ہم پالیمر سازی کا استعمال قدرت کے ذریعہ پالی پیپٹائڈوں میں کیا جاتا ہے جو کہ 20 یا اس سے بھی زیادہ امینو ایسڈوں پر مشتمل ہوتے ہیں۔ کیمیاداں ابھی بھی بہت پیچھے ہیں۔

کیا آپ سمجھتے ہیں کہ پالیمر کے مختلف استعمال کی کھوج کے بغیر روز مرہ کی زندگی آسان اور رنگین ہوتی؟ پلاسٹک کی بالٹیاں، کپ، پلیٹیں، بچوں کے کھلونے، پلاسٹک کے تھیلے، تالیفی کپڑوں کے لیے مادے، گاڑیوں کے ٹائر، گیئر، سیل برقی حاجز مادے اور مشینوں کے پرزوں کی مینو فیکچرنگ نے روز مرہ کی زندگی اور صنعتی دنیا میں انقلاب لادیا ہے۔ درحقیقت پالیمرپلاسٹک، الاسٹومر، فائبر، پینٹ اور وارنش جیسی چار اہم صنعتوں کی ریڑھ کی ہڈی ہیں۔

لفظ پالیمر (Polymer) دو یونانی الفاظ پالی (Poly) جس کا مطلب ہے بہت سے (Many) اور مر (Mer) جس کا مطلب ہے اکائی یا حصہ، سے مشتق ہے۔ اصطلاح پالیمر کی تعریف اس طرح بیان کی جاتی ہے کہ یہ ایک بہت بڑا سالمہ ہے جس کی سالماتی کمیت بہت زیادہ (103–107u) ہوتی ہے۔ انھیں کلاں سالمات (Macromolecules) بھی کہا جاتا ہے جو کہ دوہرائی جانے والی ساختی اکائیوں کے بڑے پیمانے پر ایک دوسرے کے ساتھ منسلک ہونے کے نتیجے میں بنتے ہیں۔ دوہرائی جانے والی ساختی اکائیاں سادہ اور تعامل پذیر سالمات سے حاصل کی جاتی ہیں جنھیں مونومر (Monomer) کہتے ہیں۔ یہ مونو مر ایک دوسرے کے ساتھ شریک گرفت بانڈ کے ذریعہ منسلک رہتے ہیں۔ متعلقہ مونومر کے ذریعہ پالیمر بنانے کا یہ طریقہ پالیمر سازی (Polymerisation) کہلاتا ہے۔ 

کچھ مخصوص تجاویز کی بنیاد پر پالیمر کی درجہ بندی کئی طریقوں سے کی جاتی ہے۔ ذیل میں پالیمر کی درجہ بندی کے کچھ عام طریقے دیے جارہے ہیں:

یہ پالیمر پودوں اور جانوروں میں پائے جاتے ہیں۔ پروٹین، سیلیولوز، اسٹارچ، ریزن اور ربر اس کی مثالیں ہیں۔

سیلیولوز ایسیٹیٹ (Rayon) اور سیلیولوز نائٹریٹ وغیرہ جیسے سیلیولوز مشتق اس زمرے کی عام مثالیں ہیں۔

تالیفی پالیمر کی مختلف قسمیں جیسے کہ پلاسٹک (Polythene) تالیفی ریشے (نائلون 6،6) اور تالیفی ربر (Buna-S) انسان ساختہ پالیمر کی مثالیں ہیں جن کا استعمال صنعت اور روز مرہ کی زندگی میں بڑے پیمانے پر کیا جاتا ہے۔

پالیمر کوان کی ساخت،قوت سالمات اورپالیمرسازی کی نوعیت کی بنیاد پر بھی تقسیم کیا جاسکتا ہے۔

دو قسم کے پالیمر سازی تعاملات ہیں یعنی جمع یا زنجیر نمو پالیمر سازی اور تکثیف یا مرحلہ نمو پالیمر سازی۔

اس قسم کی پالیمر سازی میں، یکساں یا مختلف مونومر ایک دوسرے کے ساتھ بڑی تعداد میں جمع ہو کر پالیمر کی تشکیل کرتے ہیں۔ استعمال ہونے والے مونومر غیر سیر شدہ مرکبات ہوتے ہیں مثلاً الکین (Alkene)، الکاڈائی اینس (Alkadienes) اور ان کے مشتق پالیمر سازی کا یہ طریقہ آزاد ریڈیکل یا آینی اسپشیز کی تشکیل کرکے زنجیر کی لمبائی یا زنجیر کی نمو میں اضافہ کرتا ہے۔ تاہم آزاد ریڈیکل کے ذریعہ انجام دی جانے والی جمع یا زنجیر نمو پالیمر سازی سب سے عام طریقہ ہے۔

متعدد قسم کے الکینس یا ڈائی این اور ان کے مشتقوں کی پالیمر سازی بینزوئل پر آکسائڈ، ایسیٹائل پر آکسائڈ، ٹرشری بیوٹائل پر آکسائڈ جیسے آزاد ریڈیکل جنریٹنگ ابتدا کار (وسیط) کی موجودگی میں ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر ایتھین کی پالیتھین میں پالیمر سازی کے لیے ایتھین اور بینزوئل پر آکسائڈ ابتدا کار کے آمیزہ کو گرم کیا جاتا ہے یا روشنی میں رکھا جاتا ہے۔ پالیمر سازی کا عمل پر آکسائڈ کے ذریعہ بننے والے فِنائل آزاد ریڈیکل کی ایتھین ڈبل بانڈ سے جمع کے ساتھ شروع ہوتا ہے اس طرح ایک نئے اور بڑے آزاد ریڈیکل کی تشکیل ہوتی ہے۔یہ مرحلہ زنجیر کی ابتدا (Chain initiating) کا مرحلہ کہلاتا ہے۔ جب یہ ریڈیکل ایتھین کے دوسرے سالمہ سے تعامل کرتا ہے تو بڑے سائز کا دوسرا ریڈیکل بنتا ہے۔ نئے اور بڑے ریڈیکل کے ساتھ اس تواتر کو بار بار دہرانے سے تعامل آگے بڑھتا جاتا ہے اور اس مرحلہ کو زنجیر اشاعتی مرحلہ (Chain propagating step) کہا جاتا ہے۔ بالآخر، ایک مرحلے پر بننے والا ریڈیکل ماحصل دوسرے ریڈیکل سے تعامل کرتا ہے اور پالیمر ماحصل بن جاتا ہے۔ یہ مرحلہ زنجیر اختتامی مرحلہ (Chain terminating step) کہلاتا ہے۔ مرحلوں کا تواتر ذیل میں دکھایا گیا ہے۔

لمبی زنجیر کے اختتام کے لیے، یہ آزاد ریڈیکل مختلف طریقوں سے متحد ہو کر پالیتھین بناتے ہیں۔ اختتام کا ایک طریقہ ذیل میں دکھایا گیا ہے:

اس کے ساتھ ہی جوپالیمر واحدمونومر اسپیشیزکی پالیمرسازی کے ذریعے تشکیل پاتے ہیں انھیں ہوموپالیمرکہتے ہیں۔ مثال کے طورپر پالیتھن جسے ہم ہوموپالیمر کے ضمن میں پہلے پڑھ چکے ہیں۔

ایسے پالیمر جنھیں دومختلف مونومرکی جمعی پالیمرسازی کے ذریعہ بنایا جاتاہے انھیں ہم کوپالیمرکہتے ہیں۔Buna-S،جو پالیمرسازی،1-3بوٹاڈائین اوراسٹیرین سے بنتا ہے کوپالیمرکی مثال ہے جوجمعی پالیمرسازی سے تشکیل پاتاہے۔

پالیتھین کی دو قسمیں ہیں جیسا کہ ذیل میں مذکور ہے:

(i) کم کثافت والی پالیتھین (Low  density polythene): اسے ڈائی آکسیجن یا پر آکسائڈ ابتدا کار (وسیط) کی موجودگی میں

350–570 K

درجۂ حرارت اور

 دباؤ پر ایتھین کی پالیمر سازی سے تیار کیا جاتا ہے۔ آزاد ریڈیکل کی جمع اور H- ایٹم Abstraction کے ذریعہ تیار کی گئی کم کثافت والی پالیتھین (LDP) کی ساخت بہت زیادہ شاخدار ہوتی ہے۔

کم کثافت والی پالیتھین کیمیائی اعتبار سے غیر تعامل پذیر ہے لیکن لچکدار اور برق کی کمزور موصل ہے۔ اسی لیے اس کا استعمال برقی تاروں کو برق مزاحم بنانے، لچکدار پائپ، کھلونے اور دبانے والی بوتلیں (Squeeze bottles) بنانے میں کیا جاتا ہے۔

(ii) زیادہ کثافت والی پالیتھین (High density polythene): اس قسم کی پالیتھین اس وقت بنتی ہے جب atm۔ 6–7  دباؤ اور K۔333 – 343  درجۂ حرارت پر ٹرائی ایتھائل ایلیومینیم اور ٹائیٹینیم ٹیٹرا کلورائڈ (Ziegler-Natta catalyst) جیسے وسیط کی موجودگی میں ہائڈروکاربن محلل میں ایتھین (Ethene) کی جمعی پالیمر سازی کی جاتی ہے۔ زیادہ کثافت والی پالیتھین (HDP) خطی سالمات پر مشتمل ہوتی ہے اور نزدیک پیکنگ کی وجہ سے زیادہ کثیف ہوتی ہے۔ یہ بھی کیمیائی اعتبار سے غیر تعامل پذیر ہے اور نسبتاً زیادہ سخت ہوتی ہے۔ اس کا استعمال بالٹیاں، کوڑے دان، بوتلیں، پائپ وغیرہ بنانے میں کیا جاتا ہے۔

ٹیفلون کو اونچے دباؤ پر آزاد ریڈیکل یا پر سلفیٹ وسیط کے ساتھ ٹیٹرا فلوروایتھین کے ساتھ گرم کرکے تیار کیا جاتا ہے۔ یہ کیمیائی اعتبار سے غیر تعامل پذیر ہوتی ہے اور تاکلی ریجنٹ کا اس پر کوئی اثر نہیں ہوتا۔ اس کا استعمال آیل سیل اور گیس کیٹ (Gaskets) بنانے میں کیا جاتا ہے۔ اس کا استعمال برتنوں کی سطحوں کو non-stick بنانے کے لیے بھی کیا جاتا ہے۔

پر آکسائڈ وسیط کی موجودگی میں ایکرائلونائٹرائل کو جمع پالیمر سازی کے ذریعہ پالی ایکرونائٹرائل بنتا ہے۔

پالی ایکرائلونائٹرائل کا استعمال اورلون (Orlon) یا ایکریلان (Acrilan) جیسے تجارتی ریشوں کو بنانے کے لیے اوون کو بدل کے طور پر کیا جاتا ہے۔

اس قسم کی پالیمر سازی میں عام طور سے دو بائی فنکشنل مونومر کی بار بار تکثیف کرائی جاتی ہے۔ ان کثیر تکثیفی تعاملات کے نتیجے میں پانی، الکوحل وغیرہ جیسے کچھ سادہ سالمات خارج ہو جاتے ہیں اور بہت زیادہ سالماتی کمیت والے تکثیفی پالیمر تشکیل پاتے ہیں۔

ان تعاملات میں ہر ایک مرحلہ کا ماحصل ایک بائی فنکشنل اسپشیز ہوتی ہے اور تکثیف کا سلسلہ جاری رہتا ہے۔ کیونکہ ہر ایک مرحلہ پر ایک علاحدہ تفاعلی اسپشیز (Functionalised species) حاصل ہوتی ہے اور دوسری اسپشیز سے مبرّا ہوتی ہے لہٰذا یہ عمل مرحلہ نمو پالیمر سازی بھی کہلاتا ہے۔

ایتھائلین گلائکول اور ٹیرفتھیلک ایسڈ (Terephthalic acid) کے باہمی عمل کے ذریعہ ٹریلین یا ڈیکران کی تشکیل اس قسم کی پالیمر سازی کی ایک مثال ہے۔

یہ پالیمر جو کہ ایمائڈ انسلاک پر مشتمل ہوتے ہیں تالیفی ریشوں کی اہم مثالیں ہیں اور نائلون (Nylons) کہلاتے ہیں۔ انھیں تیار کرنے کا عام طریقہ ڈائی کاربوکسلک ایسڈوں کے ساتھ ڈائی امین (Diamines) کی تکثیف پالیمر سازی پر مشتمل ہے۔

(i) نائلون 6، 6 : اسے بہت زیادہ دباؤ اور درجۂ حرارت پر ہیکسامیتھائلین ڈائی امین اور ایڈیپک ایسڈ کی تکثیفی پالیمر سازی سے تیار کیا جاتا ہے۔

نائلون 6، 6 کا استعمال شیٹ، برشوں کے Bristles بنانے اور ٹیکسٹائل انڈسٹری میں کیا جاتا ہے۔

(ii) نائلون 6 : اسے اونچے دباؤ پر پانی کے ساتھ کیپرولیکٹم (Caprolactum) کو گرم کرکے بنایا جاتا ہے۔

نائلون 6 کا استعمال ٹائر کارڈ (Tyre cords)، رسیاں اور کپڑے بنانے میں کیا جاتا ہے۔

(b) پالییسٹر (Polyesters) 

یہ ڈائی کاربوکسلک ایسٹر اور ڈائی اول (Diols) کے کثیر تکثیفی ماحصلات ہیں۔ ڈیکران اور ٹیریلین، پالی ایسٹرس کی عام مثالیں ہیں۔ اسے زنک ایسیٹیٹ اینٹی منی ٹرائی آکسائڈ وسیط کی موجودگی میں اول الذکر تعامل کے مطابق 420-460 K درجۂ حرارت پر ایتھائلین گلائکول اور ٹیرفتھیلک ایسڈ کے آمیزہ کو گرم کرکے تیار کیا جاتا ہے۔ ڈیکران ریشہ (ٹریلین) شکن مزاحم ہوتا ہے اور اسے سوت اور اون کے ریشوں میں ملاکر استعمال کرتے ہیں۔ اس کا استعمال حفاظتی ہیلمیٹ وغیرہ میں کانچ کو مزید تقویت پہنچانے میں کیا جاتا ہے۔

فینال - فارمل ڈیہائڈ پالیمر قدیم ترین تالیفی پالیمر ہیں انھیں تیزاب یا اساس وسیط کی موجودگی میں فارمل ڈیہائڈ کے ساتھ فینال کے تکثیفی تعامل کے ذریعہ تیار کیا جاتا ہے۔ تعامل کا آغاز آرتھو اور / یا پیرا ہائڈراکسی میتھائل فینال مشتقوں کی ابتدائی تشکیل کے ساتھ ہوتا ہے جو فینال کے ساتھ مزید تعامل کرکے ایسے مرکبای بناتے ہیں جن میں رِنگ ایک دوسرے کے ساتھ CH2– گروپوں کے ذریعہ منسلک رہتے ہیں۔ ابتدائی ماحصل خطی بھی ہو سکتا ہے۔ نوولیک (Novolac) جس کا استعمال روغنوں (Paints) میں کیا جاتا ہے۔

نووولیک کو فارمل ڈیہائڈ کے ساتھ گرم کرنے پر کراس لنکنگ ہو کر نہ پگھلنے والی ٹھوس کمیت کی تشکیل کرتا ہے جسے بیکلائٹ (Bakelite) کہتے ہیں۔ اس کا استعمال، کنگھے، فونوگراف ریکارڈ، بجلی کے سوئچ اور برتنوں کے ہینڈل بنانے میں کیا جاتا ہے۔

میلامائن فارمل ڈیہائڈ پالیمر کو میلامائن اور فارمل ڈیہائڈ کی تکثیفی پالیمر سازی کے ذریعہ بنایا جاتا ہے۔اس کا استعمال نہ ٹوٹنے والے برتنوں کو بنانے میں کیاجاتا ہے۔

ہم پالیمر سازی ایسا پالیمر سازی تعامل ہے جس میں ایک سے زیادہ مونومیرک اسپشیز کی پالیمر سازی سے ہم پالیمر (Copolymer) حاصل ہوتا ہے۔ ہم پالیمر کو نہ صرف زنجیر نمو پالیمر سازی سے بنایا جاسکتا ہے بلکہ مرحلہ نمو پالیمر سازی کے ذریعہ بھی بنایا جاسکتا ہے۔ اس میں ایک ہی پالیمرک زنجیر میں استعمال ہونے والے ہر ایک مونومر کی ضعفی اکائیاں موجود ہوتی ہیں۔ مثال کے طور پر   butadiene–۔1, 3 اور اسٹائرین کا آمیزہ ہم پالیمر کی تشکیل کر سکتا ہے۔

ربر ایک قدرتی پالیمر ہے جس میں الاسٹک (Alastic) خصوصیات ہوتی ہے۔ اسے الاسٹومر بھی کہتے ہیں۔ اس کے متعدد استعمال ہیں۔ اسے ربر لیٹیکس (Rubber latex) سے بنایا جاتا ہے جو کہ پانی میں ربر کا کولائڈل انتشار (Colloidal dispersion) ہے۔ لیٹیکس کو ربر کے درخت کی چھال سے حاصل کیا جاتا ہے۔ ربر کے درخت ہندوستان، سری لنکا، انڈونیشیا، ملیشیا اور جنوبی امریکہ میں پائے جاتے ہیں۔

قدرتی ربر کو آئسو پرین

(2-methyl-1, 3-butadiene)

 کا خطی پالیمر تصور کیا جاسکتا ہے۔ اسے cis - 1, 4 - پالی آئسو پرین بھی کہا جاتا ہے۔

cis- پالی آئسوپرین سالمہ مختلف زنجیروں پر مشتمل ہوتا ہے۔یہ زنجیریں کمزور وانڈروال قوتوں کے ذریعہ ایک دوسرے سے  منسلک رہتی ہیں اور ان کی ساخت مرغولہ نما (Coiled) ہوتی ہے۔ لہٰذا اسے ایک اسپرنگ کی طرح کھینچا جاسکتا ہے اور یہ الاسٹک خصوصیات کو ظاہر کرتی ہے۔

ربر کا ولکانا (Vulcanisation of rubber) : قدرتی ربر اونچے درجۂ حرارت

 (> 335 K)

ٹائر ربر بنانے کے لیے %5 سلفر کا استعمال کراس لنکنگ ایجنٹ کے طور پر کیا جاتا ہے۔ ولکائی ہوئی ربر کے سالمات کی ممکنہ ساختوں کو ذیل میں دکھایا گیا ہے۔

تالیفی ربر کسی بھی ولکائی ہوئی ربر کی طرح پالیمر ہے جسے اس کی لمبائی کے دوگنے سائز تک کھینچا جاسکتا ہے۔ جیسے ہی کھنچاؤ کی قوت کو ہٹایا جاتا ہے تو یہ اپنی اصل شکل اور سائز حاصل کر لیتی ہے۔ اس طرح تالیفی ربر یا تو 3,1-بیوٹا  ڈائی این کی ہوموپالیمر ہے یا -3,1 بیوٹا ڈائی این یا دیگر غیر سیر شدہ مونومر کے ساتھ اس کے مشتقوں کی ہم پالیمر ہے۔

تالیفی ربر کی تیاری (Preparation of Synthetic Rubbers)

نیوپرین یا پالی کلوروپرین کو کلوروپرین کے آزاد ریڈیکل پالیمر سازی کے ذریعہ تیار کیا جاتا ہے۔

یہ نباتاتی اور معدنی تیلوں کے تئیں بہت زیادہ مزاحم ہے اس کا استعمال کنویئر بیلٹ،گیس کٹ اور ہوز (Hoses) بنانے میں کیا جاتا ہے۔

آپ سیکشن 15.1.3 میں Buna-5 کے بارے میں پہلے ہی پڑھ چکے ہیں۔ Buna-N- کو بنانے کے لیے پر آکسائڈ وسیط کی موجودگی میں1، -3بیوٹا ڈائی این اور ایکرائلو نائٹرائل کی ہم پالیمر سازی کی جاتی ہے۔

اس پر پیٹرول، مدھن تیل اور نامیاتی محللوں کا کوئی اثر نہیں ہوتا۔ اس کا استعمال آیل سیل (Oil seals)، ٹینکوں کے استر بنانے میں کیا جاتا ہے۔

پالیمر کی خصوصیات کا تعلق ان کی سالماتی کمیت، سائزاور ساخت سے ہوتا ہے۔ پالیمر کی تالیف کے دوران پالیمر زنجیر کی نمو کا انحصار تعامل آمیزہ میں مونومر کی دستیابی پر ہوتا ہے۔ اس طرح پالیمر سیمپل متنوع لمبائی کی زنجیر پر مشتمل ہوتا ہے، اسی لیے اس کی سالماتی کمیت کو بطور اوسط ظاہر کیا جاتا ہے۔ پالیمر کی سالماتی کمیت کا تعین کیمیائی اور طبیعی طریقوں کے ذریعہ کیا جاسکتا ہے۔

ایلیفیٹک پالیسٹر حیاتیاتی طور پر تنزل پذیر پالیمر کے اہم زمرہ سے تعلق رکھتے ہیں۔ کچھ اہم مثالیں ذیل میں دی گئی ہیں:

اسے 3- ہائڈراکسی بیوٹانوئک ایسڈ اور 3- ہائڈراکسی پینٹانوئک ایسڈ کی ہم پالیمر سازی کے ذریعہ تیار کیا جاتا ہے۔ PHBV کا استعمال مخصوص پیکجنگ، آرتھوپیڈک آلات اور Controlled release of drugs میں کیا جاتا ہے۔ PHBV ماحول میں بیکٹریا کے ذریعہ تحلیل ہوجاتے ہیں۔

یہ گلائسین (H2N–CH2–COOH) اور امینو کیپروئک ایسڈ [H2N (CH2)5 COOH] کا متبادل پالی ایمائڈ ہم پالیمر ہے اور یہ حیاتیاتی طور پر تنزل پذیر ہے۔ کیا آپ اس ہم پالیمر کی ساخت لکھ سکتے ہیں؟

جن پالیمر سے پہلے ہی بحث کی جاچکی ہے، ان کے علاوہ تجارتی اعتبار سے اہم کچھ اور پالیمر اور ان کی ساختیں نیزان کے استعمال جدول 15.1 میں دیے گئے ہیں۔

جدول 15.1 تجارتی اہمیت کے حامل کچھ اور پالیمر