مروری بر ویژگی‌ها و کاربردهای پلی متیل متاکریلات (بخش اول: ویژگی ها)
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر پیشرفت‌های استفاده از پلی متیل متاکریلات (PMMA) طیف گسترده‌ای از کاربردها را در زمینه نانوفناوری باز کرده‌است. دانش خواص PMMA کمک زیادی به افزایش اخیر در تولید (synthesis)، اصلاح و کاربرد این بسپار کرده‌است. با این حال، نیاز به جمع‌آوری این تحولات به شکل یک مقاله برای درک بهتر و دسترسی آسان وجود دارد. این بررسی، ویژگی‌های فیزیکی اساسی PMMA، همراه با شواهد تجربی از شیمی ذاتی آن، مانند حلالیت، آب کافت (هیدرولیز)، شاخه دار کردن (grafting)، واکنش‌های احتراق، واکنش‌ها با آمین ها و تجزیه حرارتی را برجسته می‌کند. توسعه‌های اخیر در کاربردهای PMMA در زمینه‌های زیست پزشکی، نوری (optical)، خورشیدی، حسگرها، الکترولیت های باتری، نانوفناوری، گرانروی، فعال گرهای بادی (pneumatic actuation)، تفکیک های مولکولی و هدایت بسپار نیز آشکار شده است.
مقدمه
پلی متیل متاکریلات (PMMA)، با نام آیوپاک پلی [۱- (متوکسی کربونیل)-۱- متیل اتیلن] از دیدگاه هیدروکربنی و پلی (متیل ۲- متیل پروپنوات) از دیدگاه استری، یک بسپار مصنوعی از تکپار متیل متاکریلات است (شکل 1) که در اوایل دهه ۱۹۳۰ توسط شیمی‌دانان انگلیسی، Rowland Hill و John Crawford کشف شد و سپس اولین کاربرد آن توسط شیمیدان آلمانی Otto Rohm در سال 1934 نشان داده شد. PMMA یک گرمانرم شفاف است و به طور گسترده به عنوان جایگزینی برای شیشه غیرآلی استفاده می‌شود، زیرا قدرت ضربه عالی، سبک، مقاوم در برابر خردشدن (shatter) و شرایط فراورش مطلوب را از خود نشان می‌دهد. ویژگی‌های برجسته PMMA مقاومت در برابر هوازدگی و مقاومت در برابر خراش است. حضور گروه متیل مجاور (CH3)در ساختار بسپار مانع از آن می‌شود که به صورت بلوری فشرده شود و آزادانه حول پیوندهای C-C بچرخد. به همین دلیل است که PMMA یک گرمانرم اریخت (amorphous) تشخیص داده شد. اولین کاربرد عمده بسپار در طول جنگ جهانی دوم رخ داد، زمانی که از PMMA به عنوان پنجره های هواپیما و سایبان های (canopy) حبابی برای برجک‌های تفنگی استفاده شد.
PMMA یک بسپار مفید برای کاربرد در تجهیزات اپتیکی، فعال گر بادی، حسگر، جداسازی تحلیلی و رسانا است. کاربردهای دیگر شامل استفاده از PMMA در کاربردهای زیست پزشکی، الکترولیت‌ها، گرانروی بسپار و انتقال دارو با استفاده از الکترونفوذ یا جریان الکترواسمزی است. PMMA به دلیل سازگاری و فراورش آسان به عنوان یک نیمه بسپار، با نانولوله های کربنی یا دیگر مواد غیرآلی نقش مهمی در توسعه نانوفناوری ایفا می‌کند. Wang و همکاران، در آماده‌سازی چندسازه-های (کامپوزیت های) بسپار نانولوله کربنی، از هم-بسپار استایرن آکریلونیتریل (SAN) با پلی متیل متاکریلات پیوندداده شده با نانولوله های کربنی چندجداره استفاده کردند.
PMMA بسپاری است که رفتار را در فصل مشترک بین نانولوله کربن و هم بسپار بهبود می‌دهد. PMMA را میتوان از تکپار آن با استفاده از روش های مختلف بسپارش به دست آورد. تکپار با استفاده از روش‌های متداول آغازگرهای رادیکال آزاد و آنیونی به روش‌های توده ای، محلولی، تعلیقی (suspension) و نامیزه ای (emulsion) تحت بسپارش قرار می‌گیرد. به دنبال کشف روش جدید بسپارش با نام بسپارش رادیکالی انتقال اتم (ATRP) توسط Krzysztof Matyjaszewsk در سال ۱۹۹۵، Matyjaszewsk و همکاران به طور موفقیت آمیزی تکپار متیل متاکریلات (MMA) را بسپارش کردند تا PMMA را به صورت یک بسپار زنده با درصد تبدیل ۸۰ درصد، پراکندگی (پهنای توزیع وزن مولکولی یک بسپار) کم ۱/۱ و جرم مولکولی ۲۰۰۰۰ در چند ساعت تولید کنند.
در این بررسی، خواص فیزیکی و شیمیایی PMMA به طور مختصر آورده شده است. تاکید بر شناسایی ویژگی‌هایی که بر کاربردهای گسترده‌تر این بسپار تاثیر می‌گذارند، شده است. در نهایت، این مقاله پیشرفت‌های اخیر در کاربردهای بسپار در زمینه‌های زیست پزشکی، تفکیک مولکولی، خورشیدی، حسگر، الکترولیت های باتری، فعالگرهای بادی، رسانایی بسپار، گرانروی و کاربردهای نانوفناوری را نشان می‌دهد. با توجه به این موضوع، این بررسی می‌تواند دروازه‌ای به روی محققان علم و فناوری بسپار باز کند و به صنعتگران به تولید در مقیاس بزرگ کمک کند.
ویژگی‌ها
از دیدگاه شیمی، عناصر، ترکیبات، مولکول‌ها و درشت مولکول‌ها ویژگی‌هایی دارند که وجود خود را به عنوان ماهیت برای دانشمندان و تحلیلگران ثابت می‌کنند. نمونه‌هایی از چنین ویژگی‌ها عبارت اند از رنگ، بو، بافت، نقطه جوش، نقطه ذوب، چگالی، بلورینگی، کشسانی و غیره. این ها، ویژگی هایی است که دانشمندان از آن ها به عنوان خواص فیزیکی ماده نام می برند. با این حال، ویژگی‌های این مواد را میتوان با هدف تولید ماده جدید با ویژگی‌های جدید، اصلاح کرد یا به طور دائم به شکل دیگری تغییر داد. این تغییر تنها از طریق برهم کنش با ماده دیگری از همان نوع یا انواع مختلف آن حاصل می‌شود. این چیزی است که دانشمندان آن را خواص شیمیایی یک ماده می‌نامند. بنابراین، PMMA به عنوان یک درشت مولکول نمی‌تواند یک استثنا باشد؛ این ماده دارای خواص فیزیکی و شیمیایی است که باید مورد بحث قرار گیرد.
1. خواص فیزیکی PMMA
برگردان: مهندس محمد مهدی فرهوش
[email protected]
(ادامه دارد …)
متن کامل این مقاله را در شماره 216 ماهنامه بسپار که در نیمه مهرماه منتشر شده است، بخوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق فیدیبو قابل دسترسی است.
