กระบวนการพอล เมอไรเซช นแบบคอร เซลล อ ม ลช น

พอลิเอทิลีน เทอร์มอพลาสตกิ เปลวไฟสนี ำ้ เงินขอบเหลือง เล็บขีดเป็นรอย ไม่ละลายใน ถงุ ภาชนะ ฟลิ ์มถ่ายภาพ

กลิน่ เหมือนพาราฟิน เปลว สารละลายทัว่ ไป ลอยนำ้ ของเล่นเดก็ ดอกไม้พลาสติก

ไฟไมด่ ับเอง

พอลโิ พรพิลีน เทอรม์ อพลาสตกิ เปลวไฟสนี ำ้ เงนิ ขอบเหลือง ขดี ดว้ ยเลบ็ ไมเ่ ป็นรอย ไม่ โตะ๊ เก้าอ้ี เชือก พรม บรรจุ

ควนั ขาว กล่ินเหมือน แตก ภัณฑอ์ าหาร ชน้ิ สว่ นรถยนต์

พาราฟิน

พอลิสไตรีน เทอรม์ อพลาสติก เปลวไฟสีเหลือง เขม่ามาก เปาะ ละลายไดใ้ นคาร์บอน โฟม อปุ กรณไ์ ฟฟ้า เลนส์

กลิน่ เหมอื นกา๊ ซจดุ ตะเกียง เตตระคลอไรด์ และโทลอู นี ของเลน่ เด็ก อปุ กรณก์ ฬี า

ลอยน้ำ เครื่องมือสอื่ สาร

พอลวิ ินิลคลอไรด์ เทอร์มอพลาสติก ตดิ ไฟยาก เปลวสเี หลือง ออ่ นตัวได้คล้ายยาง ลอยนำ้ กระดาษตดิ ผนงั ภาชนะ

ขอบเขียว ควนั ขาว กล่ิน บรรจสุ ารเคมี รองเท้า

กรดเกลอื กระเบอื้ งปูพืน้ ฉนวนหมุ้

สายไฟ ทอ่ พีวีซี

ไนลอน เทอร์มอพลาสตกิ เปลวไฟสนี ำ้ เงนิ ขอบเหลอื ง เหนยี ว ยดื หย่นุ ไม่แตก เคร่ืองนงุ่ หม่ ถงุ นอ่ งสตรี

พอลิเมอร์

เมื่อ :

วันอังคาร, 07 กรกฎาคม 2563

ถ้าพูดถึงคำว่า “พอลิเมอร์” หลายคนอาจจะต้องใช้เวลาในการประมวลผลว่ามันคืออะไร แต่ถ้าให้พูดถึงคำว่า “พลาสติก ยาง เส้นใย ซิลิโคน โฟม ฟอสฟาซีน” น้อง ๆ อาจต้องร้องอ๋อ เป็นแน่นอน ซึ่งสารเหล่านั้นล้วนเป็นเป็นผลิตภัณฑ์ของพอลิเมอร์นั่นเอง ก่อนที่จะทำความเข้าใจว่าพอลิเมอร์คืออะไร ชนิดของพอลิเมอร์มีอะไรบ้าง และพอลิเมอร์เกิดขึ้นได้อย่างไรนั้น เรามารู้จักกับประโยชน์ของพอลิเมอร์กันก่อน

ในปัจจุบันเรามีการนำพอลิเมอร์มาใช้ในการอำนวยความสะดวกในชีวิตอย่างแพร่หลาย เรียกกันได้ว่าเราสามารถเจอพอลิเมอร์ได้ในทุกมิติของการดำรงชีวิต ได้แก่

1. ด้านการแพทย์ มีการใช้ยาง ในการทำลูกสูบกระบอกฉีดยา กระเปาะบีบหลอดหยด จุกยาง ใช้พลาสติก ในการทำข้อเทียม เป็นต้น
2. ด้านการก่อสร้าง พบว่า มีการใช้ไม้ ( เซลลูโลส ) ในการก่อสร้างและทำเฟอร์นิเจอร์ต่างๆ ใช้ PMMA ( Polymethymethaacrylate ) ในการทำป้ายร้านค้า ป้ายโฆษณา โคมหลังคา กรอบแว่นตา เลนซ์ โคมไฟ เฟอร์นิเจอร์ ใช้พอลีเอทิลีน ( Polyethylene ) ทำสายเคเบิล แผ่นกันความชื้นในอาคาร ใช้พอลีคาร์บอเนต (Polycarbonate) ทำโคมไฟสาธารณะ พอลีโพรพิลีน (Polypropylene) ใช้ทำโต้ะ เก้าอี้ เชือก พรม ใช้พอลีไวนิล คลอไรด์ ( Polyvinylchloride ) กระดาษปิดผนัง กระเบื้องปูพื้น และฉนวนหุ้มสายไฟ
3. ด้านผลิตภัณฑ์ที่ใช้บรรจุอาหาร ใช้พอลีเอทิลีน ( Polyethylene ) ทำถุงบรรจุอาหาร ถาดทำน้ำแข็งในตู้เย็น ขวดและภาชนะบรรจุของเหลว ใช้พอลี่ไวนิล คลอไรด์ ( Polyvinylchloride ) ทำถ้วยและถาดบรรจุอาหารชนิดแผ่นบาง ใช้ทำถุงและพลาสติกบรรจุของ ขวดน้ำมันพืชชนิดต่างๆ ใช้พอลีคาร์บอเนต (Polycarbonate) ทำขวดนมชนิดดี เป็นต้น
4. ด้านอุตสาหกรรมยานยนต์ ใช้พอลีเอสเตอร์ ( Unsaturated Polyester ) ในการทำผลิตภัณฑ์ ไฟเบอร์กลาส เช่น เรือ รถยนต์ ชิ้นส่วนในเครื่องบิน ใช้พอลีเอไมด์ ( Polyamides ) ทำเกียร์
5. ด้านเครื่องนุ่งห่ม ใช้พอลีเอไมด์ หรือไนล่อน( Polyamides or Nylon ) ในรูปเส้นใยทำร่มชูชีพ ถุงเท้า เสื้อฟ้า เอ็นตกปลา ผงกำมะหยี่ ใช้พอลี่ไวนิล คลอไรด์ ( Polyvinylchloride ) ทำถุงมือ รองเท้าเด็ก ใช้พอลีเอสเทอร์ ( Polyester) ในการทำเส้นใยทอเสื้อผ้า เส้นใยเซลลูโลสและเส้นใยโปรตีนจากสัตว์ นำมาทำเป็นเครื่องนุ่งห่ม เช่น ฝ้าย เส้นไหม เป็นต้น

ภาพเม็ดพลาสติก พอลิเมอร์ที่เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมพลาสติก ที่มา : https://pixabay.com, Feiern1

เมื่อได้ทราบกันแล้วว่าพอลิเมอร์มีความสำคัญต่อการใช้ชีวิตประจำวันของเราแล้ว ต่อไปเรามาทำความรู้จักกันว่า พอลิเมอร์คืออะไร มีกี่ชนิด และมีวิธีการสังเคราะห์อย่างไรบ้าง

พอลิเมอร์ (Polymer) มีรากศัพท์ มาจาก Poly + Meros ซึ่ง

• Poly แปลว่า Many หมายถึง มากมาย
• Meros หรือ Mer แปลว่า Unit หมายถึง หน่วย

ดังนั้น พอลิเมอร์ หมายถึงสารประกอบที่มีหน่วยเล็ก ๆ หลายหน่วยมาเชื่อมต่อกันจนกลายเป็นสารประกอบที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ และมีมวลโมเลกุลมาก หน่วยเล็กๆหรือโมเลกุลพื้นฐานนั้น เรียกว่า มอนอเมอร์ ( Monomer ) พอลิเมอร์จะประกอบด้วยหน่วยที่ซ้ำกัน ( Repeating unit ) มาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์

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 ***

1. 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

แหล่งที่มา

วชิระ ยมาภัย และคณะ. Polymer. สืบค้นเมื่อวันที่ 20 ธันวาคม 2561. จาก https://enchemcom1po.wordpress.com/polymerพอลิเมอร์/

สถาบันนวัตกรรมและพัฒนากระบวนการเรียนรู้ มหาวิทยาลัยมหิดล. Polymers. สืบค้นเมื่อวันที่ 20 ธันวาคม 2561. จาก https://il.mahidol.ac.th/e-media/polymers/Polymer.htm

กระทรวงศึกษาธิการ และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. วิชาเคมี – ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน. สืบค้นเมื่อวันที่ 20 ธันวาคม 2561 . จาก https://www.youtube.com/watch?v=aiqWbFDmdUA