مونومر، پلیمرها

مونومر، پلیمرها

دانلود پایان نامه

مونومرها به وسیله پیوندهای کووالانت به یکدیگر اتصال یافته و زنجیرهای طویل را تشکیل میدهند. مونومرها در یک فرایندی به نام پلیمریزه شدن با یکدیگر واکنش داده و زنجیرهای خطی یا شبکه سهبعدی را تشکیل میدهند. برای اینکه یک مولکول بتواند مونومر باشد، باید دو یا چند محل اتصال داشته باشد، تا از این طریق بتواند با مونومرها اتصال یافته و تشکیل زنجیرهای پلیمری نماید.
۲-۸-۲.انواع پلیمر ساختاری

تعداد واحدهای تکرارشونده در یک مولکول بزرگ درجه بسپارش یا درجه پلیمریزاسیون نامیده می‌شود. بسپارهایی که فقط از یک نوع واحد تکرار شونده تشکیل شده‌اند، جوربسپار ۱۷ و آن‌هایی که از دو واحد تکرارشونده تشکیل شده‌اند، هم بسپار ۱۸ نامیده می‌شوند. گاهی لفظ تر پلیمر۱۹ نیز برای محصولات حاصل از بسپارش سه تک پار (مونومر) به کار می‌رود. در عین حال، در مورد محصولاتی که با بیش از سه تک پار بسپارش شده‌اند، لفظ ناجوربسپار۲۰ رایج است.
۲-۸-۳.بسپارها از نظر اثر پذیری در برابر حرارت به دو دسته تقسیم می‌شوند:
۱.ترموپلاستیک‌ها (گرما نرم‌ها )
ترموپلاستیکها، پلیمرهایی هستند که هنگام حرارت دهی ذوب می‌شوند هنگام سرد کردن جامد می‌شوند
۲.ترموستها (گرماسخت‌ها )
ترموستها، بسپارهایی هستند که هنگام حرارت دهی ذوب نمی‌شوند بلکه در دماهای بسیار بالا به صورت برگشت ناپذیری تجزیه می‌شوند.
۲-۸-۴.انواع پلیمرها بر اساس منبع تهیه
پلیمرها را به سه گروه عمده تقسیم می‌کنند
۱.بیوپلیمرها یا پلیمرهای طبیعی مانند سلولز ، نشاسته ، پروتئین‌ها و …
۲.پلیمرهای معدنی مانند الماس ، گرافیت ، اکثر اکسیدهای فلزی و …
۳.پلیمرهای سنتزی پلیمرهایی هستند که منشأ آن‌ها عموماً مونومرهایی از نفت خام و قطران زغال سنگ است
۲-۸-۵.انواع روشهای پلیمریزاسیون
معمولاً سنتز پلیمرها به دو صورت انجام میگیرد:
۲-۸-۵-۱.پلیمریزاسیون افزایشی۲۱:
در این نوع پلیمریزاسیون ، از ترکیباتی که باند دوگانه (C ═ C) دارند، پلیمر می‌سازند مثل تولید پلی اتیلن از اتیلن. C2H4 → (─ C2H4 ─)n پیوند دوگانه در معرض حمله به وسیله رادیکال آزاد یا آغازگرهای یونی قرار میگیرد و یک مرکز فعال جدید را ایجاد مینماید. این مرکز فعال، یک زنجیر در حال رشد را به وجود میآورد و مرکز فعال نهایتاً به وسیله یک واکنش پایانی خنثی میشود. مولکولهای مونومر با گذشت زمان به زنجیر در حال رشد اضافه میشوند. واکنش، محصول حذف نخواهد داشت. این نوع پلیمریزه شدن در سه مرحله متفاوت، آغاز، انتشار و پایان صورت میگیرد.

۲-۸-۵-۲.پلیمریزاسیون تراکمی۲۲
اگر در یک پلیمریزاسیون ، بر اثر واکنش مونومرها با هم ، مولکول‌های کوچکی مثل H2O و NH3 و … خارج شوند، این نوع پلیمریزاسیون را تراکمی می‌نامند.

۲-۹.پلیمرهای قالب مولکولی۲۳
پلیمرهای قالب مولکولی از مسائل تحقیقاتی مهم یک دهه اخیر محسوب می‌شوند. این مواد که به آنها آنتی بادیهای مصنوعی هم گفته می‌شود، به گونه ای ساخته می‌شوند که با توجه به ویژگی‌های مولکولی مواد، به شکل قالب آن‌ها درآمده و فقط ماده مورد نظر را جذب می‌کنند و به همین علت هم پلیمر قالب مولکولی نام گرفته‌اند.
ویژگی‌های استثنایی این مواد آن‌ها را برای استفاده در حسگرهای شیمیایی دارورسانی، جداسازی مواد و اندازه گیری دارو مناسب کرده است. ضمن آن که با استفاده از پلیمرهای قالب مولکولی می‌توان ١٠٠ تا ١٠٠٠ برابر بهتر از روش‌های معمول آزمایشگاهی، غلظت مواد مورد نظر در خون یا ادرار را اندازه گیری کرد.
ظهور پلیمرهای قالب مولکولی مربوط به اوائل قرن ۱۹ است و فعالیتهای مقدماتی آن توسط شیمیدان روسی پولیاکو۲۴ انجام شد. به دنبال آن تئوری در مورد تنوع تشکیل آنتیبادیها در رویارویی با آنتیژنهای فعال زیستی توسط پائولینگ ارائه شد. طبق تئوری پائولینگ هر واحد ساختاری از آنتیبادی قادر است ساختار سه بعدی خود را در جهتیابیها و برهمکنشهای ممکن با آنتیژن تغییر دهد. بنابراین آنتیبادی با نقاط نقش شده آنتیژن که به عنوان مولکول هدف یا الگو به کار میرود، ترکیب میشود که بعدها این تئوری در پلیمرهای قالب مولکولی به کار گرفته شد.(Liu, Feng et al. 1999)21 (Huse, Böhme et al. 2002)22 ایده ساخت آنتی بادیهای مصنوعی به روش پلیمریزاسیون از سال‌ها قبل وجود داشته است، اما تلاش‌های جدی برای ساخت این نوع مواد به سه دهه اخیر مربوط می‌شود. در سال ١٩٨١ برای اولین بار قالب گیری مولکولی به روش غیر کووالانسی توسط کلاً مسباخ و همکارانش در سوئد به طور موفقیت آمیزی انجام شد.آن‌ها نشان دادند با مخلوط کردن مونومر عاملی و مولکول الگو، اتصالات غیر کووالانسی سریعاً شکل می‌گیرد و با ادامه پلیمریزاسیون، قالب گیری مولکولی به نحو مطلوبی انجام می‌شود. امروزه این پلیمرها کاربردهای مختلفی دارند که می‌توان به تهیه ستون‌های کروماتوگرافی، کاتالیزور واکنش‌ها و طراحی حسگرهای شیمیایی اشاره کرد..
در تحقیقات انجام شده در زمینه پلیمرهای قالب مولکولی، جدای از اهمیت مولکول‌های الگوی به کار رفته (داروها، سموم، ترکیبات آلی، کاتیون‌ها و…) توسعه دانش فنی ساخت پلیمرهای قالب مولکولی یاMIP بسیار حائز اهمیت است این پلیمرهای هوشمند، پلیمرهای سنتزی با گزینش پذیری بالا برای مولکول الگو هستند. با توجه به مزایایی نظیر گزینش پذیری، آزادی عمل برای طراحی مولکولی، پایداری مکانیکی و شیمیایی، سادگی و ارزان قیمت بودن، تحقیقات گست
رده در این زمینه صورت گرفته که منجر به کاربردهای متعدد این تکنیک شده است. (Stevenson 1999)23
اهمیت دیگر پلیمرهای قالب مولکولی در روش‌های جداسازی و اندازه‌گیری داروها، سادگی این روش‌ها و امکان اتوماسیون روش‌هاست. به طور معمول برای اندازه گیری ماده در سرم یا خون باید با روش استخراج مایع مایع دارو را از سیال استخراج کرد که این روش به مقدار زیادی حلال آلی نیاز دارد که پر هزینه بوده و از نظر محیط زیستی نیز مضر است. یکی از کاربردهای دیگر این پلیمرهای هوشمند در دارورسانی برای رهاسازی کنترل شده دارو است. شاید در آینده‌ای نزدیک بتوان از این پلیمرها برای دارورسانی هدفمند به سلول‌های سرطانی در بدن استفاده کرد.
۲-۹-۱.مزایای پلیمرهای قالب مولکولی
۱) به آسانی تهیه میشوند.
۲) پایداری شیمیایی و دمایی بالایی دارند.
۳) امکان تهیه آن‌ها در اشکال مختلف و در شرایط متفاوت وجود دارد.
۴) برای مولکولهای زیستی میتوانند استفاده شوند.
۵) قابل نگهداری در بازه زمانی طولانی است به طوری که خواص فیزیکی و شیمیایی اصلی خود را حفظ می‌کند.
۶)به دفعات قابل استفاده است بدون آنکه کارایی آن کاهش یابد
۷)هزینه تهیه و نگهداری آن پایین است
۲-۹-۲.عوامل سازنده یک پلیمر قالب مولکولی
مونومر عاملی
عامل ایجاد کننده اتصالات عرضی
مولکول هدف(قالب)
آغازگر
حلال

مطلب مرتبط :   قانون آیین دادرسی مدنی

MIT25 یک تکنیک برای ساخت گیرنده های مصنوعی با پیش فرض انتخابی و ویژه برای یک ماده معین که به عنوان یک ترکیب ایده آل در موارد کاری متفاوت قابل استفاده است.قالب مولکولی؛ ماتریکس پلیمرهای بدست آمده از تکنولوژی قالب گیری مولکولی به عنوان تشخیص دهنده قوی برای شناخت عناصر طبیعی بکار می روند و همانند آنتی بادی‌ها و گیرنده های بیولوژی هستند همچنین در جداسازی و آنالیز نمونه های پیچیده ای همچون سیالات بیولوژی و نمونه های محیط زیستی مفید می‌باشند.
پلیمر قالب مولکولی بر اساس شکل گیری یک کمپلکس بین یک مولکول هدف(قالب) و یک مونومر است. در حضور مقدار زیادی از عوامل اتصال دهنده یک شبکه پلیمر سه بعدی شکل می‌گیرد بعد از اتمام مرحله پلیمریزاسیون قالب از پلیمر جدا می‌شود شکل و اندازه و عوامل شیمیایی قسمت تشخیص دهنده مکمل مولکول قالب می‌باشد..معمولاً اثرات متقابل درون مولکولی شبیه پیوندهای هیدروژنی ؛ دو قطبی– دو قطبی و اثرات یونی بین مولکول قالب و گروه عاملی حاضر در ماتریکس پلیمر عوامل موثر تشخیص مولکولی را ایجاد می‌کنند. بنابراین پلیمر حاصل تنها مولکول‌های قالب را تشخیص داده و به صورت انتخابی پیوند می‌دهد.
پلیمرها باید نسبتاً سخت باشند تا مکانهای خالی ایجاد شده پس از حذف مولکول هدف، دوام داشته از طرف دیگر باید انعطافپذیر هم باشند تا بتوانند مولکولهای قالب گیری شده اولیه را رها سازند و بعد از آن بتوانند مولکولهای هدف را دوباره جذب سطحی کنند و تعادلی سریع بین دو حالت برقرار باشد. پس با دو وضعیت متضاد روبرو هستیم که نیازمند بهینهسازی دقیق است.گاهی سنتز و طراحی MIP سخت است و این تنها به خاطر تعدد متغیرهای درگیر در فرایند است و نیازمند توجه به ماهیت و کیفیت مونومرهای عاملی، عوامل اتصال عرضی، حلالها و آغازگرها و نیز توجه به مدت و دما و طول فرایند پلیمریزاسیون و نحوه شروع می‌باشد.(Alizadeh 2010)24
علاوه بر این پارامترها، بهینهسازی محصول نهایی با این همه متغیر سخت است چرا که تغییر در برخی از این متغیرها بر روی ویژگیهای ریخت شناسی و شیمیایی پلیمرهای قالب مولکولی اثرگذار است.

مطلب مرتبط :   منبع پایان نامه ارشد درباره شیوه های تامین مالی

(۲-۶).تصویر کلی از پلیمریزاسیون قالب مولکولی

۲-۹-۲-۱.مونومر عاملی
نسبت درست بین مولکول الگو ومونومراز اهمیت زیادی برخوردار می‌باشد چرا که این نسبت در تعداد حفر‌ها تشکیل شده تأثیر دارد مشخص شده است که نسبت بالاتر مونومر به مولکول الگو منجر به ایجاد محلهای گزینش پذیر بیشتری برای جذب سطحی خواهد شد.اگر اتصال بین مونومر و مولکول قالب از نوع کووالانسی باشد نسبت بین مونومر و قالب تنها توسط مکان‌های فعال در قالب تعیین می‌شود و افزایش نسبت تأثیری در تشکیل حفرهای مولکولی ندارد. با توجه به برهم کنش غیر کووالانسی بین مونومر و قالب تأثیر تعداد عوامل برهمکنش کننده بر تعداد پیش پلیمر تشکیل شده و تعداد محل‌های اتصال و اگر در نظر بگیریم که متناظر با افزایش تعداد محلهای اتصال در پلیمر قالب مولکولی در نهایت افزایش فاکتور گزینش پذیری و انتخاب‌گری در هر گرم از پلیمر را خواهیم داشت.اهمیت تناسب بین مونومر و قالب و بهینه کردن ان مشخص می‌شود.(Stevenson 1999)23
نسبت مرسوم مونومر به مولکول الگو، ۱:۴ است که در برخی از موارد، مقادیر بیشتری از مونومر نیز گزارش شده است. مشخص شده است که نسبت بالاتر مونومر به مولکول الگو منجر به ایجاد محلهای گزینش پذیر بیشتری برای جذب سطحی خواهد شد.(Nicholls, Andersson et al. 2009)25
ماهیت مونومر و قالب هم اهمیت دارد. ماهیت مونومر و مولکول الگو به گونهای با هم متناسب باشند (به طور مثال یکی دهنده پیوند هیدروژنی باشد و دیگری پذیرنده پیوند هیدروژنی) تا به حداکثر قابلیت تشکیل کمپلکس و در نهایت قالب گیری مناسب نائل آییم.

(۲-۷) .مونومرهای رایج برای تهیه پلیمرهای قالب مولکولی

مطلب مرتبط :   تحقیق رایگان درباره داستان سیاوش

۲-۹-۲-۲.مولکول هدف (قالب)
مولکول قالب مانند هسته مرکزی در پلیمر می‌باشد.برهم‌کنش‌های بین مولکول قالب و مونومر تعیین کننده تعداد حفر‌ها و کیفیت تشکیل آن‌ها است.مولکول قالب باید طی
فرایند پلیمریزاسیون پایدار باشد و خواص فیزیکی و شیمیایی اولیه خود را حفظ کند .همچنین فاقد برهمکنش شیمیایی با هر یک از اجزا باشد.
یکی از جذابیتهای روش قالب گیری کردن مولکولها این است که گستره وسیعی از آنالیتها را شامل میشود البته مشکل اینجاست که برخی از الگوها را هم نمیتوان در شرایط پلیمریزاسیون قالب گیری کرد. آنچه رایج است استفاده از مولکولهای کوچک است، اما در مورد مولکولهای بزرگ مانند پروتئینها قالب گیری دشوارتر است. دلیل اولِ آن، این است که الگوهای بزرگ سخت میباشند و از این رو حفرههای اتصالِ کاملاً واضح و مشخصی را در طی فرآیند پلیمریزاسیون ایجاد نخواهند کرد. علاوه بر این ساختار بیومولکولهای بزرگ مثل پروتئینها در شرایط دمایی و نوری در طی فرایند پلیمریزاسیون ممکن است آسیب ببینند و تخریب شوند. از طرف دیگر نفوذ مولکولهای بزرگ مثل پپتیدها و پروتئینها در شبکه پلیمر و جذب سطحی شدن در محلهای قالب گیری شده بسیار دشوار است.(Turiel and Martín-Esteban 2010)26

۲-۹-۲-۳.عامل اتصالات عرضی
اتصالدهنده عرضی، جهت حفظ آرایش سهبعدی ” مونومر- مولکول الگو ” استفاده میشود.
یکی از نکات مهم در تهیه پلیمرهای قالب مولکولی پایداری و سختی انها است. پلیمرها باید نسبتاً سخت باشند تا مکانهای خالی ایجاد شده پس از حذف مولکول هدف، دوام داشته باشد این مهم وابسطه به خواص مونومر ایجاد کننده اتصال عرضی می‌باشد. گزینش پذیری پلیمر، کاملاً با میزان اتصال دهنده عرضی به کار رفته در سنتز پلیمر قالب مولکولی مرتبط است. انتخاب درست عامل اتصالات عرضی، انتخابی پراهمیت است که در واقع پیش برنده واکنشهای تکمیلی مولکول قالب و مونومر عاملی میباشد. خواص فیزیکی پلیمر و دوام و استحکام و همچنین تعداد حفر‌ها تشکیل شده وابسته به خواص اتصال دهنده عرضی است.
از نقطه نظر پلیمریزاسیون، نسبتهای بالای اتصال دهنده عرضی مطلوب هستند، برای اینکه باعث میشود که به حفر‌ها بزرگ و پایدار برسیم و از نظر پایداری مکانیکی هم به شرایط مطلوبی نائل آییم.
در پلیمرها نسبت اتصال دهنده عرضی بیش از۸۰ % است تا خواص فیزیکی و پایداری مد نظر حاصل شود.

(۲-۸) .ساختار شیمیایی اتصال دهندههای عرضی استفاده شده در سنتز پلیمرهای قالب مولکولی

۲-۹-۲-۴.حلال
یک حلال خوب باید دارای ویژگی‌های ذیل باشد:
۱)تمام اجزای دخیل در واکنش در ان محلول باشد.
۲)برهمکنش شیمیایی با اجزا و محصول تولیدی نداشته باشد.
۳)در صورت امکان غیر سمی باشد
۴)به راحتی قابل حذف باشد.
۵)حلال پوشی اجزا به گونه ای باشد که کمترین ممانعت در برهم‌کنش‌های بین مولکولی را داشته باشد
در سنتز پلیمرهای قالب مولکولی مرحله تشکیل پیش پلیمر از برهمکنش بین مونومر عاملی و قالب اهمیت زیادی

دیدگاهتان را بنویسید

Close Menu