پلی الکترولیت چیست و از خواص و کاربرد آن چه می دانید؟

پلی الکترولیت چیست و از خواص و کاربرد آن چه می دانید؟
پلی الکترولیت ها پلیمرهایی هستند که واحدهای تکرار شونده آنها دارای گروه باردار هستند. پلی کاتیون ها و پلی آنیون ها پلی الکترولیت هستند. این گروه ها در محلول های آبی جدا می شوند و باعث می شوند پلیمرها شارژ شوند. از این رو خواص پلی الکترولیت هم به الکترولیت (نمک) و هم به پلیمرها (ترکیبات با وزن مولکولی بالا) شبیه است و گاهی اوقات پلی نمک نیز نامیده می شود.

محلول های پلی الکترولیت مانند نمک ها همگی رسانای الکتریکی هستند و مانند پلیمرها، محلول های چسبناک ایجاد می کنند. زنجیره های مولکولی باردار نقش بسیار اساسی در تعیین ساختار، ثبات و فعل و انفعالات مجموعه های مختلف مولکولی دارند.

کاربرد پلی الکترولیت ها:
زمینه های فنی و صنعتی مختلف از خصوصیات منحصر به فرد این ترکیبات بهره برداری می کنند. بسیاری از مولکول های بیولوژیکی از جمله پلی پپتیدها، گلیکوزامینو گلیکان ها و DNA پلی الکترولیت های طبیعی هستند. از پلی الکترولیت های طبیعی و مصنوعی در صنایع مختلف استفاده می شود. این ترکیبات کاربردهای زیادی دارند که بیشتر مربوط به ویژگی های جریان پذیری و پایداری محلول های آبی و ژل های آنها است. به عنوان مثال، می توان از آنها برای بی ثبات سازی سوسپانسیون کلوئیدی و شروع لخته سازی (رسوب) استفاده کرد.

آنها همچنین می توانند برای انتقال بار سطحی به ذرات خنثی مورد استفاده قرار گیرند که آنها را قادر می سازد تا در محلول آبی پراکنده شوند. بنابراین اغلب از آنها به عنوان غلیظ کننده، امولسیون کننده، نرم کننده، پاک کننده و حتی گیرنده استفاده می شود. از آنها در تصفیه آب و بازیابی نفت استفاده می شود. بسیاری از صابون ها، شامپوها و مواد آرایشی شامل پلی نمک ها هستند. علاوه بر این آنها به بسیاری از غذاها و به مخلوط های بتن (فوق روان کننده) اضافه می شوند.

برخی از پلی الکترولیت هایی که روی برچسب های مواد غذایی ظاهر می شوند شامل پکتین، کاراگینان، آلژینات ها و کربوکسی متیل سلولز اکثرا منشأ طبیعی دارند. سرانجام این ترکیبات در مواد مختلفی از جمله سیمان استفاده می شوند. از آنجا که برخی از آنها محلول در آب هستند برای کاربردهای بیوشیمیایی و پزشکی نیز مورد بررسی قرار گرفته اند. کاربرد پلی الکترولیت های زیست سازگار برای پوشش های ایمپلنت، برای رهش کنترل شده داروها و سایر کاربردها در حال بررسی است.

خصوصیات فیزیکی و شیمیایی پلی الکترولیت ها:
خواص این ترکیبات در محلول با اثر متقابل الکترواستاتیک بین گروه های باردار در زنجیره و یون های با وزن مولکولی کم در محلول تعیین می شود. میدان الکترواستاتیک قوی تولید شده توسط بارهای موجود در این ترکیبات تأثیر قابل توجهی بر ساختار مولکول دارد به این معنی که به طور قابل توجهی ساختارهای ماکرومولکولی را تغییر می دهد.

با افزایش درجه تفکیک، اندازه موثر زنجیره ها (فاصله انتها به انتها، شعاع هیدرودینامیکی و غیره) افزایش می یابد و مولکول های پیچ خورده ای درست می شوند و در درجات بالایی از تفکیک پلی الکترولیت به شکل تقریباً خطی و شبیه چوب دیده می شوند.

وقتی درجه تفکیک تغییر می کند، خصوصیات فیزیکوشیمیایی تغییر قابل ملاحظه ای می کند. به عنوان مثال، ویسکوزیته محلول بسته به غلظت پلی الکترولیت در محلول، درجه تفکیک آن و غلظت یون آزاد (یونهای با وزن مولکولی پایین در محلول) می تواند صد درصد یا بیشتر افزایش یابد.

نظریه ای که برای محلول های الکترولیت با وزن مولکولی کم مطرح است برای محلول های پلی الکترولیت معتبر نیست. یون های با وزن مولکولی کم که در هنگام تفکیک گروه های قطبی این ترکیبات ظاهر می شوند، یک ابر ضد یون منتشر در اطراف سطح بارگذاری شده پلیمرها ایجاد می کنند. ترکیب محلول و مقدار آن بر ساختار و پویایی پلی نمک ها در محلول و همچنین ظرفیت تورم و پاسخ ویسکو الاستیک ژل های پلی نمک تأثیر می گذارد.

رایج ترین گروه های پلی الکترولیت ها:
سه گروه رایج آنیونی در این ترکیبات کربوکسیلات (-COO-)، فسفونات (-PO3H-، -PO32-) و سولفونات (-SO3-) هستند و متداول ترین گروه های کاتیونی، آمونیوم اولیه، ثانویه و کواترنر هستند (-NH3 +، = NH2 + و ≡N +). نوع گروه یونی، تعداد یون ها و ساختار واحد تکراری خصوصیات پلی الکترولیت ها مانند حلالیت در آب و سایر مایعات پیوند دهنده قطبی و هیدروژن ( الکل ها و غیره)، رسانایی الکتریکی و گرانروی محلول را تعیین می کند. برخلاف پلیمرهای غیر یونی، این خصوصیات به شدت به PH و نوع نمک بستگی دارد.

این ترکیبات می توانند از طریق شیمیایی با تعداد کمی از ترکیبات اتصال عرضی مناسب ایجاد کنند. پلی الکترولیت ها ساختارهای سه بعدی را تشکیل می دهند که به جای حل شدن در آب متورم می شوند. آنها می توانند از طریق پیوند هیدروژنی با مولکول های آب مقادیر زیادی از مایع را نسبت به جرم خود حفظ کنند.

هنگامی که این ترکیبات کمی بهم پیوسته باشند، آنها را هیدروژل یا پلیمرهای فوق جاذب (SAP) می نامند. توانایی آنها در جذب آب عامل غلظت یونی محلول آبی است. در آب دیونیزه و آب مقطر، SAP ها ممکن است آب را تا 500 برابر وزن خود و از 30 تا 60 برابر حجم خود جذب کنند، یعنی یک هیدروژل می تواند بیش از 99٪ مایع باشد. قدرت جذب و تورم کل SAP توسط نوع و مقدار لینک های عرضی در ساختار کنترل می شود. با دانستن خصوصیات فوق می توان به تولید پلی الکترولیت پرداخت.

انواع پلی الکترولیت ها:
دو نوع پلی الکترولیت طبیعی و مصنوعی در مقیاس وسیعی تولید می شوند. پلی الکترولیت های طبیعی رایج عبارتند از پکتین (اسید پلی گالاکتورونیک)، آلژینات (اسید آلژنیک)، کربوکسی متیل سلولز و پلی پپتیدها. نمونه هایی از انواع مصنوعی رایج عبارتند از: اسید پلی اکریلیک، سولفونات پلی استایرن، پلی آلی آمین، کربوکسی متیل سلولز و نمک های آنها.

برخی از پلی الکترولیت های دیگر در مقایسه با گروه های جانبی باردار، دارای گروه های باردار در زنجیره اصلی هستند. این کلاس از پلی نمک ها معمولاً به عنوان پلی یونن ها شناخته می شوند. متداول ترین گروه باردار در ساختار اصلی آنها آمونیوم کواترنر است. این پلی آمین های یونی معمولاً از طریق واکنش منشاتکین آمین های مختلط و آلکیل دی هالیدها ساخته می شوند.

تعداد زیادی از دی هالیدها و آمین های ناپایدار به صورت تجاری در دسترس هستند که اجازه سنتز تعداد زیادی از پلی اتیلن های کاملاً مشخص از مواد اولیه نسبتاً ارزان و یک مسیر سنتز ساده را می دهد. فاصله یونی روی ستون اصلی پلیمر، یعنی چگالی بار و وزن مولکولی به راحتی قابل تنظیم است. علاوه بر این، بسیاری از گروه های عملکردی دیگر می توانند به راحتی ترکیب شوند، که به شما امکان اتصال متقابل و تنظیم خواص فیزیکی و مکانیکی را می دهد.

قیمت خرید و فروش پلی الکترولیت:
قیمت الکترولیت ها با توجه به نوع کاربرد و مقدار مورد نیاز شما متفاوت است. مثلا پلی الکترولیت مایع و جامد از نظر قیمت با یکدیگر متفاوت هستند.