Clasificarea, structura și proprietățile polimerilor. partea 1
Polimeri numite compuși macromoleculari, macromolecule care sunt construite din unități structurale repetitive legate prin legături covalente. Macromoleculele polimeri conțin zeci sau sute de mii de unități.
Polimerii sunt clasificate în organice și anorganice. polimeri organici macromolecule conțin atomi de carbon, în timp ce moleculele de polimer anorganic nu. Acest capitol va fi considerat doar polimeri organici, care sunt împărțite în naturale și artificiale. Polimerii naturali includ celuloză, proteine, amidon, cauciuc natural, gume naturale (copal, colofoniu, șelac, chihlimbar). Polimerii naturali sunt rar utilizate în construcții. polimeri artificiali Răspândită rezultate din sinteza unor simple molecule mici - monomeri.
Conform compoziției polimerilor organici macromoleculari lanțului principal sunt împărțite în trei clase.
Polimerii de carbon cu lanț ale căror magistralelor sunt construite numai din atomi de carbon. Această clasă poate include polietilenă, polipropilenă, poliizobutilenă, polibutadienă, polimeri derivați din etilenă și diene.
polimeri Heterochain, în care lanțurile principale conțin decât atomii de carbon de oxigen, azot, sulf, fosfor și mai puțin de alte elemente atomi. Acest grup de polimeri includ poliesteri, poliamide, poliuretani, compuși poliepoxidice.
polimerii organometalici conținând în principal atomii de lanț de siliciu, aluminiu, titan și alte elemente, cum ar fi siliconi. Acești polimeri sunt în legăturile siliciu-oxigen macromoleculă numit siloxanic.
Forma polimerilor macromoleculele organici pot fi împărțite în liniare, ramificate și mesh.
Polimerii liniare sunt macromolecule zigzag lungi sau răsucite într-un lanț de spirală. macromolecule liniare nu au sucursale din coloana vertebrală, dar pot conține grupări substituente în legăturile.
unități macromoleculă ramificați pot avea ambele ramuri laterale ale aceleiași compoziții chimice ca și unitățile care formează coloana vertebrală, și o altă compoziție. Un grad redus de ramificare a macromoleculelor cu ramuri laterale lungi atașate la polimer un număr de calități pozitive.
Mesh macromolecule cuplat covalent lateral la catena principală. În funcție de locația polimerilor de reticulare sunt de frecvență redkosetchatye disting (mesh) și dens reticulat (spațială).
Polimeri cu macromoleculele și structură ramificată, liniară sunt dizolvate în solvenți organici adecvați, se înmoaie când se încălzește și se solidifică din nou la răcire. Polimerii care sunt capabile să se înmoaie în mod repetat, atunci când este încălzit și se solidifică când este răcit, numit termoplastic. Polimeri structură spațială nu se dizolvă, se umflă numai în solvenți organici (cu cât numărul de reticulări între macromoleculele, mai puțin polimer umflare), și după întărire prin reincalzire ei nu se înmoaie. Astfel de polimeri sunt numite termorigid. Atunci când sunt expuse la temperaturi ridicate care sunt supuse la distrugere și de ardere.
Clasificarea, structura și proprietățile polimerilor. partea 2
În funcție de locația polimerilor macromolecule pot avea diferite stări de fază. În cazul în care ordinea aranjamentului reciprocă a legăturilor și a lanțurilor se observă la distanțe mai mari de mai multe ori dimensiunea moleculelor în sine (ordine rază lungă), polimerul este într-o fază cristalină. În absența unui astfel de aranjament reciproc macromoleculelor comanda polimer este în faza amorfă.
Polimerii fază amorfă poate exista în trei stări fizice:-flow vâscos vitros, foarte elastic și.
Liniare și polimeri ramificați în funcție de structura și temperatura există într-o fază cristalină și în toate cele trei stări ale fazei amorfe. Polimerii reticulați (spațiale cu densitate mare), cu legături încrucișate neregulat distanțate se găsesc numai în stare sticloasă. Polimerii reticulați cu aranjament rare de reticulare poate avea o structură cristalină, să fie într-o stare sticloasa sau cauciucată. În general, polimerul împreună cu o fază cristalină conține o anumită cantitate de fază amorfă.
Materiile prime pentru sinteza polimerilor sunt compuși cu greutate moleculară scăzută derivate din petrol, gaze, cărbune și alte substanțe, numite monomeri. Polimerii preparați din monomeri tehnici de polimerizare și policondensare.
procedeu de polimerizare menționat la moleculele de monomer ca compus prin nesaturările dezvăluire; acest proces este însoțită de formarea de produși secundari de reacție. Legături macromoleculele păstrează pe deplin compoziția și ordinea atomilor de cuplare reciproce monomeri inițiali inerente. Un exemplu tipic este un procedeu de polimerizare pentru producerea de polietilenă de etilenă gaz.
Dacă polimerizarea implică două sau mai mulți monomeri, în timp ce ce se numește copolimerizare, iar produsul de reacție - copolimer. cunoscut pe larg copolimeri de stiren cu butadienă, izobutilenă, acrilonitril.
Policondensare este o interacțiune secvențială proces a două sau mai multe substanțe cu greutate moleculară mică având grupări funcționale pentru a forma un polimer macromoleculă și subproduse :. de apă, acid clorhidric, amoniac, etc. Un exemplu este formarea fenolofor-formaldehidă rășini fenol (C6 H5 OH) și formaldehidă (CH2 0).
Deoarece procedeele de polimerizare sau policondensare crește numărul de atomi din macromolecule și format crește greutatea moleculară a polimerilor formați. La început a format un compus cu o greutate moleculară mică (până la 5000), numit oligomeri având o consistență de rășină asemănătoare. Oligomeri prin procedee de întărire sunt polimeri cu greutate moleculară ridicată.
polimeri cu greutate moleculară mare sunt puternice, datorită efectului creșterii al creșterii forțelor intermoleculare cu greutate moleculară. Proprietățile polimerilor influențează, de asemenea, tipul legăturii de hidrogen, în special atunci când hidrogenul este asociat un atom de oxigen sau azot (OH, NH2, etc.). Legătura de hidrogen, deși mai slabă decât covalentă, dar semnificativ mai mare decât intermoleculară (der Waals dvs.) forțele de atracție.
Clasificarea, structura și proprietățile polimerilor. partea 3
Polimerii se caracterizează prin următoarele proprietăți:
termică - punct de înmuiere și rezistență la căldură, temperaturile de tranziție vitroasă și randamentul;
mecanice - rezistență, deformabilitate și duritate superficială;
chimice - intemperii și rezistență la degradare.
Polimerii au proprietăți pozitive: o densitate medie mică (20 - 2200 kg / m3), conductivitate termică scăzută (material polimeric poros y este egal cu 0,03 W / m ° C o), de înaltă rezistență (rezistență la tracțiune de 350 MPa la GRP rezistență la compresiune - 170 MPa, betonul polimer are o rezistență la compresiune de 60-120 MPa), rezistență chimică ridicată și rezistență la intemperii, etc. cu toate acestea, ele au mai multe dezavantaje: rezistență scăzută de căldură (70 - 200 ° c), duritate scăzută a suprafeței. coeficient ridicat de dilatare termică I, tendință crescută la fluaj la îmbătrânire, inflamabilitate (cu eliberarea de gaze nocive) și a toxicității în timpul funcționării.