రసాయన శాస్త్రం పాలిమర్లు

పాలిమర్లు#

పాలిమర్లు మోనోమర్లు అని పిలువబడే పునరావృత నిర్మాణ యూనిట్లతో కూడిన పెద్ద అణువులు. ఇవి ప్లాస్టిక్లు, ఫైబర్లు మరియు రబ్బరు యొక్క ప్రాథమిక భాగాలు. పాలిమర్లు సహజమైనవి లేదా సంశ్లేషితమైనవి కావచ్చు. సహజ పాలిమర్లలో ప్రోటీన్లు, సెల్యులోజ్ మరియు స్టార్చ్ ఉంటాయి. సంశ్లేషిత పాలిమర్లలో పాలిఎథిలీన్, పాలిప్రొపైలీన్ మరియు నైలాన్ ఉంటాయి.

పాలిమరీకరణ#

పాలిమరీకరణ అనేది మోనోమర్లు కలిసి పాలిమర్లను ఏర్పరచే ప్రక్రియ. పాలిమరీకరణకు రెండు ప్రధాన రకాలు ఉన్నాయి: సంకలన పాలిమరీకరణ మరియు సంఘనన పాలిమరీకరణ.

• సంకలన పాలిమరీకరణ డబుల్ బాండ్లు ఉన్న మోనోమర్లు కలిసి పాలిమర్ను ఏర్పరిచే సమయంలో జరుగుతుంది. డబుల్ బాండ్లు విడిపోతాయి మరియు మోనోమర్లు ఒక గొలుసు ప్రతిచర్యలో ఒకదానికొకటి జోడించబడతాయి.

• సంఘనన పాలిమరీకరణ ఫంక్షనల్ గ్రూపులతో ఉన్న మోనోమర్లు ఒకదానితో ఒకటి చర్య జరిపి పాలిమర్ను ఏర్పరిచే సమయంలో జరుగుతుంది. ఫంక్షనల్ గ్రూపులు ఒకదానితో ఒకటి చర్య జరిపి బంధాన్ని ఏర్పరుస్తాయి మరియు నీరు వంటి చిన్న అణువు విడుదల అవుతుంది.

పాలిమరీకరణ పరిభాష#

మోనోమర్:

• తనతో లేదా ఇతర మోనోమర్లతో చర్య జరిపి పాలిమర్ను ఏర్పరచగల చిన్న అణువు.

పాలిమర్:

• మోనోమర్ల నుండి ఉద్భవించిన పునరావృత నిర్మాణ యూనిట్లతో కూడిన పెద్ద అణువు.

పాలిమరీకరణ:

• మోనోమర్లు కలిసి పాలిమర్లను ఏర్పరచే ప్రక్రియ.

సంకలన పాలిమరీకరణ:

• ఏ అణువుల నష్టం లేకుండా మోనోమర్లు ఒకదానికొకటి జోడించబడే ఒక రకమైన పాలిమరీకరణ.

సంఘనన పాలిమరీకరణ:

• నీరు వంటి చిన్న అణువుల నష్టంతో మోనోమర్లు ఒకదానితో ఒకటి చర్య జరిపే ఒక రకమైన పాలిమరీకరణ.

ఫ్రీ రాడికల్ పాలిమరీకరణ:

• ప్రతిచర్యను ప్రారంభించడానికి ఫ్రీ రాడికల్స్ ఉపయోగించబడే ఒక రకమైన సంకలన పాలిమరీకరణ.

అయానిక్ పాలిమరీకరణ:

• ప్రతిచర్యను ప్రారంభించడానికి అయాన్లు ఉపయోగించబడే ఒక రకమైన సంకలన పాలిమరీకరణ.

జీగ్లర్-నట్టా పాలిమరీకరణ:

• పాలిమర్ యొక్క స్టీరియోకెమిస్ట్రీని నియంత్రించడానికి ట్రాన్సిషన్ మెటల్ ఉత్ప్రేరకం ఉపయోగించబడే ఒక రకమైన సమన్వయ పాలిమరీకరణ.

మెటాథెసిస్ పాలిమరీకరణ:

• రెండు పాలిమర్లు ఒకదానితో ఒకటి మోనోమర్లను మార్పిడి చేసుకునే ఒక రకమైన పాలిమరీకరణ.

రింగ్-ఓపెనింగ్ పాలిమరీకరణ:

• చక్రీయ మోనోమర్ తెరవబడి పాలిమరీకరణ చెందే ఒక రకమైన పాలిమరీకరణ.

క్రాస్-లింకింగ్:

• పాలిమర్ గొలుసుల మధ్య సమయోజనీయ బంధాలను ఏర్పరచే ప్రక్రియ.

పాలిమరీకరణ డిగ్రీ:

• పాలిమర్ గొలుసులోని మోనోమర్ల సగటు సంఖ్య.

మాలిక్యులర్ వెయిట్:

• పాలిమర్ అణువు యొక్క ద్రవ్యరాశి.

గ్లాస్ ట్రాన్సిషన్ టెంపరేచర్:

• పాలిమర్ గ్లాసీ స్థితి నుండి రబ్బరు స్థితికి మారే ఉష్ణోగ్రత.

మెల్టింగ్ పాయింట్:

• పాలిమర్ కరిగి ద్రవంగా మారే ఉష్ణోగ్రత.

క్రిస్టలినిటీ:

• పాలిమర్ స్ఫటికాకారంగా ఉండే స్థాయి.

అమార్ఫస్:

• స్ఫటికాకారంగా లేని పాలిమర్.

సిండియోటాక్టిక్:

• మోనోమర్ యూనిట్లు సాధారణ ప్రత్యామ్నాయ హెడ్-టు-టెయిల్ పద్ధతిలో అమర్చబడిన పాలిమర్.

ఐసోటాక్టిక్:

• మోనోమర్ యూనిట్లు సాధారణ హెడ్-టు-హెడ్ లేదా టెయిల్-టు-టెయిల్ పద్ధతిలో అమర్చబడిన పాలిమర్.

అటాక్టిక్:

• మోనోమర్ యూనిట్లు యాదృచ్ఛిక పద్ధతిలో అమర్చబడిన పాలిమర్.

కోపాలిమర్:

• రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ విభిన్న రకాల మోనోమర్లతో కూడిన పాలిమర్.

హోమోపాలిమర్:

• ఒకే రకమైన మోనోమర్తో మాత్రమే కూడిన పాలిమర్.

బ్లాక్ కోపాలిమర్:

• విభిన్న రకాల మోనోమర్లు బ్లాక్లలో అమర్చబడిన కోపాలిమర్.

గ్రాఫ్ట్ కోపాలిమర్:

• విభిన్న రకాల మోనోమర్లు హోమోపాలిమర్ యొక్క బ్యాక్బోన్పై గ్రాఫ్ట్ చేయబడిన కోపాలిమర్.

రాండమ్ కోపాలిమర్:

• విభిన్న రకాల మోనోమర్లు యాదృచ్ఛిక పద్ధతిలో అమర్చబడిన కోపాలిమర్.

ఆల్టర్నేటింగ్ కోపాలిమర్:

• విభిన్న రకాల మోనోమర్లు ఒకదానితో ఒకటి ప్రత్యామ్నాయంగా ఉండే కోపాలిమర్.

పాలిమర్ల లక్షణాలు#

పాలిమర్లు మోనోమర్లు అని పిలువబడే పునరావృత నిర్మాణ యూనిట్లతో కూడిన పెద్ద అణువులు. ఇవి ఇతర పదార్థాల నుండి వేరు చేసే ప్రత్యేక లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తాయి. పాలిమర్ల యొక్క కొన్ని ముఖ్య లక్షణాలు ఇక్కడ ఉన్నాయి:

1. అధిక మాలిక్యులర్ వెయిట్:#

పాలిమర్లు అధిక మాలిక్యులర్ వెయిట్లను కలిగి ఉంటాయి, సాధారణంగా వేల నుండి మిలియన్ల గ్రాములు ప్రతి మోల్ వరకు ఉంటుంది. ఈ అధిక మాలిక్యులర్ వెయిట్ వాటి బలం మరియు మన్నికకు దోహదపడుతుంది.

2. గొలుసు నిర్మాణం:#

పాలిమర్లు పునరావృత మోనోమర్ యూనిట్ల దీర్ఘ గొలుసులను కలిగి ఉంటాయి. ఈ గొలుసులు సరళరేఖ, శాఖాయుతం లేదా క్రాస్-లింక్డ్ కావచ్చు, ఇవి పాలిమర్ యొక్క లక్షణాలు మరియు ప్రవర్తనను ప్రభావితం చేస్తాయి.

3. మోనోమర్ కూర్పు:#

పాలిమరీకరణ ప్రక్రియలో ఉపయోగించిన మోనోమర్ రకం పాలిమర్ యొక్క కూర్పు మరియు లక్షణాలను నిర్ణయిస్తుంది. పాలిమర్లు ఒకే రకమైన మోనోమర్తో కూడిన హోమోపాలిమర్లు లేదా రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ విభిన్న మోనోమర్లతో ఏర్పడిన కోపాలిమర్లు కావచ్చు.

4. క్రిస్టలినిటీ:#

పాలిమర్లు స్ఫటికాకారం లేదా అమార్ఫస్ కావచ్చు. స్ఫటికాకార పాలిమర్లు వాటి అణు గొలుసుల యొక్క సాధారణ, క్రమబద్ధమైన అమరికను కలిగి ఉంటాయి, ఇది అధిక బలం మరియు దృఢత్వానికి దారి తీస్తుంది. మరోవైపు, అమార్ఫస్ పాలిమర్లు అస్తవ్యస్త అణు నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి, ఇవి మరింత సరళమైనవి మరియు పారదర్శకంగా ఉంటాయి.

5. గ్లాస్ ట్రాన్సిషన్ టెంపరేచర్ (Tg):#

పాలిమర్లు వేడి చేసినప్పుడు గ్లాస్ ట్రాన్సిషన్ ను అనుభవిస్తాయి. గ్లాస్ ట్రాన్సిషన్ టెంపరేచర్ క్రింద, పాలిమర్ దృఢమైన, గ్లాసీ పదార్థం వలె ప్రవర్తిస్తుంది. Tg కంటే ఎక్కువగా, ఇది మృదువుగా మరియు మరింత సరళంగా మారుతుంది. పాలిమర్ల ప్రాసెసింగ్ మరియు అప్లికేషన్ పరిస్థితులను నిర్ణయించడంలో ఈ పరివర్తన ముఖ్యమైనది.

6. మెల్టింగ్ పాయింట్ (Tm):#

స్ఫటికాకార పాలిమర్లు మెల్టింగ్ పాయింట్ను కలిగి ఉంటాయి, ఇది పాలిమర్ ఘన స్థితి నుండి ద్రవ స్థితికి మారే ఉష్ణోగ్రత. అమార్ఫస్ పాలిమర్లు విలక్షణమైన మెల్టింగ్ పాయింట్ను కలిగి ఉండవు కానీ గ్లాస్ ట్రాన్సిషన్ టెంపరేచర్ను కలిగి ఉంటాయి.

7. టెన్సైల్ స్ట్రెంగ్త్:#

పాలిమర్లు వివిధ స్థాయిలలో టెన్సైల్ స్ట్రెంగ్త్ను ప్రదర్శిస్తాయి, ఇది టెన్సైల్ స్ట్రెస్ కింద విచ్ఛిన్నం కాకుండా నిరోధకత. పాలిమర్ యొక్క టెన్సైల్ స్ట్రెంగ్త్ దాని అణు నిర్మాణం, క్రిస్టలినిటీ మరియు క్రాస్-లింకింగ్ సాంద్రతపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

8. స్థితిస్థాపకత:#

పాలిమర్లు స్థితిస్థాపకంగా ఉండవచ్చు, అంటే అవి వికృతిని అనుభవించగలవు మరియు ఒత్తిడి తొలగించబడినప్పుడు అవి తమ అసలు ఆకారానికి తిరిగి వస్తాయి. రబ్బరు బ్యాండ్లు మరియు స్థితిస్థాపక ఫైబర్ల వంటి అనువర్తనాలకు ఈ లక్షణం కీలకమైనది.

9. విద్యుత్ మరియు ఉష్ణ వాహకత:#

పాలిమర్లు సాధారణంగా విద్యుత్ మరియు ఉష్ణానికి పేలవమైన వాహకాలు. అయినప్పటికీ, కండక్టివ్ పాలిమర్లు వంటి కొన్ని పాలిమర్లు మెరుగైన విద్యుత్ వాహకతను ప్రదర్శించడానికి అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి.

10. బయోడిగ్రేడబిలిటీ:#

కొన్ని పాలిమర్లు బయోడిగ్రేడబుల్, అంటే అవి సహజ ప్రక్రియల ద్వారా సరళమైన పదార్థాలుగా విచ్ఛిన్నం చేయబడతాయి. బయోడిగ్రేడబుల్ పాలిమర్లు పర్యావరణ అనుకూలమైనవి మరియు ప్యాకేజింగ్ మరియు వ్యవసాయంలో అనువర్తనాలను కనుగొంటాయి.

11. బహుముఖ ప్రజ్ఞ:#

పాలిమర్లు వాటి లక్షణాలు మరియు అనువర్తనాల పరంగా అపారమైన బహుముఖ ప్రజ్ఞను అందిస్తాయి. మోనోమర్ కూర్పు, మాలిక్యులర్ వెయిట్ మరియు ప్రాసెసింగ్ పరిస్థితులను మార్చడం ద్వారా నిర్దిష్ట అవసరాలను తీర్చడానికి అవి రూపొందించబడతాయి.

సారాంశంలో, పాలిమర్లు వివిధ పరిశ్రమలలో విలువైన పదార్థాలుగా మార్చే విస్తృత శ్రేణి లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. వాటి అధిక మాలిక్యులర్ వెయిట్, గొలుసు నిర్మాణం మరియు వివిధ లక్షణాలు ప్యాకేజింగ్ మరియు నిర్మాణం నుండి టెక్స్టైల్స్ మరియు బయోమెడికల్ పరికరాలు వరకు అనువర్తనాలలో ఉపయోగించడానికి వీలు కల్పిస్తాయి.

పాలిమర్ల వర్గీకరణ#

పాలిమర్లు వాటి రసాయన నిర్మాణం, ఉష్ణ లక్షణాలు మరియు ద్రావకాలలో ప్రవర్తన వంటి వివిధ ప్రమాణాల ఆధారంగా వివిధ వర్గాలుగా వర్గీకరించబడతాయి. పాలిమర్ల యొక్క కొన్ని సాధారణ వర్గీకరణలు ఇక్కడ ఉన్నాయి:

1. రసాయన నిర్మాణం ద్వారా వర్గీకరణ:#

1.1 హోమోపాలిమర్లు:#

• ఒకే మోనోమర్ యొక్క పునరావృత యూనిట్లతో కూడినవి.
• ఉదాహరణలు: పాలిఎథిలీన్ (PE), పాలిస్టైరిన్ (PS), పాలివినైల్ క్లోరైడ్ (PVC).

1.2 కోపాలిమర్లు:#

• రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ విభిన్న మోనోమర్ల పాలిమరీకరణ ద్వారా ఏర్పడతాయి.
• మరింత వర్గీకరించవచ్చు:
  • రాండమ్ కోపాలిమర్లు: పాలిమర్ గొలుసు వెంట యాదృచ్ఛికంగా అమర్చబడిన మోనోమర్లు.
  • ఆల్టర్నేటింగ్ కోపాలిమర్లు: పాలిమర్ గొలుసు వెంట క్రమం తప్పకుండా ప్రత్యామ్నాయంగా ఉండే మోనోమర్లు.
  • బ్లాక్ కోపాలిమర్లు: విభిన్న మోనోమర్ల వరుస విభాగాలు.
  • గ్రాఫ్ట్ కోపాలిమర్లు: ఒక మోనోమర్ రకం యొక్క శాఖలు మరొక మోనోమర్ రకం యొక్క బ్యాక్బోన్పై గ్రాఫ్ట్ చేయబడతాయి.

1.3 టెర్పాలిమర్లు:#

• మూడు విభిన్న మోనోమర్ యూనిట్లతో కూడినవి.

2. ఉష్ణ లక్షణాల ద్వారా వర్గీకరణ:#

2.1 థర్మోప్లాస్టిక్స్:#

• వేడి చేసినప్పుడు మృదువుగా మారి మోల్డ్ చేయదగినవిగా మారతాయి మరియు చల్లబరిచినప్పుడు ఘనీభవిస్తాయి.
• గణనీయమైన క్షీణత లేకుండా పునరావృతంగా మృదువుగా మరియు ఘనీభవించవచ్చు.
• ఉదాహరణలు: పాలిఎథిలీన్ (PE), పాలిప్రొపైలీన్ (PP), పాలిస్టైరిన్ (PS).

2.2 థర్మోసెట్లు:#

• వేడి చేసినప్పుడు తిరగరాని రసాయన మార్పులను అనుభవిస్తాయి, దృఢమైన, క్రాస్-లింక్డ్ నెట్వర్క్ నిర్మాణాన్ని ఏర్పరుస్తాయి.
• క్యూర్ చేయబడిన తర్వాత కరిగించలేరు లేదా తిరిగి ఆకృతి చేయలేరు.
• ఉదాహరణలు: ఎపాక్సీ రెసిన్లు, ఫినాలిక్ రెసిన్లు, సిలికాన్ రబ్బరు.

2.3 ఎలాస్టోమర్లు:#

• అధిక స్థితిస్థాపకతను ప్రదర్శిస్తాయి మరియు విచ్ఛిన్నం కాకుండా పెద్ద వికృతులను అనుభవించగలవు.
• ఒత్తిడి విడుదలైన తర్వాత తమ అసలు ఆకారానికి తిరిగి వస్తాయి.
• ఉదాహరణలు: సహజ రబ్బరు, స్టైరిన్-బ్యుటాడయిన్ రబ్బరు (SBR), పాలియురేథేన్ (PU).

3. ద్రావకాలలో ప్రవర్తన ద్వారా వర్గీకరణ:#

3.1 అమార్ఫస్ పాలిమర్లు:#

• అణువులు లేదా అణువుల యొక్క సాధారణ, పునరావృత అమరికను కలిగి ఉండవు.
• సాధారణంగా పారదర్శకంగా లేదా అర్ధపారదర్శకంగా ఉంటాయి.
• ఉదాహరణలు: పాలిస్టైరిన్ (PS), పాలిమిథైల్ మెథాక్రైలేట్ (PMMA).

3.2 క్రిస్టలైన్ పాలిమర్లు:#

• అణువులు లేదా అణువుల యొక్క సాధారణ, పునరావృత అమరికను కలిగి ఉంటాయి, స్ఫటికాకార ప్రాంతాలను ఏర్పరుస్తాయి.
• సాధారణంగా అపారదర్శకంగా లేదా అర్ధపారదర్శకంగా ఉంటాయి.
• ఉదాహరణలు: పాలిఎథిలీన్ (PE), పాలిప్రొపైలీన్ (PP), నైలాన్.

4. ఇతర వర్గీకరణలు:#

4.1 బయోడిగ్రేడబుల్ పాలిమర్లు:#

• సూక్ష్మజీవుల వంటి సహజ ప్రక్రియల ద్వారా విచ్ఛిన్నం చేయగల సామర్థ్యం.
• ఉదాహరణలు: పాలిలాక్టిక్ యాసిడ్ (PLA), పాలిహైడ్రాక్సీఆల్కనోయేట్స్ (PHAs).

4.2 కండక్టివ్ పాలిమర్లు:#

• సంయుగ్మ డబుల్ బాండ్లు లేదా ఇతర కండక్టివ్ గ్రూప్ల ఉనికి కారణంగా విద్యుత్ వాహకతను ప్రదర్శిస్తాయి.
• ఉదాహరణలు: పాలిఎసిటిలిన్, పాలియానిలిన్, పాలిపైరోల్.

4.3 ఫంక్షనల్ పాలిమర్లు:#

• నిర్దిష్ట ఫంక్షనల్ గ్రూపులు లేదా లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి వాటిని ప్రత్యేక విధులను నిర్వహించడానికి అనుమతిస్తాయి.
• ఉదాహరణలు: అయాన్-ఎక్స్ఛేంజ్ రెసిన్లు, హైడ్రోజెల్స్, అగ్ని నిరోధక పాలిమర్లు.

ఈ వర్గీకరణలు పరస్పరం ప్రత్యేకమైనవి కావని మరియు కొన్ని పాలిమర్లు బహుళ వర్గాలలోకి వచ్చే అవకాశం ఉందని గమనించడం ముఖ్యం. పాలిమర్ యొక్క నిర్దిష్ట లక్షణాలు మరియు అనువర్తనాలు దాని రసాయన నిర్మాణం, మాలిక్యులర్ వెయిట్ మరియు ప్రాసెసింగ్ పరిస్థితులపై ఆధారపడి ఉంటాయి.

థర్మోసెట్టింగ్ మరియు థర్మోప్లాస్టిక్ పాలిమర్ల మధ్య తేడా#

పాలిమర్లు మోనోమర్లు అని పిలువబడే పునరావృత యూనిట్లతో కూడిన పెద్ద అణువులు. వాటి వేడికి ప్రతిస్పందన ఆధారంగా రెండు ప్రధాన రకాలుగా వర్గీకరించబడతాయి: థర్మోసెట్టింగ్ మరియు థర్మోప్లాస్టిక్ పాలిమర్లు.

థర్మోసెట్టింగ్ పాలిమర్లు#

థర్మోసెట్టింగ్ పాలిమర్లు, క్రాస్-లింక్డ్ పాలిమర్లు అని కూడా పిలుస్తారు, వేడి చేసినప్పుడు రసాయన మార్పును అనుభవిస్తాయి, దృఢమైన, త్రిమితీయ నెట్వర్క్ నిర్మాణాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. క్యూరింగ్ అని పిలువబడే ఈ ప్రక్రియ తిరగరానిది, అంటే పాలిమర్ క్యూర్ చేయబడిన తర్వాత కరిగించలేరు లేదా తిరిగి ఆకృతి చేయలేరు.

థర్మోసెట్టింగ్ పాలిమర్ల లక్షణాలు:

• అధిక బలం మరియు దృఢత్వం: థర్మోసెట్టింగ్ పాలిమర్లు వాటి అధిక బలం మరియు దృఢత్వానికి ప్రసిద్ధి చెందాయి, ఇవి నిర్మాణ అనువర్తనాలకు అనుకూలంగా ఉంటాయి.
• అధిక ఉష్ణోగ్రత నిరోధకత: వాటికి వేడికి అధిక నిరోధకత ఉంటుంది మరియు కరగకుండా లేదా వికృతి చెందకుండా అధిక ఉష్ణోగ్రతలను తట్టుకోగలవు.
• తక్కువ విద్యుత్ వాహకత: థర్మోసెట్టింగ్ పాలిమర్లు విద్యుత్ యొక్క పేలవమైన వాహకాలు, ఇవి విద్యుత్ ఇన్సులేషన్ అనువర్తనాలకు ఉపయోగపడతాయి.
• ద్రావకాలకు నిరోధకత: అవి ద్రావకాలు మర