Sunt polimeri

Polimeri (πολύ- greacă - multe;. Μέρος - parte) - substanță anorganică și organică, amorfă și cristalină constând din „unități monomere“ conectate în legături chimice sau coordonare macromoleculă lung. Un polimer este un compus cu un conținut mare de molecule: cantitatea de monomeri din polimer (gradul de polimerizare) trebuie să fie suficient de mare. In multe cazuri, numărul de unități poate fi suficientă pentru a transporta molecula la polimeri, dacă proprietățile moleculare nu sunt modificate prin adăugarea de următoarea unitate de monomer. [1] În mod obișnuit, polimerii sunt substanțe cu o greutate moleculară cuprinsă între câteva mii și câteva milioane. [2]

Dacă legătura dintre macromolecule se realizează cu ajutorul forțelor slabe van der Waals. ele se numesc termoplastice. dacă folosiți legături chimice - termorezistente. Polimerii liniari includ, de exemplu, celuloza. la ramificat, de exemplu, amilopectină. există polimeri cu structuri spațiale tridimensionale complexe.

În structura polimerului, se poate distinge o unitate monomeră - un fragment structurat care cuprinde mai mulți atomi. Polimerii constau dintr-un număr mare de grupări (legături) repetate ale aceleiași structuri, de exemplu clorură de polivinil (-CH2-CHCI-) n. cauciuc natural, etc. Compușii cu înaltă moleculară, ai căror molecule conțin mai multe tipuri de grupări repetate, se numesc copolimeri sau heteropoli- meri.

Polimerul este format din monomeri ca urmare a reacțiilor de polimerizare sau de policondensare. Polimerii includ numeroși compuși naturali: proteine. acizi nucleici. polizaharide. cauciuc și alte substanțe organice. În majoritatea cazurilor, termenul se referă la compuși organici, dar există mulți polimeri anorganici. Un număr mare de polimeri sunt obținuți sintetic pe baza celor mai simpli compuși ai elementelor de origine naturală prin reacții de polimerizare, policondensare și transformări chimice. Numele polimerilor se formează din numele unui monomer cu prefixul polietilenă, polipropilenă, acetat de polivinil etc.

caracteristici

Proprietăți mecanice speciale:

• elasticitate - capacitatea de a deforma reversibilă la o sarcină relativ scăzută (cauciucuri);
• fragilitatea mică a polimerilor vitroși și cristalini (materiale plastice, sticlă organică);
• Abilitatea macromoleculelor de a se orienta sub acțiunea unui câmp mecanic îndreptat (utilizat în fabricarea fibrelor și filmelor).

Caracteristicile soluțiilor de polimer:

• viscozitatea ridicată a soluției la o concentrație scăzută de polimer;
• Dizolvarea polimerului are loc prin etapa de umflare.

Proprietăți chimice speciale:

• capacitatea de a-și schimba dramatic proprietățile fizice și mecanice sub acțiunea cantităților mici de reactivi (vulcanizarea cauciucului, tăbăcirea pieilor, etc.).

Proprietățile speciale ale polimerilor sunt explicate nu numai printr-o masă moleculară mare, ci și datorită faptului că macromoleculele au o structură de lanț și au flexibilitate.

clasificare

Compoziția chimică a tuturor polimerilor este împărțită în organice. organoelemental. anorganic.

• Polimeri organici.
• Polimeri organoelementari. Acestea conțin atomi anorganici (Si, Ti, Al) combinați cu radicali organici în lanțul principal de radicali organici. În natură nu sunt. Un reprezentant derivat artificial este compuși organosilici.

Trebuie remarcat faptul că materialele tehnice folosesc adesea combinații de grupuri diferite de polimeri. Acestea sunt materiale compozite (de exemplu, fibră de sticlă).

Forma de polimeri macromoleculari sunt împărțite în liniar, ramificat (caz special - stea), curea, plane, pieptene, plase polimerice și așa mai departe.

Polimerii sunt subdivizați prin polaritatea lor (care afectează solubilitatea în diferite lichide). Polaritatea legăturilor polimerice este determinată de prezența în compoziția lor a dipolilor - molecule cu o distribuție deconectată a sarcinilor pozitive și negative. În legăturile nepolar, momentele dipol ale legăturilor atomice se anulează reciproc. Polimerii, ale căror legături au o polaritate semnificativă, se numesc hidrofil sau polar. Polimerii cu legături nepolare sunt nepolari. hidrofob. Polimerii care conțin legături polar și nepolar se numesc amfifili. Homopolimerii, fiecare dintre ei conținând atât grupe mari cât și polari, sunt numiți homopolimeri amfifili.

În ceea ce privește încălzirea, polimerii sunt împărțiți în termoplastici și termorezistenți. Polimerii termoplastici (polietilenă, polipropilenă, polistiren) se înmoaie când se încălzesc, topesc chiar și se întăresc atunci când se răcește. Acest proces este reversibil. Polimerii termostatul suferă o distrugere chimică ireversibilă fără încălzire la încălzire. Moleculele de polimeri termorezistenți au o structură neliniară, obținută prin reticularea (de exemplu, a vulcanizării) a moleculelor de polimer de lanț. Proprietățile elastice ale polimerilor termoizolanți sunt mai mari decât cele ale termoplastelor, totuși, polimerii termosetați nu au practic nici o fluiditate și, prin urmare, au o tensiune mai mică a fracturii.

Polimerii organici naturali se formează în organismele de plante și animale. Cele mai importante dintre acestea sunt polizaharidele. proteine ​​și acizi nucleici. din care corpurile de plante și animale sunt în mare parte compuse și care asigură funcționarea vieții pe Pământ. Se crede [de cine? ] că stadiul decisiv în apariția vieții pe Pământ a fost formarea de molecule mai complexe din moleculele organice mai mari (greutate moleculară mai mare) (a se vedea Evoluția Chimică).

Polimeri sintetici. Materiale plastice polimerice

Omul a folosit mult timp materialele polimerice naturale în viața sa. Aceasta este pielea. blană. lână. mătase. bumbac etc., utilizate pentru fabricarea îmbrăcămintei, diverse lianți (var de ciment, argilă), formând, cu prelucrare adecvată, corpuri tridimensionale de polimeri utilizate pe scară largă ca materiale de construcție. Cu toate acestea, producția industrială de polimeri de lanț a început la începutul secolului al XX-lea, deși premisele pentru aceasta au apărut mai devreme.

Aproape imediat, producția industrială de polimeri sa dezvoltat în două direcții - prin prelucrarea polimerilor organici naturali în materiale polimerice artificiale și prin producerea de polimeri sintetici din compuși organici cu conținut scăzut de molecule.

În primul caz, producția pe tonaj mare se bazează pe celuloză. Primul material polimeric din celuloză modificată fizic - celuloid - a fost obținut la mijlocul secolului al XIX-lea. Producția pe scară largă a eterilor și a esterilor de celuloză a fost organizată înainte și după cel de-al doilea război mondial și există până în prezent. Pe baza lor, sunt produse filme. fibre. vopsele și lacuri și agenți de îngroșare. Trebuie remarcat faptul că dezvoltarea cinematografiei și a fotografiei a fost posibilă numai datorită apariției unui film transparent de nitroceluloză.

Producția de polimeri sintetici a început în 1906, când Leo Bakeland a brevetat așa-numita rășină bachelită - produs de condensare a fenolului și formaldehidei. transformându-se după încălzire într-un polimer tridimensional. De zeci de ani, a fost utilizat pentru fabricarea de cazuri de aparate electrice, baterii. televizoare. prize, etc., și este acum mai des folosit ca liant și substanță adezivă.

Datorită eforturilor lui Henry Ford. Înainte de primul război mondial, a început dezvoltarea rapidă a industriei automobilelor, mai întâi pe baza cauciucului natural, apoi sintetic. Producția acestuia din urmă a fost stăpânită în ajunul celui de-al doilea război mondial în Uniunea Sovietică, Marea Britanie, Germania și Statele Unite. În acei ani, a fost stăpânită producția industrială de polistiren și clorură de polivinil. care sunt materiale excelente cu izolație electrică, precum și polimetaclormetacrilat - fără sticlă organică numită "plexiglas", ar fi imposibil să se utilizeze aeronave în masă în timpul războiului.

După război, a reluat producția de fibre poliamidice și țesături (nailon. Nailon), chiar înainte de începerea războiului. În 50-e ai secolului XX a fost dezvoltat de fibre de poliester și masterizat producția de țesături pe baza numit poliester sau polietilenă tereftalat. Polipropilenă și Nitron - blana artificiala de poliacrilonitril, - închide lista de fibre sintetice, care sunt utilizate de către omul modern, pentru îmbrăcăminte și activitatea industrială. În primul caz, aceste fibre sunt adesea combinate cu fibre naturale din celuloză sau din proteine ​​(bumbac, lână, mătase). Un eveniment de referință în lumea polimer, a fost descoperirea la mijlocul anilor 50-e secolul XX și dezvoltarea industrială rapidă a catalizatorului Ziegler-Natta, dând naștere la materiale polimerice pe bază de poliolefine și în special din polipropilenă și polietilenă de joasă densitate (înainte a fost utilizată producția de polietilenă la o presiune de ordinul de 1000 atm), precum și polimerii stereoregulați capabili de cristalizare. Acesta a fost apoi introdus în producția de masă poliuretanilor - etanșanți cele mai comune, adeziv și material moale poros (spumă) și polisiloxani - polimeri elementorganic având mai mare comparativ cu polimerii organici, rezistența la căldură și elasticitate.

Lista închide așa-numitele polimeri unici sintetizați în anii 60-70 ai secolului XX. Acestea includ poliamidele aromatice. poliimide, poliesteri. polieter-cetone, etc; un atribut esențial al acestor polimeri este prezența inelelor lor aromatice și (sau) structurilor condensate aromatice. Acestea se caracterizează printr-o combinație de valori remarcabile ale rezistenței și rezistenței la căldură.

Polimeri refractari

Mulți polimeri, cum ar fi poliuretani, polieteri și rășini epoxidice sunt predispuse la inflamații, care de multe ori este inacceptabil în practică. Pentru a preveni acest lucru, sunt utilizați diferiți aditivi sau se utilizează polimeri halogenați. polimeri halogenați nesaturati sintetizați prin includerea în condensarea monomeri clorurate sau bromurate, de exemplu, acid hexaclor (GHEMTFK) dibromneopentilglikolya sau acid tetrabromftalevoy. Principalul dezavantaj al acestor polimeri este acela că pot emite gaze care provoacă coroziune, ceea ce poate fi în detrimentul electronicii din apropiere.

Acțiunea hidroxidului de aluminiu se bazează pe faptul că în condiții de expunere la temperaturi ridicate se eliberează apă care împiedică arderea. Pentru a obține efectul, este necesar să se adauge cantități mari de hidroxid de aluminiu: în greutate, 4 părți la o parte din rășinile poliesterice nesaturate.

Pirofosfatul de amoniu acționează pe un principiu diferit: provoacă cărbune, care, împreună cu un strat sticlos de pirofosfați, izolează plasticul de oxigen, împiedicând răspândirea focului.

Noile materiale de umplutură promițătoare sunt aluminosilicatele stratificate, a căror producție se creează în Rusia [3].

cerere

Datorită proprietăților valoroase, polimerii sunt utilizați în construcția de mașini. industria textilă. agricultura și medicina. automobile și construcții navale, construcții de aeronave, în casă (textile și articole din piele, vase, lipici și lacuri, ornamente și alte articole). Pe baza compușilor cu înaltă moleculare se face cauciuc. fibre. din plastic. filme și vopsea. Toate țesuturile de organisme vii sunt compuși cu înaltă moleculară.

Știința polimerilor

Stiinta Polimer a început să se dezvolte ca un domeniu independent de cunoștințe la începutul al doilea război mondial și este format integral în anii '50 ai secolului XX, când a fost conștient de rolul polimerilor în dezvoltarea progresului tehnic și funcționare a obiectelor biologice. Este strâns legată de fizică. Fizică. coloidal și chimie organică și poate fi considerată una dintre fundamentele fundamentale ale biologiei moleculare moderne. ale căror obiecte de studiu sunt biopolimeri.

notițe

literatură

Articole similare

• Orientări practice privind fizicochimia polimerilor formatori de fibre

• Gradul - polimerizare - polimer - o enciclopedie mare de petrol și gaze, articol, pagina 1

• Compoziții de polimeri

Trimiteți-le prietenilor: