تصنيع البلاستيك الأمن من نشا البطاطس للباحث د مهندس عماد كامل

إذا كنت تريد شرحًا بصريًا جيدًا للبوليمرات ، اذهب إلى كوكب البوليمرات.

والآن بعد أن فهمنا البوليمرات وكيف تتشكل المواد البلاستيكية العادية ، دعونا نلقي نظرة على كيف يحدث هذا مع النشا.

النشا هو مزيج من اثنين من البوليمرات تسمى الأميلوز والأميلوبكتين ، بنسبة حوالي 1: 4 (4 هي الأميلوبكتين). أميلوز هو بوليمر خطي من الجلوكوز مرتبط بشكل رئيسي (1 -> 4) روابط. يمكن أن تصنع من عدة آلاف من وحدات الجلوكوز ، حيث كما أميلوبكتين هو البوليمر متفرعة للغاية من الجلوكوز.

ماذا يعني كل هذا؟ حسنًا للحصول على شيء يشبه البلاستيك ، نحتاج إلى سلاسل طويلة من البوليمرات. نظرًا لأن النشا يحتوي على بوليمرات مستقيمة ومتفرعة على حد سواء ، فنحن بحاجة إلى إزالة أو تبديل الأميلوبكتين ، لذلك تبقى لدينا سلاسل طويلة مستقيمة. نظرًا لأن الانتقال إلى جميع جزيئات الأميلوبكتين الفردية باستخدام المجهر الإلكتروني ليس خيارًا ، فقد كان علينا تغير النشا. استخدمنا الخل (حمض الأسيتيك) لكسر الأميلوبكتين إلى جزيئات مستقيمة لكن قصيرة من الدكسترين (يتم إنتاج الدكسترين تجاريًا) من الأميلوبكتين بواسطة التحلل المائي لحمض الهيدروكلوريك: يتم تحميص الأميلوبكتين في أوعية مغطاة بالزيت الساخن – يتم تسخين الزيت إلى 450 درجة مئوية – في نفس الوقت يضاف حمض الهيدروكلوريك إلى الأميلوبكتين – الحمض بالإضافة إلى الحرارة يتسبب في تغير الهيكل الجزيئي للنشا / بلمرة ).

حتى الآن نحن نترك مع الأميلوز والدكسترين الذي أضفنا الجلسرين. لماذا فعلنا هذا؟ حسنا ، ليست كل المواد البلاستيكية الطبيعية لينة ومرنة. لتحقيق هذه الخاصية يضاف شيء يسمى الملدنات إلى راتنج البلاستيك. من ويكيبيديا ، الملدنات للمواد البلاستيكية مضافة ، أكثرها الفثالات شيوعًا ، والتي تمنح المواد البلاستيكية الصلبة مثل PVC المرونة والمتانة المطلوبة. وغالبًا ما تعتمد على استرات الأحماض متعددة الكربوكسيل مع الكحول الأليفات الخطي أو المتفرع بطول السلسلة المعتدل. يعمل الملدنون عن طريق دمج أنفسهم بين سلاسل البوليمرات ، وتباعدها عن بعضها (زيادة “الحجم الحر”) ، وبالتالي خفض درجة حرارة انتقال الزجاج بدرجة كبيرة للبلاستيك وجعله أكثر ليونة. بالنسبة للمواد البلاستيكية مثل PVC ، كلما زاد عدد الملدنات ، كلما انخفضت درجة الحرارة المرنة الباردة. هذا يعني أنها ستكون أكثر مرونة ، على الرغم من قوتها وصلابتها ستنخفض نتيجة لذلك