ما هو متعدد الكبريتيد

في الكيمياء إن متعدد الكبريتيد ويسمى أيضا بولي الكبريتيد (polysulfide) هو أي عضو من فئة المركبات الكيميائية التي تحتوي على مجموعة واحدة أو أكثر من ذرات عنصر الكبريت المرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط تساهمية، في المركبات غير العضوية التي تنتمي إلى هذه الفئة، توجد هذه المجموعات على شكل أيونات لها الصيغة العامة (Sn2-)، حيث (n) عبارة عن رقم من 3 إلى 10 أو أكثر.

متعدد الكبريتيد

• متعدد الكبريتيد عبارة عن مجموعة من المركبات الكيميائية المكونة من سلاسل ذرات الكبريت التي تمتلك المذيبات والمواد الكيميائية ومقاومة الطقس بالإضافة إلى المرونة وقوة الشد، تُستخدم هذه المركبات بشكل أساسي كمواد مضافة في إنتاج المطاط ومانعات التسرب والمواد اللاصقة، وتجعل الخصائص الجذابة المتنوعة المنتجات القائمة على عديد الكبريتيد مثالية في الهندسة المدنية والطيران والتطبيقات المحلية.

• حيث يؤدي التعرض للوقود ومواد التشحيم والمنظفات إلى استبعاد المنتجات الأخرى، ويقع متعدد الكبريتيد في فئة المركبات غير العضوية وعادة يتم تحضير هذه المركبات عن طريق إذابة الكبريت في محاليل تحتوي على أيون الكبريتيد (S2-)، تستخدم متعدد الكبريتيد الصوديوم في صناعة الدباغة لإزالة الشعر من الجلود، البوتاس الكبريت والجير، المحضر بتسخين الكبريت مع الجير والبوتاس على التوالي.

• تعتبر المرونة والمقاومة المتأصلة للعوامل الجوية لمانعات التسرب من متعدد الكبريتيد مفيدة للغاية في الصناعات البحرية وحوض السباحة والبناء، على الرغم من العديد من التطبيقات المفيدة لمنتجات متعدد الكبريتيد، ألا أنه يجب توخي الحذر عند استخدامها على أنواع معينة من البلاستيك لأنها معروفة بتحلل عناصر (PVC و ABS).

• وقد تم تحديد متعدد الكبريتيد لأول مرة في عام 1926 ميلادي من قبل الكيميائي الأمريكي جوزيف سي باتريك، ولقد اكتسب المركب لأول مرة هوية تجارية رسمية في عام 1929 ميلادي عندما حصل على الاسم التجاري (Thiokol)، الذي أصبح منذ ذلك الحين معيارًا عامًا لعديد الكبريتيدات، سرعان ما جعلت القائمة الشاملة للخصائص المفيدة متعدد الكبريتيد مشهورة كمنتج أساسي لمجموعة كبيرة من المواد اللاصقة ومانعات التسرب ومنتجات المطاط.

• حيث تشمل هذه الخصائص قوة قص وتمزق جيدة، ومستويات عالية من مقاومة المواد الكيميائية والمذيبات ومقاومة ممتازة للطقس وتشطيب سهل التشكيل والرمل والطلاء، علما أن المنتجات التي تعتمد على متعدد الكبريتيد قادرة أيضًا على تحمل الثني والتأثير المتكرر والدورة الحرارية وتمتلك خصائص مقاومة للتآكل جيدة.

• هذه الخصائص تجعل مانعات التسرب من متعدد الكبريتيد معيارًا للهندسة البحرية والإصلاح مع العديد من المنتجات التي تحمل ضمانات واسعة النطاق، كما يمكن استخدام المواد المانعة للتسرب والمواد اللاصقة أسفل خط الماء في المياه المالحة مع عدم فقد سلامة مانع التسرب،.

تعني مرونة المنتجات أيضًا أنها تتعامل مع انثناء الهيكل المستمر جيدًا، تُستخدم عوامل الختم هذه بشكل متكرر في صناعة حمامات السباحة لنفس السبب، تستفيد المفاصل بين الأسطح والرصف والممرات من العوامل الجوية والتأثير والمقاومة المرنة لمانعات التسرب من متعدد الكبريتيد أيضًا.

استخدامات متعدد الكبريتيد

• تُستخدم بوليمرات متعدد الكبريتيد كفئة مهمة من البوليمرات في تطبيقات مختلفة مثل المواد المانعة للتسرب والمواد اللاصقة وما إلى ذلك، وعادة ما يتم تصنيعها عن طريق تفاعل متعدد الكبريتيد ثنائي الصوديوم مع مركبات (dihalo) من أجل إنتاج بوليمرات سائلة أو صلبة، ومن أهم مزاياها هي الالتصاق الممتاز للأسطح المختلفة وعدم وجود عيب في مانع التسرب تحت الضغط ومقاومة الوقود والمذيبات ونفاذية الغاز والبخار المنخفضة للغاية والمقاومة العالية للأوزون والأشعة فوق البنفسجية.

• يتم استخدام مواد منع التسرب ومنتجات المطاط القائمة على متعدد الكبريتيد على نطاق واسع في بيئات مثل صناعات الطيران والبناء نظرًا لقوتها الميكانيكية ومقاومتها للتدهور بواسطة البنزين والديزل ووقود الطائرات ومواد التشحيم، كما تصنع المنتجات أيضًا مواد مانعة للتسرب وعوازل ممتازة للنوافذ والأبواب الزجاجية، يتم استخدام الدرجات المتخصصة من المطاط متعدد الكبريتيد كمواد طباعة في مجال تكنولوجيا طب الأسنان.

• ومع ذلك فإن أحد الجوانب السلبية لهذه المنتجات هو ميلها إلى التسبب في هشاشة وتشقق بعض المواد البلاستيكية، وهذا ينطبق بشكل خاص على البلاستيك (ABS و PVC)، لا ينبغي استخدام منتجات متعدد الكبريتيد على هذه المواد، إن البوليمرات المتعددة الكبريتيد وخاصة متعدد الكبريتيد السائلة المنتهية بالثيول قادرة على التفاعل كيميائيا مع الراتنجات الأخرى وتعديل خصائصها.

• ولقد تمت مناقشة تعديلات وعمليات الراتينج حيث تتشكل بوليمرات متعدد الكبريتيد في وقت واحد مع تكوين راتنج آخر في المراجعات السابقة، وتتفاعل الثيول أيضًا مع الإيبوكسيدات، وقد تم تحضير بعض تركيبات الراتنج المعدلة المفيدة عن طريق الجمع بين متعدد الكبريتيد السائلة وراتنجات الإيبوكسيد، إذ تحتفظ المنتجات بالكثير من صلابة الإيبوكسي بينما يحسن إدخال بولي كبريتيد اللدائن قوة التأثير بشكل كبير ويضفي بعض المرونة.

• وعادة ما تستخدم محفزات الأمين لعلاج هذه الراتنجات، تعطي علاجات أنهيدريد أيضًا منتجات مرضية لكن الأحماض القوية تسبب تحلل متعدد الكبريتيد، تم تسويق متعدد الكبريتيد في الخمسينيات من القرن الماضي، تعتبر هذه مواد مانعة للتسرب عالية الأداء بسبب قدرتها العالية على الحركة ∼25٪، وقد أدت قدرة هذه المواد المانعة للتسرب على مقاومة امتصاص الهيدروكربونات إلى استخدامها كمواد مانعة للتسرب لخزانات الوقود.

• بالإضافة إلى ذلك فقد أدت قدرتها على مقاومة حركة غاز الأرجون إلى أن يتم استخدامها في سوق الزجاج المعزول، كما وقد أدى الالتصاق الممتاز ومقاومة الوقود لهذه المواد إلى استخدامها على نطاق واسع في هياكل الطيران، ويتم تصنيع بوليمر قاعدي لمانعات التسرب من عديد الكبريتيد عن طريق تفاعل كبريتيد الصوديوم مع ثنائي (2-كلورو إيثيل) فورمال.

• ويمكن إضافة التشابك عن طريق بلمرة كمية صغيرة من 1،2،3-ثلاثي كلوروبروبان في خليط التفاعل، حيث أنه ينتج عن مزيج التفاعل هذا ثنائي أو رباعي الكبريتيد أو روابط عديد كبريتيد أعلى في البوليمر، بالإضافة إلى مجموعات طرفية عديد كبريتيد، علما أنه من الممكن أن يتم استخدام مادة كبريتات الصوديوم من أجل اختزال معظم المجموعات الطرفية إلى ثيول وبولي سلفيد في الجزء الداخلي من البوليمر إلى ثاني كبريتيد.

• وعوامل التشابك هي في الأساس عوامل مؤكسدة مثل ثاني أكسيد المنغنيز وبيروكسيد الكالسيوم وثنائي كرومات، وتشتمل مكونات الصياغة على مواد مالئة مثل أسود الكربون وكربونات الكالسيوم والملدنات مثل الفثالات والمسرعات (مثل المركبات الأمينية) والمثبطات مثل حامض دهني، ويمكن أيضًا استخدام عوامل اقتران (Silane) في مثل هذه المواد المانعة للتسرب من أجل تحسين الالتصاق ببعض المواد اللاصقة.

• البوليمرات المتعددة الكبريتيد السائلة (THIOKOL) عبارة عن مادة مطاطية سائلة ذات نفاذية منخفضة للرطوبة ومقاومة كيميائية ومقاومة للزيت، وهو بوليمر خاص جدًا له هيكل كبريتي، يتم استخدامه على صورة بوليمر أساسي لمانع التسرب في مشاريع البناء والهندسة المدنية.

وفي نهاية ذلك فقد يلعب متعدد الكبريتيد دورًا حيويًا في تقنيات البناء الحديثة بما في ذلك تشييد المباني الشاهقة، كما أن لديه تطبيقات كعامل تعديل لراتنجات الايبوكسي والبولي يوريثين مما يوفر لهم المرونة والمتانة ومقاومة الطقس.