Deprecated: Function set_magic_quotes_runtime() is deprecated in /home/users/s/safali/domains/ca.uz/wp-settings.php on line 18

Strict Standards: Declaration of Walker_Comment::start_lvl() should be compatible with Walker::start_lvl(&$output) in /home/users/s/safali/domains/ca.uz/wp-includes/comment-template.php on line 0

Strict Standards: Declaration of Walker_Comment::end_lvl() should be compatible with Walker::end_lvl(&$output) in /home/users/s/safali/domains/ca.uz/wp-includes/comment-template.php on line 0

Strict Standards: Declaration of Walker_Comment::start_el() should be compatible with Walker::start_el(&$output) in /home/users/s/safali/domains/ca.uz/wp-includes/comment-template.php on line 0

Strict Standards: Declaration of Walker_Comment::end_el() should be compatible with Walker::end_el(&$output) in /home/users/s/safali/domains/ca.uz/wp-includes/comment-template.php on line 0
Бытовой полимер « Обо всем

Бытовой полимер

Полимеры - (от греч. polymeres - состоящий из многих частей, многообразный), химические соединения с высокой молекулярной массой (от нескольких тысяч до многих миллионов), молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся группировок (мономерных звеньев). Атомы, входящие в состав макромолекул, соединены друг с другом силами главных и (или) координационных валентностей.

Классификация. По происхождению полимеры делятся на природные (биополимеры), например белки, нуклеиновые кислоты, смолы природные, и синтетические, например полиэтилен, полипропилен, феноло-формальдегидные смолы. Атомы или атомные группы могут располагаться в макромолекуле в виде: открытой цепи или вытянутой в линию последовательности циклов (линейные полимеры, например каучук натуральный); цепи с разветвлением (разветвленные полимеры, например амилопектин); трёхмерной сетки (сшитые полимеры, например отверждённые эпоксидные смолы). Полимеры, молекулы которых состоят из одинаковых мономерных звеньев, называются гомополимерами, например поливинилхлорид, поликапроамид, целлюлоза.

Макромолекулы одного и того же химического состава могут быть построены из звеньев различной пространственной конфигурации. Если макромолекулы состоят из одинаковых стереоизомеров или из различных стереоизомеров, чередующихся в цепи в определённой периодичности,  называются стереорегулярными.

Полимеры, макромолекулы которых содержат несколько типов мономерных звеньев, называются сополимерами. Сополимеры, в которых звенья каждого типа образуют достаточно длинные непрерывные последовательности, сменяющие друг друга в пределах макромолекулы, называются блоксополимерами. К внутренним (неконцевым) звеньям макромолекулы одного химического строения могут быть присоединены одна или несколько цепей другого строения. Такие сополимеры называются привитыми.

Полимеры, в которых каждый или некоторые стереоизомеры звена образуют достаточно длинные непрерывные последовательности, сменяющие друг друга в пределах одной макромолекулы, называются стереоблоксополимерами.

В зависимости от состава основной (главной) цепи полимеры делят на: гетероцепные, в основной цепи которых содержатся атомы различных элементов, чаще всего углерода, азота, кремния, фосфора, и гомоцепные, основные цепи которых построены из одинаковых атомов. Из гомоцепных полимеры наиболее распространены карбоцепные полимеры, главные цепи которых состоят только из атомов углерода, например полиэтилен, полиметилметакрилат, политетрафторэтилен. Примеры гетероцепных полимеров - полиэфиры (полиэтилентерефталат, поликарбонаты и др.), полиамиды, мочевино-формальдегидные смолы, белки, некоторые кремнийорганические полимеры. Полимеры, макромолекулы которых наряду с углеводородными группами содержат атомы неорганогенных элементов, называются элементоорганическими. Отдельную группу полимеров образуют неорганические полимеры, например пластическая сера, полифосфонитрилхлорид.

Свойства и важнейшие характеристики. Линейные полимеры обладают специфическим комплексом физико-химических и механических свойств. Важнейшие из этих свойств: способность образовывать высокопрочные анизотропные высокоориентированные волокна и плёнки; способность к большим, длительно развивающимся обратимым деформациям; способность в высокоэластическом состоянии набухать перед растворением; высокая вязкость растворов. Этот комплекс свойств обусловлен высокой молекулярной массой, цепным строением, а также гибкостью макромолекул. При переходе от линейных цепей к разветвленным, редким трёхмерным сеткам и, наконец, к густым сетчатым структурам этот комплекс свойств становится всё менее выраженным. Сильно сшитые П. нерастворимы, неплавки и неспособны к высокоэластическим деформациям.

Полимеры могут существовать в кристаллическом и аморфном состояниях. Необходимое условие кристаллизации - регулярность достаточно длинных участков макромолекулы. В кристаллических полимерах возможно возникновение разнообразных надмолекулярных структур (фибрилл, сферолитов, монокристаллов и др.), тип которых во многом определяет свойства полимерного материала. Надмолекулярные структуры в незакристаллизованных (аморфных) полимеров менее выражены, чем в кристаллических.

Незакристаллизованные полимеры могут находиться в трёх физических состояниях: стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем. Полимеры с низкой (ниже комнатной) температурой перехода из стеклообразного в высокоэластическое состояние называются эластомерами, с высокой - пластиками. В зависимости от химического состава, строения и взаимного расположения макромолекул свойства полимеров могут меняться в очень широких пределах. Так, 1,4-цис-полибутадиен, построенный из гибких углеводородных цепей, при температуре около 20°С - эластичный материал, который при температуре - 60°С переходит в стеклообразное состояние; полиметилметакрилат, построенный из более жёстких цепей, при температуре около 20°С - твёрдый стеклообразный продукт, переходящий в высокоэластическое состояние лишь при 100°С. Целлюлоза - полимер с очень жёсткими цепями, соединёнными межмолекулярными водородными связями, вообще не может существовать в высокоэластическое состоянии до температуры её разложения. Большие различия в свойствах полимеров могут наблюдаться даже в том случае, если различия в строении макромолекул на первый взгляд и невелики. Так, стереорегулярный полистирол - кристаллическое вещество с температурой плавления около 235°С, а нестереорегулярный (атактический) вообще не способен кристаллизоваться и размягчается при температуре около 80°С.

Полимеры могут вступать в следующие основные типы реакций: образование химических связей между макромолекулами (т. н. сшивание), например при вулканизации каучуков, дублении кожи; распад макромолекул на отдельные, более короткие фрагменты; реакции боковых функциональных групп полимеров с низкомолекулярными веществами, не затрагивающие основную цепь (т.н. полимераналогичные превращения); внутримолекулярные реакции, протекающие между функциональными группами одной макромолекулы, например внутримолекулярная циклизация. Сшивание часто протекает одновременно с деструкцией. Примером полимераналогичных превращений может служить омыление поливинилацетата, приводящее к образованию поливинилового спирта. Скорость реакций полимеров с низкомолекулярными веществами часто лимитируется скоростью диффузии последних в фазу полимеров. Наиболее явно это проявляется в случае сшитых полимеров Скорость взаимодействия макромолекул с низкомолекулярными веществами часто существенно зависит от природы и расположения соседних звеньев относительно реагирующего звена. Это же относится и к внутримолекулярным реакциям между функциональными группами, принадлежащими одной цепи.

Некоторые свойства полимеров, например растворимость, способность к вязкому течению, стабильность, очень чувствительны к действию небольших количеств примесей или добавок, реагирующих с макромолекулами. Так, чтобы превратить линейный полимер из растворимого в полностью нерастворимый, достаточно образовать на одну макромолекулу 1-2 поперечные связи.

Важнейшие характеристики полимеров - химический состав, молекулярная масса и молекулярно-массовое распределение, степень разветвлённости и гибкости макромолекул, стереорегулярность и др. Свойства полимеров существенно зависят от этих характеристик.

Получение. Природные полимеры образуются в процессе биосинтеза в клетках живых организмов. С помощью экстракции, фракционного осаждения и др. методов они могут быть выделены из растительного и животного сырья. Синтетические полимеры получают полимеризацией и поликонденсацией. Карбоцепные полимеры обычно синтезируют полимеризацией мономеров с одной или несколькими кратными углерод-углеродными связями или мономеров, содержащих неустойчивые карбоциклические группировки (например, из циклопропана и его производных). Гетероцепные полимеры получают поликонденсацией, а также полимеризацией мономеров, содержащих кратные связи углерод-элемент (например, С = О, С º N, N = С = О) или непрочные гетероциклические группировки (например, в окисях олефинов, лактамах).

Применение. Благодаря механической прочности, эластичности, электроизоляционным и др. ценным свойствам изделия из полимеров применяют в различных отраслях промышленности и в быту. Основные типы полимерных материалов - пластические массы, резины, волокна, лаки, краски, клеи, ионообменные смолы. Значение биополимеров определяется тем, что они составляют основу всех живых организмов и участвуют практически во всех процессах жизнедеятельности.

Историческая справка. Термин “полимерия” был введён в науку И. Берцелиусом в 1833 для обозначения особого вида изомерии, при которой вещества (полимеры), имеющие одинаковый состав, обладают различной молекулярной массой, например этилен и бутилен, кислород и озон. Т.о., содержание термина не соответствовало современным представлениям о полимерах “Истинные” синтетические полимеры к тому времени ещё не были известны.

Ряд полимеров был, по-видимому, получен ещё в 1-й половине 19 в. Однако химики тогда обычно пытались подавить полимеризацию и поликонденсацию, которые вели к “осмолению” продуктов основной химической реакции, т.е., собственно, к образованию полимеров. (до сих пор полимеры. часто называли “смолами”). Первые упоминания о синтетических полимерах относятся к 1838 (поливинилиденхлорид) и 1839 (полистирол).

Химия полимеров. возникла только в связи с созданием А. М. Бутлеровым теории химического строения (начало 60-х гг. 19 в.). А. М. Бутлеров изучал связь между строением и относительной устойчивостью молекул, проявляющейся в реакциях полимеризации. Дальнейшее своё развитие (до конца 20-х гг. 20 в.) наука о полимерах получила главным образом благодаря интенсивным поискам способов синтеза каучука, в которых участвовали крупнейшие учёные многих стран (Г. Бушарда, У. Тилден, нем. учёный К. Гарриес, И. Л. Кондаков, С. В. Лебедев и др.). В 30-х гг. было доказано существование свободнорадикального (Г. Штаудингер и др.) и ионного (американский учёный Ф. Уитмор и др.) механизмов полимеризации. Большую роль в развитии представлений о поликонденсации сыграли работы У. Карозерса.

С начала 20-х гг. 20 в. развиваются также теоретические представления о строении полимеров. Вначале предполагалось, что такие биополимеры, как целлюлоза, крахмал, каучук, белки, а также некоторые синтетические полимеры, сходные с ними по свойствам (например, полиизопрен), состоят из малых молекул, обладающих необычной способностью ассоциировать в растворе в комплексы коллоидной природы благодаря нековалентным связям (теория “малых блоков”). Автором принципиально нового представления о полимерах как о веществах, состоящих из макромолекул, частиц необычайно большой молекулярной массы, был Г. Штаудингер. Победа идей этого учёного (к началу 40-х гг. 20 в.) заставила рассматривать полимеры как качественно новый объект исследования химии и физики.

Лит.: Энциклопедия полимеров, т. 1-2, М., 1972-74; Стрепихеев А. А., Деревицкая В. А., Слонимский Г. Л., Основы химии высокомолекулярных соединений, 2 изд., [М., 1967]; Лосев И. П., Тростянская Е. Б., Химия синтетических полимеров, 2 изд., М., 1964; Коршак В. В., Общие методы синтеза высокомолекулярных соединений, М., 1953; Каргин В. А., Слонимский Г. Л., Краткие очерки по физике-химии полимеров, 2 изд., М., 1967; Оудиан Дж., Основы химии полимеров, пер. с англ., М., 1974; Тагер А. А., физико-химия полимеров, 2 изд., М., 1968; Тенфорд Ч., физическая химия полимеров, пер. с англ., М., 1965.

Глоссарий:

Полимер (Высокомолекулярное соединение) - вещество с большой молекулярной массой, молекулы которого (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся группировок (мономерных звеньев).
По происхождению полимеры подразделяются на природные и синтетические.
В зависимости от состава главной цепи макромолекул полимеры подразделяются на гомоцепные и гетероцепные.

Биополимер (Природный полимер) - целлюлоза, крахмал, белок, нуклеиновая кислота, природная смола или другой полимер, который образуется в результате жизнедеятельности растений и животных.
Природные полимеры образуются в процессе биосинтеза в клетках живых организмов.

Блоксополимер - сополимер, в котором звенья каждого типа образуют достаточно длинные непрерывные последовательности, сменяющие друг друга в пределах макромолекулы.

Газонаполненные пластмассы (Поропласт) - органические высокопористые материалы, получаемые из синтетических смол.

Гетероцепный полимер - полимер, в макромолекулах которого главная цепь содержит атомы различных элементов.
Гетероцепные полимеры получают полимеризацией и поликонденсацией мономеров, содержащих:
- кратные связи углерода с другим элементом; или
- непрочные гетероциклические группировки.

Гомополимер - полимер, макромолекулы которого состоят из одинаковых мономерных звеньев. Типичным гомополимером является целлюлоза.

Гомоцепный полимер - полимер, в макромолекулах которого главная цепь построена из одинаковых атомов.

Жидкокристаллический полимер - высокомолекулярное соединение, способное переходить в жидкокристаллическое состояние (в мезофазу) при определенных условиях: температуре, давлении, концентрации и т.д.

Карбоцепный полимер - гетероцепный полимер, в макромолекулах которого главная цепь состоят только из атомов углерода. Обычно карбоцепные полимеры синтезируют полимеризацией:
- мономеров, содержащих кратные углеродные связи, или
- мономеров, содержащих неустойчивые карбоциклические группировки.

Каучук - промышленный полимер, переработкой которого получают резину. Для каучуков характерна способность к большим обратимым (высокоэластическим) деформациям при обычных и пониженных температурах. Различают натуральные и синтетические каучуки.

Линейный полимер - полимер, в макромолекуле которого атомные группы располагаются в виде открытой цепи.
Линейные полимеры:
- способны образовывать высокопрочные волокна и пленки;
- обладают упругостью;
- образуют растворы высокой вязкости.

Мономеры - молекулы низкомолекулярных соединений, способные в реакции полимеризации или поликонденсации превращаться в высокомолекулярные соединения.

Пенопласты - материалы, имеющие:
- пористую структуру, состоящую из несообщающихся ячеек;
- низкую плотность;
- высокие теплоизоляционные и звукоизоляционные характеристики.

Пластмасса - искусственно созданный полимерный материал.

Пенополистирол (Foam polystyrene, Foamed polystyrene) - теплоизоляционный материал; разновидность термопластичных пенопластов. Наилучшими характеристиками обладает пенополистирол, изготовленный методом экструзии.

Пенополиуретан (Polyurethane foam) - теплоизоляционный материал; разновидность пенопластов. Различают жесткий и эластичный пенополиуретан.

Пеностекло (Ячеистое стекло, Foamed glass ) - ячеистый материал, получаемый при спекании тонкоизмельченного стекла. Различают:
- пеностекло с сообщающимися порами, которое используется как звукопоглощающий материал;
- пеностекло с закрытыми порами, которое используется как теплоизоляционный материал.

Полимерные материалы - пластические массы, каучуки и химические волокна.

Привитый сополимер - сополимер, молекулы которого имеют одну или несколько цепей:
- присоединенных к внутренним, неконцевым звеньям молекулы;
- отличающихся по химическому строению от главной цепи молекулы.

Синтетический полимер - полиэтилен, полипропилен или другой полимер, искусственно созданный человеком.
Обычно синтетические полимеры получают на основе простейших соединений природного происхождения путем реакций полимеризации, поликонденсации и химических превращений.

Сополимер - полимер, макромолекулы которого содержат несколько типов мономерных звеньев.

Стереоблоксополимер - полимер, в макромолекулах которого каждый или некоторые стереоизомеры звена образуют достаточно длинные непрерывные повторяющиеся последовательности.

Стереорегулярный полимер- полимер, макромолекулы которого состоят:
- либо из одинаковых стереоизомеров;
- либо из различных, но периодически чередующихся стереоизомеров.

Твердые полимерные электролиты (Полиэлектролиты) - полимеры, в состав молекул которых входят функциональные группы, способные к диссоциации с образованием катионов или анионов, направленное движение которых внутри структуры полимера обусловливает его ионную проводимость. К полиэлектролитам относятся важнейшие биополимеры, белки и нуклеиновые кислоты.

Углепластик - пластмасса, содержащая углеродные волокна.

Эластомеры - каучукоподобные полимеры и материалы на их основе, обладающие высокоэластическими свойствами во всем диапазоне температур эксплуатации.

Эластопласты - полимеры, при повышенных температурах обладающие текучестью термопластов, а при нормальной температуре - резиноподобными свойствами.

Оставить комментарий

Вы должны войти чтобы оставить комментарий.