ข้อ ใด เป็น พอ ลิ เม อ ร์ ที่ ผลิต จาก มอน อ เม อ ร์ ที่ เป็น สาร อ นิ นท รี ย์

พอลิเมอร์ (Polymer)

          พอลิเมอร์ (Polymer) ถ้าเรามองไปรอบๆ ตัวจะพบว่าสิ่งของต่างๆ ประดิษฐ์หรือทำขึ้นด้วยพอลิเมอร์ไม่ว่าจะเป็นถุงพลาสติก ไม้บรรทัด ยางรถยนต์ กระเบื้องยางเป็นต้น คำว่าพอลิเมอร์มาจากภาษากรีกสองคำคือ   poly แปลว่าหลายๆ หรือ มาก และ mer แปลว่าหน่วยหรือส่วน ดังนั้นพอลิเมอร์แปลว่าสารที่มีโมเลกุลยาวมาก และโมเลกุลเหล่านี้ประกอบด้วยหน่วยที่ซ้ำๆ กันเป็นจำนวนมาก ตัวอย่างพอลิเมอร์ได้แก่ พอลิเอทีลีน พอลิสไตรีน เป็นต้น และพอลิเมอร์เกิดจากหน่วยซ้ำๆ เรียกว่ามอนอเมอร์   เกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน เป็นพอลิเมอร์เกิดขึ้น
      การจำแนกประเภทของพอลิเมอร์
       ในช่วงแรกพอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นในธรรมชาติหรือจากการสังเคราะห์โดยมนุษย์นั้น จำแนกออกเป็นประเภทใหญ่ๆ สองประเภทคือพอลิเมอร์อนินทรีย์และพอลิเมอร์อินทรีย์ และในปี 1929 Carothers W.H. นักเคมีชาวอเมริกันได้สังเคราะห์ไนลอนขึ้นเป็นคนแรกได้เสนอว่า พอลิเมอร์ สังเคราะห์นั้นแบ่งได้เป็นสองประเภท ตามสภาวะของการเตรียมพอลิเมอร์และเปรียบเทียบ

             โครงสร้างของพอลิเมอร์ที่ได้กับสารตั้งต้น ดังนี้
1) พอลิเมอร์แบบควบแน่น (Condensation polymer) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาการสังเคราะห์พอลิเมอร์แบบควบแน่น (Condensation polymerization) ซึ่งพอลิเมอร์ชนิดยชนิดนี้   เกิดจากมอนอเมอร์ที่มี หมู่ฟังก์ชันมากกว่า 1 หมู่      ทำปฏิกิริยากันเกิดเป็นพอลิเมอร์ และได้สารโมเลกุลขนาดเล็ก เช่น น้ำ แก๊สไฮโดรเจนคลอไรด์ แอมโมเนีย หรือ เมทานอล เป็นต้น

ตัวอย่างเช่น

เอทิลีนไกลคอล เกิดปฏิกิริยากับ ไดเมทิลเทเลฟทาเลต เกิดเป็น พอลิเอสเตอร์

2) พอลิเมอร์แบบเติม (Addition polymer)เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยารวมตัว การเกิดพอลิเมอร์ชนิดนี้เกิดจากมอนอเมอร์ที่ไม่อิ่มตัวเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชันแล้วไม่มีโมเลกุลเล็กๆ ขาดหายไป

ตัวอย่างเช่น

พอลิเอทิลีน(polyethalene)

หากจำแนกพอลิเมอร์จากหน่วยซ้ำาๆ กันในโซ่พอลิเมอร์อาจจำแนกพอลิเมอร์ออกเป็น 2  ประเภทคือ โฮโมพอลิเมอร์ (homopolymer) และโคพอลิเมอร์ (copolymer) ดังนี้
      ก) โฮโมพอลิเมอร์ ได้แก่ พอลิเมอร์ซึ่งในโซ่พอลิเมอร์มีหน่วยซ้ำๆ กันเพียงชนิดเดียวเท่านั้น เช่น พอลิเอทิลีนมีหน่วยซ้ำๆ กันคือเอทีลีน            

หรือพอลิสไตรีนมีสไตรีนเป็นหน่วยที่ซ้ำๆ กัน

จะเห็นได้ว่าพอลิเมอร์แบบเติมที่ได้จากมอนอเมอร์เพียงชนิดเดียวล้วนแต่เป็นโฮโมพอลิเมอร์ทั้งสิ้น
      ข) โคพอลิเมอร์  ได้แก่พอลิเมอร์ซึ่งในสายโซ่พอลิเมอร์มีหน่วยซ้ำๆ กัน 2 ชนิดหรือมากกว่า 2 ชนิด เช่น พอลิเมอร์ของสไตรีนและไวนิลคลอไรด์มีทั้งสไตรีนและไวนิลคลอไรด์ในโซ่ของพอลิเมอร์ ดังนี้ 

ประเภทของพอลิเมอร์

1. แบ่งตามการเกิดเป็นเกณฑ์ เป็น 2 ชนิด คือ

          1 . พอลิเมอร์ธรรมชาติ เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น โปรตีน แป้ง เซลลูโลส ไกโคเจน กรดนิวคลีอิก และยางธรรมชาติ (พอลีไอโซปรีน)
          2 . พอลิเมอร์สังเคราะห์ เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากการสังเคราะห์เพื่อใช้ประโยชน์ต่าง ๆ เช่น พลาสติก ไนลอน ดาครอน และลูไซต์ เป็นต้น

2. แบ่งตามชนิดของมอนอเมอร์ที่เป็นองค์ประกอบ เป็น 2 ชนิด คือ

          1 . โฮมอลิเมอร์ (Homopolymer) เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยมอนอเมอร์ชนิดเดียวกัน เช่น แป้ง(ประกอบด้วยมอนอเมอร์ที่เป็นกลูโคสทั้งหมด) พอลิเอทิลีน PVC (ประกอบด้วยมอนอเมอร์ที่เป็นเอทิลีนทั้งหมด)

          2 . โคพอลิเมอร์ หรือ เฮเทอโรพอลิเมอร์ (Heteropolymer) โคพอลิเมอร์ เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยมอนอเมอร์ต่างชนิดกัน เช่น โปรตีน (ประกอบด้วยมอนอเมอร์ที่เป็นกรดอะมิโนต่างชนิดกัน) พอลิเอสเทอร์ พอลิเอไมด์ เป็นต้น โคพอลิเมอร์มีการเรียงตัวของมอนอเมอร์ได้หลายชนิด ดังนี้

· แบบเรียงสลับกัน (alternating copolymer) [A-B-A-B-A-B-A-B-A] n

· แบบเรียงสุ่ม (random copolymer) [A-B-A-B-B-B-A-A-B] n

· แบบเรียงบล็อก  (block copolymer) [A-A-A-B-B-B-A-A-A] n

โครงสร้างและสมบัติของพอลิเมอร์

         1.พอลิเมอร์แบบเส้น (Chain length polymer) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์สร้างพันธะต่อกันเป็นสายยาว โซ่พอลิเมอร์เรียงชิดกันมากว่าโครงสร้างแบบอื่น ๆ จึงมีความหนาแน่น และจุดหลอมเหลวสูง มีลักษณะแข็ง ขุ่นเหนียวกว่าโครงสร้างอื่นๆ ตัวอย่าง PVC พอลิสไตรีน พอลิเอทิลีน ดังภาพ

2. พอลิเมอร์แบบกิ่ง (Branched polymer) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ยึดกันแตกกิ่งก้านสาขา มีทั้งโซ่สั้นและโซ่ยาว กิ่งที่แตกจาก พอลิเมอร์ของโซ่หลัก ทำให้ไม่สามารถจัดเรียงโซ่พอลิเมอร์ให้ชิดกันได้มาก จึงมีความหนาแน่นและจุดหลอมเหลวต่ำยืดหยุ่นได้ ความเหนียวต่ำ โครงสร้างเปลี่ยนรูปได้ง่ายเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ตัวอย่าง พอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นต่ำ ดังภาพ

3. พอลิเมอร์แบบร่างแห (Croos -linking polymer) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ต่อเชื่อมกันเป็นร่างแห พอลิเมอร์ชนิดนี้มีความแข็งแกร่ง และเปราะหักง่าย ตัวอย่างเบกาไลต์ เมลามีนใช้ทำถ้วยชาม ดังภาพ

ปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชันแบบเติม (Addition polymerization reaction)

          1.  ปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชันแบบควบแน่น (Condensation polymerization reaction) คือปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชันที่เกิดจากมอนอเมอร์ที่มีหมู่ฟังก์ชันมากกว่า 1 หมุ่ ทำปฏิกิริยากันเป็นพอลิเมอร์และสารโมเลกุลเล็ก เช่น น้ำ ก๊าซแอมโมเนีย ก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ เมทานอล เกิดขึ้นด้วย ดังภาพ

          2.ปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชันแบบเติม (Addition polymerization reaction) คือปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชันที่เกิดจากมอนอเมอร์ของสารอินทรีย์ชนิดเดียวกันที่มี C กับ C จับกันด้วยพันธะคู่มารวมตัวกันเกิดสารพอลิเมอร์เพียงชนิดเดียวเท่านั้น ดังภาพ

ผลิตภัณฑ์จากพอลิเมอร์

    1.พลาสติก : แบ่งออกเป็น 2 ชนิด ได้แก่

          1) เทอร์มอพลาสติก เมื่อได้รับความร้อนจะอ่อนตัว และเมื่อเย็นลงจะแข็งตัว สามารถเปลี่ยนรูปได้ พลาสติกประเภทนี้โครงสร้างโมเลกุลเป็นโซ่ตรงยาว มีการเชื่อมต่อระหว่างโซ่พอลิเมอร์น้อยมาก จึงสามารถหลอมเหลว หรือเมื่อผ่านการอัดแรงมากจะไม่ทำลายโครงสร้างเดิม ตัวอย่าง พอลิเอทิลีน พอลิโพรพิลีนพอลิสไตรีน

2) พลาสติกเทอร์มอเซต จะคงรูปหลังการผ่านความร้อนหรือแรงดันเพียงครั้งเดียว เมื่อเย็นลงจะแข็งมาก ทนความร้อนและความดัน ไม่อ่อนตัวและเปลี่ยนรูปร่างไม่ได้ แต่ถ้าอุณหภูมิสูงก็จะแตกและไหม้เป็นขี้เถ้าสีดำ พลาสติกประเภทนี้โมเลกุลจะเชื่อมโยงกันเป็นร่างแหจับกันแน่น แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลแข็งแรงมาก จึงไม่สามารถนำมาหลอมเหลวได้ ตัวอย่าง เมลามีน พอลิยูรีเทน

    2. เส้นใย มีสมบัติตรงข้ามกับยาง เส้นใยที่ดีจะต้องไม่แปรรูปง่าย หรือสามารถต่อต้านการ แปรรูป เมื่อได้รับแรงเค้น พอลิเมอร์เหล่านี้เกิดขึ้นได้ทั้งในธรรมชาติและจากการสังเคราะห์ แบ่งออกเป็น 3 ชนิดได้แก่

            1)เส้นใยธรรมชาติ แบ่งเป็น 3 ชนิดได้แก่

·      เส้นใยเซลลูโลส : พบจากส่วนต่างๆของพืช เช่น ฝ้าย  ลินิน ป่าน ปอ

·      เส้นใยโปรตีน : พบจากขนสัตว์ต่างๆ เช่น ขนแกะ ขนแพะ

·      เส้นใยหิน : พบในหินประเภทต่างๆ ใช้ในงานก่อสร้าง

            2)เส้นใยกึ่งสังเคราะห์: มาจากการทำปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของเส้นใยธรรมชาติกับสารเคมี เช่น เซลลูโลสกับกรดอะซีติกเข้มข้น โดยมีกรดซันฟูริกเข้มข้นเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ได้เซลลูโลสอะซีเตด

            3)เส้นใยสังเคราะห์: มากจากการสังเคราะห์ 100% เช่น อะคริลิก โพลีเอสเทอร์ ไนลอน โพลีเอไมด์ เป็นต้น เส้นใยชนิดนี้จะมีการจัดเรียงตัวอนุภาคเป็นระเบียบกว่าเส้นใยธรรมชาติ มีการผลิตเพื่อให้เหมาะกับงานหลายประเภท

    3. ยาง: คือ พอลิเมอร์ที่มีมวลโมเลกุลสูงมาก มีความยืดหยุ่นสูงกว่าพลาสติก เนื่องจากมีพันธะคุ่ในหน่วยย่อยทำให้เกิดไอโซเมอร์แบบ cis ทำหน้าที่คล้ายสปริง แบ่งออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่

            1.)ยางธรรมชาติ อยุ่ในรูปคอลลอยด์ มีสีขาวคล้ายนมเรียกว่า น้ำยางสดหรือลาเท็กซ์ เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากต้นยางพารานำน้ำยางมาผ่านการขจัดสิ่งปนเปื้อน โดยเติม NH3  เพื่อป้องกันการบูด แล้วแยกเนื้อยางออกจากน้ำยางด้วย CH3COOH เนื้อยางที่ได้เรียกว่า “ยางดิบ”

ยางพารา (cis-polyisoprene)

            ต่อมามีการปรับปรุงคุณภาพด้วยวิธี “วัลคาในเซชัน” โดยนำยางมาทำปฏิกิริยากับกำมะถันที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดหลอมเหลวของกำมะถัน เกิดเป็นสะพานซัลไฟด์เชื่อมระหว่างสายโซโพลีโอโซพรีน ยางจึงมีความยืดหยุ่นแม้อุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลง ไม่สึกกร่อนง่าย และไม่ละลายในตัวทำละลายอินทรรย์

            2.)ยางสังเคราะห์ เกิดจากผลิตภัณฑ์ที่ได้รับจากการกลั่นปิโตรเรียม เช่น โพลีบิวทาไดอีน ยางเอสบีอาร์ เป็นต้น ปัจจุบันใช้ยางสังเคราะห์น้อยลงเพราะราคาวัตถุดิบแพง

ยางสังเคราะห์