Полимерные материалы что это: Полимерные материалы и их разновидности|Строительство дорог и транспорт. Охрана труда.

alexxlab | 26.12.2020 | 0 | Разное

Содержание

Полимерные материалы - это... Что такое Полимерные материалы?

материалы на основе высокомолекулярных соединений — веществ, состоящих из однотипных групп атомов, соединенных химическими связями. Основную массу высокомолекулярных соединений получают либо методами химического синтеза из мономеров — продуктов переработки природного сырья (нефти, газа, угля и др.), либо путем переработки природных полимеров (например, целлюлозы, лигнина). В состав П. м. могут входить наполнители, красители, пластификаторы, стабилизаторы и другие добавки, регулирующие функциональные и технологические их свойства. При изготовлении изделий компоненты, входящие в состав П. м., тщательно гомогенизируют до получения однородной пластмассы, из которой прессованием, литьем под давлением, экструзией (формированием изделий путем выдавливания П. м. через профилирующий инструмент), вальцеванием или другим технологическим методом получают готовое изделие или материал, используемый для дальнейшей переработки.

Для медицинских целей используют П. м. общетехнического назначения, а также специальное П. м. медицинского назначения (
рис.
). Из первых изготавливают строительное и санитарно-техническое оборудование лечебных учреждений, белье, посуду, предметы ухода за пациентами, детали различных приборов, исследовательской и лечебной аппаратуры, инструментов, посуды для аналитических лабораторий и др. Применение П. м. вместо традиционных материалов (металлов, стекла) обусловлено их лучшими технологическими свойствами, комплексом физико-механических характеристик, возможностью переработки в изделия массового выпуска и однократного применения. Помимо общетехнических к этим полимерным материалам предъявляются дополнительные санитарно-гигиенические требования — минимальное выделение в окружающую среду газообразных продуктов, не превышающее ПДК; нерастворимость в моющих растворах; возможность стерилизации дезинфицирующими растворами, газами, УФ-облучением, гамма-излучением и др. Наиболее широко применяются П. м. на основе поливинилхлорида. сополимеров стирола, полипропилена, полиметилметакрилата, полиуретанов, фенол-, мочевино-меламино-формальдегидных смол. Из них выпускают изделия различного назначения, а также плиты, листы, пленки, трубы, тканые и нетканые материалы на основе волокон, пасты, герметики, лаки, клеи. Специальные П. м. медицинского назначения предназначены для непосредственного контакта с живым организмом — в эндопротезах и материалах для восстановительной хирургии, в материалах и изделиях для службы крови, в виде инструментов для внутриорганных исследований, аппаратуры, заменяющей функции сдельных органов, компонентов терапевтических и диагностических средств. Основу таких П. м составляют синтетические и природные высокомолекулярные соединения, не оказывающие на живой организм вредного воздействия. По характеру взаимовлияния с организмом П. м. разделяют на биоинертные, биосовместимые и биоактивные. Биоинертные П. м. (полиэтилен, полипропилен, фторопласт, силиконы, полиметилметакрилат и др.) практически не изменяют своих свойств под влиянием сред живого организма.
В виде готовых изделий или материалов их используют для создания искусственных сосудов (полиэтилентерефталат, полипропилен, фторопласт), клапанов сердца (силикон, фторопласт, полипропилен, полиэтилентерефталат), хрусталиков глаз (полиметилметакрилат), частей эндопротезов суставов (полиамиды, фторопласт), в качестве искусственных сухожилий, мышечных связок (полипропилен, полиэтилентерефталат), деталей аппаратов искусственная почка, искусственное сердце — легкое (полиэтилен, полипропилен, полиакрилаты, силиконы, эфиры целлюлозы) и др.

Биосовместимые П. м. способны постепенно подвергаться биодеструкции или растворению в биологических средах, что позволяет наиболее благоприятно осуществлять восстановительные хирургические операции, используя регенераторные функции организма. Материалы сополимеров винилпирролидона, акриламида, акрилатов, полиамидов, полигликолидов и др. в виде комбинированных протезов, сеток, пленок, листовых материалов, пеноматериалов, клеящих композиций, рассасывающихся шовных материалов применяют для временного замещения тканей при резекциях, укрепления стенок полых органов, закрытия раневых поверхностей внутренних органов, заполнения послеоперационных полостей, соединения резецированных тканей. В травматологии биосовместимые П. м. из сополимеров винилпирролидона и метилметакрилата, цианакрилатов применяют для замещения дефектов костной ткани, в виде различных соединительных элементов, для склеивания костных отломков и др. В сердечнососудистой хирургии аналогичные П. м. из сополимеров винилпирролидона и бутилметакрилата используют при протезировании сосудов, укреплении сердечной стенки, герметизации анастомозов.

Биоактивные П. м. могут обладать направленной физиологической активностью благодаря лекарственным препаратам, содержащимся в них в виде компонента. Применяют готовые лекарственные формы в виде композиций, где высокомолекулярные соединения либо играют роль основы-носителя (глазные лекарственные пленки с различными препаратами — сульфапиридазином, пилокарпином, канамицином и др., тринитролонг, динитросорбилонг), либо обладают собственной физиологической активностью макромолекул — полимерные лекарства, антитромбогенные П. м., искусственные плазмо- и кровезаменители, энтеро- и гемосорбенты (гемодез, полидез, аминопептид, полиглюкин и др. ). Для биосовместимых и биоактивных П. м. используют высокомолекулярные соединения на основе N-винилпирролидона, акриламида, некоторых акрилатов, гликолида, лактидов, N-окисей. производных целлюлозы, коллагена и др.
Библиогр.:
Лосев И.П. и Тростянская Е.Б Химия синтетических полимеров. М., 1971, библиогр., Полимеры в медицине, под ред. Н.А. Платэ, пер. с англ., М., 1969, библиогр., Полимеры медицинского назначения, под ред. Сэноо Манабу, пер. с японск., М., 1981, библиогр. протезы трахеи">

Рис. б). Изделия медицинского назначения из полимерных материалов: протезы трахеи.

Рис. а). Изделия медицинского назначения из полимерных материалов: упаковка для таблетированных лекарственных средств.

Рис. в). Изделия медицинского назначения из полимерных материалов: глазные лекарственные пленки в пеналах-дозаторах.

Рис. г). Изделия медицинского назначения из полимерных материалов: штифты для соединения отломков трубчатых костей.

Полимерные изделия

Рассмотрим общие характеристики полимерных изделий.

Пластмасса — материал, основным компонентом которого являются полимеры и их смеси, обладающий свойством перерабатываться в изделия в вязко-текучем или высоко-эластичном состоянии.

Полимер — группа материалов, основным компонентом которых являются высокомолекулярные соединения.

Сополимер — гомополимеры, видоизмененные за счет внедрения других нехарактерных групп или мономеров. (Различают блок-сополимер или привитые сополимеры).

Гомополимер — полимер состоящий из одинаковых мономеров. (Чистый полимер).

Мономер — это низкомолекулярные вещества, являющиеся основой полимеров.

Полимерную упаковку изготавливают из следующих видов

Целофан (ЦЛ) получают при химической переработке целлюлозы. Применяют в виде пленок и волокон. Достоинства: высокие гигиенические свойства, сравнительно низкая газопроницаемость, высокая проницаемость паров воды, устойчивость к жирам. Недостатки: низкая прочность во влажном состоянии, высокая намокаемость. Получают разнообразные пленки широкого применения, употребляют с учетом свойств присущих ЦЛ.

Эфиры целлюлозы, производные получают этерификацией целлюлозы. Получают: диацетаты, триацетаты, ацетобутираты, этролы и т. п Пленки на их основе хорошо воспринимают печать, следовательно декорируются.

Полиэтилен (ПЭ) впервые был получен путем полимеризации газа этилена. Считается самым объемным по производству и дешевым полимером.

Выпускают три марки ПЭ:

1) ПЭ высокого давления ПЭВД получают при давлении в 1500 атмосфер и температуре 200 °С. Отличается более низкой плотностью, разветвленной формой молекул, эластичностью, мягкостью, гигиеничностью. В основном, это пленки и волокна;

2) ПЭ низкого давления ПЭНД — при давлении в 6 атмосфер и обычной температуре, но в присутствии катализатора Циглера Натта. Отличается высокой плотностью, линейной формой молекул, твердостью, меньшей гигиеничностью по отношению к ПЭВД. Изготавливают ведра, канистры и другие жесткие изделия;

3) ПЭ среднего давления ПЭСД — при давлении 30-40 атмосфер.

В целом, ПЭ довольно морозостойкие, малотермостойкие, подвержены процессу старения, в следствие чего добавляют стабилизаторы в виде аминов. Широко применяется для производства жесткой тары и однослойных или комбинированных упаковочных пленок. ПЭВД чаще применяется для производства потребительской тары, ПЭНД — для производства транспортной тары (бочки, ящики, паллеты и др).

Полипропилен (ПП) начал выпускаться путем полимеризации газа пропилена с катализатором Циглера Натта (горючий, взрывоопасный). От ПЭ отличается большей прозрачностью, гладкостью, блестящей поверхностью, твердостью и жесткостью,

а также термостойкостью, но меньшей морозостойкостью, дает меньшую усадку при охлаждении готовых изделий, сильнее подвержен старению. Эти качества определяют обширную сферу применения ПП.

Выпускают ориентированный и двуосноориентированный полипропилен.

Поливинилхлорид (ПВХ) получают полимеризацией жидкости винилхлорида. Выпускают двух видов:

1) твердый винипласт — используется как конструкционный материал;

2) ПВХ-пластикат — когда в ПВХ смолу добавляют большое количество 50-60% пластификатора. Он нашел применение в производстве пленок.

Известны сополимеры ПВХ:

1) ПВХ и акрилонитрил — пищевые пленки для упаковки;

2) ПВХ и винилиденхлорид — пленки, получившие название сополимер хлористого винила, сарановые пленки — термоусадочные пленки для упаковки продуктов сложной формы;

3) ПВХ и винилацетат — получают мягкую смолу для производства пленок, лакокрасочных материалов, клеев, грампластинок и пр.

В целом ПВХ малотермостоек (до +70 °С). Его морозостойкость зависит от вида пластификатора, имеет большую химическую стойкость, хороший диэлектрик. Сфера применения полимера обусловлена его свойствами.

Полистирол (ПС) получают полимеризацией стирола. Классический ПС очень прозрачен, имеет высокое светопреломление, химическую стойкость, но хрупкий и мало термостойкий (до +80 °С) с высокими изоляционными свойствами. Для производства упаковки применяют ПС высокой молекулярной массы, который обладает высокими оптическими свойствами, прозрачностью, устойчивостью к воздействию воды, растворов кислот и щелочей, устойчивостью к некоторым органическим растворителям. Пленки из ПС прозрачные, но жесткие, поэтому чаще выпускают жесткую тару из ПС. ПС легко формуется, хорошо декорируется и сваривается.

Выпускают сополимеры ПС:

1) ударопрочный ПС и каучуки акрилонитрильные, бутадиеновый. Изготовляют сантехоборудование;

2) акрилбутадиенстирольный — твердый, ударопрочный, легко окрашивающийся материал для корпусов телевизоров, деталей бытовой аппаратуры.

Полистирол и его сополимеры выделяют стирол (ядовитое вещество), поэтому его содержание ограничивается. Выпускают марки «пищевого» и «непищевого» ПС, а также вспененный ПС или стиропор. Из-за его высоких морозостойких и термостойких свойств он нашел довольно широкое применение для выпуска пористых лотков для пищевых продуктов, требующих заморозки, а также стаканчиков под горячее (супы быстрого приготовления).

Полиэтилентерефталат (ПЭТФ) относится к классу полиэфиров, производится синтезом терефталевой кислоты и этиленгли-коля или смеси этиленгликоля и диэтиленгликоля. Он химически инертен, что дает возможность использовать упаковку из него для химической группы товаров. Пленки из ПЭТФ очень прочные, прозрачные, блестящие, выносят большие колебания температур, вследствие чего могут использоваться для продуктов, подвергаемых глубокой заморозке или стерилизации. Выпускают комбинированные пленки: лавсан, ПЭ, лавсан, сополимеры ПЭ, ПП и др. Они позволяют снизить температуру сваривания пленки, следовательно, используются в качестве упаковки широкой группы товаров. Еще одним достоинством ПЭТФ является низкая проницаемость к углекислому газу, вследствие чего бутылки из ПЭТФ широко применяют для фасовки и хранения газированных напитков.

Полиамиды (ПА) — полярные полимеры, характеризуются высокой механической прочностью, особенно в ориентированном состоянии, эластичностью, термо-, жиро- и химической стойкостью, низкой газопроницаемостью, однако высокая гигроскопичность и паропроницаемость являются их недостатками. ПА нашли широкое применение в производстве пленок для упаковки пищевых продуктов, упаковки для масел животного и растительного происхождения, оболочек колбас и сосисок.

Вследствие высоких барьерных свойств ПА, их могут использовать как промежуточный слой в многослойных пленках.

Поликарбонат (ПК) — по химическому строению является производным угольной кислоты, в которой атомы водорода замещены на органические радикалы. Пленки из него обладают высокими прочностными показателями, низкой паро- и газопроницаемостью, большим интервалом колебания температур (от -100 °С до +200 °С), устойчивы к изгибам. Эти свойства обусловливают сферу применения упаковок из ПК. Они широко применяются для упаковок продуктов, которые стерилизуются, замораживаются, а также нагреваются в микроволновой печи.

Полиуретаны (ПУ) получаются синтезом диизоцианитов (жесткий блок) и полиэфиров (мягкий блок). Могут бьггь в высокоэластичном (эластомеры) или твердом стеклообразном состоянии. Вспененные ПУ (поролон) используют в качестве амортизаторов, прокладочных, вспомогательных материалов для транспортной тары.

Перечисленные виды полимеров являются основными при производстве полимерной упаковки.

Полимерные материалы - новые достижения в химии

Лет двадцать назад Филипп Старк призвал дизайнеров забыть о натуральных материалах и создавать мебель из пластмассы. Поддержали ли мэтра коллеги? Какая мебель из полимеров создана в последние годы?

На фото:

Что такое полимеры?

Природные и химические «пластики». Полимерные материалы – это неорганические и органические вещества, соединённые в длинные макромолекулы с часто повторяющимися звеньями. Полимеров огромное множество. Например, к природным полимерам относят кожу, мех и хлопок. А к синтетическим – целлюлозу, полиэтилен, поликарбонат, полистирол, полипропилен, АБС-пластики, полиэстер и др.

Почему полимеры – это хорошо?

Модные. Полимерные материалы – это группа веществ с особыми свойствами. Прежде всего, с высокой пластичностью при повышенных температурах: полимеры способны принимать совершенно немыслимые формы и сохранять их после прекращения действия нагрева и давления. Ни один натуральный материал не способен дать такой же простор для творчества дизайнерам. Из полимеров производят остромодные предметы мебели.

На фото:

Никакой другой материал не способен под действием температуры и давления принимать такие прихотливые формы. Поэтому мебель из полимеров всегда на пике моды.

Золотой пластик. Из любого правила всегда найдется исключение. Так, итальянская марка Sawaya&Moroni специализируется на арт-объектах из пластика. Они покрывают полимеры настоящим сусальным золотом. Понятно, что стоимость стеллажа может доходить до 30000&nbspевро.

На фото: модель OH BABE от фабрики Sawaya & Moroni, дизайн Sawaya William.

Недорогие. Дизайнерская мебель из полимеров выпускается серийно. При том, что цена материала и производства невелика, она доступна даже покупателям со скромным достатком.

Легкие. Мебель из полимеров имеет незначительную массу, т.е. ее легко передвигать по квартире, выносить на газон и пр.

Неприхотливые. Качественный полимер подкупает простотой ухода.

На века. Пластики износостойки – они способны существовать не только в условиях дома, но и «жить» на улице (недаром из полимеров активно производят садовую мебель). Полимеры эластичные и не хрупкие: деформируясь при нагрузке, они легко восстанавливаю форму. Согласитесь, для мебели, на которой принято сидеть и лежать, эти характеристики очень полезны.

На фото:

Полимеры уверенно лидируют среди материалов, из которых изготавливается садовая мебель. Такая мебель прекрасно чувствует себя на открытом воздухе, дождь и яркое солнце ей ни по чем.

Качественный пластик блестит! По ротационному методу обрабатывают пластики высокого давления (HPL – High Pressure Laminate) и низкого давления (CPL – Continuous Pressure Laminate). Первые – более прочные, стойкие к перепадам влажности и температуры. Вторые царапаются и «стареют» уже к концу дачного сезона. Понятно, что покупателю сложно определить на глаз, какой полимер использовался при изготовлении мебели. Подсказка – глянцевая поверхность, характерная для пластиков высокого давления.

На фото: модель Pangea от фабрики Bonaldo, дизайн Dondoli & Pocci.

Как делают мебель из полимеров?

Рото-форма. Наиболее распространенный на сегодняшний день процесс – ротационное формование (rotomolding или рото-форма). В заготовку загружается порошок, его нагревают до 300 °C, вращают под давлением со скоростью от 10 до 40 оборотов в минуту.

Через определённое время заготовку начинают охлаждать потоком холодного воздуха или распыленной водой, до тех пор, пока не начнется затвердевание полимера.

По такой технологии можно получить гигантское пустотелое изделие с заданной (любой) толщиной стенок. То есть суперлегкие кресла внушительных габаритов.

На фото:

Благодаря технологии ротационного формования из полимеров можно производить габаритную суперлегкую (полую внутри) мебель.

Вспенивание. Процесс изготовления вспененного полиуретана прост: жидкие продукты разной степени вязкости смешиваются, начинается химическая реакция синтеза полимера с одновременным вспениванием. В результате получается пенополиуретан (ППУ). В 1969 году Гаэтано Пеше впервые создал из него кресло UP. Сегодня ППУ стал привычным наполнителем мягкой мебели и матрасов. Чаще всего его скрывают под слоем обивки. Но иногда его окрашивают в массе и напрессовывают на каркас – так получаются садовые мягкие диваны без чехла.

На фото:

Полимеры используют и для производства мягкой мебели: вспененный пенополиуретан (ППУ) служит наполнительнем для обычной и напрессовывается на каркас садовой.

Литье. Первым в истории методом обработки пластиков было литье из бакелита (первой искусственной смолы, запатентованной Лео Бэйклэндом в 1907 г.). Во второй половине XX в. начался настоящий «пластковый бум» в мебельной индустрии. Пионером стал Вернер Пантон, который создал методом литья первый стул, изготовленный из монолитного синтетического материала без какого-бы то ни было каркаса. Сегодня некоторые особо прочные пластики (например, ABC-пластик) также обрабатывают методом литья – из них делают каркасы кресел и стульев. С конца 50-х годов прошлого века из литого плексиглаза (оргстекла) производят стулья. Методом литья сегодня изготавливают большую часть садовой мебели на металлокаркасе.

На фото:

Литье, первый в истории метод обработки пластиков, с успехом используется в мебельной промышленности и сегодня.

Полимерные материалы в производстве спортивной одежды Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

Л. М. Хузина, О. Г. Ивашкевич

ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ СПОРТИВНОЙ ОДЕЖДЫ

Ключевые слова: полимерный материал, ассортимент, производство, спортивная одежда.

В данной статье приведен ассортимент современных полимерных материалов применяемых при изготовлении спортивной одежды. В работе рассматривается ряд преимуществ данных материалов по сравнению с материалами из натуральных волокон.

Keywords: polymeric material, range, production, sportswear.

The range of modern polymeric materials is given in this article applied when manufacturing sportswear. In work a number of advantages of these materials in comparison with materials from natural fibers is considered.

В наши дни спорт имеет огромное культурное влияние в мире. Он охватывает почти все аспекты нашей жизни. Проникновение спорта в моду, кино, рекламу, бизнес, туризм привело к необычайному всплеску популярности спортивной одежды, которая помимо традиционного использования непосредственно для занятий различными видами спорта, занимает сейчас прочное место в одежде повседневного назначения.

К спортивной одежде предъявляются специальные требования, обусловленные

характером занятий и правилами соревнований по видам спорта. Она должна быть по возможности легкой и не стеснять движений.

При занятиях в летнее время одежда состоит из майки и шорт, во время занятий зимними видами спорта используется спортивная одежда с высокими теплозащитными свойствами. Обычно это костюм или свитер с брюками, шапочка.

В общем, спортивная одежда должна удовлетворять следующим требованиям: хорошо отводить влагу (пот) от тела к наружному слою одежды; обладать высокой теплоизоляцией; быть эластичной; иметь высокую прочность; швы должны быть незаметными, неощутимыми, не мешать во время занятий спортом; обладать хорошей формоустойчивостью; одежда должна соответствовать тем погодным и климатическим условиям, в которых предстоит тренироваться.

Таким образом, материалы, используемые для производства спортивной одежды, должны иметь следующие гигиенические характеристики: теплопроводность; воздухопроницаемость,

гигроскопичность, паропроницаемость,

водоемкость, испаряемость влаги.

Исходя из этого, нежелательно использовать спортивную одежду из чистого хлопка - из-за того, что она отлично впитывает пот, прилипает к телу и, в итоге, не дает дышать коже. Помимо этого, одежда из хлопка сильно растягивается и быстро теряет вид. Поэтому следует производить спортивную одежду из материалов, которые сочетают в себе хлопковые и полимерные волокна(лайкру, полиэстр, эластан, нейлон и др.), возможно так же изготовление одежды полностью из полимерных материалов. Такая спортивная одежда не растягивается, хорошо держит форму и приятна для тела.

Это становиться возможным благодаря тому, что современные полимерные материалы не только безвредны и гипоаллергенны, они еще и обладают рядом преимуществ по сравнению с натуральными материалами. Ткани из синтетических нитей, получаемые из комплексных, а так же из текстурированных комбинированных и

профилированных нитей, имеют приятный матовый блеск, жестки на ощупь и упруги, а потом несминаемы, хорошо сохраняют приданную форму, износостойки, не усаживаютс после стирки, не требуют глажения и устойчивы к действию микроорганизмов. Капроновые ткани имеют малую поверхностную плотность и изготавливаются из комплексных нитей преимущественно с полотняным, мелкоузорчатым, атласным и двухслойным переплетениями. Капроновые ткани обладают повышенной износостойкостью и безусадочны. /4/ Полиэстер придает материалу значительную прочность, а значит, одежда из него может прослужить не один год. Добавление нейлона позволяет материалу отлично растягиваться и принимать форму тела человека. Использование лайкры дает возможность поддерживать мышцы, не стесняя движений.

Применение в производстве полимерных материалов всевозможных технологий придает им и вовсе «фантастические» свойства. Одним из самых больших заблуждений считается то, что синтетика, не позволяет коже «дышать».

На самом деле, вся современная одежда для спорта производится из ткани с добавлением дышащего микроволокна. Например, технология Dry-Fit не только пропускает воздух, но и поглощает влагу. А ткани Gore-Tex содержат микроотверстия, которые выпускают наружу капельки пота, но внутрь воду не пропускают. Одежда из них подходит для бега в дождливуюпогоду.

Технология SpaceFrame предназначена для организации хорошей циркуляции воздуха и надежного теплообмена. Она обеспечивает приток воздуха к поверхности тела и в то же время выводит наружу влагу. Таким образом, тело человека находится в сухости и тепле, но при этом продолжает «дышать».

А вот технология HeatPipe действует наоборот. Особая структура ткани формирует микро-каналы, по которым пот выводится на

поверхность ткани и начинает с нее испаряться. Часть влаги затем впитывается обратно, превращаясь в охладитель. Спортивная одежда из такого полимерного материала подходит для тренировок в жаркую погоду.

Новейшие технологии применяют известные всем производители спортивной одежды. Например, кампания Адидас предлагает следующие полимерные материалы:

AirFlowFabric - структура данного материала способствует циркуляции воздуха и сохраняет кожу сухой. Ткань не прилипает к коже, поэтому изделия, выполненные из подобного материала, не нуждаются в подкладке, что обеспечивает спортсмену максимальную свободу движений;

CLIMA - концептуальная разработка в области производства функциональных тканей для спортивной одежды. Ткани серии CLIMA поддерживают комфортную температуру тела во время физических нагрузок, обеспечивая спортсмену оптимальный микроклимат;

ClimaProof (КлаймаПруф) —

функциональные ткани с добавлением синтетической мембраны, которая предотвращает проникновение влаги и холодного воздуха извне, и в то же время обладает отличными дышащими свойствами;

ClimaProofRain (КлаймаПруфрейн) — ткань из семейства Clima, которая производится путем нанесения покрытия на плотное тканное полотно, обеспечивая герметичность швов, отличные дышащие свойства, защиту от дождя и ветра;

покрытие Coating- это полимерная пленка (например, из полиуретана или акрила), покрывающая одну сторону ткани для придания ей ветро- и водонепроницаемых свойств. Эта пленка может быть прозрачной или матовой, может содержать или не содержать микроотверстия -поры. Ткани с подобными покрытиями неподвластны ветру и дождю. Они могут быть водоотталкивающими (водяной столб от 300 мм до 1500 мм) или водонепроницаемыми (водяной столб более 1500 мм). Ткани с гидрофильными покрытиями обладают к тому же и дышащими свойствами;

Dri-Release- это запатентованный

уникальный материал, сочетающий в себе натуральные и синтетические нити. Натуральные нити отводят влагу с поверхности

кожи,синтетические - способствуют ее испарению в атмосферу. Опытным путем доказано, что Dri-Release отводит влагу и сохнет значительно

быстрее, чем 100% хлопок или любой другой технологичный материал. Пропитка Freshguard устраняет неприятные запахи. В отличие от всех остальных спортивных тканей с содержанием полиэстера, которые теряют свою способность отводить влагу с каждой стиркой, свойства Dri-Release постоянны;

Ekslive - «интеллектуальный» полимерный материал,обеспечивающая оптимальный

микроклимат спортсмена при помощи индивидуального подхода к его потребностям.

Впитывая влагу, ткань нагревается. Образуемый при этом слой теплого воздуха максимизирует процесс поглощения влаги и ее дальнейшего испарения в атмосферу. Этот процесс обеспечивает индивидуальный климат-контроль спортсмена посредством впитывания пота и выведения его наружу в той степени, в которой это необходимо. В случае повышенного потоотделения процесс испарения максимизируется;

ETA Proof- это надежная, натуральная, дышащая ткань для любых погодных условий. Эта износостойкая и комфортная ткань была разработана для максимальной эффективности при занятиях различными видами спорта в любую погоду;

Membrane - тонкая прослойка из полиуретана, которая обеспечивает отличные дышащие свойства ткани и делает ее особо устойчивой к неблагоприятным погодным условиям (дождю и ветру). Мембрана может располагаться в швах, обеспечивая их герметичность, или наноситься непосредственно между слоями ткани;

Microfibre - тончайшие полимерные волокна из полиэстера или полиамида, которые используются при производстве тканных и трикотажных полотен. Придают тканям мягкость, легкость и фунцкиональность

Из вышесказанного можно сделать вывод, что полимерные (синтетические) материалы во многом превосходят по своим свойствам натуральные материалы.

Более того, некоторые синтетические материалы способны усиливать эффект от тренировки и бороться с возможными негативными последствиями занятий. Все чаще на рынке спортивной одежды встречаются изделия из полимерных материалов со специальной антибактериальной пропиткой. Эта пропитка уничтожает болезнетворные микробы, которые появляются на коже во время тренировок. Также существуют ткани, волокна которых содержат капсулы с различными увлажняющими,

подтягивающими и жиросжигающими средствами.

Итак, получается, что синтетические ткани в значительной мере превосходят натуральные. По крайней мере, в вопросах спортивной одежды. Они более прочные и долговечные, лучше держат форму, не боятся регулярных стирок, не теряют цвет и не мнутся, сохнут быстрее, чем натуральные

материалы.

Кроме того, синтетические ткани прекрасно дышат, согревая и охлаждая тогда, когда это необходимо, защищают от негативного воздействия окружающей среды и делают тренировки гораздо более эффективными и полезными. Если

натуральная ткань дает нам возможность

пользоваться полезными свойствами природных материалов, то синтетическое волокно позволяет эти свойства улучшать и совершенствовать.

Литература

1. Гаврилова О.Е. Новые методы и подходы к отделке текстильных материалов из полимерных волокон / О.Е.Гаврилова, Л. Л.Никитина, Г.И.Гарипова // Вестник технологического университета. - 2012. - №7 - С.118-120.

2. Жихарев А.П. Материаловедение: Швейное

производство: Учебное пособие для

нач.проф.образования/ А.П. Жихарев, Г.П. Румянцева, Е.А. Кирсанова. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 240 с.

3. Гаврилова О.Е., Коваленко Ю.А., Гарипова Г.И., Использование полимерных композитов в производстве комплексных материалов для изготовления изделий в легкой промышленности// Вестник Казанского технологического университета. - 2010. - №10. - С. 262 -264.

4. Конопальцева Н.М. Конструирование и технология изготовления изделий из различных материалов. - М.: Академия, 2007. - 288 с.

5. Гаврилова О.Е. Свойства комплексных материалов из полимерных композитов для изготовления изделий в легкой промышленности/ О.Е Гаврилова // Вестник технологического университета.- 2011 .-№ 22 -С.53-59

© Л. М. Хузина - асс. каф. конструирования одежды и обуви КНИТУ, [email protected]; О. Г. Ивашкевич - ст. препод. каф. конструирования одежды и обуви КНИТУ, [email protected]

Выбор полимерных материалов | ООО Северная торговая компания

Необходимость выбора полимеров может возникнуть как при конструировании нового изделия, так и при модернизации этого изделия за счёт использования новых модифицированных материалов (с улучшенными эксплуатационными и технологическими характеристиками), а также при необходимости использования материалов, более доступных для приобретения.

Выбор полимерных материалов – это один из главных этапов в процессе создания пластмассовых изделий. В конечном счёте используемый материал определяет те эксплуатационные характеристики, которыми будет обладать отливаемое изделие, и соответственно те условия, в которых возможна будет эксплуатация этого изделия без его разрушения.

При эксплуатации изделий из полимерных материалов возможны следующие виды воздействий:

  • Механические нагрузки
  • Различные виды деформаций
  • Повышенные температуры
  • Трение
  • Электрическое высокочастотное и низкочастотное поля
  • Пламя
  • Агрессивные среды
  • Воздействие масел, бензина и проч.

При этом достаточно часто на изделия воздействуют несколько факторов.

Исходя из вышесказанного, можно заключить, что для потребителя изделий из полимерных материалов важны именно их эксплуатационные свойства и выбор полимерных материалов должен осуществляться исходя из этого критерия.

Поэтому существует классификация полимеров по их эксплуатационным свойствам, согласно которой выделяют следующие основные виды полимерных материалов:

  • Конструкционные
  • Теплостойкие
  • Ударопрочные
  • Морозостойкие
  • Антифрикционные
  • Электроизоляционные
  • Химстойкие
  • Огнестойкие

В обобщённом виде выбор полимерного материала можно разделить на два шага:

  • выбор базового полимерного материала
  • улучшение эксплуатационных свойств базового полимерного материала
Выбор базового полимера

Базовые полимеры – это полимерные материалы, на основе которых создаются прочие полимерные материалы с расширенными свойствами. Процентное содержание базовых полимерных материалов в общей массе полимерного материла составляет около 95 %. Создаются полимерные материалы из базовых методами физической и химической модификации, а также путём создания на их основании полимерных композиционных материалов (ПКМ).

Каждый год промышленностью запускаются в производство всё новые и новые виды полимерных материалов, которые обладают улучшенными наборами свойств. Более доступными становятся материалы, выпускаемые за рубежом. При этом число базовых полимеров практически не меняется и на данный момент их число составляет несколько десятков.

Поэтому, выбор полимерного материала для будущего изделия можно свести к выбору базового полимера, учитывая с одной стороны способность самого материала модифицироваться и изменять свои свойства. А с другой стороны, учитывая условия эксплуатации изделия, его конструкции, технологических возможностей и экономической эффективности применения.

Выбор базового полимера основан на выяснении комплекса главных эксплуатационных характеристик будущих изделий: механических, электрических, химических и проч.

Большинство справочников по выбору полимеров подают информацию о полимерах не с точки зрения эксплуатационных характеристик, а с точки зрения их химической структуры: (карбоцепные термопластичные (полимеры этилена и его производных), гетероцепные термопластичные (полиэфиры, полиамиды и т.д.), реактопластичные полимерные материалы. А уже в разделе, посвящённом конкретному полимеру, можно найти его эксплуатационные характеристики. Такая подача материала является нецелесообразной и осложняет поиск необходимого материала.

Более эффективной подачей является классификация полимерных материалов в зависимости от конкретного свойства в виде таблиц.

В таких таблицах полимерные материалы располагаются в порядке убывания/возрастания по степени соответствия конкретному свойству.

Таблица. Классификация полимерных материалов по эксплуатационным свойствам
Полимерные материалы

Жесткие

Прочные

Ударопрочные

Теплостойкие

Морозостойкие

Электроизоляционные

Антифрикционные

Светотехнические

Пищевые

Хим. стойкие

Огнестойкие

Дешевые

Полиэтилен ВД и НД                        
Полипропилен                        
Полистирол                        
Ударопрочный полистирол                        
АБС-пластики                        
Полиметилметакрилат                        
Политетрафторэтилен                        
Поливинилхлорид                        
Пласт. поливинилхлорид                        
Сополимеры формальдегида                        
Пентапласт                        
Полифениленоксид                        
Полисульфон                        
Полиэтилентерефталат                        
Полибутилентерефталат                        
Поликарбонат                        
Полиамиды                        
Фенилон                        
Полиимиды                        
Фенопласты                        
Аминопласты                        
Полиэфирные материалы                        
Эпоксидные материалы                        
Кремнийорганопласты                        
Этролы                        
- полное соответствие - частичное соответствие - несоответствие

С помощью данных таблиц и производится отбор базового полимера.

На входе известны условия эксплуатации изделий --› на выходе имеем полимер, характеристики которого идеально подходят для данных условий эксплуатации.

Улучшение эксплуатационных свойств базовых полимеров

После выбора базового полимера необходимо выяснить насколько возможно улучшение эксплуатационных свойств базового полимера. Это улучшение возможно путём физической или химической модификации базового полимера, а также путём создания на основе базового полимера полимерных композиционных материалов (ПКМ). Таким способом возможно изменение значения некоторых характеристик в достаточно широких пределах.

Изделия, изготавливаемые на основе полимерных, материалов эксплуатируются в самых разнообразных областях, эти условия требуют наличия специальных свойств у полимеров.

Как указывалось выше, выделяют несколько групп полимерных материалов, исходя из их эксплуатационных свойств. Возможно расширение состава группы путём модифицирования полимеров.

При использовании модифицирующих наполнителей, пластификаторов и добавок, возможно повышение потребительских качеств любого полимерного материала, хотя цена при этом будет возрастать.

Производство полимерных материалов

По объёмам производства полимерные материалы можно условно разделить на следующие группы:

  • Крупнотоннажные – полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, сополимеры (несколько десятков миллионов тонн)
  • Среднетоннажные – основные инженерные полимерные материалы (такие, как полиамиды), объёмы мирового производства – несколько миллионов тонн.
  • Мелкотоннажные

Однако за короткий интервал времени объёмы потребления могут значительно измениться, что приведёт к значительному изменению объёмов производства.

Цены на полимерные материалы в сильной степени зависят именно от объёмов производства – для крупнотоннажных полимеров характерна наибольшая ценовая доступность.

Полимерный профиль. Что же такое полимерный материал?

 Термин «полимерный материал» появился в начале прошлого века и включает в себя три большие группы синтетических пластиков:

  • полимеры;
  • пластмассы;
  • полимерные композиционные материалы (ПКМ) или армированные пластики.

Объединяет эти группы полимерный компонент, который определяет основные свойства материала: термодеформационные и технологические. Полимер — это органическое высокомолекулярное вещество, полученное в ходе химической реакции между молекулами мономеров.

Остановимся подробнее на каждой группе.

  1. Полимеры - высокомолекулярные вещества с добавками: пластификаторами, стабилизаторами, ингибиторами, смазками и др.
  2. Пластмассы - композиционные материалы, произведенные на основе полимеров и содержащие дисперсные или коротковолокнистые наполнители, пигменты и иные сыпучие компоненты.

Пластмассы можно подразделить на следующие группы: термопластические и термореактивные.

Термопластические — это те, которые после формирования могут быть расплавлены и снова сформованы.

Термореактивные – это такая группа пластмасс, которая, сформованная раз, уже не плавится и не может принять другую форму под воздействием температуры и давления.

  1. Полимерные композиты являются таким видом пластмасс, при производстве которых в состав добавляются усиливающие наполнители: волокна, ткани, ленты, войлок, монокристаллы. Отдельные разновидности таких ПКМ (полимерных композиционных материалов) называют слоистыми пластиками.
  2. Полимерный профиль, реализуемый нашей компанией, является цельнолитым, в его составе присутствуют лишь полимерные композиты:

  • ПЭВД - полиэтилен высокого давления. Его свойства: пластичен, слегка матовый, воскообразный на ощупь. Главная особенность – довольно низкая температура размягчения (около 100 градусов Цельсия). Изделия с применением ПЭВД обладают: прочностью и при низких температурах, стойки к ударам. 
  • ПЭНД - полиэтилен высокого давления. По сравнению с ПЭВД, он характеризуется повышенной жёсткостью при сохранении ударопрочности. Свойства ПЭНД сильно зависят от плотности материала. Увеличение плотности приводит к повышению прочности, жёсткости, твердости, химической стойкости. В то время как при увеличении плотности снижается ударопрочность при низких температурах. Введение антипиренов позволяет придать материалу огнестойкость. 
  • ПП – это прочный и жёсткий, термопластичный полимер, получаемым из мономерного пропилена. Полипропилен – это линейный углеводородный полимер, который является одним из самых доступных пластмасс.
  • Стрейч
  • Красители входят в состав сырья, благодаря чему изделия из полимерного профиля долгие годы не теряют свой цвет, их не нужно подкрашивать: они не выцветают и не выгорают!

            

Наша компания ООО «Аркон» предлагает полимерный профиль различных цветов и фактур, являющийся  прекрасным строительным материалом для благоустройства придомовых территорий, детских и спортивных площадок, дворов, дачных и садовых участков, для изготовления заборов, ограждений, дорожных столбов, скамеек, столов, урн, вазонов и прочего. Примеры изделий из полимерных досок, бруса, штакетника можно найти здесь.

 

Полимерные материалы | Электротехника

К полимерным материалам, получаемым синтетическим (химическим) путем, относятся синтетические смолы, каучуки и резины, волокна и пластические массы, некоторые клеи, лаки, краски, замазки и герметики. Название свое полимерные материалы получили от исходного химического соединения (мономера), используемого для синтеза полимера, с приставкой «поли». Например, из этилена (мономера) образуется полиэтилен, из стирола — полистирол, из хлорвинила — полихлорвинил и т. д.

Полимерные материалы в основном подразделяют на три группы: термопласты, слоистые пластики и пластические массы.

Термопласты. Структура термопластов не изменяется при нагревании, вызывающем переход из твердого состояния в пластическое, поэтому их можно неоднократно перерабатывать. К этой группе относят полиэтилен, полипропилен, поливи-нилхлорид, полистирол, полиформальдегид, полиакрилаты, полиамиды, фторосодер-жащие (фторопласт 3 и фторопласт 4) и др. За исключением фторопластов, все другие термопласты поддаются сварке и склейке. Реактопласты — это полимеры, которые под действием температуры сначала переходят в пластическое, а затем в твердое неплавкое и нерастворимое состояние. При повторном нагревании такие полимеры не переходят в пластическое состояние, а остаются твердыми и при дальнейшем повышении температуры разлагаются. К этой группе относятся фенопласты, аминопласты, анилинопласты, эпоксидопласты, силиконопласты, уретано-пласты и др.

Слоистые пластики. В эту группу входит большое число материалов, состоящих из листовых волокнистых наполнителей и полимеров, пропитывающих наполнителей и составов, склеивающих отдельные листы в многослойные пластики. Слоистые пластики используют, главным образом, для производства листовых электроизоляционных материалов различных размеров и толщины, а также изделий со сложной конфигурацией поверхности. К этой группе относят гетинакс, текстолит, асбестотекстолит, древеснослоистые пластинки и др.

Гетинакс изготовляют из бумаги и бакелита. Бумагу покрывают слоем бакелитового лака, складывают в несколько слоев и прессуют под высоким давлением при повышенной температуре. Под влиянием нагрева бакелит переходит в неплавкое и нерастворимое состояние. При этом получают твердый и прочный листовой материал с высокими изоляционными свойствами, который хорошо подвергается механической обработке (режется, пилится и сверлится). Гетинакс находит широкое применение при изготовлении деталей электрических аппаратов, требующих надежной изоляции и прочности (изоляционных стоек и пр.).

Текстолит изготовляют подобно гетинаксу, но основанием служит не бумага, а ткань. Текстолит еще более прочен, чем гетинакс. Некоторые его показатели (например, износоустойчивость при трении) выше, чем у металлов, поэтому в ряде случаев текстолит применяют для изготовления таких деталей, как шестерни, вкладыши и т. д.

Особо высокими нагревостойкостью и изоляционными свойствами обладает стеклотекстолит, изготовленный на основе стеклянной ткани.

Для изготовления печатных плат электронной аппаратуры применяют фольги-рованный гетинакс и стеклотекстолит. Это слоистые пластики, облицованные с одной или двух сторон медной оксидированной фольгой, наносимой при прессовании собранных пакетов пропитанной бумаги или стеклоткани с применением клея. В некоторых случаях используется хромированная фольга или никелевая фольга.

Пластические массы. Материалы, изготовляемые на основе синтетических и природных .полимеров, называют пластическими массами, причем полимер определяет их основные свойства. В состав пластмассы, кроме полимеров, входят наполнители, пластификаторы, красители и стабилизаторы.

Наполнители существенно влияют на диэлектрические свойства, водопоглоще-ние и теплостойкость пластмассы. Они бывают органического и минерального происхождения. По своей структуре наполнители могут быть порошкообразные (древесная мука, кварцевая мука, слюда, каолин, тальк, графит, металлические порошки, сажа и пр.), волокнистые (асбест, древесная крошка, мелкокрошенная бумага, очесы хлопка, стеклянное волокно и др.) и листовые или слоистые (бумага, древесный шпон, хлопчатобумажная ткань, стеклянные и асбестовые ткани).

Пластификаторы придают большую эластичность пластмассам, увеличивают их относительное удлинение и снижают временное сопротивление разрыву. Красители дают возможность получить необходимую окраску пластмассы и декоративный вид. Стабилизаторы сохраняют требуемые свойства пластмассы в процессе эксплуатации, предохраняя ее от разложения под влиянием тепла и солнца.

В ряде случаев пластмасса изготовляется из чистого полимера без каких-либо наполнителей. К числу их принадлежат: органическое небьющееся стекло (поли-метилметакрилат), винипласт (листовой материал из хлорвинила), полиэтилен, полистирол, полиамиды и пр. В этих случаях понятия пластмассы и полимера одинаковы. Пластмассы изготовляют в особых формах путем прессования при большом давлении и высокой температуре. При этом получаются совершенно готовые, не требующие дальнейшей обработки изделия. Если в пластмассовых изделиях должны быть укреплены детали из других материалов (например, металлические шпильки, втулки и т. д.), то их запрессовывают при изготовлении деталей.

Из изоляционных пластмасс наибольшее распространение получили винипласт (пластмасса из хлорвинила), гетинакс (спрессованная бумага, пропитанная фено-пластовыми смолами) и стеклотекстолит (стеклянная ткань, пропитанная синтетическими смолами) и пр. Их изготовляют в виде листов, цилиндров и фасонных изделий.

Что такое полимер?

Термин полимер обычно используется в индустрии пластмасс и композитов, часто как синоним пластмассы или смолы . Фактически, полимеры включают в себя ряд материалов с различными свойствами. Их можно найти в обычных предметах домашнего обихода, в одежде и игрушках, в строительных материалах и изоляционных материалах, а также во многих других продуктах.

Определение

Полимер - это химическое соединение, молекулы которого связаны в длинные повторяющиеся цепи.Благодаря своей структуре полимеры обладают уникальными свойствами, которые можно адаптировать для различных целей.

Полимеры являются как искусственными, так и естественными. Например, каучук - это натуральный полимерный материал, который использовался тысячи лет. Обладает превосходными эластичными качествами, это результат молекулярной полимерной цепи, созданной матерью-природой. Другой природный полимер - это шеллак, смола, производимая лаковым жучком в Индии и Таиланде, которая используется в качестве грунтовки для краски, герметика и лака.

Самый распространенный природный полимер на Земле - это целлюлоза, органическое соединение, содержащееся в клеточных стенках растений. Он используется для производства бумажных изделий, текстиля и других материалов, таких как целлофан.

Искусственные или синтетические полимеры включают в себя такие материалы, как полиэтилен, наиболее распространенный в мире пластик, который встречается в различных предметах, от хозяйственных сумок до контейнеров для хранения, и полистирол, материал, используемый для изготовления упаковки арахиса и одноразовых стаканчиков. Некоторые синтетические полимеры пластичны (термопласты), а другие остаются жесткими (термореактивные).Третьи имеют каучукоподобные свойства (эластомеры) или напоминают растительные или животные волокна (синтетические волокна). Эти материалы можно найти во всех видах товаров, от купальных костюмов до кастрюль.

Недвижимость

В зависимости от желаемого использования полимеры могут быть адаптированы для использования определенных полезных свойств. Это включает:

  • Отражающая способность : Некоторые полимеры используются для производства световозвращающей пленки, которая используется в различных технологиях, связанных со светом.
  • Ударопрочность : Прочный пластик, выдерживающий грубое обращение, идеально подходит для багажа, защитных чехлов, автомобильных бамперов и т. Д.
  • Хрупкость : Некоторые формы полистирола твердые и хрупкие и легко деформируются при нагревании.
  • Translucence : Прозрачные полимеры, включая полимерную глину, часто используются в декоративно-прикладном искусстве.
  • Пластичность : В отличие от хрупких полимеров пластичные полимеры можно деформировать без разрушения.Такие металлы, как золото, алюминий и сталь, известны своей пластичностью. Пластичные полимеры, хотя и не такие прочные, как другие полимеры, полезны для многих целей.
  • Эластичность : Натуральные и синтетические каучуки обладают эластичными свойствами, которые делают их идеальными для автомобильных шин и аналогичных продуктов.

Полимеризация

Полимеризация - это процесс создания синтетических полимеров путем объединения небольших молекул мономера в цепи, удерживаемые вместе ковалентными связями.Двумя основными формами полимеризации являются полимеризация с постепенным ростом и полимеризация с ростом цепи. Основное различие между ними заключается в том, что при полимеризации с ростом цепи молекулы мономера добавляются к цепи по одной молекуле за раз. При ступенчатой ​​полимеризации несколько молекул мономера связаны непосредственно друг с другом.

Если бы вы могли посмотреть на полимерную цепь вблизи, вы бы увидели, что визуальная структура и физические свойства молекулярной цепи имитируют физические свойства полимера.Например, если полимерная цепь содержит плотно скрученные связи между мономерами, которые трудно разорвать, полимер, вероятно, будет прочным и жестким. С другой стороны, если полимерная цепь включает молекулы с характеристиками растяжения, полимер, вероятно, будет иметь гибкие свойства.

Сшитые полимеры

Большинство полимеров, обычно называемых пластиками или термопластами, состоят из цепочек молекул, которые могут быть разорваны и повторно связаны. Большинство обычных пластмасс можно согнуть в новую форму путем нагревания.Их также можно перерабатывать. Например, пластиковые бутылки из-под газировки можно переплавить и повторно использовать для производства самых разных продуктов - от новых бутылок из-под газировки до ковров и флисовых курток.

С другой стороны, сшитые полимеры не могут повторно связываться после разрыва сшитой связи между молекулами. По этой причине сшитые полимеры часто обладают такими характеристиками, как более высокая прочность, жесткость, термические свойства и твердость.

В композитных продуктах FRP (армированный волокном полимер) чаще всего используются сшитые полимеры, которые называются смолой или термореактивной смолой.Наиболее распространенными полимерами, используемыми в композитах, являются полиэфир, сложный виниловый эфир и эпоксидная смола.

Примеры

Общие полимеры включают:

  • Полипропилен (PP): ковролин, обивка
  • Полиэтилен низкой плотности (LDPE): Пакеты для продуктов
  • Полиэтилен высокой плотности (HDPE): бутылки для моющих средств, игрушки
  • Поли (винилхлорид) (ПВХ): трубопроводы, настил
  • Полистирол (ПС): игрушки, поролон
  • Политетрафторэтилен (PTFE, тефлон): сковороды с антипригарным покрытием, электроизоляция
  • Поли (метилметакрилат) (ПММА, люцит, оргстекло): лицевые щитки, световые люки
  • Поли (винилацетат) (ПВА): краски, клеи
  • Полихлоропрен (неопрен): мокрые костюмы

Объяснитель: Что такое полимеры? | Новости науки для студентов

аминокислот Простые молекулы, которые естественным образом встречаются в тканях растений и животных и являются основными строительными блоками белков.

анатомия (прил. Анатомический) Исследование органов и тканей животных. Или характеристика тела или частей тела на основе их структуры и тканей. Ученые, работающие в этой области, известны как анатомы.

атом Основная единица химического элемента. Атомы состоят из плотного ядра, которое содержит положительно заряженные протоны и незаряженные нейтроны. Ядро вращается вокруг облака отрицательно заряженных электронов.

связь (в химии) Полупостоянная связь между атомами или группами атомов в молекуле. Он образован силой притяжения между участвующими атомами. После соединения атомы будут работать как единое целое. Чтобы разделить составляющие атомы, молекуле необходимо подвести энергию в виде тепла или другого типа излучения.

углерод Химический элемент с атомным номером 6. Это физическая основа всего живого на Земле. Углерод существует в свободном виде в виде графита и алмаза.Это важная часть угля, известняка и нефти, и она способна химически самосвязываться с образованием огромного количества химически, биологически и коммерчески важных молекул.

клетка Наименьшая структурная и функциональная единица организма. Обычно он слишком мал, чтобы увидеть невооруженным глазом, он состоит из водянистой жидкости, окруженной мембраной или стенкой. В зависимости от размера животные состоят из тысяч или триллионов клеток. Большинство организмов, таких как дрожжи, плесень, бактерии и некоторые водоросли, состоят только из одной клетки.

целлюлоза Тип волокна, обнаруживаемый в стенках растительных клеток. Он образован цепочками молекул глюкозы.

химический Вещество, состоящее из двух или более атомов, которые объединяются (связываются) в фиксированной пропорции и структуре. Например, вода - это химическое вещество, которое образуется, когда два атома водорода связываются с одним атомом кислорода. Его химическая формула - H 2 O. Химический также может быть прилагательным для описания свойств материалов, которые являются результатом различных реакций между различными соединениями.

химические связи Силы притяжения между атомами, достаточно сильные, чтобы связанные элементы функционировали как единое целое. Некоторые силы притяжения слабые, некоторые очень сильные. Похоже, что все связи связывают атомы посредством совместного использования электронов или попытки поделиться ими.

компонент Что-то, что является частью чего-то еще (например, кусочки, которые помещаются на электронной плате, или ингредиенты, которые входят в рецепт печенья).

соединение (часто используется как синоним химического) Соединение - это вещество, образующееся, когда два или более химических элемента объединяются (связываются) в фиксированных пропорциях.Например, вода - это соединение, состоящее из двух атомов водорода, связанных с одним атомом кислорода. Его химический символ - H 2 O.

.

кристалл (прил. Кристаллический) Твердое тело, состоящее из симметричного, упорядоченного, трехмерного расположения атомов или молекул. Это организованная структура, присущая большинству минералов. Например, апатит образует шестигранные кристаллы. Минеральные кристаллы, из которых состоят горные породы, обычно слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом.

растворить Чтобы превратить твердое вещество в жидкость и диспергировать его в исходной жидкости.(Например, кристаллы сахара или соли, которые являются твердыми веществами, растворятся в воде. Теперь кристаллы исчезли, и раствор представляет собой полностью диспергированную смесь жидкой формы сахара или соли в воде.)

ДНК (сокращение от дезоксирибонуклеиновой кислоты) Длинная, двухцепочечная и спиралевидная молекула внутри большинства живых клеток, несущая генетические инструкции. Он построен на основе атомов фосфора, кислорода и углерода. Эти инструкции сообщают клеткам, какие молекулы должны образовывать все живые существа, от растений и животных до микробов.

элемент (по химии) Каждое из более чем ста веществ, наименьшей единицей каждого из которых является отдельный атом. Примеры включают водород, кислород, углерод, литий и уран.

глюкоза Простой сахар, который является важным источником энергии в живых организмах. Как источник энергии, перемещающийся по кровотоку, он известен как «сахар в крови». Это половина молекулы, из которой состоит столовый сахар (также известный как сахароза).

кератин Белок, из которого состоят волосы, ногти и кожа.

смазка Вещество, используемое для уменьшения трения между контактирующими друг с другом поверхностями.

макромолекула Молекула, содержащая большое количество атомов. (Префикс macro происходит от греческого языка и означает «большой» или «длинный».) Полимеры, включая природные белки (например, ДНК) и искусственные материалы (например, нейлон и полиэфир), являются примерами макромолекул.

материаловед Человек, изучающий способы, которыми атомная и молекулярная структура материала соотносится с его общими свойствами.Материаловеды могут создавать новые материалы или анализировать существующие. Их анализ общих свойств материала (таких как плотность, прочность и температура плавления) может помочь инженерам и другим исследователям выбрать материалы, которые лучше всего подходят для нового применения.

молекула Электрически нейтральная группа атомов, представляющая минимально возможное количество химического соединения. Молекулы могут состоять из атомов одного или разных типов. Например, кислород в воздухе состоит из двух атомов кислорода (O 2 ), а вода состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода (H 2 O).

мономер Молекула, которая используется в качестве основного строительного блока некоторых более крупных молекул, известных как полимеры. С греческого языка мономер означает «одна часть». (Полимер, также с греческого, означает «много частей».)

сеть Группа взаимосвязанных людей или вещей.

азот Бесцветный, неактивный газообразный элемент без запаха, который составляет около 78 процентов атмосферы Земли. Его научный символ - N. Азот выделяется в виде оксидов азота при горении ископаемого топлива.

нейлон Шелковистый материал, состоящий из длинных синтетических молекул, называемых полимерами. Это длинные цепочки атомов, связанных вместе.

кислород Газ, составляющий около 21 процента атмосферы Земли. Все животные и многие микроорганизмы нуждаются в кислороде для своего роста (и обмена веществ).

подвесная группа (в химии) Группа атомов, которые свисают с основных звеньев полимера (тип цепной молекулы).Такие боковые группы атомов (а также любые отдельные атомы, которые могут быть присоединены к полимеру) часто определяют, как полимер взаимодействует с другими веществами в его окружении.

пластик Любой из легко деформируемых материалов; или синтетические материалы, которые были изготовлены из полимеров (длинных цепочек некоторых строительных блоков), которые имеют тенденцию быть легкими, недорогими и устойчивыми к разложению.

пластификатор Любой из нескольких химикатов, добавляемых к определенным синтетическим материалам, чтобы сделать их мягкими и / или податливыми.

полиэстер Синтетический материал, используемый в основном для изготовления тканей. Фактическое химическое название используемого материала - полиэтилентерефталат.

полимер Вещество, состоящее из длинных цепочек повторяющихся групп атомов. Промышленные полимеры включают нейлон, поливинилхлорид (более известный как ПВХ) и многие виды пластмасс. Природные полимеры включают каучук, шелк и целлюлозу (например, содержащиеся в растениях и используемые для изготовления бумаги).

поливинилхлорид (ПВХ) Пластмасса, образованная при нагревании для превращения жидкой смолы в твердую.Пластик может быть мягким и гибким или жестким и твердым. Сырье состоит в основном из хлора и углерода.

белок Соединение, состоящее из одной или нескольких длинных цепочек аминокислот. Белки - неотъемлемая часть всех живых организмов. Они составляют основу живых клеток, мышц и тканей; они также выполняют работу внутри клеток. Среди наиболее известных автономных белков - гемоглобин (в крови) и антитела (также в крови), которые пытаются бороться с инфекциями.Лекарства часто работают, удерживая белки.

сопротивление (в физике) То, что не дает физическому материалу (например, деревянному блоку, потоку воды или воздуха) свободно перемещаться, обычно потому, что оно создает трение, препятствующее его движению.

кремний Неметаллический полупроводниковый элемент, используемый для создания электронных схем. Чистый кремний существует в блестящей темно-серой кристаллической форме и в виде бесформенного порошка.

силикон Термостойкие вещества, которые можно использовать по-разному, включая резиноподобные материалы, обеспечивающие водонепроницаемость вокруг окон и в аквариумах.Некоторые силиконы служат в качестве консистентных смазок в легковых и грузовых автомобилях. Большинство силиконов, типа молекул, известных как полимеры, построены вокруг длинных цепочек атомов кремния и кислорода.

крахмал Мягкий белый химикат, производимый всеми зелеными растениями. Это относительно длинная молекула, состоящая из соединения множества более мелких, одинаковых строительных блоков - все они глюкоза, простой сахар. Растения и животные используют глюкозу в качестве источника энергии. Растения хранят эту глюкозу в виде крахмала в качестве резервного источника энергии.Животные, потребляющие крахмал, могут расщеплять крахмал на молекулы глюкозы для извлечения полезной энергии.

вязкость Мера устойчивости жидкости к нагрузке. Вязкость соответствует представлению о том, насколько «густая» жидкость. Например, мед очень вязкий, в то время как вода имеет относительно низкую вязкость.

Что такое полимеры?

Что такое полимеры?

Полимеры - это вещества, содержащие большое количество структурных единиц, соединенных однотипными связями.Эти вещества часто образуют цепочечную структуру. Полимеры в мире природы существуют с незапамятных времен. Крахмал, целлюлоза и каучук обладают полимерными свойствами. Искусственные полимеры изучаются с 1832 года. Сегодня полимерная промышленность выросла и стала больше, чем алюминиевая, медная и стальная промышленность вместе взятые.

Полимеры уже имеют диапазон применения, который намного превосходит любой другой класс материалов, доступных человеку. Текущие применения простираются от клеев, покрытий, пен и упаковочных материалов до текстильных и промышленных волокон, композитов, электронных устройств, биомедицинских устройств, оптических устройств и прекурсоров для многих недавно разработанных высокотехнологичных керамических изделий.

Применение полимеров:

Сельское хозяйство и агробизнес

  • Полимерные материалы используются в почве и на ней для улучшения аэрации, создания мульчи и улучшения роста и здоровья растений.

    Медицина

  • Многие биоматериалы, особенно заменители сердечных клапанов и кровеносные сосуды, сделаны из полимеров, таких как дакрон, тефлон и полиуретан.

    Наука о потреблении

  • Пластиковые контейнеры всех форм и размеров имеют легкий вес и экономически менее дороги, чем более традиционные контейнеры.Другие области применения полимеров - это одежда, напольные покрытия, мешки для мусора и упаковка.

    Промышленность

  • Автомобильные детали, лобовые стекла для самолетов-истребителей, трубы, резервуары, упаковочные материалы, изоляция, заменители древесины, клеи, матрица для композитов и эластомеры - все это полимеры, используемые на промышленном рынке.

    Спорт

  • Игровое оборудование, различные мячи, клюшки для гольфа, бассейны и защитные шлемы часто изготавливают из полимеров.
Следующая тема: История полимеров

Полимеры Содержание
MAST Home Страница

Новые области применения реагирующих на раздражители полимерных материалов

  • 1

    Senaratne, W., Andruzzi, L. & Ober, CK Самосборные монослои и полимерные щетки в биотехнологии: текущие применения и будущее перспективы. Биомакромолекулы 6 , 2427–2448 (2005).

    CAS Google Scholar

  • 2

    Джавери, С.J. et al. Высвобождение фактора роста нервов из субстратов, покрытых гидрогелем НЕМА, и его влияние на дифференцировку нервных клеток. Биомакромолекулы 10 , 174–183 (2009).

    CAS Google Scholar

  • 3

    Хоффман А.С. Истоки и эволюция «контролируемых» систем доставки лекарств. J. Control. Версия 132 , 153–163 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 4

    Байер, К.Л. и Пеппас, Н. А. Достижения в системах распознавания, проводимости и реагирования. J. Control. Версия 132 , 216–221 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 5

    Мендес, П. М. Поверхности, реагирующие на раздражение, для биоприложений. Chem. Soc. Ред. 37 , 2512–2529 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 6

    Лузинов, И., Минко, С. и Цукрук, В. В. Чувствительные слои кисти: от настроенных градиентов до обратимо собранных наночастиц. Soft Matter 4 , 714–725 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 7

    Моторнов М. и др. Обратимая регулировка смачивания полимерной поверхности с помощью чувствительных полимерных щеток. Langmuir 19 , 8077–8085 (2003).

    CAS Google Scholar

  • 8

    Лю З.С. и Калверт П. Многослойные гидрогели в качестве мышечных приводов. Adv. Матер. 12 , 288–291 (2000).

    CAS Google Scholar

  • 9

    Анкер, Дж. Н. и др. Биосенсор с плазмонными наносенсорами. Nature Mater. 7 , 442–453 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 10

    Токарев И., Минко С. Тонкие пленки гидрогеля, чувствительные к стимулам. Soft Matter 5 , 511–524 (2009).

    CAS Google Scholar

  • 11

    Коберштейн Дж. Т. Молекулярный дизайн функциональных полимерных поверхностей. J. Polym. Sci. Pol. Phys. 42 , 2942–2956 (2004).

    CAS Google Scholar

  • 12

    Кэри, Д. Х., Грунцингер, С. Дж. И Фергюсон, Г. С. Реконструкция с энтропийным влиянием на границе ПБД-окс / вода: роль физического сшивания и эластичности резины. Макромолекулы 33 , 8802–8812 (2000).

    CAS Google Scholar

  • 13

    Дрейпер, Дж., Лузинов, И., Минко, С., Токарев, И. и Стамм, М. Кисти из смешанных полимеров путем последовательного добавления полимера: Эффект закрепляющего слоя. Langmuir 20 , 4064–4075 (2004).

    CAS Google Scholar

  • 14

    Моторнов М. и др. Коллоидные системы, реагирующие на раздражение, из смешанных наночастиц, покрытых кистью. Adv. Функц. Матер. 17 , 2307–2314 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 15

    Abu-Lail, N. I., Kaholek, M., LaMattina, B., Clark, R. L. & Zauscher, S. Датчик. Actuat. B-Chem. 114 , 371–378 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 16

    Эйрес, Н., Сайрус, С. Д. и Бриттен, У. Дж. Поверхности, реагирующие на раздражение, с использованием щеток из полиамфолитных полимеров, полученных радикальной полимеризацией с переносом атома. Langmuir 23 , 3744–3749 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 17

    Аззарони, О., Браун, А. и Хак, У. Т. С. Переходы смачивания полицвиттерионных щеток UCST, вызванные самоассоциацией. Angew. Chem. Int. Эд. 45 , 1770–1774 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 18

    Сантер, С., Копышев, А., Донг, Дж., Янг, Х. К. и Рухе, Дж. Динамически реконфигурируемые полимерные пленки: влияние на нанодвижение. Adv. Матер. 18 , 2359–2362 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 19

    Wu, T. et al. Поведение кистей из полиакриловой кислоты с закреплением на поверхности с градиентами плотности прививки на твердых основаниях: 1.Экспериментируйте. Макромолекулы 40 , 8756–8764 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 20

    Xu, C. et al. Влияние длины блока на реакцию блок-сополимерных щеток на растворитель: комбинаторное исследование с градиентами блок-сополимерных щеток. Макромолекулы 39 , 3359–3364 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 21

    Моторнов, М., Шепарович Р., Токарев И., Ройтер Ю. и Минько С. Несмачиваемые тонкие пленки из гибридных полимерных щеток могут быть гидрофильными. Langmuir 23 , 13–19 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 22

    Шепарович Р., Моторнов М. и Минко С. Адаптация тонких пленок с низкой адгезией из кистей из смешанных полимеров. Langmuir 24 , 13828–13832 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 23

    Шепарович, Р., Моторнов, М., Минко, С. Низкоклеящиеся поверхности, адаптирующиеся к изменяющейся окружающей среде. Adv. Матер. 21 , 1840–1844 (2009).

    CAS Google Scholar

  • 24

    Танака Т. и Филлмор Д. Дж. Кинетика набухания гелей. J. Chem. Phys. 70 , 1214–1218 (1979).

    CAS Google Scholar

  • 25

    Туми, Р., Freidank, D. & Ruhe, J. Поведение при набухании тонких, поверхностно прикрепленных полимерных сетей. Макромолекулы 37 , 882–887 (2004).

    CAS Google Scholar

  • 26

    Кроу-Уиллоуби, Дж. А. и Джензер, Дж. Формирование и свойства чувствительных полимерных поверхностей на основе силоксана с настраиваемой кинетикой реконструкции поверхности. Adv. Функц. Матер. 19 , 460–469 (2009).

    CAS Google Scholar

  • 27

    Кроу, Дж.A. & Genzer, J. Создание чувствительных поверхностей с индивидуальной кинетикой переключения смачиваемости и обратимостью реконструкции. J. Am. Chem. Soc. 127 , 17610–17611 (2005).

    CAS Google Scholar

  • 28

    Токарев И., Орлов М., Минько С. Чувствительные полиэлектролитные гелевые мембраны. Adv. Матер. 18 , 2458–2460 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 29

    Токарев, И.& Минко, С. Множественные реактивные иерархически структурированные мембраны: новые сложные биомиметические материалы для биосенсоров, контролируемого высвобождения, биохимических ворот и нанореакторов. Adv. Матер. 21 , 241–247 (2009).

    CAS Google Scholar

  • 30

    Токарев И. и др. Чувствительные к стимулам гидрогелевые мембраны в сочетании с биокаталитическими процессами. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 3 , 532–536 (2009).

    Google Scholar

  • 31

    Декер, Г. Нечеткие наноузлы: к слоистым полимерным мультикомпозитам. Наука 277 , 1232–1237 (1997).

    CAS Google Scholar

  • 32

    Львов, Ю., Арига, К., Ичиносе, И., Кунитаке, Т. Сборка многокомпонентных белковых пленок с помощью электростатической послойной адсорбции. J. Am. Chem.Soc. 117 , 6117–6123 (1995).

    CAS Google Scholar

  • 33

    Decher, G. & Schlenoff, J. B. Многослойные тонкие пленки (Wiley-VCH, 2003).

    Google Scholar

  • 34

    Итано, К., Чой, Дж. Й. и Рубнер, М. Ф. Механизм индуцированных pH переходов прерывистого набухания / распухания многослойных полиэлектролитных пленок, содержащих поли (аллиламингидрохлорид). Макромолекулы 38 , 3450–3460 (2005).

    CAS Google Scholar

  • 35

    Харлампиева, Е., Козловская, В., Тютина, Дж., Сухишвили, С. А. Водородно-связанные многослойные термочувствительные полимеры. Макромолекулы 38 , 10523–10531 (2005).

    CAS Google Scholar

  • 36

    Хуа Ф., Цуй Т. Х. и Львов Ю.М. Ультратонкие кантилеверы на основе полимерно-керамического нанокомпозита, собранных методом послойной адсорбции. Nano Lett. 4 , 823–825 (2004).

    CAS Google Scholar

  • 37

    Mertz, D. et al. Механически реагирующие наноклапаны на основе многослойных полиэлектролитов. Nano Lett. 7 , 657–662 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 38

    Городская, м.W. Интеллектуальные полимерные покрытия; текущие и будущие достижения. Polym. Ред. 46 , 329–339 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 39

    Мисра А., Джарретт В. Л. и Урбан М. В. Коллоидные дисперсии, содержащие фторметакрилат: синтез с помощью фосфолипидов, морфология частиц и стратификация в зависимости от температуры. Макромолекулы 40 , 6190–6198 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 40

    Моторнов, М., Шепарович, Р., Лупицкий, Р., Мак-Вильямс, Э. и Минко, С. Супергидрофобные поверхности, образованные из водных дисперсий иерархически собранных наночастиц, покрытых обратимо переключаемой оболочкой. Adv. Матер. 20 , 200–205 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 41

    Урбан, М. В. Стратификация, чувствительность к стимулам, самовосстановление и передача сигналов в полимерных сетях. Prog. Polym.Sci. 34 , 679–687 (2009).

    CAS Google Scholar

  • 42

    Андреева, Д. В., Фикс, Д., Мохвальд, Х., Щукин, Д. Г. Самовосстанавливающиеся антикоррозионные покрытия на основе pH-чувствительных наноструктур полиэлектролит / ингибитор сэндвич-типа. Adv. Матер. 20 , 2789–2794 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 43

    Баджпай, А.К., Шукла, С. К., Бхану, С. и Канкане, С. Чувствительные полимеры в контролируемой доставке лекарств. Prog. Polym. Sci. 33 , 1088–1118 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 44

    Александр, К. и Шакешев, К. М. Чувствительные полимеры на стыке биологии и материаловедения. Adv. Матер. 18 , 3321–3328 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 45

    Лутольф, М.P. et al. Синтетические матриксные чувствительные к металлопротеиназе гидрогели для проведения регенерации тканей: инженерные характеристики клеточной инвазии. Proc. Natl Acad. Sci. США 100 , 5413–5418 (2003).

    CAS Google Scholar

  • 46

    Аларкон, К. Д. Х., Фархан, Т., Осборн, В. Л., Хак, В. Т. С. и Александер, К. Биоадгезия на полимерных щетках с микроструктурой, реагирующими на раздражители. J. Mater. Chem. 15 , 2089–2094 (2005).

    Google Scholar

  • 47

    Ионов, Л., Хубенов, Н., Сидоренко, А., Стамм, М., Минко, С. Поверхность командного полимера, реагирующего на стимулы, для создания градиентов белка. Биоинтерфазы 4 , FA45 – FA49 (2009).

    CAS Google Scholar

  • 48

    Хаяси, Г., Хагихара, М., Доно, К. и Накатани, К.Фоторегуляция взаимодействия пептид-РНК на поверхности золота. J. Am. Chem. Soc. 129 , 8678–8679 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 49

    Эбара, М. и др. Поверхности для культур клеток, чувствительные к температуре, позволяют «вкл / выкл» контролировать аффинность между клеточными интегринами и лигандами RGDS. Биомакромолекулы 5 , 505–510 (2004).

    CAS Google Scholar

  • 50

    Lue, S.J., Hsu, J. J. & Wei, T. C. Моделирование проникновения лекарственного средства через термочувствительные мембраны щеток из поли ( N -изопропилакриламид), привитых на микропористые пленки. J. Membrane Sci. 321 , 146–154 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 51

    Моторнов М. и др. Переключаемая селективность для стробирования ионного транспорта со смешанными полиэлектролитными щетками: приближение к «умным» системам доставки лекарств. Нанотехнологии 20 , 434006 (2009).

    Google Scholar

  • 52

    Вонг, В. Н. и др. Разделение пептидов с помощью полиионных наногубок для анализа MALDI-MS. Langmuir 25 , 1459–1465 (2009).

    CAS Google Scholar

  • 53

    Nagase, K. et al. Влияние плотности трансплантата и длины цепи на разделение биоактивных соединений нанослойными термореактивными полимерными поверхностями щеток. Langmuir 24 , 511–517 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 54

    Эдмондсон, С., Фрида, К., Комри, Дж. Э., Онк, П. Р., Хак, У. Т. С. Потеря устойчивости квазидвумерных полимеров. Adv. Матер. 18 , 724–728 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 55

    Чжоу, Ф., Шу, В. М., Велланд, М. Э. и Хак, В. Т. С. Высоко обратимое и многоступенчатое управление кантилевером, приводимое в действие щетками из полиэлектролита. J. Am. Chem. Soc. 128 , 5326–5327 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 56

    Валяев А., Абу-Лейл Н. И., Лим Д. В., Чилкоти А. и Заушер С. Ощущение и приведение в действие микрокантилевера с привитыми к концам чувствительными к стимулам эластиноподобными полипептидами. Langmuir 23 , 339–344 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 57

    Чжоу, Ф.и другие. Щетка из полиэлектролита усиливала электроактивацию микрокантилеверов. Nano Lett. 8 , 725–730 (2008).

    Google Scholar

  • 58

    Singamaneni, S. et al. Биматериальные микрокантилеверы как гибридная сенсорная платформа. Adv. Матер. 20 , 653–680 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 59

    Йонас, А. М., Ху, З. Дж., Глинель, К. и Хак, У. Т. С. Влияние наноконфайнмента на коллапс отзывчивых полимерных щеток. Nano Lett. 8 , 3819–3824 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 60

    Ли, В. К., Патра, М., Линсе, П. и Заушер, С. Масштабируемость щеток из полимеров с нанопокрытием. Small 3 , 63–66 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 61

    Рейнор, Дж.Э., Петри, Т. А., Гарсия, А. Дж. И Коллард, Д. М. Контроль адгезии клеток к титану: функционализация кистей из поли [олиго (этиленгликоль) метакрилата] пептидами, прилипающими к клеткам. Adv. Матер. 19 , 1724–1728 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 62

    Howse, J. R. et al. Возвратно-поступательное генерирование энергии в синтетической мышце, управляемой химическими веществами. Nano Lett. 6 , 73–77 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 63

    Мерлиц, Х., Хе, Г. Л., Ву, К. Х. и Соммер, Дж. У. Нестабильность поверхности щеток из монодисперсных и плотно привитых полимеров. Макромолекулы 41 , 5070–5072 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 64

    Токарева И., Минко С., Фендлер Дж. Х. и Хаттер Э. Наносенсоры на основе чувствительных полимерных щеток и спектроскопии поверхностного плазмонного резонанса с улучшенным пропусканием наночастиц золота. J. Am. Chem. Soc. 126 , 15950–15951 (2004).

    CAS Google Scholar

  • 65

    Burg, T. P. et al. Взвешивание биомолекул, отдельных клеток и отдельных наночастиц в жидкости. Nature 446 , 1066–1069 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 66

    Gupta, S. et al. Наночастицы золота, иммобилизованные на полимерных щетках, реагирующих на раздражители, в качестве наносенсоров. Макромолекулы 41 , 8152–8158 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 67

    Козловская В.В. и др. Ультратонкие послойные гидрогели с включенными золотыми наностержнями в качестве pH-чувствительных оптических материалов. Chem. Матер. 20 , 7474–7485 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 68

    Podsiadlo, P. et al. Экспоненциальный рост пленок LBL с включенными неорганическими листами. Nano Lett. 8 , 1762–1770 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 69

    Jiang, G.Q., Baba, A. & Advincula, R. Нанотехнология и изготовление запоминающих устройств из послойных ультратонких пленок поли (3,4-этилендиокситиофена) -поли (стиролсульфонат). Langmuir 23 , 817–825 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 70

    Митамура, К., Imae, T., Tian, ​​S. & Knoll, W. Исследование поверхностной плазмонной флуоресценции органических тонких пленок с контролируемым переносом энергии. Langmuir 24 , 2266–2270 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 71

    Хилт, Дж. З., Гупта, А. К., Башир, Р. и Пеппас, Н. А. Сверхчувствительные биомерные сенсоры на основе микрокантилеверов, на которые нанесен рисунок из экологически чувствительных гидрогелей. Biomed. Микроустройства 5 , 177–184 (2003).

    CAS Google Scholar

  • 72

    Mack, N.H. et al. Оптическое преобразование химических сил. Nano Lett 7 , 733–737 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 73

    Канг, Дж. Х. и др. Термочувствительные фотонные кристаллы гидрогеля методом трехмерной голографической литографии. Adv. Матер. 20 , 3061–3065 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 74

    Бен-Моше, М., Алексеев, В. Л. и Ашер, С. А. Быстродействующие сенсоры глюкозы на основе кристаллических коллоидных матриц на фотонных кристаллах. Анал. Chem. 78 , 5149–5157 ​​(2006).

    CAS Google Scholar

  • 75

    Цзян К. Ю., Маркуция С., Пикус Ю. и Цукрук В. В. Свободно подвешенные нанокомпозитные мембраны как высокочувствительные сенсоры. Nature Mater. 3 , 721–728 (2004).

    CAS Google Scholar

  • 76

    Донг, Л., Агарвал А. К., Биби Д. Дж. И Цзян Х. Р. Адаптивные жидкие микролинзы, активируемые гидрогелями, реагирующими на раздражители. Nature 442 , 551–554 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 77

    Хендриксон, Г. Р. и Лайон, Л. А. Биореактивные гидрогели для сенсорного применения. Soft Matter 5 , 29–35 (2009).

    Google Scholar

  • 78

    Сидоренко, А., Крупенкин, Т., Тейлор, А., Фратцл, П., Айзенберг, Дж. Обратимое переключение наноструктур, активируемых гидрогелем, в сложные микроструктуры. Наука 315 , 487–490 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 79

    Куксенок О., Яшин В. В., Балаз А. С. Механически индуцированные химические колебания и движение в чувствительных гелях. Soft Matter 3 , 1138–1144 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 80

    Дисчер, Д.E. et al. Новые применения полимерсом в доставке: от молекулярной динамики до уменьшения размеров опухолей. Prog. Polym. Sci. 32 , 838–857 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 81

    Бланаз, А., Армес, С. П. и Райан, А. Дж. Самособирающиеся агрегаты блок-сополимеров: от мицелл до везикул и их биологические применения. Macromol. Rapid Comm. 30 , 267–277 (2009).

    CAS Google Scholar

  • 82

    Ци, Л., Chapel, J. P., Castaing, J. C., Fresnais, J. & Berret, J. F. Органические и гибридные коацерватные комплексы: совместная сборка и адсорбционные свойства. Soft Matter 4 , 577–585 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 83

    Yan, Y. et al. Иерархическая самосборка в растворах, содержащих ионы металлов, лиганд и диблок-сополимер. Angew. Chem. Int. Эд. 46 , 1807–1809 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 84

    Воец, И.K. et al. Спонтанное нарушение симметрии: образование мицелл Януса. Soft Matter 5 , 999–1005 (2009).

    CAS Google Scholar

  • 85

    Ли, М. Х. и Келлер, П. Стимулирующие полимерные везикулы. Soft Matter , 5 , 927–937 (2009).

    CAS Google Scholar

  • 86

    Chiu, H.C., Lin, Y. W., Huang, Y.F., Chuang, C.K. и Chern, C.S. Полимерные везикулы, содержащие маленькие пузырьки во внутренних водных отсеках и трансмембранные каналы, чувствительные к pH. Angew. Chem. Int. Эд. 47 , 1875–1878 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 87

    О, Дж. К., Драмрайт, Р., Сигварт, Д. Дж. И Матиясевски, К. Разработка микрогелей / наногелей для приложений доставки лекарств. Prog. Polym. Sci. 33 , 448–477 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 88

    Моримото, Н., Цю, X. П., Винник, Ф. М. и Акиёши, К. Двойные чувствительные к стимулам наногели путем самосборки полисахаридов, слегка привитых поли ( N -изопропилакриламидных) цепей с концевыми тиольными группами. Макромолекулы 41 , 5985–5987 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 89

    Моримото, Н., Винник Ф. М. и Акиёши К. Ботриоидная сборка наногелей холестерил-пуллулан / поли ( N -изопропилакриламид). Langmuir 23 , 217–223 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 90

    Моторнов М. и др. «Химические преобразователи» из ансамблей наночастиц работают с логикой. Nano Lett. 8 , 2993–2997 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 91

    Донат, Э., Сухоруков, Г. Б., Карузо, Ф., Дэвис, С. А. и Мохвальд, Х. Новые полые полимерные оболочки путем сборки полиэлектролитов на основе коллоидных шаблонов. Angew. Chem. Int. Эд. 37 , 2202–2205 (1998).

    CAS Google Scholar

  • 92

    Зеликин, А. Н., Ли, К. и Карузо, Ф. Капсулы из поли (метакриловой кислоты), стабилизированного дисульфидом: образование, сшивание и разложение. Chem. Матер. 20 , 2655–2661 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 93

    Леви Т., Дежугнат С. и Сухоруков Г. Б. Полимерные микрокапсулы с углеводно-чувствительными свойствами. Adv. Функц. Матер. 18 , 1586–1594 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 94

    Козловская, В., Харлампиева, Э., Мэнсфилд, М. Л., Сухишвили, С. А. Пленки и капсулы из поли (метакриловой кислоты) гидрогеля: реакция на pH и ионную силу и инкапсуляция макромолекул. Chem. Матер. 18 , 328–336 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 95

    Эдвардс, Э. В., Чанана, М., Ван, Д. и Мохвальд, Х. Обратимый транспорт наночастиц, реагирующий на стимулы, через границы раздела вода / масло. Angew. Chem. Int. Эд. 47 , 320–323 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 96

    Бинкс Б. П., Мураками Р., Армес, С. П. и Фуджи, С. Температурная инверсия эмульсий, стабилизированных наночастицами. Angew. Chem. Int. Эд. 44 , 4795–4798 (2005).

    CAS Google Scholar

  • 97

    Бинкс, Б. П. и Мураками Р. Инверсия фаз материалов, стабилизированных частицами, от пен до сухой воды. Nature Mater. 5 , 865–869 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 98

    Лу, Ю., Мей, Ю., Дрекслер, М. и Баллауфф, М. Термочувствительные частицы ядро-оболочка в качестве носителей для наночастиц Ag: Модуляция каталитической активности с помощью фазового перехода в сетях. Angew. Chem. Int. Эд. 45 , 813–816 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 99

    Lu, Y. et al. Термочувствительный микрогель ядро-оболочка как «нанореактор» для каталитически активных металлических наночастиц. J. Mater. Chem. 19 , 3955–3961 (2009).

    CAS Google Scholar

  • 100

    Skirtach, A. G. et al. Высвобождение инкапсулированных материалов внутри живых клеток под действием лазера. Angew. Chem. Int. Эд. 45 , 4612–4617 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 101

    Крефт, О., Хавьер, А. М., Сухоруков, Г. Б., Парак, В. Дж. Полимерные микрокапсулы в качестве мобильных локальных датчиков pH. J. Mater.Chem. 17 , 4471–4476 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 102

    Гиллис, Э. Р., Йонссон, Т. Б. и Фречет, Дж. М. Дж. Чувствительные к стимулам супрамолекулярные сборки линейно-дендритных сополимеров. J. Am. Chem. Soc. 126 , 11936–11943 (2004).

    CAS Google Scholar

  • 103

    Laugel, N. et al. Связь между режимом роста многослойных полиэлектролитов и энтальпией комплексообразования полианион / поликатион. J. Phys. Chem. B 110 , 19443–19449 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 104

    Какидзава Ю. и Катаока К. Мицеллы блок-сополимера для доставки гена и родственных соединений. Adv. Доставка лекарств. Ред. 54 , 203–222 (2002).

    CAS Google Scholar

  • 105

    Оиси М., Хаяси Х., Мичихиро И. Д. и Нагасаки Ю.Эндосомное высвобождение и внутриклеточная доставка противоопухолевых препаратов с использованием pH-чувствительных ПЭГилированных наногелей. J. Mater. Chem. 17 , 3720–3725 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 106

    Lee, E. S., Kim, D., Youn, Y. S., Oh, K. T. & Bae, Y.H. Носитель на основе наногелевого миметика вируса. Angew. Chem. Int. Эд. 47 , 2418–2421 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 107

    Жулина, Е.Б., Сингх, С. и Балаз, А. С. Формирование пленок с рисунком из связанных диблок-сополимеров. Макромолекулы 29 , 6338–6348 (1996).

    CAS Google Scholar

  • 108

    Роан, Дж. Р. Мягкие нанополиэдры как путь к многовалентным наночастицам. Phys. Rev. Lett. 96 , 248301 (2006).

    Google Scholar

  • 109

    Мюллер, М.Фазовая диаграмма кисти из смешанного полимера. Phys. Ред. E 65 , 30802 (2002).

    Google Scholar

  • 110

    Веннинг, Л., Мюллер, М. и Биндер, К. Как расположение точек прививки влияет на структуру щеток из однокомпонентных и смешанных полимеров? Europhys. Lett. 71 , 639–645 (2005).

    CAS Google Scholar

  • 111

    Инь, Ю.H. et al. Исследование моделирования отжига щеток из диблок-сополимера в селективных растворителях. Макромолекулы 40 , 5161–5170 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 112

    Матсен М. В. Стандартная модель Гаусса для расплавов блок-сополимеров. J. Phys. Конденс. Иметь значение. 14 , R21 – R47 (2002).

    CAS Google Scholar

  • 113

    Müller-Plathe, F.Крупнозернистое моделирование полимеров: от атомистического до мезоскопического масштаба и обратно. Chemphyschem 3 , 754–769 (2002).

    Google Scholar

  • 114

    Praprotnik, M., Delle Site, L. & Kremer, K. Мультимасштабное моделирование мягкой материи: от масштабирования до адаптивного разрешения. Annu. Rev. Phys. Chem. 59 , 545–571 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 115

    Мерлиц, Х., Хе, Г. Л., Соммер, Дж. У. и Ву, К. Х. Реверсивные полимерные щетки с гидрофобным / гидрофильным поведением: исследование динамики Ланжевена. Макромолекулы 42 , 445–451 (2009).

    CAS Google Scholar

  • 116

    Fang, F. & Szleifer, I. Контролируемое высвобождение белков с поверхностей, модифицированных полимером. Proc. Natl Acad. Sci. США 103 , 5769–5774 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 117

    Шлейфер, И.И Кариньяно, М. А. Связанные полимерные слои: фазовые переходы и снижение адсорбции белка. Macromol. Rapid Comm. 21 , 423–448 (2000).

    CAS Google Scholar

  • 118

    Исраэлс Р., Лермакерс Ф. А. и Флир Г. Дж. К теории привитых слабых поликислот. Макромолекулы 27 , 3087–3093 (1994).

    CAS Google Scholar

  • 119

    Е.Ю., Маккой, Дж. Д. и Курро, Дж. Г. Применение теории функционала плотности к связанным полимерным цепям: эффект межмолекулярного притяжения. J. Chem. Phys. 119 , 555–564 (2003).

    CAS Google Scholar

  • 120

    Рен, К. Л., Нап, Р. Дж. И Шлейфер, И. Роль водородных связей в связанных полимерных слоях. J. Phys. Chem. B 112 , 16238–16248 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 121

    Жулина, Е.Б. и Лермакерс, Ф. А. М. Самосогласованный полевой анализ нейрофиламентной кисти с аминокислотным разрешением. Biophys. J. 93 , 1421–1430 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 122

    Tagliazucchi, M., Calvo, E. J. & Szleifer, I. Молекулярная теория химически модифицированных электродов окислительно-восстановительными полиэлектролитами в условиях равновесия: сравнение с экспериментом. J. Phys. Chem. С 112 , 458–471 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 123

    Tagliazucchi, M., Calvo, E. J. & Szleifer, I. Редокс и кислотно-основное связывание в ультратонких полиэлектролитных пленках. Langmuir 24 , 2869–2877 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 124

    Мендес, С., Курро, Дж. Г., Маккой, Дж. Д. и Лопес, Г. П. Вычислительное моделирование структурных изменений связанного поли ( N -изопропилакриламида), вызванных температурой, с помощью теории самосогласованного поля. Макромолекулы 38 , 174–181 (2005).

    CAS Google Scholar

  • 125

    Ван, К. Внутренняя структура и компенсация заряда многослойных полиэлектролитов: численное исследование. Soft Matter 5 , 413–424 (2009).

    CAS Google Scholar

  • 126

    Паттанайек, С. К. и Перейра, Г. Г. Форма мицелл, образованных из сильно адсорбированных привитых полимеров в плохих растворителях. Macromol. Теор. Simul. 14 , 347–357 (2005).

    CAS Google Scholar

  • 127

    Нетц, Р. и Андельман, Д. Нейтральные и заряженные полимеры на границах раздела. Phys. Отчет 380 , 1–95 (2003).

    CAS Google Scholar

  • 128

    Ван, Дж. И Мюллер, М. Микрофазовое разделение щеток из диблок-сополимера в селективных растворителях: моделирование одноцепочечных сред в среднем поле и анализ интегральной геометрии. Макромолекулы 42 , 2251–2264 (2009).

    CAS Google Scholar

  • 129

    Гроот Р. Д. и Уоррен П. Б. Динамика диссипативных частиц: устранение разрыва между атомистическим и мезоскопическим моделированием. J. Chem. Phys. 107 , 4423–4435 (1997).

    CAS Google Scholar

  • 130

    Daoulas, K. Ch. И Мюллер, М.Сравнение моделирования липидных мембран с мембранами из блок-сополимеров. Adv. Polym. Sci. 224 , 197–233 (2009).

    Google Scholar

  • 131

    Santer, S. et al. Память рисунков на поверхности кистей из смешанных полимеров: моделирование и эксперимент. Langmuir 23 , 279–285 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 132

    Сантер, С., Копышев, А., Донгес, Дж., Янг, Х. К. и Рюэ, Дж. Доменная память смешанных полимерных кистей. Langmuir 22 , 4660–4667 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 133

    Tam, T. K., Ornatska, M., Pita, M., Minko, S. & Katz, E. Полимерный щеточно-модифицированный электрод с переключаемой и регулируемой окислительно-восстановительной активностью для биоэлектронных приложений. J. Phys. Chem. С 112 , 8438–8445 (2008).

    CAS Google Scholar

  • 134

    Моторнов, М.и другие. Интегрированная многофункциональная наносистема из командных наночастиц и ферментов. Малый 5 , 817–820 (2009).

    CAS Google Scholar

  • 135

    Maye, M. M., Nykypanchuk, Cuisinier, M., van der Lelie, D. & Gang, O. Nature Mater. 8 , 388–391 (2009).

    CAS Google Scholar

  • 136

    Гош, Б. и Урбан, М.W. Самовосстанавливающиеся оксетан-замещенные хитозановые полиуретановые сети. Наука 323 , 1458–1460 (2009).

    CAS Google Scholar

  • Химия полимеров - Американское химическое общество

    Клеи

    Клеи - часть повседневной жизни. Они эволюционировали от ранних клеев с более низкими характеристиками, изготовленных из натуральных продуктов, до универсальных высокоэффективных клеев, используемых сегодня.Клеи используются для производства многослойных пленок, используемых в пищевой упаковке для продления срока хранения, и они являются важным компонентом защищенных от взлома упаковок, которые обеспечивают безопасность лекарств, отпускаемых без рецепта. Клеи, возможно, должны быть очень гибкими для использования в этикетках и лентах или демонстрировать высокую прочность и долговечность для склеивания различных металлов и композитов, присутствующих в современных автомобилях и самолетах. 3M, Bostik, DAP, Henkel, H.B. Все полнее работают в этой области, некоторые на глобальном уровне, а другие на региональном уровне для более специализированных приложений.

    Сельское хозяйство

    Полимеры используются во всем: от оболочки семян для улучшения прорастания до контейнеров для свежих продуктов в продуктовом магазине; от мульчирующей пленки для борьбы с сорняками и экономии воды до пластиковых горшков в теплицах. Устойчивое сельское хозяйство разработано с целью максимального использования земель и сохранения природных ресурсов, а полимеры в виде пластмасс способствуют достижению этой цели. Однако более широкое использование пластмасс, предназначенных для длительного использования, но используемых в краткосрочных целях, создает проблемы утилизации и защиты окружающей среды.Текущие исследования сосредоточены на использовании природных полимеров (т.е. углеводов, таких как крахмал и целлюлоза, растительные белки и масла) для создания биоразлагаемых пластиков для замены пластмасс из нефти, а также на разработке функциональных биополимеров, чувствительных к окружающей среде и выделяющих агрохимикаты по запросу в управляемая мода. В этой области работают компании Dow Agrosciences, DuPont, GE Polymers, Monsanto, NatureWorks LLC, SABIC.

    Альтернативная энергия

    Открытие в конце 1970-х годов электрически проводящих сопряженных полимеров положило начало попыткам использовать полимеры в электронных приложениях.Превосходная светособирающая способность сопряженных полимеров делает их идеальными кандидатами для использования в органических солнечных элементах. Возможность обрабатывать сопряженные полимеры и печатать их с рулона на рулон обещает снизить производственные затраты на технологию солнечных батарей. Исследования в этой области в основном сосредоточены на разработке, синтезе и обработке полимерных материалов для улучшения характеристик устройств. Сопряженные полимеры находят множество применений помимо солнечных элементов, включая светоизлучающие диоды, полевые транзисторы и датчики.Электропроводящие сопряженные полимеры начали появляться в коммерческих продуктах, и с обещанием улучшенных характеристик появляется много возможностей для этой появляющейся технологии.

    Биотехнология

    Биотехнология (сокращенно «биотехнология») - это область прикладной биологии, которая включает использование живых организмов и биопроцессов для создания или модификации продуктов. Выращивание растений рассматривается как самый ранний пример биотехнологии и предшественник современной генной инженерии и технологий культивирования клеток и тканей.Многие продукты биотехнологии представляют собой полимеры, включая белки / ферменты, ДНК, РНК, полисахариды, и используются в здравоохранении, растениеводстве и других областях сельского хозяйства / окружающей среды и все чаще для производства мономеров или полимеров. Ферменты для синтеза и биоразложения материалов - растущая область исследований - использование биополимеров для разложения органических полимеров (таких как целлюлоза), для получения возобновляемых основных химических веществ или топлива. Компании, работающие в этой области, производят семена для культур, устойчивых к определенным заболеваниям, покрытия семян с особыми свойствами, пластмассы на биологической основе и растения, устойчивые к засухе, в том числе Bayer, Cargill, Dow, DuPont, GenenTech, Metabolix, Monsanto. , Myriant и NatureWorks LLC.

    Химическая промышленность

    Химическая промышленность имеет решающее значение для современной мировой экономики и работает над преобразованием таких сырьевых материалов, как нефть, природный газ, воздух, вода, металлы и минералы, в более чем 70 000 различных продуктов. Эти базовые продукты затем используются для производства потребительских товаров, а также в обрабатывающей промышленности, сфере услуг, строительстве, сельском хозяйстве и других отраслях. Большая часть продукции химической промышленности во всем мире - это полимеры и связанные с ними полимеры, включая эластомеры (каучуки), волокна, пластмассы, клеи, покрытия и многое другое.Основные обслуживаемые отрасли включают резиновые и пластмассовые изделия, текстиль, одежду, нефтепереработку, целлюлозно-бумажную промышленность и первичные металлы. Примеры химических компаний, занимающихся химией полимеров, включают BASF, Bayer, Braskem, Celanese, Dow, DSM, DuPont, Eastman, Evonik, Huntsman, Mitsui Chemicals, SABIC, Shell Chemicals и Wanhua Chemical.

    Покрытия

    Покрытия наносятся на поверхность многих промышленных объектов в декоративных и / или функциональных целях.Многие покрытия, с которыми мы ежедневно сталкиваемся в транспортных средствах (автомобили, поезда, самолеты и т. Д.), Инфраструктуре (например, мосты, бетон), строительстве (краска для жилых или коммерческих зданий), мебели, упаковке пищевых продуктов или менее часто встречающихся, но не менее важных , промышленное оборудование, трубы и резервуары, а также военные транспортные средства основаны на химии органических полимеров. Помимо эстетики, покрытия обеспечивают жизненно важную защиту объекта от разрушения под воздействием факторов окружающей среды, таких как солнечный свет, влажность или кислород.Стальные мосты 1800-х годов все еще функционируют сегодня во многом благодаря полимерным покрытиям, которые защищали их от коррозии. Некоторые крупные компании, занимающиеся производством полимерных покрытий, включают AkzoNobel, BASF, Bayer MaterialScience LLC, Dow, DSM, DuPont, PPG Industries, 3M и Sherwin Williams.

    Медицина

    Современная медицина во многом опирается на последние достижения науки о полимерах. Медицинские применения химии полимеров охватывают, казалось бы, обычные материалы, такие как латексные перчатки, бинты и трубки, до таких сложных приложений, как самозавязывающиеся швы, имплантируемые медицинские устройства и искусственные суставы.Исследования в области доставки лекарств - отличный пример того влияния, которое химия полимеров оказала на мир медицины: последние достижения позволяют осуществлять целенаправленную доставку лекарств непосредственно в опухолевую ткань с использованием специально разработанных полимерных наноматериалов. Достижения в области биоразлагаемых полимеров создали продукты для использования в приложениях биомедицинской инженерии в качестве каркасов, которые поддерживают рост тканей, а затем медленно разрушаются после имплантации в организм.

    зеленый

    Химия экологически чистых полимеров включает разработку зеленых (экологически чистых) полимеров, в настоящее время ориентированных на более экологичную упаковку, включая биоразлагаемые материалы, съедобные пищевые упаковки, биологические / возобновляемые мономеры и процессы, которые минимизируют количество используемого упаковочного материала.Кроме того, продолжаются усилия по разработке полимеров с меньшим воздействием на окружающую среду для более долговечных товаров. Многие поставщики проводят полный анализ жизненного цикла, который учитывает все, от исходных материалов до окончательной утилизации, включая воздействие на окружающую среду и здоровье. Использование исходных материалов, то есть мономеров, полученных из возобновляемых ресурсов биологического происхождения, таких как растения, или воспроизводящих полимеров, уже присутствующих в природе, является успешной стратегией для многих компаний. Для существующих синтетических полимеров делаются попытки уменьшить использование органических растворителей и увеличить рециркуляцию и повторное использование.Например, для ПЭТ можно использовать этиленгликоль, полученный из природного сырья. Ведущим коммерчески доступным «зеленым» полимером является поли (молочная кислота) или PLA. Этот термопласт может использоваться в упаковке и во многих других областях. PLA можно компостировать по окончании срока службы или гидролизовать до исходных мономеров для повторного использования.

    Нанотехнологии Полимеры

    идеально подходят для применения в нанотехнологиях. Размер отдельной молекулы полимера может быть в нанометровом масштабе; Используя эту особенность, полимеры можно использовать в качестве наноразмерных строительных блоков для создания устройств с крошечными функциями, недоступными никакими другими способами.Недавние достижения в химии полимеров позволяют синтезировать новые материалы, которые могут самоорганизовываться в структуры с наноразмерным порядком в растворе или в объеме. Эти передовые материалы имеют многообещающие применения в областях наномедицины, электроники, солнечной энергии и многих других. К материалам, находящимся на переднем крае этой области, относятся углеродные волокна на основе углерода и углеродные нанотрубки, которые используются в электротехнике, в качестве проводящих клеев, в качестве высокопрочных материалов, в качестве полевых излучателей, для хранения водорода и ионов, в качестве химических и генетических зондов, в солнечной энергии. клетки, волокна, носители катализаторов, сверхпроводники, волокна и ткани, накопители энергии, медицинские приложения, пленки, наномоторы, эластомеры и многое другое.Некоторые крупные компании, занимающиеся нанотехнологиями, включают IBM, PPG Industries и Solvay.

    Нефть и газ

    Полимерные материалы используются на всех этапах производственно-сбытовой цепочки нефтегазовой отрасли, от добычи нефти и газа до промежуточного и, наконец, нефтеперерабатывающего производства топлива и специальных химикатов. Они часто используются в сложных условиях, включая высокие температуры, высокие температуры. давления и рассола. Полимеры в твердом состоянии включают инженерные материалы, такие как пластмассы, волокна и эластомеры, для использования на площадках нефтяных скважин и морских платформах, включая строительство таких конструкций, как трубопроводы, проппанты при гидроразрыве пласта и в качестве покрытий.Полимерные добавки используются при добыче нефти в качестве буровых растворов, стимуляторов скважин, ингибиторов коррозии, ингибиторов образования накипи и модификаторов вязкости. Они даже используются в качестве компонентов цементов, используемых для защиты обсадных труб в скважине.

    В последующих операциях полимерные добавки используются для улучшения характеристик или решения эксплуатационных проблем на нефтеперерабатывающем заводе, в распределительных системах и резервуарах для хранения, а также в различных приложениях для транспортировки и сжигания топлива.Полимеры могут использоваться как отдельные продукты для решения конкретных проблем на нефтеперерабатывающем заводе, могут быть объединены с другими продуктами для создания многофункционального пакета для использования в готовых топливах или смазочных материалах для автомобильной промышленности, среди прочего. Некоторые конкретные примеры полимерных добавок, используемых в последующих применениях, включают синтетические базовые компоненты для смазочных материалов, средства, уменьшающие сопротивление трубопроводов, присадки, улучшающие хладотекучесть, деэмульгаторы, добавки для контроля отложений, диспергаторы, модификаторы трения, ингибиторы коррозии, пеногасители и присадки, улучшающие вязкость.

    Резина

    Каучуки - это полимеры, которые при растяжении или деформации возвращаются к своей первоначальной или близкой к исходной форме, и используются в шинах, конвейерных лентах, шлангах, игрушках, автомобильных деталях и тысячах других продуктов. Резина, часто представляющая собой смесь полимеров, обладает высокой устойчивостью к нагреванию, влаге и другим материалам. Каучук можно найти в природе в деревьях, кустарниках и других растениях, и его можно производить с помощью химических средств (синтетический каучук). Третий класс, называемый термопластическими эластомерами, возвращается к своей первоначальной или почти исходной форме при растяжении или деформации, но плавится при воздействии высоких температур и может быть переработан.Большая часть натурального каучука производится в Азии, но его также можно производить в Индии, Африке, Центральной и Южной Америке. Он продается как товар через трейдеров. Синтетический каучук производится многими компаниями по всему миру, включая Firestone, Goodyear, Lanxess, Michelin, Zeon и сотни других. Синтетический каучук продается либо напрямую у этих компаний, либо через дистрибьюторов.

    Синтетические волокна

    Полиэстер является преобладающим классом синтетических волокон (72% мирового производства синтетических волокон), причем наиболее распространенным специфическим полимером является полиэтилентерефталат (ПЭТ).Этот полимер используется в широком спектре текстильных изделий, в основном в повседневной одежде - часто в смеси с хлопком - и в спортивной одежде. Он также используется в различных нетканых материалах. Следующим по распространенности классом является полиамид, также известный как нейлон, который используется в интимной одежде, рабочей одежде, промышленных тканях, уличной одежде и коврах. Двумя наиболее важными полиамидами являются полиамид-6,6 и полиамид-6, которые похожи по структуре и обладают схожими свойствами. Они различаются используемыми мономерами и процедурой полимеризации, что приводит к некоторым различиям в характеристиках прочности на растяжение и термических характеристиках.Спандекс (эластан) представляет собой термопластический эластомер на основе полиуретана и мочевины, который способствует восстановлению упругости при использовании в качестве второстепенного компонента (1-25%) в тканях с другими «твердыми» волокнами, такими как хлопок, полиэстер или полиамид. Синтетические волокна полипропилена (полиолефин) используются в ковровых покрытиях, нетканых материалах и некоторых видах спортивной одежды (чаще в Европе). Полимеры также используются в качестве покрытий для придания тканям определенных свойств, в том числе маслостойких и устойчивых к пятнам обработки (поли (перфторалкилакрилаты)), устойчивых к образованию складок средств обработки хлопчатобумажных тканей (глиоксалевые смолы) и гидрофильных обработок, которые придают водопоглощающие свойства - особенно для полиэфирные ткани, используемые в спортивной одежде.Коммерческие производители синтетических волокон включают Hyosung, Indorama, Invista, Reliance Industries Limited и UNIFI.

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


    Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

    Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

    • В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
    • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
    • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
    • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
    • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с вашим системным администратором.

    Почему этому сайту требуются файлы cookie?

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


    Что сохраняется в файле cookie?

    Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

    Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

    Полимеры и пластмассы: введение в химию

    1 Полимеры разные ...

    Давайте начнем с рассмотрения известного всем искусственного полимера в виде гибких прозрачных пластиковых пакетов : полиэтилена . Это также один из простейших полимеров, состоящий из цепей произвольной длины (но обычно очень длинных), состоящих из двухуглеродных звеньев.

    Вы заметите некоторую "нечеткость" в том, как полиэтиленовые конструкции представлены выше.Волнистые линии на концах длинной конструкции указывают на то, что один и тот же узор продолжается бесконечно. Более компактное обозначение справа показывает минимальную повторяющуюся единицу, заключенную в скобки с надписями на тире; это означает то же самое и является предпочтительным способом изображения полимерных структур.

    Полимеры и «чистые вещества»

    В большинстве областей химии «чистое вещество» имеет определенную структуру, молярную массу и свойства.Однако оказывается, что немногие полимерные вещества являются однородными в этом отношении. Это особенно касается синтетических полимеров, молекулярные массы которых охватывают диапазон значений, как и последовательность, ориентация и связность отдельных мономеров. Таким образом, большинство синтетических полимеров на самом деле представляют собой смеси , а не чистые вещества в обычном химическом смысле этого слова. Их молекулярные массы обычно распределяются в широком диапазоне. (Подробнее)

    Формы полимерных молекул: представьте

    спагетти!

    Пусть вас не вводят в заблуждение химические формулы, которые изображают полимеры, такие как полиэтилен, как достаточно прямые цепи замещенных атомов углерода.Свободное вращение вокруг связей C — C позволяет длинным полимерным молекулам скручиваться и запутываться, очень похоже на спагетти. Таким образом, полимеры обычно образуют аморфных твердых веществ. Однако есть способы, которыми можно частично ориентировать определенные полимеры.

    Как классифицируются полимеры

    Полимеры можно классифицировать по способам, которые отражают их химический состав или, что более важно, их свойства и применение.Многие из этих факторов сильно взаимозависимы, и большинство из них обсуждается более подробно в следующих разделах этой страницы.

    Классификация по структуре
    • Природа мономерных звеньев
    • Средняя длина цепи и молекулярная масса
    • гомополимеры (один вид мономерного звена) или сополимеры ;
    • Цепная топология: как связаны мономерные звенья
    • Наличие или отсутствие перекрестного разветвления
    • Способ полимеризации
    Классификация по свойствам:
    • Плотность
    • Термические свойства - могут ли они размягчаться или плавиться при нагревании?
    • Степень кристалличности
    • Физические свойства, такие как твердость, прочность, обрабатываемость.
    • Растворимость, газопроницаемость
    Классификация по применению:
    • формованные и формованные изделия («пластмассы»)
    • листов и пленки
    • эластомеры (т.е. эластичные полимеры, такие как резина)
    • клеи
    • Покрытия, краски, чернила
    • волокна и пряжа

    Физические свойства полимеров


    Физические свойства полимера, такие как его прочность и гибкость, зависят от:

    • длина цепи - как правило, чем длиннее цепи, тем прочнее полимер;
    • боковые группы - полярные боковые группы (включая те, которые приводят к образованию водородных связей) дают более сильное притяжение между полимерными цепями, делая полимер более прочным;
    • разветвление - прямые неразветвленные цепи могут упаковываться вместе более плотно, чем сильно разветвленные цепи, давая полимеры, которые имеют более высокую плотность, более кристаллические и, следовательно, более прочные;
    • сшивание - если полимерные цепи прочно связаны друг с другом ковалентными связями, полимер тверже и труднее плавится.
    Классификация по степени кристалличности

    Кристаллические части этого полимера показаны синим цветом. [источник]

    Для очень понятного обсуждения кристалличности полимера см. Эту страницу Macrogalleria.

    Спагетти-подобные переплетения полимерных молекул имеют тенденцию к образованию аморфных твердых тел, но часто случается, что некоторые части могут стать достаточно выровненными для образования области, демонстрирующей кристаллический порядок, поэтому некоторые полимерные твердые тела нередко состоят из случайная смесь аморфных и кристаллических областей.Как и следовало ожидать, более короткие и менее разветвленные полимерные цепи могут легче организовываться в упорядоченные слои, чем длинные цепи. Также помогает водородная связь между соседними цепями, что очень важно для волокнообразующих полимеров, как синтетических (нейлон 6.6), так и натуральных (хлопчатобумажная целлюлоза).

    Классификация по тепловым свойствам: термопласты и реактопласты

    Чистые кристаллические твердые вещества имеют определенные точки плавления, но полимеры, если они вообще плавятся, демонстрируют более сложное поведение.При низких температурах запутанные полимерные цепи имеют тенденцию вести себя как жесткие стекла. Например, натуральный полимер, который мы называем каучуком , становится твердым и хрупким при охлаждении до температуры жидкого азота. Многие синтетические полимеры остаются в этом состоянии при температуре значительно выше комнатной.

    Плавление кристаллического соединения соответствует внезапной потере дальнего порядка; это основная причина того, что такие твердые тела имеют определенные точки плавления, и именно поэтому нет промежуточной формы между жидким и твердым состояниями.В аморфных твердых телах нет дальнего порядка, поэтому нет температуры плавления в обычном понимании. Такие твердые вещества просто становятся все менее и менее вязкими при повышении температуры.

    В некоторых полимерах (известных как термопласты ) существует довольно определенная точка размягчения, которая наблюдается, когда тепловая кинетическая энергия становится достаточно высокой, чтобы позволить внутреннему вращению происходить внутри связей и позволить отдельным молекулам скользить независимо от их соседей. , что делает их более гибкими и деформируемыми.Это определяет температуру стеклования t g .

    Более полное определение температуры стеклования см. Здесь.

    В зависимости от степени кристалличности будет более высокая температура, точка плавления t m , при которой кристаллические области расходятся, и материал становится вязкой жидкостью. Такие жидкости можно легко впрыснуть в формы для изготовления предметов различной формы или экструдировать в листы или волокна.

    Другие полимеры (как правило, сильно сшитые) вообще не плавятся; они известны как реактопласты . Если из них должны быть изготовлены формованные изделия, реакция полимеризации должна происходить внутри форм - гораздо более сложный процесс. Около 20% коммерчески производимых полимеров являются термореактивными; остальные - термопласты.

    2 Термопластичные полимерные конструкции

    Гомополимеры и гетерополимеры

    Сополимеризация - бесценный инструмент для «настройки» полимеров так, чтобы они имели правильную комбинацию свойств для применения.Например, гомополимерный полистирол - это жесткий и очень хрупкий прозрачный термопласт с температурой стеклования 97 ° C. Сополимеризация его с акрилонитрилом дает смягчающий сополимер «SAN», в котором t г повышено до 107 °, что делает его пригодным для использования в прозрачных емкостях для напитков.

    Полимер, состоящий из идентичных мономерных звеньев (как полиэтилен), называется гомополимером . Гетерополимеры состоят из мономеров более чем одного типа.Искусственные гетерополимеры более известны как сополимеры .

    Топология полимерной цепи

    Полимеры также могут быть классифицированы как линейные или разветвленные, что дает следующие формы:

    Мономеры могут быть соединены встык, а также могут быть сшиты для получения более твердого материала:

    Если поперечные связи достаточно длинные и гибкие, соседние цепи могут перемещаться относительно друг друга, образуя эластичный полимер или эластомер .

    Конфигурация и тактичность полимерных цепей

    В линейном полимере, таком как полиэтилен, вращения вокруг одинарных связей углерод-углерод могут позволить цепям изгибаться или скручиваться по-разному, что приводит к спагетти-подобной смеси этих различных конформаций , о которых мы упоминали выше. Но если один из атомов водорода заменяется каким-либо другим элементом, например метильной группой, относительная ориентация отдельных мономерных звеньев, составляющих линейный участок любой углеродной цепи, становится важной характеристикой полимера.

    Изомерия цис-транс возникает из-за невозможности вращения вокруг двойных связей углерод-углерод - в отличие от одинарных связей. Любая пара разнородных заместителей, присоединенных к двум атомам углерода, навсегда заблокирована и находится на одной стороне ( цис, ) или противоположных сторонах ( транс, ) двойной связи.

    Если углеродная цепь содержит двойные связи, тогда становится возможной цис-транс-изомерия , приводя к двум различным возможным конфигурациям (известным как диастереомеры) в каждом звене цепи.Эта, казалось бы, небольшая переменная может сильно повлиять на природу полимера. Например, латекс в натуральном каучуке состоит в основном из цис- -полиизопрена, тогда как транс-изомер (известный как латекс гуттаперчи) имеет очень разные (и, как правило, худшие) свойства.

    Хиральность полимера

    Тетраэдрическая природа углеродных связей имеет важное последствие, которое не раскрывается простыми двумерными структурными формулами: атомы, присоединенные к углероду, могут находиться на одной или другой стороне, и они не будут геометрически эквивалентными, если все четыре из них группы, присоединенные к одному атому углерода, различны.Такие атомы углерода (и присоединенные к ним группы) называются хиральными и могут существовать в двух различных трехмерных формах, известных как энантиомеры .

    Для отдельного атома углерода в полимерной цепи две из присоединенных к нему групп обычно будут сегментами цепи по обе стороны от углерода. Если две оставшиеся группы различны (скажем, одна водородная и другая метиловая), то вышеуказанные условия удовлетворяются, и эта часть цепи может давать две энантиомерные формы.

    Цепь, которую можно представить как (в которой оранжевый и зеленый кружки представляют разные группы), будет иметь несколько хиральных центров, давая начало огромному количеству возможных энантиомеров. На практике обычно достаточно разделить хиральные полимеры на следующие три класса со стереорегулярностью , обычно обозначаемым как такт icity.

    Тактичность полимерной цепи может иметь большое влияние на ее свойства.Например, атактические полимеры, будучи более разупорядоченными, не могут кристаллизоваться.

    Один из главных прорывов в химии полимеров произошел в начале 1950-х годов, когда немецкий химик Карл Циглер открыл группу катализаторов, которые могли эффективно полимеризовать этилен. Примерно в то же время Джулио Натта (итальянец) изготовил первый изотактический (и кристаллический) полиэтилен. Катализаторы Циглара-Натта произвели революцию в химии полимеров, сделав возможным контролировать стереотипность этих гигантских молекул.Они разделили Нобелевскую премию по химии 1963 года.

    3 Как получают полимеры

    Полимеры синтезируются путем соединения маленьких молекул в большие. Но большинство этих мономерных молекул совершенно стабильны, поэтому химики разработали два общих метода, чтобы заставить их реагировать друг с другом, создавая основную цепь по мере протекания реакции.

    Полимеризация с удалением конденсации

    Этот метод (также известный как step-growth ) требует, чтобы мономеры обладали двумя или более видами функциональных групп, которые способны реагировать друг с другом таким образом, что части этих групп объединяются, образуя небольшую молекулу (часто H 2 O), который исключен из двух частей.Теперь пустые места скрепления двух мономеров можно соединить вместе.

    Это происходит, например, при синтезе семейства нейлоновых полимеров, в которых удаленная молекула H 2 O происходит от гидроксильной группы кислоты и одного из аминоводородов:

    Обратите внимание, что мономерные звенья, составляющие полимер, не идентичны исходным компонентам.

    Аддитивная полимеризация

    Добавление или с ростом цепи Полимеризация включает перегруппировку связей внутри мономера таким образом, что мономеры напрямую связываются друг с другом:

    Чтобы это произошло, химически активная молекула
    (называемый инициатором ) необходим для запуска так называемой цепной реакции .Производство полиэтилена - очень распространенный пример такого процесса. В нем используется свободнорадикальный инициатор , который отдает свой неспаренный электрон мономеру, делая последний очень реактивным и способным образовывать связь с другим мономером в этом месте.

    Теоретически должен иметь место только один процесс инициирования цепи, а затем этап продолжения цепи повторяется бесконечно, но на практике требуется несколько этапов инициирования, и в конечном итоге два радикала вступают в реакцию ( обрыв цепи ), чтобы вызвать полимеризация остановилась.

    Как и во всех процессах полимеризации, образуются цепи с диапазоном молекулярных масс, и этот диапазон можно изменять, контролируя давление и температуру процесса.

    4 Галерея распространенных синтетических полимеров

    Галерея термопластов

    Примечание: на левой панели ниже показаны название полимера и синонимы, структурная формула, температура стеклования, точка плавления / температура разложения и (где применимо) идентификационный символ смолы , используемый для облегчения переработки.

    Поликарбонат (Lexan® )

    T г = 145 ° C, T м = 225 ° C.

    Этот полимер был независимо открыт в Германии и США в 1953 году. Лексан исключительно твердый и прочный; мы видим это чаще всего в виде компакт-дисков . Когда-то он широко использовался в бутылках для воды, но опасения по поводу вымывания непрореагировавшего мономера (бисфенол-А, эндокринный разрушитель) в значительной степени подавили этот рынок.

    Полиэтилентерефталат (ПЭТ, Майлар )

    T г = 76 ° C, T м = 250 ° C.

    Тонкие и очень прочные пленки из этого материала получают путем вытягивания расплавленного полимера в обоих направлениях, таким образом ориентируя молекулы в высококристаллическое состояние, которое становится «заблокированным» при охлаждении. Его многочисленные применения включают упаковку пищевых продуктов (в ламинированные фольгой контейнеры для напитков и контейнеры для замороженных пищевых продуктов, которые можно использовать в микроволновой печи), пленку для диапроекторов, метеозонд и в качестве отражающего материала с алюминиевым покрытием в космических кораблях и других областях.

    Нейлон (полиамид )

    T г = 50 ° C, T м = 255 ° C.

    Сделайте нейлон дома самостоятельно

    История нейлоновых чулок (Смитсоновский институт)

    Нейлон имеет увлекательную историю, как научную, так и культурную. Он был изобретен химиком DuPont Уоллесом Карозерсом (1896-1937).Обычная форма Нейлон 6,6 имеет шесть атомов углерода в обеих частях цепи; есть несколько других видов. Обратите внимание, что две субъединицы сополимера удерживаются вместе пептидными связями, теми же типами, которые соединяют аминокислоты в белки.

    Нейлон 6.6 обладает хорошей устойчивостью к истиранию и самосмазывающимся, что делает его хорошим конструкционным материалом. Он также широко используется в качестве волокна для ковровых покрытий, одежды и шинного корда.

    Интересный отчет о развитии нейлона см. В Enough for One Liftetime: Уоллес Карозерс, изобретатель нейлона , Энн Гейнс (1971)

    Полиакрилонитрил (Орлон, Акрилан, «акриловое» волокно)

    T г = 85 ° C, T м = 318 ° C.

    Используется в виде волокон в коврах, одеялах и одежде, особенно в свитерах, похожих на кашемир. Ткань очень мягкая, но имеет тенденцию к образованию комков, т. Е. К образованию пушистых пятен. Из-за низкой температуры стеклования требует осторожного обращения при чистке и глажке.

    Полиэтилен

    T г = –78 ° C, T м = 100 ° C.


    ПВД


    ПНД

    Контроль полимеризации с помощью катализаторов и добавок привел к появлению большого разнообразия материалов на основе полиэтилена, которые демонстрируют различия в плотности, степени разветвления цепи и кристалличности, а также сшивки. Некоторыми основными типами являются: низкая плотность (LDPE), линейная низкая плотность (LLDPE), высокая плотность (HDPE).

    LDPE был первой коммерческой формой (1933) и использовался в основном для обычных «пластиковых пакетов», но также и для пищевых контейнеров и в кольцах из шести банок из-под газировки. Его низкая плотность обусловлена ​​разветвлением длинной цепи, препятствующим плотной упаковке. ЛПЭНП имеет меньше разветвлений; его большая прочность позволяет использовать его в раздражающе тонких пластиковых пакетах, которые часто можно найти на продовольственных рынках.

    Форма «очень низкой плотности» (VLDPE) с обширными короткоцепочечными разветвлениями теперь используется для пластиковой стрейч-пленки (заменяющей исходный компонент Saran Wrap) и в гибких трубках.

    HDPE имеет в основном прямые цепи и поэтому прочнее. Он широко используется в молочниках и аналогичных емкостях, контейнерах для мусора, а также в качестве «инженерного пластика» для деталей машин.

    Полиметилметакрилат (оргстекло, люцит, плексиглас)

    T г = 114 ° C, T м = 130-140 ° C.

    Этот прозрачный бесцветный полимер широко используется вместо стекла, где его преимуществами являются более высокая ударопрочность, меньший вес и обрабатываемость.Обычно он сополимеризуется с другими веществами для улучшения его свойств. Окна самолетов, пластиковые вывески и световые панели - очень распространенные области применения. Его совместимость с тканями человека привела к различным медицинским применениям, таким как замена линз для пациентов с катарактой. Статья в Википедии

    Полипропилен

    T г = –10 ° C, T м = 173 ° C.


    PP

    Полипропилен используется отдельно или в качестве кополимера, обычно вместе с этиленом. Эти полимеры имеют исключительно широкий спектр применения - веревки, переплетные крышки, пластиковые бутылки, штапельная пряжа, нетканые материалы, электрические чайники. В неокрашенном состоянии он полупрозрачен, но не прозрачен. Его устойчивость к усталости делает его полезным для пищевых контейнеров и их крышек, а также откидных крышек для продуктов в бутылках, таких как кетчуп.

    Статья в Википедии

    полистирол

    T г = 95 ° C, T м = 240 ° C.

    PS

    Полистирол прозрачный, но довольно хрупкий и желтеет под воздействием ультрафиолета.

    Широко используется для недорогих упаковочных материалов и лотков на вынос, пенопласта для упаковки арахиса, коробок для компакт-дисков, стаканчиков для напитков с пенопластом и других тонкостенных и формованных деталей. Статья в Википедии

    поливинилацетат

    T г = 30 ° C

    ПВС слишком мягкий и легкоплавкий, чтобы использовать его сам по себе; он обычно используется в виде эмульсии на водной основе в красках, клеях для дерева и других адгезивах.

    поливинилхлорид («винил», «ПВХ»)

    T г = 85 ° C, T м = 240 ° C.

    ПВХ

    Это один из наиболее широко используемых полимеров в мире. Сам по себе он довольно жесткий и используется в таких строительных материалах, как трубы, сайдинг дома, полы. Добавление пластификаторов делает его мягким и гибким для использования в обивке, электроизоляции, занавесках для душа и водонепроницаемых тканях.Предпринимаются некоторые усилия по поэтапному отказу от этого полимера из-за проблем, связанных с окружающей средой (см. Ниже).

    Каучуки синтетические

    Неопрен (полихлоропрен)
    T г = –70 ° C

    Полибутадиен T г <–90 ° C

    Неопрен, изобретенный в 1930 году, был первым синтетическим каучуком массового производства.Используется для таких вещей, как кровельные мембраны и гидрокостюмы.

    Полибутадиен заменяет хлор водородом; это основной компонент (обычно в смеси с другими каучуками) шин. Синтетические каучуки сыграли решающую роль во Второй мировой войне: более

    Каучук

    SBS (стирол-бутадиен-стирол) представляет собой блок-сополимер, особая прочность которого делает его ценным для протекторов шин.

    Политетрафторэтилен ( Тефлон , ПТФЭ)

    Разлагается при температуре выше 350 ° C.

    Этот высококристаллический фторуглерод исключительно инертен по отношению к химическим веществам и растворителям. Вода и масло не смачивают его, что объясняет его использование в посуде и других антипригарных изделиях, включая средства личной гигиены. Он также используется в ткани Gore-Tex для непромокаемой одежды.

    Эти свойства - отсутствие адгезии к другим материалам, несмачиваемость и очень низкий коэффициент трения («скользкость») - происходят из высоко электроотрицательной природы фтора, атомы которого частично защищают углеродную цепь.Внешние электроны фтора настолько сильно притягиваются к его ядру, что менее доступны для участия в лондонских взаимодействиях (сила дисперсии). В Википедии есть информационные страницы о фторуглеродах и тефлоне.

    Полиарамид (кевлар )

    Температура сублимации 450 ° C.

    Кевлар известен своей способностью превращаться в волокна, которые имеют в пять раз большую прочность на разрыв, чем сталь.Впервые он был использован в 1970-х годах для замены стального корда шин. Пуленепробиваемые жилеты - одно из наиболее ярких его применений, но другие применения включают корпуса лодок, барабанные головки, спортивное оборудование и в качестве замены асбеста в тормозных колодках. Он часто сочетается с углеродными или стеклянными волокнами в композитных материалах.

    Высокая прочность на разрыв частично объясняется обширной водородной связью между соседними цепями.

    Кевлар также известен тем, что был изобретен женщиной-химиком Стефани Кволек.

    Термореактивные пластмассы

    Термопластические материалы , описанные выше, представляют собой цепи, основанные на относительно простых мономерных звеньях, имеющих разную степень полимеризации, разветвления, изгиба, сшивания и кристалличности, но с каждой молекулярной цепью, являющейся дискретным звеном. В термореактивном пластике концепция индивидуальной молекулярной единицы в значительной степени утрачена; материал становится больше похожим на собственную гигантскую протяженную молекулу - отсюда и отсутствие чего-либо вроде температуры стеклования или точки плавления.

    Эти свойства проистекают из природы мономеров, используемых для их получения. Самая важная особенность - это наличие нескольких реактивных сайтов, которые могут формировать количество перекрестных ссылок в каждом центре.

    Фенольные смолы, типичным примером которых является реакция фенола с формальдегидом, иллюстрируют множество связей, которые могут быть образованы.

    Смолы фенольные
    Их получают путем конденсации одного или нескольких типов фенолов (гидроксизамещенных бензольных колец) с формальдегидом, как показано выше.Это был первый промышленный синтетический формовочный пластик. Он был разработан в 1907–1909 годах бельгийским химиком Лео Бекеландом, отсюда и общее название бакелит. Коричневый материал (обычно набитый древесным порошком) ценился за его электроизоляционные свойства (осветительные приборы, розетки и другие электропроводные устройства), а также для предметов потребления до середины века. С тех пор полимеры, разработанные недавно, в значительной степени вытеснили эти применения. Фенолы по-прежнему широко используются в качестве клея при производстве фанеры, а также для изготовления красок и лаков.
    Смолы карбамид
    Конденсация формальдегида с мочевиной дает более светлые и менее дорогие материалы, чем фенольные. Основное применение карбамидоформальдегидных смол - это склеивание древесных частиц с ДСП. Другие области применения - это эмалевые покрытия для кухонных приборов, а также покрытие хлопковых и вискозных волокон для придания готовым тканям водостойкости и устойчивости к образованию складок.
    Смолы меламиновые
    Меламин, содержащий даже больше амино (–NH 2 ) групп, чем мочевина, реагирует с формальдегидом с образованием бесцветных твердых веществ, которые тверже, чем смолы мочевины.Чаще всего они встречаются в столовой посуде (пластиковые тарелки, чашки и сервировочные тарелки) и в пластиковых ламинатах, таких как Formica.
    Алкидно-полиэфирные смолы
    Сложный эфир является продуктом реакции органической кислоты со спиртом, поэтому сложные полиэфиры образуются, когда многофункциональные кислоты, такие как фталевая кислота, взаимодействуют с многоатомными спиртами, такими как глицерин. Термин алкид происходит от двух слов alc ohol и ac id.
    Алкидные смолы были впервые произведены Берцелиусом в 1847 году, и впервые они были коммерциализированы как лаки Glyptal ( гли церин + p hth al ic acid) лаки для лакокрасочной промышленности в 1902 году.
    Позднее развитие других полиэфиров привело к значительному расширению их использования в широком спектре волокон и формованных изделий, от тканей для одежды и наполнителей для подушек до армированных стекловолокном пластиков (стекловолокно).
    Эпоксидные смолы
    Эта большая и промышленно важная группа смол обычно начинается с конденсации бисфенола-A с эпихлоргидрином в присутствии катализатора. (Префикс - epi относится к группе эпоксида , в которой атом кислорода соединяет два атома углерода.) Эти смолы обычно комбинируются с другими для получения желаемых свойств. Эпоксидные смолы особенно ценятся как клеи и адгезивы, поскольку их схватывание не зависит от испарения, а время схватывания можно варьировать в широких пределах.В двухкомпонентных смолах , обычно продаваемых для домашнего использования, неполимеризованная смесь и отвердитель-катализатор упаковываются отдельно для смешивания непосредственно перед использованием. В некоторых составах полимеризация инициируется нагреванием («тепловое отверждение»). Зубные пломбы из эпоксидной смолы отверждаются путем облучения ультрафиолетом.
    Полиуретаны
    Органические изоцианаты R – NCO реагируют с многофункциональными спиртами с образованием полимерных карбаматов , обычно называемых полиуретанами .В основном они используются в пенопластах для теплоизоляции и обивки, но также в очень большом количестве других применений, включая краски, лаки и пластиковые колеса, используемые в автопогрузчиках, тележках для покупок и скейтбордах.
    Силиконы
    Полисилоксаны (–Si – O – Si-) являются наиболее важными из небольшого класса неорганических полимеров . Коммерческие силиконовые полимеры обычно содержат присоединенные органические боковые группы, которые способствуют сшиванию.Силиконы могут быть самых разнообразных форм; материалы с более низкой молекулярной массой являются жидкостями, а материалы с более высокой степенью полимеризации представляют собой твердые каучуковые вещества. Эти полимеры имеют столь же широкий спектр применения: смазочные материалы, герметики и герметики, медицинские имплантаты, антипригарные покрытия для посуды, кондиционеры для волос и другие продукты личной гигиены.

    5 Некоторые важные природные полимеры

    Полимеры, полученные из растений, были важными компонентами человеческого существования на протяжении тысячелетий.В этом обзоре мы рассмотрим только те, которые имеют основное промышленное применение, поэтому мы не будем обсуждать очень важные биополимеры , белки и нуклеиновые кислоты .

    Полисахариды

    Полисахариды представляют собой полимеры сахаров ; они играют важную роль в хранении энергии, передаче сигналов и в качестве структурных компонентов всех живых организмов. Здесь мы будем иметь дело только с теми, которые состоят из глюкозы , наиболее важной из шестиуглеродных гексоз .Глюкоза служит основным топливом для большинства организмов.

    Глюкоза, однако, хорошо растворима и ее нелегко хранить, поэтому организмы создают полимерные формы глюкозы, чтобы выделить в качестве резервного хранилища , из которого молекулы глюкозы могут быть извлечены по мере необходимости.

    Гликоген

    У человека и высших животных запасным полимером для хранения является гликоген . Он состоит из примерно 60 000 единиц глюкозы в сильно разветвленной конфигурации.Гликоген вырабатывается в основном в печени под влиянием гормона инсулина , который запускает процесс, в котором расщепленная глюкоза полимеризуется и хранится в основном в этом органе. Через несколько часов после еды содержание глюкозы в крови начинает падать, и гликоген начинает расщепляться, чтобы поддерживать необходимый организму уровень глюкозы.

    Крахмал

    В растениях эти запасы полимеров глюкозы известны как , крахмал . Гранулы крахмала хранятся в семенах или клубнях, чтобы обеспечить глюкозой для энергетических потребностей недавно проросших растений, и в ветвях листопадных растений, чтобы обеспечить им прилив зимой во время фотосинтеза (процесс, в котором глюкоза синтезируется из CO 2 и H 2 O) не имеет места.Крахмал в зерновых, таких как рис и пшеница, и в клубнях, таких как картофель, является основным источником питания для человека.

    Растительные крахмалы представляют собой смеси двух основных форм: амилозы и амилопектина . Амилоза представляет собой неразветвленный полимер, содержащий от 500 до 20 000 молекул глюкозы, который скручивается в спиральную форму, которая стабилизируется за счет внутренней водородной связи. Амилопектин - это гораздо более крупный полимер, содержащий до двух миллионов остатков глюкозы, расположенных в ответвления от 20 до 30 единиц.Подробнее об этих двух вариантах крахмала см. Здесь.

    Целлюлоза и ее производные

    Целлюлоза - это самое распространенное органическое соединение на Земле. Обширная водородная связь между цепями приводит к тому, что природная целлюлоза становится кристаллической примерно на 70%. Он также повышает температуру плавления (> 280 ° C) выше температуры горения.

    По всей видимости, структуры крахмала и целлюлозы очень похожи; в последнем любая другая молекула глюкозы находится «вверх ногами».Но последствия этого далеко идущие; крахмал может растворяться в воде и перевариваться высшими животными, включая человека, тогда как целлюлоза нерастворима и неперевариваема. Целлюлоза является основным структурным компонентом зеленых растений и (наряду с лигнином) древесины.

    Хлопок - одна из чистейших форм целлюлозы, которую выращивают с древних времен. Его способность впитывать воду (что увеличивает его прочность) делает хлопчатобумажные ткани особенно полезными для одежды в очень жарком климате.

    Хлопок также служит (наряду с обработанной древесной массой) источником промышленного производства материалов на основе целлюлозы, которые были первыми «пластичными» материалами, имеющими коммерческое значение.

    • Нитроцеллюлоза была разработана во второй половине XIX века. Его получают путем обработки хлопка азотной кислотой, которая вступает в реакцию с гидроксильными группами в цепи целлюлозы. Впервые он был использован для изготовления формованных предметов - первого материала, используемого Eastman Kodak для фотопленки.Его чрезвычайная воспламеняемость представляла значительную опасность для кинотеатров, а его спонтанное медленное разложение с течением времени серьезно ухудшило качество многих ранних фильмов, прежде чем они были переведены на более стабильные носители. Нитроцеллюлоза также использовалась как взрывчатое вещество и метательное вещество, для чего она известна как пушечный хлопок . Под названием целлулоид он использовался для изготовления формованных предметов, таких как бильярдные шары. Он по-прежнему имеет ряд коммерческих применений, в основном в специальных покрытиях.
    • Ацетат целлюлозы был разработан в начале 1900-х годов и стал первым искусственным волокном, которое было вплетено в ткани, которые стали цениться за их блестящий внешний вид и комфорт при ношении.Компания Kodak разработала его в качестве основы для «защитной пленки» в 1930-х годах, чтобы заменить нитроцеллюлозу, но она не стала широко использоваться для этой цели до 1948 года. Несколько лет спустя она стала основным материалом для магнитной записывающей ленты.
    • Вискоза - это общий термин для «регенерированных» форм целлюлозы, полученных из растворов полимера в определенных сильных растворителях. При экструзии в тонкую пленку он превращается в целлофан, который используется в качестве пищевой упаковки с 1912 года и является основой для прозрачных клейких лент, таких как скотч.Растворы вискозы, выдавливаемые через фильеру, производят волокна, известные как вискоза. Вискоза (справа) была первым «искусственным шелком», который использовался для изготовления шинного корда, одежды и ковров. Он был популярен для женских чулок до того, как для этой цели стал доступен нейлон.
    a name = "502">

    Резина

    Различные растения производят сок, состоящий из коллоидной дисперсии цис- -полиизопрена. Этой молочной жидкости особенно много каучукового дерева ( Hevea ), с которого она капает при ранении коры.После сбора латекс коагулируют, чтобы получить твердый каучук. Натуральный каучук термопластичен с температурой стеклования –70 ° C.


    цис -полиизопрен

    Необработанный натуральный каучук имеет тенденцию быть липким в тепле и хрупким в холодном состоянии, поэтому он был не более чем новым материалом, когда впервые был введен в Европу примерно в 1770 году. Он не стал широко использоваться до середины XIX века, когда Чарльз Гудиер обнаружил, что нагрев это с серой - процесс, который он назвал вулканизацией - может значительно улучшить его свойства.

    Почему резинка нагревается, когда ее растягивают, и почему она самопроизвольно отрывается? Все это связано с энтропией ; см. здесь краткое объяснение.

    Вулканизация создает дисульфидные поперечные связи, которые предотвращают скольжение полиизопреновых цепей друг по другу. Степень сшивки можно контролировать для получения резины, имеющей желаемую эластичность и твердость. Совсем недавно были разработаны другие виды химической обработки (например, эпоксидирование) для производства каучуков специального назначения.

    Аллергические реакции на некоторые белки и химические добавки в натуральном каучуке не редкость.

    Натуральный каучук по-прежнему занимает большой рынок, несмотря на наличие многих форм синтетического каучука, включая синтетический полиизопрен («синтетический натуральный каучук»). Большая промышленность занимается разработкой комбинаций этих каучуков и сополимеров бутадиена для специальных применений.

    Есть очень хорошая статья в Википедии о шинах.

    Самым крупным применением каучука является производство автомобильных шин. Шины - это тщательно спроектированные продукты, в которых в разных частях используются разные виды резины. Например, на внешней поверхности протектора шин, предназначенных для использования в зимнее время, может быть использован специальный состав, предназначенный для улучшения гибкости при низких температурах.

    Конечно, шины изготавливаются не только из резиновых материалов. Многих особенно удивляет высокая доля технического углерода (аморфная углеродная сажа) в шинах.Этот материал служит связующим и укрепляющим агентом, пигментом, а также улучшает теплопроводность, что важно для предотвращения локального перегрева.

    Краткое обсуждение экологически важной проблемы утилизации выброшенных шин можно найти в конце следующего раздела.

    6 Полимеры в окружающей среде

    " Лучше вещи для лучшей жизни ... через химию "- известный коммерческий лозунг, отражавший отношение общественности примерно в 1940 году, когда синтетические полимеры начали оказывать большое влияние на жизнь людей.Однако в то время не было осознано некоторые из проблем, которые эти материалы будут создавать по мере того, как их использование умножается, и мир становится более осторожным в отношении «химикатов». (DuPont отказалась от понятия «сквозная химия» в 1982 году.)

    Высвобождение малых молекул

    Многие виды полимеров содержат небольшие молекулы - либо непрореагировавшие мономеры, либо вещества, специально добавленные (пластификаторы, поглотители ультрафиолетового излучения, антипирены и т. Д.) Для изменения их свойств. Многие из этих более мелких молекул способны диффундировать через материал и попадать в любую жидкость или воздух при контакте с пластиком - и, в конечном итоге, в водную среду.Те, которые используются для строительных материалов (например, в передвижных домах), могут накапливаться в закрытых помещениях и способствовать загрязнению воздуха внутри помещений.

    Остаточный мономер

    Образование длинных полимерных цепей - сложный и в некоторой степени случайный процесс, который никогда не бывает полностью стехиометрическим. Поэтому нередко в готовом продукте остается некоторое количество непрореагировавшего мономера. Некоторые из этих мономеров, такие как формальдегид, стирол (из полистирола, включая контейнеры для пищевых продуктов из пенополистирола), винилхлорид и бисфенол-A (из поликарбонатов), являются известными канцерогенами.Хотя существует мало доказательств того, что небольшие количества, которые диффундируют в воздух или вымываются в жидкости, представляют поддающийся количественной оценке риск для здоровья, люди по понятным причинам не хотят терпеть такое воздействие, и государственная политика постепенно начинает регулировать их.

    Перфтороктановая кислота (PFOA), мономер, из которого сделан тефлон, стала предметом судебного процесса 2004 года против фабрики DuPont, которая загрязнила грунтовые воды. Небольшие количества ПФОК были обнаружены в газовых выбросах горячих фторуглеродных продуктов.Страница EPA на PFOA

    Пластификаторы

    Эти вещества входят в состав определенных типов пластмасс, чтобы сделать их более гибкими за счет снижения температуры стеклования. Они достигают этого, занимая пространство между полимерными цепями и действуя как смазка, позволяя цепям легче скользить друг по другу. Многие (но не все) достаточно малы, чтобы их можно было распространять, и они могут стать потенциальным источником проблем со здоровьем.

    [изображение]

    Поливинилхлоридные полимеры являются одним из наиболее пластифицируемых типов, и запахи, часто связанные с гибкими виниловыми материалами, такими как садовые шланги, водяные кровати, дешевые занавески для душа, плащи и обивка, свидетельствуют об их способности проникать в окружающую среду.

    Известный «запах новой машины» во многом связан с выделением пластификатора из обивки и внутренней отделки салона.

    В настоящее время идет активное движение по разработке недиффузионных и «зеленых» пластификаторов, которые не представляют этих опасностей.

    Надежные ссылки:

    Эндокринные разрушители

    Соединения, связанные с пластмассами, - не единственный вид эндокринных разрушителей, обнаруженных в окружающей среде. Другие включают остатки пестицидов и фунгицидов, а также промышленные химикаты, такие как полихлорированные бифенолы (ПХД).См. Хороший обзор на сайте Университета Эмори и на этой странице в Википедии. Дополнительные ссылки см. На этой странице каталога Google.

    Еще больше усложняет ситуацию то, что многие из этих небольших молекул оказались физиологически активными из-за их способности имитировать действие гормонов или других сигнальных молекул, вероятно, за счет приспособления и связывания со специализированными рецепторными участками, присутствующими во многих тканях. Доказательства того, что многие из этих химических веществ способны действовать таким образом на клеточном уровне, довольно ясны, но все еще существуют некоторые споры о том, представляют ли многие из них реальный риск для здоровья взрослых людей при относительно низких концентрациях, в которых они обычно встречаются в организме. среда.

    Однако есть некоторая озабоченность по поводу воздействия этих веществ на взрослых и особенно на плоды, учитывая, что эндокрины тесно связаны с половым дифференцированием и неврологическим развитием, которое продолжается до подросткового возраста.

    Продукты разложения пластмасс в окружающей среде

    Наиболее часто используемые полимеры не поддаются биологическому разложению, особенно в анаэробных условиях большинства свалок.И то, что действительно происходит разложение, будет объединяться с дождевой водой с образованием пятен выщелачивания , которые могут загрязнить близлежащие ручьи и запасы грунтовых вод. Частичное фоторазложение, инициированное воздействием солнечного света, является более вероятной долгосрочной судьбой экспонированных пластмасс, что приводит к образованию крошечных разбитых фрагментов. Многие из этих материалов менее плотны, чем морская вода, и, попадая в океаны через выходы прибрежных сточных вод или с отходами морских судов, они, как правило, остаются там на неопределенный срок.

    Еще одна интересная статья: Удивительное путешествие пластиковых уток

    Открытое сжигание полимерных материалов, содержащих хлор (например, поливинилхлорида), как известно, выделяет такие соединения, как диоксины, которые остаются в окружающей среде.Сжигание в правильных условиях может эффективно устранить эту опасность.

    Утилизированные продукты, содержащие фторуглеродов (посуда с тефлоновым покрытием, некоторые средства личной гигиены, гидроизоляционные и антипригарные материалы) распадаются на перфтороктановый сульфонат, который, как было доказано, наносит вред водным животным.

    Опасности для животных от пластиковых отходов

    Существует два основных типа опасностей, которые полимеры могут представлять в водной среде.Один из них связан с высвобождением небольших молекул, которые действуют как разрушители гормонов, как описано выше. Хорошо известно, что мелкие водные животные, такие как рыбы, серьезно страдают от воздействия таких веществ во многих реках и эстуарных системах, но подробности об источниках и типах этих молекул не установлены. Одним из мешающих факторов является попадание сточных вод, содержащих противозачаточные препараты (которые оказывают феминизирующее действие на половое развитие), во многие водные пути.

    Другая опасность связана с кусками пластиковых отходов, которые водные животные принимают за пищу или запутываются.


    Этот пластиковый пакет (вероятно, ошибочно принят за медузу, единственную пищу морских черепах) не может срыгнуть и приводит к кишечному блаокку и медленной смерти.

    Остатки альбатроса, принявшего кусочки пластикового мусора за еду; подробнее здесь.

    Эти опасности встречаются повсюду в океане, но особенно ярко проявляются в регионах, известных как круговороты.Это районы океана, в которых сочетание океанских течений вызывает постоянные вихри, которые имеют тенденцию собирать и концентрировать плавающие материалы. Самыми известными из них являются Великие тихоокеанские круговороты, в которых накопилось поразительное количество пластиковых отходов.

    Переработка пластмасс

    Огромное количество (по оценкам 10 8 метрических тонн в год) пластиковых материалов, производимых для потребительского и промышленного использования, создало гигантскую проблему: что делать с пластиковыми отходами, которые трудно безопасно сжигать и которые, в основном, не являются - биоразлагаемый, угрожает перегрузить мусорные свалки.Дополнительным соображением является то, что производство de novo для большинства основных полимеров потребляет невозобновляемые углеводородные ресурсы.

    Пластиковые бутылки для воды (слева) представляют собой особую проблему переработки из-за их широкого использования вдали от дома. См. Эту статью MSNBC.

    Переработка пластмасс стала крупной отраслью промышленности, чему в значительной степени способствовала продуманная политика управления мусором в основных развитых странах. Однако у него есть свои особые проблемы:

    • Переработка выгодна только тогда, когда есть рынок для регенерированного материала.Такие рынки меняются в зависимости от экономического цикла (они практически исчезли во время рецессии, начавшейся в 2008 году).
    • Связанные с энергией затраты на сбор и транспортировку пластиковых отходов, и особенно на их переработку для повторного использования, часто являются решающим фактором при оценке целесообразности переработки.
    • Сбор пластиковых отходов из различных источников и мест и их транспортировка в перерабатывающие центры потребляют энергию и создают многочисленные эксплуатационные проблемы.
    • Большинство процессов переработки оптимизированы для определенных классов полимеров. Разнообразие типов пластика требует их разделения на разные потоки отходов, что обычно требует ручного (то есть недорогого) труда. Это, в свою очередь, стимулирует отправку этих отходов в страны с низкой заработной платой, тем самым сокращая доступность вторичных материалов в странах происхождения пластмасс.

    Некоторые из основных процессов переработки включают

    • Процессы термического разложения, которые позволяют обрабатывать смешанные виды пластмасс и превращать их в жидкое топливо, но при этом требуются большие затраты энергии.
    • Очень небольшое количество конденсационных полимеров может быть деполимеризовано, так что мономеры могут быть извлечены и повторно использованы.
    • Термополимеры можно плавить и гранулировать, но полимеры самых разных типов необходимо обрабатывать отдельно, чтобы избежать проблем несовместимости.
    • Термореактивные материалы обычно измельчаются и используются в качестве наполнителя в переработанных термополимерах.

    Чтобы облегчить эффективную переработку, был установлен набор из семи идентификационных кодов смолы (седьмой, не показанный ниже, является «другим»).

    Эти коды проштампованы на дне многих контейнеров с широко распространенными продуктами. Не все категории принимаются всеми местными органами по утилизации, поэтому жителей необходимо проинформировать о том, какие виды следует помещать в контейнеры для утилизации, а какие - вместе с обычным мусором.

    Утилизация шин

    Огромное количество автомобильных и грузовых шин, выбрасываемых ежегодно (около 230 миллионов в США).Только С.) долгое время представляли собой серьезную экологическую проблему, усугубляемую растущим нежеланием свалок их принимать.

    В 2013 году около половины из них было сожжено в качестве топлива для выработки электроэнергии и топлива в цементных печах, но сжигание влечет за собой собственные экологические издержки и считается не более чем временным решением, которое не позволяет полностью уловить стоимость каучука.

    Дополнительная четверть выброшенных шин перемалывается в «резиновую крошку», которая служит добавкой к асфальту или спортивным покрытием и покрытием игровых площадок, а также при производстве промышленных товаров, таких как конвейерные ленты.Но очень небольшая часть этой восстановленной резины может быть использована в производстве новых шин без ухудшения их тщательно разработанных свойств.

    К сожалению, процесс вулканизации, который делает резину таким универсальным материалом, нелегко обратить; шины нельзя просто переплавить и переработать, как многие другие полимерные материалы. Хотя было предложено множество способов девулканизации, лишь немногие из них оказались коммерчески жизнеспособными. Основная проблема заключается в том, что условия, необходимые для разрыва углеродно-серных связей, образующихся при вулканизации, имеют тенденцию к повреждению одной или нескольких форм полимерного каучука, присутствующих в большинстве шин, что делает регенерированный продукт непригодным для включения в новые шины, за исключением очень небольших количеств. .

    Менее амбициозный подход, применяемый некоторыми компаниями, заключается в переработке технического углерода, который составляет до 30% веса типичной шины. Обычно это сопровождается контролируемым процессом пиролиза. Но даже здесь восстановленная сажа может не подходить для 100% включения в новые шины из-за различного гранулометрического состава.

    Короче говоря, эффективная переработка шин остается проблемой, не имеющей четкого решения, несмотря на то, что для ее решения прилагаются значительные усилия.

    Статья в Википедии о переработке шин

    Дополнительная информация о полимерах

    Виртуальный учебник Университета Кейс Вестерн Резерв содержит раздел о полимерах. См. Также главу Полимеры в виртуальном учебнике органической химии Уильяма Ройша .

    У Исторического общества пластмасс есть интересный веб-сайт, на котором представлена ​​хронология развития пластмасс. Превосходная и краткая статья « Polymer History » Дорела Фельдмана появилась в Designed Monomers & Polymers 11 (1) 2008 и доступна в Интернете в некоторых академических библиотеках.См. Также эту статью в Википедии.

    Прекрасный учебник для неспециалистов с некоторым опытом в области химии - это Гигантские молекулы: необходимые материалы для повседневной жизни и решения проблем Чарльза Каррахера-младшего (Wiley-Interscience 2003; Google Книги).

    ... и рассказ о том, как все это началось, см. В книге Ясу Фурукавы «Изобретая науку о полимерах: Штаудингер, Каротерс и появление макромолекулярной науки ». (1998) - См. Также эту статью в Википедии о Уоллесе Карозерсе и его работах о неопрене, полиэфирах и нейлоне.

    Что вы должны уметь

    Убедитесь, что вы полностью понимаете следующие важные идеи, представленные выше. Особенно важно, чтобы вы знали точное значение всех выделенных зеленым цветом терминов в контексте этой темы.

    • Чем синтетические полимеры отличаются от обычных молекулярных твердых тел, помимо их высоких молярных масс?
    • Полимеры можно классифицировать по химическому составу, физическим свойствам и общему применению.Для каждой из этих трех категорий назовите два примера, которые можно было бы рассмотреть при адаптации полимера к конкретному конечному использованию.
    • Объясните разницу между термопластом и термореактивным материалом и прокомментируйте молекулярную основу их различных свойств, включая кристалличность.
    • Опишите два основных метода синтеза полимеров.
    • Назовите по два вида коммерчески важных синтетических термопластов и реактопластов и укажите некоторые из их основных применений.
    • Назовите два вида коммерчески важных природных полимеров.
    • Опишите некоторые проблемы и источники высвобождения малых молекул из полимеров.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *