نوشته‌ها

پلیمریزاسیون

ماکرومولکولی (مولکول های درشت) که ساختار آن به مونومر یا مونومرهایی که در تهیه آن به کار می رود بستگی دارد ، پلیمر نامیده می شود. در صورتی که شمار کمی از مونومرها با یکدیگر پیوند برقرار نمایند ، پلیمری با وزن مولکولی کم حاصل می شود که به نام الیگومر می باشد.
به واکنش شیمیایی که باعث برقراری پیوند میان مونومرها می گردد ، فرآیند پلیمریزاسیون (پلیمر شدن یا بسپارش) می گویند.

فرآیند پلیمریزاسیون (Polymerization)

در عمل پلیمریزاسیون ، گروه های پایانی از واحدهای ساختاری تشکیل شده اند که زنجیرهای پلیمری به آن خاتمه می یابد. همچنین در تمامی پلیمرهای مصنوعی ، یک واحد شیمیایی معین چندین مرتبه تکرار خواهد شد ، که به هنگام نمایش در داخل کروشه قرار می گیرد. مانند:

درجه پلیمری شدن (DP) اصطلاح دیگری است که مربوط به شمار کل بخش های ساختاری پلیمر ، یعنی طول زنجیر و وزن مولکولی آن می باشد.

پلیمریزاسیون

پلیمرهای ترموپلاستیک به چه نوع پلیمرهایی اطلاق می گردد؟

در صورتی که پلیمر در برخی از حلال های شیمیایی محلول باشد و در بیشتر موارد ذوب شود و سیال گردد ، ترموپلاستیک نامیده می شود. چنین پلیمرهایی مشبک نیستند ، یعنی خطی یا شاخه ای نمی باشند.

پلیمرهای ترموست چه نوع پلیمرهایی هستند؟

ترموست یا گرما سخت به پلیمرهایی گفته می‌ شود که در اثر گرما ذوب نمی‌شوند ، بلکه در دماهای بسیار بالا به صورت برگشت ناپذیری تجزیه می‌شوند. این رزین ها معمولاً در حالت مایع هستند و در ترکیب با هاردنر یا خشک‌ کن واکنشی غیر قابل ‌برگشت انجام داده و سخت می‌ شوند. از انواع این رزین‌ ها می‌ توان به رزین پلی ‌استر ، وینیل استر ، رزین اپوکسی ، رزین فنولیک و… اشاره نمود.

نکته : ترموست یا ترموپلاستیک بودن از ویژگی های فیزیکی یک پلیمر می باشد.

فرآیندهای پلیمری شدن ( پلیمریزاسیون )

  • واکنش پلیمریزاسیون مرحله ای
  • واکنش پلیمریزاسیون زنجیری

تفاوت واکنش های پلیمری شدن (پلیمریزاسیون) مرحله ای و زنجیری

واکنش مرحله ای :

1- درجه پلیمر شدن یا DP ، کم تا متوسط است.
2- مونومر به سرعت مصرف می گردد ، در حالیکه وزن مولکولی به آهستگی افزایش می یابد.
3- واکنش نیاز به آغازگر ندارد. به عبارتی دیگر واکنش با یک گونه مکانیزم در همه مراحل پیش می رود.
4- مرحله پایانی وجود ندارد ، زیرا گروه های پایانی هنوز واکنش پذیر هستند.
5- سرعت پلیمریزاسیون با مصرف گروه های عاملی ، به طور ثابت کاهش می یابد.

واکنش زنجیری :

1- درجه پلیمر شدن بزرگ است .
2- مونومر به آهستگی مصرف می شود ، درحالیکه وزن مولکولی به سرعت افزایش می یابد.
3- مکانیزم های مراحل آغاز و انتشار تفاوت دارد.
4- سرعت پلیمریزاسیون با فرآوری واحدهای آغازگر افزایش یافته و سپس ثابت باقی مانده تا اینکه مونومر به پایان رسد.

پلیمریزاسیون

پلیمرهای صنعتی حاصل از فرآیند پلیمریزاسیون چیستند؟

پلیمرهای صنعتی که با انجام عمل پلیمریزاسیون در شرایط مختلف به دست می آیند ، به سه نوع اصلی دسته بندی می شوند که عبارتند از :

  • پلاستیک ها
  • الیاف
  • لاستیک ها (الاستومرها)
  • پوشش ها
  • چسب ها

تفاوت این چند گروه در ویژگی های مکانیکی آن ها می باشد که به آن سختی (Modulus) می گویند. بالاترین سختی مربوط به الیاف می باشد و پایین ترین میزان سختی مربوط به لاستیک ها است.
استفاده از پلیمرهای صنعتی که جایگزین مناسبی برای فلزات می باشد ، به سرعت در جهان گسترش پیدا نموده و مصرف این پلیمرها بیش از 150 تُن در سال است. در جدول زیر ، میزان مصرف هرگروه را مشاهده می نمایید:

پلاستیک

الیاف

لاستیک

پوشش ها و چسب ها

56%

18%

11%

15%

پلاستیک ها

از مهم ترین پلیمرهای ترموپلاستیک می توان به پلی اتیلن ، پلی پروپیلن ، پلی وینیل کلراید و پلی استایرن اشاره نمود. پلاستیک ها می توانند شفاف ، سخت و محکم باشند. این ویژگی ها به ساختار مولکولی و نیروی چسبندگی مولکول ها بستگی دارد. پلاستیک ها را می توان رقیب سرسخت فلزها ، سرامیک و شیشه دانست و علت آنست که این نوع مواد پلیمری ، دارای وزن کمتری می باشند و در برابر خوردگی پایداری بیشتری دارند.

پلیمریزاسیون

کاربرد تعدادی از پلاستیک های معروف که از لحاظ تجاری بسیار با اهمیت می باشند ، در جدول زیر به خوبی نمایش داده شده است:

گونه پلاستیک

نام اختصاری

کاربرد

پلی اتیلن سبک

LDPE

پوشش ها ، بطری های نرمش پذیر ، اسباب بازی ها ، ظروف خانگی ، بسته بندی فیلم

پلی اتیلن سنگین

HDPE

لوله ها و صفحات ، عایق سایزی سیم و کابل ، بطری ها

پلی استایرن

PS

اسباب بازی ها ، لوازم آشپزخانه ، عایق سازی (از نوع اسفنجی) ، بسته بندی

پلی وینیل کلراید

PVC

کف سازی ، عایق سازی ، ساختمان ، لوله های نرمش ناپذیر

پلی پروپیلن

PP

قطعات خودرو ، لوازم آشپرخانه ، پرده سازی ، طناب

مطلب پیشنهادی : کاربرد پلیمر های مصنوعی در پزشکی

الیاف

قابلیت های منحصر به فرد این نوع از پلیمرهای صنعتی همچون توانایی عالی برای کشیده شدن ، پایداری مناسب در برابر گرما ، پیچ و تاب خوردن و سختی بالا ، رنگ پذیری و … سبب شده تا با توجه به نیاز بازار، به میزان زیادی تولید و مصرف گردد.
پلی استر ، ریون استات ، نایلون ، اکریلیک از جمله مهم ترین الیاف مصنوعی به شمار می روند که از فرآیند پلیمریزاسیون به دست می آیند.

پلیمریزاسیون

لاستیک ها

لاستیک یا الاستومرها پلیمرهایی هستند که ساختار مشبکی دارند و توانایی کشش و انقباض سریعی دارند. به عبارتی دیگر ویژگی های نرمش پذیر (پایداری کم در برابر فشار) آن ها استفاده از از این نوع پلیمرها را در صنایع مختلف متداول نموده است. مهم ترین الاستومرها ، استایرن بوتا دی اِن ، پلی بوتا دی اِن ، پلی اورتان ، اتیلن – پروپیلن و بوتیل می باشند.

پلیمریزاسیون

بیشتر بخوانید : کاربرد پلی اورتان در صنعت

آغازگرهای رادیکال آزاد

استایرن ، متیل متاکریلات و برخی سیکلو آلکن ها از جمله مونومرهایی هستند که در اثر گرما دادن و بدون افزایش هرگونه آغازگر رادیکال آزاد ، دستخوش پلیمری شدن ( پلیمریزاسیون ) می شوند اما بیشتر مونومرها نیازمند مقداری آغازگر هستند. آغازگرهای آزاد عموماً به چهار گونه دسته بندی می شوند :

1- پراکسیدها و هیدروپراکسیدها
2- ترکیب های آزو
3- آغازگرهای ردوکس
4- فوتوآغازگرها (آغازگرهای نوری)

پراکسیدها (ROOR) و هیدروپراکسیدها (ROOH)

این نوع آغازگرها در برابر گرما ناپایدارند و در یک دمای مناسب به رادیکال های مربوطه تبدیل شده که دما و سرعت تجزیه به ساختار مولکولی بستگی دارد. بنزوئیل پراکسید ، دی استیل پراکسید معمول ترین پراکسید می باشد که بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.

ترکیب های آزو

ترکیب های آزو که به عنوان آغازگر مورد استفاده قرار می گیرند ، دارای گروه های سیانو بر روی کربن های پیوند شده به گروه آزو می باشند.

آغازگرهای ردوکس (اکسایش – احیا)

فرآوری رادیکال های آزاد با واکنش های انتقال یک الکترون به خصوص برای پلیمریزاسیون در دمای پایین ، و همچنین پلیمر شدن امولسیون یعنی مایع در مایع صورت می پذیرد.

آغازگرهای نوری

دی سولفیدها ، بنزوئین و بنزیل نمونه هایی از آغازگرهای نوری هستند. برتری که آغازگرهای نوری نسبت به آزو و پراکسیدها دارند ، اینست که از دما پیروی نمی کنند ، این در حالیست که پراکسیدها و آزو به روش نوری و گرمایی تجزیه می شوند. به کمک آغازگرهای نوری ، عمل پلیمریزاسیون در دماهای خیلی پایین نیز انجام می گیرد.

سینتیک و مکانیزم پلیمریزاسیون

آغاز پلیمریزاسیون زنجیر رادیکال آزاد شامل دو واکنش می باشد:

  • فرآوری رادیکال آغازگر
  • افزایش رادیکال آغازگر به مونومر

افزایش رادیکال مونومر به مولکول مونومر دیگر و سپس افزایش الیگومر و پلیمر رادیکالی به مونومر در دسترس ، منجر به واکنش های فرآیند پلیمر شدن ( پلیمریزاسیون ) زنجیری می شود.

دو راه اصلی که براساس آن مرحله پایان می تواند در پلیمریزاسیون رادیکال آزاد رخ دهد ، عبارتست از:
1- جفت شدن رادیکال (ترکیب شدن)
2- تسهیم نامتناسب (Disproportionation) (دربرگیرنده جابجایی یک اتم از یک بخش پایانی زنجیر به بخش پایانی دیگر می باشد. این اتم معمولاً هیدرژن است)

تفاوت فرآیند ترکیب شدن با تسهیم نامتناسب

فرآیند ترکیب شدن منجر به باقی ماندن آغازگر در دو بخش پایانی زنجیر پلیمری می شود ، در حالی که تسهیم نامتناسب منجر به باقی ماندن آغازگر در یک انتها می گردد.

اینکه تا چه اندازه گام پایان ، توسط «جفت شدن» یا به وسیله « تسهیم نامنتاسب » انجام پذیرد ، به ساختار مونومر (ساختار رادیکال پایانی زنجیر) بستگی دارد. به طور مثال ، رادیکال های پلی استایرن در دمای پایین دستخوش جفت شدن می شوند و رادیکال های پلی متیل متاکریلات دستخوش تسهیم نامتناسب می گردند که در تصاویر زیر مشخص است :

جفت شدن

 

تسهیم نامتناسب

فروش انواع محصولات شیمیایی و آزمایشگاهی | یکتا پلیمر پارسا

یکتا پلیمر پارسا با سابقه ای بالغ بر چندین دهه حضور فعال در عرصه فروش مواد شیمیایی و در رقابت با شرکت های بزرگ ، با کسب رضایت مندی مشتریان خود و تأمین نیاز و خواسته ی آن ها با عرضه بهترین محصولات داخلی و خارجی (مواد پلیمری ، انواع رزین ها و … ) آماده خدمت رسانی می باشد.

کاربرد پلیمر

از دیرباز ترکیبات مختلف فلزی و سرامیکی در کاربردهای پزشکی به منظور جایگزینی ، ترمیم یا بهبود عملکرد بافت های بدن به کار می روند. با ظهور و رشد پلیمرها در چندین دهه اخیر ، متخصصان این حوزه توجه بیشتری را در به کارگیری این مواد در علوم پزشکی به کار گرفتند.
نزدیک بودن خصوصیات شیمیایی و مکانیکی تعدادی زیادی از آن ها به بافت های بدن ، تنوع فراوان و ارزان بودن آن ها موجب گردید تا بیش از سایر مواد در ساخت رگ های مصنوعی ، کاشتنی های ارتوپدی یا دندانی ، دریچه های قلبی ، کاشتنی های سینه ، عدسی ها و لنزهای چشمی ، نخ های بخیه ، تصفیه خون و دیالیز و همچنین الیاف مصنوعی حامل دارو برای رسیدن به بافت های آسیب دیده سرطانی مورد استفاد قرار گیرند. اکنون دیگر کاربرد پلیمر ها در مصارف مختلف پزشکی بسیار مشاهده می گردد.

بررسی کاربرد پلیمر های مصنوعی در مصارف پزشکی

از نظر متخصصان و دانشمندان علم پلیمر ، برای اینکه از پلیمرها بتوان به بهترین شکل در کاربردهای پزشکی بهره لازم را برد ، باید آن ها را به دو دسته زیست پایدار و زیست تخریب پذیر تقسیم بندی نمود.
این دسته بندی براساس مدت زمان عملکرد کاشتنی پلیمری درون بدن در نظر گرفته می شود.

پلیمرهای مصنوعی زیست پایدار

  • پلی اتیلن
  • پلی پروپیلن
  • پلی اکریلات
  • پلی آمید
  • پلی تترافلورواتیلن
  • پلی اورتان
  • سیلیکون
  • پلی استال

پلیمرهای مصنوعی زیست تخریب پذیر

  • پلی لاکتیک اسید
  • پلی کاپرولاکتون
  • پلی انیدرید
  • پلی دیوکسان
  • پلی گلیکولیک اسید

کاربرد پلیمر پلی اتیلن در پزشکی

پلی اتیلن از مهم ترین و پُرکاربردترین انواع پلیمرهای مصنوعی می باشد. لوازم ساخته شده از این پلیمر در خانه همه افراد پیدا می شود. کیسه های پلاستیکی ، بطری های آب ، قوطی های لوازم بهداشتی ، اسباب بازی و … نمونه های متداولی از به کارگیری این نوع پلیمر در آن ها می باشند.

ساختار کلی پلی اتیلن

در واقع می توان پلی اتیلن را پُرمصرف ترین پلاستیک در سطح دنیا دانست. خواص منحصر به فرد این پلیمر موجب گردید تا در علوم پزشکی نیز از آن بهره گرفته شود. از این رو در کاشتنی های ارتوپدی همچون مفاصل ران و زانو به کار می رود. به علاوه جایگزین مناسبی برای استخوان می باشد. (از کامپوزیت های پلی اتلینی و ترکیبات سرامیکی همچون بتاتری کلسیم فسفات یا هیدروکسی آپاتیت برای این منظور می توان بهره گرفت.)
در واقع طبق تحقیقات انجام شده ذرات پلی اتیلنی جدا شده از کاشتنی باعث افزایش حجم استخوان می گردد که این موضوع در علوم پزشکی بسیار با اهمیت می باشد.

کاربرد پلیمر

دلایل استفاده از پلی اتیلن

  • خصوصیات فیزیکی – مکانیکی عالی
  • استحکام کششی بالا
  • مقاوم در برابر سایش
  • ضریب اصطکاک کم
  • خزش پایین
  • انعطاف پذیری بالا

کاربرد پلیمر پلی پروپیلن در پزشکی

پلی پروپیلن با ساختاری مشابه با پلی اتیلن قابلیت استفاده در صنعت پزشکی را دارا می باشد.
پلی پروپیلن را می توان از خانواده پلیمرهای وینیلی دانست که به جای هیدروژن مستقر در پلی اتیلن ، گروه متیل قرار دارد. مش های پلی پروپیلنی در ترمیم دیواره شکم در بیماری فتق ، پروتزهای مفاصل انگشت و نخ های بخیه کاربرد دارد.

کاربرد پلیمر

کاربرد پلیمر پلی اکریلات در پزشکی

پلی اکریلات ها ، پلیمرهای وینیلی می باشند که امروزه به عنوان بیومتریال کاربرد فراوانی پیدا نموده اند.

ساختار اکریلات


پلی متیل متاکریلات در مواد ترمیمی دندان ، لنزهای داخل چشمی ، لنزهای تماسی سخت استفاده می گردد.

کاربرد پلیمر

از دیگر کاربرد پلیمر اکریلات ، پلی سیانواکریلات می باشد که در ترکیب چسبهای زیستی برای ترمیم اجزای کره چشم مثل قرنیه و شبکیه و همچنین از فیلم های آن به عنوان پوست مصنوعی در درمان سوختگی های شدید استفاده می نمایند.
همچنین پلی اکریلو آمید در تهیه ماهیچه های مصنوعی ، بیوسنسورها و جداسازی بیومولکول ها مانند پروتئین و DNA کاربرد دارد.

بیشتر بدانید : بیومتریال چیست؟ بیومتریال ها موادی با ریشه مصنوعی یا طبیعی هستند که برای زمان مشخصی ، جایگزین نسوج از دست رفته بدن ، بازسازی یا جایگزینی هر بافت ، تکمیل عملکرد بافتی یا ترمیم اعضای از کار افتاده ای مورد استفاده قرار می گیرند که به دلایل مختلف از جمله بیماری یا تصادف قادر به انجام وظیفه خود نباشد.

مثال هایی از کاربرد بیومتریال

اندام

مثال

استخوان

کاشتنی های (صفحات) استخوانی

قلب

دریچه قلب مصنوعی ، ضربان ساز

چشم

عدسی تماسی چشم ، عدسی داخل چشمی

گوش

گوش میانی ، بازسازی گوش خارجی

ریه

دستگاه تأمین اکسیژن

مثانه

سوند

کلیه

دستگاه دیالیز کلیه

کاربرد پلی وینیل کلراید در پزشکی

پلی وینیل کلراید یا PVC از جمله پلیمرهای ارزان و پرمصرف می باشد که خواص منحصر به فرد آن سبب شده است تا در پزشکی نیز قابل استفاده باشد. البته باید این را در نظر داشت که به اعتقاد بسیاری از افراد تماس مداوم با PVC ، خود می تواند منجر به بروز سرطان در فرد گردد. (به دلیل وجود اتم کلر آزاد)
از این رو از پلی وینیل کلراید در کاربردهای درون بدن استفاده نمی گردد. اتم های کلر آزاد باید از ساختار این پلیمر حذف گردد تا بتوان آن را در پزشکی به کار گرفت. از پلی وینیل کلراید اصلاح شده در تهیه ست های سرم استفاده فراوانی می گردد.

ساختار پلی وینیل کلراید

کاربرد پلیمر پلی وینیل الکل در پزشکی

پلی وینیل الکل یا PVA را می توان پرمصرف ترین پلیمر محلول در آب برشمرد. از این ماده در ساخت غضروف های مصنوعی ، منیسک زانو ، غضروف مفصل شانه یا دیسک بین مهره ای بهره گرفت.

کاربرد پلیمر

خواص PVA برای استفاده در صنایع پزشکی

  • عدم سمیت
  • عدم سرطان زایی
  • توانایی محافظت از سلول ها
  • قابلیت رساندن مواد غذایی به سلول ها
  • زیست سازگاری بالا
  • به راحتی قابل تولید است.

ساختار پلی وینیل الکل

ترکیب PVA با سایر مواد و کاربردشان در پزشکی به چه صورتی می باشد؟

از این پلیمر در کنار سایر مواد پلیمری و غیرپلیمری ، می توان بهره لازم را در تولید محصولات مختلف پزشکی گرفت. به طور مثال :

1- ترکیب PVA و پلی کاپرولاکتون : تأثیرات مهمی را در کاهش تجمع سلول های التهابی دارد.

2- کامپوزیت PVA و کیتوسان : در پانسمان های زخم قابل استفاده می باشد.

3- ترکیب PVA و گلیسرول : در بالا بردن خون سازگاری موثر است ، بدین صورت که چسبندگی و جذب پلاکت ها به سطح کاهش می یابد.

4- ترکیب PVA و پلی پیرولیدون : در مهندسی بافت (علمی که با هدف ایجاد جایگزین های زیستی که امکان بازیابی ، حفظ و بهبود عملکرد بافت صدمه دیده را دارد) کاربرد دارد.

5- اختلاط PVA و کلاژن : برای تولید قرنیه مصنوعی مورد استفاده قرار می گیرد.

6- از ترکیب PVA و ژلاتین : برای تهیه غشاهای موردنیاز در ساخت نخ بخیه بهره گرفته می شود.

کاربرد پلیمر پلی استایرن در پزشکی

پلی استایرن از دیگر اعضای خانواده پلیمرهای وینیلی است که دارای یک زنجیر طویل هیدروکربنی مباشد که به هر اتم کربن یک گروه فنیل متصل شده است. پلی استایرن از طریق روش پلیمریزاسیون رادیکال آزاد مونومر استایرن تولید می شود.

ساختار پلی استایرن

از این پلیمر ارزان قیمت در ست های تزریق و دیالیز خون ، بست ها و کیت های تشخیصی استفاده می گردد.

کاربرد پلیمر پلی اتیلن ترفتالات در پزشکی

از دیگر پلیمرهایی که به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی ایده آل آن در صنعت پزشکی قابل استفاده است ، پلی اتیلن ترفتالات یا PET می باشد. از جمله کاربرد پلیمر PET در تولید نخ های بخیه و پیوند رگ مصنوعی می باشد.

کاربرد پلیمر

کاربرد پلیمر پلی اورتان در پزشکی

خواص مکانیکی مناسب و سازگاری بیومتریال های ساخته شده از پلی اورتان با بدن ، این نوع از پلیمرها را به یکی از مهم ترین گروه های پلیمر مصنوعی برای استفاده در پزشکی تبدیل نموده است.

ساختار کلی یورتان


مقاومت در برابر تخریب ، سایش و زیست سازگاری بالای آن باعث شده تا در ساخت وسایل قابل کاشت در بدن استفاده گردد. پلی اورتان ها کوپلیمرهای بلوکی می باشند که دسته مهمی از الاستومرهای گرمانرم را تشکیل می دهند.

ویژگی های مثبت استفاده از پلی اورتان

داشتن بار سطحی منفی ، آب گریزی و مورفولوژی مناسب همچنین خون سازگاری بالا ، موجب می شود تا از آن ها در ساخت و تولید کاشتنی های قلبی عروقی استفاده نمود. بطن چپ مصنوعی قلب ، بالون های داخل آئورتی ، دریچه های قلب مصنوعی ، پوشش های لید ضربان سازها از دیگر مواردی است که توسط پلی اورتان ها شاخته می شود. از دیگر روش های نوین در نابودسازی تومورهای سرطانی به طور مستقیم ، رهاسازی دارو توسط الیاف هوشمند پلی اورتان دقیقاً بر روی همان تومور می باشد.
پلی اورتان ها در کاشتنی های طولانی یا کوتاه مدت زیست پایدار و زیست تخریب پذیر مورد استفاده قرار می گیرند.

کاربرد پلیمر

 

یکتا پلیمر پارسا | فروش انواع مواد پلیمری

امیدواریم مطلب کاربرد پلیمر در مصارف پزشکی مفید واقع شده باشد و بهره لازم را از آن برده باشید.

خُرسندیم که مجموعه یکتا پلیمر پارسا را برای خرید مواد شیمیایی و مواد پلیمری انتخاب نموده اید!