ชนิดของพอลิเมอร์

          เราสามารถจำแนกชนิดของพอลิเมอร์โดยใช้เกณฑ์ในการจำแนกได้หลายแบบ ทำให้ได้ชนิดของพอลิเมอร์ ต่างๆดังนี้

          เมื่อจำแนกตามลักษณะการเกิด ได้ 2 ชนิดดังนี้

1. พอลิเมอร์ธรรมชาติ ( Natural polymers) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น เซลลูโลส DNA โปรตีน แป้ง ยางธรรมชาติ เป็นต้น

2. พอลิเมอร์ที่เกิดจากการสังเคราะห์ ( Synthetic polymers ) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากการสังเคราะห์โดยปฏิกิริยาเคมี เช่น พลาสติก ไนล่อน เมลามีน เป็นต้น

เมื่อจำแนกตามชนิดของมอนอเมอร์ที่เป็นองค์ประกอบได้  2 แบบ ดังนี้

1. โฮโมพอลิเมอร์ ( Homopolymers ) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ชนิดเดียวกันมาเชื่อมต่อกัน เช่น แป้ง และเซลลูโลส ซึ่งเกิดจากมอนอเมอร์กลูโคสมาเชื่อมต่อกัน

2. 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

1. พอลิเมอร์แบบเส้น ( Linear polymer ) เกิดจากมอนอเมอร์ต่อกันเป็นเส้นยาว ๆ ใน 2 มิติ เช่น เซลลูโลส เกิดจากกลูโคสต่อกันเป็นเส้นตรง และ ( Polyethylene ) ที่นำมาใช้ทำเป็นขวด กล่องพลาสติก  หีบห่ออาหาร ของเล่น เกิดจากเอทิลีนต่อกันเป็นเส้นตรง

2. พอลิเมอร์แบบกิ่ง ( Branch polymer ) เกิดจากมอนอเมอร์ต่อกันเป็นสายยาวและบางจุดมีการแตกกิ่ง จึงทำให้สายพอลิเมอร์มีกิ่งก้านสาขา ไม่สามารถเรียงชิดติดกันแบบพอลิเมอร์แบบเส้น เช่น พอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นต่ำ ที่นำมาใช้ทำเป็นถุงเย็น ฟิล์มหดฟิล์มยืด ขวดน้ำ ฝาขาด

         *** พอลิเมอร์แบบเส้นและแบบกิ่ง มีโครงสร้างที่จับกันแบบหลวม ๆ  ถ้าให้ความร้อนสูง จะสามารถหลอมเหลวได้ สามารถรีไซเคิลแล้วนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ***

3. 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

1. 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

2. 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 คือ

     1)  โฮโมพอลิเมอร์ (Homopolymer)

        คือ พอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ชนิดเดียวกันทั้งหมด  เช่น แป้ง พอลิเมอร์ และพีวีซี เป็นต้น

    2)  โคพอลิเมอร์ (Copolymer)

        คือ พอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์มากกว่า 1 ชนิดขึ้นไป เช่น  โปรตีน ซึ่งเกิดจากกรดอะมิโนที่มีลักษณะต่างๆ มาเชื่อมต่อกันและพอลิเอสเทอร์ เป็นต้น

ขอบคุณข้อมูล https://www.scimath.org