הצגת המקור של הדף "פילמור"

{{פירוש נוסף|נוכחי=תהליך כימי|אחר=|ראו=[[פילמור (פירושונים)]]}}
{{מפנה|פלמור|אישים בשם פלמור|פלמור (פירושונים)}}

'''פִּילְמוּר''' (ב[[אנגלית]]: '''Polymerization''') הוא [[תגובה כימית]] שבמהלכה מתחברים [[מונומר]]ים לשרשראות מולקולריות ארוכות לקבלת [[פולימר]].

יישומם של תהליכי פילמור, הם ממוקדי העיסוק החשובים והעיקריים של ה[[הנדסה כימית|תעשייה הכימית]] העולמית, והם הבסיס לייצורם של כל חומרי ה[[פלסטיק]] המשמשים את האדם.

תגובות הפילמור מתחלקות לשני סוגים עיקריים: '''פילמור דחיסה, ופילמור סיפוח.'''

בתעשייה הכימית, ניתן ל[[פלמור|פלמר]] [[מונומר]]ים מסוימים בשתי השיטות, ולקבל בכל אחת מהן, [[פולימר]] בעל תכונות ומאפיינים שונים. על כן, נודעת חשיבות רבה לבחירת תהליך הפילמור.

שיטת ה[[פלמור|פילמור]] מכתיבה את אורך השרשרת שתתקבל, את המסה המולקולרית הממוצעת ל[[פולימר]] ואת חלוקת הגדלים היחסית של הפולימר. אלו ישפיעו על רמת הגבישיות, ומכאן גם על תכונותיו הפיזיקליות והמכניות של הפולימר, כגון: [[נקודת התכה|טמפרטורת היתוך]], [[קשיות]], [[אלסטיות]] ועוד.

== חומרי הגלם - המונומרים ==
[[חומר גלם|חומרי הגלם]] של תהליך הפילמור הם ה[[מונומר]]ים - אבני הבניין של ה[[פולימר]]. כמעט כל המונומרים הקיימים הם [[תרכובת אורגנית|תרכובות אורגניות]] המבוססות על [[פחמן]] ו[[מימן]], ולעיתים קרובות גם: [[חמצן]], [[חנקן]], [[גופרית]], [[כלור]], [[פלואור]] ו[[צורן]]. המקור של רוב המונומרים הללו, הוא מ[[פטרוכימיה|התעשייה הפטרוכימית]] - העוסקת בהפקה וייצור של [[כימיקל]]ים מ[[דלק מאובנים|דלקים מאובנים]], בעיקר מ[[נפט]], אך גם מ[[גז טבעי]] ומ[[פחם]].<gallery widths="160" heights="105" perrow="4" caption="נפט, [[פחם]], ו[[גז טבעי]] - חומרי הגלם המרכזיים בייצור של פולימרים סינתטיים">
קובץ:Oil Barrel graphic.svg|[[נפט]]
קובץ:Coal mine Wyoming.jpg|[[פחם]]
קובץ:Offshore platforms.jpg|[[גז טבעי]]
קובץ:TASNEE 001.jpg|מפעל פטרוכימי גדול ב[[ערב הסעודית]]
</gallery>

חלק מה[[מונומר]]ים, הם כאמור, תרכובות המתקבלות ישירות מתהליכי ה[[זיקוק נפט|זיקוק]] וה[[פיצוח פחמימנים|פיצוח]] של [[נפט גולמי]] (או [[דלק מאובנים|דלקים]] אחרים).

[[מונומר]]ים אחרים, עשויים להתקבל על ידי עיבוד נוסף של תרכובות פטרוכימיות (כגון [[אלקן|אלקנים]]), עם [[כימיקל]]ים אחרים, כגון עם [[אמוניה]] (לקבלת נגזרות [[אמין]]), [[חומצה גופרתית]] או [[חומצה זרחתית|זרחתית]] (לקבלת [[כוהל|כהלים]]) וכו'.

<gallery widths="100" heights="70" perrow="4" caption="דוגמאות למונמרים המתקבלים ישירות מהתעשייה הפטרוכימית">
קובץ:Ethene-2D-flat.png|[[אתן]]
קובץ:Propylene skeletal.svg|[[פרופילן]]
קובץ:Styrene.svg|[[סטירן]]
קובץ:Acetylene Monomer.png|[[אצטילן]]
</gallery><gallery widths="100" heights="80" perrow="6" caption="דוגמאות למונמרים מתקדמים שעברו עיבוד נוסף בתעשייה הכימית">
קובץ:Tetrafluoroethylene.svg|אתילן ארבע פלואורי
קובץ:Ethylene glycol.svg|[[אתילן גליקול]]
קובץ:Ethylenediamine.svg|אתילן דו-אמין
קובץ:Geranyl nitrile.png|גירנוניטריל
קובץ:Ethylene diurea.svg|אתילן דו-אוריאה
קובץ:Phenamidine.svg|פינאמידין
</gallery>

== פילמור על ידי סיפוח ==
[[קובץ:Living polymerization animation.gif|ממוזער|220x220 פיקסלים|מודל כללי של פילמור סיפוח]]
'''פילמור על ידי סיפוח''' (נקרא גם: '''פילמור גידול בשרשרת''') היא שיטה לחיבור של [[מונומר]]ים המכילים [[קשר פאי|קשר כפול]] (כמו c=c). בתהליך זה, ה[[קשר פאי|קשר הכפול]] נפתח אגב סיפוח ובמקומו נוצרים [[קשר קוולנטי|קשרים קוולנטים]] בין המונומרים. תהליך זה הוא [[תגובה אקסותרמית|אקסותרמי]] תמיד. בתהליך זה, סיפוחם של המונומרים נעשה בזה אחר זה עד גמר המונומרים, על כן התהליך נקרא - '''פילמור גידול בשרשרת'''.

בפילמור סיפוח, מאזן ה[[אטום|אטומים]] נשאר כשהיה, כלומר הרכב האטומים ביחידה החוזרת זהה להרכב ב[[מונומר]].

פילמור הסיפוח התגלה באקראי בשנת 1933, כשמדענים ניסו לבחון את התנהגותו של גז ה[[אתן]] בתנאים חריפים: ב[[טמפרטורה]] של כ-200 [[מעלות צלזיוס]], ובלחץ של 2,000 אטמוספירות, וקיבלו - בתגובה אטית, [[מוצק]], פולימרי, דמוי [[שעווה]]: פוליאתן (ובשמו המסחרי - [[פוליאתילן]]).{{הערה|{{צ-ספר|מחבר=אילן לולב|שם=מקרומולקולות|מו"ל=המחלקה להוראת המדעים, מכון ויצמן למדע|שנת הוצאה=}}}}

ניסויים נוספים בפילמור ה[[אתן]] לימדו, שאפשר להקל בתנאים ולהאיץ את התגובה על ידי הוספת כמות קטנה של יזם (איניציאטור): חומר מתאים, הפותח את הקשר הכפול ומפעיל, בדרך של תגובת שרשרת, את הפילמור כולו (חלקיקי היזם נשארים קשורים בקצוות השרשרות).

לפי אופיו של היזם נקבע מנגנון הפילמור כ'''מנגנון יוני''' או כ'''מנגנון רדיקלי'''.

באופן כללי, ככל שכמות היזם גדלה, מהירות הפילמור גדולה יותר, וה[[פולימר]] המתקבל יהיה בעל [[מול|מסה מולרית]] ממוצעת קטנה, ובעל שרשרות קצרות ומסועפות יחסית.

===מנגנון רדיקלי===
מתבצע בנוכחות יזם [[רדיקלים חופשיים|רדיקלי]], כלומר מולקולה בעלת [[אלקטרון]] חופשי כדוגמת <math>CR_2O \cdot</math>. האלקטרון החופשי של היזם מגיב עם הקשר הכפול, ומתחבר אליו, תוך יצירה של יזם רדיקלי נוסף הממשיך את התהליך, לדוגמה:

<math>CR_2O \cdot + CH_2=CH_2 \rightarrow CR_2 - O - CH_2 - CH_2 \cdot</math>

החיסרון בתהליך זה הוא שהפולימר הנוצר מורכב מהסתעפויות רבות, ולכן הוא אמורפי ורך.

'''בתרשים:''' '''מנגנון פילמור רדיקלי''' של וניל על ידי יזם המבוסס על [[כימיה אורגנומתכתית|תרכובות אורגנו-מתכתית]].

[[קובץ:Cobalt mediated radical polymerization.svg|מרכז|לא ממוסגר|400x400 פיקסלים]]

===מנגנון יוני===
מתבצע באמצעות [[זרז]] [[יון|קטיוני]] או אניוני. כל [[מונומר]] מצטרף לקצה ה[[פולימר]] ולא יכול לבצע הסתעפויות. כך נוצרות [[מקרומולקולה|מולקולות]] ארוכות ולא מסועפות, ולכן קשות יותר ויציבות.

'''בתרשים:''' '''מנגנון פילמור קטיוני''' של וניל [[הלוגן]] על ידי זרז קטיוני [[אלקטרופיל]]י (חומצה).
[[קובץ:KationischeKettenpolymerisation Start.svg|מרכז|לא ממוסגר|300x300 פיקסלים]]

[[קובץ:KationischeKettenpolymerisation Wachstum.svg|מרכז|לא ממוסגר|600x600 פיקסלים]]

'''בתרשים:''' '''מנגנון פילמור אניוני''' של ציאנו-אקרילט על ידי זרז אניוני [[נוקלאופיל]]י.

[[קובץ:Cyanacrylat polymerisation.svg|מרכז|לא ממוסגר|600x600 פיקסלים]]

==פילמור על ידי דחיסה==
'''פילמור על ידי דחיסה''' (נקרא גם: '''פילמור עיבוי''', או '''פילמור גידול בשלבים''') היא שיטה לחיבור של [[מונומר]]ים המכילים, לפחות, שתי [[קבוצה פונקציונלית|קבוצות פונקציונליות]].

ברוב תהליכי הפילמור בדחיסה, חיבור ה[[מונומר]]ים מתבצע תוך פליטה של [[מולקולה]] קטנה אל מערכת הפילמור (כגון: [[מים]], [[כוהל]], [[חומצת מימן כלורי|HCl]] ועוד - תלוי בסוג המונומר). לעומת זאת, כשה[[קבוצה פונקציונלית|קבוצות הפונקציונליות]] של המונומרים הן במצב '''בלתי רווי''' - כמו במונומרים טבעתיים, אזי תגובת הפילמור תתרחש ללא פליטה של מולקולות אל מערכת הפילמור. פילמור דחיסה מסוג זה, מכונה "'''פוליאדיציה'''".

בפילמור דחיסה ('''שאינו פוליאדיציה'''), הרכב ה[[אטום|אטומים]] ביחידה החוזרת אינו זהה להרכב ב[[מונומר]].

כל תהליכי הפילמור בדחיסה נעשים בשלבים, תחילה נוצרות [[מולקולה|מולקולות]] קצרות, ולאחר מכן המולקולות הקצרות מתחברות למולקולות ארוכות יותר, וכך הלאה - עד לסיום הגבתם של כל ה[[מונומר]]ים. לכן השיטה נקראת - '''פילמור בשלבים'''. אחת הדרכים להפסקה של תהליך הפילמור מתבצעת על ידי הוספה של מולקולה בעלת [[קבוצה פונקציונלית]] אחת, המסוגלת להתפלמר לשלד השרשרת בקצה אחד בעוד הקצה השני לא מסוגל לעבור תגובת דחיסה.

'''בתרשים:''' '''פילמור דחיסה''' של דו-כוהל ודו-אמין לקבלת [[ניילון]] (תוך יציאה של מולקולת [[מים]] - תוצר הדחיסה).
[[קובץ:CondensationPolymerization Nylon.svg|מרכז|לא ממוסגר|500x500 פיקסלים]]

'''בתרשים:''' '''פילמור דחיסה תוך פתיחת טבעת (פוליאדיציה)''' של קפרולקטון לקבלת פוליקפרולקטון.
[[קובץ:Polycaprolactone synthesis.png|מרכז|לא ממוסגר|350x350 פיקסלים]]

'''בתרשים:''' '''פילמור דחיסה''' של דו-חומצה קרבוקסילית ודו-כוהל לקבלת [[פוליאסטר]] (תוך יציאה של מולקולת [[מים]] - תוצר הדחיסה) - [[איסטור|תגובת איסטור]].

[[קובץ:CondensationPolymerization Polyester.svg|מרכז|לא ממוסגר|600x600 פיקסלים]]

== השוואה בין פילמור סיפוח לפילמור דחיסה ==
{| class="wikitable"
!
!פילמור סיפוח
!פילמור דחיסה
|-
|ה[[מונומר]]
|מכילה לפחות [[קשר קוולנטי|קשר]] כפול אחד
|כל מולקולת מונומר מכילה לפחות שתי [[קבוצה פונקציונלית|קבוצות פונקציונליות]]
|-
|מנגנון הגדילה
|גידול בשרשרת
|גידול בשלבים
|-
|מבנה השרשראות שמתקבל
|שרשרות ישרות ומסועפות
|שרשרות ישרות
|-
|דרגת הפילמור הממוצעת
|נקבעת בהתאם לכמות היזם, כמות ה[[מונומר]], ותנאי הפילמור. כמו כן, ניתן להגיע לדרגות פילמור גבוהות ולהתפלגות מסה צרה.
|לא ניתנת לקביעה מראש. התפלגות המסה המולרית לרוב רחבה.
|-
|מאזן [[אטום|אטומים]]
|הרכב האטומים ביחידה החוזרת זהה להרכב במולקולת המונומר.
|הרכב האטומים ביחידה החוזרת '''עשוי להיות שונה''' עבור תהליכי פילמור של מונומרים עם '''קבוצות פונקציונליות רוויות''', בהן תתרחש יציאה של מולקולה קטנה אל מערכת הפילמור (תוצר הדחיסה), אך גם '''ייתכן שהמאזן האטומי לא ישתנה''', וזאת כשמדובר במונומרים עם '''קבוצות פונקציונליות בלתי רוויות''' - כמו במונומרים טבעתיים.
|}

== טכנולוגיות הפילמור ==
הבחירה בתהליך הפילמור נעשית בהתחשב במשתנים שונים וביעד השימוש הסופי של ה[[פולימר]]. בין המשתנים שיש לתת עליהן את הדעת בעת בחירת תהליכי הפילמור הם: עלות מתקני הפילמור ועלות האנרגיה הדרושים להפעלתם ואחזקתם, יכולת שליטה במשקלים המולקולריים של הפולימר, מהירות התגובה, יכולת להיפטר מ[[חום (פיזיקה)|חום]] עודף, מורפולוגיה נדרשת מהפולימר, [[בטיחות וגיהות בתעסוקה|בטיחות]], [[רעל|רעילות]].

=== תהליכי פילמור הומוגניים (דוגמאות נבחרות) ===
* '''פילמור צבר -''' מתבצע על ידי הכנסת ה[[מונומר]] והיזם בלבד למערכת התגובה. זוהי שיטת פילמור זולה ביותר, אשר אינה דורשת ציוד ייחודי, ואינה כוללת שימוש ב[[כימיקל]]ים נוספים מעבר למונומר והיזם, אולם, חסרון השיטה הוא הקושי בשליטה על [[טמפרטורה]] אחידה במכל התגובה, בין היתר, בשל הבדלי [[צמיגות|צמיגיות]] שמתהווים כתוצאה מהתקדמות התגובה. בנוסף, יש צורך לבצע הרחקה של מולקולות מונומר שלא הגיבו בסיום התהליך. הפולימרים המיוצרים בשיטה זו הם בעלי מנעד רחב של משקלים מולקולריים.
* '''פילמור ממס -''' מתבצע על ידי הכנסת המונומר והיזם יחד עם [[ממס]] (לרוב אורגני) למערכת התגובה. על הממס לאפשר [[מסיסות|המסה]] מלאה של המונומר והיזם, ולאפשר אחידות ב[[צמיגות]] הכללית, ובכך גם למנוע חימום לא אחיד של המערכת. פילמור ממס מתאפיין בשליטה טובה יותר על מערכת הפילמור, אך יחד עם זאת עלותו יקרה יותר, והיא מחייבת שימוש בממס יציב כימית. לעיתים קרובות השיטה הנה מועדפת כשהפולימר שמתקבל בסוף התהליך משווק יחד עם הממס כמוצר סופי, כגון ב[[צבע (חומר)|צבעים]] או [[דבק]]ים פולימרים.
[[קובץ:Surfactant around a polymer chain in a latex paint.png|ממוזער|230x230px|'''פילמור תחליב''' - פזה רציפה [[מים|מימית]], ובתוכה [[חומרים פעילי שטח]] היוצרים [[מיצלה|מיצלות]], שבהן נלכדים ה[[מונומר]]ים ה[[הידרופוביות|הידרופובים]] ועוברים פילמור.]]
=== תהליכי פילמור הטרוגניים (דוגמאות נבחרות) ===
*'''פילמור תרחיף -''' התהליך כולו מתרחש בפזה [[מים|מימית]] רציפה. למערכת הפילמור מוסיפים את המונומר ואת היזם שנדרש שיהיו לא מסיסים במים ([[הידרופוביות|הידרופובים]]), ובנוסף גם [[חומרים פעילי שטח|חומר פעיל שטח]] (חפ"ש) או פולימר מייצב המסיס בפזה המימית. בתוך מכל התגובה מפעילים מערבל, שבעקבות פעולתו, נוצרים טיפות זעירות (50 עד 500 [[מיקרון]]) של מונומר שבתוכו מתמוסס היזם ומתחיל תהליך הפילמור. כך שכל טיפת פולימר מהווה מערכת פילמור צבר עצמאית. תפקיד החפ"ש הוא לייצב את הטיפה [[הידרופוביות|ההידרופובית]] בתוך הפזה המימית ולאפשר את שימור הטיפות במהלך התגובה (מונע יצירה של שכבות נפרדות).
* '''פילמור תרחיף הפוך -''' זהה ברובו לשיטת הפילמור בתרחיף, כשההבדל הוא שהפזה הרציפה אינה [[מים]], אלא ממס אורגני. היזם והמונומר אינם מסיסים בפזה זו ([[הידרופיליות|הידרופילים]]).
* '''פילמור תחליב -''' התהליך מתרחש בפזה [[מים|מימית]] רציפה, בה מתמוסס היזם וה[[חומרים פעילי שטח|חפ"ש]]. המונומר אינו מסיס בפזה זו ([[הידרופוביות|הידרופובי]]). בשיטה זו נעשה שימוש בחפ"ש הנמצא בריכוז המתאים לסף היצירה של ה[[מיצלה|מיצלות]] (מעל ה-CMC). המיצלות שנוצרו מאפשרות את המסת ה[[מונומר]] [[הידרופוביות|ההידרופובי]] בתוכן ובהן מתרחש תהליך הפילמור.
* '''פילמור תחליב הפוך -''' זהה ברובו לשיטת הפילמור בתחליב, כשההבדל הוא שהפזה הרציפה אינה מים, אלא ממס אורגני. המונומר אינו מסיס בפזה זו, בעוד שהיזם וה[[חומרים פעילי שטח|חפ"ש]] כן מסיסים בה.

== ראו גם ==
* [[פלסטיק]]
* [[פולימר]]
* [[רשימה של פולימרים סינתטיים]]

==קישורים חיצוניים==
{{מיזמים|ויקימילון=פלמור}}
* {{בריטניקה}}

==הערות שוליים==
{{הערות שוליים|יישור=ימין}}

{{בקרת זהויות}}

[[קטגוריה:הנדסה כימית]]
[[קטגוריה:כימיה אורגנית]]
[[קטגוריה:פולימרים|*]]
[[קטגוריה:תגובות כימיות]]