Свойства полимеров: Механические свойства полимеров – Энциклопедия MPlast

alexxlab | 19.01.2023 | 0 | Разное

Каковы состав строение и основные свойства полимеров

Полимеры — это огромные молекулы, встречающиеся в природе, среди современной технологии. Статья знакомит с полимерами, их свойствами, некоторыми разновидностями, которыми полимеры встречаются в современном мире.

Содержание страницы

  • 1 Состав строение и основные свойства полимеров
  • 2 Что такое полимеры простыми словами?
  • 3 Синтезирующие полимеры
  • 4 Свойства полимера
  • 5 Полимеры в промышленности и природе
  • 6 Полимеры и биополимеры

Состав строение и основные свойства полимеровРазбираемся с понятием полимеры и пытаемся понять, чем они отличаются от материалов другого типа. 00:50 — Что такое полимер 01:00 — Основные знания про строение вещества 01:40 — Как конструкция структуры влияет на свойства на примере углерода 02:37 — Мономеры 03:06 — Полимер из мономера 05:00 — Получение новых свойств у полимеров 05:50 — Различия между полимерами, линейные и пространственные молекулы 07:00 — Несколько стандартных конструкций молекулы полимера 07:30 — Органические, неорганические и элементоорганические полимеры

Что такое полимеры простыми словами?

Что общего между ДНК, пластиковой бутылкой и деревом? Сдаетесь? Все они полимеры!

Полимеры — это очень большие молекулы, состоящие из тысяч, даже миллионов атомов, связанных друг с другом, имеющих повторяющийся порядок. Структура полимера легко визуализируется путем воображения цепи. Цепочка имеет много взаимосвязей. Таким же образом атомы полимера связаны друг с другом, образуя связи полимерной цепи.

Молекулярные звенья полимерной цепи называются повторяющимися звеньями, образующиеся из одной или нескольких молекул, называемых мономерами. Структура повторяющегося звена может широко варьироваться и зависит от сырья, из которого состоит полимер. Например, полиэтилен — полимер, используемый для изготовления самых разнообразных пластиковых пакетов, контейнеров, имеет очень простую повторяющуюся единицу — два атома углерода, связанных друг с другом, образуя единую связь.

Синтезирующие полимеры

Полимеры создаются в результате химических реакций, известных как полимеризация; большинство из них получают двумя основными типами реакций. Первый тип реакции полимеризации называется конденсационная полимеризация. Второй тип реакции — полимеризация с цепным ростом.

Полиэтиленовый блок повторения

Конденсационная полимеризация, также называемая ступенчатой ​​полимеризацией, происходит, когда два мономера реагируют, образуя повторяющиеся звенья меньшей молекулы, например, вода. Отличным примером такого типа реакции является полимеризация нейлона из мономеров с карбоновыми кислотами и основными аминами. Реакция (показанная ниже) создает связь между каждым мономером, производя воду в качестве побочного продукта; используется для производства нейлоновых волокон для одежды.

Полимеризация нейлона, который производит воду как побочный продукт

Цепная полимеризация происходит, когда мономер образует высокореактивный свободный радикал или молекулу, имеющую неспаренный электрон. Свободный радикал быстро реагирует с другим мономером, вызывая повторную единицу, имеющую другой свободный радикал. Быстрая цепная реакция продолжает полимеризацию, а полимерная цепь продолжает расти дольше. Одним из примеров полимера, получаемого при полимеризации цепным ростом, является полистирол — полимер, обычно встречающийся в одноразовых стаканах для питья.

Свойства полимера

Поскольку многие полимеры изготовлены из длинных гибких цепочек, они легко запутываются, как чаша приготовленных спагетти. Неупорядоченное запутывание полимерных цепей создает так называемую аморфную структуру. Аморфные полимеры обычно прозрачны, их гораздо легче расплавить, чтобы сделать такие материалы, как кухонная пленка.

Полимерные цепи не всегда образуют аморфные структуры. При надлежащих условиях, например, растяжение, полимерные цепи могут располагаться рядом, образуя упорядоченные кристаллические структуры. Кристаллическое расположение среди полимеров также может быть достигнуто за счет медленного охлаждения, когда отдельные полимерные цепи сворачиваются друг на друга.

Полимеризация стирола с образованием полистирола

Полимеры также могут быть использованы для создания огромных трехмерных сетей. Данные сети сделаны посредством реакции мономеров, имеющих более чем два возможных участка, чтобы произошла полимеризация. Множество последовательных реакции позволяют различным цепям соединяться друг с другом, образуя сшитые цепи. Результатом сшитых цепей является трехмерное твердое тело, представляющее собой одну огромную молекулу.

Следующие переменные могут контролироваться при производстве полимера:

  • Мономер полимеризуется либо мономеры сополимеризуются;
  • Реагент используют для инициирования реакции полимеризации;
  • Идентичность и количество реагента, используемого для сшивания полимерных цепей;
  • Температура и давление, при которых происходит полимеризация;
  • Растворитель, в котором мономер полимеризуется.

Способ сбора полимера, который может привести к более или менее случайному выравниванию полимерных цепей либо ткани, где у цепей присутствует ориентация одного направления. Изменение одного либо нескольких из этих параметров способно повлиять на линейность полимера, его среднюю молекулярную массу, тактичность боковых цепей на основной цепи полимера, плотность продукта.

Также возможно изменить свойства полимера путем добавления либо стабилизаторов, либо пластификаторов. Стабилизаторы используются для повышения способности пластика противостоять окислению, чтобы сделать его менее чувствительным к теплу либо свету, а также в качестве антипиренов.

Пластификаторы увеличивают гибкость пластика, действуя как смазка, уменьшая трение между молекулами, когда одна полимерная цепь проходит мимо другой. Они также увеличивают количество пустого пространства, так называемого свободного объема внутри полимера, открывая пространство между полимерными цепями, чтобы увеличить легкость, с которой заканчивается цепь, боковые цепи и основная цепь.

Результатом всех этих манипуляций может оказаться полимер, такой же прочный, как кевлар, используемый для изготовления пуленепробиваемых жилетов, или материал, который легко разрывать, как кусок бумаги. Он может быть твердым, как шар для боулинга, или мягким, как кусок папиросной бумаги; хрупким, как одноразовые полистирольные стаканы, используемые на вечеринках, либо эластичным, как кофейная чашка из пенопласта.

Выровненные полимерные цепи, которые создают кристаллические полимерыСложенные полимерные цепи, которые также создают кристаллы

Ниже описаны некоторые важные свойства полимера.

Теплоемкость / Теплопроводность — свойство, где пластик или полимер действует как эффективный изолятор от потока тепла. Полистирол в одноразовых пластиковых стаканчиках не очень хороший изолятор. Однако продувка воздуха через стирол во время его полимеризации дает пенополистирол, используемый для одноразовых кофейных чашек, являющийся гораздо лучшим изолятором.

Тепловое расширение — свойство, до которой полимер расширяется либо сжимается при нагревании или охлаждении. Силикон часто используется для герметизации стеклянных окон, обладая очень низким коэффициентом теплового расширения.

Тепловое расширение также касается вопроса о том, расширяется ли полимер или сжимается на одинаковую величину во всех направлениях. Полимеры, как правило, анизотропны. Содержат сильные ковалентные связи вдоль полимерной цепи; значительно более слабые дисперсионные силы между полимерными цепями. Как результат, полимеры способны разниться разным количеством в разных направлениях.

Кристалличность — свойство, где полимерные цепи располагаются регулярной структурой, а не случайным образом. Некоторые полимеры, например, Silly Putty, Play Dough, слишком аморфны; не обладают жесткостью, необходимой для изготовления полезного продукта. Слишком кристаллические полимеры часто также слишком хрупкие.

Проницаемость — тенденция полимера пропускать посторонние материалы. Полиэтилен используется для упаковки пищевых продуктов; в 4000 раз менее проницаем для кислорода, чем полистирол.

Модуль упругости — сила, необходимая для растяжения пластика в одном направлении.

Прочность на растяжение пластика — сила, которая должна быть приложена в одном направлении, чтобы растянуть пластик, пока он не сломается.

Эластичность — способность пластика противостоять истиранию и износу.

Показатель преломления — свойство пластика, позволяющее влиять на свет, когда он проходит через полимер. Он пропускает свет, как ПММА, либо поглощает свет, как ПВХ?

Сопротивление электрическому току — является ли материал изолятором, как большинство полимеров, или он проводит электрический ток? Растет интерес к проводящим полимерам, которые можно заряжать, разряжать; фотопроводящим полимерам, способными поглощать электрический заряд при воздействии света.

Полимеры в промышленности и природе

Многие из полимеров, с которыми мы знакомы в нашей повседневной жизни, известны как пластмассы. Пластмассы или термопласты — это полимеры, которые размягчаются при нагревании, образуя различные формы. Термопласты используются для изготовления всего: от бутылок содовой до столовых приборов для пикника.

Другое применение полимеров — длинные нити, известные, как волокна. Волокна включают много типов синтетической пряжи или веревки, сделанных из аморфных материалов, например, полиэфиры. Кристаллические полимеры также могут использоваться для изготовления волокон, одним из самых известных из которых являются волокна пуленепробиваемой одежды.

Полимеры и биополимерыКакие вещества являются полимерами? Какова структура полимера? Насколько распространено применение полимерных материалов? Об этом рассказывает профессор, PhD in Crystallography Артем Оганов.

Структура и свойства полимеров | Портал о нефтехимической отрасли

Под структурой полимеров понимают взаимное расположение в пространстве макромолекул, образующих полимер.

Структура полимера зависит от величины, формы, строения макромолекул и характера взаимодействия между ними и обусловливает важнейшие свойства полимера.

В зависимости от строения макромолекул различают линейные, разветвленные (или привитые) и пространственные полимеры.

Линейные полимеры – это соединения, макромолекулы которых представляют собой длинные цепи, молекулы которых химически инертны по отношению друг к другу и связаны между собой лишь силами Ван-дер-Ваальса. Не следует думать, что термин “линейные” обозначает прямолинейное расположение молекул относительно друг-друга, наоборот, для них более характерна зубчатая или спиральная конфигурация, что придает таким полимерам механическую прочность.

При нагревании вязкость таких полимеров уменьшается и они способны обратимо переходить сначала в высокоэластическое, а затем и в вязкотекучее состояния.

Разветвленные (привитые) полимеры образованы цепями с боковыми ответвлениями (число ответвлений и их длина различны). Разветвленные полимеры более прочны, чем линейные. Контролируемое разветвление цепей служит одним из основных промышленных методов модификации свойств термопластичных полимеров.

Линейные и разветвленные полимеры размягчаются (плавятся) при нагревании и вновь затвердевают при охлаждении. Такое свойство полимеров называется термопластичностью, а сами полимеры – термопластичными, или термопластами. Термопластичные полимеры можно не только плавить, но и растворять, так как связи Ван-дер-Ваальса легко рвутся под действием реагентов. К термопластам относятся поливинилхлорид, полиэтилен, полистирол и др.

Наконец, если молекулы полимера содержат реакционно-способные группы, то при нагревании они соединяются множеством прочных поперечных связей, полимер оказывается сшитым, т. е. приобретает пространственную структуру.

Таким образом, нагрев вызывает реакции, резко и необратимо изменяющие свойства материала, который приобретает прочность и высокую вязкость, становится нерастворимым и неплавким при повторном нагревании, вследствие большой реакционной способности молекул, проявляющейся при повышении температуры. Такие полимеры называют термореактивными, или реактопластами. К этой группе относятся карбамидные, фенолоформальдегидные, эпоксидные и другие полимеры.

Полимеры сочетают свойства газов (по упругости), жидкостей (по тепловому расширению, сжимаемости, текучести) и твердых тел (по способности сопротивляться деформации).

Линейные полимеры являются достаточно гибкими и несвязными для того, чтобы сформировать плотно упакованные упорядоченные структуры, называемые кристаллическими областями.

Полимеры с разветвленной цепью – намного жестче и, вследствие этого, не могут сформировать такие области. Такие материалы называются аморфными.

Полимеры кристаллической структуры характеризуются упорядоченностью расположения макромолекул, плотностью их упаковки, а полимеры аморфной структуры – беспорядочным взаимным расположением макромолекул.

Однако не существует в чистом виде кристаллических или аморфных полимеров. Структура полимера может лишь тяготеть к тому или иному типу (в зависимости от количества кристаллических областей).

Степень кристалличности может изменяться от 0 до 100% и зависит от времени и температуры переработки.

Различие в строении аморфных и кристаллических полимеров сказывается на их свойствах.

Полимеры кристаллической структуры обладают повышенной теплостойкостью, высокой прочностью, жесткостью и плотностью, низкой эластичностью и способностью к деформациям, низким поверхностным трением и повышенной хемостойкостью и высокой усадкой.

К кристаллическим полимерам относятся полиэтилен, полипропилен, полиамиды и большинство термопластических полиэфиров, а так же каучук.

Полимеры аморфной структуры обладают одинаковыми физико-механическими свойствами во всех направлениях и характеризуются низкой усадкой при литье, прозрачностью (как правило), средней хемостойкостью и износостойкостью и высоким поверхностным трением.

Большинство распространенных в промышленности полимеров – полистирол, поливинилхлорид, поликарбонат, АБС-пластик, САН, полиметилметакрилат, поливинилацетат и др. – аморфные.

Молекулярная масса – важнейшая характеристика свойств полимеров, которая определяет их механические свойства: прочность на разрыв, эластичность, жесткость и т. д. С увеличением молекулярной массы повышаются температура плавления и вязкость растворов, уменьшается растворимость, увеличиваются эластичность и прочность полимеров, а иногда повышается их жесткость.

Свойства полимеров

Свойства полимеров

Свойства полимеров

Следующие переменные можно контролировать при создании полимер.

  • Мономер полимеризованный или мономеры сополимеризованные.
  • Реагент, используемый для инициирования реакции полимеризации.
  • Наименование и количество реагента, используемого для сшивания полимерные цепи.
  • Температура и давление, при которых происходит полимеризация имеет место.
  • Растворитель, в котором полимеризуется мономер.
  • Способ сбора полимера, который может производить либо более или менее случайное выравнивание полимера цепочки или ткань, в которой цепочки выровнены в одну направление.

Изменение одного или нескольких из этих параметров может повлиять на линейность полимера, его средняя молекулярная масса, тактичность боковых цепей на основной цепи полимера и плотность продукта.

Также возможно изменить свойства полимера путем добавлением либо стабилизаторов, либо пластификаторов. Стабилизаторы используются для повышения способности пластика сопротивляться окисление, чтобы сделать его менее чувствительным к теплу или свету, или в качестве антипиренов. Пластификаторы увеличивают гибкость пластика, действуя как смазка, уменьшая трение между молекулами при движении одной полимерной цепи Другая. Они также увеличивают количество пустого пространства. так называемый свободный объем внутри полимера за счет открытия пространства между полимерными цепями, чтобы увеличить легкость, с которой концы цепи, боковые цепи и основная цепь могут двигаться.

Результатом всех этих манипуляций может стать полимер как прочный, как кевлар, из которого делают пуленепробиваемые жилеты, или Материал легко рвется, как лист бумаги. Это может быть так же сложно, как шар для боулинга или мягкий, как кусок папиросной бумаги. Может быть такие же хрупкие, как одноразовые стаканы из полистирола, используемые на вечеринках или эластичный, как кофейная чашка из пенополистирола.

В следующем списке описаны некоторые важные свойства из полимера

Теплоемкость/теплопроводность Степень для которых пластик или полимер действует как эффективный изолятор против потока тепла. (Полистирол в одноразовых пластиковых очки не очень хороший изолятор. Однако, продувая воздух через стирол во время полимеризации дает используемый пенополистирол для одноразовых кофейных стаканчиков, который является гораздо лучшим изолятором.)

Тепловое расширение Степень до которых полимер расширяется или сжимается при нагревании или охлаждении. (Силикон часто используется для герметизации стеклянных окон к их рамам. потому что у него очень низкий коэффициент теплового расширения.) Тепловое расширение также касается вопроса о том, полимер расширяется или сжимается на одинаковую величину во всех направления. (Полимеры обычно анизотропны. Они содержат сильные ковалентные связи вдоль цепи полимера и гораздо более слабые диспергирующие силы между полимерными цепями. В следствии, полимеры могут расширяться на разную величину в разных направления.)

Кристалличность

Степень в котором полимерные цепи расположены в регулярной структуре вместо случайного мода. (Некоторые полимеры, такие как Silly Putty и пластилин слишком аморфны и не обладают жесткостью, необходимой для сделать полезный продукт. Полимеры, которые часто являются слишком кристаллическими также слишком хрупкие.)

Проницаемость склонность полимера пропускать посторонние вещества. (полиэтилен используется для упаковки продуктов, потому что это 4000 раз меньше проницаемый для кислорода, затем полистирол.)

Модуль упругости Сила требуется, чтобы растянуть пластик в одном направлении.

Прочность на растяжение прочность пластика. (Сила, которая должна быть приложена за один направлении, чтобы растянуть пластик, пока он не порвется.)

Устойчивость Способность пластика, устойчивого к истиранию и износу.

Показатель преломления Степень на который пластик влияет на свет, когда он проходит через полимер. (Пропускает ли он свет, как ПММА, или поглощает легкий как ПВХ?)

Сопротивление электрическому току материал изолятор, как и большинство полимеров, или он проводит электрический ток? (Появляется растущий интерес к проведению полимеры, которые можно заряжать и разряжать, и Фотопроводящие полимеры, способные накапливать электрический заряд при подвергается воздействию света. )

Свойства полимера: значение, факторы и многое другое

  • Автор Анкита Сахай
  • Последнее изменение 11.10.2022

Свойства полимера:

 Полимеры можно определить как любой класс природных (полимеры могут встречаться в природе в растениях и животных) или (полимеры, созданные человеком) синтетических веществ, построенных из значительно больших молекул, называемых макромолекулами, которые множество простых химических единиц, известных как мономеры. Термин «полимер» происходит от греческого языка, что означает «много частей», а процесс образования полимеров путем многократного связывания его мономерных звеньев известен как полимеризация.

Полимеры можно найти повсюду. Большинство продуктов, которые мы используем в повседневной жизни, представляют собой полимеры, такие как синтетическая одежда, полиэтиленовые пакеты, тефлон, посуда, резиновые изделия и многое другое. Embibe предоставляет все функции и сложности полимера простым способом. Продолжайте читать статью, чтобы узнать больше о таких полимерах, как температура плавления полипропилена, структура полиэтилена и многое другое.

Что такое полимеры?

Вы когда-нибудь замечали ожерелье из нескольких бусин? Если да, то вы вполне можете понять смысл полимеров! Подобно ожерелью, полимеры представляют собой гигантские молекулы, состоящие из повторяющихся мономерных звеньев, называемых мономерами. С научной точки зрения мы можем определить полимеры как большие органические молекулы, собранные из небольших повторяющихся звеньев, известных как мономеры. Примерами полимеров являются каучук, пластмассы и нейлон.

Свойства полимера

На свойства полимера влияет структура, тип мономерных звеньев, из которых образуются полимеры, и другие факторы. Полимеры обладают различными физическими и химическими свойствами, которые перечислены ниже:

Физические свойства полимера

1. Прочность на растяжение – Способность полимера удлиняться без разрыва является его прочностью на растяжение. От этого свойства полимеров зависит физическая прочность и долговечность.

2. Точка плавления и точка кипения – Полимеры имеют высокие точки плавления и кипения. Чем больше межмолекулярные силы, тем длиннее цепи и, следовательно, выше температура плавления и кипения.

3. Твердость – Твердые полимеры препятствуют проникновению в них твердых веществ. Они устойчивы к износу, царапинам и используются в производстве строительных устройств.

4. Плотность- Полимеры подразделяются на полимеры высокой плотности и полимеры низкой плотности в зависимости от различий в плотности.

5. Теплоемкость/теплопроводность – Определяет, в какой степени полимер действует как изолятор тепла. Жесткость молекул определяет, является ли полимер хорошим проводником тепла.

6. Тепловое расширение – Степень расширения или сжатия полимера под воздействием тепла или холода измеряется этим свойством.

7. Кристалличность – Полимеры с меньшей степенью кристалличности более пригодны, поскольку они хрупкие. Это свойство основано на типе расположения полимерных цепей.

8. Эластичность – Полимеры со слабыми межмолекулярными связями в большей степени растягиваются и более эластичны.

9. Проницаемость – Это тенденция частиц проходить через полимеры. Например, полиэтилен низкой плотности менее воздухопроницаем, поэтому его используют для упаковки пищевых продуктов.

10. Показатель преломления – Степень, в которой свет изгибается при прохождении полимера, измеряется как его показатель преломления. Полимеры используют это свойство в спектроскопии.

11. Сопротивление электрическому току – Большинство полимеров являются плохими проводниками электричества. В настоящее время проводящие полимеры используются в полупроводниковых устройствах. Их проводимость возникает за счет сопряженных углерод-углеродных двойных связей.

Химические свойства полимера

1. Связь и реакционная способность – Сильная ковалентная связь и другие слабые взаимодействия, такие как водородная связь между частицами полимеров, определяют его свойство, такое как реакционная способность. Как правило, полимеры устойчивы к химическим веществам из-за их низкой реакционной способности.

2. Взаимодействие между реакционноспособными группами – Межмолекулярные силы между мономерами определяются их диполем. Карбонильная группа (амидная группа), присутствующая в боковых цепях мономеров, отвечает за образование водородной связи.

3. Адгезия полимеров к поверхности, ее взаимодействие с покрытием и внешней средой также влияет на их качество, как и краски.

4. Биоразлагаемость – Полимеры могут разлагаться под действием разлагающих веществ. Натуральные полимеры, такие как каучук, биоразлагаемы, а синтетические полимеры не поддаются биологическому разложению.

Механические свойства полимера

Способность полимера сопротивляться физическому напряжению или выдерживать его известна как его механическое свойство. Это один из решающих факторов при принятии решения о том, где следует использовать тот или иной тип полимера. Вот некоторые из этих свойств:

1. Прочность – Минимальная сила или напряжение, необходимые для разрушения образца данного полимера, является прочностью полимера. Различными типами прочности полимеров являются прочность на растяжение, прочность на кручение, сжимаемость и гибкость. Возрастающие порядки прочности различных полимеров: линейные < разветвленные < сшитые < сетчатые. Факторы, влияющие на его силу:

а. Молекулярная масса : Прочность полимера на растяжение возникает с увеличением молекулярной массы и достигает уровня насыщения после определенного значения. Уравнение, которое связывает предел прочности при растяжении с молекулярной массой: \rm{A}}}{{\rm{M}}}\)

Где \({\rm{A}}\) – некоторая константа, а \({\rm{M}}\) – молекулярная масса.

б. Сшивка : Движение цепей в полимерах ограничивается сшивкой и увеличивает прочность полимера.

в. Кристалличность : В кристаллической фазе межмолекулярная связь более прочная и значительная. Следовательно, кристалличность полимера увеличивает его прочность.

2. Процентное удлинение полимера до разрыва является мерой удлинения полимера без его деформации.

3. Модуль Юнга – Отношение растягивающего напряжения к растягивающей деформации. Он определяет, насколько легко полимер может растягиваться и деформироваться. Короче говоря, это мера жесткости полимера. \({\rm{E =}}\frac{{{\rm{Растяжение\;Прочность\;}}\left({\rm{\alpha}} \right)}}{{{\rm{Растяжение\ ;деформация\;}}\left( {\rm{\varepsilon }} \right)}}\)

4. Вязкость – Прочность полимера определяется площадью под кривой напряжения-деформации. Вязкость \({\rm{ = }}\int {{\rm{\sigma d\varepsilon }}} \)

5. Вязкоупругость – Вязкоупругость измеряет не только вязкость, но и упругость. Это вызвано временными связями между частицами волокон. Благодаря этому свойству полимеры возвращаются к своей первоначальной форме при освобождении после растяжения.

Молекулярная масса полимеров

Свойства полимеров тесно связаны с их молекулярной массой, размером и структурой. Рост полимерной цепи при их синтезе зависит от наличия мономеров в реакционной смеси. Таким образом, образец полимера содержит цепи различной длины, поэтому его молекулярная масса всегда выражается как среднее значение.

Существует два способа выражения молекулярной массы полимера:

  1. Число Средняя молекулярная масса
  2. Средневзвешенная молекулярная масса

Среднечисленная молекулярная масса

Метод осмотического давления используется для определения среднечисловой молекулярной массы.
Получается выражением:

\({\overline {\mathbf{M}} _{\text{n}}} = \frac{{\sum {{{\mathbf{N}}_{\text{i}}}} {{\ mathbf{M}}_{\text{i}}}}}{{\sum {\left({{{\mathbf{N}}_{\text{i}}}} \right)}}}\ )
Или
\({\overline {\text{M}} _{\text{n}}} = \frac{{{{\text{N}}_1}{{\text{M}}_1} + {{\text{N}}_2}{{\text{M}}_2} + \ldots \ldots \ldots}}{{{{\text{N}}_1} + {{\text{N} }_2}}}\) 92}}{{\sum {{{\text{N}}_{\text{i}}}} {{\text{M}}_{\text{i}}}}}\)
Где \ ({{\text{N}}_{\text{i}}} = \) нет. молекул мономера и \({{\text{M}}_1} = \) молекулярная масса

Индекс полидисперсности

\({\text{PDI}} = \frac{{{{\overline {\text{M}} }_{\text{w}}}}}{{{{\overline {\text{M}} }_{\text{n}}}}}\)
Отношение средневесовой молекулярной массы к среднечисловой молекулярной массе называется «индексом полидисперсности» \(\left( {{\text{PDI}}} \right )\).
Для природных полимеров \({\text{PDI}} = 1\)
\(\поэтому {\overline {\text{M}} _{\text{w}}} = {\overline {\text{M}} _{\text{n}}}\) и полимер является монодисперсным .
Для синтетических полимеров \({\text{PDI >}}1\)
\(\поэтому {\overline {\text{M}} _{\text{w}}} > {\overline {\text{M }} _{\text{n}}}\) и полимер является полидисперсным.

Факторы, влияющие на свойства полимера

Свойства полимера зависят главным образом от трех факторов:

  1. Химические вещества , из которых образуются полимеры.
  2. Условия полимеризации , такие как длина цепи, тип связей между полимерами и природа функциональной группы, присутствующей на концах мономеров.
  3. Тип звеньев мономера , полимеризующихся с образованием повторяющихся звеньев в полимерах, является одним из критических факторов, определяющих свойства полимеров.

Факторы, влияющие на свойства полимера

Свойства полимера зависят от нескольких факторов. Некоторые из них обсуждаются ниже:

  1. Температура – Полимеры чувствительны к температуре: гибкость и прочность на сжатие снижаются при повышении температуры. Кинетическая энергия молекул увеличивается с повышением температуры, а модуль Юнга уменьшается.
  2. Длина цепи . Можно сделать вывод, что по мере увеличения длины цепи полимеров увеличивается и их прочность.
  3. Разветвление – По мере увеличения разветвления механическая прочность полимеров также увеличивается. Например, степень кристалличности соответствует полиэтилену высокой плотности и имеет относительно плохие механические свойства. Таким образом, разветвление делает полимеры более жесткими, твердыми и прочными.
  4. Сшивание : Когда полимерные цепи сильно сшиты сильными ковалентными связями, их прочность увеличивается, что затрудняет их плавление.
  5. Природа боковых групп – Наличие полярных боковых групп увеличивает силу притяжения между полимерными цепями, делая их сильнее благодаря водородным связям и другим силам притяжения.

Резюме

Вкратце можно сказать, что полимеры представляют собой макромолекулы, образованные ковалентным связыванием мономерных звеньев. Полимеры используются почти во всех сферах жизни, таких как производство одежды, производство пластиковых изделий, промышленное использование, лекарства, стоматология и многое другое. Исходя из физико-химических свойств, полимеры используются в различных областях, например, изготавливаются прочные канаты для переноски грузов на заводах, стройках. Свойства полимеров, такие как высокая прочность на растяжение, деформация, эластичность, ударная вязкость, определяют их использование.

Более сложные полимеры образуют прочные связи и, следовательно, они достаточно прочны, чтобы выдерживать большие усилия и давление. Электропроводящие полимеры используются для изготовления электрических устройств. Их проводимость возникает за счет сопряженных углерод-углеродных двойных связей. Пластмассы являются наиболее распространенными полимерами, используемыми в нашей повседневной жизни. Однако нам следует избегать их использования, потому что они в основном синтетические и не поддаются биологическому разложению, что представляет угрозу для окружающей среды. Многие исследовательские работы продолжаются для разработки органических полимеров, таких как органические пластики, которые являются биоразлагаемыми.

Часто задаваемые вопросы о свойствах полимеров

Q.1: Что такое полимеры и их свойства?
Ответ: Полимер можно определить как любой класс природных или синтетических веществ, построенных из очень больших молекул, называемых макромолекулами, которые представляют собой множество более простых химических единиц, известных как мономеры. Полимеры имеют разные свойства в зависимости от их структуры. Например, полимеры с относительно высокой молекулярной массой и длинной цепью приводят к запутыванию, а недостаточность ковалентных межмолекулярных связей способствует подвижности и гибкости полимерных цепей.

Q.2: Каковы химические свойства полимеров?
Ответ: Различные химические свойства полимеров включают связывание и реакционную способность полимеров, образование прочной ковалентной связи и другие слабые взаимодействия, такие как водородные связи между частицами полимеров, которые определяют его реакционную способность. Как правило, полимеры устойчивы к химическим веществам из-за их низкой реакционной способности. Наличие функциональных групп в боковой цепи, таких как карбонильная группа, амидная группа мономеров, отвечает за образование водородной связи. Адгезия полимеров к поверхности, ее взаимодействие с покрытием и внешней средой также влияет на их качество, как и краски. Способность полимеров разлагаться под действием разлагателей – это их биоразлагаемость. Натуральные полимеры, такие как каучук, биоразлагаемы, а синтетические полимеры не поддаются биологическому разложению.

Q.3: Каковы физические свойства полимеров?
Ответ : Различными физическими свойствами полимеров являются их прочность на разрыв, температура плавления, температура кипения, твердость, теплопроводность, электропроводность, показатель преломления, эластичность, кристалличность, проницаемость и т. д.

Q.4: Что три свойства полимеров?
Ответ: Тремя основными свойствами полимеров являются механическая прочность, эластичность и тепловое расширение.

Q.5: Каково использование полимера?
Ответ: Полимеры используются почти во всех сферах жизни, таких как производство одежды, производство пластиковых изделий, промышленное использование, лекарства, стоматология, производство электропроводящих устройств, кухонной утвари и ее ручек и многое другое.

Q. 6: Каковы свойства природных полимеров?
Ответ: Природные полимеры нетоксичны, биоразлагаемы, биосовместимы и стабильны. Примеры природных полимеров включают каучук, углеводы (полисахариды) и белки (полиамиды).

Последние обновления

5 малоизвестных инженерных колледжей с отличными пакетами услуг

5 малоизвестных инженерных колледжей. Инженерное дело, наряду с медицинским направлением, считается одним из первых вариантов карьеры для большинства индийских родителей и детей. Основной причиной этого является долгосрочная ценность и преимущества инженерной работы, такие как…

Подробнее