कई लोग इस सवाल में रुचि रखते हैं कि पॉलिमर की संरचना क्या है। इसका जवाब इस लेख में दिया जाएगा। पॉलिमर गुण (इसके बाद - पी) को आम तौर पर उस पैमाने के आधार पर कई वर्गों में विभाजित किया जाता है जिस पर संपत्ति को परिभाषित किया जाता है, साथ ही साथ इसके भौतिक आधार पर भी। इन पदार्थों का सबसे बुनियादी गुण उनके घटक मोनोमर्स (एम) की पहचान है। गुणों का दूसरा सेट, जिसे माइक्रोस्ट्रक्चर के रूप में जाना जाता है, अनिवार्य रूप से एक Z के पैमाने पर P में इन Ms की व्यवस्था को दर्शाता है। ये बुनियादी संरचनात्मक विशेषताएँ इन पदार्थों के थोक भौतिक गुणों को निर्धारित करने में एक प्रमुख भूमिका निभाती हैं, जो दिखाती हैं कि P कैसे व्यवहार करता है एक मैक्रोस्कोपिक सामग्री। नैनोस्केल में रासायनिक गुण बताते हैं कि कैसे जंजीरें विभिन्न भौतिक शक्तियों के माध्यम से परस्पर क्रिया करती हैं। मैक्रो पैमाने पर, वे दिखाते हैं कि कैसे मूल पी अन्य रसायनों और सॉल्वैंट्स के साथ इंटरैक्ट करता है।
पहचान
पी को बनाने वाले रिपीट लिंक्स की पहचान इसकी पहली और. हैसबसे महत्वपूर्ण गुण। इन पदार्थों का नामकरण आम तौर पर पी बनाने वाले मोनोमर अवशेषों के प्रकार पर आधारित होता है। पॉलिमर जिनमें केवल एक प्रकार की दोहराई जाने वाली इकाई होती है उन्हें होमो-पी के रूप में जाना जाता है। उसी समय, दो या दो से अधिक प्रकार की दोहराई जाने वाली इकाइयों वाले P को कोपोलिमर के रूप में जाना जाता है। Terpolymers में तीन प्रकार की दोहराई जाने वाली इकाइयाँ होती हैं।
पॉलीस्टाइरीन, उदाहरण के लिए, केवल स्टाइरीन एम अवशेष होते हैं और इसलिए इसे होमो-पी के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। दूसरी ओर, एथिलीन विनाइल एसीटेट में एक से अधिक प्रकार की दोहराई जाने वाली इकाई होती है और इस प्रकार यह एक कॉपोलीमर होता है। कुछ जैविक Ps कई अलग-अलग लेकिन संरचनात्मक रूप से संबंधित मोनोमेरिक अवशेषों से बने होते हैं; उदाहरण के लिए, डीएनए जैसे पोलीन्यूक्लियोटाइड चार प्रकार के न्यूक्लियोटाइड सबयूनिट से बने होते हैं।
एक बहुलक अणु जिसमें आयनीकरण योग्य उपइकाइयाँ होती हैं, एक पॉलीइलेक्ट्रोलाइट या आयनोमर के रूप में जाना जाता है।
सूक्ष्म संरचना
एक बहुलक (कभी-कभी विन्यास कहा जाता है) की सूक्ष्म संरचना मुख्य श्रृंखला के साथ एम अवशेषों की भौतिक व्यवस्था से संबंधित है। ये पी संरचना के तत्व हैं जिन्हें बदलने के लिए सहसंयोजक बंधन को तोड़ने की आवश्यकता होती है। पी के अन्य गुणों पर संरचना का एक मजबूत प्रभाव है। उदाहरण के लिए, प्राकृतिक रबर के दो नमूने अलग-अलग स्थायित्व दिखा सकते हैं, भले ही उनके अणुओं में एक ही मोनोमर्स हों।
पॉलीमर की संरचना और गुण
स्पष्टीकरण के लिए यह बिंदु अत्यंत महत्वपूर्ण है। बहुलक संरचना की एक महत्वपूर्ण सूक्ष्म संरचनात्मक विशेषता इसकी वास्तुकला और आकार है, जो किस प्रकार से संबंधित हैं?शाखा बिंदु एक साधारण रैखिक श्रृंखला से विचलन की ओर ले जाते हैं। इस पदार्थ के शाखित अणु में एक या अधिक पार्श्व शृंखलाओं या प्रतिस्थापन शाखाओं वाली एक मुख्य श्रृंखला होती है। शाखित पीएस के प्रकारों में स्टार पीएस, कंघी पीएस, ब्रश पीएस, डेंड्रोनाइज्ड पीएस, लैडर पीएस और डेंड्रिमर शामिल हैं। दो-आयामी पॉलिमर भी होते हैं जिनमें टोपोलॉजिकल रूप से फ्लैट दोहराई जाने वाली इकाइयां होती हैं। विभिन्न प्रकार के उपकरणों के साथ पी-सामग्री को संश्लेषित करने के लिए विभिन्न तकनीकों का उपयोग किया जा सकता है, जैसे जीवित पोलीमराइजेशन।
अन्य गुण
पॉलीमर विज्ञान में पॉलिमर की संरचना और संरचना इस बात से संबंधित है कि कैसे ब्रांचिंग एक सख्ती से रैखिक पी-चेन से विचलन की ओर ले जाती है। ब्रांचिंग बेतरतीब ढंग से हो सकती है, या विशिष्ट आर्किटेक्चर को लक्षित करने के लिए प्रतिक्रियाओं को डिज़ाइन किया जा सकता है। यह एक महत्वपूर्ण सूक्ष्म संरचनात्मक विशेषता है। एक बहुलक की वास्तुकला इसके कई भौतिक गुणों को प्रभावित करती है, जिसमें समाधान और पिघल चिपचिपाहट, विभिन्न रचनाओं में घुलनशीलता, कांच संक्रमण तापमान और समाधान में व्यक्तिगत पी-कॉइल का आकार शामिल है। यह निहित घटकों और पॉलिमर की संरचना का अध्ययन करने के लिए महत्वपूर्ण है।
शाखाएँ
शाखाएं तब बन सकती हैं जब एक बहुलक अणु का बढ़ता हुआ सिरा या तो (ए) वापस खुद से या (बी) दूसरे पी-स्ट्रैंड से जुड़ जाता है, जो दोनों हाइड्रोजन निकासी के माध्यम से मध्य के लिए एक विकास क्षेत्र बना सकते हैं चेन.
शाखा प्रभाव - रासायनिक क्रॉसलिंकिंग -जंजीरों के बीच सहसंयोजक बंधों का निर्माण। क्रॉसलिंकिंग टीजी को बढ़ाता है और ताकत और क्रूरता को बढ़ाता है। अन्य उपयोगों में, इस प्रक्रिया का उपयोग वल्केनाइजेशन नामक प्रक्रिया में घिसने वाले को मजबूत करने के लिए किया जाता है, जो सल्फर क्रॉसलिंकिंग पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, कार के टायरों में हवा के रिसाव को कम करने और उनके स्थायित्व को बढ़ाने के लिए उच्च शक्ति और क्रॉस-लिंकिंग होती है। दूसरी ओर, रबर क्रॉस-लिंक्ड नहीं है, जो रबर को छीलने की अनुमति देता है और कागज को नुकसान से बचाता है। उच्च तापमान पर शुद्ध सल्फर का पोलीमराइजेशन यह भी बताता है कि पिघली हुई अवस्था में उच्च तापमान पर यह अधिक चिपचिपा क्यों हो जाता है।
ग्रिड
एक अत्यधिक क्रॉस-लिंक्ड बहुलक अणु को पी-नेटवर्क कहा जाता है। एक पर्याप्त रूप से उच्च क्रॉसलिंक-टू-स्ट्रैंड अनुपात (सी) एक तथाकथित अनंत नेटवर्क या जेल के गठन का कारण बन सकता है, जिसमें प्रत्येक ऐसी शाखा कम से कम एक दूसरे से जुड़ी होती है।
जीवित पोलीमराइजेशन के निरंतर विकास के साथ, एक विशिष्ट वास्तुकला के साथ इन पदार्थों का संश्लेषण आसान होता जा रहा है। स्टार, कंघी, ब्रश, डेंड्रोनाइज्ड, डेंड्रिमर और रिंग पॉलिमर जैसे आर्किटेक्चर संभव हैं। जटिल संरचना वाले इन रासायनिक यौगिकों को या तो विशेष रूप से चयनित प्रारंभिक यौगिकों का उपयोग करके या पहले रैखिक श्रृंखलाओं को संश्लेषित करके संश्लेषित किया जा सकता है जो एक दूसरे के साथ जुड़ने के लिए आगे की प्रतिक्रियाओं से गुजरते हैं। नॉटेड पीएस में कई इंट्रामोल्युलर साइक्लाइजेशन होते हैंएक पी-चेन (पीसी) में लिंक।
शाखाएँ
सामान्य तौर पर, ब्रांचिंग की डिग्री जितनी अधिक होगी, बहुलक श्रृंखला उतनी ही अधिक कॉम्पैक्ट होगी। वे श्रृंखला उलझाव को भी प्रभावित करते हैं, एक दूसरे से आगे खिसकने की क्षमता, जो बदले में थोक भौतिक गुणों को प्रभावित करती है। यौगिक में बंधों की संख्या में वृद्धि के कारण लंबी श्रृंखला के उपभेद बहुलक शक्ति, कठोरता और कांच संक्रमण तापमान (Tg) में सुधार कर सकते हैं। दूसरी ओर, Z का एक यादृच्छिक और छोटा मान एक दूसरे के साथ बातचीत करने या क्रिस्टलीकृत करने की जंजीरों की क्षमता के उल्लंघन के कारण सामग्री की ताकत को कम कर सकता है, जो बहुलक अणुओं की संरचना के कारण होता है।
भौतिक गुणों पर शाखाओं के प्रभाव का एक उदाहरण पॉलीथीन में पाया जा सकता है। उच्च घनत्व पॉलीथीन (एचडीपीई) में बहुत कम शाखा होती है, अपेक्षाकृत कठोर होती है और इसका उपयोग बुलेटप्रूफ वेस्ट के निर्माण में किया जाता है। दूसरी ओर, कम घनत्व वाले पॉलीथीन (एलडीपीई) में लंबी और छोटी किस्में की एक महत्वपूर्ण मात्रा होती है, अपेक्षाकृत लचीली होती है, और प्लास्टिक की फिल्मों जैसे अनुप्रयोगों में इसका उपयोग किया जाता है। पॉलिमर की रासायनिक संरचना ऐसे अनुप्रयोगों के पक्ष में है।
डेंड्रिमर्स
डेंड्रिमर्स एक शाखित बहुलक का एक विशेष मामला है, जहां प्रत्येक मोनोमेरिक इकाई भी एक शाखा बिंदु है। यह अंतर-आणविक श्रृंखला उलझाव और क्रिस्टलीकरण को कम करता है। एक संबंधित वास्तुकला, वृक्ष के समान बहुलक, पूरी तरह से शाखित नहीं है, लेकिन डेंड्रिमर्स के समान गुण हैंउनकी उच्च स्तर की शाखाओं के कारण।
पोलीमराइजेशन के दौरान होने वाली संरचनात्मक जटिलता की डिग्री इस्तेमाल किए गए मोनोमर्स की कार्यक्षमता पर निर्भर हो सकती है। उदाहरण के लिए, स्टाइरीन के मुक्त मूलक पोलीमराइज़ेशन में, डिवाइनिलबेनज़ीन का योग, जिसमें 2 की कार्यक्षमता होती है, शाखित P का निर्माण करेगा।
इंजीनियरिंग पॉलिमर
इंजीनियर्ड पॉलिमर में प्राकृतिक सामग्री जैसे रबर, सिंथेटिक्स, प्लास्टिक और इलास्टोमर शामिल हैं। वे बहुत उपयोगी कच्चे माल हैं क्योंकि उनकी संरचनाओं को बदला जा सकता है और सामग्री का उत्पादन करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है:
- यांत्रिक गुणों की एक श्रृंखला के साथ;
- रंगों की एक विस्तृत श्रृंखला में;
- विभिन्न पारदर्शिता गुणों के साथ।
पॉलीमर की आणविक संरचना
एक बहुलक कई सरल अणुओं से बना होता है जो मोनोमर्स (एम) नामक संरचनात्मक इकाइयों को दोहराते हैं। इस पदार्थ के एक अणु में सैकड़ों से लाखों M हो सकते हैं और इसमें एक रैखिक, शाखित या नेटवर्क संरचना होती है। सहसंयोजक बंधन परमाणुओं को एक साथ रखते हैं और द्वितीयक बंधन फिर बहुलक श्रृंखलाओं के समूहों को एक साथ पकड़कर बहुपद बनाते हैं। Copolymers इस पदार्थ के प्रकार हैं, जिसमें दो या दो से अधिक विभिन्न प्रकार के M.
होते हैं।
एक बहुलक एक कार्बनिक पदार्थ है, और इस प्रकार के किसी भी पदार्थ का आधार कार्बन परमाणुओं की एक श्रृंखला है। एक कार्बन परमाणु के बाहरी कोश में चार इलेक्ट्रॉन होते हैं। इनमें से प्रत्येक वैलेंस इलेक्ट्रॉन एक सहसंयोजक बना सकते हैंएक अन्य कार्बन परमाणु के साथ या एक विदेशी परमाणु के साथ एक बंधन। एक बहुलक की संरचना को समझने की कुंजी यह है कि दो कार्बन परमाणुओं में आम तौर पर तीन बंधन हो सकते हैं और फिर भी अन्य परमाणुओं के साथ बंधन हो सकते हैं। इस रासायनिक यौगिक में सबसे अधिक पाए जाने वाले तत्व और उनकी संयोजकता संख्याएँ हैं: H, F, Cl, Bf और I 1 संयोजकता इलेक्ट्रॉन के साथ; ओ और एस 2 वैलेंस इलेक्ट्रॉनों के साथ; n 3 वैलेंस इलेक्ट्रॉनों के साथ और C और Si 4 वैलेंस इलेक्ट्रॉनों के साथ।
पॉलीथीन का उदाहरण
एक बहुलक बनाने के लिए अणुओं की लंबी श्रृंखला बनाने की क्षमता महत्वपूर्ण है। सामग्री पॉलीथीन पर विचार करें, जो ईथेन गैस, सी 2 एच 6 से बना है। ईथेन गैस में श्रृंखला में दो कार्बन परमाणु होते हैं, और प्रत्येक में दो वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं। यदि दो ईथेन अणु एक साथ बंधे हैं, तो प्रत्येक अणु में कार्बन बंधनों में से एक को तोड़ा जा सकता है, और दो अणु कार्बन-कार्बन बंधन से जुड़ सकते हैं। दो मीटर कनेक्ट होने के बाद, अन्य मीटर या पी-स्ट्रैंड्स को जोड़ने के लिए श्रृंखला के प्रत्येक छोर पर दो और मुक्त वैलेंस इलेक्ट्रॉन रहते हैं। प्रक्रिया अधिक मीटर और पॉलिमर को एक साथ जोड़ना जारी रखने में सक्षम है जब तक कि अणु के प्रत्येक छोर पर उपलब्ध बंधन को भरने वाले किसी अन्य रसायन (टर्मिनेटर) के अतिरिक्त इसे रोक नहीं दिया जाता है। इसे एक रैखिक बहुलक कहा जाता है और यह थर्मोप्लास्टिक यौगिकों के लिए निर्माण खंड है।
बहुलक श्रृंखला को अक्सर दो आयामों में दिखाया जाता है, लेकिन यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि उनके पास त्रि-आयामी बहुलक संरचना है। प्रत्येक कड़ी 109° to. के कोण पर हैअगला, और इसलिए कार्बन बैकबोन टिंकरटॉयज की एक मुड़ी हुई श्रृंखला की तरह अंतरिक्ष के माध्यम से चलता है। जब वोल्टेज लगाया जाता है, तो ये श्रृंखलाएं खिंच जाती हैं, और बढ़ाव पी क्रिस्टलीय संरचनाओं की तुलना में हजारों गुना अधिक हो सकता है। ये पॉलिमर की संरचनात्मक विशेषताएं हैं।
