یونومرها

کلمات کلیدی
یون

یک یونومر، همانطور که ممکن است از نامش حدس زده شود، پلیمری حاوی یون است. (یک یون، همانطور که احتمالاً به یاد می­آورید اتمی است که دارای باری الکتریکی مثبت [+] یا منفی [-] است.) با وجود این، یک یونومر، چیزی فراتر از پلیمری با گروه­های یونی است. ما یک پلیمر با گروه­های یونی را یک پلی­الکترولیت می­نامیم. ولی یک یونومر، نوع خاصی از پلی­الکترولیت است. قبل از هر چیز، یونومرها کوپلیمر هستند. آنها دارای دو نوع واحد تکراری هستند: واحدهای تکراری غیر یونی و مقدار کمی واحدهای تکراری یون­دار. چقدر کم؟ گروه­های یونی کمتر از %۱۵ پلیمر را تشکیل می­دهند.

مثالی در رابطه با یک یونومر، پلی(اتیلن-کو-متاکریلیک اسید) است. این پلیمر، یک نمک روی یا سدیم (که یون­ها را فراهم می­آورد) از کوپلیمرهای مشتق شده از اتیلن و متاکریلیک اسید به حساب می‌آید.

اگر می‌خواهید این کوپلیمر را در حالت ۳بعدی ببینید، اینجا کلیک کنید.

جاذبه­های یونی شدیدی که به وجود می­آیند، خواص پلیمر را تحت تأثیر قرار می‌دهند. در یک یونومر، زنجیر­های غیرقطبی با هم در دسته­هایی جای می­گیرند و گروه­های یونی قطبی به سوی هم جذب می­شوند. این گروه­های یونی تمایل دارند خودشان را تا حدی در کناره­ها جمع کنند، ولی از آنجایی که آنها به زنجیرهای پلیمری متصل هستند، به راحتی قادر به انجام این کار نمی­باشند. این امر به یونومرهای گرمانرم اجازه می­دهد که همانند پلیمرهای شبکه­ای شده یا کوپلیمرهای قطعه­ای عمل کنند، به این شکل:

با این حال، یونومرها پلیمرهای شبکه­ای شده محسوب نمی‌شوند، و در حقیقت نوعی ترموپلاستیک به نام عامل ایجاد اتصال عرضی برگشت­پذیر هستند. با حرارت دادن، گروه­های یونی جاذبه­ی بین خود را از دست می­دهند و زنجیر­ها آزادانه به اطراف حرکت می­کنند. با افزایش تدریجی دما، زنجیر­ها سریع و سریع­تر به اطراف حرکت می­کنند و گروه­ها نمی­توانند در دسته­های خود باقی بمانند.این پدیده، خواص یک الاستومر، و فرآیندپذیری یک پلیمر گرمانرم را به پلیمر می­دهد. یونومرها گاهی اوقات با عنوان الاستومرهای گرمانرم شناخته می­شوند.

تا اینجا ما فقط درباره­ی آنچه که یونومرهای تصادفی نامیده می­شود، صحبت کردیم. یک یونومر تصادفی، یونومری است که گروه­های یونی در آن با یک توالی تصادفی به زنجیر اصلی متصل شده­اند. با وجود این، انواع دیگری از یونومرها نیز وجود دارند.

کاربرد دیگر یونومرها به عنوان یک غشاء نیمه­تراوا است. یک غشاء نیمه­تراوا ماده­ی نازکی است که به برخی مواد اجازه­ی عبور می­دهد، و در عین حال به بقیه اجازه­ی خارج شدن نمی­دهد. غشاهایی که از یونومرها تهیه می­گردند، غشاهای یون­گزین نامیده می­شوند. این غشاهای یون­گزین از طریق عبور دادن آب و نگهداری یون­های فلزی عمل می­کنند.

یکی از کاربردهای غشاهای یون‌گزین در تصفیه‌ی آب آشامیدنی است. غشاهای یون­گزین مقادیر یون­های فلزی، مثل سرب، را که در پسماندهای آبی کاهش می­دهند.شدن نمیر دااد را در داومر نیز وجود دارد.

با این روش، میزان یون موجود در آب تصفیه شده، حتی از مقادیر استاندارد تعیین شده توسط EPA (آژانس حفاظت محیط زیست) نیز کمتر خواهد بود. پلیمرها می‌توانند کاری ­کنند تا جهان مکانی پاکیزه‌تر و بهتر شود. این غشاها همچنین می­توانند برای بازیابی فلزات گران­بها از محلول­های رقیق، جدا کردن فلز روی از پسماندهای نساجی، و شیرین کردن آب شور به کار گرفته شوند.

یک غشای یون­گزین ویژه، یونومر پِرفلوئوروسولفونات است که دوپونت آن را نِیفیون نامگذاری کرده است. همه­ی یونومرهای پِرفلوئوروسولفونات، پایداری حرارتی و شیمیایی فوق­العاده،­ و توانایی جذب مقادیر باورنکردنی آب را دارند. غشاهای نِیفیون را می­توان به اشکال فیلم و لوله درآورد و در بسیاری از فرآیندهای خطرناک و خورنده به کار گرفت. برخی از چنین فرآیندهایی عبارتند از: تولید کلر، بازسازی اسیدهای مصرف شده، جداسازی در فرآیند شیمیایی، و نیز پیل­های سوختی و تجزیه­ی الکتریکی.