พอลิเมอร์
บทเรียนที่ 1 พอลิเมอร์
พอลิเมอร์ (Polymer) คือ สารประกอบที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ และมีมวลโมเลกุลมากประกอบด้วย หน่วยเล็ก ๆ ของสารที่อาจจะเหมือนกันหรือต่างกันมาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโคเวเลนต์
มอนอเมอร์ (Monomer) คือ หน่วยเล็ก ๆ ของสารในพอลิเมอร์
พอลิเมอร์ แบ่งตามเกณฑ์ต่าง ๆ ดังนี้
แบ่งตามการเกิด
ก. พอลิเมอร์ธรรมชาติ เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น โปรตีน แป้ง เซลลูโลส ยางธรรมชาติ
ข. พอลิเมอร์สังเคราะห์ เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากการสังเคราะห์เพื่อใช้ประโยชน์ต่าง ๆ เช่น พลาสติก ไนลอน ดาครอนและลูไซต์
แบ่งตามชนิดของมอนอเมอร์ที่เป็นองค์ประกอบ
ก. โฮมอลิเมอร์ เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยมอนอเมอร์ชนิดเดียวกัน เช่น แป้ง พอลิเอทิลีน PVC
ข. โคพอลิเมอร์ เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยมอนอเมอร์ต่างชนิดกัน เช่น โปรตีน พอลิเอสเทอร์
โครงสร้างของพอลิเมอร์
ก. พอลิเมอร์แบบเส้น
เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์สร้างพันธะต่อกันเป็นสายยาว โซ่พอลิเมอร์เรียงชิดกันมากว่าโครงสร้างแบบอื่น ๆ จึงมีความหนาแน่น และจุดหลอมเหลวสูง มีลักษณะแข็ง ขุ่นเหนียวกว่าโครงสร้างอื่นๆ ตัวอย่าง PVC พอลิสไตรีน พอลิเอทิลีน
ข. พอลิเมอร์แบบกิ่ง
เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ยึดกันแตกกิ่งก้านสาขา มีทั้งโซ่สั้นและโซ่ยาว กิ่งที่แตกจาก พอลิเมอร์ของโซ่หลัก ทำให้ไม่สามารถจัดเรียงโซ่พอลิเมอร์ให้ชิดกันได้มาก จึงมีความหนาแน่นและจุดหลอมเหลวต่ำยืดหยุ่นได้ ความเหนียวต่ำ โครงสร้างเปลี่ยนรูปได้ง่ายเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ตัวอย่าง พอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นต่ำ
ค. พอลิเมอร์แบบร่างแห
เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ต่อเชื่อมกันเป็นร่างแห พอลิเมอร์ชนิดนี้มีความแข็งแกร่ง และเปราะหักง่าย ตัวอย่างเบกาไลต์ เมลามีนใช้ทำถ้วยชาม
กลับไปที่เนื้อหา
บทเรียนที่ 2 การจำแนกพอลิเมอร์
1. การจำแนกประเภทของพอลิเมอร์ | ||
1.1 จำแนกตามแหล่งกำเนิดของพอลิเมอร์ (Classification by origin) | ||
1.1.1 พอลิเมอร์จากการสังเคราะห์สารอินทรีย์ (Synthetic organic polymers) | ||
พอลิเมอร์ในกลุ่มนี้มีความสำคัญเป็นที่รู้จัก และถูกนำมาใช้ในชีวิตประจำวันของเรามากที่สุด โมเลกุลของพอลิเมอร์ประกอบไปด้วยมอนอเมอร์ที่เป็นสารอินทรีย์ ถ้าในหนึ่งโมเลกุลประกอบไปด้วยมอนอเมอร์ชนิดเดียวกันทั้งหมด เรียกพอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นนี้ว่า โฮโมพอลิเมอร์ แต่ถ้าประกอบไปด้วยมอนอเมอร์สองชนิดหรือมากกว่าเรียกพอลิเมอร์นี้ว่า โคพอลิเมอร์ โดยทั่วไปแล้วพอลิเมอร์ในกลุ่มนี้มีลักษณะที่เรียกว่า พอลิดิสเพอร์ส (polydisperse) ความยาวของแต่ละโมเลกุลไม่เท่ากัน และน้ำหนักโมเลกุลต่างกัน เมื่อกล่าวถึงน้ำหนักโมเลกุลของพอลิเมอร์จึงหมายถึงค่าเฉลี่ยของน้ำหนักโมเลกุลทั้งหมด |
||
1.1.2 ไบโอพอลิเมอร์ (Biopolymers) | ||
พอลิเมอร์ประเภทนี้รวมถึง ยางธรรมชาติ พอลินิวคลีโอไทด์ พอลิแซคคาไรด์ (เซลลูโลส แป้ง) และ โปรตีน เป็นต้น ในโมเลกุลของไบโอพอลิเมอร์บางชนิด เช่น โปรตีน ประกอบไปด้วยมอนอเมอร์หลายชนิด (กรดอะมิโนมากถึง 20 ชนิด) เชื่อมต่อกันด้วยลำดับที่เฉพาะเจาะจง และด้วยความยาวที่แน่นอน ดังนั้นแต่ละโมเลกุลจึงมีลักษณะเหมือนกัน น้ำหนักโมเลกุลเท่ากันหรือมีลักษณะที่เรียกว่า โมโนดิสเพอร์ส (monodisperse) ไบโอพอลิเมอร์อื่นที่มีลักษณะนี้คือ พอลินิวคลีโอไทด์ เช่น ดีเอ็นเอ (DNA) |
||
1.1.3 พอลิเมอร์กึ่งสังเคราะห์ (Semi-synthetic polymers) | ||
พอลิเมอร์ประเภทนี้เกิดจากปฎิกิริยาเคมีของพอลิเมอร์ไบโอพอลิเมอร์ ตัวอย่างเช่น เอสเทอร์ หรือ อีเทอร์ของเซลลูโลส หรือ อะไมโลส รวมทั้งยางที่ผ่านการวัลคาไนซ์มาแล้ว ปฏิกิริยาดังกล่าวมักเกิดกับหมู่แทนที่ (substituent) หรือหมู่ข้างเคียง (side group) ของไบโอพอลิเมอร์ โดยไม่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างหลักของสายโซ่โมเลกุล ดังตัวอย่าง |
||
หมู่ –OH ซึ่งเป็นหมู่แทนที่ในเซลลูโลสสามารถเกิดปฏิกิริยา และถูกเปลี่ยนเป็นโซเดียมเซนเทท (sodium xanthate) เมื่ออยู่ในโครงสร้างนี้ทำให้เซลลูโลสอยู่ในสภาพที่ละลายได้ สามารถนำไปผ่าน กระบวนการเพื่อขึ้นรูปเป็นเส้นใย (เรยอน) หรือฟิลม์ (เซลโลเฟน) ได้ |
||
ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นกับหมู่แทนที่ หรือ หมู่ข้างเคียงในโมเลกุลพอลิเมอร์ เรียกว่า polymer analogous reaction สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการสังเคราะห์พอลิเมอร์ได้ เช่น พอลิไวนิลแอลกอฮอล์สังเคราะห์ได้จากการ methanolysis ของพอลิไวนิลอะซีเตต |
||
ปฏิกิริยานี้มีความสำคัญมาก เพราะไวนิลแอลกอฮอล์มอนอเมอร์ (CH2=CHOH) ไม่เสถียร สามารถเกิด tautomerize ไปเป็นอะเซตัลดีไฮด์ (CH3CHO) ได้ง่าย จึงไม่นิยมเตรียมพอลิไวนิลแอลกอฮอล์จากพอลิเมอไรเซชันของไวนิลแอลกอฮอล์มอนอเมอร์โดยตรง |
||
1.1.4 พอลิเมอร์อนินทรีย์ (Inorganic polymers) | ||
คำจำกัดความของพอลิเมอร์ประเภทนี้อาจแตกต่างกันในตำราแต่ละเล่ม ในที่นี้จะจำแนกพอลิเมอร์อนินทรีย์โดยใช้โครงสร้างของสายโซ่หลัก (back bone) ในโมเลกุลของพอลิเมอร์ ซึ่งจะประกอบไปด้วยอะตอมชนิดอื่น ๆ นอกจากคาร์บอน ออกซิเจน และไนโตรเจน เช่น พอลิไดเมทิลไซลอกเซน ที่มีอะตอม Si เป็นส่วนประกอบของสายโซ่หลัก |
||
|
กลับไปที่เนื้อหา
บทเรียนที่ 3 พลาสติก
พลาสติกได้กลายเป็นผลิตภัณฑ์สำคัญอย่างหนึ่งและมีแนวโน้มที่จะเข้ามามีบทบาทในชีวิตประจำวันเพิ่มมากขึ้นเนื่องจากพลาสติกมีราคาถูก น้ำหนักเบาและมีขอบข่ายการใช้งานได้กว้าง
ปัจจุบันพลาสติกได้กลายเป็นผลิตภัณฑ์สำคัญอย่างหนึ่ง และมีแนวโน้มที่จะเข้ามามีบทบาทในชีวิต
ประจำวันเพิ่มมากขึ้น โดยการนำมาใช้แทนทรัพยากรธรรมชาติได้หลายอย่าง ไม่ว่าจะเป็นไม้ เหล็ก เนื่องจากพลาสติกมีราคาถูก มีน้ำหนักเบา และมีขอบข่ายการใช้งานได้กว้าง เนื่องจากเราสามารถผลิตพลาสติกให้มีคุณสมบัติต่าง ๆ ตามที่ต้องการได้โดยขึ้นกับการเลือกใช้วัตถุดิบปฏิกิริยาเคมี กระบวนการผลิต และกระบวนการ
ขึ้นรูปทรงต่าง ๆ ได้อย่างมากมาย และยังสามารถปรุงแต่งคุณสมบัติได้ง่าย โดยการเติมสารเติมแต่ง (apitives) เช่น สารเสริมสภาพพลาสติก (plasticizer) สารปรับปรุงคุณภาพ (modifier) สารเสริม (filler) สารคงสภาพ (stabilizer) สารยับยั้งปฏิกิริยา (inhibitor) สารหล่อลื่น (lubricant) และผงสี (pigment) เป็นต้น
พลาสติกหมายถึง วัสดุที่มนุษย์สังเคราะห์ขึ้นจากธาตุพื้นฐาน 2 ชนิด คือ คาร์บอนและโฮโดรเจนซึ่งเมื่อเติมสารบางอย่างลงไปจะทำให้พลาสติกมีคุณสมบัติพิเศษ เช่น แข็งแกร่ง ทนความร้อน ลื่นและยืดหยุ่น เราอาจสังเคราะห์พลาสติกชนิดต่าง ๆ ได้มากมาย โดยการเติมสารเคมีชนิดต่าง ๆ เข้าไปโดยใช้สัดส่วนและกรรมวิธีที่แตกต่างกัน
พลาสติกประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่เรียกว่า พอลิเมอร์ ( polymer) ซึ่งเกิดจากโมเลกุลขนาดเล็กที่มาต่อเข้าด้วยกันเป็นสายยาวเหมือนโซ่ สายโมเลกุลเหล่านี้จะเกี่ยวพันกัน ทำให้พลาสติกแข็งแกร่ง แต่กว่าจะดึงสายโมเลกุลพลาสติกให้แยกจากกันได้ก็ต้องใช้แรงมากพอสมควร กระบวนการที่ทำให้โมเลกุลขนาดเล็กมาต่อรวมกันเข้าจนมีขนาดใหญ่ขึ้นนั้น เรียกว่าการเกิดพอลิเมอร์ (polimerisation) ซึ่งจะแตกต่างกันไปตามชนิดของพลาสติก (catalyst) กระตุ้นให้โมเลกุลขนาดเล็ก มายึดต่อ เข้าด้วยกัน
พลาสติกแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ
- เทอร์โมเซตติ้ง (thermosetting)
- เทอร์โมพลาสติก (thermoplastic)
เทอร์โมเซตติ้ง (thermosetting)พลาสติกประเภทนี้จะมีรูปทรงที่ถาวรเมื่อผ่านกรรมวิธีการผลิตโดยให้ความร้อน ความดันหรือตัวเร่งปฏิกิริยา การขึ้นรูปทำได้ยากและไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ นอกจากนี้ยังมีต้นทุนการผลิตสูงรวมทั้งการใช้งานค่อนข้างจำกัด ทำให้ในปัจจุบันมีใช้ในอุตสาหกรรม
ไม่กี่ประเภท ได้แก่ เมลามีน ฟีนอลิก ยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์ โพลีเอสเตอร์ที่ไม่อิ่มตัวเป็นต้น โดยส่วนใหญ่จะใช้ผลิตเครื่องครัว ชิ้นส่วนปลั๊กไฟ ชิ้นส่วนรถยนต์ และชิ้นส่วนในเครื่องบิน เป็นต้น
เทอร์โมพลาสติก(Thermoplastic) พลาสติกประเภทนี้เมื่อได้รับความร้อนหรือความดันระหว่างกระบวนการขึ้นรูป จะเปลี่ยนแปลงสถานะทางกายภาพ กล่าวคือ เมื่อได้รับความร้อนจะอ่อนนิ่มเละเมื่อเย็นลง
จะแข็งตัวโดยที่โครงสร้างทางเคมีจะไม่เปลี่ยนแปลงทำให้พลาสติกประเภทนี้มีคุณสมบัติที่สามารถนำกลับมาเข้าสู่กระบวนการผลิตซ้ำ ๆ ได้ นอกจากนี้ยังสามารถนำมาขึ้นรูปได้ง่ายด้วยต้นทุนการผลิตที่ต่ำ และมีหลายชนิด
ที่สามารถนำมาใช้งานได้อย่างกว้างขวาง ปัจจุบันมีการนำไปใช้ในอุตสาหกรรมประเภทของเด็กเล่น ดอกไม้ประดิษฐ์ บรรจุภัณฑ์ชิ้นส่วนรถยนต์ และผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ พลาสติกประเภทนี้ ได้แก่ โพลีเอทิลีน (PE), โพลีโพรพิลีน (PP), โพลิไวนิลคลอไรด์ (PVC), โพลิสไตรีน (PS), โพลิเอทิลีนเทเรพทาเลต (PET) เป็นต้น
ในประเทศไทยนิยมใช้พลาสติกจำพวกเทอร์โมพลาสติกกันมากที่สุดเนื่องจากสามารถใช้งานได้หลายประเภทโดยเฉพาะด้านบรรจุภัณฑ์พลาสติกที่มีการผลิตในรูปแบบต่าง ๆ กัน เช่น
- โพลิเอทิลีน (PE) ผลิตเป็นถุงพลาสติกทั้งร้อนและเย็น ขวด, ถัง และฟิล์มพลาสติกประเภทอ่อนนุ่ม กระสอบพลาสติก เป็นต้น
- โพลิโพรพิลีน (PP) นิยมผลิตเป็นถุงบรรจุอาหาร และเสื้อผ้าสำเร็จรูป กระสอบพลาสติก เป็นต้น
- โพลิไวนิลคลอโรด์ (PVC) และโพลิสไตรีน (PS) นิยมผลิตเป็นถัง ถุงบรรจุผักสด ผลไม้ และเนื้อสัตว์บางชนิด เป็นต้น
จากการเพิ่มจำนวนบรรจุภัณฑ์พลาสติกปัจจุบันซึ่งมีแนวโน้มความต้องการจะขยายตัวเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในอนาคตนั้น ก่อให้เกิดปัญหาขยะพลาสติกที่ใช้แล้วตามมา ซึ่งทำให้เกิดปัญหาต่อสิ่งแวดล้อม อีกทั้งการกำจัดขยะพลาสติกในปัจจุบันยังมีอุปสรรคอีกมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งไม่สามารถกำจัดพลาสติกบางชนิดได้ เนื่องจากยังไม่สามารถหลอมเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ได้อีก จึงได้มีนักวิจัยค้นคว้าที่จะนำบรรจุภัณฑ์พลาสติกที่ใช้แล้วกลับเข้าสู่กระบวนการผลิตเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ หรือที่เรียกว่า Recycle โดยนำพลาสติก
ที่ใช้แล้วตามบ้านเรือนหรือตามกองขยะมาป้อนเข้าสู่โรงงานแปรรูปพลาสติก เพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ได้ หรือ
การทำลายพลาสติกในระยะสั้น ซึ่งนอกจากเป็นการใช้ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพแล้วยังช่วยให้เกิดการขยายตัวของธุรกิจอย่างต่อเนื่องด้วย
อย่างไรก็ตาม การนำพลาสติกกลับมาหมุนเวียนใช้ใหม่นั้นประเด็นสำคัญอยู่ที่การแยกประเภทของพลาสติกก่อนที่จะนำไปรีไซเคิล และการกำจัดสิ่งที่ไม่ต้องการออกไป โดยปกติแล้วพลาสติกผสมเกือบทุกประเภทจะมีคุณสมบัติแตกต่างกันไป เนื่องจากพอลิเมอร์ที่แม้จะมีโครงสร้างทางเคมีที่เหมือนกัน แต่ไม่สามารถเข้ากันได้เสมอไป (incompatible) ตัวอย่างเช่น โพลีเอสเตอร์ ที่ใช้ทำขวดพลาสติก จะเป็นโพลีเอ-สเตอร์ที่มีมวลโมเลกุลสูงกว่า เมื่อเทียบกับโพลีเอสเตอร์ที่ใช้ในการผลิตเส้นใย (fiber)
นอกจากนี้ ยังมีสารเติมแต่งอีกประเภท ได้แก่ พวก Compatibilizer ซึ่งมีผลโดยตรงต่อการรีไซเคิล
ของพลาสติก สารเติมแต่งนี้จะช่วยให้เกิดพันธะทางเคมีระหว่างพอลิเมอร์ 2 ประเภทที่เข้ากันไม่ได้ ดังนั้น Compatibilizer จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการรีไซเคิล ตัวอย่างเช่น การใช้ Chlorinated PE สำหรับพลาสติกผสม PE/PVC
กลับไปที่เนื้อหา
บทเรียนที่ 4 พลาสติกในชีวิตประจำวัน : ตอนที่ 1 โพลีสไตรีน
|
กลับไปที่เนื้อหา
บทเรียนที่ 5 พอลีไวนิลคลอไรด์
|
กลับไปที่เนื้อหา
บทเรียนที่ 6 โพลีเอทิลีนเทอพาทาเลท
|
กลับไปที่เนื้อหา
บทเรียนที่ 7 พอลิเมอร์พื้นฐาน(1)
พอลิเมอร์
พอลิเมอร์ (Polymer)คือ สารประกอบที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ และมีมวลโมเลกุลมากประกอบด้วยหน่วยเล็ก ๆ ของสารที่อาจจะเหมือนกันหรือต่างกันมาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์
มอนอเมอร์(Monomer)คือ หน่วยเล็ก ๆ ของสารในพอลิเมอร์ ดังภาพ
ประเภทของพอลิเมอร์แบ่งตามเกณฑ์ต่าง ๆ ดังนี้
1. แบ่งตามการเกิดเป็นเกณฑ์ เป็น 2 ชนิด คือ
ก . พอลิเมอร์ธรรมชาติเป็นพอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น โปรตีน แป้ง เซลลูโลส ไกโคเจน กรดนิวคลีอิก และยางธรรมชาติ (พอลีไอโซปรีน)
ข . พอลิเมอร์สังเคราะห์เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากการสังเคราะห์เพื่อใช้ประโยชน์ต่าง ๆ เช่น พลาสติก ไนลอน ดาครอน และลูไซต์ เป็นต้น
2. แบ่งตามชนิดของมอนอเมอร์ที่เป็นองค์ประกอบ เป็น 2 ชนิด คือ
ก . โฮมอลิเมอร์ (Homopolymer) เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยมอนอเมอร์ชนิดเดียวกัน เช่น แป้ง(ประกอบด้วยมอนอเมอร์ที่เป็นกลูโคสทั้งหมด) พอลิเอทิลีน PVC (ประกอบด้วยมอนอเมอร์ที่เป็นเอทิลีนทั้งหมด)
ข . เฮเทอโรพอลิเมอร์(Heteropolymer) เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยมอนอเมอร์ต่างชนิดกัน เช่น โปรตีน (ประกอบด้วยมอนอเมอร์ที่เป็นกรดอะมิโนต่างชนิดกัน) พอลิเอสเทอร์ พอลิเอไมด์ เป็นต้น
3. แบ่งตามโครงสร้างของพอลิเมอร์ แบ่งออกเป็น 3 แบบ คือ
ก. พอลิเมอร์แบบเส้น (Chain length polymer) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์สร้างพันธะต่อกันเป็นสายยาว โซ่พอลิเมอร์เรียงชิดกันมากว่าโครงสร้างแบบอื่น ๆ จึงมีความหนาแน่น และจุดหลอมเหลวสูง มีลักษณะแข็ง ขุ่นเหนียวกว่าโครงสร้างอื่นๆ ตัวอย่าง PVC พอลิสไตรีน พอลิเอทิลีน ดังภาพ
ข. พอลิเมอร์แบบกิ่ง (Branched polymer) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ยึดกันแตกกิ่งก้านสาขา มีทั้งโซ่สั้นและโซ่ยาว กิ่งที่แตกจาก พอลิเมอร์ของโซ่หลัก ทำให้ไม่สามารถจัดเรียงโซ่พอลิเมอร์ให้ชิดกันได้มาก จึงมีความหนาแน่นและจุดหลอมเหลวต่ำยืดหยุ่นได้ ความเหนียวต่ำ โครงสร้างเปลี่ยนรูปได้ง่ายเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ตัวอย่าง พอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นต่ำ ดังภาพ
ค. พอลิเมอร์แบบร่างแห (Croos -linking polymer) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ต่อเชื่อมกันเป็นร่างแห พอลิเมอร์ชนิดนี้มีความแข็งแกร่ง และเปราะหักง่าย ตัวอย่างเบกาไลต์ เมลามีนใช้ทำถ้วยชาม ดังภาพ
หมายเหตุ พอลิเมอร์บางชนิดเป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากสารอนินทรีย์ เช่น ฟอสฟาซีน ซิลิโคน
การเกิดพอลิเมอร์
พอลิเมอร์เกิดขึ้นจากการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชันของมอนอเมอร์
พอลิเมอร์ไรเซชัน (Polymerization)คือ กระบวนการเกิดสารที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ ( พอลิเมอร์) จากสารที่มีโมเลกุลเล็ก ( มอนอเมอร์)
ปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชัน
1. ปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชันแบบเติม(Apition polymerization reaction) คือปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชันที่เกิดจากมอนอเมอร์ของสารอินทรีย์ชนิดเดียวกันที่มี C กับ C จับกันด้วยพันธะคู่มารวมตัวกันเกิดสารพอลิเมอร์เพียงชนิดเดียวเท่านั้น ดังภาพ
2. ปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชันแบบควบแน่น(Condensation polymerization reaction) คือปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชันที่เกิดจากมอนอเมอร์ที่มีหมู่ฟังก์ชันมากกว่า 1 หมุ่ ทำปฏิกิริยากันเป็นพอลิเมอร์และสารโมเลกุลเล็ก เช่น น้ำ ก๊าซแอมโมเนีย ก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ เมทานอล เกิดขึ้นด้วย ดังภาพ
กลับไปที่เนื้อหา
บทเรียนที่ 8 พลาสติกและเส้นใย
พลาสติก
พลาสติก (Plastic) คือ สารที่สามารถทำให้เป็นรูปต่าง ๆ ได้ด้วยความร้อน พลาสติกเป็นพอลิเมอร์ ขนาดใหญ่ มวลโมเลกุลมาก
สมบัติทั่วไปของพลาสติก
- มีความเสถียรมากในธรรมชาติ สลายตัวยาก มีมวลน้อย และเบา
- เป็นฉนวนความร้อนและไฟฟ้าที่ดี
- ส่วนมากอ่อนตัวและหลอมเหลวเมื่อได้รับความร้อน จึงเปลี่ยนเป็นรูปต่างๆ ได้ตามประสงค์
ประเภทของพลาสติก
1. เทอร์มอพลาสติกเมื่อได้รับความร้อนจะอ่อนตัว และเมื่อเย็นลงจะแข็งตัว สามารถเปลี่ยนรูปได้ พลาสติกประเภทนี้โครงสร้างโมเลกุลเป็นโซ่ตรงยาว มีการเชื่อมต่อระหว่างโซ่พอลิเมอร์น้อยมาก จึงสามารถหลอมเหลว หรือเมื่อผ่านการอัดแรงมากจะไม่ทำลายโครงสร้างเดิม ตัวอย่าง พอลิเอทิลีน พอลิโพรพิลีนพอลิสไตรีน
2. พลาสติกเทอร์มอเซตจะคงรูปหลังการผ่านความร้อนหรือแรงดันเพียงครั้งเดียว เมื่อเย็นลงจะแข็งมาก ทนความร้อนและความดัน ไม่อ่อนตัวและเปลี่ยนรูปร่างไม่ได้ แต่ถ้าอุณหภูมิสูงก็จะแตกและไหม้เป็นขี้เถ้าสีดำ พลาสติกประเภทนี้โมเลกุลจะเชื่อมโยงกันเป็นร่างแหจับกันแน่น แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลแข็งแรงมาก จึงไม่สามารถนำมาหลอมเหลวได้ ตัวอย่าง เมลามีน พอลิยูรีเทน
ตาราง แสดงสมบัติบางประการของพลาสติกบางชนิด
ชนิดของพลาสติก |
ประเภทของพลาสติก |
สมบัติบางประการ |
ตัวอย่างการนำไปใช้ประโยชน์ |
|
สภาพการไหม้ไฟ |
ข้อสังเกตอื่น |
|||
พอลิเอทิลีน |
เทอร์มอพลาสติก |
เปลวไฟสีน้ำเงินขอบเหลือง กลิ่นเหมือนพาราฟิน เปลวไฟไม่ดับเอง |
เล็บขีดเป็นรอย ไม่ละลายในสารละลายทั่วไป ลอยน้ำ |
ถุง ภาชนะ ฟิล์มถ่ายภาพ ของเล่นเด็ก ดอกไม้พลาสติก |
พอลิโพรพิลีน |
เทอร์มอพลาสติก |
เปลวไฟสีน้ำเงินขอบเหลือง ควันขาว กลิ่นเหมือนพาราฟิน |
ขีดด้วยเล็บไม่เป็นรอย ไม่แตก |
โต๊ะ เก้าอี้ เชือก พรม บรรจุภัณฑ์อาหาร ชิ้นส่วนรถยนต์ |
พอลิสไตรีน |
เทอร์มอพลาสติก |
เปลวไฟสีเหลือง เขม่ามาก กลิ่นเหมือนก๊าซจุดตะเกียง |
เปาะ ละลายได้ในคาร์บอนเตตระคลอไรด์ และโทลูอีน ลอยน้ำ |
โฟม อุปกรณ์ไฟฟ้า เลนส์ ของเล่นเด็ก อุปกรณ์กีฬา เครื่องมือสื่อสาร |
พอลิวินิลคลอไรด์ |
เทอร์มอพลาสติก |
ติดไฟยาก เปลวสีเหลืองขอบเขียว ควันขาว กลิ่นกรดเกลือ |
อ่อนตัวได้คล้ายยาง ลอยน้ำ |
กระดาษติดผนัง ภาชนะบรรจุสารเคมี รองเท้า กระเบื้องปูพื้น ฉนวนหุ้มสายไฟ ท่อพีวีซี |
ไนลอน |
เทอร์มอพลาสติก |
เปลวไฟสีน้ำเงินขอบเหลือง กลิ่นคล้ายเขาสัตว์ติดไฟ |
เหนียว ยืดหยุ่น ไม่แตก จมน้ำ |
เครื่องนุ่งห่ม ถุงน่องสตรี พรม อวน แห |
พอลิยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์ |
พลาสติกเทอร์มอเซต |
ติดไฟยาก เปลวสีเหลืองอ่อน ขอบฟ้าแกมเขียว กลิ่นแอมโมเนีย |
แตกร้าว จมน้ำ |
เต้าเสียบไฟฟ้า วัสดุเชิงวิศวกรรม |
อีพอกซี |
พลาสติกเทอร์มอเซต |
ติดไฟง่าย เปลวสีเหลือง ควันดำ กล่นคล้ายข้าวคั่ว |
ไม่ละลายในสารไฮโดรคาร์บอนและน้ำ |
กาว สี สารเคลือบผิวหน้าวัตถุ |
พอลิเอสเทอร์ |
เทอร์มอพลาสติก |
ติดไฟยาก เปลวสีเหลือง ควันกลิ่นฉุน |
อ่อนตัว ยืดหยุ่น |
เส้นใยผ้า |
พลาสติกเทอร์มอเซต |
ติดไฟยาก เปลวสีเหลือง ควันดำ กลิ่นฉุน |
เปราะ หรือแข็งเหนียว |
ตัวถังรถยนต์ ตัวถังเรือ ใช้บุภายในเครื่องบิน |
พลาสติกรีไซเคิล ( Plastic recycle)
ปัจจุบันเราใช้พลาสติกฟุ่มเฟือยมาก แต่ละปีประเทศไทยมีขยะพลาสติกจำนวนมาก ซึ่งเป็นปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมของโลก จึงมีความพยายามคิดค้นทำพลาสติกที่ย่อยสลายทางชีวภาพ (Biodedradable) มาใช้แทน แต่พลาสติกบางชนิดก้ยังไม่สามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ ในทางปฏิบัติยังคงกำจัดขยะพลาสติกด้วยวิธีฝังกลบใต้ดิน และเผา ซึ่งก่อให้เกิดปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมตามมา
วิธีที่ดีที่สุดในการดูแลสิ่งแวดล้อมเกี่ยวกับขยะพลาสติก คือ ลดปริมาณการใช้ให้เหลือเท่าที่จำเป็น และมีการนำพลาสติกบางชนิดกลับไปผ่านบางขั้นตอนในการผลิต แล้วนำกลับมาใช้งานใหม่ได้ตามเดิม
สมาคมอุตสาหกรรมพลาสติก ประเทศสหรัฐอเมริกา (The Society of Plastics Industry ; SPI) ได้กำหนดสัญลักษณ์เพื่อบ่งชี่ประเภทของพลาสติกรีไซเคิล ซึ่งจะกำกับไว้ในผลิตภัณฑ์สินค้าที่ทำด้วยพลาสติก ดังภาพในตาราง
ตาราง แสดงสัญลักษณ์เพื่อบ่งชี่ประเภทของพลาสติกรีไซเคิล
ประเภทของพลาสติก |
ชื่อย่อ |
สัญลักษณ์ |
มอนอเมอร์ |
การนำไปใช้งาน |
Polyethylene Terephthalate |
PETE |
|||
High Density Polyethylene |
HDPE |
|||
Polyvinyl Chloride (PVC) |
V |
|||
Low Lensity Polyethylene |
LDPE |
|||
Polypropylene |
PP |
|||
Polystyrene |
PS |
|||
Polycarbonate |
PC |
|||
Polymethyl-Methacrylate |
PMMA |
|||
Nylon-66 |
N-66 |
เส้นใย
เส้นใย (Fibers) คือ พอลิเมอร์ชนิดหนึ่งที่มีโครงสร้างของโมเลกุลสามารถนำมาเป็นเส้นด้าย หรือเส้นใย จำแนกตามลักษณะการเกิดได้ดังนี้
ประเภทของเส้นใย
เส้นใยธรรมชาติที่รู้จักกันดีและใกล้ตัว คือ
-
เส้นใยเซลลูโลสเช่น ลินิน ปอ เส้นใยสับปะรด
-
เส้นใยโปรตีนจากขนสัตว์ เช่น ขนแกะ ขนแพะ
-
เส้นใยไหมเป็นเส้นใยจากรังไหม
เส้นใยสังเคราะห์มีหลายชนิดที่ใช้กันทั่วไปคือ
- เซลลูโลสแอซีเตดเป็นพอลิเมอร์ที่เตรียมได้จากการใช้เซลลูโลสทำปฏิกิริยากับกรดอซิติกเข้มข้น โดยมีกรอซัลฟูริกเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา การใช้ประโยชน์จากเซลลูโลสอะซีเตด เช่น ผลิตเป้นเส้นใยอาร์แนล 60 ผลิตเป็นแผ่นพลาสติกที่ใช้ทำแผงสวิตช์และหุ้มสายไฟ
- ไนลอน(Nylon) เป็นพอลิเมอร์สังเคราะห์จำพวกเส้นใย เรียกว่า “ เส้นใยพอลิเอไมด์” มีหลายชนิด เช่น ไนลอน 6,6 ไนลอน 6,10 ไนลอน 6 ซึ่งตัวเลขที่เขียนกำกับหลังชื่อจะแสดงจำนวนคาร์บอนอะตอมในมอนอเมอร์ของเอมีนและกรดคาร์บอกซิลิก ไนลอนจัดเป็นพวกเทอร์มอพลาสติก มีความแข็งมากกว่าพอลิเมอร์แบบเติมชนิดอื่น (เพราะมีแรงดึงดูดที่แข็งแรงของพันธะเพปไทด์) เป็นสารที่ติดไฟยาก (เพราะไนลอนมีพันธะ C-H ในโมเลกุลน้อยกว่าพอลิเมอร์แบบเติมชนิดอื่น) ไนลอนสามารถทดสอบโดยผสมโซดาลาม (NaOH + Ca(OH) 2) หรือเผาจะให้ก๊าซแอมโมเนีย
- ดาครอน(Dacron) เป็นเส้นใยสังเคราะห์พวกพอลิเอสเทอร์ ซึ่งเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า Mylar มีประโยชน์ทำเส้นใยทำเชือก และฟิล์ม
- Orlonเป็นเส้นใยสังเคราะห์ ที่เตรียมได้จาก Polycrylonitrile
ยาง
ยาง (Rubber)คือ สารที่มีสมบัติยืดหยุ่นได้ ทำให้เป็นรูปร่างต่างๆ ได้ เป็นสารประกอบพอลิเมอร์ ประโยชน์ใช้ทำยางลบ รองเท้า ยางรถ ตุ๊กตายาง
ประเภทของยาง
1. ยางธรรมชาติได้จากต้นยางพารา น้ำยางที่ได้เป็นของเหลวสีขาว ชื่อ พอลิไอโซปริน
สมบัติมีความยืดหยุ่น เพราะโครงสร้างโมเลกุลของยางมีลักษณะม้วนงอขดไปมาปิดเป็นเกลียว ได้ แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลเป็นแรงแวนเดอร์วาลส์ สมบัติเปลี่ยนง่ายคือเมื่อร้อนจะอ่อนตัวเหนียว แต่เย็นจะแข็งและเปราะ
2. ยางสังเคราะห์เป็นพอลิเมอร์ที่สังเคราะห์ขึ้นจากสารผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม เช่น
กระบวนการวัลคาไนเซชัน(Vulcanization process)คือ กระบวนการที่ใช้ในการเพิ่มคุณภาพของยางธรรมชาติ ( ยางดิบ) ให้มีความยืดหยุ่นได้ดีขึ้น มีความคงตัวสูง ไม่สึกกร่อนง่าย และไม่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ สมบัติเหล่านี้จะยังคงอยู่ ถึงแม้ว่าอุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงก็ตาม
กลับไปที่เนื้อหา
-
7095 พอลิเมอร์ /lesson-chemistry/item/7095-2017-06-04-02-45-14เพิ่มในรายการโปรด