مقایسه هموپلیمر و کوپلیمر

مقدمه بررسی هموپلیمر و کوپلیمر

در دنیای پلیمرها، پلی پروپیلن به دو دسته اصلی هموپلیمر و کوپلیمر تقسیم می‌شود. اگرچه این دو دسته به نظر ممکن است به هم شبیه باشند، اما در واقعیت دارای تفاوت‌های مهمی هستند. مفهوم اصلی در تشکیل یک پلیمر، مونومر است که واحد اساسی برای ساخت آن می‌باشد. اگر یک پلیمر تنها از یک نوع مونومر تشکیل شده باشد، آن را هموپلیمر نام می‌دهیم. اما اگر از بیش از یک نوع مونومر تشکیل شده باشد، به آن کوپلیمر گفته می‌شود.

هموپلیمر

هموپلیمر اغلب از پروپیلن به عنوان مونومر اصلی تولید می‌شوند، و از کاتالیزورهای زیگلر-ناتا برای پلیمریزاسیون استفاده می‌کنند. پلی پروپیلن هموپلیمر (PPH) یکی از پرکاربردترین نمونه‌های هموپلیمرهاست.  PPH به لحاظ ساختاری سفتی و مقاومت ‌بیشتری نسبت به کوپلیمر دارد، و به دلیل مقاومت شیمیایی بالا، در بسیاری از اعمال مقاوم در برابر خوردگی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

خواص هموپلیمر

هموپلیمر P(3HB) دارای خواص ترموپلاستیک خوبی است و می تواند به صورت الیافی ذوب شود. محصولات ساخته شده ازP(3HB)  را می توان اتوکلاو کرد. با این حال، نسبتاً سفت و شکننده است و تا حدودی کاربردهای محدودی دارد PHB تمایل کمی به خزش دارد و انقباض 1.3٪ را نشان می دهد.

• نسبت استحکام به وزن بالا
• مقاومت شیمیایی عالی
• عملکرد بالا در محیط های ترموفرمینگ و خورنده
• عدم جذب رطوبت
• مقاومت در برابر اکثر اسیدها، قلیاها، عوامل چربی زدا و حلال های آلی
• جوش پذیری خوب
• سبک وزن
• غیر سمی و بدون لک
• استحکام کششی بالا

هموپلیمر معمولاً با تکنیک پلیمریزاسیون به نام پلیمریزاسیون افزودنی ساخته می شوند. مونومرهایی که تحت این فرآیند قرار می گیرند باید دارای پیوند دوگانه یا منفرد باشند. واحد تکراری محصور در براکت ها نشان دهنده ساختار شیمیایی یک همو پلیمر است. برای مثال، اگر «X» را به عنوان واحد تکرار شونده یک هموپلیمر خاص در نظر بگیریم، می‌توانیم ساختار آن همو پلیمرها را به صورت –[X]-n نشان دهیم.

معمولاً هنگام نامگذاری هموپلیمر، در بیشتر موارد از کلمه “poly” به عنوان پیشوند استفاده می شود و به دنبال آن نام شیمیایی واحد تکراری قرار می گیرد. به عنوان مثال، واحد تکرار “وینیل کلرید” پلیمری به نام پلی وینیل کلراید (PVC) را تشکیل می دهد. برخی از نمونه های رایج هموپلیمرها عبارتند از: پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی استایرن، پلی تترا فلوئورواتیلن و پلی (متیل متاکریلات).

کاربرد هموپلیمر

هموپلیمر پلی پروپیلن پر استفاده ترین پلی پروپیلن است. می تواند در محدوده دمایی 30 درجه تا 180 درجه فارنهایت کار کند. جوش پذیری خوبی دارد، عملکرد بالایی در شکل دهی حرارتی دارد، مقاومت شیمیایی خوبی دارد و همچنین دارای رنگ طبیعی است. PPH در رنگ های طبیعی، سفید و سیاه موجود است. و به صورت میله، ورق، نوار و فیلم. می توان آن را با تجهیزات معمولی چوب یا فلزکاری ماشین کاری کرد.

پلاستیک، هوموپلیمری پلاستیکی است که از پلیمریزاسیون یک مونومر تولید می شود. به عنوان مثال، پلی استایرن از چیزی به جز باقی مانده های مونومر استایرن تشکیل نشده است و آن را به یک هموپلیمر تبدیل می کند. نمونه دیگری از ترموپلاستیک های هموپلیمری که در قالب گیری تزریقی استفاده می شوند عبارت است از: پلی پروپیلن.

هموپلیمر را می توان در فناوری های مختلف پردازش مانند قالب گیری تزریقی، قالب گیری دمشی، فیلم، فیبر، اکستروژن ورق و شکل دهی حرارتی استفاده کرد. 

• تجهیزات فرآیند آبکاری و آندایزینگ 
• مخازن ذخیره سازی
•  بدنه دریچه ها 
• پردازش و ذخیره سازی شیمیایی
• تجهیزات پزشکی 
• واشر

کوپلیمر

کوپلیمر پلی پروپیلن (PPC) کمی نرم تر است، اما مقاومت ضربه ای بهتری دارد، سخت تر و بادوام تر از هموپلیمر است. پلی پروپیلن کوپلیمر نسبت به هموپلیمر مقاومت در برابر ترک تنشی بهتر و چقرمگی دمایی پایین‌تری دارد.

کوپلیمر زمانی به وجود می‌آید که دو یا چند نوع مونومر به صورت ترکیبی در پلیمر حضور داشته باشند. این نوع پلیمرها به دلیل تنوع مونومرها، خصوصیات مختلفی از جمله مقاومت ضربه‌ای و انعطاف‌پذیری دارند. برخی از نمونه‌های رایج کوپلیمرها عبارتند از: پلی (وینیل استات)، پلی (اتیلن اکسید)، پلی (اتیلن ترفتالات) و پلی (هگزامتیلن سباکامید).

در خلاصه، تفاوت اصلی میان هموپلیمر و کوپلیمر در ترکیب مونومرهایی است که در ساخت آنها مورد استفاده قرار می‌گیرد. هموپلیمر از یک نوع مونومر تشکیل شده و خصوصیت‌های مشابهی دارند، در حالی که کوپلیمر از دو یا چند نوع مونومر تشکیل شده و از تنوع در خصوصیت‌ها برخوردار است.

کوپلیمرهای پیوندی

درشت مولکول هایی از دو یا چند زنجیره شیمیایی مختلف هستند که در آنها یک زنجیره (به نام ستون فقرات) دارای شاخه های متعددی است که از زنجیره های ماکرومولکولی با ترکیب شیمیایی متفاوت از ستون فقرات تشکیل شده است. پیوندهای کووالانسی به طور تصادفی در امتداد زنجیره ستون فقرات توزیع شده و در انتهای شاخه پیوند شده قرار دارند.

برخلاف کوپلیمرهای بلوکی، کوپلیمر پیوندی را می توان آسان تر سنتز کرد: هر ترکیب ماکرومولکولی و تقریباً هر کومونومری می تواند در فرآیند پیوند نقش داشته باشد. کوپلیمرهای پیوندی ABS با کوپلیمریزاسیون استایرن-اکریلونیتریل در حضور هموپلیمر پلی بوتادین سنتز می شوند. شاخه های پیوند شده از طریق انتقال زنجیره ای به پلی بوتادین یا با کوپلیمریزاسیون پیوند دوگانه وینیل از پلی بوتادین تشکیل می شوند. کوپلیمریزاسیون ماکرو مونومرها روشی مناسب برای سنتز یک کوپلیمر پیوندی است.

کوپلیمر بلوکی

این نوع از کوپلیمر شامل مولکول‌هایی است که در آن آرایش خطی بلوک‌ها وجود دارد، بلوک به عنوان بخشی از یک مولکول پلیمری تعریف می‌شود که در آن واحدهای مونومر حداقل یک ویژگی ساختاری یا پیکربندی از بخش‌های مجاور ندارند. یعنی هر یک از بلوک ها شامل واحدهایی است که از یک نوع مونومر مشتق شده است.

کوپلیمر تصادفی

کوپلیمری است که در آن بقایای مونومر به طور تصادفی در مولکول پلیمر قرار می گیرند. یک مثال کوپلیمر وینیل کلرید و وینیل استات است که توسط کوپلیمریزاسیون رادیکال آزاد ساخته شده است.

کوپلیمر تصادفی پلی پروپیلن، از پلیمریزاسیون اتن و پروپن با هم تولید می شود. واحدهای اتن، معمولاً تا 6 درصد جرمی است که به طور تصادفی در زنجیره های پلی پروپیلن گنجانده شده است.

تفاوت هموپلیمر و کوپلیمر

هموپلیمر ساختار ساده ای نسبت به کوپلیمر دارد. فرآیند پلیمریزاسیون هموپلیمر از طریق پلیمریزاسیون افزودنی تشکیل می شوند. کوپلیمر از طریق پلیمریزاسیون تراکمی تشکیل می شوند. هموپلیمر از واحدهای تکرار شونده تشکیل شده اند اما کوپلیمر از دو یا چند نوع واحد تکرار شونده تشکیل شده اند.

هموپلیمر شامل پی وی سی، پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی استایرن، پلی تترا فلوئورواتیلن و پلی (متیل متاکریلات) می باشند. کوپلیمرها عبارتند از پلی (وینیل استات)، پلی (اتیلن اکسید)، پلی (اتیلن ترفتالات) و پلی (هگزامتیلن سباکامید).

تفاوت‌های اصلی بین هموپلیمر و کوپلیمر به صورت زیر می‌باشد:

1. ترکیب مونومرها:
   • هموپلیمر تنها از یک نوع مونومر تشکیل شده‌اند. این به این معناست که تمام واحدهای تکراری در ساختار پلیمری از یک نوع مونومر هستند.
   • کوپلیمر از دو یا چند نوع مونومر به صورت ترکیبی تشکیل شده‌اند. این به این معناست که در ساختار پلیمری آنها دست کم از دو نوع مونومر مختلف حضور دارد.

2. خواص فیزیکی و شیمیایی:
   • هموپلیمر دارای خواص مشابهی هستند زیرا تمام واحدهای تکراری در ساختار آنها از یک نوع مونومر تشکیل شده‌اند. این به این معناست که خصوصیات آنها به طور یکنواخت بوده و اغلب از اصولی مشابه در زمینه مقاومت، چقرمگی، ویسکوزیته و… برخوردارند.
   • کوپلیمر به دلیل ترکیب مونومرهای مختلف، خواص متنوعی دارند. این به این معناست که می‌توانند خواصی مثل مقاومت ضربه‌ای، انعطاف‌پذیری، چقرمگی دمایی، تراکم بلوک‌ها و مونومرها، و… را داشته باشند.

3. روش‌های سنتز:
   • هموپلیمر اغلب از روش پلیمریزاسیون افزودنی تولید می‌شوند. در این روش، یک نوع مونومر به تدریج به ساختار پلیمری اضافه می‌شود.
   • کوپلیمر اغلب از روش پلیمریزاسیون تراکمی ساخته می‌شوند. در این روش، دو یا چند نوع مونومر به صورت همزمان یا متناوب ترکیب می‌شوند تا کوپلیمر نهایی تولید شود.

4. نمونه‌های معروف:
   • نمونه‌های شناخته‌شده هموپلیمر شامل پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی استایرن، و غیره هستند.
   • نمونه‌های شناخته‌شده کوپلیمر شامل پلی (وینیل استات)، پلی (اتیلن اکسید)، پلی (اتیلن ترفتالات) و پلی (هگزامتیلن سباکامید) هستند.

در کل، تفاوت اصلی میان هموپلیمر و کوپلیمر در ترکیب مونومرهایی است که در ساخت آنها مورد استفاده قرار می‌گیرد. هموپلیمر از یک نوع مونومر تشکیل شده و خصوصیت‌های مشابهی دارند، در حالی که کوپلیمرها از دو یا چند نوع مونومر تشکیل شده و از تنوع در خصوصیت‌ها برخوردار است.

جمع بندی

در این مقاله، مفاهیم هموپلیمر و کوپلیمر در علم پلیمرها مورد بررسی قرار گرفته است. هموپلیمر از یک نوع مونومر تشکیل شده و خصوصیت‌های مشابهی دارند، در حالی که کوپلیمر از دو یا چند نوع مونومر تشکیل شده و از تنوع در خصوصیت‌ها برخوردارند. هموپلیمر عمدتاً از روش پلیمریزاسیون افزودنی تولید می‌شوند، در حالی که کوپلیمر از روش پلیمریزاسیون تراکمی ساخته می‌شود.

نمونه‌های شناخته‌شده هموپلیمر شامل پلی اتیلن، پلی پروپیلن، و پلی استایرن هستند، در حالی که نمونه‌های شناخته‌شده کوپلیمر شامل پلی (وینیل استات)، پلی (اتیلن اکسید)، و پلی (هگزامتیلن سباکامید) هستند.

با درک تفاوت‌ها و ویژگی‌های هموپلیمر و کوپلیمر، محققان و صنعتگران می‌توانند از این دو نوع پلیمر به صورت مناسب در برنامه‌های مختلف، از جمله تولید مواد پلاستیکی و محصولات صنعتی، بهره‌برداری کنند. همچنین، این دانش در طراحی و تولید محصولات با خواص مختلف و کاربردهای گوناگون در صنایع مختلف نقش مهمی ایفا می‌کند.

همچنین، در این متن اشاره به کارتن پلاست نشده است. کارتن پلاست به عنوان یک نمونه از پلیمرهای ترکیبی که از ویژگی‌های هموپلیمر و کوپلیمر بهره‌مند است، در مورد اهمیت و کاربردهای آن نیز می‌تواند در مقاله اضافه شود.