پلیمریزاسیون

ساخته شدن اَبرمولکول(درشت‌مولکول) پُلی‌اِستایرِن در پِی به هم پیوستن شمار بَسیار زیادی از مونومر(تک مولکول ،تک‌پاره)های اِستایرِن به یکدیگر.در شناخت ساده می‌توان گفت که پُلیمریزاسیون یا بَسپارش یعنی به هم پیوستن و یکی شدن شمار بسیاری از مولکول‌های هم‌جنس( مونومِر) و ساختن یک مولکول بزرگتر از آنها ( پُلیمر، بَسپار ، اَبرمولکول و یا دُرُشت‌مولکول).

یک مولکول غول‌پیکر، اَبَرمولکول یا درشت مولکول(پُلیمِر). که از از پیوستن شمار بسیار زیادی از مونومِر(تک مولکول،تک‌پاره)های اِستایرِین (C6H5CH=CH2)ساخته شده است.

بَسپارِش یا پُلیمِریزاسیون (به فرانسوی: Polymérisation) یک واکنش شیمیایی است که در آن مولکول‌های کوچک و ساده یا همان تکپار (مونومر) با یکدیگر پیوند برقرار کرده و مولکولی بزرگ با جرم مولکولی چندین برابر مولکول اولیه به وجود می‌آورند.

بسپارش فرایندی است که در آن مولکول‌های کوچک و تکی به نام «تَک‌پار» کنار هم قرار می‌گیرند و زنجیره‌های بسیار بلند و بزرگی را می‌سازند که «بسپار» یا پُلیمر نام دارد. برای تصور کردن این موضوع می‌توانیم دانه‌های یک تسبیح را در نظر بگیریم؛ هر دانه یک تک‌پار است و وقتی آن‌ها را با نخ به هم وصل می‌کنیم، یک رشته بلند ساخته می‌شود که همان بسپار است. مواد زیادی که در زندگی روزمره استفاده می‌کنیم مثل پلاستیک‌ها، لاستیک‌ها و حتی پروتئین‌های بدن ما از همین بسپارها ساخته شده‌اند.

این فرایند می‌تواند به شکل‌های مختلفی رخ دهد. در بعضی حالت‌ها تک‌پارها مستقیماً به هم وصل می‌شوند و زنجیره تشکیل می‌دهند، و در حالت‌های دیگر با واکنش‌های شیمیایی پیچیده‌تر به هم متصل می‌شوند.

پلی در یونانی به معنای بسیار و مر به معنای تکه یا همان پار و پاره‌ای و قطعه‌ای از چیزی است. بسپار هم بنابراین یعنی «دارنده پاره‌ها و تکه‌های بسیار».

دسته‌بندی

روش‌های انجام پلیمریزاسیون را می‌توان به صورت‌های مختلف دسته‌بندی کرد:

دسته‌بندی بر اساس طریقهٔ عمل کرد:

• بسپارش آنیونی Anionic polymerization
• بسپارش رادیکالی Radicalic polymerization
• بسپارش کاتیونی Cationic polymerization

دسته‌بندی بر اساس محصولات واکنش

واکنش پلیمریزاسیون با توجه به امکان تشکیل مولکول دیگری به دو دسته تقسیم می‌شود:

1. بسپارش تراکمی (=Condensation polymerization)
2. بسپارش افزایشی (=Addition polymerization)

در پلیمریزاسیون تراکمی، متصل شدن مونومرها به یکدیگر با حذف اتم‌ها یا گروه‌های اتمی همراه است (مانند آب و ...)

بسپارهای زیر به روش تراکمی تولید می‌شوند:

پلی آمید(نایلون‌ها), پلی استرها و بعضی پلی یورتان ها است.

بسپارش افزایشی

در پلیمریزاسیون افزایشی مونومرها بدون از دست دادن مولکول، به یکدیگر متصل می‌شوند؛ بنابراین پلیمر تولید شده با این واکنش دارای واحدهای تکرار شونده‌ای همانند مونومر اولیه هستند. پلیمرهای زیر به روش فرایند پلیمریزاسیون افزایشی تولید می‌شوند:
پلی اتیلن (PE), پلی پروپیلن (PP), پلی استایرن (PS), پلی وینیل استات (PVAS) و پلی تترافلوئورواتیلن یا تفلون (PETFE) و بیشتر گرمانرم‌ها و برخی گرماسخت‌ها.

مرحله‌ای-زنجیره‌ای

در سال ۱۹۵۲ فلوری طبقه‌بندی فوق را اصلاح و واکنش‌های پلیمریزاسیون را براساس مکانیسم بسپارش به دو گروه واکنش‌های بسپارش مرحله‌ای و زنجیره‌ای تقسیم‌بندی کرد. طبقه‌بندی یاد شده بر اساس این نظریه بود که در بسپارش‌های مرحله‌ای همهٔ مونومرها از ابتدا تبدیل به دی مر (دو مونومر به هم چسبیده) و سپس تری مر (سه مونومر به هم چسبیده) و تترامر و … می‌شوند ولی در پلیمریزاسیون زنجیره‌ای تنها مونومرهایی قابلیت تبدیل شدن به دوپار را دارند که بتوانند در ابتدای واکنش (رادیکاله یا یونیده) شوند. در مرحلهٔ بعدی نیز همین دی مرها هستند که به مونومرهای دیگر حمله می‌کنند و طول زنجیر خود را می‌افزایند و به سرعت به زنجیر بلندی تبدیل می‌شوند.

دسته‌بندی بر اساس محیط انجام واکنش

واکنش‌های پلیمریزاسیون بر اساس محیط انجام واکنش به سه دسته تقسیم می‌شوند.

• بپلیمریزاسیون توده‌ای Bulk polymerization
• پلیمریزاسیون امولسیونی Emulsion polymerization
• پلیمریزاسیون محلولی Solution polymerization

جستارهای وابسته

• پلیمر
• بازپلیمریزاسیون re-polymerization
• واپلیمریزاسیون de-polymerization
• هم پلیمریزاسیون co-polymerization
• پلیمریزاسیون امولسیونی

برای مطالعهٔ بیشتر

• حدادی اصل، وحید. تکنولوژی پلیمرها

منابع

• Odian, G.Principles of polymerization,John Wiley and sons,(۲۰۰۴)