ملخص البوليمرات، الثقافة العلمية

الفصل الأول

توضيح المقصود بكل من عملية البلمرة والبوليمر والمونومر والألياف.
تصنيف البوليمرات والألياف حسب مصادرها وخصائصها.
المقارنة بين البوليمرات الصناعية والطبيعية من حيث تركيبها واستخداماتها.
تحديد خواص البوليمرات واستعمالاتها.
استخدم الإنسان قديماً البوليمرات والألياف الطبيعية، فصنع ملابسه من القطن والصوف والحرير وجلود الحيوانات، واستخدم النشا والبروتينات في طعامه، وفي القرن التاسع عشر نجح الكيميائيون في تحضير بعض البوليمرات الصناعية بعد أن تعرفوا على تركيب البوليمرات الطبيعية.
والبوليمر كلمة لاتينية تتكون من مقطعين الأول ⁦(Poly)⁩ ويعني متعدد، والثاني ⁦(Mer)⁩ ويعني جزءاً، أي أن البوليمر يعني متعدد الأجزاء.

يمكن تشبيه عملية البلمرة بعملية تركيب المكعبات البلاستيكية (الليجو) من قبل الأطفال، حيث يتم بناء قطعة كبيرة من قطع صغيرة، فالبلمرة تفاعل كيميائي يتم فيه اتحاد أعداد كبيرة من جزيئات صغيرة تسمى المونومرات لتكوين جزيء كبير ذي كتلة مولية عالية يسمى البوليمر.
وينتج عن التحكم بعملية البلمرة بوليمرات متنوعة قد تكون سلاسل طويلة أو قصيرة أو متشابكة، أو تكون مبنية من نوع واحد أو من أنواع مختلفة من المونومرات.
نوع المونومرات التي تتركب منها.
عدد المونومرات وانتظامها في سلسلة البوليمر.
طبيعة بناء السلاسل في البوليمر (خطية أو متفرعة).
قوى التجاذب داخل السلسلة أو بين سلاسل البوليمر.

ب. البوليمرات الصناعية: تنتج هذه البوليمرات من مركبات كيميائية بسيطة، وتشمل: البلاستيك، والمطاط الصناعي، والألياف الصناعية، وغيرها.

طريقة الإضافة: وهذا النوع من البلمرة يخص تفاعل الألكينات ومشتقاتها (المركبات العضوية التي تحتوي على رابطة ثنائية بين ذرتي كربون) ومن أهمها البولي إيثيلين، وبولي كلوريد الفينيل ⁦(PVC)⁩، والتفلون، فتنفك الرابطة الثنائية
$n(CH_2=CH_2) \xrightarrow[\text{عامل مساعد}]{\text{ضغط + حرارة}} (-CH_2-CH_2-)_n$
طريقة التكثيف: يتم الحصول على البوليمر من خلال بلمرة نوع واحد من المونومرات أو أكثر، شرط أن يحتوي كل مونومر على مجموعتين فعاليتين أو أكثر، ومن أمثلة هذه البوليمرات بوليمر البوليستر المستخدم في إنتاج الخيوط الصناعية للملابس.

البوليمرات المتلينة بالحرارة: تتميز هذه البوليمرات بأنها صلبة عند درجات الحرارة العادية، لكنها تتلين بالحرارة، وتتحول إلى ما يشبه العجينة، ثم تعود إلى قساوتها بالتبريد، ويُعدّ البولي إيثيلين من أهم الأمثلة عليها، ويتواجد على نوعين هما: أ- البولي إيثيلين عالي الكثافة (⁦High Density Poly Ethylene (HDPE⁩

أ. المطاط الطبيعي (لاستكس): يحضر من السائل المأخوذ من شجرة المطاط، وتتم فلكنته، بخلطه مع الكبريت، وتسخينه بمعزل عن الهواء؛ ليصبح أكثر مرونة، وتغطى خيوطه بألياف القطن أو الحرير الصناعي لتسهيل امتصاص الصبغات والحد من مطاطيته، ويدخل في صناعة ملابس السباحة والمشدات؛ لأنه يمتاز بالمرونة والاستطالة، ومن عيوبه أنه يتأثر بالحرارة العالية وبمواد التنظيف.
ب. المطاط الصناعي (سباندكس): يحضر بمعالجة البوليستر بمواد كيميائية للحصول على البوليمر، ويمتاز بقوة ومتانة أعلى من المطاط الطبيعي، ولكنه أقل مرونة من المطاط الطبيعي.

استخدم الإنسان الألياف الطبيعية منذ القدم لصنع ملابسه، لكنه مع بداية القرن العشرين بدأ باستخدام الألياف الصناعية؛ بسبب تزايد عدد السكان، وتأثر الألياف الطبيعية بعوامل الطقس، والحاجة لاستغلال الأرض لإنتاج الغذاء.
ويمكن تصنيف الألياف المستخدمة في صناعة الخيوط إلى:

أ.
الألياف الطبيعية النباتية (السيلولوزية): لأن السيلولوز هو المكون الرئيس لها، مثل القطن والكتان والقنب، وتعد ألياف القطن أكثر مرونة من ألياف الكتان بسبب ارتفاع نسبة السيلولوز في القطن الذي يوجد على شكل سلاسل قابلة للاستطالة.
الصوف: يعد الصوف من الألياف الشعرية، ويتميز بمتانته وقدرته على امتصاص الرطوبة والعزل الحراري، وتؤدي الحرارة العالية والماء إلى انكماشه بما يعرف بظاهرة التلبد (فقد المسامية) بسبب التصاق وتشابك الألياف بعضها مع بعض، فتقل المسامات الهوائية الموجودة بها فتنكمش ولا تعود لأصلها.
الحرير: يعد الحرير من الألياف الإفرازية، وينتج الحرير من إفرازات الغدتين اللعابيتين ليرقة دودة القز على شكل سائل هلامي، يجف ويتصلب بمجرد ملامسته للهواء مكوناً خيوط الحرير، ويتم الحصول عليه بتعريض الشرائق لبخار الماء أو وضعها في ماء ساخن لقتل الفراشة قبل خروجها لكي لا تتقطع هذه الخيوط، ثم يفك الحرير…