Polimēri jeb makromolekulas ir ļoti lielas molekulas, ko veido daudzu mazu molekulu saites, ko sauc par sastāvdaļu vienībām vai monomēriem. Molekulas ir tik lielas, ka to īpašības būtiski nemainās, pievienojot vai noņemot dažas no šīm vienībām. Termins "polimēru materiāli" ir vispārīgs. Tas apvieno trīs plašas sintētisko plastmasu grupas, proti: polimērus; plastmasas un to morfoloģiskā daudzveidība - polimēru kompozītmateriāli (PCM) vai, kā tos sauc arī, armētas plastmasas. Kopējais uzskaitītajām grupām ir tas, ka to obligātā sastāvdaļa ir polimēra sastāvdaļa, kas nosaka materiāla galvenās termiskās deformācijas un tehnoloģiskās īpašības. Polimēra komponents ir organiska lielmolekulāra viela, kas iegūta ķīmiskas reakcijas rezultātā starp sākotnējo mazmolekulāro vielu - monomēru - molekulām.
Polimērus parasti sauc par augstmolekulārām vielām (homopolimēriem), kurās tiek ievadītas piedevas, proti, stabilizatori, inhibitori, plastifikatori, smērvielas, antirads uc Fiziski polimēri ir homofāzes materiāli, tie saglabā visas homopolimēriem raksturīgās fizikālās un ķīmiskās īpašības.
Plastmasa ir kompozītmateriāli, kuru pamatā ir polimēri, kas satur dispersas vai īsšķiedras pildvielas, pigmentus un citas lielapjoma sastāvdaļas. Pildvielas neveido nepārtrauktu fāzi. Tie (dispersijas vide) atrodas polimēru matricā (dispersijas vidē). Fiziski plastmasa ir heterofāzes materiāli ar izotropiskām (vienādām visos virzienos) fizikālajām makroīpašībām.
Plastmasu var iedalīt divās galvenajās grupās – termoplastiskā un termoreaktīvajā. Termoplasti ir tie, kurus pēc formas var izkausēt un no jauna veidot; termoreaktīvs, vienreiz veidots, vairs nekust un nevar iegūt citu formu temperatūras un spiediena ietekmē. Gandrīz visas iepakojumā izmantotās plastmasas ir termoplastiskas, piemēram, polietilēns un polipropilēns (poliolefīnu saimes pārstāvji), polistirols, polivinilhlorīds, polietilēntereftalāts, neilons (neilons), polikarbonāts, polivinilacetāts, polivinilspirts un citi.
Plastmasas var arī iedalīt kategorijās pēc metodes, ko izmanto, lai tās polimerizētu polimēros, kas iegūti, pievienojot polikondensāciju. Papildu polimēri tiek ražoti ar mehānismu, kas ietver vai nu brīvos radikāļus, vai jonus, kā rezultātā mazas molekulas tiek ātri pievienotas augošajai ķēdei, neveidojot pavadošās molekulas. Polikondensācijas polimērus ražo, molekulās esošās funkcionālās grupas reaģējot savā starpā tā, ka soli pa solim veidojas gara polimēra ķēde un katrā reakcijas posmā parasti veidojas zemas molekulmasas blakusprodukts, piemēram, ūdens. Lielākā daļa iepakojuma polimēru, tostarp poliolefīni, polivinilhlorīds un polistirols, ir pievienošanas polimēri.
Plastmasu ķīmiskās un fizikālās īpašības nosaka to ķīmiskais sastāvs, vidējā molekulmasa un molekulmasas sadalījums, apstrādes (un lietošanas) vēsture un piedevu klātbūtne.
Polimēru pastiprināti materiāli ir plastmasas veids. Tie atšķiras ar to, ka izmanto nevis izkliedētus, bet stiegrojošus, tas ir, pastiprinošus pildvielas (šķiedras, audumus, lentes, filcs, monokristālus), kas veido neatkarīgu nepārtrauktu fāzi PCM. Atsevišķas šādu PCM šķirnes sauc par laminētu plastmasu. Šī morfoloģija ļauj iegūt plastmasu ar ļoti augstu deformācijas stiprību, nogurumu, elektrofizikālo, akustisko un citām mērķa īpašībām, kas atbilst augstākajām mūsdienu prasībām.
Polimerizācijas reakcija ir nepiesātinātu savienojumu molekulu secīga pievienošana viena otrai, veidojot augstas molekulmasas produktu - polimēru. Alkēna molekulas, kuras tiek polimerizētas, sauc par monomēriem. Elementāro vienību skaitu, kas atkārtojas makromolekulā, sauc par polimerizācijas pakāpi (apzīmē ar n). Atkarībā no polimerizācijas pakāpes no vieniem un tiem pašiem monomēriem var iegūt vielas ar dažādām īpašībām. Tādējādi īsās ķēdes polietilēns (n = 20) ir šķidrums ar eļļošanas īpašībām. Polietilēns ar ķēdes garumu 1500-2000 saišu ir ciets, bet elastīgs plastmasas materiāls, no kura iespējams iegūt plēves, izgatavot pudeles un citus piederumus, elastīgās caurules u.c. Visbeidzot, polietilēns ar mērķa garumu 5-6 tūkstoši saišu ir cieta viela, no kuras var pagatavot lietus izstrādājumus, stingras caurules, stiprus pavedienus.
Ja polimerizācijas reakcijā piedalās neliels skaits molekulu, tad veidojas mazmolekulāras vielas, piemēram, dimēri, trimeri u.c. Polimerizācijas reakciju rašanās apstākļi ir ļoti dažādi. Dažos gadījumos ir nepieciešami katalizatori un augsts spiediens. Bet galvenais faktors ir monomēra molekulas struktūra. Nepiesātinātie (nepiesātinātie) savienojumi nonāk polimerizācijas reakcijā vairāku saišu pārraušanas dēļ. Polimēru struktūrformulas īsumā uzrakstītas šādi: elementārvienības formula ir likta iekavās un burts n tiek likts apakšā pa labi, piemēram, polietilēna struktūrformula ir (-CH2-CH2-) n. Ir viegli secināt, ka polimēra nosaukums sastāv no monomēra nosaukuma un priedēkļa poli-, piemēram, polietilēns, polivinilhlorīds, polistirols utt.
Polimerizācija ir ķēdes reakcija, un, lai tā sāktos, ir nepieciešams aktivizēt monomēra molekulas ar tā saukto iniciatoru palīdzību. Šādi reakcijas iniciatori var būt brīvie radikāļi vai joni (katjoni, anjoni). Atkarībā no iniciatora rakstura izšķir radikālas, katjonu vai anjonu polimerizācijas mehānismus.
Visizplatītākie ogļūdeņražu polimēri ir polietilēns un polipropilēns.
Polietilēnu iegūst, polimerizējot etilēnu: Polipropilēnu iegūst stereospecifiski polimerizējot propilēnu (propēnu). Stereospecifiskā polimerizācija ir polimēra iegūšanas process ar stingri sakārtotu telpisko struktūru. Polimerizēties ir spējīgi arī daudzi citi savienojumi – etilēna atvasinājumi ar vispārīgo formulu CH2 = = CH-X, kur X ir dažādi atomi vai atomu grupas.
Polimēru veidi:
Poliolefīni ir tādas pašas ķīmiskās dabas polimēru klase (ķīmiskā formula -(CH2)-n) ar daudzveidīgu molekulāro ķēžu telpisko struktūru, tostarp polietilēnu un polipropilēnu. Starp citu, visiem ogļhidrātiem, piemēram, dabasgāzei, cukuram, parafīnam un koksnei, ir līdzīga ķīmiskā struktūra. Kopumā pasaulē ik gadu tiek saražoti 150 miljoni tonnu polimēru, un poliolefīni veido aptuveni 60% no šī daudzuma. Nākotnē poliolefīni mūs ieskauj daudz lielākā mērā nekā šodien, tāpēc ir lietderīgi tos aplūkot tuvāk.
Poliolefīnu īpašību komplekss, tostarp izturība pret ultravioleto starojumu, oksidantiem, plīsumiem, caurduršanu, siltuma saraušanos un plīsumiem, mainās ļoti plašā diapazonā atkarībā no molekulu orientācijas stiepšanās pakāpes polimēru materiālu un izstrādājumu iegūšanas procesā.
Īpaši jāuzsver, ka poliolefīni ir videi tīrāki nekā lielākā daļa cilvēku izmantoto materiālu. Stikla, koka un papīra, betona un metāla ražošanā, transportēšanā un apstrādē tiek patērēts daudz enerģijas, kuras ražošana neizbēgami piesārņo vidi. Atbrīvojoties no tradicionālajiem materiāliem, izdalās arī kaitīgas vielas un tiek tērēta enerģija. Poliolefīnus ražo un apglabā bez kaitīgu vielu emisijas un ar minimālu enerģijas patēriņu, un, sadedzinot poliolefīnus, ar blakusproduktiem ūdens tvaiku un oglekļa dioksīda veidā izdalās liels daudzums neto siltuma. Polietilēns
Apmēram 60% no visas iepakošanai izmantotās plastmasas ir polietilēns, galvenokārt tā zemo izmaksu dēļ, kā arī tā lielisko īpašību dēļ daudziem lietojumiem. Augsta blīvuma polietilēnam (ABPE - zems spiediens) ir visvienkāršākā struktūra no visām plastmasām, tas sastāv no atkārtotām etilēna vienībām. -(CH2CH2)n- augsta blīvuma polietilēns. Zema blīvuma polietilēnam (LDPE - augsts spiediens) ir tāda pati ķīmiskā formula, taču tie atšķiras ar to, ka tā struktūra ir sazarota. -(CH2CHR) n- zema blīvuma polietilēns, kur R var būt -H, -(CH2)nCH3 vai sarežģītāks sekundārais atzarojums.
Polietilēns, pateicoties tā vienkāršajai ķīmiskajai struktūrai, viegli salokās kristāla režģī, un tāpēc tam ir augsta kristāliskuma pakāpe. Ķēdes sazarošanās traucē šo spēju kristalizēties, kā rezultātā vienā tilpuma vienībā ir mazāk molekulu un līdz ar to arī mazāks blīvums.
LDPE - augstspiediena polietilēns. Plastmasa, nedaudz matēta, vaskaina uz tausti, kas apstrādāta ar ekstrūzijas palīdzību izpūstā cauruļveida plēvē vai plakanā plēvē caur plakanu presformu un atdzesētu rullīti. LDPE plēve ir spēcīga stiepē un spiedē, izturīga pret triecieniem un plīsumiem, spēcīga zemā temperatūrā. Tam ir īpašība - diezgan zema mīkstināšanas temperatūra (apmēram 100 grādi pēc Celsija).
HDPE - zema spiediena polietilēns. HDPE plēve ir izturīga, izturīga, mazāk vaskaina uz tausti, salīdzinot ar LDPE plēvēm. Iegūst ar pūstu uzmavu ekstrūzijas vai plakanas uzmavas ekstrūzijas palīdzību. Mīkstināšanas temperatūra 121°C ļauj veikt sterilizāciju ar tvaiku. Šo plēvju salizturība ir tāda pati kā HDPE plēvēm. Izturība pret stiepšanu un saspiešanu ir augsta, un izturība pret triecieniem un plīsumiem ir mazāka nekā LDPE plēvēm. HDPE plēves ir lieliska mitruma barjera. Izturīgs pret taukiem, eļļām. T-kreklu "čaukstošā" soma ("čaukstēšana"), kurā iesaiņojat savus pirkumus, ir izgatavota no HDPE.
Ir divi galvenie HDPE veidi. "Vecākais" tips, kas pirmo reizi tika ražots 1930. gados, polimerizējas augstā temperatūrā un spiedienā, kas ir pietiekami enerģiski, lai ļautu izteiktas ķēdes reakcijas, kas noved pie zaru, gan garu, gan īsu ķēžu veidošanās. Šo HDPE veidu dažreiz dēvē par augstspiediena polietilēnu (LDPE, HD-HDPE augsta spiediena dēļ), ja nepieciešams to atšķirt no lineārā zemspiediena polietilēna, "jaunākā" LDPE tipa. Istabas temperatūrā polietilēns ir diezgan mīksts un elastīgs materiāls. Tas labi saglabā šo elastību aukstos apstākļos, tāpēc to var izmantot saldētu pārtikas produktu iepakojumā. Tomēr paaugstinātā temperatūrā, piemēram, 100°C, tas kļūst pārāk mīksts dažiem lietojumiem. HDPE ir augstāks trauslums un mīkstināšanas punkts nekā LDPE, taču tas joprojām nav piemērots karstās pildīšanas tvertnei.
Apmēram 30% no visas iepakošanai izmantotās plastmasas ir HDPE. Tā ir visplašāk izmantotā pudeļu plastmasa, pateicoties tās zemajām izmaksām, vieglai formēšanai un lieliskajai veiktspējai daudzos lietojumos. Dabiskajā formā HDPE ir pienbalts, caurspīdīgs, un tāpēc tas nav piemērots lietojumiem, kur nepieciešama īpaša caurspīdīgums. Viens no HDPE izmantošanas trūkumiem dažos lietojumos ir tā tendence radīt spriegumu plaisāšanu, kas definēta kā plastmasas trauka bojājums gan spriedzes, gan saskares ar produktu apstākļos, kas viens pats neizraisa bojājumus. Vides sprieguma plaisāšana polietilēnā ir saistīta ar polimēra kristāliskumu.
LDPE ir visplašāk izmantotais iepakojuma polimērs, kas veido aptuveni vienu trešdaļu no visas iepakojuma plastmasas. Zemās kristāliskuma dēļ tas ir mīkstāks, elastīgāks materiāls nekā HDPE. Tas ir izvēlēts materiāls plēvēm un somām tā zemo izmaksu dēļ. LDPE ir labāka skaidrība nekā HDPE, taču tam joprojām nav tādas kristāldzidrības, kāda būtu vēlama dažiem iepakojuma lietojumiem.
PP - polipropilēns. Lieliska skaidrība (ar ātru dzesēšanu formēšanas laikā), augsta kušanas temperatūra, ķīmiskā un ūdens izturība. PP ļauj iziet cauri ūdens tvaikiem, kas padara to neaizstājamu pārtikas produktu iepakojumā (maize, garšaugi, pārtikas preces), kā arī hidrovēja izolācijai. PP ir jutīgs pret skābekli un oksidētājiem. To apstrādā ar pūšanas ekstrūzijas palīdzību vai caur plakanu presformu, ielejot uz cilindra vai atdzesējot ūdens vannā. Tam ir laba caurspīdīgums un spīdums, augsta ķīmiskā izturība, īpaši pret eļļām un taukiem, neplaisā apkārtējās vides ietekmē.
PVC - polivinilhlorīds. Tīrā veidā tas tiek reti izmantots trausluma un neelastības dēļ. Lēti. To var apstrādāt plēvē ar pūšanas ekstrūzijas vai plakanas spraugas ekstrūzijas palīdzību. Kausējums ir ļoti viskozs. PVC ir termiski nestabils un kodīgs. Pārkarsējot un degot, tas izdala ļoti toksisku hlora savienojumu - dioksīnu. Plaši izplatīts 60. un 70. gados. To aizstāj ar videi draudzīgāku polipropilēnu.
Polimēru identifikācija
Polimēru plēvju patērētāji ļoti bieži saskaras ar praktisku uzdevumu atpazīt to polimēru materiālu raksturu, no kuriem tās izgatavotas. Polimēru materiālu galvenās īpašības, kā zināms, nosaka to makromolekulāro ķēžu sastāvs un struktūra. Tādējādi ir skaidrs, ka pirmajā tuvinājumā var būt pietiekami novērtēt funkcionālās grupas, kas veido makromolekulas, lai identificētu polimēru plēves. Dažiem polimēriem hidroksilgrupu (-OH) klātbūtnes dēļ ir tendence uz ūdens molekulām. Tas izskaidro, piemēram, celulozes plēvju augsto higroskopiskumu un ievērojamas izmaiņas to veiktspējas īpašībās, kad tās ir samitrinātas. Citiem polimēriem (polietilēntereftalātam, polietilēniem, polipropilēnam u.c.) šādu grupu nav vispār, kas izskaidro to diezgan labo ūdensizturību.
Atsevišķu funkcionālo grupu klātbūtni polimērā var noteikt, pamatojoties uz esošām un zinātniski pamatotām instrumentālās izpētes metodēm. Tomēr šo metožu praktiskā ieviešana vienmēr ir saistīta ar salīdzinoši lielām laika izmaksām un ir saistīta ar atbilstošu veidu diezgan dārgu testēšanas iekārtu pieejamību, kuru lietošanai nepieciešama atbilstoša kvalifikācija. Tajā pašā laikā ir diezgan vienkāršas un "ātras" praktiskas metodes polimēru plēvju būtības atpazīšanai. Šīs metodes ir balstītas uz to, ka polimēru plēves no dažādiem polimērmateriāliem atšķiras viena no otras pēc ārējām īpašībām, fizikālajām un mehāniskajām īpašībām, kā arī attiecībā uz karsēšanu, to sadegšanas raksturu un šķīdību organiskajos un neorganiskajos šķīdinātājos.
Daudzos gadījumos polimēru materiālu, no kuriem tiek izgatavotas polimēru plēves, raksturu var noteikt pēc ārējām pazīmēm, kuru izpētē īpaša uzmanība jāpievērš šādām pazīmēm: virsmas stāvoklis, krāsa, spīdums, caurspīdīgums, stingrība un elastība, plīsuma izturība utt. Piemēram, neorientētas plēves, kas izgatavotas no polietilēna, polipropilēna un polivinilhlorīda, ir viegli izstieptas. Plēves, kas izgatavotas no poliamīda, celulozes acetāta, polistirola, orientēta polietilēna, polipropilēna, polivinilhlorīda, slikti stiepjas. Celulozes acetāta plēves nav izturīgas pret plīsumiem, viegli sadalās virzienā, kas ir perpendikulāra to orientācijai, kā arī čaukst, kad tās tiek saspiestas. Neplīsumizturīgākas poliamīda un lavsāna (polietilēntereftalāta) plēves, kuras arī sasmalcinot čaukst. Tajā pašā laikā plēves, kas izgatavotas no zema blīvuma polietilēna, plastificēta polivinilhlorīda, sasmalcinot nečaukst un tām ir augsta plīsuma izturība. Pētītās polimēra plēves ārējo pazīmju izpētes rezultāti jāsalīdzina ar tabulā dotajām raksturīgajām pazīmēm. 1, pēc kura jau var izdarīt dažus provizoriskus secinājumus.
1. tabula. Ārējās zīmes
|
Polimēra veids |
Mehāniskās zīmes |
Virsmas stāvoklis uz tausti |
Krāsa |
Pārredzamība |
Spīdēt |
|
Mīksts, elastīgs, izturīgs pret plīsumiem |
Mīksts, gluds |
Bezkrāsains |
caurspīdīgs |
||
|
Nedaudz eļļaina, gluda, salda |
Bezkrāsains |
caurspīdīgs |
|||
|
Stingrs, nedaudz elastīgs, izturīgs pret plīsumiem |
Sauss, gluds |
Bezkrāsains |
caurspīdīgs vai caurspīdīgs |
||
|
Stingrs, izturīgs pret plīsumiem |
Sauss, gluds |
Bezkrāsains |
caurspīdīgs |
||
|
Mīksts, izturīgs pret plīsumiem |
Sauss, gluds |
Bezkrāsains |
caurspīdīgs |
||
|
Stingrs, izturīgs pret plīsumiem |
Bezkrāsains |
caurspīdīgs |
|||
|
Sauss, gluds |
Bezkrāsains vai gaiši dzeltens |
caurspīdīgs |
|||
|
Stingrs, vāji izturīgs pret plīsumiem |
Sauss, gluds, ļoti čaukstošs |
Bezkrāsains vai ar zilganu nokrāsu |
caurspīdīgs |
||
|
Stingrs, vāji izturīgs pret plīsumiem |
Sauss, gluds, ļoti čaukstošs |
Bezkrāsains, ar dzeltenīgu vai zilganu nokrāsu |
ļoti caurspīdīgs |
||
|
Stingrs, nav izturīgs pret plīsumiem |
Sauss, gluds |
Bezkrāsains |
ļoti caurspīdīgs |
||
|
Celofāns |
Stingrs, nav izturīgs pret plīsumiem |
Sauss, gluds |
Bezkrāsains |
ļoti caurspīdīgs |
Tomēr, kā tas ir viegli saprotams no tabulā sniegto datu analīzes. 2, ne vienmēr ir iespējams viennozīmīgi noteikt polimēra raksturu, no kura izgatavota plēve, izmantojot ārējās pazīmes. Šajā gadījumā ir jāmēģina kvantitatīvi noteikt dažas esošā polimēra plēves parauga fizikālās un mehāniskās īpašības. Kā redzams, piemēram, no tabulā sniegtajiem datiem. 2, dažu polimēru materiālu (LDPE, HDPE, PP) blīvums ir mazāks par vienību, un tāpēc šo plēvju paraugiem vajadzētu "peldēt" ūdenī. Lai precizētu polimērmateriāla veidu, no kura izgatavota plēve, ir jānosaka pieejamā parauga blīvums, izmērot tā svaru un aprēķinot vai izmērot tā tilpumu. Polimēru materiālu būtības precizēšanu veicina arī eksperimentālie dati par tādiem fizikāliem un mehāniskiem raksturlielumiem kā maksimālā izturība un pagarinājums vienpusējā spriegumā, kā arī kušanas temperatūra (2. tabula). Turklāt, kā redzams no tabulā sniegto datu analīzes. 2, polimēru plēvju caurlaidība attiecībā pret dažādām vidēm arī būtiski ir atkarīga no materiāla veida, no kura tās izgatavotas.
2. tabula. Fizikālie un mehāniskie parametri 20°C temperatūrā
|
Polimēru veids |
Blīvums kg/m3 |
Stiepes izturība, MPa |
Pārrāvuma pagarinājums, % |
Ūdens tvaiku caurlaidība, g/m 2 24 stundas |
Skābekļa caurlaidība, cm 3 / (m 2 hatm) 24 stundas |
CO 2 caurlaidība, cm 3 / (m 2 šķiņķis) 24 stundu laikā |
Kušanas temperatūra, 0 С |
|
Celofāns |
Papildus fizikālo un mehānisko īpašību atšķirīgajām iezīmēm jāatzīmē esošās atšķirības dažādu polimēru raksturīgo īpašību ziņā to sadegšanas laikā. Šis fakts ļauj praksē izmantot tā saukto polimēru plēvju identifikācijas termisko metodi. Tas sastāv no tā, ka plēves paraugu aizdedzina un tur atklātā liesmā 5-10 sekundes, vienlaikus fiksējot šādas īpašības: degšanas spēja un tās raksturs, liesmas krāsa un raksturs, degšanas produktu smaka utt. Raksturīgās degšanas pazīmes ir visskaidrāk novērojamas paraugu aizdegšanās brīdī. Lai noteiktu polimēru materiāla veidu, no kura izgatavota plēve, testa rezultāti ir jāsalīdzina ar datiem par polimēru uzvedības raksturīgajām iezīmēm degšanas laikā, kas sniegti tabulā. 3.
3. tabula. Degšanas raksturlielumi. Ķīmiskā izturība
|
Polimēra veids |
uzliesmojamība |
Liesmas krāsošana |
Sadegšanas produktu smaka |
Chem. skābes izturība |
Chem. sārmu izturība |
|
Iekšā zilgana, nav sodrēju |
degošs parafīns |
Lieliski |
|||
|
Deg liesmā un pēc noņemšanas |
Iekšā zilgana, nav sodrēju |
degošs parafīns |
Lieliski |
||
|
Deg liesmā un pēc noņemšanas |
Iekšā zilgana, nav sodrēju |
degošs parafīns |
Lieliski |
||
|
Zaļgans ar sodrējiem |
ūdeņraža hlorīds |
||||
|
Grūti aizdegties un nodzēst |
Zaļgans ar sodrējiem |
Ūdeņraža hlorīds |
Lieliski |
Lieliski |
|
|
Izgaismo un izdeg no liesmas |
Dzeltenīgi ar spēcīgiem sodrējiem |
Salds, nepatīkams |
Lieliski |
||
|
Dedzina un pašizdziest |
Zils, dzeltenīgs ap malām |
Apdedzis rags vai spalva |
|||
|
Grūti aizdegties un nodzēst |
Kvēlojošs |
salds |
Lieliski |
Lieliski |
|
|
Grūti aizdegties un nodzēst |
Dzeltenīgi ar sodrējiem |
Sadedzis papīrs |
|||
|
Deg liesmā |
dzirkstošs |
Etiķskābe |
|||
|
Celofāns |
Deg liesmā |
Sadedzis papīrs |
Kā redzams no tabulā sniegtajiem datiem. 3, pēc degšanas veida un sadegšanas produktu smaržas poliolefīni (polietilēns un polipropilēns) atgādina parafīnu. Tas ir diezgan saprotams, jo šo vielu elementārais ķīmiskais sastāvs ir vienāds. Tas apgrūtina atšķirību starp polietilēnu un polipropilēnu. Taču ar zināmu prasmi polipropilēnu var atšķirt pēc asākām sadegšanas produktu smaržām ar piedegušas gumijas vai degoša blīvējuma vaska notīm.
Tādējādi polimēru plēvju individuālo īpašību visaptveroša novērtējuma rezultāti saskaņā ar iepriekš aprakstītajām metodēm vairumā gadījumu ļauj diezgan droši noteikt polimēru materiāla veidu, no kura izgatavoti pētāmie paraugi. Ja rodas grūtības noteikt to polimērmateriālu raksturu, no kuriem izgatavotas plēves, ir jāveic papildu to īpašību pētījumi ar ķīmiskām metodēm. Lai to izdarītu, paraugus var pakļaut termiskai sadalīšanai (pirolīzei), bet raksturīgu atomu (slāpeklis, hlors, silīcijs utt.) vai atomu grupu (fenola, nitrogrupu utt.) klātbūtne, kas ir pakļauta specifiskām reakcijām, piemēram, kā rezultātā tiek konstatēts skaidri definēts indikatora efekts. Iepriekš minētās praktiskās metodes polimēru materiālu veida noteikšanai, no kuriem tiek izgatavotas polimēru plēves, zināmā mērā ir subjektīvas, un tāpēc nevar garantēt to 100% identificēšanu. Ja tāda nepieciešamība tomēr rodas, tad jāizmanto speciālo testēšanas laboratoriju pakalpojumi, kuru kompetenci apliecina attiecīgie sertifikācijas dokumenti.
Kušanas plūsmas indekss
Polimērmateriāla kausējuma plūsmas indekss ir polimēra masa gramos, kas izspiesta caur kapilāru noteiktā temperatūrā un ar noteiktu spiediena kritumu 10 minūtēs. Kušanas plūsmas indeksa vērtības noteikšana tiek veikta ar īpašām ierīcēm, ko sauc par kapilārajiem viskozimetriem. Kapilāra izmēri ir standartizēti: garums 8.000±0.025 mm; diametrs 2,095±0,005 mm; viskozimetra cilindra iekšējais diametrs ir 9,54±0,016 mm. Kapilāru izmēru neveselas vērtības ir saistītas ar faktu, ka kausēšanas plūsmas indeksa noteikšanas metode pirmo reizi parādījās valstīs ar angļu mēru sistēmu. Nosacījumi, kas ieteicami kausējuma plūsmas indeksa noteikšanai, tiek regulēti ar attiecīgajiem standartiem. GOST 11645-65 iesaka slodzes 2,16 kg, 5 kg un 10 kg un temperatūru, kas ir 10°C. ASTM 1238-62T (ASV) iesaka temperatūru no 125°C līdz 275°C un slodzes no 0,325 kg līdz 21,6 kg. Visbiežāk kausējuma plūsmas indeksu nosaka 190°C temperatūrā un 2,16 kg slodzē.
Plūsmas indeksa vērtību dažādiem polimērmateriāliem nosaka pie dažādām slodzēm un temperatūrām. Tāpēc jāpatur prātā, ka plūsmas indeksa absolūtās vērtības ir salīdzināmas tikai vienam un tam pašam materiālam. Tā, piemēram, varat salīdzināt dažādu klašu zema blīvuma polietilēna kausējuma plūsmas indeksa vērtību. Augsta un zema blīvuma polietilēna plūsmas ātruma vērtību salīdzinājums neļauj tieši salīdzināt abu materiālu plūsmu. Tā kā pirmais ir noteikts ar slodzi 5 kg, bet otrais ar slodzi 2,16 kg.
Jāņem vērā, ka polimēru kausējumu viskozitāte būtiski ir atkarīga no pielietotās slodzes. Tā kā konkrēta polimērmateriāla plūsmas indekss tiek mērīts tikai pie vienas slodzes vērtības, šis rādītājs raksturo tikai vienu punktu visā plūsmas līknē relatīvi zemu bīdes spriegumu reģionā. Tāpēc polimēri, kas nedaudz atšķiras pēc makromolekulāras atzarojuma vai molekulmasas, bet ar vienādu kausējuma plūsmas indeksu, var izturēties atšķirīgi atkarībā no apstrādes apstākļiem. Tomēr, neskatoties uz to, saskaņā ar kausējuma plūsmas ātrumu daudziem polimēriem tiek noteiktas apstrādes procesa ieteicamo tehnoloģisko parametru robežas. Šīs metodes ievērojamā izplatība ir izskaidrojama ar tās ātrumu un pieejamību. Plēves ekstrūzijas procesiem nepieciešama augsta kausējuma viskozitāte, tāpēc tiek izmantotas izejvielu kategorijas ar zemu kausējuma plūsmas ātrumu.
Pēc uzņēmuma "NPL Plastic" materiāliem
Šī raksta autors ir akadēmiķis Viktors Aleksandrovičs Kabanovs, izcils zinātnieks makromolekulārās ķīmijas jomā, akadēmiķa V.A. students un pēctecis. Kargins, viens no pasaules līderiem polimēru zinātnē, lielas zinātniskās skolas dibinātājs, daudzu darbu, grāmatu un mācību līdzekļu autors.
Polimēri (no grieķu polimēriem - sastāv no daudzām daļām, dažādi) ir ķīmiski savienojumi ar augstu molekulmasu (no vairākiem tūkstošiem līdz daudziem miljoniem), kuru molekulas (makromolekulas) sastāv no liela skaita atkārtotu grupu (monomēru vienību) . Atomi, kas veido makromolekulas, ir savienoti viens ar otru ar galveno un (vai) koordinācijas valenču spēkiem.
Polimēru klasifikācija
Pēc izcelsmes polimērus iedala dabiskajos (biopolimēros), piemēram, olbaltumvielās, nukleīnskābēs, dabīgajos sveķos, un sintētiskos, piemēram, polietilēna, polipropilēna, fenola-formaldehīda sveķos.
Atomus vai atomu grupas var sakārtot makromolekulā šādā formā:
- atvērta ķēde vai ciklu secība, kas izstiepta līnijā (lineāri polimēri, piemēram, dabīgais kaučuks);
- sazarotas ķēdes (sazaroti polimēri, piemēram, amilopektīns);
- 3D siets (starpsaistīti polimēri, piemēram, sacietējuši epoksīdsveķi).
Polimērus, kuru molekulas sastāv no identiskām monomēru vienībām, sauc par homopolimēriem, piemēram, polivinilhlorīds, polikaproamīds, celuloze.
Viena ķīmiskā sastāva makromolekulas var veidot no dažādu telpisko konfigurāciju vienībām. Ja makromolekulas sastāv no vieniem un tiem pašiem stereoizomēriem vai dažādiem stereoizomēriem, kas mainās ķēdē ar noteiktu frekvenci, polimērus sauc par stereoregulāriem (sk. Stereoregulārie polimēri).
Kas ir kopolimēri
Polimērus, kuru makromolekulas satur vairāku veidu monomēru vienības, sauc par kopolimēriem. Kopolimērus, kuros katra veida saites veido pietiekami garas nepārtrauktas sekvences, kas viena otru aizstāj makromolekulā, sauc par blokkopolimēriem. Vienas ķīmiskās struktūras makromolekulas iekšējām (ne-gala) saitēm var pievienot vienu vai vairākas citas struktūras ķēdes. Šādus kopolimērus sauc par potzaru kopolimēriem (sk. arī Kopolimēri).
Polimērus, kuros katrs vai daži saites stereoizomēri veido pietiekami garas nepārtrauktas sekvences, kas viena otru aizstāj vienas makromolekulā, sauc par stereobloku kopolimēriem.
Heteroķēdes un homoķēdes polimēri
Atkarībā no galvenās (galvenās) ķēdes sastāva polimērus iedala: heteroķēdē, kuras galvenajā ķēdē ir dažādu elementu atomi, visbiežāk oglekļa, slāpekļa, silīcija, fosfora un homoķēdes, kuru galvenās ķēdes ir veidotas. no identiskiem atomiem. No homoķēžu polimēriem visizplatītākie ir oglekļa ķēdes polimēri, kuru galvenās ķēdes sastāv tikai no oglekļa atomiem, piemēram, polietilēns, polimetilmetakrilāts, politetrafluoretilēns. Heteroķēdes polimēru piemēri. - poliesteri (polietilēntereftalāts, polikarbonāti utt.), poliamīdi, urīnvielas-formaldehīda sveķi, proteīni, daži silīcija organiskie polimēri. polimērus, kuru makromolekulas kopā ar ogļūdeņražu grupām satur neorganisko elementu atomus, sauc par organoelementu polimēriem (sk. Organoelementu polimērus). atsevišķa polimēru grupa. veido neorganiskus polimērus, piemēram, plastmasas sēru, polifosfonitrilhlorīdu (sk. Neorganiskie polimēri).
Polimēru īpašības un galvenās īpašības
Lineārajiem polimēriem ir īpašs komplekss un . Svarīgākās no šīm īpašībām ir: spēja veidot augstas stiprības anizotropas augsti orientētas šķiedras un plēves; spēja veikt lielas, ilgstoši attīstošas atgriezeniskas deformācijas; spēja uzbriest ļoti elastīgā stāvoklī pirms šķīšanas; augstas viskozitātes šķīdumi (skatīt polimēru šķīdumi, pietūkums). Šis īpašību kopums ir saistīts ar lielo molekulmasu, ķēdes struktūru un makromolekulu elastību. Pārejot no lineārām ķēdēm uz sazarotiem, retiem trīsdimensiju režģiem un, visbeidzot, uz blīvām tīkla struktūrām, šis īpašību kopums kļūst arvien mazāk izteikts. Stipri šķērssaistīti polimēri ir nešķīstoši, nekausējami un nespēj ļoti elastīgi deformēties.
Polimēri var pastāvēt kristāliskā un amorfā stāvoklī. Nepieciešams kristalizācijas nosacījums ir pietiekami garu makromolekulas segmentu regularitāte. kristāliskajos polimēros. iespējama dažādu supramolekulāru struktūru (fibrilu, sferulītu, monokristālu u.c.) parādīšanās, kuru veids lielā mērā nosaka polimērmateriāla īpašības. Supramolekulārās struktūras nekristalizētos (amorfos) polimēros ir mazāk izteiktas nekā kristāliskajos.
Nekristalizētiem polimēriem var būt trīs fizikālie stāvokļi: stiklveida, ļoti elastīgi un viskozi. polimērus ar zemu (zem istabas) pārejas temperatūru no stiklveida uz ļoti elastīgu stāvokli sauc par elastomēriem, bet tos ar augstu temperatūru sauc par plastmasām. Atkarībā no makromolekulu ķīmiskā sastāva, struktūras un savstarpējā izvietojuma, polimēru īpašības. var atšķirties ļoti plašā diapazonā. Tātad 1,4-cis-polibutadiēns, kas veidots no elastīgām ogļūdeņražu ķēdēm, apmēram 20 grādu C temperatūrā ir elastīgs materiāls, kas -60 grādu C temperatūrā pāriet stiklveida stāvoklī; polimetilmetakrilāts, kas veidots no stingrākām ķēdēm, aptuveni 20°C temperatūrā ir ciets stiklveida produkts, kas ļoti elastīgā stāvoklī pāriet tikai 100°C temperatūrā.
Celuloze, polimērs ar ļoti stingrām ķēdēm, kas savienotas ar starpmolekulārām ūdeņraža saitēm, nevar pastāvēt ļoti elastīgā stāvoklī līdz tās sadalīšanās temperatūrai. Lielas atšķirības P. īpašībās var novērot pat tad, ja makromolekulu struktūras atšķirības no pirmā acu uzmetiena ir nelielas. Tātad stereoregulārais polistirols ir kristāliska viela, kuras kušanas temperatūra ir aptuveni 235 grādi C, un nestereoregulārais (ataktiskais) nemaz nespēj kristalizēties un mīkstina aptuveni 80 grādu C temperatūrā.
Polimēri var iesaistīties šādos galvenos reakciju veidos: ķīmisko saišu veidošanās starp makromolekulām (tā sauktā šķērssaistīšana), piemēram, gumijas vulkanizācijas, ādas miecēšanas laikā; makromolekulu sadalīšanās atsevišķos, īsākos fragmentos (sk. Polimēru degradācija); polimēru sānu funkcionālo grupu reakcijas. ar zemas molekulmasas vielām, kas neietekmē galveno ķēdi (tā sauktās polimēru analogās pārvērtības); intramolekulāras reakcijas, kas notiek starp vienas makromolekulas funkcionālajām grupām, piemēram, intramolekulārā ciklizācija. Šķērssaistīšana bieži notiek vienlaikus ar degradāciju. Polimēram analoģisku transformāciju piemērs ir polivinilacetāta pārziepjošana, kā rezultātā veidojas polivinilspirts.
Polimēru reakciju ātrums. ar zemas molekulmasas vielām bieži ierobežo to difūzijas ātrums polimēra fāzē. Visskaidrāk tas izpaužas šķērssaistītu polimēru gadījumā. Makromolekulu mijiedarbības ātrums ar zemas molekulmasas vielām bieži ir būtiski atkarīgs no blakus esošo vienību rakstura un atrašanās vietas attiecībā pret reaģējošo vienību. Tas pats attiecas uz intramolekulārām reakcijām starp funkcionālajām grupām, kas pieder pie vienas ķēdes.
Dažas polimēru īpašības, piemēram, šķīdība, viskoza plūsma, stabilitāte, ir ļoti jutīgas pret nelielu daudzumu piemaisījumu vai piedevu, kas reaģē ar makromolekulām. Tātad, lai lineāros polimērus pārvērstu no šķīstošiem uz pilnīgi nešķīstošiem, pietiek ar 1-2 šķērssavienojumu veidošanos katrā makromolekulā.
Polimēru svarīgākie raksturlielumi ir ķīmiskais sastāvs, molekulmasas un molekulmasas sadalījums, makromolekulu sazarojuma pakāpe un elastība, stereoregularitāte uc Polimēru īpašības. ir ļoti atkarīga no šīm īpašībām.
Polimēru sagatavošana
Dabiskie polimēri veidojas biosintēzes laikā dzīvo organismu šūnās. Izmantojot ekstrakciju, frakcionētu nogulsnēšanu un citas metodes, tos var izolēt no augu un dzīvnieku izejvielām. Sintētiskos polimērus iegūst polimerizācijas un polikondensācijas ceļā. Karboķēdes polimērus parasti sintezē, polimerizējot monomērus ar vienu vai vairākām vairākām oglekļa-oglekļa saitēm vai monomēriem, kas satur nestabilas karbocikliskās grupas (piemēram, no ciklopropāna un tā atvasinājumiem). Heteroķēdes polimērus iegūst, polikondensējot, kā arī polimerizējot monomērus, kas satur vairākas oglekļa elementu saites (piemēram, C \u003d O, C º N, N \u003d C \u003d O) vai vājas heterocikliskas grupas (piemēram, olefīnā). oksīdi, laktāmi).
Polimēru pielietojums
Pateicoties mehāniskajai izturībai, elastībai, elektroizolācijai un citām vērtīgām īpašībām, polimēru izstrādājumi tiek izmantoti dažādās nozarēs un ikdienā. Galvenie polimēru materiālu veidi ir plastmasa, gumija, šķiedras (sk. Tekstilšķiedras, Ķīmiskās šķiedras), lakas, krāsas, līmvielas un jonu apmaiņas sveķi. Biopolimēru nozīmi nosaka tas, ka tie veido visu dzīvo organismu pamatu un ir iesaistīti gandrīz visos dzīvības procesos.
Vēstures atsauce. Terminu "polimērija" zinātnē ieviesa I. Bērzeliuss 1833. gadā, lai apzīmētu īpašu izomērijas veidu, kurā vienāda sastāva vielām (polimēriem) ir atšķirīga molekulmasa, piemēram, etilēnam un butilēnam, skābeklim un ozonam. Tādējādi termina saturs neatbilda mūsdienu priekšstatiem par polimēriem. "Īstie" sintētiskie polimēri tajā laikā vēl nebija zināmi.
Vairāki polimēri acīmredzot tika iegūti jau 19. gadsimta pirmajā pusē. Taču pēc tam ķīmiķi parasti mēģināja nomākt polimerizāciju un polikondensāciju, kas noveda pie galvenās ķīmiskās reakcijas produktu "darvošanas", t.i., faktiski pie polimēra veidošanās. (Līdz šim polimērus bieži sauca par "sveķiem"). Pirmās atsauces uz sintētiskajiem polimēriem ir datētas ar 1838. gadu (polivinilidēnhlorīds) un 1839. gadu (polistirols).
Polimēru ķīmija radās tikai saistībā ar A. M. Butlerova ķīmiskās struktūras teorijas izveidi (19. gadsimta 60. gadu sākums). A. M. Butlerovs pētīja attiecības starp molekulu struktūru un relatīvo stabilitāti, kas izpaužas polimerizācijas reakcijās. Polimēru zinātne savu tālāko attīstību (līdz 20. gadu beigām) guva galvenokārt pateicoties intensīviem gumijas sintēzes metožu meklējumiem, kuros piedalījās vadošie zinātnieki no daudzām valstīm (G.Bušārs, V.Tildens, vācu zinātnieks C. Harijs, I. L. Kondakovs, S. V. Ļebedevs un citi). 30. gados. tika pierādīta brīvo radikāļu (H. Staudinger un citi) un jonu (amerikāņu zinātnieks F. Vitmors un citi) polimerizācijas mehānismu esamība. W. Carothers darbam bija nozīmīga loma ideju attīstībā par polikondensāciju.
No 20. gadu sākuma. 20. gadsimts tiek izstrādātas arī teorētiskas idejas par polimēru uzbūvi. Sākotnēji tika pieņemts, ka tādi biopolimēri kā celuloze, ciete, kaučuks, proteīni, kā arī daži sintētiskie polimēri, kas pēc īpašībām ir līdzīgi tiem (piemēram, poliizoprēns), sastāv no mazām molekulām ar neparastu spēju šķīdumā asociēties koloidālos kompleksos. nekovalento savienojumu dēļ ("mazo bloku" teorija). Principiāli jaunas idejas par polimēriem kā vielām, kas sastāv no makromolekulām, neparasti lielas molekulmasas daļiņām, autors bija G. Štaudingers. Šī zinātnieka ideju uzvara (līdz 20. gadsimta 40. gadu sākumam) lika mums uzskatīt polimērus par kvalitatīvi jaunu ķīmijas un fizikas pētījumu objektu.
Literatūra .: Polimēru enciklopēdija, 1.-2.sēj., M., 1972-74; Strepikheev A. A., Derevitskaya V. A., Slonimsky G. L., Fundamentals of chemistry of makromolekulāro savienojumu, 2. izdevums, [M., 1967]; Losev I. P., Trostyanskaya E. B., Sintētisko polimēru ķīmija, 2. izdevums, M., 1964; Korshak V. V., Vispārīgās metodes makromolekulāro savienojumu sintēzei, M., 1953; Kargins V. A., Slonimskis G. L., Īsas esejas par polimēru fiziku un ķīmiju, 2. izdevums, M., 1967; Oudian J., Polimēru ķīmijas pamati, tulk. no angļu val., M., 1974; Tager A. A., Physical Chemistry of Polymers, 2. izdevums, M., 1968; Tenford Ch., Polimēru fizikālā ķīmija, trans. no angļu valodas, M., 1965.
V. A. Kabanovs. Avots www.rubricon.ru
Priekšvārds
Visu veidu polimērmateriāli ir vielas, kurās katra molekula ir desmitiem vai simtiem tūkstošu identisku atomu grupu ķēde, kas savienota virknē, un viena un tā pati atomu grupa ritmiski atkārtojas daudzas reizes.
Saturs
Galvenie polimēru materiāli ir sveķi un plastmasa. Atkarībā no tā, vai tas ir termoplastisks polimērs vai termoreaktījošs materiāls, materiāls var vai nu mīkstināt un atkārtoti sacietēt, vai arī ar vienu karsēšanu pārvērsties cietā stāvoklī un neatgriezeniski zaudēt spēju kausēt. Visbiežāk izmantotie mūsdienu polimēru materiāli ir dispersijas, lateksi un līmvielas.
Kas ir celtniecības polimēru materiāli
Kas ir polimērmateriāli un kā tos izmanto būvniecībā? Visu veidu polimērmateriāli ir vielas, kurās katra molekula ir desmitiem vai simtiem tūkstošu identisku atomu grupu ķēde, kas savienota virknē, un viena un tā pati atomu grupa ritmiski atkārtojas daudzas reizes.
Galvenie polimēru materiālu veidi ir sadalīti termoplastiskajos un termoreaktīvos. Termoplastiskie polimēri spēj atkārtoti mīkstināt un sacietēt ar temperatūras izmaiņām, kā arī viegli uzbriest un izšķīst organiskajos šķīdinātājos. Tie ietver polistirola, polietilēna un polivinilhlorīda (polivinilhlorīda) sveķus un plastmasu.
Termoreaktīvo polimēru materiālu galvenā īpašība ir pāreja uz nešķīstošu cietu stāvokli karsējot un neatgriezenisks kausēšanas spējas zudums. Šādi polimēri ietver fenola formaldehīdu un urīnvielas formaldehīdu, poliesteru un epoksīdsveķus.
Atsevišķi polimērmateriālu veidi būvniecībā siltuma, gaismas un gaisa skābekļa ietekmē laika gaitā maina savas īpašības: zaudē lokanību, elastību, citiem vārdiem sakot, noveco.
Lai novērstu mūsdienu būvpolimēru materiālu novecošanos, tiek izmantoti speciāli stabilizatori (pretnovecošanas līdzekļi), kas ir dažādi svina, bārija, kadmija uc metālorganiskie savienojumi. Piemēram, tinuvīns P tiek izmantots kā stabilizators.
Kas ir polimēru materiāli un kādi ir to galvenie raksturlielumi, jūs uzzināsit šajā lapā.
Polimēru plastmasas materiāli un to īpašības
Viens no galvenajiem polimēru materiālu veidiem ir plastmasa. Tās ir organisko materiālu grupa, kuras pamatā ir sintētiskas vai dabīgas sveķainas lielmolekulārās vielas, kuras karsējot un spiedienā var formēt, stabili saglabājot tām piešķirto formu.
Polimēru plastmasas materiāliem ir labas siltumizolācijas un elektriskās izolācijas īpašības, izturība pret koroziju un izturība. Plastmasu vidējais blīvums ir 15-2200 kg/m3; spiedes stiprība - 120-160 MPa. Plastmasai ir labas elektriskās un siltumizolācijas īpašības, izturība pret koroziju un izturība. Dažas no tām ir caurspīdīgas un ļoti lipīgas, un tām ir tendence veidot plānas plēves un aizsargpārklājumus. Pateicoties savām īpašībām, šie polimērmateriāli tiek plaši izmantoti būvniecībā, galvenokārt kombinācijā ar saistvielām, metāliem un akmens materiāliem.
Plastmasa sastāv no saistvielas - polimēra, pildvielas, plastifikatora un cietēšanas paātrinātāja. Krāsainās plastmasas ražošanā tiek izmantotas arī minerālkrāsvielas.
Kā pildvielas šāda veida polimēru materiālu ražošanā tiek izmantoti organiskie un minerālie pulveri, azbests, koka un stikla šķiedras, papīrs, stikla un kokvilnas audumi, koka finierējums, azbesta kartons u.c. Pildvielas ne tikai samazina izstrādājuma izmaksas. materiāls, bet arī uzlabo plastmasas individuālās īpašības: palielina cietību, izturību, skābes izturību un karstumizturību. Tiem jābūt ķīmiski inertiem, negaistošiem un netoksiskiem. Plastifikatori plastmasas ražošanā ir cinkskābe, alumīnija stearāts un citi, kas piešķir materiālam lielāku plastiskumu. Katalizatorus (paātrinātājus) izmanto plastmasā, lai paātrinātu sacietēšanu. Katalizatora piemērs ir kaļķis vai urotropīns, ko izmanto fenola-formaldehīda polimēra sacietēšanai.
Sintētiskie polimēru materiāli un to pielietojums
Pēc ražošanas metodes sintētiskos polimēru materiālus iedala divās klasēs: A klase - polimēri, kas iegūti ķēdes polimerizācijas ceļā; B klase - polimēri, kas iegūti ar polikondensāciju un pakāpenisku polimerizāciju.
Polimerizācijas process ir vienādu un dažādu molekulu kombinācija. Blakusprodukti polimerizācijas laikā neveidojas.
Polikondensācijas process ir liela skaita identisku un dažādu zemas molekulmasas vielu polireaktīvu molekulu kombinācija, kā rezultātā veidojas viela ar augstu molekulmasu. Polikondensācijas procesā izdalās ūdens, hlorūdeņradis, amonjaks un citas vielas.
Silikona sveķi ir īpaša makromolekulāro savienojumu grupa. Šo polimēru būvmateriālu īpatnība ir tā, ka tiem piemīt gan organisko, gan neorganisko vielu īpašības.
Šo polimērmateriālu fizikālās un mehāniskās īpašības, salīdzinot ar parastajiem sveķiem, praktiski nav atkarīgas no temperatūras svārstībām, turklāt tiem piemīt augsta hidrofobitāte un karstumizturība. Silikona sveķus izmanto, lai iegūtu dažādus produktus, kas ir izturīgi pret paaugstinātu temperatūru (400-500°C).
Šo sintētisko polimēru materiālu galvenā pielietojuma joma ir betonu un javu ražošana, lai palielinātu to izturību. Tos izmanto arī kā aizsargpārklājumus uz dabīgā un mākslīgā akmens materiāliem (betons, kaļķakmens, travertīns, marmors utt.). Impregnēšanai ir aizsargājošs efekts 6-10 gadus, pēc tam to vajadzētu atjaunot.
Dabiskā akmens izstrādājumu virsmu un citu būvkonstrukciju impregnēšanai izmanto hidrofobizējošos silīcija organiskos šķidrumus (GCL), kurus pirms lietošanas izšķīdina ar organiskiem šķīdinātājiem, kā arī ūdens 50% emulsiju (pienbalta), ko pirms lietošanas sajauc ar ūdeni. proporcijā 1:10.
Polivinilacetāta dispersija (PVA) ir vinilacetāta polimerizācijas produkts ūdens vidē iniciatora un aizsargkoloīda klātbūtnē. Tas ir viskozs šķidrums baltā krāsā, viendabīgs, bez kliedzieniem un svešiem ieslēgumiem.
PVA atkarībā no viskozitātes tiek ražots trīs pakāpēs: H - zema viskozitāte, C - vidēja viskozitāte, B - augsta viskozitāte. To izmanto polimērcementa javu, mastiku, pastu ražošanā, ko izmanto apdares darbos.
Sintētiskais latekss SKS-65GP- butadiēna un stirola attiecībā 35:65 (masas) kopīgas polimerizācijas produkts ūdens emulsijā, izmantojot kā sintētiskās taukskābes kā emulgatoru nekal un nātrija ziepes. Lateksu SKS-65GP izmanto polimērbetona, emulsijas krāsu, mastikas un pastu ražošanā, ko izmanto apdares darbos. Lateksu izmanto arī dažādu pārklājumu uzklāšanā.
Šī polimēra būvmateriāla lateksa SKS-65GP fizikālās un ķīmiskās īpašības:
- sausnas saturs, %, ne mazāks par 47;
- nepolimerizētā stirola saturs, %, ne vairāk kā 0,08;
- ūdeņraža jonu koncentrācija (pH), ne mazāka par 11;
- virsmas spraigums, dyne/cm2, ne vairāk kā 40;
- viskozitāte, s - 11-15;
- pelnu saturs, %, ne vairāk kā 1,5.
Sintētiskais latekss SKS-ZOSHR ir butadiēna un stirola kopīgas polimerizācijas produkts ūdens emulsijā, ko izmanto kā saistvielu vai adhezīvu materiālu apdares darbos.
SKS-ZOSHR lateksa fizikālās un ķīmiskās īpašības:
- sausnas saturs, %, ne mazāks par 33;
- želatinizācijas temperatūra, °С, ne augstāka par 14;
- brīvo sārmu saturs, %, ne vairāk kā 0,15.
Polimēru līmju raksturojums
Polimēru līmes tiek ražotas šķidrumu, pulveru un plēvju veidā.
Šķidrās līmvielas ir divu veidu. Pirmā veida līmējošās kompozīcijas ir gumijas, sveķi vai celulozes atvasinājumi, kas izšķīdināti organiskā gaistošā šķīdinātājā (spirtā vai acetonā). Pēc šķīdinātāja iztvaikošanas veidojas cieta lipīga saite. Otra veida līmes sastāvi ir sveķu ūdens šķīdumi, kas īpaši sagatavoti līmēm. Šādi šķīdumi, pareizi uzglabājot, nesabiezē vairākus mēnešus. Šķidrās līmes satur 40-70% cietās līmvielas.
No šķidrajām līmēm visizplatītākās ir melamīna-formaldehīds, fenola-formaldehīds, urīnvielas-formaldehīds, gumija, epoksīds, polivinilacetāts un līmvielas, kurām pievienoti silikoni.
CMC līme (karboksimetilcelulozes nātrija sāls) tiek izmantota mastikas un šķīdumu ražošanā.
Karbinola līme (vinilacetilēna karbolēns)- Tas ir viskozs caurspīdīgs gaiši oranžas krāsas šķidrums, kam ir augsta līmes spēja. Tāpēc to sauc par universālu. Tas spēj līmēt dažādus materiālus, pat tādus kā betons, akmens, metāls, koks. Cietinātā karbinola līme ir izturīga pret eļļām, skābēm, sārmiem, benzīnu, acetonu un ūdeni.
Koncentrētu slāpekļskābi vai benzoilperoksīdu izmanto kā katalizatorus, lai paātrinātu karbinola līmes sacietēšanu. Pēdējais ir sprādzienbīstams pulveris, tāpēc tas jāuzglabā prom no uguns.
Karbinola līmi ražo uz divu sastāvu karbinola sīrupa (100 wt.h) bāzes: 1. kā cietinātāju pievieno benzoilperoksīdu (1-3 wt.h.), 2. - koncentrētu slāpekļskābi (1- 2 wt.h.). h.).
Karbinola līmi uzglabā 20°C temperatūrā un tumsā, jo gaismas iedarbībā tā zaudē adhezīvo spēju.
Epoksīda līme Tas ir dzidrs, viskozs, gaiši brūns šķidrums ar augstu lipīgumu. To izmanto akmens, betona, keramikas flīžu līmēšanai. Sacietējušais epoksīda līmes savienojums ir izturīgs pret skābēm, sārmiem, šķīdinātājiem, ūdeni, kā arī pret lielām mehāniskām slodzēm. Epoksīdsveķu cietinātāji ir polietilēnpoliamīns vai heksametilēndiamīns, un dibutilftolāts ir plastifikators.
Ievads
1. Polimēru īpašības
2. Klasifikācija
3. Polimēru veidi
4. Pieteikums
5. Polimēru zinātne
Secinājums
Izmantoto avotu saraksts
Ievads
Polipropilēna molekulu ķēdes.
Polimēri(grieķu πολύ- — daudz; μέρος — daļa) — neorganiskas un organiskas, amorfas un kristāliskas vielas, ko iegūst, atkārtoti atkārtojot dažādas atomu grupas, ko sauc par "monomēru vienībām", kas ar ķīmiskām vai koordinācijas saitēm savienotas garās makromolekulās. Polimērs ir augstas molekulmasas savienojums: monomēru vienību skaitam polimērā (polimerizācijas pakāpei) jābūt pietiekami lielam. Daudzos gadījumos vienību skaitu var uzskatīt par pietiekamu, lai klasificētu molekulu kā polimēru, ja molekulārās īpašības nemainās, pievienojot nākamo monomēra vienību. Parasti polimēri ir vielas, kuru molekulmasa ir no vairākiem tūkstošiem līdz vairākiem miljoniem.
Ja saikne starp makromolekulām tiek veikta ar vāju Van der Vāla spēku palīdzību, tās sauc par termoplastiem, ja ar ķīmisko saišu palīdzību - par termoplastu. Pie lineārajiem polimēriem pieder, piemēram, celuloze; sazarotajiem polimēriem, piemēram, amilopektīnam, ir polimēri ar sarežģītām telpiskām trīsdimensiju struktūrām.
Polimēra struktūrā var izdalīt monomēru saiti - atkārtotu struktūras fragmentu, kas ietver vairākus atomus. Polimēri sastāv no liela skaita vienas un tās pašas struktūras atkārtotu grupu (vienību), piemēram, polivinilhlorīda (-CH2-CHCl-) n, dabīgā kaučuka u.c. Augstmolekulāros savienojumus, kuru molekulas satur vairāku veidu atkārtotas grupas, sauc. kopolimēri vai heteropolimēri.
Polimērs veidojas no monomēriem polimerizācijas vai polikondensācijas reakciju rezultātā. Polimēri ietver daudzus dabiskus savienojumus: olbaltumvielas, nukleīnskābes, polisaharīdus, gumiju un citas organiskas vielas. Vairumā gadījumu šis jēdziens attiecas uz organiskiem savienojumiem, taču ir daudz neorganisku polimēru. Lielu skaitu polimēru iegūst sintētiski no vienkāršākajiem dabiskas izcelsmes elementu savienojumiem polimerizācijas, polikondensācijas un ķīmiskās pārvērtības ceļā. Polimēru nosaukumus veido no monomēra nosaukuma ar priedēkli poli-: polietilēns, polipropilēns, polivinilacetāts utt.
1. Polimēru īpašības
Īpašas mehāniskās īpašības:
elastība- spēja veikt lielas atgriezeniskas deformācijas ar salīdzinoši nelielu slodzi (gumijas);
zems stiklveida un kristālisku polimēru (plastmasas, organiskā stikla) trauslums;
makromolekulu spēja orientēties virzīta mehāniskā lauka iedarbībā (izmanto šķiedru un plēvju ražošanā).
Polimēru risinājumu īpašības:
augsta šķīduma viskozitāte pie zemas polimēra koncentrācijas;
polimēra izšķīšana notiek caur pietūkuma stadiju.
Īpašas ķīmiskās īpašības:
spēja krasi mainīt fizikālās un mehāniskās īpašības, iedarbojoties ar nelielu daudzumu reaģenta (gumijas vulkanizācija, ādas miecēšana utt.).
Polimēru īpašās īpašības ir izskaidrojamas ne tikai ar to lielo molekulmasu, bet arī ar to, ka makromolekulām ir ķēdes struktūra un tās ir elastīgas.
2. Klasifikācija
Pēc ķīmiskā sastāva visus polimērus iedala organiskajos, organoelementos, neorganiskajos.
organiskie polimēri.
organoelementu polimēri. Tie satur neorganiskos atomus (Si, Ti, Al) apvienojumā ar organiskajiem radikāļiem galvenajā organisko radikāļu ķēdē. Dabā tie neeksistē. Mākslīgi iegūts pārstāvis ir silīcija organiskie savienojumi.
Jāpiebilst, ka tehniskajos materiālos bieži tiek izmantotas dažādu polimēru grupu kombinācijas. Tie ir kompozītmateriāli (piemēram, stikla šķiedra).
Pēc makromolekulu formas polimērus iedala lineāros, sazarotos (īpašs gadījums - zvaigznes formas), lentveida, plakanos, ķemmes formas, polimēru tīklos utt.
Polimērus klasificē pēc polaritātes (ietekmē šķīdību dažādos šķidrumos). Polimēru vienību polaritāti nosaka dipolu klātbūtne to sastāvā - molekulas ar atvienotu pozitīvo un negatīvo lādiņu sadalījumu. Nepolārajās saitēs atomu saišu dipola momenti tiek savstarpēji kompensēti. Polimērus, kuru vienībām ir ievērojama polaritāte, sauc par hidrofiliem vai polāriem. Polimēri ar nepolārām saitēm - nepolāri, hidrofobi. Polimērus, kas satur gan polāras, gan nepolāras vienības, sauc par amfifiliem. Homopolimērus, kuru katra saite satur gan polāras, gan nepolāras lielas grupas, tiek ierosināts saukt par amfifiliem homopolimēriem.
Attiecībā uz apkuri polimērus iedala termoplastiskajos un termoreaktīvos. Termoplastiskie polimēri (polietilēns, polipropilēns, polistirols) karsējot kļūst mīkstāki, vienmērīgi kūst un atdziestot sacietē. Šis process ir atgriezenisks. Termoreaktīvie polimēri, karsējot, tiek pakļauti neatgriezeniskai ķīmiskai noārdīšanai, neizkausējot. Termoreaktīvo polimēru molekulām ir nelineāra struktūra, kas iegūta, sasaistot (piemēram, vulkanizējot) ķēdes polimēru molekulas. Termoreaktīvo polimēru elastības īpašības ir augstākas nekā termoplastiem, tomēr termoreaktīvie polimēri praktiski neplūst, kā rezultātā tiem ir mazāks lūzuma spriegums.
Dabiskie organiskie polimēri veidojas augu un dzīvnieku organismos. No tiem svarīgākie ir polisaharīdi, olbaltumvielas un nukleīnskābes, kas lielā mērā veido augu un dzīvnieku ķermeņus un nodrošina pašu dzīvības darbību uz Zemes. Tiek uzskatīts, ka dzīvības rašanās uz Zemes izšķirošais posms bija sarežģītāku, lielmolekulāru molekulu veidošanās no vienkāršām organiskām molekulām (sk. Ķīmiskā evolūcija).
3. Polimēru veidi
sintētiskie polimēri. Mākslīgie polimēru materiāli
Cilvēks jau ilgu laiku savā dzīvē izmanto dabiskos polimēru materiālus. Tās ir apģērbu ražošanā izmantotās ādas, kažokādas, vilna, zīds, kokvilna u.c., dažādas saistvielas (cements, kaļķis, māls), kas, atbilstoši apstrādājot, veido telpiskus polimēru ķermeņus, ko plaši izmanto kā būvmateriālus. Tomēr ķēdes polimēru rūpnieciskā ražošana sākās 20. gadsimta sākumā, lai gan priekšnoteikumi tam radās agrāk.
Gandrīz uzreiz polimēru rūpnieciskā ražošana attīstījās divos virzienos - dabiskos organiskos polimērus pārstrādājot mākslīgos polimēru materiālos un sintētiskos polimērus iegūstot no organiskiem mazmolekulārajiem savienojumiem.
Pirmajā gadījumā lielas jaudas ražošanas pamatā ir celuloze. Pirmais polimērmateriāls no fiziski modificētas celulozes - celuloīds - tika iegūts 20. gadsimta sākumā. Celulozes ēteru un esteru liela mēroga ražošana tika organizēta pirms un pēc Otrā pasaules kara un turpinās līdz pat mūsdienām. Uz to pamata ražo plēves, šķiedras, krāsas un lakas un biezinātājus. Jāpiebilst, ka kino un fotogrāfijas attīstība bija iespējama tikai pateicoties caurspīdīgai nitrocelulozes plēvei.
Sintētisko polimēru ražošana sākās 1906. gadā, kad L. Beiklands patentēja tā sauktos bakelīta sveķus – fenola un formaldehīda kondensācijas produktu, kas karsējot pārvēršas trīsdimensiju polimērā. Tas ir izmantots gadu desmitiem elektrisko instrumentu korpusos, akumulatoros, televizoros, kontaktligzdās un citur, un tagad to biežāk izmanto kā saistvielu un līmi.
Pateicoties Henrija Forda pūlēm, pirms Pirmā pasaules kara sākās strauja autobūves attīstība, vispirms uz dabīgās, pēc tam arī sintētiskās gumijas bāzes. Pēdējā ražošana tika apgūta Otrā pasaules kara priekšvakarā Padomju Savienībā, Anglijā, Vācijā un ASV. Tajos pašos gados tika apgūta polistirola un polivinilhlorīda, kas ir lieliski elektroizolācijas materiāli, rūpnieciskā ražošana, kā arī polimetilmetakrilāta - bez organiskā stikla, ko sauc par "plexiglass", masveida lidmašīnu celtniecība kara gados būtu bijusi neiespējama.
Pēc kara atsākās poliamīda šķiedras un audumu (kaprona, neilona) ražošana, kas bija uzsākta pirms kara. 50. gados. 20. gadsimts tika izstrādāta poliestera šķiedra un apgūta audumu ražošana uz tās bāzes, ko sauc par lavsānu vai polietilēntereftalātu. Polipropilēns un nitrons - mākslīgā vate, kas izgatavota no poliakrilnitrila - noslēdz to sintētisko šķiedru sarakstu, kuras mūsdienu cilvēki izmanto apģērbam un rūpnieciskām darbībām. Pirmajā gadījumā šīs šķiedras ļoti bieži tiek kombinētas ar dabīgām celulozes vai proteīna šķiedrām (kokvilna, vilna, zīds). Epohāls notikums polimēru pasaulē bija Ziegler-Natta katalizatoru atklāšana XX gadsimta 50. gadu vidū un straujā rūpnieciskā attīstība, kā rezultātā parādījās polimēru materiāli, kuru pamatā ir poliolefīni un, galvenais, polipropilēns un zems -spiediena polietilēns (pirms tam polietilēna ražošana ap 1000 atm spiedienā), kā arī stereoregulārie polimēri, kas spēj kristalizēties. Tad masveida ražošanā tika ieviesti poliuretāni - izplatītākie hermētiķi, līmvielas un poraini mīkstie materiāli (putuplasta gumija), kā arī polisiloksāni - organoelementu polimēri, kuriem ir augstāka karstumizturība un elastība, salīdzinot ar organiskajiem polimēriem.
Sarakstu noslēdz tā sauktie unikālie polimēri, kas sintezēti 60.-70. gados. 20. gadsimts Tajos ietilpst aromātiskie poliamīdi, poliimīdi, poliesteri, poliestera ketoni utt.; šo polimēru neaizstājams atribūts ir aromātisko ciklu un (vai) aromātisku kondensētu struktūru klātbūtne. Tos raksturo izcilu stiprības un karstumizturības vērtību kombinācija.
Ugunsizturīgi polimēri
Daudzi polimēri, piemēram, poliuretāni, poliesteri un epoksīdsveķi, mēdz aizdegties, kas praksē bieži ir nepieņemami. Lai to novērstu, tiek izmantotas dažādas piedevas vai halogenēti polimēri. Halogenētie nepiesātinātie polimēri tiek sintezēti, kondensācijā iekļaujot hlorētus vai bromētus monomērus, piemēram, heksahlorendometilēntetrahidroftalskābi (HCEMTFA), dibromoneopentilglikolu vai tetrabromftalskābi. Galvenais šādu polimēru trūkums ir tāds, ka, sadedzinot, tie spēj izdalīt gāzes, kas izraisa koroziju, kas var negatīvi ietekmēt tuvumā esošo elektroniku. Ņemot vērā augstās vides drošības prasības, īpaša uzmanība tiek pievērsta halogēnu nesaturošiem komponentiem: fosfora savienojumiem un metālu hidroksīdiem.
Alumīnija hidroksīda darbības pamatā ir fakts, ka augstas temperatūras iedarbībā izdalās ūdens, kas novērš degšanu. Lai panāktu efektu, nepieciešams pievienot lielu daudzumu alumīnija hidroksīda: vienai daļai nepiesātināto poliestera sveķu pēc svara 4 daļas.
Amonija pirofosfāts darbojas pēc cita principa: tas izraisa pārogļošanos, kas kopā ar stiklveida pirofosfātu slāni izolē plastmasu no skābekļa, kavējot uguns izplatīšanos.
Jauna perspektīva pildviela ir slāņveida aluminosilikāti, kuru ražošana tiek veidota Krievijā.
4. Pieteikums
Pateicoties vērtīgajām īpašībām, polimēri tiek izmantoti mašīnbūvē, tekstilrūpniecībā, lauksaimniecībā un medicīnā, automobiļu un kuģu būvē, lidmašīnu ražošanā, kā arī sadzīvē (tekstils un ādas izstrādājumi, trauki, līmes un lakas, rotaslietas un citi priekšmeti). Pamatojoties uz lielmolekulāriem savienojumiem, tiek ražota gumija, šķiedras, plastmasas, plēves un krāsu pārklājumi. Visi dzīvo organismu audi ir lielmolekulārie savienojumi.
5. Polimēru zinātne
Polimēru zinātne kā neatkarīga zināšanu joma sāka attīstīties līdz Otrā pasaules kara sākumam un kopumā veidojās 50. gados. XX gadsimts, kad tika apzināta polimēru loma tehniskā progresa attīstībā un bioloģisko objektu dzīvībai svarīgajā darbībā. Tā ir cieši saistīta ar fiziku, fizikālo, koloidālo un organisko ķīmiju un uzskatāma par vienu no mūsdienu molekulārās bioloģijas pamatiem, kuras izpētes objekti ir biopolimēri.
Izmantoto avotu saraksts
1. Polimēru enciklopēdija, 1. - 3. sēj., nod. ed. V. A. Kargins, M., 1972 - 77;
2. Makhlis F. A., Fedyukin D. L., Terminoloģiskā uzziņu grāmata par gumiju, M., 1989;
3. Krivoshey V. N., Iepakojums izgatavots no polimērmateriāliem, M., 1990;
4. Sheftel V. O., Kaitīgās vielas plastmasā, M., 1991;
Kopsavilkums par tēmu “Polimēri” atjaunināts: 2018. gada 18. janvārī: Zinātniskie raksti.Ru
Tālāk esošajā rakstā tiks mēģināts atbildēt uz jautājumu par to, kas ir polimērs. Šeit mēs aplūkosim šāda termina definīciju, molekulās radušos attiecību iezīmes, izglītību, vēsturiskos datus un daudz ko citu.
Ievads
Kas ir polimērs? Šī ir viela, kurai ir neorganisks vai organisks raksturs un kas veidojas ķīmisko saišu ceļā, kas izraisa un piešķir tām amorfu vai kristālisku formu. Polimērs rodas, apvienojot lielu skaitu vienkāršu monomēru vienību, un iegūto struktūru sauc par makromolekulu. Saites veids var būt: koordinācijas vai ķīmiskais veids. Polimēra jēdziens ir cieši saistīts ar plastmasu.
Molekulu komunikācija
Atbildot uz jautājumu, kas ir polimērs, ir svarīgi zināt, kā šādas vielas molekulas ir savstarpēji saistītas. Gadījumā, ja makromolekulas tiek apvienotas ar vāju van der Vālsa spēku, tās sauc par termoplastiskām. Ja saite, ar kuru tie ir savienoti, ir ķīmiska rakstura, tad tā ir termoreaktīva.
Ir lineāras polimēru formas (celuloze) un sazarotas formas (amilopektīni). Pēdējam ir sarežģīta trīsdimensiju struktūra. Polimēra struktūra iepriekš nosaka monomēra vienības klātbūtni. Šis ir ķēdes fragments, kas regulāri atkārtojas un sastāv no vairākiem atomiem.
Izglītība
Polimērs (polimērs) ir viela, kas veidojas vairākās dažādās parādībās polimerizācijas reakcijas, kā arī polikondensācijas laikā. Šajā savienojumu grupā ietilpst daudzi dabīgi pārtikas komponenti, starp kuriem ir: olbaltumvielas (olbaltumvielas), polisaharīdu ogļhidrāti, es pamācīšu, vairākas nukleīnskābes utt. Neskatoties uz to, ka tās galvenokārt ir organiskas vielas, neorganiskajiem savienojumiem ir arī milzīgs daudzums. līdzīgu ķīmisko vienību skaits. Daudzas no tām iegūtas mākslīgās sintēzes ceļā.
Specifiskums
Šajā rakstā aplūkotajām vielām ir daudz īpašību, kas izraisa lielu nepieciešamību tās lietot cilvēkiem.
Mehānisko īpašību īpatnības ietver to elastību, stiklveida un kristālisko polimēru sērijas zemo trauslumu, kā arī spēju makromolekulām orientēties savienojumā caur virzītu mehānisko lauku darbību.
Polimēru šķīdumiem ir augsta viskozitāte zemās koncentrācijās. Tie var izšķīst pēc pietūkuma stadijas.
Galvenā ķīmiskā tipa īpašība ir to spēja ātri mainīt savu fizikālo un mehānisko īpašību kopumu neliela daudzuma reaģentu ietekmē. Molekulām ir raksturīga augsta elastība.
Veidi
Polimēru klasifikācija tiek noteikta saskaņā ar vairākiem parametriem.
To aplūkošana no ķīmijas viedokļa ļauj atšķirt neorganiskos un organiskos elementus. Pēdējie ietver vielas, kas satur neorganiskā tipa radikāļu kopas ķēdes pamatnē. Šeit tiek izsekota polimēru spēja veidot attiecības starp dažāda rakstura vielām. Piemērs ir mākslīgi iegūts silīcija organiskais savienojums. Neorganiskie polimēru veidi nesatur oglekli atkārtotās vienībās, bet var iekļaut to sānu aizvietotājos.
Atbilstoši formai izšķir vairākus galvenos savienojumu veidus: lineāro, sietveida, ķemmveida, plakanu, sazarotu, dažreiz zvaigžņveida (daļa no sazarotās grupas) un citi.
Citus polimēru veidus var atšķirt, nosakot to polaritāti, kuras vērtību var noskaidrot, aprēķinot dipolu skaitu. Kas tas?
Dipols ir molekula, kurai ir atvienota "+" un "-" lādiņu sadalījuma forma. Nepolārā saite savstarpēji kompensē saites dipola momentu starp atomiem. Polimēri, kuriem raksturīga ievērojama polaritātes pakāpe, tiek klasificēti kā hidrofili. Amfifila viela ir monomēru savienojums, kurā ir gan nepolāras, gan polāras vienības.
Polimēru reakcijas uz karsēšanu ļauj atšķirt termoreaktīvos un termoplastiskos. Pirmie ietver vielas, kas karsējot kļūst mīkstākas un zemā temperatūrā sacietē. Process ir atgriezenisks. Termoreaktīvie polimēri neatgūstas augstas temperatūras ietekmē, un reakcija tiek uzskatīta par neatgriezenisku.
Attīstības process
Kas ir polimērs? Šis jautājums izriet no senatnes. Tomēr šajā formā tas tika formulēts salīdzinoši nesen. Šādas vielas cilvēks ir lietojis kopš seniem laikiem. Zīdu, kokvilnas materiālus, ādu, vilnu un daudz ko citu mūsu senči izmantoja, lai radītu apģērba elementus, kā saistvielas, dažādu apstrādi u.tml. Jautājuma formulējums mainījās cilvēka evolūcijas gaitā, taču vienmēr bija nozīmīgs. vispārējs raksturs.
Rūpniecības uzņēmumos ķēdes polimērus sāka ražot 20. gadsimta sākumā. Kopš to ražošanas nozares pirmsākumiem savienojumu veidošanās ceļi ir sadalīti divās nozarēs. Pirmais nodarbojās ar polimēru, organisko un dabisko formu apstrādi. Ar viņu palīdzību tika izveidotas mākslīgas sugas. Sintēzes process, kā likums, notiek, piedaloties savienojumu sērijai ar zemu molekulmasu.
Pašlaik viena no lielākajām un apjomīgākajām ražotnēm par pamatu izmanto celulozi. Process nekļuva labāks uzreiz. Pirmais materiāls, kas iegūts, fiziski modificējot celulozi, ir celuloīda polimērs. Tomēr viņa pirmais atklājums tika veikts pirms divdesmitā gadsimta - deviņpadsmitā gadsimta vidū. Bakelīta sveķu patenta īpašums, ko radīja Leo Beiklands, deva impulsu to nozaru straujai attīstībai, kurās tika ražoti polimēri. Tas notika 1906. gadā. Minētie sveķi ir formaldehīda kondensācijas procesa produkts, kas savienots ar fenolu. Varēja novērot transformāciju karsēšanas laikā, un šīs parādības rezultātā izveidojās trīsdimensiju savienojumi. Jau vairākus gadu desmitus šie sveķi tiek izmantoti dažādu mehānismu korpusu ražošanā, piemēram, akumulatoriem, televizoriem, rozetēm utt.
Henrija Forda ieguldījums
Polimēru ražošana lielā mērā ir saistīta ar G. Ford pūliņiem. Pirms Pirmā pasaules kara sākuma viņš aktīvi attīstīja automobiļu rūpniecību. Sākumā viņš izmantoja dabiskās kaučukus, bet pēc tam sāka tās mākslīgi sintezēt. Pēdējā ražošana tika enerģiski pētīta un apgūta 1937.-1939.gadā. Galvenās valstis, kas tajā ieguldījušas daudz laika, naudas un citus līdzekļus, ir PSRS, Anglija, Amerikas Savienotās Valstis un Vācija. Tajā pašā laika posmā tika apgūts polistirols un polivinilhlorīds, kas lieliski izolēja elektroinstalācijas. Polimetilmetakrilāta atklāšana ļāva kara gados izveidot liela mēroga lidmašīnu ražošanu.
Pēc kara beigām poliamīda audumu un šķiedru sintēze sāka atsākties. Viņu ražošana sāka attīstīties pat pirms otrā konflikta starp valstīm. 20. gadsimta piecdesmitajos gados tika izstrādātas metodes poliestera šķiedru iegūšanai, apgūta arī tādu materiālu kā lavsāns un polietilēntereflatāts izgatavošana. Polipropilēna vielas (mākslīgi iegūta vilna) ir vēl viens spilgts piemērs polikondensācijas un polimerizācijas reakcijas laikā iegūto šķiedru izmantošanai.
Ugunsizturīga struktūra
Polimērs - kas tas ir? Apsverot šādu jautājumu, mēs minējām viņu spēju reaģēt uz termisko apstrādi.
Iedziļinoties šajā jautājumā, ir svarīgi zināt, ka daudzi polimēri ir viegli uzliesmojoši. Šādas vielas ir viegli uzliesmojošas. Tomēr vairumā gadījumu to ražošanas un darbības laikā tas ir nepieņemami. Lai novērstu šāda incidenta iespējamību, polimēru sastāvam tiek pievienota īpaša piedevu sērija.
Pastāv halogenēto polimēru koncepcija, kas tiek radīta, kondensācijas reakcijās iekļaujot atšķirīgu hlorētu vai bromētu monomēru kopu. Šādiem savienojumiem ir augsta ugunsizturība, taču to trūkums ir tāds, ka, pakļaujoties augstām temperatūrām, tie sāk veidot gāzes, kas izraisa korozijas procesus. Tas negatīvi ietekmē tuvumā esošās elektriskās iekārtas.
Darbības metodes
Pārskatot polimērus un plastmasu, mēs varam teikt, ka tiem ir kopīgas kvalitātes īpašības. Abi savienojumi tiek izmantoti dažādās cilvēka darbības nozarēs, piemēram, automašīnu ražošanā, lauksaimniecības vajadzībām, medicīnā, lidmašīnu ražošanā, kuģu būvē u.c. Bez šīm vielām cilvēka ikdienas vide neiztikt. Pateicoties lielmolekulāra tipa savienojumiem, ir iespējams ražot dažādas šķiedras, gumiju un faktiski arī plastmasu. Neaizmirstam arī to, ka mūsu ķermenis funkcionē, jo tajā atrodas liels skaits polimēru, kas ne tikai veido orgānus un audus, bet arī kalpo kā līdzeklis bioloģiskās darbības laikā radušos enerģijas resursu, piemēram, ATP vai NADP, ieguvei. oksidēšana un gremošana.
Polimēru izpēte
Polimēru definīcija tika formulēta pirms vairāk nekā 150 gadiem. Taču zinātne, kas tos pēta, kļuva neatkarīga tikai pirms Otrā pasaules kara uzliesmojuma, kas sākās 1939. gadā. Spēcīgāku attīstību tas guva jau divdesmitā gadsimta piecdesmitajos gados un pēc tam tika detalizēti pētīts. Šajā laikā tika noteikta polimēru loma, to saistība ar tehniskā rakstura progresa attīstību, to ietekme uz bioloģiskiem objektiem utt. Zinātnes nozare, kas pēta šādus savienojumus, ir cieši saistīta ar dažādām ķīmijas, fizikas un zinātnes nozarēm. bioloģija.