Как классифицируются полимеры по отношению к нагреванию?

12 ответов на вопрос “Как классифицируются полимеры по отношению к нагреванию?”

veloboss 28-02-2020 Ответить

Классифицируются полимеры по различным признакам: составу, форме макромолекул, полярности, отношению к нагреву и т.д.

1. По составу основной цепи

— гомополимеры — полимеры, построенные из одинаковых мономеров:
– А–А–А–А–
(целлюлоза, состоящая из остатков β-D-глюкозы);
— сополимеры — полимеры, цепочки молекул которых состоят из двух или более различных структурных звеньев:
–А–А–Б–А–Б–
(нуклеиновая кислота, гиалуроновая кислота, белки);
— блок-сополимеры, состоящие из нескольких полимерных блоков:
Сополимеры получаются в результате реакций сополимеризации.

2. По строению главной цепи

— гомоцепные
–СН2–СН2–СН2– , –SiН2–SiН2–
— гетероцепные
–СН2–О–СН2–О–, –Si (СН3)2–О–
Гомоцепные полимеры имеют главную цепь, состоящую из одинаковых атомов. Если она состоит из атомов углерода, то такие полимеры называют карбоцепными (полиэтилен, полистироли др.).
Гетероцепными называют такие полимеры, главная цепь которых состоит из различных атомов. К гетероцепным полимерам относятся простые эфиры, например, полиэтиленгликоль.

3. По регулярности строения цепи

— регулярные (стереорегулярные и стереонерегулярные) (присоединение мономерных звеньев по схеме «голова к хвосту» («головой» называется часть звена без заместителя, а «хвостом», соответственно, часть звена с заместителем);
— нерегулярные (беспорядочное чередование мономеров различного химического состава).
Однако в большинстве случаев присоединение звеньев идет по типу «голова к хвосту» и при таком строении полимерная цепь довольно регулярна.

4. По форме макромолекулы

— линейные;
— разветвленные;
— пространственные (сшитые)
Линейные и разветвленные цепи полимеров можно превратить в пространственные структуры «сшиванием» с помощью света, радиации или под действием химических реагентов.

5. По химическому составу

По химическому составу полимеры подразделяются на органические, элементоорганические и неорганические.
Органические полимеры составляют наиболее обширную группу соединений. Органические полимеры в главной цепи кроме атомов углерода, могут содержать также и другие элементы — кислород, азот, серу и т.д. Органическими полимерами являются смолы и каучуки.
Элементоорганические соединения в природе не встречаются. Этот класс материалов полностью создан искусственно.
Элементоорганические полимеры содержат в основной цепи неорганические атомы (Si, Ti, Al), сочетающиеся с органическими радикалами (СН3, С6Н5, СН2). Эти радикалы придают материалу, прочность и эластичность, а неорганические атомы сообщают повышенную теплостойкость. Представителями их являются кремнийорганические соединения.
Неорганические полимеры построены из атомов кремния, алюминия, германия, серы и др. и не содержат органические боковые радикалы. Неорганические полимеры являются основой керамики, стекол, ситаллов, слюдяных, асбестовых, углеграфитовых и других материалов.

6. По отношению к нагреванию

— термопластические;
— термореактивные
При нагревании термопластических полимеров их свойства постепенно изменяются и при достижении определенной температуры они переходят в вязкотекучее состояние. При охлаждении жидких термопластических полимеров наблюдаются обратные явления. Химическая природа полимера при этом не изменяется, процесс плавления и процесс отвердевания обратим.
К термопластическим полимерам относятся полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид.
При нагревании термореактивных полимеров (реактопласты) они приобретают сетчатую структуру. Такие полимеры не восстанавливают свои свойства при нагревании и последующем охлаждении. Примером таких полимеров служат фенолформальдегидные смолы, мочевиноальдегидные, полиэфирные, эпоксидные и карбамидные смолы. Они содержат обычно различные наполнители.

7. По развитию деформации (при комнатных температурах)

— пластомеры;
— эластомеры
Полимеры, которые легко деформируются при комнатной температуре, называют эластомерами, трудно деформируемые – пластомерами (пластиками).

8. По природе (происхождению)

— природные;
— искусственные;
— синтетические
Полимеры, встречающиеся в природе – органические вещества растительного (хлопок, шелк, натуральный каучук, целлюлоза и др.) и животного (кожа, шерсть и др.) происхождения, а также минеральные вещества (слюда, асбест, естественный графит, природный алмаз, кварц и др.).
Искусственные полимеры получают из природных полимеров путем их химической модификации. Одним из наиболее распространенных природных полимеров, который непрерывно регенерируется в процессе фотосинтеза, является целлюлоза.
Нитроцеллюлоза и ацетатцеллюлоза – продукты химической модификации целлюлозы – искусственные полимеры. Они растворимы в ацетоне, хлороформе и др. растворителях.
Эфиры целлюлозы используют для получения фотопленки и волокон.
Вискозная нить получается растворением природной целлюлозы в сероуглероде со щелочью с последующим ее выделением. Вискозная нить и целлюлоза природная имеют различную кристаллическую структуру, пластмасса целлулоид получается обработкой нитроцеллюлозы камфарой в присутствии спирта.
Синтетические полимеры получают из простых веществ путем химического синтеза. Основным преимуществом синтетических полимеров перед природными являются неограниченные запасы исходного сырья и широкие возможности синтеза полимеров с заранее заданными свойствами. Исходным сырьем для получения синтетических полимеров являются продукты химической переработки нефти, природного газа и каменного угля.

9. По полярности

— полярные;
— неполярные
Полярные содержат полярные группы -OH, -COOH, -CN, -Cl, -CONH2 — ПВС (поливиниловый спирт), ПВХ (поливинилхлорид).
Неполярные не содержат полярных групп атомов — ПЭ (полиэтилен), ПП (полипропилен) и др.
Высокомолекулярные соединения (ВМС)
Patogen_ 28-02-2020 Ответить

Атактический полимер – полимер, в котором заместители расположены беспорядочно (по одну и по другую сторону от основной полимерной цепи).
Стереорегулярность полимера определяет высокие прочносные свойства, нестереорегулярный полимер представляет более мягкий материал, напоминающий каучук.
VI. По физическим свойствам:
Полимеры могут иметь аморфное или кристаллическое строение. Это определяет его физические и другие свойства.
Аморфное строение имеют полимеры, макромолекулы которых расположены неупорядоченно, хаотично. Аморфные полимеры при механической деформации в зависимости от температуры могут существовать в следующих физических состояниях: стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем. При низкой температуре полимер находится в стеклообразном состоянии, в котором он ведет себя как упругое тело (не деформируется при нагрузках). При повышении температуры полимер переходит в высокоэластичное состояние (изменяет свою форму под действием силы, а потом возвращается в исходное состояние).
Это обусловлено подвижностью звеньев и соответственно гибкостью макромолекул. Высокоэластичное состояние полимеров проявляется в интервале от температуры стеклования (tст) до температуры текучести (tт). Если данный температурный интервал tст – tт достаточно широк, то такие полимеры называют эластомерами или каучуками. Значительное повышение температуры (выше температуры текучасти) ведет к разрушению полимера. Вещество в вязкотекучем состоянии течет как вязкая жидкость, причем деформация полимера является необратимой Аморфные полимеры – мягкие, эластичные материалы.
Кристаллическое строение имеют полимеры только стереорегулярной структуры макромолекул. Кристаллические полимеры содержат области, в которых отдельные участки макромолекул имеют плотную упаковку. Эти участки называют кристаллитами. Кристаллические полимеры состоят из большого числа кристаллитов, между которыми находятся участки с неупорядоченной структурой (аморфные области). Кристаллические участки делают полимер более жестким, они снижают его способность к удлинению, поэтому полимеры имеют более высокую твердость, чем аморфные. Кристаллические полимеры характеризуются температурой плавления, а аморфные областью температур размягчения.
VII. По отношению к нагреванию.Полимеры могут быть термопластичными и термореактивными. К термопластичным (термопластам) относят полимеры с линейной и разветвленной структурой. Они размягчаются при нагревании, а при охлаждении снова затвердевают. Этот процесс обратим. Термореактивные (реактопласты) – это тоже линейные полимеры или разветвленные полимеры, но с большим числом активных функциональных групп. При нагревании эти группы вступают в химические взаимодействия – происходит «сшивание» полимеров. Так образуются твердые неплавкие вещества с пространственной структурой. Полученные полимеры уже не могут быть переведены в пластичное состояние.
VIII. По способу получения полимеры бывают:
1. Полимеризационные
2. Поликонденсационные
Mikluha51 28-02-2020 Ответить

Еще одна классификация полимеров – по способу получения. Существуют такие способы получения ВМС:
Полимеризация, которая может проходить с использованием ионного механизма реакции и свободнорадикального.
Поликонденсация.
Полимеризацией называется процесс образования макромолекул путем последовательного соединения мономерных звеньев. Ими обычно являются низкомолекулярные вещества с кратными связями и циклическими группами. Во время реакции следует разрыв двойной связи или связи в циклической группе, и происходит образование новых между этими мономерами. Если в реакции участвуют мономеры одного вида, она называется гомополимеризацией. При использовании разных видов мономеров происходит реакция сополимеризации.

Реакция полимеризации – это цепная реакция, которая может протекать самопроизвольно, однако для ее ускорения применяются активные вещества. При свободнорадикальном механизме процесс протекает в несколько стадий:
Инициирование. На данной стадии путем светового, теплового, химического или какого-либо другого воздействия образуются в системе активные группы – радикалы.
Рост длины цепи. Эта стадия характеризуется присоединением следующих мономеров к радикалам с образованием новых радикалов.
Обрыв цепи получается при взаимодействии активных групп с образованием неактивных макромолекул.
Невозможно контролировать момент обрыва цепи, и поэтому образующиеся макромолекулы отличаются разной молекулярной массой.
Принцип действия ионного механизма реакции полимеризации такой же, как и свободнорадикального. Но здесь в качестве активных центров выступают катионы и анионы, поэтому различают катионную и анионную полимеризацию. В промышленности радикальной полимеризацией получают важнейшие полимеры: полиэтилен, полистирол и многие другие. Ионная полимеризация применяется при производстве синтетических каучуков.

Поликонденсация

Процесс образования высокомолекулярного соединения с отделением в качестве побочного продукта каких-то низкомолекулярных веществ – поликонденсация, которая отличается от полимеризации еще тем, что элементный состав образующейся макромолекулы не соответствует составу начальных веществ, участвующих в реакции. В них могут участвовать только соединения с функциональными группами, которые, взаимодействуя, отщепляют молекулу простого вещества и образуют новую связь. При поликонденсации бифункциональных соединений образуются линейные полимеры. Когда в реакции участвуют полифункциональные соединения, образуются ВМС с разветвленной или даже пространственной структурой. Образующиеся в процессе реакции низкомолекулярные вещества тоже взаимодействуют с промежуточными продуктами, вызывая обрыв цепи. Поэтому их лучше удалять из зоны реакции.

Определенные полимеры нельзя получить известными способами полимеризации или поликонденсации, так как нет требуемых исходных мономеров, способных участвовать в них. В этом случае синтез полимера ведется с участием высокомолекулярных соединений, содержащих функциональные группы, которые способны реагировать друг с другом.
С каждым днем усложняется классификация полимеров, так как появляется все больше новых видов этих удивительных веществ с заранее заданными свойствами, и человек уже не мыслит своей жизни без них. Однако возникает другая проблема, не менее важная – возможность их легкой и дешевой утилизации. Решение этой проблемы очень важно для существования планеты.
Engineer_Mode 28-02-2020 Ответить

Классифицируются полимеры по различным признакам: составу, форме макромолекул, фазовому состоянию, полярности, отношению к нагреву и т.д.
По природе все полимеры можно разделить на две группы – природные и синтетические. Полимеры, встречающиеся в природе – органические вещества растительного (хлопок, шелк, натуральный каучук и др.) и животного (кожа, шерсть и др.) происхождения, а также минеральными веществами (слюда, асбест, естественный графит, природный алмаз и др.). Синтетические полимеры получают из простых веществ путем химического синтеза. Основным преимуществом синтетических полимеров перед природными являются неограниченные запасы исходного сырья и широкие возможности синтеза полимеров с заранее заданными свойствами. Исходным сырьем для получения синтетических полимеров являются продукты химической переработки нефти, природного газа и каменного угля. Получаемые при этом низкомолекулярные вещества называют мономерами. Их перерабатывают в полимеры в процессе дальнейшей химической обработки.
По способу получения полимеры делят на полимеризационные и поликонденсационные.
Полимеризация – процесс химического соединения большого числа молекул мономера в одну большую молекулу полимера без изменения элементарного состава мономера. В процессе полимеризации не происходит выделения побочных продуктов реакции. По элементному составу полимер и мономер идентичны.
Поликонденсация – процесс образования полимера из молекул разных мономеров в результате химических реакций с выделением побочных продуктов реакции. Элементный состав полимера отличается от состава участвовавших в реакции поликонденсации мономеров.
Схематически формулу полимера записывают в виде [М]n где М – химическое строение мономера; n – показатель, характеризующий степень полимеризации.
По составу все полимеры подразделяют на органические, элементоорганические, неорганические.
Органические полимеры составляют наиболее обширную группу соединений. Если основная молекулярная цепь таких соединений образована только углеродными атомами, то они называются карбоцепными полимерами. В гетероцепных полимерах атомы других элементов, присутствующие в основной цепи, кроме углерода, существенно изменяют свойства полимера. Так, в макромолекулах атомы кислорода способствуют повышению гибкости цепи, атомы фосфора и хлора повышают огнестойкость, атомы серы придают газонепроницаемость, атомы фтора, сообщают полимеру высокую химическую стойкость и т. д. Органическими полимерами являются смолы и каучуки.
Элементоорганические соединения в природе не встречаются. Этот класс материалов полностью создан искусственно. Они содержат в составе основной цепи неорганические атомы (Si, Тi, А1), сочетающиеся с органическими радикалами (СН3, С6Н5, СН2). Эти радикалы придают материалу, прочность и эластичность, а неорганические атомы сообщают повышенную теплостойкость. Представителями их являются кремнийорганические соединения.
К неорганическим полимерам относятся силикатные стекла, керамика, слюда, асбест. В составе этих соединений углеродного скелета нет. Основу неорганических материалов составляют оксиды кремния, алюминия, магния, бора, фосфора, кальция и др. Органические радикалы в составе неорганических полимеров отсутствуют. К неорганическим относятся и полимеры, основное молекулярное звено которых, как и в случае органических полимеров, состоит из атомов углерода, как, например, графит и алмаз, причем графит содержит и незначительное количество атомов водорода. Однако в отличие от органических полимеров, образующих основное молекулярное звено преимущественно в виде линейных цепей, графит и алмаз образуют пространственные структуры. Это придает им свойства, резко отличающиеся от свойств органических полимеров. Графит является единственным веществом, остающимся в твердом состоянии при температуре свыше 4000 °С, а алмаз является самым твердым веществом.
По форме макромолекул полимеры делят на линейные (цеповидные), разветвленные, плоские, ленточные (лестничные), пространственные или сетчатые. Линейные макромолекулы полимера представляют собой длинные зигзагообразные или закрученные в спираль цепочки (рис. 1, а).
Гибкие макромолекулы с высокой прочностью вдоль цепи и слабыми межмолекулярными связями обеспечивают эластичность материала, способность его размягчаться при нагреве, а при охлаждении вновь затвердевать (полиэтилен, полиамиды и др.).
Разветвленные макромолекулы (рис. 1, б), являясь также линейными, отличаются наличием боковых ответвлений, что препятствует их плотной упаковке (полиизобутилен).
Макромолекула лестничного полимера (рис. 1, в)состоит из двух цепей, соединенных химическими связями. Лестничные полимеры имеют более жесткую основную цепь и обладают повышенной теплостойкостью, большей жесткостью, они нерастворимы в стандартных органических растворителях (кремнийорганические полимеры).
Пространственные полимеры образуются при соединении («сшивке») макромолекул между собой в поперечном направлении прочными химическими связями непосредственно или через химические элементы или радикалы. В результате образуется сетчатая структура с различной густотой сетки. Редкосетчатые (сетчатые) полимеры (см. рис. 1, д) теряют способность растворяться и плавиться, они обладают упругостью (мягкие резины). Густосетчатые (пространственные) полимеры (см. рис. 1, г) отличаются твердостью, повышенной теплостойкостью, нерастворимостью. Пространственные полимеры лежат в основе конструкционных неметаллических материалов. К сетчатым полимерам относятся также пластинчатые (паркетные) полимеры (рис. 1, е).

линейная
разветвленная
лестничная

густосетчатая
редкосетчатая
паркетная
Рис. 1. Формы макромолекул полимеров
В зависимости от взаимной ориентации макромолекул полимеры могут находиться в аморфном или кристаллическом состояниях. В аморфном состоянии полимер имеет упорядоченное строение только в пределах участков, размеры которых соизмеримы с размерами звеньев цепи макромолекул, т.е. в аморфных полимерах соблюдается ближний порядок. В кристаллических полимерах соблюдается не только ближний, но и дальний порядок на расстояниях, во много раз превышающих размеры звеньев цепи макромолекул полимера.
В структуре реальных полимеров практически всегда содержатся как аморфная, так и кристаллическая части. По преобладанию той или иной структуры полимеры делят на аморфные и кристаллические.
Характерными элементами надмолекулярной структуры полимеров являются глобула (рис. 2, а)для аморфных структур и пачка (рис. 2, б)для кристаллических. Глобула представляет собой свернутые в клубок цепи макромолекул полимера или их агрегатов. Пачка состоит из параллельно расположенных цепей, причем суммарная длина пачки, как правило, превышает длину отдельных цепей макромолекул полимера.
Аморфное состояние для большинства полимеров термодинамически более устойчиво, что определяется энергетически более выгодной формой надмолекулярного образования аморфного полимера: глобула обладает минимумом свободной энергии.
Выделяющаяся в процессе полимеризации кристаллизующегося полимера пачка макромолекул характеризуется анизометрией, поэтому энергетически выгодным является ее расположение параллельно поверхности кристаллизации. Взаимосогласованная ориентация макромолекул относительно поверхности кристаллизующихся полимеров определяет все многообразие надмолекулярных структур кристаллизующихся полимеров. Термодинамически наиболее устойчивой формой надмолекулярного образования является сферолит (рис. 2, в),сформированный тангенциально расположенными пачками макромолекул. Сферолитные структуры типичны для большинства кристаллизующихся полимеров.

глобула
пачка
сферолит
Рис. 2. Элементы надмолекулярной структуры полимеров
На поверхностях раздела сферолитов условия контактного взаимодействия макромолекул различны. Экспериментально установлено, что прочность торцового контакта макромолекул более чем на порядок превышает прочность бокового контакта. Это открывает возможность управления прочностью кристаллизующихся полимеров.
Примером практической реализации влияния надмолекулярной структуры на прочность может служить ориентационное упрочнение полимеров. В процессе вытяжки полимеров при повышенных температурах макромолекулы ориентируются параллельно направлению приложения нагрузки. Полученная структура полимера затем фиксируется путем снижения температуры под силовой нагрузкой. Физико-механические свойства полимера в направлении ориентации увеличиваются примерно в 5 раз, а в перпендикулярном направлении уменьшаются до 2 раз по сравнению с исходным значением. Анизотропия прочности объясняется изменением соотношения торцового и бокового контактов макромолекул полимера. Ориентационное упрочнение полимеров наиболее широко применяется при получении искусственных волокон и пленок.
По отношению к электрическому полю (по полярности) полимеры подразделяются на полярные и неполярные. Полярность определяется наличием в составе полимера диполей – разобщенных центров положительных и отрицательных зарядов.
В полярных полимерах (рис. 3, а) имеются полярные связи (группировки –Сl, –F,–ОН) и несимметрия в их структуре: Центр тяжести электронов сдвинут в сторону более электроотрицательного атома. Центр тяжести разноименных зарядов не совпадают.
Полярные полимеры имеют повышенную прочность, жесткость, но низкую морозостойкость (хрупкость уже при -10…-20°С). Их можно сваривать током высокой частоты. Полярности полимера можно оценить по величине диэлектрической проницаемости Е. У полярных полимеров Е ≥ 3,5.
Н
Н
Н
С
С
Cl
n
Н
Н
Н
С
С
Н
n
полярный
неполярный
Рис. 3 Пример полярного и неполярного полимера
Неполярные (на основе углеводородов) – высококачественные диэлектрики, обладают хорошей морозостойкостью.
Дипольный момент связей атомов в неполярных полимерах взаимно компенсируется. В макромолекулах неполярных полимеров симметричное расположение групп (рис. 3, б). Центры тяжести разноименных зарядов совпадают.
Все полимеры по отношению к нагреву подразделяют на термопластичные и термореактивные.
Некоторые полимеры при нагревании плавно переходят через вязкопластическое в жидкотекучее состояние. При охлаждении отмечается также плавный переход в твердое состояние. Нагревание полимера до температур ниже температуры его термической деструкции не вызывает необратимого изменения свойств материала, что позволяет многократно повторять процесс термической обработки линейных полимеров. Такие структуры макромолекул образуют класс термопластичных полимеров.
Другие полимеры под действием теплоты, минуя жидкое состояние, необратимо переходят в твердое состояние и не могут использоваться повторно. Такое поведение полимеров при нагревании называют термореактивным, а сами полимеры относят к классу термореактивных полимеров.
KoT_OnLiNE 28-02-2020 Ответить

Полимеры – это высокомолекулярные химические соединения (ВМС), макромолекулы которых образованы из множества мономерных звеньев. Молекулы полимеров характеризуются огромной молекулярной массой, от нескольких тысяч до нескольких миллионов атомных единиц массы. Существует несколько вариантов классификации полимеров.
По химическому составу полимеры подразделяют на органические (полиэтилен), неорганические (силикаты) и элементоорганические (фторопласт-4).
В зависимости от происхождения полимеры бывают природными, искусственными (модифицированными) и синтетическими.
Классификация полимеров по составу их мономерных звеньев подразделяет полимеры на гомополимеры и гетерополимеры (или сополимеры).
В зависимости от строения главной цепи, выделяют: гомоцепные и гетероцепные полимеры.
По пространственному строению мономерных звеньев, полимеры подразделяются на стереорегулярные и нестереорегулярные (или атактические).
По строению макромолекул полимеры бывают: линейные, разветвленные, лестничные и трехмерные сшитые (сетчатые, пространственные).
В зависимости от реакции получения полимеры подразделяются также на полимеризационные и поликонденсационные.
Важное практическое значение имеет классификация полимеров по отношению к температурному воздействию. По отношению к нагреванию выделяют термопластичные (полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол) и термореактивные полимеры (эпоксидные смолы).

Термопласты и их сокращенные обозначения

АБС – привитой сополимер акрилонитрила, стирола с бутадиеновым или бутадиен-стирольным каучуком.
АЦ – ацетат целлюлозы.
ЛПЭНП – линейный полиэтилен низкой плотности.
МС – сополимер стирола с метилметакрилатом.
МСН – сополимер стирола с метилметакрилатом и акрилонитрилом.
ПАН – полиакрилонитрил.
ПА – полиамиды.
ПАК – полиамидокислота.
ПАР – полиарилаты.
ПАС – полиалкилсульфон.
ПБТ – полибутилентерефталат.
ПВА – поливинилацетат.
ПВС – поливиниловый спирт.
ПВФ, фторопласт-1 – поливинилфторид.
ПВХ – поливинилхлорид.
ПВДФ, фторопласт-2 – поливинилиденфторид.
ПВДХ – поливинилиденхлорид.
ПИ – полиимиды.
ПК – поликарбонаты.
ПММА – полиметилметакрилат.
ПО – полиолефины.
ПП – полипропилен.
ПС – полистирол.
ППС – пенополистирол.
ПСФ – полисульфон.
ПТП – пентапласт.
ПТФЭ, фторопласт-4, фторлон-4, тефлон – политетрафторэтилен
ПТФХЭ, фторопласт-3. фторлон-3– политрифторхлорэтилен.
ПУ – полиуретаны.
ПФ – полиформальдегид.
ПФО – полифениленоксид.
ПЭ – полиэтилен.
ПЭИ – полиэфиримид.
ПЭВП, ПЭНД, ПНД – полиэтилен высокой плотности (низкого давления).
ПЭНП, ПЭВД, ПВД – полиэтилен низкой плотности (высокого давления).
ПЭО – полиэтиленоксид.
ПЭСД – полиэтилен среднего давления.
ПЭТФ – полиэтилентерефталат.
САМ – сополимер стирола с α-метилстиролом.
САН – сополимер стирола с акрилонитрилом.
СТД – сополимер триоксана с диоксоланом.
СФД – сополимер формальдегида с диоксаланом.
ТАЦ – триацетат целлюлозы.
ФН – фенилон.
ХПЭ – хлорированный полиэтилен.
ХСПЭ – хлорсульфированный полиэтилен.

Реактопласты и их сокращенные обозначения

БФ – фенолоформальдегидный олигомер, совмещенный с поливинилбутиралем.
КС – кремнийогранические смолы.
МАС – меламиноальдегидные смолы.
НПС – ненасыщенные полиэфирные смолы.
ПИ – полиимиды.
ПЭЭК – полиэфирэфиркетон.
ПУ – полиуретаны.
ППУ – пенополиуретаны.
ФС – фурановые смолы.
ФФС – фенолформальдегидные смолы.
ЭС – эпоксидные смолы.

Эластомеры и их сокращенные обозначения

БК – статический сополимер изобутилена и 0,6 -3,0 % изопрена.
ДСТ-30 – термоэластопласт с 30% блоков стирола.
СКД – цис-полибутадиеновый.
СКДЛ – цис-полиизобутиленовый (литиевый катализатор).
СКИ – цис-полиизопреновый.
СКМС-30 – бутадиен-метилстирольный.
СКН-18, СКН-26 – бутадиен-нитрильные с указанным содержанием нитрила акриловой кислоты в макромолекуле (в %) и т.д.
СКС-30, СКМС-30 – бутадиен-стирольный, бутадиен-метилстирольный с 30% стирола в молекуле.
СКС-30А – бутадиен-стирольный низкотемпературной полимеризации.
СКТВ – метилвинилсилоксановый [до 1% (мол.) винилового мономера]
СКЭП – сополимер этилена (40-70%) и пропилена.
СКЭПТ – сополимер этилена, пропилена и 1-2% несопряженного диена.
СКУ – полиуретановый.
ТЭП – термоэластопласт, блок-сополимер бутадиена и стирола.

Применение полимеров

Сложно переоценить значение полимеров с точки зрения их практического применения. В современном мире практически не найдется ни одной сферы жизни человека и общества, науки и бизнеса где не применялся бы хотя бы один вид полимеров.
Наиболее активное применение полимерные материалы получили в производстве автомобилей, машин и оборудования; в авиационной и аэрокосмической индустриях; в индустрии разработки и создания медицинских аппаратов и инвентаря. Остановимся на некоторых из направлений практического использования полимерных материалов более подробно.

Применение полимеров в автомобильной индустрии

Основная статья: Полимеры в автомобилестроении
Надежность работы современного автомобиля, долговечность и комфорт его эксплуатации, а также (что важно) безопасность передвижения могут быть обеспечены только при условии применения полимерных материалов — пластмасс, резин, лаков и красок и прочее.
Из пластмасс изготовляют кузова и кабины автомобилей и их отдельные крупногабаритные детали, разнообразные малогабаритные детали конструкционного и декоративного назначения, теплоизоляционные и звукоизоляционные детали и др.
К важнейшим и наиболее материалоемким резиновым изделиям для автомобилестроения относятся шины. Большое значение в этой отрасли промышленности имеют также многочисленные резино-технические изделия, от качества которых во многом зависит надежность работы автомобиля.
Лакокрасочные материалы применяемые для грунтования и окончательной отделки металлических поверхностей, должны образовывать покрытия, которые надежно защищают металл от коррозии (см. Защитные лакокрасочные покрытия), обладают высокой твердостью, эластичностью, ударопрочностью, термо- и износостойкостью.

Применение полимеров в авиастроении

Основная статья: Полимеры в авиастроении
Еще одним масштабным направлением практического применения широкой гаммы полимерных материалов является индустрия разработки, производства и эксплуатации летательных аппаратов.
Целесообразность применения полимеров в указанном направлении обусловлено их легкостью, вариабельностью состава и строения и следовательно, широким диапазоном технических свойств. Тенденция к расширению границ применения полимерных материалов характерна также и для производства ракет и космических аппаратов.
Основные полимеры и сегменты использования:
Реактопласты;
Термопласты;
Пенопласты и сотопласты;
Резина;
Герметики и клеи;
Лакокрасочные материалы.
Развернутую информацию на предмет использования полимеров по указанным сегментам в авиастроении вы найдете в основной статье, ссылка на которую указана в начале абзаца.

Применение полимеров в машиностроении

Основная статья: Применение полимеров в машиностроении
Пожалуй одним из ключевых направлений использования полимеров и материалов на их основе является машиностроение. Так например потребление пластических масс в этой отрасли уже становится соизмеримым (в единицах объема) с потреблением стали. Непрерывно, отмечают аналитики, возрастает также применение лакокрасочных материалов, синтетических волокон, клеев, резины и прощих веществ ии материалов на полимерной основе.
Целесообразность применения полимеров в машиностроении определяется, прежде всего, возможностью удешевления продукции. При этом улучшаются также важнейшие технико-экономические параметры машин: уменьшается масса, повышаются долговечность, надежность и прочие существенные свойства.

Применение полимеров в медицине

Основная статья: Полимеры в медицине
Благодаря широкой гамме свойств и физико-химических характеристик получаемых изделий полимеры и материалы на их основе получили огромное применение в медицине.
Применение полимерных материалов с целью изготовления изделий и техники медицинского назначения позволяет осуществлять серийный выпуск инструментов, предметов ухода за больными, специальной посуды и различных видов упаковок для лекарств, обладающих рядом преимуществ перед аналогичными изделиями из металлов и стекла: экономичностью, в ряде случаев — повышенной стойкостью к воздействию различных сред, возможностью выпуска изделий разового использования и прочее.
Особое внимание следует уделить вопросу применения полимерных материалов в фармакологии. Роль данной категории материалов в фармакологическом аспекте, пока относительно невелика. В лечебной практике их используют мало. К веществам, вводимым в организм, тем более к таким, которые должны в растворенном виде попасть в кровь, лимфу, межклеточные и клеточные полости и могут достигнуть любой части тела, любого его рецептора, предъявляются, естественно, очень жесткие требования.
Также отдельно следует остановиться и на вопросе практического использования полимерных материалов в таком медицинском сегменте, как – хирургия. Учитывая свойства получаемых изделий полимерные материалы получили активное применение сразу в нескольких сегментах современной хирургии:
Восстановительная хирургия;
Сердечно-сосудистая хирургия;
Хирургия внутренних органов и тканей;
Травматология и ортопедия;
Применение полимеров в функциональных узлах хирургических аппаратов.
В заключении отметим, что полимеры в медицинском аспекте применяются также в вопросе создания кровезаменителей и плазмозаменителей.

Применение полимеров в пищевой промышленности

Основная статья: Полимеры в пищевой промышленности
Пожалуй самым известным для массового потребителя является вопрос использования полимеров для нужд пищевой промышленности.
Следует отметить, что полимеры в пищевой промышленности должны соответствовать комплексу определенных санитарно-гигиенических требований, обусловленных контактом этих материалов с продуктами питания. Обязательное условие применения полимерных материалов в пищевой промышленности — разрешение органов санитарного надзора, которое выдается на основании комплекса испытаний, включающих оценку органолептических свойств, а также санитарно-химическиеи токсикологические исследования полимеров и отдельных ингредиентов, входящих в состав композиционных материалов и изделий.
К числу наиболее крупных потребителей полимерных материалов в пищевой промышленности выступают “пищевое машиностроение” и производство тары и упаковки для хранения и транспортировки продуктов питания. При этом, в последнем случае, полимеры могут выступать и как основной материал (например, пластиковые бутылки), так и в качестве вспомогательных элементов и добавок, призванных (например) уберечь металлический контейнер от коррозии.

Применение полимеров в судостроении

Основная статья: Полимеры в судостроении
Благодаря использованию полимерных материалов значительно улучшаются технические и эксплуатационные характеристики судов, повышаются их надежность и долговечность, сокращается продолжительность и снижается трудоемкость постройки.
Современная судостроительная промышленность — один из крупнейших потребителей синтетических полимерных материалов, причем области их применения очень разнообразны, а перспективы использования практически неограниченны. Полимеры применяют для изготовления корпусов судов и корпусных конструкций, в производстве деталей судовых механизмов, приборов и аппаратуры, для окраски судов, отделки помещений и их тепло-, звуко- и виброизоляции, а также прочие полезные свойства.
Узнать больше о полимерах и полимерных материалах, прочитав свежие новости, изучив прочие материалы энциклопедии и библиотеки на портале MPlast.by вы можете на персональной странице темы – полимеры.
Kopernik67 28-02-2020 Ответить

Гидравлическая тележка — королева складской техники
Новости – 26.02.2020 – 00:05
Обзор-прогноз мирового рынка полиоксиметилена на 2019-2025 год
Новости – 22.02.2020 – 11:49
Что представляет из себя современная лазерная резка металла?
Новости – 21.02.2020 – 23:33
Вышка-тура: сферы применения и особенности монтажа
Новости – 21.02.2020 – 11:33
Техника для увеличения пропускной способности склада: виды и назначение
Новости – 20.02.2020 – 10:02
Что представляет из себя аренда крана Liebherr в Беларуси?
Новости – 19.02.2020 – 19:27
Как это работает: мелкосерийное производство изделий из пластика
Новости – 19.02.2020 – 16:24
Строительный ликбез: виды шифера для теплиц
Новости – 17.02.2020 – 11:44
Коробки монтажные специальные
Новости – 15.02.2020 – 22:59
Какую плитку для ванной выбрать?
Новости – 15.02.2020 – 22:52
Особенности выбора промышленных светильников
Новости – 15.02.2020 – 22:28
Разновидности раздвижных перегородок для зонирования пространства
Новости – 10.02.2020 – 15:32
Виды и типы душевых кабин: обзор недорогих моделей
Новости – 05.02.2020 – 15:42
Как это работает: создание печатей методом лазерной гравировки
Новости – 04.02.2020 – 12:22
Мнение: что делать со строительным мусором, если вы не хотите разбираться с ним сами
Новости – 03.02.2020 – 18:19
Расходные материалы от компании 3М: описание, преимущества, сфера применения
Новости – 31.01.2020 – 10:59
Ликбез на тему: латунная чушка (назначение и характеристики)
Новости – 28.01.2020 – 19:31
Ликбез от поставщика: как выбрать радиатор отопления правильно?
Новости – 24.01.2020 – 17:00
Что представляет из себя монтаж систем вентиляции? Ликбез
Новости – 23.01.2020 – 17:06
Знакомьтесь, соединительные муфты: типы и особенности
Новости – 20.01.2020 – 12:05
Leopold2309 28-02-2020 Ответить

2.
Классификация и номенклатура полимеров
Для удобства понимания этого материала сначала приведем основные принципы классификации полимеров, а затем для лучшего осмысления отрывок из главы, посвященной этому материалу, из учебного пособия других авторов.
1. По происхождению полимеры делятся на природные, синтетические и искусственные.
Природные или натуральные, представляют собой большую группу полимеров, встречающихся в. окружающем нас мире. Это белки, целлюлоза, крахмал, натуральный каучук, шелк, шерсть, янтарь и др.
Белки – основа живых организмов, входят в состав кожи, мышц, сухожилий, нервов и крови, а также ферментов и гормонов, содержатся во многих продуктах: молоко, яйцо, зерно. К белкам относят желатин, казеин, яичный альбумин. Нерастворимые белки шерсть, шелк. По химической природе белки – полиамиды, исходные мономеры – -аминокислоты, обладающие амфотерными свойствами.
Полисахариды (полимерные углеводы) – соединения из многих сотен и тысяч моносахаридных звеньев. Общая формула . Примеры – целлюлоза и крахмал. Возникновение – фотосинтезом из и .
Крахмал набухает в холодной воде, он содержит 20% растворимой в горячей воде фракции. Из крахмала гидролизом получают декстрин, патоку, глюкозу.
Целлюлоза ( 250тыс-1млн и более), нерастворима, способна набухать в растворах щелочей. В природных условиях эти и другие полимеры существуют не в той форме, которая нужна потребителю: полимер приходится выделять, очищать, формовать. (Представьте себе в шкуре барана брючный костюм, а в дереве – лист бумаги).
Долгое время считалось, что природные полимеры – продукт деятельности живых организмов, что в царстве минеральном полимеров быть не может. Однако полимеры были найдены и в составе метеоритов, и в продуктах извержений вулканов, и в межзвездной пыли (полиацетилен, формальдегид). Сам человек состоит из полимеров органических (белки, нуклеиновые кислоты). Можно сказать, что полимерное состояние – одна из основных форм существования материи во Вселенной.
Синтетические получают синтезом из мономеров, т.е. объединением множества мелких молекул в несколько макромолекул: полиэтилен ( от 200 тыс до 3 млн), полипропилен, полистирол (50 тыс-300 тыс), фенолформальдегидные смолы и т.д. Многие синтетические полимеры не имеют аналогов среди природных. Особенно видно это на полимерах, объем производства которых составляет больше половины объема производства всех синтетических полимерных материалов: полиэтилене, полистироле, ПВХ. Возникновение их в природе невозможно, т.к. их синтез требует большого количества чистых мономеров, применения особых катализаторов.
Искусственные получают из природных полимеров путем их химической модификации. Одним из наиболее распространенных природных полимеров, который непрерывно регенерируется в процессе фотосинтеза, является целлюлоза. Нитроцеллюлоза и ацетатцеллюлоза – продукты химической модификации целлюлозы – искусственные полимеры. Они растворимы в ацетоне, хлороформе и др. растворителях. Эфиры целлюлозы используют для получения фотопленки и волокон.
Вискозная нить получается растворением природной целлюлозы в сероуглероде со щелочью с последующим ее выделением. Вискозная нить и целлюлоза природная имеют различную кристаллическую структуру, пластмасса целлулоид получается обработкой нитроцеллюлозы камфарой в присутствии спирта.
2. По химической природе состава полимеры делят на органические, неорганические, элементоорганические.
К органическим полимерам относится большинство изучаемых веществ, макромолекулы которых в главной цепи кроме атомов углерода, могут содержат также и другие элементы – кислород, азот, серу и т.д.
Примеры – полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП), поливинилхлорид (ПВХ), поливиниловый спирт (ПВС), полистирол (ПС) и т.д.

Молекулы неорганических полимеров построены из атомов кремния, алюминия, германия, серы и др. и не содержат органические боковые радикалы. (Их классифицируют по тем же признакам, что и органические полимеры: по конфигурации – линейные, разветвленные, сшитые; по происхождению – природные, синтетические; по составу цепи – гомо и гетероцепные. Неорганические ВМС не имеют длинных цепей и для них не характерно эластическое состояние).
Например, полисиланы -Si – Si- Si –
полигерманы -Ge-Ge-Ge-
полисера – S-S-S-S-
а также в главной цепи молекул могут содержаться и другие элементы
поликремниевая кислота -Si- О- Si- О- Si- ОН
полифосфорные кислоты.
При нагревании белого фосфора ( – тетраэдр), он превращается в полимер. Черный фосфор образуется при нагревании белого при 200°С и давлении 12000 атм. Это полимерное соединение, имеющее, подобно графиту, слоистую структуру.
Природные неорганические полимеры образуются в результате геохимических процессов и в виде минералов входят в состав земной коры. Их характерное отличие от органических и элементорганических полимеров – неспособность существовать в высокоэластическом состоянии. Уникальным по свойствам неорганическим каучуком является синтетический полимер – полидихлорфосфазен
.
У элементоорганических полимеров главная молекулярная цепь имеет неорганическую природу, а боковые ответвления – органическую (полиоргансиланы):

Свойства полисилоксанов зависят от природы боковых радикалов, соединенных с Si. В качестве мономеров используют , которые при гидролизе образуют соединение , способное к поликонденсации.
Получены полимеры, содержащие кроме кремния также B, Al, Ti, Sn, связанные с Si через -О-.
поликарбосиланы -Si- С- Si-
поликарбосилоксаны -Si- С- Si- О-
Примерами элементорганических полимеров являются полиорганоциклофосфазены.

3. По строению главной цепи молекулы полимеров делятся на гомоцепные – С – С – С – C – (- Si – Si- Si -) и гетероцепные – С – О – С – О – С – (- Si- О – Si -).
Гомоцепные полимеры имеют главную цепь, состоящую из одинаковых атомов. Если она состоит из атомов углерода, то такие полимеры называют карбоцепными (полиэтилен, полистирол и др.). Если главная цепь состоит из атомов кремния, то полимеры называют кремнийцепными – полисиланами:

Карбин
; кумулен =С=С=С=, полисера -S-S-S-. Бывают алюминийцепные, стронцийцепные и др. полимеры.
Гетероцепными называют такие полимеры, главная цепь которых состоит из различных атомов. К гетероцепным полимерам относятся простые эфиры, например, полиэтиленгликоль

сложные эфиры, например, глифталевые смолы

полипептиды (белки)

полиамиды – капрон

Устойчивость гомо- и гетероцепных полимеров зависит от прочности связей между атомами. Наиболее прочными являются связи между атомами углерода С, а наименее прочными – между атомами азота и кислорода, все остальные элементы могут образовывать гомоцепные полимеры (S, P, Si, Te и т.д.)
4. По составу – из одинаковых мономеров или из мономеров разного строения. Полимеры, построенные из одинаковых мономеров, называются гомополимерами: -А-А-А-А-.
Полимерные соединения, цепи которых содержат несколько типов мономерных звеньев, называют сополимерами: -А-В-А-А-В-А-.
Полимерные цепи могут быть построены сочетанием коротких цепей различных полимеров, называемых блоками (молекула одного мономера – А, другого – В), например:

Возможно и другое строение макромолекул, когда главная цепь состоит из одного мономера А, а боковые цепи из другого В:

Такие полимеры называют привитыми сополимерами или графтсополимерами.
5. По структурной форме цепи
Остатки мономеров могут соединяться в макромолекуле друг с другом с образованием полимеров линейного, разветвленного и сетчатого пространственного) строения.
Линейными называют полимеры, молекулы которых представляют собой длинные цепи, не имеющие разветвлений или же которые имеют короткие ответвления в пределах одного мономерного звена:
– относятся к линейным полимерам.
Разветвленными полимерами называют полимеры, макромолекулы которых имеют боковые ответвления от цепи, называемой главной или основной. Число ответвлений и их размер могут изменяться в очень широких пределах. Например, молекулу полиэтилена высокого давления схематически можно изобразить так:

Сетчатыми или пространственными называют полимеры, построенные из длинных цепей, соединенных друг с другом поперечными химическими связями в трехмерную сетку. Примерами таких полимерных материалов являются фенолформальдегидные смолы, резины, эбонит и др.
Сополимеры также могут быть линейными, разветвленными и сетчатыми.

Линейные полимеры обладают высокоэластическими свойствами, хорошо растворяются. Их применение основано на способности образовывать волокна, и, следовательно, нити.
Полимеры с пространственной сетчатой структурой, которые формируются в результате поперечного связывания линейных цепей, менее эластичны, более тверды. Такой полимер полностью утрачивает растворимость и способен лишь набухать.
6. По отношению к нагреванию полимеры делятся на термопластические и термореактивные.
При нагревании термопластических полимеров их свойства постепенно изменяются и при достижении определенной температуры они переходят в вязкотекучее состояние. Плавление происходит преимущественно в результате уменьшения сил межмолекулярного взаимодействия и увеличения кинетической энергии молекул. При охлаждении жидких термопластических полимеров наблюдаются обратные явления. Химическая природа полимера при этом не изменяется, процесс плавления и процесс отвердевания обратим.
К термопластическим полимерам относятся ПЭ, ПС и др.
При нагревании термореактивных полимеров свободные функциональные группы или непредельные связи соседних макромолекул взаимодействуют друг с другом с образованием химических связей. Полимер приобретает сетчатую структуру. Такие полимеры не восстанавливают свои свойства при нагревании и последующем охлаждении. Примером таких полимеров служат фенолформальдегидные смолы, мочевиноальдегидные и другие смолы.
(Из полифункциональных мономеров, создающих пространственную структуру полимера, сначала получают низкомолекулярные полимеры, способные растворяться и плавиться. Из таких полимеров готовят клеи, лаки и различные изделия. Процесс поликонденсации продолжается в изделии, в результате чего полимер отвердевает. Изделия часто получают из низкомолекулярных порошкообразных смол методами прессования и литья).
7. По развитию деформации при комнатных температурах полимеры делятся на пластомеры и эластомеры. Полимеры, которые легко деформируются при комнатной температуре, называют эластомерами, трудно деформируемые – пластомерами (пластиками).
8. По характеру надмолекулярной структуры полимеры делят на кристаллические – с дальним порядком расположения молекул – и аморфные, имеющие лишь ближний порядок в расположении атомов и молекул.
9. По регулярности строения цепи полимеры бывают регулярными и нерегулярными.
Если в цепи полимера наблюдается монотонное чередование звеньев, т.е. соблюдается дальний порядок звеньев по цепи, то полимер построен регулярно.
Нарушение этого порядка ведет к нерегулярности строения цепи полимера (присоединение звеньев, разная степень разветвленности, структурная нерегулярность и т.д. ведет к нарушению порядка).
Различают структурную регулярность и стереорегулярность, которая имеет место у полимеров, все звенья и все заместители которых расположены в пространстве в определенном порядке.
У них может быть конфигурационная изомерия: цис-транс, оптическая l-d. Цис-транс- изомерия характерна для полимеров, содержащих в главной цепи «=» связи.
Цис-изомер – натуральный каучук

транс-изомер – гуттаперча

Оба соединения стереорегулярные. Природные полимеры, как правило, чаще всего стереорегулярные.
Например, так называемые изотактический и синдиотактический полимеры – стереорегулярные:
изотактический – заместители расположены по одну сторону плоскости главных связей

синдиотактический – заместители расположены по обе стороны плоскости главных связей с правильным чередованием направления заместителей,

атактический полимер, заместители в котором расположены вдоль цепи произвольно – нестереорегулярный.

Структурная регулярность определяется способом последовательного присоединения друг к другу одних и тех же мономерных звеньев.
При реакции полимеризации звенья могут присоединяться различным способом.
Например, у ПВХ в мономером звене 2 неравноценных атома углерода. Обозначим их «голова» и «хвост»:

При полимеризации могут быть различные присоединения мономерных звеньев: «голова к голове», «голова к хвосту», «хвост к хвосту»:

Нерегулярность может быть обусловлена разной степенью разветвленности, т.к. места присоединения боковой цепи, число ответвлений и их длина могут быть различными. Разветвленные полимеры построены очень нерегулярно.
Нерегулярность цепи может быть следствием беспорядочного чередования мономерных звеньев различного химического строения. Например, при совместной полимеризации сополимеров остатки мономеров могут соединяться хаотически.
Чем больше регулярность цепи, тем в большей степени проявляется способность полимера к кристаллизации и выше прочность волокон.
10. По неоднородности химического состава
В одной и той же цепи могут присутствовать звенья различного состава. Химическая неоднородность наблюдается у всех промышленных образцов эфиров целлюлозы, ПВС и др. полимеров, когда реакция, например, этерификации не прошла до конца. Например, теоретическое количество азота в тринитрате целлюлозы составляет 14%. На практике применяются нитраты целлюлозы с содержанием азота от 10 до 13,5%, поскольку отдельные звенья содержат разное число нитратных групп.
11. По неоднородности молекулярной массы (полидисперсность)
Высокий молекулярный вес – характерная черта полимеров. Однако, практически не существуют полимеры с одинаковыми размерами молекул, т.е. с одинаковой степенью полимеризации. Поэтому в химии полимеров пользуются понятием средней молекулярной массы.
12. По полярности в зависимости от строения цепи полимеры могут быть полярными и неполярными.
Полярные содержат полярные группы -OH, -COOH, -CN, -Cl, .
Примеры: ПВС, ПВХ, ПНЭ, ПВАМ (поливиниламин),ПАА (полиакриламид).
Полярность полимера определяется величиной дипольного момента , который зависит от дипольных моментов полярных групп, распределенных вдоль цепи.
Неполярные: ПЭ, ПП, ПС, ПБ.
Рассмотрим несколько примеров классификации конкретных полимеров. Природные полимеры могут быть органические и неорганические. Первые распространены в «живой», вторые – в «неживой» природе.
К линейным гомоцепным неорганическим полимерам относятся сера, селен, линейные формы углерода – карбин – С = С – С = и кумулен =С=С=С=С=, полисиланы – .
К линейным гетероцепным элементорганическим полимерам относится полидиметилсилоксан
, также являющийся эластомером.
Примером жесткого линейного неорганического гетероцепного полимера является силикатное стекло – Si – О – О – Si -О -.
Неорганические сшитые или структурированные полимеры чрезвычайно распространены среди минералов. В качестве примера можно указать на кварц – трехмерную окись кремния.
Трехмерной структурой обладает одна из известных форм углерода – алмаз, тогда как другая – графит – имеет плоскосетчатую или каркасную структуру. Типичным представителем органических полимеров с трехмерной химической структурой является резина или каучук, цепи которого сшиты серой.
Next99 28-02-2020 Ответить

1. По действию нагревания на свойства пластмасс:
– термопласты (при повышении температуры размягчаются, состав при этом не изменяется);
– обратимые термопласты (приобретают пластичность при нагревании, а при понижении температуры возвращаются в твердое состояние, при этом состав не изменяется). К ним относятся полиметилметакрилат, полистирол, капрон, поливинилхлорид, полиэтилен, фторопласт, поликарбонат и др.;
– реактопласты (термореактивные; необратимые полимеры), при нагревании до температуры 150-170°С, а иногда и без термического воздействия они теряют способность вторично размягчаться, при этом некоторые компоненты претерпевают химическое изменение или разрушаются. К этому виду пластмасс относятся бакелит, аминопласты, фенопласты и др.;
– термостабильные, при нагревании не переходят в пластичное соединение и сравнительно мало изменяются по физическим свойствам вплоть до температуры их термического разрушения.
2. По составу смеси: однокомпонентные, многокомпонентные, сополимерные (полимеры, содержащие в одной макромолекуле несколько типов мономерных звеньев).
3. По типу полимера:
– линейные (целлюлоза);
– разветвленные, имеют структуру, подобную крахмалу и гликогену;
– пространственные (сшитые), построены в основном как сополимеры;
– регулярные (целлюлоза);
– нерегулярные (нуклеиновые кислоты, белки).
4. По типу наполнителя.
5. По эксплуатационным характеристикам.
6. По числу атомов, входящих в молекулу: низкомолекулярные, высокомолекулярные, органические (полиэтилен, полиметилметакрилат, биополимеры), неорганические (силикаты).
7. По химической структуре мономера: гомоцептные, имеющие связи углерод-углерод и гетероцептные, имеющие кроме углеродных связей связи с атомами кислорода, серы, галогенами.
Классификация полимеров по назначению:
1. Основные, используемые для изготовления съемных и несъемных зубных протезов:
– базисные (жесткие) полимеры;
– эластические полимеры, или эластомеры (в том числе силиконовые, тиоколовые и полиэфирные оттискные массы);
– полимерные (пластмассовые) искусственные зубы;
– полимеры для замещения дефектов твердых тканей зубов (материалы для пломб, штифтовых зубов и вкладок);
– полимерные материалы для временных несъемных зубных протезов;
– полимеры облицовочные;
– полимеры реставрационные (быстротвердеющие).
2. Вспомогательные.
3. Клинические.
bartvel 28-02-2020 Ответить

[-CH2-CH2-]n , [-CH2-CH-]n, [-CH2-CH-]n
| |
C6H5 СºN
Концевые группы во внимание не принимают (как и при расчете М) и формулы записывают без них.
Макромолекула может быть построена из одинаковых по химическому строению мономеров или из мономеров разного строения. Полимеры, построенные из одинаковых мономеров, называют гомополимерами. Полимерные соединения, цепи которых содержат несколько типов мономерных звеньев, называют сополимерами. Так, гомополимером является, например, полиэтилен, а примерами сополимеров могут служить белки, в макромолекулах которых чередуются остатки нескольких типов аминокислот.
Мономеры могут соединяться в макромолекуле друг с другом с образованием полимеров линейного, разветвленного и сетчатого (пространственного) строения.
Линейными называют полимеры, молекулы которых представляют собой длинные цепи, не имеющие разветвлений или же которые имеют короткие ответвления в пределах одного мономерного звена:
[-CH2-CH-]n , [-CH2-CH-]n
| |
OH C6H5
поливиниловый спирт полистирол
Разветвленными полимерами называют полимеры, макромолекулы которых имеют боковые ответвления от цепи, называемой главной или основной. Число ответвлений и их размер могут изменяться в очень широких пределах. Например, молекулу полиэтилена высокого давления схематически можно изобразить так:
CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2-
|
…..-CH2-CH- CH2- CH2- CH2- CH2- CH- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2-…
|
CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2-
Сетчатым,или пространственными, называют полимеры, построенные из длинных цепей, соединенных друг с другом поперечными химическими связями в трехмерную сетку. Примерами таких полимерных материалов являются фенолформальдегидные смолы, резины, эбонит и др. Сополимеры также могут быть линейными, разветвленными и сетчатыми.
По отношению к нагреванию полимеры делятся на термопластическиеитермореактивные. При нагревании термопластических полимеров их свойства постепенно изменяются, и при достижении определенной температуры они переходят в вязкотекучее состояние. Плавление происходит преимущественно в результате уменьшения сил межмолекулярного взаимодействия и увеличения кинетической энергии молекул. При охлаждении жидких термопластических полимеров наблюдаются обратные явления. Поскольку химическая природа полимера при этом не изменяется, то процесс плавления и процесс отвердевания можно повторить много раз. К термопластическим полимерам относятся полиэтилен, полистирол и др.
При нагревании термореактивных полимеров свободные функциональные группы или непредельные связи соседних макромолекул взаимодействуют друг с другом с образованием химических связей. Полимер приобретает сетчатую структуру – отвердевает (переходит в стеклообразное состояние). Такие полимеры не восстанавливают свои свойства при нагревании и последующем охлаждении. Примером термореактивных полимеров могут служить фенолформальдегидные смолы, мочевиноальдегидные смолы и т.п.
Особенностью полимеров является их способность испытывать высокоэластические деформации. Различные полимеры проявляют это свойство при различных температурах: так, например, каучук эластичен даже при очень низких температурах (-600С), полиметилметакрилат (органическое стекло) − лишь при температурах выше 800C. Полимеры, которые легко деформируются при комнатной температуре, называют эластомерами, труднодеформируемые − пластомерами(пластиками).
По происхождению полимеры делятся на природные, синтетические и искусственные. Природные, илинатуральные, полимеры – это полимеры, встречающиеся в окружающем нас мире: белки, целлюлоза, крахмал, натуральный каучук и др. Примерами пищевых ВМС являются пектиновая кислота, агар (полисахарид), крахмал, агароид. Яблочный пектин имеет относительную молекулярную массу 23000-35000, растворимая фракция агара − 11000-25000.
Синтетические полимеры получают синтезом из низкомолекулярных веществ − мономеров, это полиэтилен, полипропилен, полистирол, фенолформальдегидные смолы и т.д.
Искусственные полимеры получают из природных полимеров путем их химической модификации. Например, при обработке целлюлозы азотной кислотой получают её эфир − нитроцеллюлозу.
Полимеры бывают полярнымии неполярными. Полярность полимеров обусловлена наличием полярных групп в звеньях макромолекул, таких как -ОН, -СN, -COOH, -CNH2 и т.п. Полярность макромолекул характеризуется величиной дипольного момента m, который равен векторной сумме дипольных моментов всех полярных групп, распределённых вдоль цепи. При симметричном расположении полярных групп, например, полимер -СCl2-CCl2- является неполярным (m = 0). Наличие полярных групп в макромолекуле увеличивает межмолекулярные взаимодействия.
По химической природе полимеры делят на органические, неорганические, элементоорганические.
К органическимотносится большинство высокомолекулярных веществ, молекулы которых состоят из углерода, водорода, кислорода и азота.
Молекулы неорганических полимеров построены из атомов кремния, алюминия, германия, серы и др., например, полисиланы, полифосфорные кислоты и др. Так, белый фосфор P4 (тетраэдр) при нагревании превращается в полимер. Черный фосфор образуется из белого при температуре 2000C и давлении 12000 атм. Это полимерное соединение, имеющее, подобно графиту, слоистую структуру. При нагревании серы происходит превращение циклов S8 в линейный полимер.
Элементоорганические полимеры могут быть двух типов: когда главная молекулярная цепь имеет неорганическую природу, а боковые ответвления − органическую и наоборот.
По составу главной цепи молекулы полимеры делятся на гомоцепные и гетероцепные.
Гомоцепные полимеры имеют главную цепь, состоящую из одинаковых атомов. Если она состоит из атомов углерода, то такие полимеры называют карбоцепными (полиэтилен, полистирол и др.). Если главная цепь состоит из атомов кремния, то полимеры называют кремнийцепными. Бывают алюминийцепные, стронцийцепные и другие полимеры.
Гетероцепными называют полимеры, главная цепь которых состоит из разных атомов. К гетероцепным полимерам относятся простые эфиры, например, полиэтиленгликоль (его цепь состоит из атомов углерода и кислорода):
….- CH2-CH2-O- CH2-CH2-O- CH2-CH2-O- CH2-CH2-O-…
сложные эфиры, например, глифталевые смолы:
OH O O
½ ½½ ½½
…- O-CH2- C- CH2-O-C-C6H4- C- O-CH2- ,
½
полипептиды (белки):
O O
½½ ½½
…-C-R1-NH-C-R2-NH-C-R3-NH-… ,
полиамиды − капрон:
O O
½½ ½½
…. C- CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-NH- C- CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-NH- .
По характеру структуры полимеры делят на кристаллические − с дальним порядком расположения молекул − и аморфные, имеющие лишь ближний порядок в расположении атомов и молекул.
Полимерные цепи могут быть построены сочетанием коротких цепей различных полимеров, называемых блоками (молекула одного мономера − А, другого − В), например:
…- A-A- A- A- A- A- A- A- A- A- A- B- B- B- B- B- B- B- B-B- A- A- A- A-
Это – блоксополимеры.
Возможно и другое строение макромолекул, когда главная цепь состоит из одного мономера А, а боковые цепи из другого В:
A- A- A- A- A- A- A- A- A- A- A- A- A- A- A- A- A- A- A- A- A-
½ ½
B- B- B- B- B- B- B- B- B- B- B- B- B- B- B- B-
Такие полимеры называют привитыми сополимерами, или графт-сополимерами.
Полимеры бывают регулярнымии нерегулярными. Если в цепи полимера наблюдается монотонное чередование звеньев, т.е. соблюдается дальний порядок звеньев по цепи, то полимер построен регулярно. Нарушение этого порядка ведет к нерегулярности строения цепи полимера. Различают структурную регулярность и стереорегулярность. Структурная регулярность имеет место у полимеров, все звенья и все заместители которых расположены в пространстве в определенном порядке. Например, если звено полимера содержит заместитель (х), то возможны следующие варианты присоединения звеньев друг к другу, обеспечивающие структурную регулярность или нерегулярность цепи:

Вариант (а) называют «голова к хвосту», а вариант (б) – «голова к голове». Если звенья вдоль цепи соединены друг с другом только определённым образом (или вариант (а), или вариант (б)), то полимер является структурно-регулярным, если же соединение звеньев произвольное, то полимер − нерегулярный.
Стереорегулярными называют полимеры, у которых все заместители расположены в пространстве определённым образом. Например, в полимерной цепи возможна l-d- оптическая изомерия, обусловленная наличием асимметрических (херальных) атомов углерода. Возможно существование регулярных изотактических и синдиотактических полимеров:

Если же расположение заместителей произвольное, то полимер является нерегулярным, такие полимеры называют атактическими.
Другой случай стереорегулярности – существование цис- и трансполимеров:

То есть, если все заместители вдоль цепи расположены в цис-положении или в транс-положении, то полимер имеет стереорегулярное строение, если же положение заместителей произвольное, то полимер – нерегулярный.
Структура молекул определяется способом производства полимера. При обработке полимеров (нагрев, растворение и т.д.) структура молекул почти не изменяется, и нельзя, например, нерегулярный полимер сделать регулярным. Общая структура полимеров складывается из структуры молекул и надмолекулярной структуры.

Как классифицируются полимеры по отношению к нагреванию?

12 ответов на вопрос “Как классифицируются полимеры по отношению к нагреванию?”

Добавить ответ Отменить ответ