พอลิเมอร์
ประเภทของพอลิเมอร์
แบ่งโดยใช้เกณฑ์พิจารณาดังต่อไปนี้
การแบ่งตามแหล่งกำเนิด
แบ่งเป็น 2 ประเภท ดังนี้
- พอลิเมอร์ธรรมชาติ (Natural polymer)เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ เช่น แป้ง ไกลโคเจน และเซลลูโลส พอลิเมอร์ทั้งสามชนิดมีโมเลกุลของกลูโคสเป็นมอนอเมอร์ โปรตีน เป็นพอลิเมอร์ที่มีกรดอะมิโนเป็นมอนอเมอร์ DNA และ RNA เป็นพอลิเมอร์ที่มีนิวคลีโอไทด์เป็นมอนอเมอร์ ยางธรรมชาติ และเส้นใยธรรมชาติ ฝ้าย ใยไหม เป็นต้น
- พอลิเมอร์สังเคราะห์ (Synthetic polymer)เป็นพอลิเมอร์ที่มนุษย์สังเคราะห์ขึ้น เช่น พลาสติกชนิดต่างๆ ยางสังเคราะห์ เส้นใยสังเคราะห์ และเมลามีน เป็นต้น
การแบ่งตามส่วนประกอบของพอลิเมอร์
แบ่งเป็น 2 ประเภท ดังนี้
- โฮโมพอลิเมอร์ (Homopolymer) เป็น พอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยมอนอเมอร์ชนิดเดียวกันหลายๆ โมเลกุลมาเชื่อมต่อกัน
เช่น พอลิเอทิลีน (PE) เกิดจากโมเลกุลของเอทิลีน (CH2=CH2) หลายโมเลกุลมาเชื่อมต่อกัน
โฮโมพอลิเมอร์จากธรรมชาติ เช่น แป้ง ไกลโคเจน เซลลูโลส มีโมเลกุลของกลูโคสเป็นมอนอเมอร์ ยางธรรมชาติ มีโมเลกุลของไอโซพรีนเป็นมอนอเมอร์ เป็นต้นโฮโมพอลิเมอร์จากการสังเคราะห์ เช่น พอลิเอทิลีนมีโมเลกุลของเอทิลีนเป็นมอนอเมอร์ และพอลิไวนิลคลอไรด์มีโมเลกุลของไวนิลคลอไรด์เป็นมอนอเมอร์ เป็นต้น
- โคพอลิเมอร์หรือพอลิเมอร์ร่วม (Copolymer) เป็น พอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยมอนอเมอร์ที่เป็นสารต่างชนิดกันมาเชื่อมต่อกัน
เช่น ไนลอน 6,6 เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างเฮกซะเมทิลีนไดเอมีนกับกรดอะดิปิก
โคพอลิเมอร์ธรรมชาติ เช่น โปรตีนที่มีกรดอะมิโนหลายชนิดมาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเพปไทด์โคพอลิเมอร์สังเคราะห์ เช่น ยางเอสบีอาร์ที่มีบิวทาไดอีนและสไตรีนเป็นมอนอเมอร์ เป็นต้น
การแบ่งตามปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน
แบ่งเป็น 2 ประเภท ดังนี้
- ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบควบแน่น (Condensation polymerization) เกิดจาก มอนอเมอร์ที่มีหมู่ฟังก์ชันมากกว่า 1 หมู่
ทำปฏิกิริยากันเกิดเป็นพอลิเมอร์และสารโมเลกุลเล็กเป็นผลพลอยได้ เช่น น้ำ ไฮโดรเจนคลอไรด์ แอมโมเนีย หรือเมทานอล เช่น การสังเคราะห์ไนลอน 6,10 (พอลิเอไมด์) ที่เกิดจากการทำปฏิกิริยาระหว่างเฮกซะเมทิลีนไดเอมีนกับซีบาคอลคลอไรด์และเกิดไฮโดรเจนคลอไรด์เป็นผลพลอยได้
- ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบเติม (Addition polymerization) เกิดจาก โมเลกุลของมอนอเมอร์ที่มีพันธะคู่ระหว่างคาร์บอนอะตอม เช่น เอทิลีน โพรพิลีน ไวนิลคลอไรด์ และสไตรีน เป็นต้น ทำปฏิกิริยาต่อกันบริเวณพันธะคู่ ได้ผลิตภัณฑ์เป็นพอลิเมอร์โดยไม่มีสารโมเลกุลเล็กเกิดขึ้น เช่น การสังเคราะห์พอลิไวนิลคลอไรด์จากไวนิลคลอไรด์มอนอเมอร์
เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ สามารถพบได้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด โดยพอลิเมอร์ธรรมชาติเหล่านี้เป็น สิ่งที่สิ่งมีชีวิตผลิตขึ้นโดยอาศัยกระบวนการทางเคมีต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ และมีการเก็บสะสมไว้ใช้ ประโยชน์ตามส่วนต่าง ๆ ดังนั้นพอลิเมอร์ธรรมชาติจึงมีความแตกต่างกันไปตามชนิดของสิ่งมีชีวิตและตำแหน่งที่พบ
ในสิ่งมีชีวิต ตัวอย่างพอลิเมอร์ธรรมชาติ ได้แก่ เส้นใยพืช เซลลูโลส และไคติน เป็นต้น
ชนิดของพอลิเมอร์
เราสามารถจำแนกชนิดของพอลิเมอร์โดยใช้เกณฑ์ในการจำแนกได้หลายแบบ ทำให้ได้ชนิดของพอลิเมอร์ ต่างๆดังนี้
เมื่อจำแนกตามลักษณะการเกิด ได้ 2 ชนิดดังนี้
พอลิเมอร์ธรรมชาติ ( Natural polymers) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น เซลลูโลส DNA โปรตีน แป้ง ยางธรรมชาติ เป็นต้น
พอลิเมอร์ที่เกิดจากการสังเคราะห์ ( Synthetic polymers ) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากการสังเคราะห์โดยปฏิกิริยาเคมี เช่น พลาสติก ไนล่อน เมลามีน เป็นต้น
เมื่อจำแนกตามชนิดของมอนอเมอร์ที่เป็นองค์ประกอบได้ 2 แบบ ดังนี้
โฮโมพอลิเมอร์ ( Homopolymers ) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ชนิดเดียวกันมาเชื่อมต่อกัน เช่น แป้ง และเซลลูโลส ซึ่งเกิดจากมอนอเมอร์กลูโคสมาเชื่อมต่อกัน
โคพอลิเมอร์ ( Co – polymer ) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากด้วยมอนอเมอร์มากกว่า 1 ชนิด มาเชื่อมต่อกัน เช่น โปรตีน เกิดจากกรดอะมิโนชนิดต่าง ๆ มาเชื่อมต่อกัน ซึ่งกรดอะมีโนมีหลายชนิด และเมื่อมีการเชื่อมต่อกลายเป็นโปรตีนก็อาจมีการสลับที่กันไปมา ซึ่งโปรตีนแต่ละชนิดก็อาจเกิดมาจากกรดอะมิโนคนละชนิดกัน จำนวนก็อาจไม่เท่ากัน และรูปร่างและความยาวของสายพอลิเมอร์ที่แตกต่างกัน จึงทำให้โปรตีนมีความหลากหลาย
โคพอลิเมอร์ สามารถแบ่งตามลักษณะการเรียงตัวของโมเลกุลได้ 4 แบบ
2.1 โคพอลิเมอร์ที่จัดแบบสุ่ม ( Random Copolymer ) เกิดจากมอนอเมอร์ 2 ชนิดขึ้นไป เรียงตัวกันไม่มีรูปแบบแน่นอน
ตัวอย่างลักษณะการจัดเรียง เช่น A-A-B-A-B-B-A-B-A-B-A-A-A-B-B-B-A-A-B-B-A-A-A-B
2.2 โคพอลิเมอร์ที่จัดแบบสลับกัน ( Alternating Copolymer ) เกิดจากมอนอเมอร์ 2 ชนิด เรียงตัวสลับที่กันไปมา
ตัวอย่างลักษณะการจัดเรียง เช่น A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B
2.3 โคพอลิเมอร์ที่จัดแบบบล็อก ( Block Copolymer ) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ชนิดที่ 1 ต่อกันเป็นระยะหนึ่ง แล้วมอนอเมอร์ชนิดที่ 2 ก็มาต่อ และสลับกันต่อเป็นช่วงๆ จนกลายเป็นสายโซ่พอลิเมอร์
ตัวอย่างลักษณะการจัดเรียง เช่น A-A-A-A-B-B-B-B-B-B-A-A-A-A-A-B-B-B-B-B-B-A-A-A-A-A-A
2.4 โคพอลิเมอร์ที่จัดแบบบล็อก ( Graft Copolymer ) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ชนิดที่ 1 สร้างสายยาว แล้วมอนอเมอร์ชนิดที่ 2 ต่อเป็นกิ่ง
เมื่อจำแนกตามโครงสร้างของพอลิเมอร์ได้ 3 แบบ ดังนี้
พอลิเมอร์แบบเส้น ( Linear polymer ) เกิดจากมอนอเมอร์ต่อกันเป็นเส้นยาว ๆ ใน 2 มิติ เช่น เซลลูโลส เกิดจากกลูโคสต่อกันเป็นเส้นตรง และ ( Polyethylene ) ที่นำมาใช้ทำเป็นขวด กล่องพลาสติก หีบห่ออาหาร ของเล่น เกิดจากเอทิลีนต่อกันเป็นเส้นตรง
พอลิเมอร์แบบกิ่ง ( Branch polymer ) เกิดจากมอนอเมอร์ต่อกันเป็นสายยาวและบางจุดมีการแตกกิ่ง จึงทำให้สายพอลิเมอร์มีกิ่งก้านสาขา ไม่สามารถเรียงชิดติดกันแบบพอลิเมอร์แบบเส้น เช่น พอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นต่ำ ที่นำมาใช้ทำเป็นถุงเย็น ฟิล์มหดฟิล์มยืด ขวดน้ำ ฝาขาด
*** พอลิเมอร์แบบเส้นและแบบกิ่ง มีโครงสร้างที่จับกันแบบหลวม ๆ ถ้าให้ความร้อนสูง จะสามารถหลอมเหลวได้ สามารถรีไซเคิลแล้วนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ***
พอลิเมอร์แบบร่างแห ( Network polymer ) เกิดจากมอนอเมอร์ต่อกันเป็นสายยาวและมีการเชื่อมโยงแต่ละสายพอลิเมอร์เข้าหากัน โครงสร้างพอลิเมอร์ชนิดนี้ทำให้พอลิเมอร์มีความแข็งมาก จึงมีความทนทาน ไม่หลอมเหลว และไม่ยืดหยุ่นเช่น เมลามีน ที่ใช้ทำภาชนะบรรจุอาหาร
ปฏิกิริยาการเกิดพอลิเมอร์
ปฏิกิริยาการเกิดพอลิเมอร์ เรียกว่า ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน ( Polymerization ) คือกระบวนการสร้างสารที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ จากสารที่มีโมเลกุลเล็ก ( Monomer ) ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันจะเกิดภายใต้สภาวะต่าง ๆ เช่น ตัวเร่งปฏิกิริยา อุณหภูมิ ความดัน เป็นต้น ทำให้เกิดพอลิเมอร์ชนิดต่าง ๆ ขึ้นมากมาย ทั้งที่เป็นพอลิเมอร์ในธรรมชาติ และพอลิเมอร์สังเคราะห์
ปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชั่นแบบเติม ( Addition polymerization ) ปฏิกิริยานี้เกิดกับมอนอเมอร์ที่ไม่อิ่มตัว เช่น เอทิลีน โพรพิลีน อะไครโลไนทริล สไตรีน โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยา และอุณหภูมิที่เหมาะสมทำให้พันธะคู่แตกออก แล้วเกิดการสร้างพันธะกับโมเลกุลข้างเคียงต่อไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งโมเลกุลขนาดใหญ่ขึ้น สายพอลิเมอร์ยาวขึ้น ปฏิกิริยาจะเกิดไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งมอนอเมอร์หมดไป ปฏิกิริยาแบบนี้จะเกิดปฏิกิริยาที่พันธะคู่ของคาร์บอน ไม่มีการสูญเสียของอะตอมใด ๆ ทำให้ไม่มีผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ข้างเคียงเกิดขึ้น ตัวอย่าง พอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาชนิดนี้ได้แก่ Polyethylene, Teflon, Polyvinyl Choride
- ปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชั่นแบบควบแน่น ( Condensation polymerization ) ปฏิกิริยานี้เกิดกับมอนอเมอร์ที่มีหมู่ฟังก์ชั่น 2 หมู่ อยู่ด้านซ้ายและขวาของมอนอเมอร์ เพื่อให้สามารถเกิดปฏิกิริยาควบแน่นกับโมเลกุลข้างเคียงได้ทั้งสองด้าน และต่อขยายความยาวสายโมเลกุลออกไป โดยในปฏิกิริยาจะกำจัดโมเลกุลขนาดเล็กออกมาจากปฏิกิริยา เช่น H2O NH3 HCl หรือ CH3OH เป็นต้น ตัวอย่าง พอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาชนิดนี้ได้แก่ Polyester, Polyurethane, polyamide
สรุปพอลิเมอร์
ประเภทของพอลิเมอร์
พอลิเมอร์ แบ่งเป็นประเภทย่อยๆ โดยใช้เกณฑ์ ดังนี้
6.2.1 การแบ่งประเภทของพอลิเมอร์ตามแหล่งกำเนิด
เป็นวิธีการพิจารณาโดยดูจากวิธีการกำเนิดของพอลิเมอร์ชนิดนั้น ซึ่งจะสามารถจำแนกพอลิเมอร์ได้เป็น 2 ประเภท คือ พอลิเมอร์ธรรมชาติ และพอลิเมอร์สังเคราะห์
1) พอลิเมอร์ธรรมชาติ (Natural Polymers)เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ สามารถพบได้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด โดยพอลิเมอร์ธรรมชาติเหล่านี้เป็นสิ่งที่สิ่งมีชีวิตผลิตขึ้น โดยอาศัยกระบวนการทางเคมีต่างๆ ที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ และมีการเก็บสะสมไว้ใช้ประโยชน์ตามส่วนต่าง ๆ ดังนั้นพอลิเมอร์ธรรมชาติจึงมีความแตกต่างกันไปตามชนิดของสิ่งมีชีวิตและตำแหน่งที่พบในสิ่งมีชีวิต ตัวอย่างพอลิเมอร์ธรรมชาติ ได้แก่ เส้นใยพืช เซลลูโลส และไคติน เป็นต้น
2) พอลิเมอร์สังเคราะห์ (Synthetic Polymers)เกิดจากการสังเคราะห์ขึ้นโดยมนุษย์ ด้วยวิธีการนำสารมอนอเมอร์จำนวนมากมาทำปฏิกิริยาเคมีภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ทำให้มอนอเมอร์เหล่านั้นเกิดพันธะโคเวเลนต์ต่อกันกลายเป็นโมเลกุลพอลิเมอร์ โดยสารมอนอเมอร์ที่มักใช้เป็นสารตั้งต้นในกระบวนการสังเคราะห์พอลิเมอร์ คือ สารไฮโดรคาร์บอนที่เป็นผลพลอยได้จากการกลั่นน้ำมันดิบและการแยกแก๊สธรรมชาติ เช่น เอททีลีน, สไตรีน, โพรพิลีน, ไวนิลคลอไรด์ เป็นต้น
6.2.2 การแบ่งประเภทของพอลิเมอร์ตามส่วนประกอบ
เป็นวิธีการพิจารณาโดยดูจากลักษณะมอนอเมอร์ที่เข้ามาสร้างพันธะร่วมกัน โดยจะสามารถจำแนกได้เป็น 2 ประเภท คือ1) โฮโมพอลิเมอร์ (Homopolymer)คือ พอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ชนิดเดียวกันทั้งหมด เช่น แป้ง พอลิเมอร์ และพีวีซี เป็นต้น2) โคพอลิเมอร์ (Copolymer)คือ พอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์มากกว่า 1 ชนิดขึ้นไป เช่น โปรตีน ซึ่งเกิดจากกรดอะมิโนที่มีลักษณะต่างๆ มาเชื่อมต่อกันและพอลิเอสเทอร์ เป็นต้น
ขอบคุณข้อมูล //www.scimath.org
Author: Tuemaster Admin
ทีมงานจากเว็บไซต์ติวกวดวิชาออนไลน์ที่ดีที่สุด !! สำหรับ การเรียนออนไลน์ ม.ปลาย (ม.4, ม.5, ม.6)