พอลิ เมอร์ (polymer)

พอลิเมอร ์(POLYMER)

โดย …. นางสาววราภรณ์ ชำานิงาน1

พอลิเมอร์พอลิเมอร ์(Polymer) คือ สารประกอบที่มี

โมเลกลุขนาดใหญ่ และมมีวลโมเลกลุมากประกอบด้วยหน่วยเล็ก ๆ ของสารที่อาจจะเหมอืนกันหรอืต่างกันมาเชื่อมต่อกันด้วยพนัธะโควาเลนต์

มอนอเมอร ์(Monomer) คือ หน่วยเล็ก ๆ ของสารในพอลิเมอร ์ดังภาพ

2

ประเภทของพอลิเมอร ์1. แบง่ตามการเกิดเป็นเกณฑ์ เป็น 2 ชนิด

คือ

ก . พอลิเมอรธ์รรมชาติ เป็นพอลิเมอรท์ี่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เชน่ โปรตีน แป้ง เซลลโูลส ไกโคเจน กรดนิวคลีอิก และยางธรรมชาติ (พอลีไอโซปรนี)

ข . พอลิเมอรส์งัเคราะห์ เป็นพอลิเมอรท์ี่เกิดจากการสงัเคราะหเ์พื่อใชป้ระโยชน์ต่าง ๆ เชน่ พลาสติก ไนลอน ดาครอน และลไูซต์ เป็นต้น

3

2. แบง่ตามชนิดของมอนอเมอรท่ี์เป็นองค์ประกอบ เป็น 2 ชนิด คือ

ก . โฮโมพอลิเมอร ์(Homopolymer) เป็นพอลิเมอรท์ี่ประกอบด้วยมอนอเมอรช์นิดเดียวกัน เชน่ แป้ง(ประกอบด้วยมอนอเมอรท่ี์เป็นกลโูคสทัง้หมด) พอลิเอทิลีน (ประกอบด้วยมอนอเมอรท่ี์เป็นเอทิลีนทัง้หมด)

4

ข . เฮเทอโรพอลิเมอร ์(Heteropolymer) เป็นพอลิเมอรท์ี่ประกอบด้วยมอนอเมอรต่์างชนิดกัน เชน่ โปรตีน (ประกอบด้วยมอนอเมอรท่ี์เป็นกรดอะมโินต่างชนิดกัน) พอลิเอสเทอร ์พอลิเอไมด์ เป็นต้น

5

3. แบง่ตามโครงสรา้งของพอลิเมอร ์แบง่ออกเป็น 3 แบบ คือ

ก. พอลิเมอรแ์บบเสน้ (Chain length polymer) เป็นพอลิเมอรท่ี์เกิดจากมอนอเมอร์สรา้งพนัธะต่อกันเป็นสายยาว โซพ่อลิเมอรเ์รยีงชดิกันมากวา่โครงสรา้งแบบอ่ืน ๆ จงึมคีวามหนาแน่น และจุดหลอมเหลวสงู มลัีกษณะแขง็ ขุน่เหนียวกวา่โครงสรา้งอ่ืนๆ ตัวอยา่ง PVC พอลิสไตรนี พอลิเอทิลีน ดังภาพ

6

ค. พอลิเมอรแ์บบรา่งแห (Croos -linking polymer) เป็นพอลิเมอรท์ี่เกิดจากมอนอเมอรต่์อเชื่อมกันเป็นรา่งแห พอลิเมอรช์นิดนี้มีความแขง็แกรง่ และเปราะหกัง่าย ตัวอยา่งเบกาไลต์ เมลามนีใชท้ำาถ้วยชาม ดังภาพ

หมายเหต ุพอลิเมอรบ์างชนิดเป็นพอลิเมอรท์ี่เกิดจากสารอนินทรยี ์เชน่ ฟอสฟาซนี ซลิิโคน 7

การเกิดพอลิเมอร์พอลิเมอรเ์กิดขึน้จากการเกิดปฏิกิรยิาพอลิเม

อรไ์รเซชนัของมอนอเมอร์พอลิเมอรไ์รเซชนั

(Polymerization) คือ กระบวนการเกิดสารที่มีโมเลกลุขนาดใหญ่ ( พอลิเมอร)์ จากสารท่ีมโีมเลกลุเล็ก ( มอนอเมอร)์

1. ปฏิกิรยิาพอลิเมอรไ์รเซชนัแบบเติม (Addition polymerization reaction) คือปฏิกิรยิาพอลิเมอรไ์รเซชนัที่เกิดจากมอนอเมอร์ของสารอินทรยีช์นิดเดียวกันที่ม ีC กับ C จบักันด้วยพนัธะคู่มารวมตัวกันเกิดสารพอลิเมอรเ์พยีงชนิดเดียวเท่านัน้ ดังภาพ

8

ปฏิกิรยิาพอลิเมอรไ์รเซชนั

9

2. ปฏิกิรยิาพอลิเมอรไ์รเซชนัแบบควบแน่น (Condensation polymerization reaction) คือปฏิกิรยิาพอลิเมอรไ์รเซชนัที่เกิดจากมอนอเมอรท่ี์มหีมูฟ่งัก์ชนัมากกวา่ 1 หมู ่ทำาปฏิกิรยิากันเป็นพอลิเมอรแ์ละสารโมเลกลุเล็ก เชน่ นำ้า ก๊าซแอมโมเนีย ก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ เมทานอล เกิดขึ้นด้วย ดังภาพ

10

พลาสติกพลาสติก (Plastic) คือ สารที่สามารถ

ทำาใหเ้ป็นรูปต่าง ๆ ได้ด้วยความรอ้น พลาสติกเป็นพอลิเมอร ์ขนาดใหญ่ มวลโมเลกลุมาก

สมบติัท่ัวไปของพลาสติก• มคีวามเสถียรมากในธรรมชาติ สลายตัวยาก มี

มวลน้อย และเบา• เป็นฉนวนความรอ้นและไฟฟา้ท่ีดี• สว่นมากอ่อนตัวและหลอมเหลวเมื่อได้รบัความ

รอ้น จงึเปล่ียนเป็นรูปต่างๆ ได้ตามประสงค์11

ประเภทของพลาสติก1. เทอรม์อพลาสติก เมื่อได้รบัความรอ้น

จะอ่อนตัว และเมื่อเยน็ลงจะแขง็ตัว สามารถเปล่ียนรูปได้ พลาสติกประเภทน้ีโครงสรา้งโมเลกลุเป็นโซต่รงยาว มกีารเชื่อมต่อระหวา่งโซพ่อลิเมอร์น้อยมาก จงึสามารถหลอมเหลว หรอืเมื่อผ่านการอัดแรงมากจะไมท่ำาลายโครงสรา้งเดิม ตัวอยา่ง พอลิเอทิลีน พอลิโพรพลีินพอลิสไตรนี

12

2. พลาสติกเทอรม์อเซต จะคงรูปหลังการผ่านความรอ้นหรอืแรงดันเพยีงครัง้เดียว เมื่อเยน็ลงจะแขง็มาก ทนความรอ้นและความดัน ไมอ่่อนตัวและเปล่ียนรูปรา่งไมไ่ด้ แต่ถ้าอุณหภมูสิงูก็จะแตกและไหมเ้ป็นขีเ้ถ้าสดีำา พลาสติกประเภทนี้โมเลกลุจะเชื่อมโยงกันเป็นรา่งแหจบักันแน่น แรงยดึเหนี่ยวระหวา่งโมเลกลุแขง็แรงมาก จงึไม่สามารถนำามาหลอมเหลวได้ ตัวอยา่ง เมลามนี พอลิยูรเีทน

13

เสน้ใยเสน้ใย (Fibers) คือ พอลิเมอรช์นิดหนึ่งที่มี

โครงสรา้งของโมเลกลุสามารถนำามาเป็นเสน้ด้าย หรอืเสน้ใย จำาแนกตามลักษณะการเกิดได้ดังนี้ประเภทของเสน้ใยเสน้ใยธรรมชาติ ท่ีรูจ้กักันดีและใกล้ตัว คือ

- เสน้ใยเซลลโูลส เชน่ ลินิน ปอ เสน้ใยสบัปะรด

- เสน้ใยโปรตีน จากขนสตัว ์เชน่ ขนแกะ ขนแพะ

- เสน้ใยไหม เป็นเสน้ใยจากรงัไหม 14

เสน้ใยสงัเคราะห์ มหีลายชนิดท่ีใชกั้นทั่วไปคือ- เซลลโูลสแอซเีตด เป็นพอลิเมอรท์ี่เตรยีม

ได้จากการใชเ้ซลลโูลสทำาปฏิกิรยิากับกรดอซติิกเขม้ขน้ โดยมกีรดซลัฟูรกิเป็นตัวเรง่ปฏิกิรยิา การใชป้ระโยชน์จากเซลลโูลสอะซเีตด เชน่ ผลิตเป็นเสน้ใยอารแ์นล 60 ผลิตเป็นแผ่นพลาสติกที่ใชท้ำาแผงสวติชแ์ละหุม้สายไฟ

15

- ไนลอน (Nylon) เป็นพอลิเมอร์สงัเคราะหจ์ำาพวกเสน้ใย เรยีกวา่ เสน้ใยพอลิเอ“ไมด์ มหีลายชนิด เชน่ ไนลอน ” 6,6 ไนลอน 6,10 ไนลอน 6 ซึ่งตัวเลขท่ีเขยีนกำากับหลังชื่อจะแสดงจำานวนคารบ์อนอะตอมในมอนอเมอรข์องเอมนีและกรดคารบ์อกซลิิก ไนลอนจดัเป็นพวกเทอรม์อพลาสติก มคีวามแขง็มากกวา่พอลิเมอรแ์บบเติมชนิดอ่ืน (เพราะมแีรงดึงดดูที่แขง็แรงของพนัธะเพปไทด์) เป็นสารที่ติดไฟยาก (เพราะไนลอนมีพนัธะ C-H ในโมเลกลุน้อยกวา่พอลิเมอรแ์บบเติมชนิดอ่ืน)

16

- ดาครอน (Dacron) เป็นเสน้ใยสงัเคราะหพ์วกพอลิเอสเทอร ์ซึ่งเรยีกอีกชื่อหนึ่งวา่ Mylar มปีระโยชน์ทำาเสน้ใยทำาเชอืก และฟล์ิม

- Orlon เป็นเสน้ใยสงัเคราะห ์ที่เตรยีมได้จาก Polyacrylonitrile

17

 ยาง

ยาง (Rubber) คือ สารที่มสีมบติัยดืหยุน่ได้ ทำาใหเ้ป็นรูปรา่งต่างๆ ได้ เป็นสารประกอบพอลิเมอร ์ประโยชน์ใชท้ำายางลบ รองเท้า ยางรถ ตุ๊กตายาง

18

1. ยางธรรมชาติ ได้จากต้นยางพารา นำ้ายางท่ีได้เป็นของเหลวสขีาว ชื่อ พอลิไอโซปรนิ

สมบติั มคีวามยดืหยุน่ เพราะโครงสรา้งโมเลกลุของยางมลัีกษณะมว้นงอขดไปมาปิดเป็นเกลียว ได้ แรงยดึเหนี่ยวระหวา่งโมเลกลุเป็นแรงแวนเดอรว์าลส ์สมบติัเปล่ียนง่ายคือเมื่อรอ้นจะอ่อนตัวเหนียว แต่เยน็จะแขง็และเปราะ 19

ประเภทของยาง

2. ยางสงัเคราะห์ เป็นพอลิเมอรท์ี่สงัเคราะหข์ึ้นจากสารผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม เชน่

20

กระบวนการวลัคาไนเซชนั (Vulcanization process) คือ กระบวนการที่ใชใ้นการเพิม่คณุภาพของยางธรรมชาติ ( ยางดิบ) ใหม้คีวามยดืหยุน่ได้ดีขึ้น มีความคงตัวสงู ไมส่กึกรอ่นง่าย และไมล่ะลายในตัวทำาละลายอินทรยี ์สมบติัเหล่านี้จะยงัคงอยู ่ถึงแมว้า่อุณหภมูจิะเปล่ียนแปลงก็ตาม

21