Your SlideShare is downloading. ×
บทนํา 1
พอลิเมอร์ (polymer) เป็นสารประกอบขนาดใหญ่ มีมวลโมเลกุลค่อนข้างสูง โดยมีค่า
อย่างน้อย 1,000 กรัม/โมล หรือมากกว่า สา...
2
ต่างๆ ทนต่อความร้อน แสง และละลายในตัวทําละลายยากขึน ซึงเรียกกระบวนการนีว่า วัลคะไน-
เซชัน (vulcanization) การทดลองของชาร...
3
ใน ค.ศ. 1907 เลโอเฮนดริคแบเคลแลนด์ (Leo Hendrik Baekeland) [6] นักวิจัยเคมีชาว
เบลเยียมได้ผลิตเบคิไลต์ (Bekelite) จากปฏิ...
4
ต่างๆ ได้เป็นอย่างดี จากทีกล่าวมาข้างต้นอาจลําดับประวัติการใช้พอลิเมอร์ของยุคพอลิเมอร์ได้
4 ช่วงดังนีคือ 1) ช่วงพอลิเมอร...
5
แรก ทังนีเพราะขาดหลักฐานยืนยัน จนกระทัง ค.ศ. 1929 วอลเลซ ฮูม คาโรเธอร์ส (Wallace
Hume Carothers) [11] นักวิทยาศาสตร์ชาวอ...
6
(3)
O
R"R'R
C-CH-NH-C-CH-NH-C-CH-NH
O O
ส่วนหนึงของโปรตีน
หมู่ R, R', R",... ในกรดอะมิโนทีมาต่อกันเป็นโปรตีนมีความแตกต่า...
7
5. การทีทราบถึงสมบัติทางด้านวัสดุศาสตร์ แล้วนําผลิตภัณฑ์ทีได้ไปใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุดจะ
ทําได้อย่างไรบ้าง
จากทีกล่าวข้...
8
คําถามท้ายบทที 1
1. พอลิเมอร์คืออะไร มีประโยชน์หรือโทษอย่างไรบ้าง
2. คําว่า พอลิเมอร์ และ แมโครโมเลกุล มีความหมายเหมือนก...
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

9789740331209

485

Published on

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
485
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
1
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Transcript of "9789740331209"

  1. 1. บทนํา 1 พอลิเมอร์ (polymer) เป็นสารประกอบขนาดใหญ่ มีมวลโมเลกุลค่อนข้างสูง โดยมีค่า อย่างน้อย 1,000 กรัม/โมล หรือมากกว่า สามารถเกิดขึนในธรรมชาติ หรือสังเคราะห์ขึนมาได้ ประกอบด้วยโมเลกุลเคมีเล็กๆ ซึงเหมือนกันเรียกว่า มอนอเมอร์ (monomer) มาเรียงต่อกันด้วย พันธะเคมีจนเป็นโมเลกุลใหญ่ โดยแต่ละโมเลกุลเล็กๆ ทีมาเรียงต่อกันมีสูตรทางเคมีซํากัน เรียก หน่วยย่อยๆ ทีซํากันในสายพอลิเมอร์นีว่า หน่วยซํา (repeat unit) คําว่า "พอลิเมอร์" มาจาก ภาษากรีก 2 คําประกอบกัน คือคําว่า "poly" ซึงหมายถึง จํานวนมาก รวมกับคําว่า "meros" แปลว่า ส่วนหรือหน่วยย่อย โดยใน ค.ศ. 1833 เบอร์เซอเรียส (Berzelius) [1] นักเคมีชาวสวีเดน เป็นผู้นําคํา polymer มาใช้เป็นครังแรก 1.1 วิวัฒนาการการใช้ประโยชน์ของพอลิเมอร์ ในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาตินัน ได้มีการแบ่งยุคสมัยตามวัสดุทีใช้ทําสิงของเครืองใช้ ต่างๆ เช่น ยุคหิน ยุคทองแดง ยุคบรอนซ์ ยุคโลหะ ถึงแม้จะไม่มีการแบ่งเป็นยุคพอลิเมอร์ก็ตาม แต่มนุษย์รู้จักนําวัสดุพอลิเมอร์ในธรรมชาติมาใช้เป็นประโยชน์ตังแต่สมัยโบราณ ทังๆ ทียังไม่เคย มีใครรู้จักคําว่าพอลิเมอร์เลย โดยรู้จักใช้ใบไม้ ขนสัตว์ เป็นเครืองปกปิดร่างกาย ต่อมาได้มีการ พัฒนาโดยรู้จักการนําเส้นใยจากขนสัตว์ เส้นใยจากไหม และเส้นใยจากพืช เช่น ฝ้าย ปอ มาทําเป็น เสือผ้าเครืองนุ่งห่ม ซึงนํามาใช้เป็นประโยชน์ไม่น้อยกว่า 5-6 พันปีล่วงมาแล้วก่อนคริสตศักราช ชาวจีนรู้จักทําผ้าจากใยไหม ชาวอียิปต์รู้จักใช้ผ้าลินินทีทําจากปอมาใช้ห่อมัมมี ชาวโรมันได้ใช้นํา ยางจากต้นมาสติก (mastic) และเชลแล็ก (shellac) ในการเคลือบผิวภาชนะสิงของเครืองใช้ต่างๆ ประโยชน์จากการใช้พอลิเมอร์ธรรมชาติได้มีวิวัฒนาการมาเรือยๆ จนใน ค.ศ. 1492 คริสโตเฟอร์ โคลัมบัส (Christopher Columbus) [2] นักสํารวจชาวอิตาลี และนักสํารวจคนอืนๆ ทีค้นพบทวีป อเมริกา พบว่าคนพืนเมืองรู้จักนํายางธรรมชาติจากต้นยาง (Hevea brasiliensis) มาทําเป็น วัสดุเครืองใช้ เช่น ทํารองเท้ายาง ทําขันนํา และทําภาชนะบรรจุสิงของอืนๆ ใน ค.ศ. 1760 ตาม ประวัติศาสตร์จีน ได้มีโรงงานผลิตขึนรูปหวีจากเชลแล็ก ทีเป็นโรงงานอุตสาหกรรมรายแรกซึงใช้ ประโยชน์จากพอลิเมอร์ธรรมชาติ ในระยะเริมต้นยังไม่มีการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ของพอลิเมอร์ ทําให้การนํายางธรรมชาติ มาใช้ประโยชน์จึงเป็นไปได้น้อย ทังนีเพราะสมบัติของยางจะปลียนไปตามความร้อนของอากาศ จนกระทังใน ค.ศ. 1839 ชาร์ลส์ กูดเยียร์ (Charles Goodyear) [3-5] นักประดิษฐ์ชาวอเมริกันได้ ทําการปรับปรุงสมบัติของยางธรรมชาติ โดยการเติมกํามะถันลงไปในปริมาณเหมาะสม พร้อม กับให้ความร้อนทีอุณหภูมิสูงกว่าจุดหลอมเหลวของกํามะถัน ทําให้ยางมีสภาพคงตัวในอุณหภูมิ
  2. 2. 2 ต่างๆ ทนต่อความร้อน แสง และละลายในตัวทําละลายยากขึน ซึงเรียกกระบวนการนีว่า วัลคะไน- เซชัน (vulcanization) การทดลองของชาร์ลส์ กูดเยียร์นีถือเป็นจุดเริมต้นของการศึกษาทาง วิทยาศาสตร์ของพอลิเมอร์ก็ว่าได้ ยางธรรมชาติทีผ่านกระบวนการนีเรียกว่ายางวัลคะไนซ์ ยาง ทีเติมกํามะถันในปริมาณทีเหมาะสม ทําให้เกิดพันธะโคเวเลนต์ของกํามะถันเชือมต่อระหว่างสาย พอลิไอโซพรีนในบางตําแหน่ง เมือได้รับแรงกระทํา สายโซ่จะไม่เลือนหลุดออกจากกันได้ง่าย จึง ทําให้ยางมีความยืดหยุ่นคงรูปร่างมากขึน ยางวัลคะไนซ์มีสมบัติเชิงกลดีขึน และใช้ประโยชน์ได้ อย่างกว้างขวาง ซึงชาร์ลส์ กูดเยียร์ได้แสดงตัวอย่างผลิตภัณฑ์ทีทําจากยางวัลคะไนซ์มากมายใน งานแสดงสินค้าทังทีประเทศอังกฤษและฝรังเศส เช่น หวี ด้ามจับมีด เฟอร์นิเจอร์ ฉนวนหุ้มสายไฟ ของเล่นเด็ก และอุปกรณ์กีฬาชนิดต่างๆ อย่างไรก็ตาม เป็นทีน่าเสียดายทีนักวิทยาศาสตร์อย่าง เช่นชาร์ลส์เสียชีวิตก่อนทีจะได้รับรู้ถึงการเริมต้นอุตสาหกรรมการผลิตยางวัลคะไนซ์อย่างแท้จริง ต่อมาได้มีการปรุงแต่งยางธรรมชาติจนได้ยางทีแข็งมาก และมีสมบัติเป็นพลาสติกเรียกว่า อีโบไนต์ (ebonite) ซึงเป็นผลิตภัณฑ์ยางทีเนลสัน (Nelson) น้องชายของกูดเยียร์ได้จดทะเบียนการค้าไว้ใน ค.ศ. 1851 ซึงอาจกล่าวได้ว่า อีโบไนต์เป็นพลาสติกชนิดแรกที มนุษย์รู้จักทําขึนจากพอลิเมอร์ทีมีในธรรมชาติ ยังมีการประดิษฐ์ คิดค้นสังเคราะห์พอลิเมอร์ชนิดต่างๆ ขึนมาอีกมากมาย ดังเช่นใน ค.ศ. 1847 คริสเตียน เอฟ. ชอนเบียน (Christain F. Schönbein) ได้ทําการสังเคราะห์เซลลูโลสไนเทรต โดยการนําเซลลูโลสจาก ฝ้ ายมาทําปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกและกรดไนทริก ซึงถือว่าเป็น เทอร์โมพลาสติกชนิดแรกทีมนุษย์ประดิษฐ์ขึน ต่อมาใน ค.ศ. 1866 จอห์น ไฮแอท (John W. Hyatt) ชาวอเมริกัน พบว่าเมือผสมผง การบูรกับเซลลูโลสไนเทรต พร้อมทังให้ความร้อนและความดัน ผลลัพธ์ทีได้ก็คือวัสดุทีมีสมบัติดีขึนและคล้ายงาช้าง ซึงได้ถูกนําไป ใช้ประโยชน์ในชือทางการค้าว่าเซลลูลอยด์ (celluloid) โดยสามารถ นําเซลลูลอยด์มาใช้ทดแทนผลิตภัณฑ์ทีทําจากงาช้าง เขาสัตว์ หรือ กระดองสัตว์ ประเภทหวี และเครืองประดับได้เป็นอย่างดี อันเป็น การลดการล่าและการฆ่าสัตว์ลงได้อย่างมากในสมัยนัน แต่อย่างไร ก็ตาม สมบัติของเซลลูลอยด์ทีผลิตได้ในขณะนันยังไม่เพียงพอ สําหรับผลิตภัณฑ์อีกหลายประเภท เช่น อุปกรณ์ทางด้านทันตกรรม ลูกบิลเลียด ฟิล์มภาพยนตร์ ตลอดจนงานด้านวิศวกรรม ข้อจํากัด ของเซลลูลอยด์ก็คือ เป็นวัสดุทีขึนรูปค่อนข้างยาก อย่างไรก็ตาม ประโยชน์การใช้ของเซลลูลอยด์ในสมัยนันก็ยังแพร่หลายมาก ชาร์ลส์ กูดเยียร์ 1800–1860 [5] ประดิษฐ์ยางวัลคะไนซ์ เลโอ เฮนดริค แบเคลแลนด์ 1863–1944 [6] ประดิษฐ์เบคิไลต์
  3. 3. 3 ใน ค.ศ. 1907 เลโอเฮนดริคแบเคลแลนด์ (Leo Hendrik Baekeland) [6] นักวิจัยเคมีชาว เบลเยียมได้ผลิตเบคิไลต์ (Bekelite) จากปฏิกิริยาระหว่างฟีนอล (phenol) และฟอร์มาลดีไฮด์ (formaldehyde) การพัฒนานีเกิดขึนจากความต้องการหาวัสดุทดแทนเชลแล็ก เบคิไลต์นับเป็น พอลิเมอร์สังเคราะห์ชนิดแรกทีใช้ในเชิงพาณิชย์ เพราะไม่มีส่วนประกอบใดๆ ทีได้จากธรรมชาติ เลย เบคิไลต์จัดเป็นเทอร์โมเซตของฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์เรซิน และถูกพัฒนาต่อมาโดยรู้จักกันใน ชือ ฟีนอลิก (phenolics) ซึงเป็นวัสดุทีคงรูปเมือสังเคราะห์เสร็จ และไม่สามารถนํากลับมาหลอม ขึนรูปใหม่ได้ ฟีนอลิกมีประโยชน์ใช้งานมากมาย สามารถทดแทนงาช้างสําหรับทําลูกบิลเลียดซึง นิยมเล่นกันในสมัยนันได้เป็นอย่างดี ทังยังเป็นฉนวนทีดีสําหรับระบบไฟฟ้าในยานยนต์ ตลอดจน ชินส่วนของอุปกรณ์สือสารและเครืองบินทีใช้ในสงครามโลกครังที 1 นอกจากฟีนอลิกแล้ว เรยอน (rayon) เป็นอีกตัวอย่างหนึงของพอลิเมอร์สังเคราะห์ทีใช้ทําเส้นใยเพือทดแทนใยไหมจากธรรมชาติ และเป็นพอลิเมอร์ทีใช้อยู่จนถึงในปัจจุบันนี จากการค้นพบเบคิไลต์และเรยอนนี ทําให้วิวัฒนาการ ด้านเคมีอินทรีย์มีการเติบโตและขยายขอบเขตอย่างกว้างขวาง ซึงนับเป็นก้าวสําคัญสู่การพัฒนา พอลิเมอร์สังเคราะห์ในระดับอุตสาหกรรม นอกจากนีแล้วยังมีการสังเคราะห์เทอร์โมเซตตัวอืนอีก เช่น กริปทัล (glyptal) ซึงเป็นเรซินพวกพอลิเอสเทอร์ทีไม่อิมตัว (unsaturated polyester resin) ต่อมาประมาณ ค.ศ. 1930 บริษัทดูปองต์ (Du Pont) ในสหรัฐอเมริกาได้ผลิตไนลอน (nylon) และ เทฟลอน (TeflonTM) ออกจําหน่าย ในปัจจุบันได้มีการสังเคราะห์พอลิเมอร์ในระดับอุตสาหกรรม และใช้ในเชิงการค้ามากมาย เช่น พีวีซี พอลิเอทิลีน พอลิสไตรีน และอืนๆ ตังแต่สงครามโลกครังที 2 เป็นต้นมา วัสดุพวกพอลิเมอร์หรือพลาสติกได้เข้ามามีบทบาท ในชีวิตประจําวันของทุกคนเป็นอย่างมาก จนอาจกล่าวได้ว่าเป็น ยุคพอลิเมอร์ คงไม่มีใครปฏิเสธ ได้เลยว่า ในชีวิตนีไม่เคยสัมผัสกับสิงของเครืองใช้ทีทําจากสารพอลิเมอร์หรือพลาสติก เนืองจาก พอลิเมอร์ทังในธรรมชาติและทีสังเคราะห์ขึนมา สามารถนําไปแปรรูปเป็นสิงของเครืองใช้ได้หลาย ลักษณะทังชินเล็ก ชินใหญ่ อีกทังสภาพการใช้งานก็ทนทาน เบา สะดวกแก่การเคลือนย้าย มีสีสัน สวยงามน่าใช้ และทีสําคัญก็คือมีราคาถูกกว่าพวกโลหะ ด้วยเหตุนีการเติบโตของพอลิเมอร์ในเชิง พาณิชย์ และการค้นคว้าวิจัยสังเคราะห์จึงเป็นไปอย่างรวดเร็ว เพือทีจะนําเอาสิงเหล่านีเข้ามาใช้ ทดแทนโลหะและวัสดุธรรมชาติอืนๆ นอกจากพอลิเมอร์สังเคราะห์มีบทบาทในชีวิตประจําวัน โดยตรงของทุกคนแล้ว ยังมีบทบาทสําคัญต่อการขยายตัวทางภาคเศรษฐกิจและอุตสาหกรรมเป็น อย่างมากอีกด้วย พอลิเมอร์หลายประเภทช่วยทําให้ความฝันทางวิทยาศาสตร์ทีมนุษย์สามารถ เดินทางออกนอกโลก หรือเดินทางสู่อวกาศเป็นจริงขึนมา ยุคอวกาศเกิดขึนใน ค.ศ. 1957 เมือ สหภาพโซเวียตส่งยานดาวเทียมสพูทนิค (Sputnik) [7] ซึงเป็นยานดาวเทียมดวงแรกของโลกเข้าสู่ ระบบวงโคจรในห้วงอวกาศ นับจากวันนันเป็นต้นมา วิวัฒนาการทางเทคโนโลยีอวกาศเพือพัฒนา ยานหรืออุปกรณ์ต่างๆ ในการพิชิตอวกาศจึงเกิดขึนอย่างต่อเนืองอย่างไม่หยุดยังจนถึงปัจจุบัน ความสําเร็จในการพิชิตอวกาศนีจะเป็นจริงได้ก็อยู่บนพืนฐานของการพัฒนาวัสดุพลาสติกทีมี นําหนักเบาและมีความแข็งแรง ตลอดจนทนต่อภาวะเปลียนแปลงของอุณหภูมิและสิงแวดล้อม
  4. 4. 4 ต่างๆ ได้เป็นอย่างดี จากทีกล่าวมาข้างต้นอาจลําดับประวัติการใช้พอลิเมอร์ของยุคพอลิเมอร์ได้ 4 ช่วงดังนีคือ 1) ช่วงพอลิเมอร์ธรรมชาติ เช่น ยางธรรมชาติ เชลแล็ก ยางไม้ 2) ช่วงพอลิเมอร์ กึงสังเคราะห์ เช่น เซลลูโลสไนเทรต เซลลูลอยด์ 3) ช่วงพอลิเมอร์สังเคราะห์ยุคต้น เช่น เบคิไลต์ ฟีนอลิก เรยอน 4) ช่วงพอลิเมอร์สังเคราะห์เชิงพาณิชย์ หรือพอลิเมอร์ระดับอุตสาหกรรม เช่น ไนลอน เทฟลอน พอลิเอทิลีน พอลิสไตรีน พีวีซี อย่างไรก็ตาม ถึงแม้ว่าพอลิเมอร์จะมีประโยชน์มากมาย แต่ก็เป็นสิงทีก่อให้เกิดมลภาวะ ต่อสิงแวดล้อมมากมายเช่นกัน ด้วยเหตุทีพอลิเมอร์มีการสลายตัวยาก มีความทนทานต่อนํา แสงแดด และอากาศ เมือใช้งานแล้วจึงตกค้างอยู่ในสิงแวดล้อมทังในดินและนํา ดังนัน ในปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์จึงคิดค้นวิธีกําจัดพอลิเมอร์หรือพลาสติกทีใช้แล้ว รวมทังค้นคว้าเพือสังเคราะห์ ผลิตพอลิเมอร์ชนิดใหม่ๆ ทีสามารถใช้ประโยชน์ในช่วงระยะเวลาหนึง หลังจากนันจะเสือมสลายไป หรือสังเคราะห์พลาสติกพอลิเมอร์ทีจุลินทรีย์สามารถย่อยสลายได้ หรือพยายามนําพลาสติกกลับ มาใช้ใหม่ได้อีก เพือเป็นการลดมลภาวะต่อสิงแวดล้อม 1.2 วิทยาศาสตร์ของพอลิเมอร์ ในปัจจุบันได้มีการสังเคราะห์และผลิตพอลิเมอร์ขึนอย่างมากมาย เพือนํามาใช้ประโยชน์ อย่างจริงจัง รวมทังการผลิตในเชิงพาณิชย์ด้วย ประโยชน์การใช้งานของพอลิเมอร์เป็นไปตาม สมบัติและลักษณะของพอลิเมอร์ใน 5 ลักษณะใหญ่ๆ คือ 1) พวกพลาสติก 2) พวกรับเบอร์ 3) พวกไฟเบอร์ 4) พวกนํายาเคลือบผิว และ 5) พวกสารยึดติด (adhesives) ทําให้วัสดุติดกันได้ ในระยะแรกๆ ความรู้ในการอธิบายถึงสมบัติ และลักษณะของพอลิเมอร์แต่ละชนิดมีน้อย และไม่ค่อยเป็นทีเข้าใจกัน ทังนีเพราะขาดความรู้ความเข้าใจทางด้านเคมีพืนฐานของพอลิเมอร์ เหล่านัน สารประกอบพอลิเมอร์มีธรรมชาติและสมบัติแตกต่างจากสารอินทรีย์ทีมีมวลโมเลกุลตํา ทัวไป กล่าวคือ การทําให้พอลิเมอร์บริสุทธิ โดยวิธีการตกผลึกเป็นไปได้ยาก จึงเป็นอุปสรรคใน การศึกษาสมบัติทางกายภาพโดยทัวไป ประการสําคัญอีกอย่างหนึงก็คือสารประกอบพอลิเมอร์มี ความสามารถในการละลายตํา จนบางครังไม่สามารถละลายในตัวทําละลายใดๆ ได้ จึงเกิดเป็นสาร แขวนลอยในตัวทําละลาย และจากการหามวลโมเลกุลโดยวิธีง่ายๆ โดยอาศัยสมบัติคอลลิเกทิฟ ของสาร ผลปรากฏว่ามวลโมเลกุลทีหาได้มีค่าไม่สูงมากนัก จึงทําให้ในระยะแรกๆ นันเข้าใจว่า สารประกอบพอลิเมอร์เป็นอนุภาคคอลลอยด์ทีเกิดจากการรวมตัวของโมเลกุลเล็กๆ เป็นจํานวน มากเท่านัน จนกระทังในช่วง ค.ศ. 1920 เฮอร์มานน์ สตอดิงเจอร์ (Hermann Staudinger) [8-10] นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน เป็นคนแรกทีเสนอสมมติฐานเกียวกับโมเลกุลของสารประกอบพอลิ- เมอร์ว่า สารประกอบพอลิเมอร์เกิดจากการทีสารโมเลกุลเล็กจํานวนมากมาเรียงต่อกันเป็น สายโซ่ยาวด้วยพันธะโคเวเลนต์ ไม่ใช่เพียงการรวมตัวกันของคอลลอยด์ ทําให้พอลิเมอร์ เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ มีมวลโมเลกุลสูง แต่สมมติฐานของสตอดิงเจอร์นีไม่เป็นทียอมรับในระยะ
  5. 5. 5 แรก ทังนีเพราะขาดหลักฐานยืนยัน จนกระทัง ค.ศ. 1929 วอลเลซ ฮูม คาโรเธอร์ส (Wallace Hume Carothers) [11] นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน ผู้ค้นพบไนลอน ได้ทําการค้นคว้าวิจัยควบคู่ เฮอร์มานน์ สตอดิงเจอร์ 1881–1965 [9] เสนอทฤษฎีพอลิเมอร์ วอลเลซ ฮูม คาโรเธอร์ส 1896–1937 [11] สังเคราะห์ไนลอน กับการพัฒนาวิธีการทดลอง และใช้เครืองมือวัดหามวลโมเลกุลแบบ ใหม่ เช่นวิธีรังสีเอกซ์ (X-ray) ได้พิสูจน์ว่าพอลิเมอร์ประกอบด้วย หน่วยเล็กๆ (mer) หรือเรียกว่าหน่วยซํามาเชือมต่อกันเป็นสายโซ่ยาว ซึงถือเป็นหลักฐานแสดงอย่างแน่ชัดว่า สมมติฐานของสตอดิงเจอร์ เป็นจริง จากผลงานทีสตอดิงเจอร์เป็นผู้บุกเบิกหรือเปิดทางเกียวกับ ความรู้ทางด้านเคมีของพอลิเมอร์ จนเจริญรุดหน้าอย่างรวดเร็วตราบ เท่าทุกวันนี เป็นเหตุให้สตอดิงเจอร์ได้รับรางวัลโนเบล (Nobel prize) สาขาเคมีใน ค.ศ. 1953 จากการทีคาโรเธอร์สได้สังเคราะห์และผลิต เส้นใยไนลอน 6.6 ขึน ซึงเป็นเส้นใยสังเคราะห์ชนิดแรกของโลก และ นับว่าเป็นการปูพืนฐาน สําหรับอุตสาหกรรมผลิตเส้นใยในยุคต่อมา เส้นใยไนลอนมีสมบัติแข็งแรง เหนียว และยืดหยุ่น ทําให้คาโรเธอร์ส นําเส้นใยไนลอนมาใช้ประโยชน์มากมาย โดยทดแทนขนสัตว์เพือทํา ขนแปรงสีฟันและเส้นใยไหม ในสมัยนันผลิตภัณฑ์ทีทําให้ไนลอนเป็น ทีรู้จักกันอย่างสูงสุดก็คือถุงน่องของสุภาพสตรี ซึงในขณะนันมียอด ขายของถุงน่องไนลอนสูงถึง 4 ล้านคู่ในเวลาเพียงวันเดียว จาก หลักการทีว่าพอลิเมอร์ประกอบด้วยหน่วยเล็กๆ มาต่อกันด้วยพันธะ เคมีเป็นสายโซ่ยาวนีเอง เปรียบเสมือนจุดเริมต้นของการพัฒนาและ การสังเคราะห์พอลิเมอร์ชนิดใหม่ๆ ออกมาใช้ประโยชน์ได้มากมายใน ปัจจุบัน พอลิเมอร์ประกอบขึนด้วยโมเลกุลเล็กๆ ทีเรียกว่ามอนอเมอร์มาต่อเรียงซํากันไปตลอด สายโซ่ ดังนัน ความยาวหรือขนาดของสายโซ่ ตลอดจนมวลโมเลกุลของพอลิเมอร์ขึนอยู่กับดีกรี ของการเกิดสายโซ่ (degree of polymerization) เช่น พอลิเอทิลีน ทีมีดีกรีของการเกิดสายโซ่ เท่ากับ 2,000 มีมวลโมเลกุลสูงถึง 56,000 กรัม/โมล โดยทีหน่วยซําของพอลิเอทิลีนคือเอทิลีน ซึง มีมวลโมเลกุลเพียง 28 กรัม/โมล ส่วนพอลิเมอร์ทีนํามาใช้ประโยชน์มักจะมีมวลโมเลกุลอยู่ในช่วง 104 ถึง 106 กรัม/โมล หรือมากกว่า มวลโมเลกุลของพอลิเมอร์มีส่วนสัมพันธ์กับขนาดของโมเลกุล ถ้ามวลโมเลกุลสูงพอลิเมอร์นันก็มีขนาดใหญ่ตามไปด้วย และสามารถทําการทดลองหามวล โมเลกุลได้โดยวิธีการหลายอย่าง เช่น วิธีวิเคราะห์หมู่ปลาย วิธีทีอาศัยสมบัติคอลลิเกทิฟ วิธีวัด ความหนืด และวิธีวัดการกระจายแสง คําว่า พอลิเมอร์ และคําว่า แมโครโมเลกุล (macromolecule) มักเกิดความเข้าใจสับสน กันบ้างในบางครัง สารแมโครโมเลกุลหมายถึงสารทีมีโมเลกุลขนาดใหญ่ ตัวอย่างเช่น โปรตีน กรดนิวคลิอิก ดีเอ็นเอ (DNA) อาร์เอ็นเอ (RNA) และพวกเอนไซม์ต่างๆ
  6. 6. 6 (3) O R"R'R C-CH-NH-C-CH-NH-C-CH-NH O O ส่วนหนึงของโปรตีน หมู่ R, R', R",... ในกรดอะมิโนทีมาต่อกันเป็นโปรตีนมีความแตกต่างกันถึง 20 ชนิด จึง จัดโปรตีนเป็นพวกแมโครโมเลกุล ทังนีเพราะไม่มีหน่วยซําดังเช่นในโมเลกุลของพอลิเมอร์ นัน แสดงว่าพอลิเมอร์จัดเป็นสารโมเลกุลใหญ่พวกแมโครโมเลกุลได้ แต่สารพวกแมโครโมเลกุลอาจ เป็นหรือไม่เป็นพอลิเมอร์ก็ได้ อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันไม่ค่อยเคร่งครัดกับการใช้ศัพท์ 2 คํานีมาก นัก โดยมีการเรียกพวกโปรตีนเป็นพอลิเมอร์ด้วย แต่โดยแท้จริงแล้วศัพท์คําว่า พอลิเมอร์ และ แมโครโมเลกุล มีความหมายต่างกันอยู่เล็กน้อย กล่าวคือ สารพอลิเมอร์มีหน่วยซํา แต่สารแมโคร โมเลกุลไม่มีหน่วยซํา 1.3 ความสําคัญของเคมีพืนฐานสําหรับพอลิเมอร์ ผลิตภัณฑ์พอลิเมอร์ทีได้ หากทราบถึงโครงสร้างทางเคมีของโมเลกุลของพอลิเมอร์ จะ เป็นตัวสําคัญทีทําให้ทราบถึงธรรมชาติ ตลอดจนสมบัติต่างๆ ของพอลิเมอร์ อันเป็นประโยชน์ต่อ เทคโนโลยีของกระบวนการผลิตพอลิเมอร์ หรือการคิดค้นการนําพอลิเมอร์ไปใช้ให้เป็นประโยชน์ ในชีวิตประจําวันได้อย่างสูงสุด ผลผลิต พอลิเมอร์ (1) โครงสร้าง ของโมเลกุล (2) สมบัติต่อขบวนการผลิต (4) สมบัติต่อวัสดุศาสตร์ (5) การนําไปใช้ประโยชน์ จากแผนภาพ เมือทราบถึงโครงสร้างทางเคมีของพอลิเมอร์ ซึงเป็นตัวการสําคัญในการ อธิบายปัญหาต่างๆ อันจะเกิดขึนได้ดังนี 1. ทําอย่างไรจึงสามารถเตรียมพอลิเมอร์ให้มีโครงสร้างตามทีต้องการได้ 2. โครงสร้างโมเลกุลของพอลิเมอร์มีผลอย่างไรต่อกระบวนการผลิตหรือกระบวนการแปรสภาพ 3. สมบัติทางด้านวัสดุศาสตร์ขึนอยู่กับโครงสร้างของพอลิเมอร์หรือไม่ อย่างไร 4. กระบวนการแปรสภาพมีผลต่อสมบัติทางด้านวัสดุศาสตร์อย่างไร
  7. 7. 7 5. การทีทราบถึงสมบัติทางด้านวัสดุศาสตร์ แล้วนําผลิตภัณฑ์ทีได้ไปใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุดจะ ทําได้อย่างไรบ้าง จากทีกล่าวข้างต้นจะเห็นได้ว่า เคมีพืนฐานของพอลิเมอร์เป็นส่วนสําคัญในการศึกษา และ เข้าใจกระบวนการปรากฏการณ์ธรรมชาติของพอลิเมอร์เอง และเทคโนโลยีในการทีนําพอลิเมอร์ ไปใช้ให้เกิดประโยชน์ นอกจากนีเคมีพืนฐานของพอลิเมอร์ยังสามารถอธิบายถึงการสลายตัวของ พอลิเมอร์ได้ อันเป็นประโยชน์ในการผลิตวัสดุพอลิเมอร์ให้สลายตัวเมือใช้ไปได้ในระยะเวลาหนึง อันเป็นการลดมลภาวะต่อสิงแวดล้อม
  8. 8. 8 คําถามท้ายบทที 1 1. พอลิเมอร์คืออะไร มีประโยชน์หรือโทษอย่างไรบ้าง 2. คําว่า พอลิเมอร์ และ แมโครโมเลกุล มีความหมายเหมือนกันหรือต่างกันอย่างไร 3. โครงสร้างทางเคมีของพอลิเมอร์มีผลต่อสมบัติต่างๆ ของพอลิเมอร์หรือไม่ 4. เคมีพืนฐานของพอลิเมอร์มีความสําคัญอย่างไร

×