جستجو در تالارهای گفتگو

الياف پليمري طبيعي از منابع حيواني وگياهي بدست مي آيند در ادامه توصيف كوتاهي از اين الياف ارائه مي كنيم الياف بدست آمده از حيوانات ( animal kingdom fibers ) الياف بدست آمده از حيوانات ( animal fibers ) در اصل از برخي انواع پروتيئن ها ساخته مي شوند. كلاژن ( collagen ) كه يك نوع ماده كريستالين است فيبر ساختاري پايه اي در الياف بدست آمده از حيوانات است. اين ماده تقريبا در همه ي حيوانات وجود دارد. معمولا اين ماده يكي از اجزاي يك نوع بافت اتصال دهنده ي پيچيده است. ساختار اين ماده بر پايه ي آرايش حلزون مانند سه پلي پپتايد ( poly peptides ) بوجود آمده است كه اين ساختار بوسيله ي پيوندهاي هيدروژني داخل زنجيره اي پايدار شده است. اين سه پلي پپتايد حلزوني با يك بخش ديگر تشكيل ساختار حلزوني ثانويه اي مي كنند كه باعث مي گردد ساختار فنرمانند تشكيل گردد. اين ساختار شبيه يك طناب تافته شده با سه نخ است كه هرنخ آن يك زنجيره ي پلي پپتايد است. تمام اليافي كه از حيوانات بدست مي آيند كريستال هاي پروتيئني هستند كه در امتداد محور فيبر كشيده شده اند. كريستال هاي پروتيئن در يك زمينه ي پليمري جاي گرفته اند. بنابراين تشكيل يك كامپوزيت طبيعي مي دهند. كراتين ( keratin ) نام عمومي براي محصولات پروتيئني فيبري است اين محصولات در سلولهاي جداره ي بيروني ستون فقرات وجود دارند. موي انسان يك فيبر پليمري طبيعي است كه همه ي ما با آن آشناييم. موي انسان يك كراتين مربوط به پستانداران ( mammalian keratin ) است وبه دليل قطر كوچكش، بسيار انعطاف پذير است. به عبارت ديگر شاخ ( horn )، سم ( hoof ) وپر ( quill ) داراي كراتين سفت هستند. اين مواد نيز جزء كامپوزيت هاي اليافي هستند. مثال هاي ديگر از الياف بر پايه ي پروتيئن عبارتند از: پشم ( wool ) و الياف بدست آمده از پيله ي كرم ابريشم مانند ابريشم. پشم نوعي ليف پليمري است كه از گوسفند بدست مي آيد. الياف پشم عموما قطري برابر 20-50 ميكرو متر دارند. جزء اصلي پشم نيز از كراتين ساخته شده است. كرنش شكست پشم 30% است. ومانند پنبه، پشم نيز رطوبت را به خود جذب مي كند. اين ميزان جذب بيش از يك سوم وزني پشم است. پشم را به آساني مي توان به رنگ هاي مختلف در آورد ( رنگ رزي آن آسان است.) پشم داراي غشاء بيروني است. اين غشاء كه اپيكوتايل نام دارد غشائي آب گريز است. همه ي اين خواص موجب مي شود تا پشم يكي از الياف بسيار مناسب ومتداول براي تهيه پوشاك باشد. الياف پشم مانند اكثر الياف طبيعي بر پايه ي پروتيئن سطحي فلس مانند دارد. اين مسئله باعث پديد آمدن اثر اصطكاكي جهت دار مي شود. در واقع هنگامي كه در جهت خلاف فلس ها حركت كنيم اصطكاك از زماني كه در جهت آن حركت كنيم بيشتر است. حركت در جهت خلاف فلس ها به خاطر زبري بيشتر سخت تر است. علاوه بر استفاده هاي پوشاكي ، پشم كاربردهايي در ساخت پتو، مواد عايق، لوازم منزل( upholstery )، فرش وقاليچه ونمد دارد. ساير الياف پشم مانند نيز از حيواناتي شبيه بز، شتر و... گرفته مي شود. البته اين نوع الياف پشم مانند عموما جزء مو حساب مي شوند. موي يك نوع بز به نام آنگورا ( Angora goat )، موهير ( mohair ) ناميده مي شود. همه ي الياف طبيعي بدست آمده از حيوانات داراي يك جزء پروتيئني مانند كلاژن ( collagen )، كراتين ( keratin ) يا فيبروين ( fibroin ) هستند. فيبروين يك جزء فيبري است كه در الياف ابريشم وجود دارد. واحد ساختاري پايه در يك پروتيئن آمينواسيد است. ( شکل 1 ) عامل (H2N ) يك گروه آميني ( amino group ) است. ( Co2H )نيز يك گروه اسيدي است. R نيز يك گروه جانبي است. گروه هاي آميني واسيدي واكنش مي دهند ويك اتصال آميد ( amide ) با فرمول ( CoNH ) ايجاد مي كنند. تفاوت مشخص مواد فيبري بر پايه ي پروتيئن باهم در اين است كه در آمينواسيدهاي مختلف گروهR متفاوت است.

از لحاظ تجاري ، احتمالا الياف پليمري مهمترين نوع از الياف باشند. اين الياف داراي گستره ي كاربرد وسيعي هستند. دو گروه عمده از الياف پليمري وجود دارند : 1) الياف پليمري طبيعي 2) الياف پليمري مصنوعي الياف طبيعي از منابع مانند پنبه، سيسال، كنف ومنابع حيواني مانند پشم، ابريشم و... بدست مي آيند. الياف طبيعي موجود در طبيعت عمدتا پليمري هستند. به هر حال، تعدادي از الياف طبيعي نيز وجود دارند كه از سنگ بدست مي آيند. اين الياف از جنس مينرال هستند وبنابراين مي توان آنها را جزء الياف سراميكي در نظر گرفت. نمونه هايي از اين نوع الياف عبارتند از آزبست (پنبه نسوز) وبازالت. در اين قسمت ما به معرفي الياف پليمري طبيعي مي پردازيم. ما در ابتدا به طور خلاصه مباحث مقدماتي پليمرها را مي گوييم وسپس الياف پليمري طبيعي را معرفي مي كنيم. در ادامه ودر بخش هاي بعدي الياف پليمري مصنوعي را معرفي مي كنيم. اين الياف پيشرفت شگرف صنعت الياف در نيمه ي دوم قرن بيستم هستند. گستره ي وسيعي از الياف پليمري طبيعي وجود دارند. كه اين الياف داراي كاربردهاي تجاري گسترده اي هستند. اكنون بيشتر تلاش هاي تحقيقاتي در اين زمينه برروي بدست آوردن ابريشم از عنكبوت ها تمركز يافته است. ايده اي كه در اينجا وجود دارد اين است كه بايد فرآيند، ساختار وخواص الياف ابريشم بررسي گردد. الياف ابريشم اليافي محكم وسفت هستند كه در ادامه به آن مي پردازيم. حجم مصرف ساير الياف طبيعي مانند پنبه، كنف، سيسال، رامي و... در كاربردهاي صنعتي وغير صنعتي بالاست. كه علت اين امر خصوصيات فراوان اين الياف از جمله نرمي ولطافت پنبه مي باشد همچنين حقيقتي كه در اين ميان باعث افزايش مصرف وتوليد اين الياف شده است اين است كه آنها از منابع بازگشت پذير توليد مي شوند. عيب عمده ي اين الياف تغييرات گسترده در خواص فيزيكي، شيميايي ومكانيكي آنهاست. در ابتدا براي آنكه ديد بهتري نسبت به موضوع پيدا كنيم بهتر است راجع به ساختار مواد پليمري صحبت كنيم وبه طور نمونه برخي از ويژگي هاي مهم مربوط به زنجيره هاي ماكرو ملكولي پليمري رابيان مي كنيم. اين ويژگي ها گاها در نقطه ي مقابل سراميك و فلزات قرار دارد. ساختار و خواص پليمرها : پليمرها چه طبيعي باشند يا مصنوعي بوسيله ي ساختار با زنجيره هاي طويل مشخص مي شوند. ملكول هاي بزرگ تشكيل دهنده ي پليمرها ماكرو ملكول ( macro molecules ) ناميده مي شوند . اين ماكرو ملكول ها از واحدهاي سازنده ي كوچك ساخته شده اند و پليمر هنگامي توليد مي شود كه تعداد زيادي از اين واحدهاي سازنده (مونومر) باهم تركيب شوند وزنجيره پديد آيد. ما در زير تعدادي از گروه هاي پليمري را معرفي كرده وساختار و برخي از ويژگي هاي مهم آنها را بيان مي كنيم. طبقه بندي پليمرها : پليمرها را به روش هاي مختلفي مي توان طبقه بندي كرد. يكي از راههاي ساده براي طبقه بندي پليمرها براساس فرآيند توليد آنها استوار است. دونوع مهم از فرآيند هاي پليمريزاسيون وجود دارد: 1) پليمريزاسيون تراكمي ( condensation polymerization ) در اين فرآيند پليمريزاسيون يك پليمريزاسيون مرحله به مرحله و تدريجي رخ مي دهد وپس از واكنش مونومر ها با يكديگر ودر هر مرحله يك ملكول ساده كه در اكثر موارد آب است پديد مي آيد. اين ملكول توليدي محصول فرعي فرآيند پليمريزاسيون است. 2) پليمريزاسيون افزايشي ( addition polymerization ) در اين فرآيند پليمريزاسيون بدون توليد محصول جانبي اتفاق مي افتد. اين نوع پليمريزاسيون عموما در حضور كاتاليزور انجام مي شود. طبقه بندي ديگر پليمرها براساس نحوه ي رفتار پليمر در هنگام حرارت دادن آن پايه گذاري شده است. يك پليمر ترموپلاست ( thermoplastic polymer ) در هنگام حرارت ديدن نرم مي شود. بسياري از پليمرهاي خطي اين گونه عمل مي كنند. اين گونه پليمرهاي ترموپلاست را مي توان بوسيله ي روش هاي تشكيل از فاز مايع ( liquid flow forming methods ) توليد كرد. مزيت اين پليمرها قابليت بازيافت آنهاست. مثال هايي از پليمرهاي ترموپلاست عبارتند از پلي اتيلن سبك وسنگين، پلي استيرن، پلي متيلن متا اكريلات ( PMMA ) و.... هنگامي كه پليمر در ساختار خود داراي پيوند عرضي باشد وتشكيل حالت شبكه اي بدهد با حرارت ديدن نرم مي شوند. اين پليمرها كه در ساختار خود پيوند عرضي دارند، پليمرهاي ترموست ( thermosetting polymer ) ناميده مي شوند. هنگامي كه يك پليمرترموست را حرارت دهيم، تجزيه مي گردد. مثال هايي از پليمرهاي ترموست عبارتند از اپوكسي، فنوليك، پلي استرو... همچنين ما مي توانيم پليمرها را براساس ساختارشان نيز طبقه بندي كنيم واحد سازنده ي اساسي يك پليمر زنجيره هاي انعطاف پذيرند (a-1) هنگامي كه نظم مولكولي پر دامنه وجود داشته باشد وزنجيره هاي پليمري انعطاف پذير به صورت رندوم باشند، ما ساختار آمورف داريم اين چنين پليمري يك پليمر آمورف ( amorphous polymer ) ياشيشه اي ( slassy polymer ) ناميده مي شود. در شرايط معين مي توان پليمرهاي نيمه كريستالين يا كريستالين توليد كرد. حالت كريستالين لايه اي هنگامي كه مذاب يك پليمر كريستالي مانند يك پليمر خطي به طور خيلي آهسته سرد گردد، بدست مي آيد. كريستال هاي تكي صفحه اي مانند نيز از ته نشين كردن پليمر از محلول آبكي بدست مي آيد. در اين لايه ها، زنجيره هاي طويل ملكولي به صورت منظم ( همانگونه كه در شكل b-1 ديده مي شود) برروي هم قرار گرفته اند. تعداد زيادي از اين بخش هاي لايه اي كريستالين مي توانند با هم به صورت يك گروه در آيند اين گروه هامتمركز اسفرلايت ( spherulites ) ناميده مي شوند. براساس نوع واحدهاي تكرار شونده نيز مي توان پليمرها را طبقه بندي كرد. يك هموپليمر ( homo polymer ) داراي واحد تكرار شونده ي يكسان است. كوپليمرها پليمرهايي هستند كه داراي بيش از يك نوع مونومر ( واحد سازنده ) هستند. اگر مونومرهاي در يك پليمر به صورت رندوم در طي زنجيره قرار گرفته باشند اين كوپليمر، كوپليمر منظم يا رندوم ( regular or random copolymer ) ناميده مي شود. به عبارت ديگر اگر رشته اي از يك نوع مونومر به رشته اي ديگري با مونومر متفاوت متصل باشد اين كوپليمر، كوپليمر نوع بلوك ( block copolymer ) ناميده مي شود. اگر زنجيره ي اصلي پليمر از يك نوع پليمر و زنجيره هاي فرعي از نوع ديگري از مونومر تشكيل شده باشند، اين كوپليمر، كوپليمر گرافت ( graft copolymer ) ناميده مي شود. در ادامه ما به معرفي برخي از خواص مهم پليمرها مي پردازيم.