พอลิเมอร์ธรรมชาติ

พอลิเมอร์ธรรมชาติ

แบบแผนทั่วไปสำหรับการผลิตโพลีเมอร์จากพืช

โดยทั่วไป พลาสติกชีวภาพประมาณ 60% เข้าสู่บรรจุภัณฑ์ ไม่ใช่แค่พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเท่านั้น โพลีเมอร์เหล่านี้ยังใช้ในการผลิตเครื่องใช้บนโต๊ะอาหารแบบใช้แล้วทิ้ง ในภาคเกษตรกรรม (ฟิล์มป้องกัน) อิเล็กทรอนิกส์ (ตัวเชื่อมต่อ เปลือกคอมพิวเตอร์ ที่ชาร์จ โทรศัพท์มือถือ คีย์บอร์ด) มีแอพพลิเคชั่นใหม่ๆ เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ

ปัญหาคือเงินเช่นเคย ทุกวันนี้พลาสติกชีวภาพมีราคาแพงกว่าพลาสติกชีวภาพที่ได้จากวัตถุดิบไฮโดรคาร์บอนถึง 2-7 เท่า อย่างไรก็ตาม อย่าลืมว่าเมื่อ 5 ปีที่แล้วมีราคาแพงกว่า 35-100 เท่า แทบทุกกลุ่มของโพลีเมอร์ที่ทำจากปิโตรเลียมในปัจจุบันมีสารที่มาจากชีวภาพอยู่แล้วและอย่างน้อยก็อาจถูกแทนที่ได้บางส่วนในทุกการใช้งาน แต่ในขณะที่พลาสติกชีวภาพมีราคาแพงมาก การผลิตจำนวนมากของพวกมันก็ไม่สมจริง ผู้เชี่ยวชาญหลายคนเชื่อว่าทันทีที่โรงงานจำนวนมากเริ่มผลิตพลาสติกชีวภาพ ราคาจะลดลง จากนั้นโรงงานเหล่านั้นจะกลายเป็นคู่แข่งที่แท้จริงสำหรับโพลิเมอร์จากน้ำมัน เนื่องจากคุณสมบัติของวัสดุดีขึ้นและปริมาณการผลิตเพิ่มขึ้น มีแนวโน้มที่ชัดเจน แต่ในปัจจุบันนี้ เฉพาะพอลิเมอร์ที่มีคุณสมบัติเฉพาะตัวเท่านั้นที่สามารถแข่งขันในระดับมวลได้ เช่น เหล่านั้น ซึ่งใช้ในด้านเภสัชวิทยาและการแพทย์ กรดแลคติกยังมีลักษณะเฉพาะอีกด้วย ซึ่งในปัจจุบันมีการผลิตโพลิแลกไทด์ 200,000 ตันต่อปี

อีกกลุ่มหนึ่งคือโพลีไฮดรอกซีอัลคาโนเอต (PHA) เป็นโพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่สำคัญที่สุดอันดับสาม (ในระดับอุตสาหกรรม PHA ผลิตโดยบริษัทประมาณ 8%) ส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดของตระกูลนี้ ได้แก่ พอลิไฮดรอกซีบิวทิเรต (PHB) และพอลิไฮดรอกซีวาเลเรต (PHV) ก็มาจากน้ำตาลเช่นกัน ใช้ทำบรรจุภัณฑ์และวัสดุที่ไม่ทอ ผ้าเช็ดทำความสะอาดแบบใช้แล้วทิ้งและรายการสุขอนามัยส่วนบุคคล ฟิล์มและเส้นใย สารยึดเกาะและสารเคลือบ สารเคลือบกันน้ำสำหรับกระดาษและกระดาษแข็ง

แน่นอน วัตถุดิบหมุนเวียนลดการพึ่งพาแร่ธาตุ และนี่เป็นสิ่งที่วิเศษมาก แต่ชีวมวลจากฟาร์มจะไม่แข่งขันกับพืชอาหารหรือ นี่ดูเหมือนจะเป็นข้อกังวลทางทฤษฎี ทุกวันนี้ ชีวมวลที่ใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพและผลิตภัณฑ์เคมีนั้นไม่เกิน 5% ของชีวมวลทั้งหมดที่มนุษย์ใช้ การกระจายมีลักษณะดังนี้: 62% ของสิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่เป็นพืชผลทางการเกษตร (อาหาร) 33% เป็นป่าเพื่อให้ความร้อน ก่อสร้าง เฟอร์นิเจอร์และกระดาษ และมีเพียง 5% ที่เหลือเท่านั้นที่เข้าสู่สิ่งทอและเคมีภัณฑ์ ไม่น่าเป็นไปได้ที่อัตราส่วนนี้จะเปลี่ยนแปลงไปมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แม้ว่าจะมีการเติบโตอย่างแข็งขันในการผลิตพลาสติกชีวภาพ โดยรวมแล้วไม่มีการแข่งขัน

โพลีเมอร์และพลาสติกมากกว่า 99% ทำจากน้ำมัน ก๊าซ หรือถ่านหิน ซึ่งหมายความว่าทุกสิ่งที่อยู่รอบตัวเรา ไม่ว่าจะเป็นบรรจุภัณฑ์ วัสดุก่อสร้าง ชิ้นส่วนรถยนต์ ผ้า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ล้วนทำมาจากทรัพยากรที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้ อย่างไรก็ตาม ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 วัสดุโพลีเมอร์ได้มาจากข้าวโพด แป้งมันฝรั่ง ข้าวสาลี อ้อย ฯลฯ แต่ในแง่ของคุณสมบัติทางเทคโนโลยี พวกมันด้อยกว่าโพลีเมอร์จากไฮโดรคาร์บอนและมีราคาแพง อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การผลิตโพลีเมอร์จากพืชได้เพิ่มขึ้นอย่างมาก และมีเหตุผลหลายประการสำหรับเรื่องนี้ ทุกคนเข้าใจราคาน้ำมันมานานแล้วและปริมาณสำรองน้ำมันหมดลง แต่นอกจากนี้ นักอุตสาหกรรมและประชาชนก็เริ่มคำนวณการปล่อย CO 2ในการผลิตใดๆ พลาสติกจากพืชมีคุณสมบัติเทียบเท่ากับพลาสติกสังเคราะห์ และกลายเป็นแฟชั่นที่ “เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม” ไปทั่วโลก ผู้เชี่ยวชาญหลายคนเชื่อว่าพลาสติกชีวภาพกำลังเฟื่องฟู

บรรจุภัณฑ์พลาสติกชีวภาพ  ภาพจาก www.2b1stconsulting.com, www.ecofriend.com, packworld.com, greenerpackage.com

วิธีทำขวดนมพลาสติกจากข้าวโพด มีการปลูกพันธุ์พิเศษ (ส่วนใหญ่ใช้ข้าวโพด ข้าวสาลี มันฝรั่ง อ้อยและหัวบีตสำหรับสารชีวมวล) จากนั้นจึงเก็บเกี่ยว แป้ง (โพลีแซ็กคาไรด์) หรือน้ำตาลสกัดจากสารชีวมวล หากสิ่งเหล่านี้เป็นเมล็ดพืชน้ำมัน (เมล็ดละหุ่ง ถั่วเหลือง เรพซีด) ไตรกลีเซอไรด์ก็จะหลั่งออกมา - เอสเทอร์ของกลีเซอรอล จากนั้นการทำให้บริสุทธิ์และการประมวลผลเริ่มต้นขึ้น ซึ่งรวมถึงขั้นตอนทางเคมีไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงขั้นตอนทางเทคโนโลยีชีวภาพด้วยด้วยการมีส่วนร่วมของเอนไซม์และจุลินทรีย์ ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายแต่ละชิ้นมีห่วงโซ่เทคโนโลยีของตัวเอง ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายอาจเป็นโมโนเมอร์สำหรับการเกิดพอลิเมอไรเซชันเพิ่มเติม (อาจเป็นเอทิลีนธรรมดา เอไมด์ อีเทอร์ กรดแลคติก) หรือชีวโมเลกุลธรรมชาติบริสุทธิ์ที่เหมาะสมสำหรับการดัดแปลงเพิ่มเติม (เช่น แป้ง)

พลวัตของการเติบโตในการผลิตพลาสติก (พันตัน) ซึ่งเรียกว่า "ชีวภาพ"  ซึ่งรวมถึงพลาสติกจากพืชที่ไม่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (ส่วนบนของแท่ง) และพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพทั้งหมด รวมทั้งพลาสติกที่ได้จากไฮโดรคาร์บอน (แท่งด้านล่าง)

แน่นอนว่ายักษ์ใหญ่ทางการค้าไม่ได้ขับเคลื่อนด้วยความห่วงใยต่อโลกและความปรารถนาที่จะสร้างทัศนคติเชิงบวกในหมู่ผู้บริโภคที่มีสติเท่านั้น ด้วยการเข้าร่วมอย่างแข็งขันในการลดการปล่อย CO 2พวกเขายังลดอัตราภาษีของพวกเขา อย่างไรก็ตาม พวกเขายังคงคำนึงถึงความไม่สมบูรณ์ของบรรจุภัณฑ์ชีวภาพ: เครื่องดื่มอัดลมถูกเทลงในผัก แต่ไม่ใช่วัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ และโยเกิร์ตในถ้วย PLA ต้องเก็บไว้ในตู้เย็น

ภาชนะผลไม้เป็นแอปพลิเคชั่นเดียวสำหรับพอลิเมอร์กรดแลคติก  ภาพจาก www.caleidoscope.in

ช้อนส้อมทำจากพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (แป้งผสมโพลีเอสเตอร์)  ภาพจาก en.wikipedia.org

นี่เป็นจุดสำคัญ ตัวอย่างเช่นพวกเขาเรียนรู้วิธีการได้มาจากวัตถุดิบไฮโดรคาร์บอนทั้งโพลีเมอร์ที่ทนทานซึ่งไม่สลายตัวในดินมานานกว่า 200 ปีและวัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ - พวกมันมีสารเติมแต่งพิเศษตาม GOST พวกมันสลายตัวใน 180 วัน เป็นส่วนประกอบที่ไม่เป็นพิษต่อพืช (จึงมักเรียกว่าพลาสติกชีวภาพ) และจากพืช คุณยังสามารถสร้างหน่วยการสร้างจากโพลีเมอร์ทั่วไป (เอทิลีน เอไมด์ และอื่นๆ) หรือพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ตัวอย่างเช่น โพลีเอทิลีนที่ใช้สำหรับบรรจุภัณฑ์นั้นได้มาจากการไฮโดรไลซิสและการหมักน้ำตาลจากอ้อยในภายหลัง โพลีเอไมด์ที่ใช้ทำผ้านั้นแยกได้จากน้ำมันละหุ่งและได้มาจากต้นละหุ่ง และพอลิเมอร์ทั้งสองนี้ก็ไม่ต่างจากโพลิเมอร์ที่ทำจากน้ำมัน ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือ ว่าวัตถุดิบจะเติบโตอีกครั้งในปีหน้าบนสนาม หรือในทะเล - ท้ายที่สุดแล้ว วัตถุดิบสามารถมาจากสัตว์ได้ เช่น ไคโตซาน (ถูกเติมลงในพลาสติกบางชนิด) ได้มาจากไคตินของเปลือกกุ้ง

ขั้นแรก มากำหนดเงื่อนไขกัน ไบโอโพลีเมอร์เรียกว่าโมเลกุลยาวซึ่งประกอบด้วยหน่วยเหมือนกันที่พบในธรรมชาติและเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิต เช่น โปรตีน กรดนิวคลีอิก โพลีแซคคาไรด์ และอื่นๆ แต่ตอนนี้เราจะไม่พูดถึงพวกเขา แต่เกี่ยวกับพอลิเมอร์ที่ทำจากวัสดุจากพืช - เรียกว่าพลาสติกชีวภาพ อย่างไรก็ตาม ต้นกำเนิด "ธรรมชาติ" และชื่อที่มีคำนำหน้า "ชีวภาพ" ไม่ได้หมายความว่าพวกมันทั้งหมดสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพและปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม

แป้งอาจเป็นวัตถุดิบที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดสำหรับวัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ มากกว่า 30% ของวิสาหกิจเฉพาะทางทำงานด้วย แน่นอน ตัวเขาเองค่อนข้างบอบบาง แต่ถ้าคุณเพิ่มสารทำให้เป็นพลาสติกจากพืช (กลีเซอรีน ซอร์บิทอล) แฟลกซ์ ปอ หรือพอลิเมอร์กรดแลคติกที่ได้จากข้าวโพดหรือหัวบีตเข้าไป สิ่งนี้จะเพิ่มความแข็งแรงเชิงกลและความเป็นพลาสติก การปรับเปลี่ยนกลุ่ม OH ที่ชอบน้ำจะทำให้ทนต่อความชื้น ดังนั้นแป้งจึงไม่เพียงถูกใช้เป็นสารตัวเติมเท่านั้น แต่ยังมีการดัดแปลงอีกด้วย หลังจากนั้นจึงได้โพลีเมอร์ที่ย่อยสลายในสิ่งแวดล้อม แต่ในขณะเดียวกันก็มีคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์ในเชิงพาณิชย์

แม้ว่าผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่าการผลิตพลาสติกชีวภาพภายในปี 2020 จะอยู่ที่ 3.5-5 ล้านตันหรือประมาณ 2% (ตามการประมาณการบางส่วน 5%) ของการผลิตพลาสติกทั้งหมด แต่ก็ยังไม่จำเป็นต้องพูดถึงการผลิตจำนวนมาก จริงอยู่ ยังมีการประมาณการในแง่ดีด้วย โดยในปี 2020 ตลาดพลาสติก 1 ใน 5 ของโลกจะถูกครอบครองโดยพลาสติกชีวภาพ (ประมาณ 30 ล้านตัน)

Polyhydroxyalkanoates ที่ผลิตโดยจุลินทรีย์จากน้ำตาลพืช - วัสดุบรรจุภัณฑ์

พลาสติกชีวภาพที่ย่อยสลายได้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการแพทย์ โพลีเมอร์ที่ทำจากชีวโมเลกุลเข้ากันได้ดีกับเนื้อเยื่อของมนุษย์และดูดซึมได้ง่ายกว่าพลาสติก "ดั้งเดิม" ตัวอย่างเช่น ศัลยแพทย์ชาวเยอรมันได้ทดสอบสกรูผ่าตัดโพลีแลคไทด์ ยาเหล่านี้จะสลายไปหลังจากผ่านไปสองปี และผู้ป่วยก็ไม่จำเป็นต้องเข้ารับการผ่าตัดอีกต่อไป เช่นเดียวกับกรณีนี้ที่ใช้หมุดโลหะ ในสหรัฐอเมริกา การปลูกถ่ายทางการแพทย์ที่ทำจากส่วนผสมของพอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพกำลังอยู่ในระหว่างการวิจัยเพื่อฟื้นฟูกระดูกอ่อนข้อเข่า และเมื่อเร็ว ๆ นี้ชาวญี่ปุ่นได้เปิดตัวฟิล์มกาวที่เกือบจะโปร่งใสซึ่งมีความหนาหลายสิบนาโนเมตรออกสู่ตลาด มันทำมาจากไคโตซานและได้รับการออกแบบมาเพื่อรักษาบาดแผลภายในอย่างรวดเร็ว ในทางทฤษฎี มันสามารถแทนที่ด้ายทางการแพทย์หรือลวดเย็บกระดาษ

การผลิตพลาสติกชีวภาพของโลกแยกตามภูมิภาค ปี 2553 (ร้อยละ)

พลาสติกชีวภาพจากโพลีแลคไทด์ แป้ง และเซลลูโลส

การผลิตซ้ำโมโนเมอร์ที่ทราบอยู่แล้วนั้นไม่น่าสนใจนัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากน้ำมันหรือก๊าซยังมีราคาถูกกว่า เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะสร้างสรรค์สิ่งใหม่ๆ ที่ไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ดังนั้น นักวิจัยจำนวนมากจึงเลือกใช้พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่ได้จากวัสดุจากพืช อันที่จริง พวกมันคิดเป็น 80% ของตลาดพลาสติกชีวภาพทั้งหมด ชื่อ "ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ" เป็นตัวของตัวเอง ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ในหกเดือน จุลินทรีย์ในดินจะแปรรูปเป็นน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ หรือมีเทน โดยมีสารตกค้างสูงสุด 10% ซึ่งสามารถนำมาใช้ในปุ๋ยหมักได้เช่นกัน มีพลาสติกชีวภาพที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพดังกล่าวค่อนข้างมากในท้องตลาด และคุณสมบัติทางเทคโนโลยีที่หลากหลายของพวกมันก็เกือบจะปิดกั้นพอลิเมอร์แบบดั้งเดิมแล้ว ตามอัตภาพพวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มใหญ่ ๆ ดังต่อไปนี้: โพลีแลคไทด์ (PLA) นั่นคือโพลีเมอร์ที่มีกรดแลคติค เกิดขึ้นหลังจากการหมักกรดแลคติกของสารหวาน polyhydroxyalkanoates (PHA) - ผลิตภัณฑ์จากการแปรรูปน้ำตาลจากพืชโดยจุลินทรีย์ และวัสดุจากแป้ง นอกจากนี้ยังมีวัสดุที่ทำจากลิกนิน, เซลลูโลส, โพลีไวนิลแอลกอฮอล์, คาโปรแลคโตนและอื่น ๆ

ในปากกาเหล่านี้ ทุกอย่างยกเว้นหมึกทำจากแป้งดัดแปร

A. Leshina

ผลิตภัณฑ์จากแป้งดัดแปรที่ผลิตขึ้นโดยใช้อุปกรณ์เดียวกับพลาสติกธรรมดาสามารถทาสีได้ จริงอยู่ คุณสมบัติทางเทคโนโลยีของมันยังคงด้อยกว่าโพลีเอทิลีนและโพรพิลีนซึ่งสามารถทดแทนได้ ยังคงมีการใช้แป้งทำพาเลทสำหรับผลิตภัณฑ์อาหาร ฟิล์มทางการเกษตร วัสดุบรรจุภัณฑ์ ช้อนส้อม ตาข่ายสำหรับเก็บผักและผลไม้ และอื่นๆ อีกมากมาย

เทคโนโลยีในการรับโพลีเมอร์จากพืชปรากฏขึ้นเมื่อหลายสิบปีก่อน แต่การผลิตของพวกเขายังคงอยู่ในวัยเด็กเป็นเวลานานด้วยเหตุผลที่ชัดเจน ตามที่ผู้เชี่ยวชาญหลายคนทราบ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาอุตสาหกรรมนี้มีการฟื้นตัวอย่างชัดเจน ในปี 2010 มีการผลิตพลาสติกชีวภาพจำนวน 724,000 ตัน (รวมถึงพลาสติกจากไฮโดรคาร์บอนที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ) ซึ่งคิดเป็นประมาณ 0.2% ของตลาดพลาสติกทั่วโลก (250 ล้านตันต่อปี) ตอนนี้ภาคนี้เติบโตค่อนข้างเร็วเมื่อเทียบกับที่เคยเป็น เหตุผลดังที่ได้กล่าวไปแล้วไม่ได้อยู่ที่ราคาน้ำมันที่สูงขึ้นและทรัพยากรธรรมชาติที่หมดลงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความก้าวหน้าของเทคโนโลยีและการเกิดขึ้นของวัสดุใหม่ด้วย นอกจากนี้ ความปรารถนาของนักอุตสาหกรรมที่จะ "เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม" ภาพลักษณ์ของพวกเขานั้นชัดเจน

อาจมีคนคิดอีกครั้ง: หากคุณนับต้นทุนทั้งหมดของการปลูกชีวมวล การแปรรูป และการสกัดน้ำตาลและแป้ง เปลี่ยนเป็นโพลีเมอร์และการผลิตผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย พลังงานนี้จะต้องใช้เท่าไร? มากกว่าการผลิตก๊าซและน้ำมันอย่างแน่นอน ค่าใช้จ่ายจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับพืชผลที่ปลูก สภาพอากาศ และรูปแบบการผลิต ที่ไหนสักแห่งและบางครั้งมันก็มีประโยชน์ แต่ในกรณีอื่น ๆ มันเป็นเรื่องที่ยืดเยื้อเพื่อพูดคุยเกี่ยวกับผลประโยชน์ แต่ไม่ว่าในกรณีใด ภาคส่วนนี้ต้องได้รับการพัฒนาอย่างจริงจัง ความรู้ที่สะสมจะเป็นประโยชน์กับคนรุ่นต่อไปในอนาคต ท้ายที่สุดลูกหลานจะระลึกถึงเราเป็นประจำด้วยคำพูดเงียบ ๆ เมื่อเข้าไปในป่าเพื่อหาเห็ดพวกเขาจะพบขวดพลาสติกทั้งหมดภายใต้อุปสรรค์ที่เน่าเสีย

 

หากขั้นตอนสุดท้ายคือโพลิเอทิลีนธรรมดา (หรือสิ่งที่คล้ายกัน) ก็สามารถผสมกับโพลิเอทิลีนที่ได้จากปิโตรเลียมได้ง่าย บริษัทขนาดใหญ่มักทำสิ่งนี้โดยแนะนำฉลากพิเศษหรือชื่อสำหรับพลาสติกดังกล่าว ( โพลิเอทิลีนกรีนเป็นต้น) เมื่อคุณเห็นโลโก้พลาสติกชีวภาพบนขวด เป็นไปได้มากว่าโมโนเมอร์บางตัวในพอลิเมอร์ที่ทำขึ้นนั้นมาจากชีวมวล ตัวอย่างเช่น ในปี 2009 Coca-Cola ออก "ขวดผัก" แต่จนถึงขณะนี้มีเพียง 30% ของพอลิเมอร์ในนั้นได้มาจากชีวมวล ในขณะที่ Volvik (ผู้ผลิตน้ำดื่ม) มีเพียง 20% ในแง่ของเทรนด์แฟชั่นล่าสุด สิ่งนี้สามารถประเมินได้ว่าเป็นการแสดงความสามารถในการประชาสัมพันธ์ที่ดี

ผู้ริเริ่มการใช้พลาสติกชีวภาพจำนวนมากมักเป็นผู้ผลิตอาหารหรือเครื่องสำอางรายใหญ่เกือบทุกครั้ง ต่อไปนี้คือโครงการเด่นสองสามโครงการในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา: French Danoneกับถ้วยโยเกิร์ต PLA Activia ( แบรนด์ IngeoจากNatureWorks ), Coca-Colaพร้อมขวดที่ทำจากผักอะนาล็อกของ polyethylene tereflat (PET) ของPepsiCoซึ่ง ผลิตโดยบริษัทเอง ผลิต PET พืชสำหรับขวด ขวด PLA ยี่ห้อNatureWorks Ingeoบรรจุน้ำแร่Biota และ โยเกิร์ตเด็กStonyfield Farm. RPC บริษัทขนาดใหญ่ได้เปิดตัวชุดทดลองของบรรจุภัณฑ์เครื่องสำอาง PHA

โพลีแลคไทด์หรือโพลีเมอร์ของกรดแลคติก (PLA) ซึ่งได้มาจากการหมักน้ำตาลข้าวโพดหรือสารชีวมวลอื่นๆ ก็มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเช่นกัน จาก 80 องค์กรที่ผลิตพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพหรือของผสมในประเทศต่างๆ ประมาณ 20% ของบริษัทที่ผลิตโพลีเมอร์จาก PLA ในความเป็นจริง PLA มักผสมกับแป้งเพื่อให้ย่อยสลายทางชีวภาพได้ดีขึ้นและประหยัดต้นทุน โพลีแลคไทด์มีความสว่างและโปร่งใส จึงสามารถแข่งขันกับพอลิสไตรีนและโพลิเอทิลีนเทเรฟทาเลตได้ ใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีอายุการใช้งานสั้น เช่น บรรจุภัณฑ์สำหรับผักและผลไม้ ไข่ อาหารสำเร็จรูป และขนมอบ รวมถึงเย็บแผล ใช้เป็นพาหนะในการนำส่งยา แซนด์วิช อมยิ้ม และดอกไม้บรรจุในฟิล์มโพลีแลคไทด์ มีขวดน้ำปลา น้ำผลไม้ ผลิตภัณฑ์นม

ข้อดีอย่างหนึ่งของพลาสติกชีวภาพที่ผู้ผลิตทุกรายให้ความสำคัญคือช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่สิ่งแวดล้อมได้อย่างมาก ขึ้นอยู่กับวัตถุดิบเพราะสารชีวมวลเติบโตขึ้นเนื่องจากการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศ และแม้ว่าพลาสติกที่ไม่สามารถย่อยสลายได้ที่ทำจากพืชจะถูกเผาเมื่อสิ้นสุดวัฏจักร คาร์บอนไดออกไซด์ที่ดูดซับในช่วงชีวิตเท่านั้นที่จะเข้าสู่บรรยากาศ คาดว่าพลาสติกที่ทำจากแป้งเพียงอย่างเดียวสามารถประหยัด CO 2 ได้ระหว่าง 0.8 ถึง 3.2 ตัน ต่อตันของผลิตภัณฑ์ เมื่อเทียบกับโพลิเอทิลีนที่ได้จากเชื้อเพลิงฟอสซิล การผลิต PLA จะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่ชั้นบรรยากาศครึ่งหนึ่งเท่ากับการผลิตโพลิเมอร์จากปิโตรเลียม ในบทความเกี่ยวกับพลาสติกชีวภาพ ตัวเลขดังกล่าวได้รับการเน้นย้ำด้วยการมองโลกในแง่ดีเป็นพิเศษ

บางบริษัทหันไปทางอื่น โดยผสมพอลิเมอร์แบบดั้งเดิมกับโมเลกุลตามธรรมชาติ ตัวอย่างเช่นแป้งข้าวสาลีดัดแปลงRoquette กับกลุ่มไม่ชอบน้ำ และเพิ่มลงในโพลิเอทิลีนหรือโพรพิลีน ปรากฎว่าเป็นวัสดุคอมโพสิตที่ใช้ทำบรรจุภัณฑ์เครื่องสำอาง ถ้วยโยเกิร์ต และแม้แต่แผงในรถยนต์

ไม่ว่าโพลีเมอร์แบบดั้งเดิมจะทำมาจากอะไร ปัญหาการกำจัดยังคงอยู่ ตามแนวโน้มในปัจจุบัน โพลิเอไมด์ที่ได้จากน้ำมันละหุ่ง หรือโพลิเอทิลีนและโพลิเอทิลีนเทเรพทาเลตจากชีวมวล ควรถูกรวบรวมและส่งไปแปรรูป เช่นเดียวกับปิโตรเลียม หากไม่สามารถรีไซเคิลและนำกลับมาใช้ใหม่ได้ก็จะถูกเผาทิ้ง

"เคมีกับชีวิต" ครั้งที่ 9, 2555

วัสดุก่อสร้าง ยา ผ้า ของใช้ในครัวเรือน บรรจุภัณฑ์และวัสดุสิ้นเปลืองที่ทันสมัยส่วนใหญ่เป็นโพลีเมอร์ นี่คือกลุ่มของสารประกอบทั้งหมดที่มีคุณสมบัติโดดเด่น มีจำนวนมาก แต่ถึงกระนั้นจำนวนโพลีเมอร์ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ท้ายที่สุด นักเคมีสังเคราะห์ก็ค้นพบสารใหม่ๆ เพิ่มขึ้นทุกปี ในขณะเดียวกันก็เป็นพอลิเมอร์ธรรมชาติที่มีความสำคัญเป็นพิเศษตลอดเวลา โมเลกุลที่น่าทึ่งเหล่านี้คืออะไร? คุณสมบัติของพวกเขาคืออะไรและคุณสมบัติคืออะไร? เราจะตอบคำถามเหล่านี้ในบทความ

พอลิเมอร์ธรรมชาติ

พอลิเมอร์: ลักษณะทั่วไป

จากมุมมองของเคมี โพลีเมอร์ถือเป็นโมเลกุลที่มีน้ำหนักโมเลกุลมหาศาล ตั้งแต่หลายพันถึงหลายล้านหน่วย อย่างไรก็ตาม นอกจากคุณสมบัตินี้แล้ว ยังมีอีกหลายอย่างที่สามารถจำแนกสารได้อย่างแม่นยำว่าเป็นโพลีเมอร์ธรรมชาติและโพลีเมอร์สังเคราะห์ มัน:

  • ทำซ้ำหน่วยโมโนเมอร์อย่างต่อเนื่องที่เชื่อมต่อโดยใช้การโต้ตอบที่แตกต่างกัน
  • ระดับของโพลีเมอเรส (เช่น จำนวนโมโนเมอร์) ต้องสูงมาก ไม่เช่นนั้นสารประกอบจะถือเป็นโอลิโกเมอร์
  • การวางแนวเชิงพื้นที่ของโมเลกุลขนาดใหญ่
  • ชุดคุณสมบัติทางเคมีกายภาพที่สำคัญซึ่งมีลักษณะเฉพาะสำหรับกลุ่มนี้เท่านั้น

โดยทั่วไป สารที่มีลักษณะเป็นพอลิเมอร์จะแยกแยะได้ง่ายจากสารอื่นๆ ต้องดูสูตรของเขาเท่านั้นจึงจะเข้าใจ ตัวอย่างทั่วไปคือโพลิเอทิลีนที่รู้จักกันดีซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในชีวิตประจำวันและในอุตสาหกรรม เป็นผลคูณของปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันซึ่งไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวหรือเอทิลีนเข้ามา ปฏิกิริยาทั่วไปเขียนดังนี้:

nCH 2 \u003d CH 2 → (-CH-CH-) nโดยที่ n คือระดับของการเกิดพอลิเมอไรเซชันของโมเลกุลซึ่งแสดงว่ามีหน่วยมอนอเมอร์รวมอยู่ในองค์ประกอบกี่หน่วย

ตัวอย่างเช่น เราสามารถอ้างถึงพอลิเมอร์ธรรมชาติ ซึ่งทุกคนรู้จักกันดี มันคือแป้ง นอกจากนี้ อะไมโลเพกติน เซลลูโลส โปรตีนจากไก่ และสารอื่น ๆ อีกมากมายอยู่ในสารประกอบกลุ่มนี้

ปฏิกิริยาที่เกิดจากโมเลกุลขนาดใหญ่สามารถเกิดขึ้นได้เป็นสองประเภท:

  • พอลิเมอไรเซชัน;
  • การควบแน่น

ความแตกต่างคือในกรณีที่สอง ผลิตภัณฑ์ที่มีปฏิสัมพันธ์จะมีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ โครงสร้างของพอลิเมอร์อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับอะตอมที่ก่อตัว มักจะมีรูปแบบเชิงเส้น แต่ก็มีตาข่ายสามมิติที่ซับซ้อนมาก

ถ้าเราพูดถึงแรงและปฏิสัมพันธ์ที่ยึดหน่วยโมโนเมอร์ไว้ด้วยกัน เราสามารถระบุหน่วยหลักได้หลายหน่วย:

  • กองกำลัง Van der Waals;
  • พันธะเคมี (โควาเลนต์, อิออน);
  • ปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิต

โพลีเมอร์ทั้งหมดไม่สามารถรวมกันเป็นประเภทเดียวได้ เนื่องจากมีลักษณะ วิธีการสร้าง และทำหน้าที่ต่างกันโดยสิ้นเชิง คุณสมบัติของพวกเขายังแตกต่างกัน ดังนั้นจึงมีการจัดประเภทที่ช่วยให้คุณสามารถแบ่งตัวแทนทั้งหมดของสารกลุ่มนี้ออกเป็นหมวดหมู่ต่างๆ อาจขึ้นอยู่กับคุณสมบัติหลายประการ

พอลิเมอร์ธรรมชาติคือ

การจำแนกประเภทของพอลิเมอร์

หากเราใช้องค์ประกอบเชิงคุณภาพของโมเลกุลเป็นพื้นฐาน สารทั้งหมดที่อยู่ภายใต้การพิจารณาสามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม

  1. อินทรีย์ - สิ่งเหล่านี้รวมถึงคาร์บอน, ไฮโดรเจน, กำมะถัน, ออกซิเจน, ฟอสฟอรัส, อะตอมไนโตรเจน นั่นคือองค์ประกอบที่เป็นสารชีวภาพ ตัวอย่าง ได้แก่ โพลิเอทิลีน โพลิไวนิลคลอไรด์ โพลิโพรพิลีน วิสโคส ไนลอน โพลีเมอร์ธรรมชาติ - โปรตีน กรดนิวคลีอิก และอื่นๆ
  2. ธาตุอินทรีย์ - ธาตุที่มีองค์ประกอบอนินทรีย์และไม่ใช่ชีวภาพภายนอกบางส่วน ส่วนใหญ่มักเป็นซิลิกอนอลูมิเนียมหรือไททาเนียม ตัวอย่างของโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น แก้วอินทรีย์ โพลีเมอร์แก้ว วัสดุคอมโพสิต
  3. อนินทรีย์ - โซ่ขึ้นอยู่กับอะตอมของซิลิกอนไม่ใช่อะตอมของคาร์บอน อนุมูลอาจเป็นส่วนหนึ่งของกิ่งข้าง พวกเขาถูกค้นพบเมื่อไม่นานมานี้ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ใช้ในยา ก่อสร้าง วิศวกรรม และอุตสาหกรรมอื่น ๆ ตัวอย่าง: ซิลิโคน ชาด

ถ้าเราแบ่งพอลิเมอร์ตามแหล่งกำเนิด เราสามารถแยกแยะได้สามกลุ่ม

  1. โพลีเมอร์ธรรมชาติซึ่งมีการใช้กันอย่างแพร่หลายตั้งแต่สมัยโบราณ เหล่านี้เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่สำหรับการสร้างที่บุคคลไม่ได้ใช้ความพยายามใด ๆ พวกมันเป็นผลจากปฏิกิริยาของธรรมชาตินั่นเอง ตัวอย่าง: ไหม ขนสัตว์ โปรตีน กรดนิวคลีอิก แป้ง เซลลูโลส หนัง ฝ้าย และอื่นๆ
  2. เทียม. เหล่านี้เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มนุษย์สร้างขึ้น แต่มีพื้นฐานมาจากแอนะล็อกตามธรรมชาติ นั่นคือคุณสมบัติของพอลิเมอร์ธรรมชาติที่มีอยู่แล้วนั้นได้รับการปรับปรุงและเปลี่ยนแปลงอย่างง่ายดาย ตัวอย่าง: ยางเทียม, ยาง.
  3. สังเคราะห์ - เหล่านี้เป็นโพลีเมอร์ในการสร้างซึ่งมีเพียงบุคคลเท่านั้นที่มีส่วนร่วม ไม่มีแอนะล็อกที่เป็นธรรมชาติสำหรับพวกเขา นักวิทยาศาสตร์กำลังพัฒนาวิธีการสังเคราะห์วัสดุใหม่ซึ่งจะมีคุณสมบัติทางเทคนิคที่ดีขึ้น นี่คือที่มาของสารประกอบโพลีเมอร์สังเคราะห์ชนิดต่างๆ ตัวอย่าง: โพลิเอทิลีน โพลิโพรพิลีน วิสโคส เส้นใยอะซิเตท ฯลฯ

มีสัญญาณอีกประการหนึ่งที่สนับสนุนการแบ่งสารที่พิจารณาออกเป็นกลุ่ม สิ่งเหล่านี้คือการเกิดปฏิกิริยาและความเสถียรทางความร้อน มีสองประเภทสำหรับพารามิเตอร์นี้:

  • เทอร์โมพลาสติก
  • เทอร์โมเซตติง

ที่เก่าแก่ที่สุด สำคัญ และมีคุณค่าอย่างยิ่งยังคงเป็นพอลิเมอร์ธรรมชาติ คุณสมบัติของมันคือเอกลักษณ์ ดังนั้น เราจะพิจารณาเพิ่มเติมเกี่ยวกับหมวดหมู่ของโมเลกุลขนาดใหญ่นี้

โพลีเมอร์ธรรมชาติและสังเคราะห์

สารอะไรคือพอลิเมอร์ธรรมชาติ?

ในการตอบคำถามนี้ ก่อนอื่น ให้มองไปรอบๆ ตัวเราก่อน อะไรรอบตัวเรา? สิ่งมีชีวิตรอบตัวเราที่กิน หายใจ ขยายพันธุ์ ออกดอก และออกผลและเมล็ดพืช และพวกมันแสดงถึงอะไรจากมุมมองของโมเลกุล? นี่คือการเชื่อมต่อเช่น:

  • โปรตีน
  • กรดนิวคลีอิก;
  • พอลิแซ็กคาไรด์

ดังนั้น สารประกอบแต่ละชนิดข้างต้นจึงเป็นพอลิเมอร์ธรรมชาติ ดังนั้น ปรากฎว่าชีวิตรอบตัวเราดำรงอยู่ได้เนื่องจากการมีอยู่ของโมเลกุลเหล่านี้เท่านั้น ตั้งแต่สมัยโบราณ ผู้คนได้ใช้ดินเหนียว สร้างส่วนผสมและครกเพื่อเสริมสร้างและสร้างบ้าน สานเส้นด้ายจากขนแกะ และใช้ผ้าฝ้าย ผ้าไหม ขนสัตว์ และหนังสัตว์เพื่อสร้างเสื้อผ้า โพลีเมอร์อินทรีย์ธรรมชาติติดตามมนุษย์ในทุกขั้นตอนของการก่อตัวและการพัฒนาของเขา และในหลาย ๆ ทางช่วยให้เขาบรรลุผลที่เรามีในปัจจุบัน

ธรรมชาติได้มอบทุกสิ่งเพื่อทำให้ชีวิตของผู้คนสะดวกสบายที่สุด เมื่อเวลาผ่านไป ยางถูกค้นพบ คุณสมบัติที่โดดเด่นของมันได้รับการชี้แจง มนุษย์ได้เรียนรู้การใช้แป้งเพื่อวัตถุประสงค์ด้านอาหาร และเซลลูโลสเพื่อวัตถุประสงค์ทางเทคนิค การบูรยังเป็นพอลิเมอร์ธรรมชาติซึ่งรู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณ เรซิน โปรตีน กรดนิวคลีอิกล้วนเป็นตัวอย่างของสารประกอบที่อยู่ในการพิจารณา

โครงสร้างของพอลิเมอร์ธรรมชาติ

ตัวแทนของสารประเภทนี้ไม่ได้จัดเรียงในลักษณะเดียวกันทั้งหมด ดังนั้นโพลีเมอร์ธรรมชาติและโพลีเมอร์สังเคราะห์จึงมีความแตกต่างกันอย่างมาก โมเลกุลของพวกมันถูกจัดวางในลักษณะที่เป็นประโยชน์และสะดวกที่สุดที่จะมีอยู่จากมุมมองของพลังงาน ในขณะเดียวกัน สปีชีส์ธรรมชาติหลายชนิดสามารถขยายตัวและโครงสร้างของพวกมันเปลี่ยนแปลงไปในกระบวนการ มีตัวเลือกทั่วไปหลายประการสำหรับโครงสร้างของห่วงโซ่:

  • เส้นตรง;
  • แตกแขนง;
  • สเตลเลต;
  • แบน;
  • ตาข่าย;
  • เทป;
  • รูปหวี

สารสังเคราะห์และสารสังเคราะห์ของโมเลกุลขนาดใหญ่มีมวลมากและมีอะตอมจำนวนมาก สร้างขึ้นด้วยคุณสมบัติที่ระบุเป็นพิเศษ ดังนั้นโครงสร้างของพวกเขาจึงถูกวางแผนโดยมนุษย์ โพลีเมอร์ธรรมชาติมักเป็นโครงสร้างแบบเส้นตรงหรือแบบเรติเคิล

สารอะไรคือพอลิเมอร์ธรรมชาติ

ตัวอย่างของโมเลกุลขนาดใหญ่ตามธรรมชาติ

โพลีเมอร์ธรรมชาติและโพลีเมอร์เทียมอยู่ใกล้กันมาก ท้ายที่สุด สิ่งแรกกลายเป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างสิ่งที่สอง มีตัวอย่างมากมายของการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว ลองมาดูที่บางส่วนของพวกเขา

  1. พลาสติกสีขาวขุ่นธรรมดาเป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการบำบัดเซลลูโลสด้วยกรดไนตริกด้วยการเติมการบูรตามธรรมชาติ ปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันทำให้พอลิเมอร์ที่ได้นั้นแข็งตัวและกลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ และพลาสติไซเซอร์ - การบูรทำให้นิ่มเมื่อถูกความร้อนและเปลี่ยนรูปร่าง
  2. ไหมอะซิเตท, เส้นใยคอปเปอร์แอมโมเนีย, ลาย้เหนียว - ทั้งหมดนี้เป็นตัวอย่างของเส้นด้ายเหล่านั้น เส้นใยที่ได้มาจากเซลลูโลส ผ้าที่ผลิตจากผ้าฝ้ายธรรมชาติและลินินไม่คงทน ไม่เงา ยับง่าย แต่ความคล้ายคลึงเทียมของข้อบกพร่องเหล่านี้ถูกกีดกันซึ่งทำให้การใช้งานของพวกเขาน่าสนใจมาก
  3. หินเทียม วัสดุก่อสร้าง สารผสม สารทดแทนหนังเป็นตัวอย่างของพอลิเมอร์ที่ได้จากวัตถุดิบธรรมชาติ

สารซึ่งเป็นพอลิเมอร์ธรรมชาติก็สามารถนำมาใช้ในรูปแบบที่แท้จริงได้เช่นกัน นอกจากนี้ยังมีตัวอย่างมากมายเช่น:

  • ขัดสน;
  • อำพัน;
  • แป้ง;
  • อะไมโลเพคติน;
  • เซลลูโลส;
  • ขน;
  • ขนสัตว์;
  • ฝ้าย;
  • ผ้าไหม;
  • ปูนซีเมนต์;
  • ดินเหนียว;
  • มะนาว;
  • โปรตีน
  • กรดนิวคลีอิกเป็นต้น

เห็นได้ชัดว่าประเภทของสารประกอบที่เรากำลังพิจารณาอยู่นั้นมีมากมาย มีความสำคัญในทางปฏิบัติและมีความสำคัญต่อผู้คน ตอนนี้เรามาดูตัวแทนของพอลิเมอร์ธรรมชาติหลายรายซึ่งเป็นที่ต้องการอย่างมากในปัจจุบัน

โพลีเมอร์ธรรมชาติและประดิษฐ์

ผ้าไหมและผ้าขนสัตว์

สูตรของพอลิเมอร์ไหมธรรมชาติมีความซับซ้อนเนื่องจากองค์ประกอบทางเคมีแสดงโดยองค์ประกอบต่อไปนี้:

  • ไฟโบรอิน;
  • เซริซิน;
  • แว็กซ์;
  • ไขมัน

โปรตีนหลักคือไฟโบรอินประกอบด้วยกรดอะมิโนหลายชนิดในองค์ประกอบ ถ้าคุณจินตนาการถึงสายโซ่โพลีเปปไทด์ มันจะมีลักษณะดังนี้: (-NH-CH 2 -CO-NH-CH (CH 3 ) -CO-NH-CH 2 -CO-) n. และนี่เป็นเพียงส่วนหนึ่งเท่านั้น หากเราคิดว่าโมเลกุลโปรตีนเซริซินที่ซับซ้อนเท่ากันนั้นติดอยู่กับโครงสร้างนี้ด้วยความช่วยเหลือของกองกำลังแวนเดอร์วาลส์และผสมรวมกันเป็นโครงสร้างเดียวด้วยขี้ผึ้งและไขมัน จึงเป็นที่ชัดเจนว่าเหตุใดจึงอธิบายสูตรได้ยาก ของไหมธรรมชาติ

ทุกวันนี้ ผลิตภัณฑ์นี้ส่วนใหญ่มาจากจีน เนื่องจากในพื้นที่เปิดโล่งมีแหล่งที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติสำหรับผู้ผลิตหลัก นั่นคือ ตัวไหม ก่อนหน้านี้ผ้าไหมธรรมชาติมีมูลค่าสูงมาตั้งแต่สมัยโบราณ เฉพาะผู้มีเกียรติและร่ำรวยเท่านั้นที่สามารถซื้อเสื้อผ้าได้ ทุกวันนี้คุณสมบัติหลายอย่างของผ้านี้ทิ้งให้เป็นที่ต้องการมากมาย ตัวอย่างเช่น มีแรงดึงดูดสูงและมีรอยย่น นอกจากนี้ มันสูญเสียความแวววาวและจางลงจากการสัมผัสกับแสงแดด ดังนั้นอนุพันธ์เทียมที่มีพื้นฐานมาจากมันจึงมีการใช้งานมากกว่า

ผ้าขนสัตว์ยังเป็นพอลิเมอร์ตามธรรมชาติ เนื่องจากเป็นของเสียจากผิวหนังและต่อมไขมันของสัตว์ จากผลิตภัณฑ์โปรตีนนี้ การผลิตเสื้อถักซึ่งเหมือนกับผ้าไหมเป็นวัสดุที่มีคุณค่า

โครงสร้างโพลีเมอร์ธรรมชาติ

แป้ง

แป้งโพลีเมอร์ธรรมชาติเป็นของเสียจากพืช พวกมันผลิตขึ้นจากกระบวนการสังเคราะห์แสงและสะสมในส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย องค์ประกอบทางเคมีของมัน:

  • อะไมโลเพคติน;
  • อะมิโลส;
  • อัลฟากลูโคส

โครงสร้างเชิงพื้นที่ของแป้งแตกแขนงไม่เป็นระเบียบ ต้องขอบคุณอะไมโลเพคตินที่รวมอยู่ในองค์ประกอบจึงสามารถบวมในน้ำกลายเป็นแป้งที่เรียกว่าแปะ สารละลายคอลลอยด์นี้ใช้ในงานวิศวกรรมและอุตสาหกรรม ยา, อุตสาหกรรมอาหาร, การผลิตกาววอลล์เปเปอร์ก็เป็นพื้นที่ที่ใช้สำหรับสารนี้เช่นกัน

ในบรรดาพืชที่มีปริมาณแป้งสูงสุดเราสามารถแยกแยะได้:

  • ข้าวโพด;
  • มันฝรั่ง;
  • ข้าว;
  • ข้าวสาลี
  • มันสำปะหลัง;
  • ข้าวโอ้ต;
  • บัควีท;
  • กล้วย;
  • ข้าวฟ่าง.

บนพื้นฐานของไบโอโพลีเมอร์นี้ ขนมปังถูกอบ ทำพาสต้า ทำคิสเซล ซีเรียล และผลิตภัณฑ์อาหารอื่นๆ

สารที่เป็นพอลิเมอร์ธรรมชาติ

เซลลูโลส

จากมุมมองของเคมี สารนี้คือพอลิเมอร์ซึ่งมีองค์ประกอบแสดงโดยสูตร (C 6 H 5 O 5 ) n . ลิงค์โมโนเมอร์ในห่วงโซ่คือเบต้ากลูโคส พื้นที่หลักของเนื้อหาเซลลูโลสคือผนังเซลล์ของพืช นั่นคือเหตุผลที่ไม้เป็นแหล่งที่มีคุณค่าของสารประกอบนี้

เซลลูโลสเป็นพอลิเมอร์ธรรมชาติที่มีโครงสร้างเชิงพื้นที่เชิงเส้น ใช้สำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ประเภทต่อไปนี้:

  • ผลิตภัณฑ์เยื่อกระดาษและกระดาษ
  • ขนเทียม;
  • เส้นใยประดิษฐ์ประเภทต่างๆ
  • ฝ้าย
  • พลาสติก
  • ผงไร้ควัน;
  • แถบฟิล์มและอื่นๆ

เห็นได้ชัดว่ามูลค่าทางอุตสาหกรรมของมันนั้นยอดเยี่ยมมาก เพื่อที่จะใช้สารประกอบในการผลิต จะต้องสกัดจากพืชก่อน ทำได้โดยการหุงไม้ในระยะยาวด้วยอุปกรณ์พิเศษ การประมวลผลเพิ่มเติมเช่นเดียวกับรีเอเจนต์ที่ใช้สำหรับการย่อยอาหารแตกต่างกันไป มีหลายวิธี:

  • ซัลไฟต์;
  • ไนเตรต;
  • โซดา;
  • ซัลเฟต

หลังจากผ่านกรรมวิธีดังกล่าวแล้ว ผลิตภัณฑ์ยังคงมีสิ่งเจือปนอยู่ มันขึ้นอยู่กับลิกนินและเฮมิเซลลูโลส เพื่อกำจัดพวกมัน มวลจะถูกบำบัดด้วยคลอรีนหรือด่าง

ในร่างกายมนุษย์ไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพที่สามารถทำลายไบโอโพลีเมอร์ที่ซับซ้อนนี้ได้ อย่างไรก็ตาม สัตว์บางชนิด (สัตว์กินพืช) ได้ปรับตัวเข้ากับสิ่งนี้ พวกเขามีแบคทีเรียบางชนิดในกระเพาะอาหารที่ทำเพื่อพวกเขา ในทางกลับกัน จุลินทรีย์จะได้รับพลังงานสำหรับชีวิตและที่อยู่อาศัย รูปแบบของ symbiosis นี้เป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับทั้งสองฝ่าย

แป้งโพลีเมอร์ธรรมชาติ

ยาง

เป็นพอลิเมอร์ธรรมชาติที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจที่มีคุณค่า เป็นครั้งแรกที่ Robert Cook อธิบายเรื่องนี้ซึ่งค้นพบในการเดินทางครั้งหนึ่งของเขา มันเกิดขึ้นเช่นนี้ เมื่อลงจอดบนเกาะที่ชาวพื้นเมืองไม่รู้จักเขาอาศัยอยู่ เขาได้รับการต้อนรับอย่างดีจากพวกเขา ความสนใจของเขาถูกดึงดูดโดยเด็กๆ ในท้องที่ซึ่งกำลังเล่นกับวัตถุประหลาด ร่างทรงกลมนี้ผลักออกจากพื้นแล้วเด้งขึ้นสูงแล้วกลับมา

เมื่อถามประชาชนในท้องถิ่นว่าของเล่นชิ้นนี้ทำมาจากอะไร คุกเรียนรู้ว่าน้ำจากต้นเฮเวียร์จะแข็งตัวในลักษณะนี้ ต่อมาพบว่านี่คือยางไบโอพอลิเมอร์

ลักษณะทางเคมีของสารประกอบนี้เป็นที่รู้จัก - เป็นไอโซพรีนที่ผ่านการพอลิเมอไรเซชันตามธรรมชาติ สูตรยาง (C 5 H 8 ) n . คุณสมบัติของมันเนื่องจากมันมีมูลค่าสูงดังนั้นมีดังนี้:

  • ความยืดหยุ่น;
  • ความต้านทานการสึกหรอ
  • ฉนวนไฟฟ้า
  • กันน้ำ.

อย่างไรก็ตามยังมีข้อเสียอยู่ ในที่เย็นจะเปราะและเปราะ และในความร้อนจะเหนียวเหนอะหนะ นั่นคือเหตุผลที่จำเป็นต้องสังเคราะห์แอนะล็อกของฐานเทียมหรือสังเคราะห์ ทุกวันนี้ ยางถูกใช้อย่างแพร่หลายเพื่อวัตถุประสงค์ทางเทคนิคและทางอุตสาหกรรม ผลิตภัณฑ์ที่สำคัญที่สุดขึ้นอยู่กับพวกเขา:

  • ยาง;
  • มะเกลือ

อำพัน

มันเป็นพอลิเมอร์ธรรมชาติเพราะในโครงสร้างของมันคือเรซินซึ่งอยู่ในรูปแบบฟอสซิล โครงสร้างเชิงพื้นที่เป็นกรอบโพลีเมอร์อสัณฐาน ไวไฟสูงมากและสามารถจุดไฟได้ด้วยไฟไม้ขีดไฟ มีคุณสมบัติเรืองแสง นี่เป็นคุณสมบัติที่สำคัญและมีค่ามากที่ใช้ในเครื่องประดับ เครื่องประดับจากอำพันมีความสวยงามและเป็นที่ต้องการอย่างมาก

นอกจากนี้ ไบโอโพลีเมอร์นี้ยังใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางการแพทย์อีกด้วย กระดาษทรายเคลือบสารเคลือบเงาสำหรับพื้นผิวต่างๆ

จบลงที่

โดยกำเนิด โพลีเมอร์สามารถแบ่งออกเป็นธรรมชาติ (เซลลูโลส แป้ง ยาง ฯลฯ) และสังเคราะห์ (โพลีไวนิลคลอไรด์ โพลีสไตรีน โพลีเอไมด์ ฯลฯ)

เมล็ดแป้งของพืชต่าง ๆ มีรูปร่างและขนาดต่างกัน แป้งไม่ละลายในน้ำเย็น แอลกอฮอล์ และอีเทอร์ ในน้ำร้อน เมล็ดแป้งจะพองตัว เพิ่มปริมาตรหลายร้อยเท่า จากนั้นจะสูญเสียรูปร่างและกลายเป็นสารละลายหนืดและเหนียว อุณหภูมิที่แป้งละลายในน้ำเรียกว่าอุณหภูมิเจลาติไนเซชัน สำหรับแป้งมันฝรั่ง มันคือ 60 ° C สำหรับข้าวโพด (ข้าวโพด) - 70 ° C สำหรับข้าวสาลีและข้าว - 80 ° C

n \u003d 10,000 ความยาวของโมเลกุลยางหนึ่งตัวหากยืดเป็นเส้นเดียวจะมีความยาวประมาณ 8 ไมครอน

ในปี พ.ศ. 2471 ได้มีการพัฒนาวิธีการผลิตยางสังเคราะห์ในประเทศของเรา และการผลิตภาคอุตสาหกรรมเริ่มขึ้นในปี พ.ศ. 2475

ไพโรซิลินหรือไตรไนโตรเซลลูโลส (เอสเทอร์เต็มของเซลลูโลสและกรดไนตริก) ละลายได้ไม่ดีในตัวทำละลายอินทรีย์ มันถูกใช้เป็นผงระเบิด - ไร้ควัน

เซลลูโลสไม่ละลายในน้ำและตัวทำละลายอินทรีย์ ละลายในคาร์บอนไดซัลไฟด์ CS 2และรีเอเจนต์ของชไวเซอร์ [Cu(NH 3 ) 4 ]·(OH) 2ขณะทำการเปลี่ยนแปลงทางเคมีอย่างลึกซึ้ง ทนความร้อนได้สูงถึง 150 °C โดยไม่ทำลาย แต่ที่อุณหภูมิสูงขึ้น จะสังเกตเห็นการสลายของเซลลูโลสและการสูญเสียความแข็งแรงที่เกี่ยวข้อง และที่ 270 °C ขึ้นไป การสลายตัวด้วยความร้อนเริ่มต้นด้วยการปลดปล่อยผลิตภัณฑ์จากการสลายตัว: กรดอะซิติก เมทิลแอลกอฮอล์ คีโตน ส่วนที่เหลือเป็นน้ำมันดินและถ่านหิน

ในระหว่างการไฮโดรไลซิส (ปฏิกิริยาของการสลายตัวของการแลกเปลี่ยนระหว่างสารต่างๆ กับน้ำ) ของเซลลูโลสนั่นคือเมื่อมันถูกทำให้เป็นแซ็กคาไรด์ภายใต้อิทธิพลของน้ำเมื่อถูกความร้อนต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยา - กรดไฮโดรคลอริกที่มีความเข้มข้นสูงคุณจะได้รับโมโนแซ็กคาไรด์ - กลูโคส .

เส้นใยพืชแต่ละชนิด เช่น ฝ้าย ลินิน หรือไม้ เป็นเซลล์เดียว เปลือกประกอบด้วยเซลลูโลสเป็นส่วนใหญ่ ภายในเซลล์ไฟเบอร์มีช่อง - เส้นเลือดฝอยที่พร้อมสำหรับการแทรกซึมของอากาศและความชื้น ความยาวของเส้นใยเซลลูโลสทางเทคนิคจากไม้สน ไม้สน ไม้เรียว และต้นป็อปลาร์ โดยเฉลี่ย 2.53 มม. จากแฟลกซ์ ฝ้าย และป่าน - 2025 มม. มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 25 ไมครอน โครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์เซลลูโลสนั้นซับซ้อนมาก ผนังเซลล์ของเส้นใยพืชเซลลูโลสมีโครงสร้างเป็นไฟบริล

ยางธรรมชาติเป็นพอลิเมอร์ไอโซพรีนที่ทำมาจากน้ำยาง ซึ่งเป็นยางของต้นไม้เขตร้อนบางชนิด ส่วนใหญ่เป็น Hevea brasiliensis ซึ่งเติบโตในอเมริกาใต้ อินเดีย แอฟริกา และซีลอน

แป้งในรูปของเมล็ดพืชด้วยกล้องจุลทรรศน์จะเกิดขึ้นในส่วนสีเขียวของพืชจากคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศและความชื้นภายใต้อิทธิพลของแสงและถูกส่งไปพร้อมกับน้ำพืชในหัวและเมล็ดพืชซึ่งจะถูกสะสมเป็นสารอาหารสำรอง

แป้งเช่นเดียวกับเซลลูโลสเป็นพอลิเมอร์ธรรมชาติซึ่งเป็นพอลิแซ็กคาไรด์ที่อยู่ในกลุ่มคาร์โบไฮเดรตและสอดคล้องกับสูตรโมเลกุล (C 6 H 10 O 5 ) nแต่กากของα-glucose เป็นโครงสร้างเชื่อมโยงในสายโซ่โมเลกุลของแป้ง ทุกๆสองที่เหลือ

หน่วยโครงสร้างแต่ละหน่วยของโมเลกุลเซลลูโลสมีแอลกอฮอล์ไฮดรอกซิลสามชนิด ดังนั้น เซลลูโลสถึงแม้จะมีโครงสร้างเป็นเส้นใยและไม่สามารถละลายในน้ำได้ แต่ก็ยังเหมือนแอลกอฮอล์ที่สามารถสร้างอีเทอร์และเอสเทอร์และเซลลูโลสที่เป็นด่างได้ แอลกอฮอล์ไฮดรอกซิลในโมเลกุลเซลลูโลสเป็นแหล่งของพันธะไฮโดรเจนเคมีระหว่างสายโซ่โมเลกุล ซึ่งทำให้แน่ใจถึงการก่อตัวของเส้นใยเซลลูโลสทางเทคนิคและการก่อตัวของแผ่นกระดาษที่แข็งแรงบนตะแกรงของเครื่องกระดาษ พันธะไฮโดรเจนเกิดขึ้นระหว่างอะตอมของออกซิเจนแบบอิเลคโตรเนกาทีฟกับอะตอมไฮโดรเจนที่เป็นกลางทางไฟฟ้าของแอลกอฮอล์ไฮดรอกซิล โดยมีเงื่อนไขว่าอะตอมเหล่านี้เข้าใกล้กันในระยะห่างประมาณ 20 นาโนเมตร

เจลาตินในองค์ประกอบทางเคมีนั้นใกล้เคียงกับกาวติดกระดูกและผิวหนังมาก แต่มีคุณภาพสูงกว่ามาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในความบริสุทธิ์และความแข็งแรงของเยลลี่ เพื่อให้ได้เจลาตินนั้น ได้คัดเอาเศษหนังสดที่ดีที่สุดมาให้เลือก เช่น เมซดรา ตัดแต่งหนังลูกวัว และกระดูกของวัวควาย เจลาตินใช้ทำอิมัลชันถ่ายภาพ

ClCH 2 COOH - กรดโมโนคลอโรอะซิติก

เป็นตัวแทนของสายโมเลกุลในวงเล็บเหลี่ยมมีหน่วยโครงสร้างที่เกิดขึ้นจากไอโซพรีนโมโนเมอร์

สารต้านอนุมูลอิสระ (เช่น edgeright) ป้องกันการแข็งตัวของยางก่อนวัยอันควร การสูญเสียความยืดหยุ่นและความยืดหยุ่น

αglucose: แป้ง -> มอลโทส -> αglucose

โพลีเมอร์ ( จากโพลีกรีก - จำนวนมากและบางส่วน - บางส่วน) เป็นโมเลกุลสูง ส่วนใหญ่เป็นสารอินทรีย์ (แต่ยังรู้จักพอลิเมอร์อนินทรีย์ ซึ่งรวมถึงกราไฟต์ เพชร แก้ว ซีเมนต์ ฯลฯ ) โมเลกุลขนาดใหญ่ ซึ่งสร้างขึ้นจากหน่วยโครงสร้างที่ทำซ้ำซ้ำแล้วซ้ำอีกซึ่งเหมือนกันอย่างสมบูรณ์สำหรับโพลีเมอร์แต่ละตัวซึ่งเกิดจากโมโนเมอร์ ( จากภาษากรีก . โมโน - หนึ่งและเมอโร - ส่วนหนึ่ง). ดังนั้นในสูตรโมเลกุลของยางธรรมชาติ

เส้นใยเซลลูโลสบริสุทธิ์มีสีขาว ยืดหยุ่น แข็งแรง และยืดหยุ่น

โครงสร้าง

เส้นใยเป็นเส้นใยพื้นฐานที่เป็นเส้นใย - กลุ่มของโมเลกุลเซลลูโลสซึ่งเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนาด้วยพันธะไฮโดรเจนที่มีความยาวประมาณ 300 ไมครอนและมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 30 นาโนเมตร ระหว่างเส้นใยมีเฮมิเซลลูโลสและลิกนินและเนื้อหาเพิ่มขึ้นจากชั้นในของผนังเซลล์สู่ด้านนอก ช่องว่างระหว่างเซลล์ของเซลลูโลสนั้นเต็มไปด้วยลิกนินเป็นหลัก

สำหรับการผลิตกาวเข้าเล่มหนังสือ จะใช้เฉพาะกรดเคซีนเท่านั้น เนื่องจากจะละลายได้ดีกว่าและให้สารละลายที่มีความเหนียวมากกว่าเรนเน็ต ส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตมวลพลาสติกโปรตีน - ฮาลาไลท์

Colloxilin คือไดไนโตรเซลลูโลส นั่นคือผลิตภัณฑ์ที่มีแอลกอฮอล์ไฮดรอกซิลเพียงสองในสามของหน่วยโครงสร้างแต่ละหน่วยของโมเลกุลเซลลูโลสที่ทำปฏิกิริยากับกรดไนตริก Colloxilin ละลายได้ดีในส่วนผสมของแอลกอฮอล์-อีเทอร์, อะมิลอะซิเตตและเอสเทอร์อื่นๆ ของกรดอะซิติก, อะซิโตน, ฟอร์มัลไกลคอลและตัวทำละลายอินทรีย์ที่คล้ายกัน ใช้สำหรับการผลิตฟิล์ม พื้นผิวถ่ายภาพ เคลือบเงา และสี ใช้สารละลายไนโตรเซลลูโลสที่เรียกว่าคอลโลเดียนในทางการแพทย์ ไนโตรเซลลูโลสผสมกับการบูร (พลาสติไซเซอร์) เรียกว่ามวลพลาสติก - เซลลูลอยด์ ไนโตรเซลลูโลสเป็นสารไวไฟสูง

bglucose (ส่วนที่เหลือของกลูโคสคือสิ่งที่ยังคงอยู่ของโมเลกุลหลังจากแยกโมเลกุลของน้ำ)

กรดแร่และเอนไซม์ (ไดแอสเทส, มอลต์) ไฮโดรไลซ์แป้งจนถึงผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

ไฮโดรไลติกเอทิลแอลกอฮอล์สามารถหาได้จากไฮโดรไลติกกลูโคสโดยการหมักด้วยแอลกอฮอล์ ส่วนใหญ่ผลิตขึ้นจากขี้เลื่อยหรือโดยการแปรรูปสุราซัลไฟต์ ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการทำเยื่อซัลไฟต์ แอลกอฮอล์ไฮโดรไลซิสไม่ใช่เกรดอาหาร แต่ใช้สำหรับอุตสาหกรรม

CompuArt 4'2007

เซลลูโลสอัลคาไลน์ได้มาจากการบำบัดเซลลูโลสด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ ในกรณีนี้ อะตอมของไฮโดรเจนของแอลกอฮอล์ไฮดรอกซิลจะถูกแทนที่ด้วยอะตอมโซเดียมบางส่วนหรือทั้งหมด เซลลูโลสอัลคาไลน์โดยไม่สูญเสียโครงสร้างเส้นใยมีลักษณะเฉพาะด้วยกิจกรรมทางเคมีที่เพิ่มขึ้นซึ่งใช้ในการผลิตเซลลูโลสอีเทอร์เช่นคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

และ n คือสัมประสิทธิ์การเกิดพอลิเมอไรเซชันหรือตัวเลขที่ระบุจำนวนครั้งที่หน่วยโครงสร้างนี้ถูกทำซ้ำในโมเลกุล สำหรับยาง

ยางมีความยืดหยุ่นและแข็งแรง แต่จะแข็งตัวในความเย็น ละลายเมื่อถูกความร้อน ดูดซับน้ำ และละลายในน้ำมันเบนซินและตัวทำละลายอินทรีย์อื่นๆ ดังนั้นยางในยุโรปมาเป็นเวลานานไม่พบการใช้งานจริง เฉพาะในยุค 40 ของศตวรรษที่ 19 เท่านั้นที่ยางเริ่มทำมาจากยาง หลังจากที่ Charles Goodear ค้นพบว่าเป็นผลมาจากการให้ความร้อนด้วยกำมะถัน ยางจึงแข็งตัวกลายเป็นวัสดุยืดหยุ่นที่แข็งแรง ทนความร้อน และไม่ละลายน้ำ - ยาง. กระบวนการปฏิสัมพันธ์ของยางกับกำมะถันที่อุณหภูมิ 120-150 ° C เรียกว่าวัลคาไนซ์ ในเวลาเดียวกัน อะตอมของกำมะถันจะติดอยู่กับโมเลกุลของยางในตำแหน่งของพันธะคู่ "การเชื่อมขวาง" ของโซ่โมเลกุลของยางในระบบเครือข่ายสามมิติที่ต่อเนื่องกัน

ลาเท็กซ์เป็นระบบคอลลอยด์ ซึ่งเป็นโซล1 ของทรงกลม2 ของโมเลกุลยางในตัวกลางที่เป็นน้ำ เมื่อกรดถูกเติมลงในน้ำยางหรือเมื่อถูกความร้อน ความคงตัวของโซลจะถูกทำลาย และยางจะตกตะกอนในรูปของตะกอนซึ่งถูกทำให้แห้ง รีดและหั่นเป็นแผ่น

เคซีนเป็นโปรตีนที่พบในนม หากเติมกรดลงในนมหรือปล่อยให้เปรี้ยว เคซีนก็จะจับตัวเป็นก้อนและก่อตัวเป็นตะกอนที่สามารถกรองจากหางนม ตากให้แห้ง และบด การพับของเคซีนยังเกิดขึ้นเมื่อใส่วัวลงในนม ดังนั้นขึ้นอยู่กับวิธีการผลิตเคซีนสองประเภทจึงแตกต่างกัน: กรดและเรนเน็ต

แอลฟา-กลูโคสในแป้งสร้างมอลโทสตกค้างไดแซ็กคาไรด์ ซึ่งเป็นไอโซเมอร์ทางเรขาคณิตของเซลโลไบโอส

การสกัดน้ำยางจาก Hevea brasiliensis

เส้นใยเซลลูโลส

เอสเทอร์เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของเซลลูโลสกับกรดที่เกี่ยวข้อง เมื่อทำปฏิกิริยากับกรดไนตริกจะได้รับไนโตรเซลลูโลสกับกรดอะซิติกเซลลูโลสอะซิเตท

แป้งประกอบด้วยพอลิแซ็กคาไรด์สองส่วน: อะมิโลสและอะมิโลเพกติน แป้งมันฝรั่งอุดมไปด้วยอะมิโลส แป้งข้าวโพดอุดมไปด้วยอะมิโลเพกติน อะไมโลสละลายในน้ำได้ดี อะไมโลเพคติน - ได้ไม่ดี สิ่งนี้อธิบายการละลายที่ไม่ดีและอุณหภูมิเจลาติไนเซชั่นที่สูงขึ้นของแป้งข้าวโพด

2 Globules - กลุ่มของโมเลกุลบิดเป็นขดลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1 นาโนเมตร

ในระหว่างการไฮโดรไลซิส โมเลกุลโปรตีนจะแตกตัวเป็นเปปไทด์ในขั้นแรก กล่าวคือ เป็นสารประกอบโปรตีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นกรดอะมิโน เมื่อโมเลกุลโปรตีนกลุ่มคาร์บอกซิลทำปฏิกิริยากับเกลือของโลหะพอลิวาเลนต์ เช่น โครเมียมและอะลูมิเนียม จะทำให้สูญเสียความสามารถในการละลาย - ทำให้โปรตีนแข็งตัว โปรตีนฟอร์มาลินและยูโรโทรปินก็ดำขำได้ดีเช่นกัน

เซลลูโลสอะซิเตทเป็นสารโปร่งใสไม่มีสีและไม่ติดไฟ ละลายได้ในเอสเทอร์ของกรดอะซิติก อะซิโตน และไดคลอโรไฮดริน ซึ่งไม่ละลายในส่วนผสมของแอลกอฮอล์-อีเทอร์ เซลลูโลส อะซิติลเซลลูโลสใช้ในการผลิตแผ่นฟิล์มใสที่ไม่ติดไฟและแผ่นที่ใช้สำหรับทำอัลบั้มของสื่อโสตทัศนูปกรณ์และเพื่อให้งานพิมพ์มีความมันวาวด้วยการเคลือบ เช่นเดียวกับเป็นพื้นฐานสำหรับการผลิตเพลตการพิมพ์ออฟเซตระยะสั้น และสุดท้ายเป็น พื้นผิวการถ่ายภาพที่ไม่ติดไฟ

สารทำให้ผิวนวล (เช่น น้ำมันแร่) ทำให้สารประกอบยางง่ายต่อการประมวลผล และลดความแข็งของผลิตภัณฑ์ยางสำเร็จรูป

ส่วนประกอบทั้งหมดของมวลยางถูกผสมบนลูกกลิ้งหรือในเครื่องผสมยาง หลังจากนั้นมวลยางจะถูกขึ้นรูปเป็นแผ่นโดยใช้ปฏิทินหรือช่องว่าง "ดิบ" ของรูปร่างที่ต้องการ พวกเขาจะได้รับวัลคาไนซ์ที่อุณหภูมิ 120-150 °C ในระหว่างการกดชิ้นงานด้วยแรงดัน 1525 กก./ซม. 2 หรือที่แรงดันปกติหลังจากการขึ้นรูปชิ้นส่วนจากชิ้นงาน

เส้นใยฝ้ายที่แห้งสนิทเป็นเซลลูโลสบริสุทธิ์ เส้นใยแฟลกซ์และป่านมีเซลลูโลสสูงถึง 9397% ในไม้ที่แห้งสนิทของต้นไม้หลายชนิด ปริมาณเซลลูโลสอยู่ที่ประมาณ 50% ส่วนที่เหลือคือเฮมิเซลลูโลส (ประมาณ 20%) ลิกนิน (ประมาณ 30%) รวมถึงเกลือแร่จำนวนหนึ่งที่ก่อตัวเป็นเถ้าเมื่อไม้ถูกเผา . เซลลูโลสจำนวนมากพบได้ในอ้อยและในพืชชนิดอื่นๆ

กระดูก mezdra เขาและกีบของสัตว์มีสารโปรตีน - คอลลาเจน ( จากภาษากรีก colla - กาวและจีโนส - สกุลต้นกำเนิด) ไม่ละลายในน้ำ อย่างไรก็ตาม ภายใต้อิทธิพลของการให้ความร้อนในน้ำเป็นเวลานาน คอลลาเจนจะถูกแปลงเป็นโปรตีนอีกประเภทหนึ่ง - กลูติน ซึ่งละลายได้ในน้ำร้อนและมีคุณสมบัติในการยึดเกาะ

1โซลเป็นระบบที่กระจัดกระจายในสถานะคงตัวของคอลลอยด์ เจล - ระบบเดียวกับที่สูญเสียความเสถียรและจับตัวเป็นก้อน

CH 2 \u003d CH-C (CH 3 ) \u003d CH 2 ,

กาวติดกระเบื้องกระดูกและกาวกาเลิร์ตใช้สำหรับเข้าเล่มหนังสือ และยังเป็นส่วนหนึ่งของกาวลาเท็กซ์สไตรีน-บิวทาไดอีนอีกด้วย

[C 6H 7 O 2 (OH) 2 —O—CH 2 —COONa] n - เกลือคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

ไนโตรเซลลูโลสผลิตในสามประเภท: ที่ละลายในแอลกอฮอล์คอลล็อกซิลินและไพโรซิลิน

โมเลกุลของเฮมิเซลลูโลส (โพลีแซคคาไรด์) ถูกสร้างขึ้นจากโมโนแซ็กคาไรด์เรซิดิว: แมนโนส (เฮกโซส) และไซโลส (เพนโทส) เฮมิเซลลูโลสทำหน้าที่เป็นสารอาหารสำรองสำหรับพืช ต้นไม้ และป้องกันการติดเชื้อ เฮมิเซลลูโลสจะพองตัวในน้ำ ไฮโดรไลซ์ค่อนข้างง่ายแม้ในกรดที่เจือจางมาก และละลายในด่าง 18.5% เยื่อไม้ที่มีเฮมิเซลลูโลสในปริมาณสูงสามารถบดได้ง่าย และกระดาษที่ทำจากเยื่อไม้นั้นมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น (โดยเฉพาะความแข็งแรงของพื้นผิว) เนื่องจากเฮมิเซลลูโลสเป็นขนาดที่เป็นธรรมชาติที่ดีมาก

เคซีนแห้งจะดูดความชื้นสูงและดูดซับความชื้นจากอากาศ ดังนั้นควรเก็บไว้ในที่แห้งและมีอากาศถ่ายเทสะดวก

4 - 2550

สั้นๆ เกี่ยวกับพอลิเมอร์ในอุตสาหกรรมการพิมพ์

แป้งใช้ในการพิมพ์เป็นกาว (วาง) ในการผลิตกระดาษ - สำหรับการปรับขนาดกระดาษ

โพลีเมอร์ธรรมชาติ

โพลีเมอร์ธรรมชาติต่อไปนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการพิมพ์: โพลีแซคคาไรด์ (เซลลูโลส แป้ง เหงือก) โปรตีน (คอลลาเจน กลูติน เคซีน อัลบูมิน) และโพลิเดียน (ยาง)

ยางเป็นที่รู้จักกันดีในหมู่ชาวอินเดียนแดงในอเมริกาใต้ ซึ่งทำภาชนะสำหรับทำน้ำ ลูกบอลสำหรับเล่นเกม และพ่นกาแลชด้วยเท้าของพวกเขาเอง พวกเขาเรียกยางว่า "kaochu" ซึ่งหมายถึงน้ำตาของต้นไม้ ในยุโรป ยางกลายเป็นที่รู้จักเมื่อปลายศตวรรษที่ 15 หลังจากการกลับมาของโคลัมบัสจากอเมริกาซึ่งนำกาลอชและลูกบอลอินเดียมาเป็นสิ่งแปลกปลอมในต่างประเทศ

ไนโตรเซลลูโลสที่ละลายด้วยแอลกอฮอล์เป็นโมโนไนโตรเซลลูโลสที่ใช้ทำน้ำยาเคลือบเงาแอลกอฮอล์แบบไม่มีสี โปร่งใส และแรงมาก

การได้มาซึ่งกาวติดกระเบื้อง กล่าวคือ การทำให้กาวแห้งโดยมีกลูติน 83% อยู่ในนั้น เป็นกระบวนการที่มีราคาแพงและใช้เวลานาน ดังนั้นส่วนหนึ่งของกาวจึงถูกผลิตขึ้นในรูปแบบของกาวแกลเลอตา นั่นคือกาวเยลลี่ มีกลูตินอย่างน้อย 51% ส่วนที่เหลือเป็นน้ำ

ลิกนินเป็นสารที่ไม่เสถียรทางเคมี: ภายใต้อิทธิพลของแสง ความชื้น ออกซิเจน และความร้อน จะถูกทำลาย อันเป็นผลมาจากเส้นใยพืชที่มีลิกนินสูญเสียความแข็งแรงและมืดลง ลิกนินละลายในกรดเจือจางและด่างต่างจากเซลลูโลส คุณสมบัติของลิกนินนี้ใช้ในการผลิตเซลลูโลสจากไม้ ฟาง อ้อย และเนื้อเยื่อพืชอื่นๆ โครงสร้างของลิกนินมีความซับซ้อนและยังไม่ค่อยเข้าใจ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าลิกนินเป็นพอลิเมอร์ตามธรรมชาติ ซึ่งเป็นหน่วยโครงสร้างที่มีสารตกค้างของแอลกอฮอล์อะโรมาติก β-hydroxyconiferyl การทำให้เป็นกรด (ตาย) ของเซลล์พืชนั้นสัมพันธ์กับการปรากฏตัวของลิกนินในเซลล์เหล่านั้น

[-CH 2 -CH \u003d C (CH 3 ) - CH 2 -] n ,

ตัวเร่งปฏิกิริยาวัลคาไนซ์ (เช่น Captax, Thiuram เป็นต้น) ช่วยลดเวลาการหลอมโลหะได้อย่างมาก และในขณะเดียวกันก็ปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของยางด้วย

คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) เป็นอีเทอร์ของเซลลูโลสและกรดไกลโคลิก เซลลูโลสไม่ทำปฏิกิริยากับกรดไกลโคลิก ดังนั้น วิธีอุตสาหกรรมสำหรับการผลิตคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจึงขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาของเซลลูโลสอัลคาไลกับกรดโมโนคลอโรอะซิติก ในกรณีนี้ แอลกอฮอล์ไฮดรอกซิลซาโปนิฟายเพียงหนึ่งเดียวของกลูโคสที่ตกค้างในโมเลกุลอัลคาไลเซลลูโลสแต่ละชนิดเท่านั้นที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมี

ในรูปแบบบริสุทธิ์ เคซีนเป็นตะกอนสีขาวคล้ายนมเปรี้ยว เคซีนไม่ละลายในน้ำ แต่จะบวมเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เคซีนสามารถละลายได้สูงในสารละลายอัลคาไลน์ ทำให้เกิดสารละลายหนืดและเหนียวซึ่งใช้เป็นกาวเข้าเล่มหนังสือ ในการผลิตกระดาษเคลือบ และเพื่อวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรมอื่นๆ

อนุพันธ์ของเซลลูโลส ได้แก่ เซลลูโลสอัลคาไล, กระดาษแก้ว, คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส, ไนโตรและเซลลูโลสอะซิเตท

HOCH 2 COOH - กรดไกลโคลิก

โปรตีน ได้แก่ คอลลาเจนจากกระดูก เคซีนจากนม อัลบูมินจากไข่ไก่ โกลบูลินในเลือด และสารอื่นๆ ที่ประกอบด้วยกรดอะมิโนตกค้างที่เชื่อมต่อกันด้วยหมู่เอไมด์ -NH-CO- เป็นสายโมเลกุลโพลีเปปไทด์ยาว กล่าวคือ กลายเป็นโมเลกุลโปรตีน หมู่สุดท้ายของสายโซ่เหล่านี้ (โมเลกุล) คือ หมู่อะมิโน อีกด้านหนึ่ง หมู่คาร์บอกซิล

โมเลกุลของยางขนาดใหญ่มากที่มีความยาวประมาณ 8 ไมครอนจะไม่ถูกยืดออกเป็นเกลียว แต่บิดเป็นลูกกลม ยางจึงมีความยืดหยุ่นสูง

สารเสริมแรง (เช่น คาร์บอนแบล็ค) และสารตัวเติม (เช่น ชอล์ก) ช่วยเพิ่มความแข็งแรงทางกลของยางได้หลายครั้ง และในขณะเดียวกันก็ช่วยประหยัดยาง ทำให้ต้นทุนยางลดลง

สีย้อมทำให้ยางมีสี หน้าที่ของสารแต่งสีดำเนินการโดยเขม่า เหล็กออกไซด์สีแดง ไททาเนียมไดออกไซด์ ซิงค์ออกไซด์ ฯลฯ

ค่าสัมประสิทธิ์การเกิดพอลิเมอไรเซชันสำหรับเซลลูโลสที่มีแหล่งกำเนิดต่างกันนั้นแตกต่างกัน ดังนั้นสำหรับเยื่อไม้จะอยู่ที่ประมาณ 3000 สำหรับผ้าฝ้าย - ประมาณ 12,000 สำหรับผ้าลินิน - ประมาณ 36,000 ระดับการเกิดพอลิเมอไรเซชันที่สูงขึ้นจะอธิบายถึงความแข็งแรงของฝ้ายโดยเฉพาะผ้าลินินเส้นใยเมื่อเทียบกับเส้นใยเยื่อไม้

เอสเทอร์เซลลูโลสผสมที่เป็นกรดที่ซับซ้อนของกรดอะซิติกและกรดพาทาลิก (อะซิโทฟทาเลต) หรือกรดอะซิติกและซัคซินิก (อะซิโตซัคซิเนต) ถูกใช้เป็นโฟโตโพลีเมอร์ในการผลิตเพลตพิมพ์ Letterpress

เซลลูโลส (ไฟเบอร์) เป็นพอลิเมอร์ธรรมชาติโพลีแซ็กคาไรด์ที่อยู่ในกลุ่มคาร์โบไฮเดรต นี่เป็นสารเส้นใยที่แข็งแรงซึ่งประกอบเป็นเนื้อเยื่อรองรับของเซลล์พืชทั้งหมด โมเลกุลของเซลลูโลส (C 6 H 10 O 5 ) nถูกสร้างขึ้นจากการคูณหน่วยโครงสร้างซ้ำ - สารตกค้าง

แป้งสามารถดูดความชื้นได้มาก โดยจะดูดความชื้นจากอากาศโดยรอบและมักจะมีความชื้นอยู่ 1020% ด้วยสารละลายไอโอดีน แป้งพัฟจะให้สีน้ำเงินเข้ม ซึ่งจะหายไปเมื่อต้มและปรากฏขึ้นอีกครั้งเมื่อเย็นลง (ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพของแป้ง)

กาวติดกระดูก - กระเบื้องแข็งเปราะหรือกาวเยลลี่ (gallert) ซึ่งประกอบด้วยโปรตีนกลูตินเป็นหลัก มันต้มจากกระดูกของสัตว์ในรูปของน้ำซุปเหนียวแล้วระเหยและทำให้แห้ง

การสกัดน้ำยางจาก Hevea brasiliensis

[C 6H 7 O 2 (OH) 2 ONa] n - เซลลูโลสอัลคาไลน์

โครงสร้างเส้นใยเซลลูโลส

เกลือโซเดียมของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสสามารถละลายได้สูงในน้ำ ในขณะที่สร้างสารละลายที่มีความหนืด เหนียว โปร่งใส ไม่มีสี ซึ่งสามารถนำไปใช้ติดกระดาษได้ ดังนั้นคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจึงถูกใช้เป็นกาวยึดเกาะแทนแป้ง เช่นเดียวกับการปรับขนาดกระดาษและเพื่อวัตถุประสงค์อื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในฐานะอิมัลซิไฟเออร์ในการเตรียมอิมัลชันแบบน้ำในน้ำมันที่มีความเสถียร

นอกจากส่วนผสมของยางและกำมะถันแล้ว ยางยังมีตัวเร่งปฏิกิริยาวัลคาไนเซชัน สารเพิ่มคุณภาพ สารตัวเติม น้ำยาปรับผ้านุ่ม สารต้านอนุมูลอิสระ และเม็ดสีที่มีสีสัน

เมื่อแป้งละลาย โพลีแซคคาไรด์จะถูกสกัดด้วยน้ำ โมเลกุลของอะไมโลสจะยืดออก พันกับกิ่งก้านของอะไมโลเพกติน เป็นผลให้เกิดกลุ่มของโมเลกุล (floccules) เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจนและกระจายอย่างสม่ำเสมอในน้ำ


thoughts on “พอลิเมอร์ธรรมชาติ

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *