد. برای این منظور، یک گروه که از بیس فنل A مشتق شده، در زنجیر قرار می دهند.
ویژگی جالب دیگر پلی‌ایمیدها که آنها را تبدیل به گزینه‌ای عالی برای استفاده در صنایع ساختمان و حمل ونقل می‌کند، سوختن آنهاست. سوختن چیزی نیست که صنعت بدان احتیاج دارد، بلکه ویژگی خوداطفایی پلی‌ایمیدهاست که سازندگان آن را دوست دارند. خوداطفایی؟ وقتی یک پلی‌ایمید آروماتیک آتش می‌گیرد، که اتفاقاً حتی آتش گرفتن آن هم مشکل است، یک زغال سطحی تشکیل می‌شود که شعله را خاموش می‌کند و آن را از رسیدن به سوخت باز می‌دارد. پس از آن کافی است که فقط آن را پاک کنید، و نتیجه مثل این است که هرگز آتشی در کار نبوده است.
02432464407-9