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
پلی‌اتیلن، پلیمری است که احتمالاً در زندگی روزمره‌تان بیش از هر پلیمر دیگری با آن سر و کار دارید. پلی‌اتیلن رایج‌ترین پلاستیک در جهان است. با این پلیمر چیزهای زیادی مثل کیسه‌های خواروبار، قوطی‌های شامپو، اسباب‌بازی‌های بچه ها، و حتی جلیقه‌های ضدگلوله می‌سازند. این مواد فراگیر و همه کاره، یک ساختار بسیار ساده دارند، ساده‌تر از همه‌ی پلیمرهای تجاری. یک مولکول پلی‌اتیلن یک زنجیری طویل از اتم‌های کربن است که دو اتم هیدروژن به هر اتم کربن متصل است.
بعضی مواقع مسئله کمی پیچیده تر است.گاهی اوقات بعضی از کربن ها به جای آنکه اتم های هیدروژن به آنها وصل شود، زنجیرهای بلندی از پلی‌اتیلن به آنها متصل است. این ساختار، پلی اتیلن شاخه ای، یا پلی اتیلن سبک یا LDPE نامیده می شود. وقتی شاخه ای شدن وجود ندارد، پلی اتیلن خطی یا HDPE به دست می‌آیدپلی اتیلن خطی بسیار مقاوم تر از پلی اتیلن شاخه‌ای است، اما پلی اتیلن شاخه‌ای ارزان تر بوده و تولید راحت تری دارد.
پلی اتیلن خطی معمولاً با وزن های مولکولی بین ۲۰۰ تا ۵۰۰ هزار تولید می شود، اما با وزن های بالاتر هم می توان آن را تولید نمود. پلی اتیلن با وزن های مولکولی بین ۳ تا ۶ میلیون، پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا یا UHMWPE نامیده می شود. UHMWPE می تواند برای ساخت الیافی استفاده شود که خیلی محکم و قوی هستند و جایگزینی برای کولار برای استفاده در جلیقه های ضدگلوله محسوب می شود. همچنین ورق های بزرگ آن را می توان به جای یخ در زمین های اسکلیت به کار برد.
پلی اتیلن، یک پلیمر وینیلی است، که از مونومرهای اتیلن ساخته شده است.
پلی اتیلن شاخه‌ای اغلب با پلیمریزاسیون وینیلی رادیکال آزاد ساخته می‌شود. پلی اتیلن خطی طی واکنش پیچیده تری به نام پلیمریزاسیون زیگلر- ناتا به دست می آید. UHMWPE به وسیله‌ی پلیمریزاسیون کاتالیزوری متالوسن ساخته می‌شود.
اما پلیمزیزاسیون زیگلرناتا می‌تواند برای ساخت LDPE نیز استفاده شود. به وسیله ی کوپلیمریزاسیون مونومر اتیلن با یک کومونومر دارای شاخه های آلکیل، کوپلیمری بدست می‌آید که شاخه های هیدروکربن کوتاهی دارد. کوپلیمرهایی مانند این پلی اتیلن سبک خطی یا LLDPE نامیده می شوند. شرکت BP این پلیمر را با استفاده از کومونومری با نام ۴-متیل-۱-پنتن تولید می کند، و آن را با نام تجاری Innovex می فروشد. LLDPE اغلب برای ساخت فیلمهای پلاستیکی استفاده می‌شود.
02432464407-9
پلی(اتر سولفون)ها یا به طور خلاصه PES ها، پلیمرهایی با کارایی بالا می باشند. رایج ترین آنها که به وسیله اتحادیه کاربید ساخته می شود، Udel نام دارد. پلی(اترسولفون)ها بسیار شبیه پلی کربنات ها عمل می کنند، اما مقاومت حرارتی بیشتری دارند.
پلی(اترسولفون)ها همچنین در برابر آب و بخار خیلی مقاوم هستند. بنابراین از آنها برای ساخت وسایلی از قبیل وسایل آشپزی یا محصولات پزشکی که باید بین هر بار استفاده استریل شوند، استفاده می‌شود.
نام پلی(اترسولفون) از آنجا آمده است که این مواد در زنجیرهای اصلی خود گروه های اتر و سولفون دارند. پلیمرهای دارای دمای انتقال شیشه‌ای، یا بالایی هستند، زیرا گروه های سولفون بسیار سفت هستند. در واقع، پلی(فنیلن سولفون) آن قدر سفت است که دمای انتقال شیشه‌ای ندارد! این ماده دقیقاً مانند یک تکه سنگ سخت می ماند تا زمانی که در دمای حدود C° ۵۰۰ تخریب شود.
این بد است. زیرا به این معنی است که این ماده نمی‌تواند فرآیند شود. برای فرآیندپذیر کردن آن باید زنجیرش را کمی انعطاف‌پذیر کنیم تا پلیمر در یک دمای معقول نرم شود. این کار از طریق قرار دادن گروه‌های انعطاف‌پذیر در زنجیر اصلی انجام می‌گیرد. نام این گروه‌ها اتصالات اتری است.
برای انعطاف پذیر نمودن Udel اتصالاتی را که از بیس فنول A مشتق شده اند، در زنجیر اصلی آن قرار می دهند. دقت کنید که این پلیمر دارای دو اتصال اتری در واحد تکرار شونده اش می باشد. به همین دلیل بهتر است که Udel، پلی(اتراترسولفون) نامیده شود.
این را یک اتصال بیس فنول A می نامیم، چون بر پایه ی مونومر بیس فنول A است.
02432464407-9
ا