• پلیمریزاسیون

    پلیمرها تکه هایی هستند که چند بار تکرار شده اند .اغلب پليمرهاي متداول از پليمريزاسيون مولكولهاي ساده آلي به نام منومر به دست مي أيند. براي مثال پلي اتيلن (PE) پليمري است كه از پليمريزاسيون با افزايش (تركيب) چندين مولكول اتيلن به دست مي أيد. هر مولكول اتيلن يك منومر ناميده مي شود. با تركيب مناسبي از حرارت, فشار و كتاليزور , پيوند دوگانه بين اتمهاي كربن شكسته شده و يك پيوند ساده كووالانسي جايگزين آن مي شود. اكنون دو انتهاي أزاد اين منومر به راديكالهاي أزاد تبديل ميشود, به طوري كه هر اتم كربن يك تك الكترون دارد كه مي تواند به را ديكالهاي آزاد ديگر افزوده شود. از اين رو در اتيلن دو محل ( مربوط به اتم كربن) وجود دارد كه مولكولهاي ديگر مي توانند در آنجا بدان ضميمه شوند .


    فرایند تولید پلی اتیلن
     

    اين مولكول با قابليت انجام واكنش , زير بناي پليمرها بوده و به (مر) يا بيشتر واحد تكراري موسوم است. واحد تكراري در طول زنجير مولكول پليمر به تعداد دفعات زيادي تكرارميشود. طول متوسط پليمر به درجه پليمرزاسيون يا تعداد واحدهاي تكراري در زنجير مولكول پليمر بستگي دارد. بنابراين نسبت جرم مولكولي پليمر به جرم مولكولي واحد تكراري به عنوان (درجه پليمريزاسيون) تعريف شده است . با بزرگتر شدن زنجير مولكولي ( در صورتي كه فقط نيروهاي بين مولكولي سبب اتصال مولكولها به يكديگر شود) مقاومت حرارتي و استحكام كششي مواد پليمري هر دو افزايش مي يابند.
    پلیمر ها اسم خود را از مونومر خود می گیرند.
    به طور كلي فرايند پليمريزاسيون مي تواند به صورتهاي مختلفي مانند زنجیره ای (افزودنی) , مرحله اي  انجام گيرد.
     

    در پليمريزاسيون افزايشي ( Chain Polymerization or Additional Polymerization ) ,

    تعدادي از واحدهاي تكراري به يكديگر اضافه شده و مولكول بزرگتري را به نام پليمر توليد مي كنند. در اين نوع پليمريزاسيون ابتدا در مرحله اول راديكال آزاد, با دادن انرژي (حرارتي , نوري) به مولكولهاي اتيلين با پيوند دوگانه و شكست پيوند دوگانه , به وجود مي آيد. سپس راديكالهاي آزاد با اضافه شدن به واحدهاي تكراري مراكز فعالي به نام آغازگر شكل ميگيرند و هر يك از اين مراكز به واحدهاي تكراري ديگر اضافه شده و رشد پليمر ادامه مي يابد . از نظر تئوري درجه پليمريزاسيون افزايشي مي تواند نامحدود باشد, كه در اين صورت مولكول زنجيره اي بسيار طويلي از اتصال تعداد زيادي واحدهاي تكراري به يكديگر شكل مي گيرد. اما عملا رشد زنجير به صورت نامحدود صورت نمي گيرد.هر چه قدر تعداد مراكز فعال يا آغازگرهاي شكل گرفته بيشتر باشد , تعداد زنجيرها زيادتر و نتيجتا طول زنجيرها كوچكتر ميشود و بدين دليل است كه خواص پليمرها تغيير مي كند. البته سرعت رشد نيز در اندازه طول زنجيرها موثر است . هنگامي كه واحدهاي تكراري تمام و زنجيرها به يكديگر متصل شوند, رشد خاتمه مي يابد.
    • فقط مونومرهایی وارد واکنش می شوند که دارای مراکز فعال (مانند رادیکال آزاد و یا یون) باشند.
    • غلظت مونومر به طور یکنواخت در طول واکنش کاهش می یابد.
    • پلیمرهائی با وزن مولکولی بالا به سرعت به وجود می آیند.
    • سرعت واکنش بسیار زیاد می باشد.
    • از ابتدای واکنش، زنجیره هائی با درجه تبدیل بالا بدست می آیند.
    • واکنش در چند مرحله، شروع، انتشار و اختتام انجام  می پذیرد.
    • عموماً منجر به تولید محصولات ترموپلاستیک می شوند.
     

    از ديگر روشهاي پليمريزاسيون, پليمريزاسيون مرحله اي ( Step reaction polymerization ) است

    كه در آن منومرها با يكديگر واكنش شيميايي داده و پليمرهاي خطي را به وجود مي اورند. در بسياري از واكنشهاي پليمريزاسيون مرحله اي مولكول كوچكي به عنوان محصول فرعي شكل مي گيرد . اين نوع واكنشها گاهي پليمريزاسيون كندنزاسيوني نيز ناميده مي شوند.
    • هر دو مونومری که دارای دو عامل فعال مختلف در دو سر خود باشند قابلیت وارد شدن در واکنش را دارند.
    • مونومرها به سرعت در مراحل اولیه واکنش از بین می روند.
    • وزن مولکولی زنجیره های پلیمری همگی با هم به آهستگی در طول زمان افزایش می یابد.
    • سرعت واکنش آهسته و کند است.
    • برای به دست آوردن زنجیره هائی با درجه تبدیل بالا می بایستی  واکنش را تا بیش از 90% ادامه داد.
    •  واکنش فقط می بایستی واکنش را تا بیش از 90% ادامه داد.
    • واکنش فقط در یک مرحله صورت می پذیرد.
    • منجر به تولید محصولات ترموپلاستیک و ترموست می شوند.
     


    نمایی از فرایند پلیمریزاسیون اتیلن


     
    فرایند پلیمریزاسیون