органічні полімери

1. Особливості
2. Класифікація
3. властивості
4. застосування
5. Історія

Органічні полімери відіграють значну роль в природі. До того ж їх широко використовують в промисловості. Далі розглянуто склад, властивості, застосування органічних полімерів.

органічні полімери

Особливості

Розглянуті матеріали складаються з мономерів, представлених повторюваними фрагментами структури з декількох атомів. Вони з'єднуються в тривимірні структури або ланцюга розгалуженої або лінійної форми внаслідок поліконденсації або полімеризації. Нерідко в будові вони чітко проявлені.

Слід сказати, що термін «полімери» відноситься в основному до органічних варіантів, хоча існують і неорганічні сполуки.

Принцип найменування розглянутих матеріалів полягає в приєднанні приставки полі- до назви мономера.

Властивості полімерів визначаються будовою і розмірами макромолекул.

Крім макромолекул, більшість полімерів включає інші речовини, службовці для поліпшення функціональних характеристик шляхом модифікації властивостей. Вони представлені:

• стабілізаторами (запобігають реакції старіння);
• наповнювачами (включення різного фазового стану, службовці для додання специфічних властивостей);
• пластифікаторами (підвищують морозостійкість, знижують температуру переробки і покращують еластичність);
• мастилами (дозволяють уникнути прилипання металевих елементів використовуваного в переробці обладнання);
• барвниками (служать в декоративних цілях і для створення маркувань);
• антипіренами (зменшують горючість деяких полімерів);
• фунгіцидами, антисептиками, інсектицидами (надають антисептичні властивості і стійкість до впливу комах і грибкової цвілі).

У природному середовищі розглянуті матеріали формуються в організмах.

Крім того, існують близькі до полімерів за будовою сполуки, звані олигомерами. Їх відмінності полягають в меншій кількості ланок і зміні вихідних властивостей при видаленні або додаванні одного або декількох з них, в той час як параметри полімерів при цьому зберігаються. До того ж немає однозначної думки щодо відносин між даними сполуками. Одні вважають олігомери низькомолекулярними варіантами полімерів, інші - окремим типом сполук, що не відносяться до високомолекулярних.

Класифікація

Полімери диференціюють за складом ланок на:

• органічні;
• елементоорганіческіе;
• неорганічні.

Перші служать основою більшості пластмас.

Речовини другого типу включають в ланках вуглеводневі (органічні) та неорганічні фрагменти.

За будовою їх диференціюють на:

• варіанти, в яких атоми різних елементів знаходяться в обрамленні органічних груп;
• речовини, де вуглецеві атоми чергуються з іншими;
• матеріали з вуглецевими ланцюгами в обрамленні елементоорганіческіх груп.

Всі представлені типи мають основні ланцюга.

Найбільш часто зустрічаються серед неорганічних полімерів є алюмосилікати і силікати. Це основні мінеральні речовини кори планети.

На основі походження полімери класифікують на:

• природні;
• синтетичні (синтезовані);
• модифіковані (змінені варіанти першої групи).

Останні поділяють за способом отримання на:

• поліконденсаційні;
• полімеризації.

Класифікація органічних полімерів

Поліконденсацією називають процес формування макромолекул з містять більше однієї функціональної групи молекул мономера з виділенням NH3, води та інших речовин.

Під полімеризацією розуміють процес формування з мономера макромолекул з кратними зв'язками.

Класифікація за макромолекулярного будовою включає:

• розгалужені;
• лінійні;
• тривимірні зшиті;
• сходові.

За реакцією на термічний вплив полімери диференціюють на:

• термореактивні;
• термопластичні.

Речовини першого типу представлені просторовими варіантами з жорстким каркасом. При нагріванні з ними відбувається деструкція, деякі загоряються. Це обумовлено рівній міцністю внутрішніх зв'язків і зв'язків ланцюгів. Внаслідок цього термічний вплив веде до розриву як ланцюгів, так і структури, отже, відбувається необоротне руйнування.

Термопластичні варіанти представлені лінійними полімерами, оборотно розм'якшується при нагріванні і тверднуть при охолодженні. Їх властивості після цього зберігаються. Пластичність даних речовин обумовлена ​​розривом при помірному нагріванні міжмолекулярних і водневих зв'язків ланцюгів.

Нарешті, по особливостям будови органічні полімери поділяють на кілька класів.

1. Слабо- і неполярні термопласти. Представлені варіантами із симетричною молекулярною структурою або з слабополярная зв'язками.
2. Полярні термопласти. До даного типу відносять речовини з несиметричною молекулярною структурою і власними дипольними моментами. Іноді їх називають низькочастотними діелектриками. З огляду на полярності вони добре притягують вологу. Також більшість з них здатні смачиваться. Дані речовини відрізняються від попереднього класу також меншим електроопору. При цьому багато хто з полярних термопластів характеризуються високими показниками еластичності, хімічної стійкості, механічної міцності. Додаткова обробка дозволяє перетворити дані з'єднання в гнучкі резінообразние матеріали.
3. Термореактивні полімери. Як згадувалося вище, це речовини з просторовою системою ковалентних зв'язків. Вони відрізняються від термопластичних варіантів твердістю, нагревоустойчівостью і крихкістю, великим модулем пружності і меншим коефіцієнтом лінійного розширення. До того ж такі полімери не схильні до дії звичайних розчинників. Вони служать основою для багатьох речовин.
4. Шаруваті пластмаси. Представлені шаруватими матеріалами з просочених смолою аркушів паперу, склотканини, деревного шпону, тканини та ін. Такі полімери характеризуються найбільшою анізотропією характеристик і міцністю. Але вони малопридатні для створення предметів складної конфігурації. Застосовуються в радіо-, електротехніці, приладобудуванні.
5. Металлопласти. Це полімери, що включають металеві наповнювачі у вигляді волокон, порошків, тканин. Дані добавки служать для додання специфічних властивостей: магнітних, поліпшення демпфірування, електро- і теплопровідності, поглинання і відбиття радіохвиль.

властивості

Багато органічні полімери відрізняються хорошими електроізоляційними параметрами в великому інтервалі напруг, частот і температур, при великій вологості. До того ж вони мають хороші звуко- і теплоізоляційні характеристики. Також зазвичай органічні полімери характеризуються високою стійкістю до хімічного впливу, не схильні до гниття і корозії. Нарешті, дані матеріали мають велику міцність при малій щільності.

натуральний каучук

Наведені вище приклади демонструють загальні для органічних полімерів характеристики. Крім цього, деякі з них відрізняються специфічними особливостями: прозорістю та малої крихкістю (органічне скло, пластмаси), макромолекулярних орієнтуванням при направленому механічному впливі (волокна, плівки), високою еластичністю (каучук), швидкою зміною фізико-механічних параметрів під впливом реагенту в малому кількості (каучук, шкіра і т. д.), а також великий в'язкістю при малій концентрації, Радіопрозорий, антифрикційними характеристиками, діамагнетизмом, і т. д.

застосування

Завдяки названим вище параметрам, органічні полімери мають велику сферу застосування. Так, поєднання великої міцності з невеликою щільністю дозволяє отримати матеріали великою питомою міцності (тканини: шкіра, шерсть, хутро, бавовна і т. Д .; пластмаси).

Крім названих, з органічних полімерів випускають інші матеріали: гуми, лакофарбові матеріали, клеї, електроізоляційні лаки, волокнисті і плівкові речовини, компаунди, сполучні матеріали (вапно, цемент, глина). Їх застосовують для промислових і побутових потреб.

Крохмаль також є органічним полімером

Однак органічні полімери мають істотних практичних недоліком - старінням. Під цим терміном розуміють зміна їх характеристик і розмірів в результаті фізико-хімічних перетворень, що відбуваються під впливом різних факторів: стирання, нагрівання, опромінення і т. Д. Старіння відбувається шляхом протікання певних реакцій в залежності від виду матеріалу і факторів, що впливають. Найбільш поширеною серед них є деструкція, що передбачає формування більш низькомолекулярних речовин внаслідок розриву хімічного зв'язку головного ланцюга. На основі причин деструкцію поділяють на термічну, хімічну, механічну, фотохимическую.

Історія

Дослідження полімерів почало розвиватися до 40 рр. XX ст. і сформувалося як самостійної наукової галузі в середині століття. Це було пов'язано з розвитком знань про роль даних речовин в органічному світі і з'ясуванням можливостей їх застосування в промисловості.

При цьому ланцюгові полімери виробляли ще на початку XX століття.

До середини століття освоїли випуск електроізолюючих полімерів (полівінілхлориду та полістиролу), плексигласу.

На початку другої половини століття розширилося виробництво полімерних тканин за рахунок повернення випускалися колись матеріалів і появи нових варіантів. Серед них - бавовна, шерсть, шовк, лавсан. У той же період, завдяки застосуванню каталізаторів, почали випуск поліетилену і поліпропілену при малому тиску і кристалізуються стереорегулярних варіантів. Трохи пізніше освоїли масовий випуск найвідоміших герметиків, пористих і адгезивних матеріалів, представлених поліуретанами, а також елементоорганіческіх полімерів, що відрізняються від органічних аналогів більшою еластичністю і термостійкістю (полісілоксани).

У 60 - 70 рр. були створені унікальні органічні полімери з ароматичними компонентами, які характеризуються високою термостійкістю і міцністю.

Виробництво органічних полімерів інтенсивно розвивається і зараз. Це обумовлено можливістю використання дешевих матеріалів, таких як вугілля, попутні гази нафтопереробки і видобутку і природні гази, в сукупності з водою і повітрям у вигляді вихідної сировини для більшості з них.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту і натисніть Ctrl + Enter.