Виды полимеров таблица: Полимеры таблица с примерами – Морской флот
alexxlab | 14.07.1977 | 0 | Разное
Методы определения полимерных материалов
Для определения природы полимерного материала в готовом изделии проводят систематический качественный и количественный анализ материала и идентификацию его с известными типами полимеров.
Методы определения полимерных материалов
- внешний осмотр образца;
- определение температуры размягчения;
- анализ поведения образца в пламени;
- определение растворимости образца;
- осуществление цветной реакции на полимеры.
Прежде всего отмечают внешний вид образца:
Далее выясняют, плавится ли исследуемая пластмасса вообще. Для этого ее вносят в струю горячего воздуха или нагревают образец на металлической или асбестовой подставке.
Пластмассу, в зависимости от того, как она будет вести себя, можно отнести к термопластам или реактопластам. Если полимер отнесен к термопластичным материалам, то далее определяют ориентировочную
Определение поведения полимерного материала в пламени горелки
Для дальнейшей идентификации материала исследуют его поведение в пламени горелки. Для этого небольшое количество материала осторожно и ненадолго вносят на шпателе в верхнюю часть высокотемпературной зоны пламени газовой горелки.
При этом отмечают характерные особенности горения (таблица 2):
- воспламеняемость,
- обугливание,
- плавление,
- запах,
- цвет пламени,
- наличие копоти, дыма, самогашения,
- наличие золы, ее окраску.
| Полимеры | Поведение материала при внесении в пламя и горючесть | Характер пламени | Запах |
| Полиэтилен (ПЭ) | Плавится течет по каплям, горит хорошо, продолжает гореть при удалении из пламени. | Светящееся, вначале голубоватое, потом желтое | Горящего парафина |
| Полипропилен (ПП) | То же | То же | То же |
| Поликарбонат (ПК) | То же | Коптящее | |
| Полиамид (ПА) | Горит, течет нитью | Синеватое снизу, с желтыми краями | Паленых волос илигорелых растений |
| Полиуретан (ПУ) | Горит, течет по каплям | Желтое, синеватое снизу, светящееся, серый дым | Резкий, неприятный |
| Полистирол (ПС) | Самовоспламеняется, плавится | Ярко-желтое, светящееся, коптящее | Сладковатый цветочный,с оттенком запаха стирола |
| Полиэтилентерефталат(ПЭТФ) | Горит, капает | Желто-оранжевое, коптящее | Сладкий, ароматный |
| Эпоксидная смола (ЭД) | Горит хорошо, продолжает гореть при удалении из пламени | Желтое коптящее | Специфический свежий(в самом начале нагревания) |
| Полиэфирная смола (ПН) | Горит, обугливается | Светящееся, коптящее, желтое | Сладковатый |
| Поливинилхлорид жесткий (ПВХ) | Горит с трудом и разбрасыванием, при удалении из пламени гаснет, размягчается | Ярко-зеленое | Резкий, хлористого водорода |
| ПВХ пластифицированный | Горит с трудом и при удалении из пламени, с разбрасыванием | Ярко-зеленое | Резкий, хлористого водорода |
| Фенолоформальдегидная смола (ФФС) | Загорается с трудом, горит плохо, сохраняет форму | Желтое | Фенола, формальдегида |
Оборудование и материалы: полимерные материалы различной природы; горелка, шпатель, пинцет длинный.
Ход работы. Небольшое количество материала осторожно и ненадолго вносят на шпателе в верхнюю часть высокотемпературной зоны пламени газовой горелки.
Выносят пластмассу из пламени и смотрят, будет ли она гореть дальше. При этом отмечают характерные особенности горения: воспламеняемость, обугливание, плавление, запах, цвет пламени, наличие копоти, дыма, самогашения, наличие золы, ее окраску и т. п.
Результаты наблюдений сравнивают с таблицей 1 и определяют тип полимера.
Определение растворимости полимерных материалов
По растворимости материала в определенных растворителях судят о принадлежности его к тому или иному классу полимеров (таблица 2).
Таблица 2: Растворимость полимерных материалов| Полимеры | Растворители | |||||
| бензин | ацетон | этиловый спирт | вода | уксусная кислота | соляная кислота (конц.) | |
| Фенолоформальдегидная смола (ФФС) | НР | Р | Р | НР | НР | – |
| Эпоксидная смола (ЭД) | НР | Р | Р | НР | – | – |
| Полиэфирная смола (ПН) | НР | Р | Р | НР | НР | НР |
| Полиамид (ПА) | НР | НР | НР | НР | Р | НР |
| Поливинилхлорид (ПВХ) | НР | НР | НР | НР | НР | НР |
| Полистирол (ПС) | НР | НБ | НР | НР | НР | НР |
| Полиэтилен (ПЭ) | НР | НР | НР | НР | НР | – |
Примечание. Р – растворим, НР – нерастворим, НБ
– набухает, – – нет сведенийОборудование и материалы: полимерные материалы различной природы; растворитель – бензин, ацетон, вода, этиловый спирт, уксусная кислота, соляная кислота.
Ход работы: Для определения растворимости 0,5 г измельченного образца полимерного материала помещают в пробирку, добавляют 5–10 мл растворителя, встряхивают и оставляют стоять на несколько часов; отмечают степень растворения – полное, частичное, набухает, не растворяется.
Если образец растворяется частично, определяют растворимость при нагревании (в колбе с обратным холодильником).
Цветная реакция на полимеры Либермана – Шторха – Моравского
Многие смолы при добавлении уксусного ангидрида и серной кислоты образуют различного цвета окрашенные соединения. На этом основана реакция Либермана – Шторха – Моравского (таблица 3)
Таблица 3: Окраска полимеров по реакции Либермана – Шторха – Моравского| Окраска | Полимеры |
| Слабо-розовая | Феноло-формальдегидные, феноло-фурфурольные |
| Розовая, переходящая в красную | Эпоксидные смолы |
| Медленно синеет, затем зеленеет | Поливинилхлорид |
| Отсутствует, иногда коричневая | Полиэфирные смолы |
| Отсутствует | Полиэтилен, полипропилен, поликарбонат, полиамид, полистирол, полиметилметакрилат, мочевино- и меламино-формальдегидные смолы, акрило-бутадиен-стирольные пластики |
Оборудование и материалы: полимерные материалы различной природы; фарфоровая пластина, уксусный ангидрид, концентрированная серная кислота, пипетка.
Ход работы: На фарфоровую пластинку помещают небольшой кусочек исследуемого полимера и наносят на него несколько капель уксусного ангидрида, а затем каплю концентрированной серной кислоты. В течение 30 мин наблюдают за окраской жидкости и поверхности смолы, отмечая цвета и последовательность их изменения.
Результаты наблюдений сравнивают с таблицей 3 и определяют тип полимера.
Определение температуры размягчения
Оборудование и материалы: полимерные материалы различной природы; металлический или фарфоровый тигель, термометр, кварцевый песок, металлическая или асбестовая подставка.
Ход работы:
Проба на плавлениеВносят образец пластмассы в струю горячего воздуха, нагретого горелкой, или нагревают исследуемый образец на металлической или асбестовой подставке. В зависимости от того, что будет происходить с пластмассой, можно отнести ее к термопластам или реактопластам.
Температура размягченияУстанавливают пробы пластмасс – лучше всего полоски длиной 5–10 см и шириной 1 см – в железный тигель, заполненный сухим песком. Тигель постепенно нагревают маленьким пламенем горелки, температуру контролируют термометром, помещенным в песок. Когда полоски согнутся, по показанию термометра замечают температуру размягчения.
Для измерения температуры размягчения можно использовать и химический стакан, заполненный маслом или водой. Необходимо соблюдать меры предосторожности. В горячее масло не должна попадать вода.
Температура текучестиАналогично можно определить температуру текучести, т. е. те значения температуры, при которых пластмассы приобретают текучесть. Однако некоторые пластмассы разлагаются раньше, чем достигается температура текучести.
Список литературы: Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов: справ. пособие. – М.: Машиностроение, 1993. – Т.3.
Методы исследования неметаллических материалов. – 283 с. Пластмассы.
Методы определения стойкости к действию химических сред: ГОСТ 12020–72. – Взамен ГОСТ 12020–66; введ. 01.07.1973. – М.: ИПК Изд-во стандартов, 1997. – 22 с. Пластмассы.
Методы определения стойкости к действию химических сред: ГОСТ 12020–72. – Взамен ГОСТ 12020–66; введ. 01.07.1973. – М.: ИПК Изд-во стандартов, 1997. – 22 с.
Автор: Кордикова Е.И., кандидат технических наук, доцент кафедры механики материалов и конструкций БГТУ
Источник: Композиционные материалы: Лабораторный практикум, 2007 год
Дата в источнике: 2007 год
Классификация пластика, определение его вида по маркировке
Пластик получил множество классификаций. Его можно различать по составу, твёрдости, жирности. Но основным моментом в разделении полимеров является их состояние после нагревания. В этом материале разберём типы и виды пластмасс, их классификации.
Виды пластмасс
По своему состоянию полимеры делятся на термопласты, реактопласты, эластомеры. Классификация полимеров основывается на их химическом составе и реакции после нагревания.
Термопластичные полимеры
К первой группе относятся термопласты или термопластичные полимеры. Этот вид полимеров представляет собой пластик, который при воздействии на него высоких температур принимает пластичную форму. Самое интересное то, что при охлаждении термопласта он становится твёрдым, как был изначально. В обычном состоянии термопластичные полимеры являются твёрдыми структурами. Обычная температура окружающей среды не изменяет состояние этих пластмасс. Если температура стандартная, то молекулы термопластов почти обездвижены, поэтому остаются хрупкими и жёсткими по консистенции. При нагревании, наоборот, молекулы начинают своё движение и за счёт разрыва связей между цепями молекул, пластик становится пластичным, он плавится. Чем больше температура, тем больше становится расплавление полимера. Его можно довести до вязкотекучего состояния. Если температуру начать уменьшать или вовсе охладить термопластичный полимер, то он вернётся в исходное своё состояние. При уменьшении температуры химический процесс начнёт двигаться в противоположном порядке. Если не перегревать термопласт и не доводить до разрыва цепей молекул, то плавить и возвращать в исходное положение этот вид пластика можно бесчисленное количество раз.
Благодаря такому свойству термопластичных пластмасс, они подвластны вторичной переработке в различные изделия. Если говорить о теории, то термопласты можно переработать в какое-то необходимое изделие вторично. С точки зрения заботы об экологии, это их свойство очень важно. Ведь, если просто выбросить пластик и отвезти его на полигон, время его разложения затянется на 400 лет. Всё это время пластик будет загрязнять почву и негативно влиять на атмосферу.
Ещё одним преимуществом термопластичных полимеров является возможность их быстро чинить. Благодаря тому, что этот вид пластика становится податливым после воздействия высоких температур, повреждённое изделие из термопласта можно легко запаять. Например, починить трещины, неровности, изломы. Для изготовления машин и других комплектующих используют именно термопласты. Именно за счёт их положительных свойств. Из этого вида пластика делают зеркала, бампера, детали салона автомобиля, колпаки для колёс. Такими полимерами являются: ПП, PVC, АБС-пластик, PS, PVA, полиэтилен, оргстекло, РА, PC и другие.
Термоактивные пластмассы
К следующей группе относят реактопласты или термоактивные пластмассы. Если термопластичные полимеры можно плавить множество раз и они будут поддаваться нагреванию, то реактопласты после одного нагрева перейдут в твёрдое состояние безвозвратно. Их форму можно контролировать только единожды, во время первого нагрева, когда происходит изготовление изделия. После повторного воздействия на реактопласт повышенной температурой, этот вид пластика не расплавится, не перейдёт из твёрдого состояния в пластичное. Изначально, молекулы термоактивных пластмасс располагаются линейно. После первичного нагревания структура молекул превращается в сетчатую. Именно из-за того, что молекулы после нагревания тесно сплетаются между собой, происходит процесс необратимого отвердевания.
Из-за того, что термоактивные пластмассы не поддаются вторичному нагреву, становится невозможной повторная переработка этого вида пластика. Из-за того, что реактопласты стойки к воздействию высоких температур, их используют также в машиностроении для изготовления элементов картера двигателя или при производстве наружных элементов. Чтобы под воздействием солнечных лучей кузов не деформировался. В группу реактопластов попадают фенол-формальдегиды, карбамидо-формальдегиды, эпоксидные и полиэфирные смолы.
Эластомеры
Последними в этой классификации полимеров становятся эластомеры. Они отличаются своими эластичными свойствами. При воздействии на этот вид пластика силой, он становится гибким. Преимущество эластомеров состоит в том, что свою гибкость они сохраняют даже при высоких температурах. Например, даже при температуре +250 градусов эластомер не растечётся. При воздействии холодом он также примет необходимую форму. Температура –60 градусов никак не повлияет на агрегатное состояние эластомера. По своей структуре эластомеры похожи на термоактивные пластмассы. Но при воздействии различных температур, молекулы хоть и остаются сетчатыми, они не слипаются между собой и сохраняют определённое расстояние. Благодаря чему, их упругость не улетучивается после нагрева или охлаждения. Из-за своей сетчатой структуры этот вид полимеров нельзя расплавить, но они могут набухать. Реактопласты также являются сетчатыми, но не набухают. В эту группу полимеров попадает силикон, каучук и полиуретан. В машиностроении из эластомеров делают шины, уплотнители. Также могут смешивать различные группы пластмасс для получения блендов, которые вмещают в себя многие свойства.
Маркировка пластмасс на различных изделиях
На пластиковой упаковке в треугольнике обозначают тип пластика, который использовался при производстве. Давайте посмотрим, какие пластмассы используют для изготовления пластиковых бутылок:
- Если в треугольнике написана цифра 1, то бутылка изготовлена из PET. Эта пластмасса характеризуется тем, что выделяет вещества, воздействующие на гормональный фон человека. PET используют достаточно часто при производстве изделий. Обратите внимание, что это одноразовый материал. Поэтому не удивляйтесь, если при использовании пластиковой бутылки, изготовленной из этой пластмассы, в ваш организм поступят щёлочи и бактерии. В такие бутылки не следует наливать свою воду повторно.
- Цифра 2 в треугольнике обозначает HDPE-полимер. Один из безопасных полимеров, лучше всего покупать изделия именно из этой пластмассы. Она выделяет меньше всего вредных веществ. Из HDPE-полимеров делают бутылки для спорта, игрушки, тару для молока. Может выделять только формальдегид.
- Если в треугольнике написана цифра 3, то изделие изготовлено из ПВХ. Из этой пластмассы изготавливают различную тару, детские игрушки, рамы для окон, кабели. ПВХ также выделяет вещества, влияющие на гормональный фон человека. ПВХ не отправляется на вторичную переработку, поэтому лучше всего воздержаться от покупки изделий из этого полимера, хотя бы из-за экологических понятий.
- Если в треугольнике написана цифра 4, то изделие изготовлено из LDPE. Из него обычно делают бутылки и пакеты. Плюс этого пластика в том, что в воду он не будет выделять вредных веществ. Поэтому, если на бутылке обозначена цифра 4, то приобрести её можно. Только вот пакет из LDPE окажет вредное влияние на вас. В целом для людей LDPE не несёт большой опасности. Он негативно влияет на окружающее пространство.
- Цифра 5 в треугольнике обозначает полипропилен. Из него делают упаковку, трубы, игрушки для детей, медицинские шприцы. Он не сильно вреден и может выделять только формальдегид. Его плюс в том, что при воздействии высоких температур он остаётся в своём исходном состоянии и не плавится.
- Если в треугольнике написана цифра 6, то изделие изготовлено из полистирола. Вся пластиковая посуда изготавливается из него, что опасно. Лучше воздержаться от использования одноразовой посуды, чтобы избежать негативного влияния на ваш организм. Если же есть необходимость в использовании одноразовых изделий, то обратите своё внимание на бумажную посуду. Полистирол выделяет опасные вещества, а в случае сжигания — яд.
- Цифра 7 в треугольнике обозначает полиамид (другой вид полимеров), который не относится ни к одной из предыдущих групп. Из него часто делают игрушки, элементы для машин, детские бутылки. Он выделяет бисфенол, который вызывает гормональный сбой организма.
Все эти вышеперечисленные типы пластика подвержены переработке поэтому, чтобы обезопасить планету, следует сдавать пластиковые бутылки на переработку. Только этот поступок сможет уменьшить негативное влияние на экологию.
Из 1 кг полимера получают 0,8 кг вторсырья.
Определение типа пластика с помощью горения
Если на пластиковом изделии существует маркировка, то трудностей с определением вида пластика не будет. Но бывает так, что маркировки нет. В этом случае, чтобы определить пластик к какой-либо группе, следует его поджечь. Пластмассы горят по-разному, обладают разными эластичными свойствами. Обратите внимание на цвет и агрегатное состояние пластикового изделия во время его поджигания, чтобы верно определить вид полимера. Посмотрите на таблице ниже, какой вид принимают различные пластмассы после их горения с помощью зажигалки. Таблица поможет вам определить вид полимера при горении.
Помните, что любая пластмасса, из которой изготовлена бутылка, выделяет в воду различные по силе химикаты. Для сохранения своего здоровья и обеспечения безопасности организма от попадания вредных веществ, откажитесь от пластиковой тары, пакетов и упаковок. Обращайте внимание на маркировку полимеров, чтобы в случае необходимости выбирать изделия наиболее безопасные для себя и близких.
Основные свойства полимеров
Полимеры могут находиться в твердом и жидком состояниях (газообразное состояние для них не характерно), кристаллическом и аморфном фазовых состояниях, а также в стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем деформационных физических состояниях.
Полимеры имеют высокую стойкость в таких средах, как щелочи и концентрированные кислоты. В отличие от металлов они не подвержены электрохимической коррозии. С увеличением молекулярной массы снижается растворимость полимеров в растворителях органического происхождения. Полимеры с пространственной структурой практически не подвержены действию органических растворителей.
Большинство полимеров является диэлектриками. Полимеры в основном относятся к немагнитным веществам. Из всех применяемых конструкционных материалов полимеры имеют наименьшую теплопроводность и наибольшие теплоемкость и тепловую усадку. Тепловая усадка полимеров примерно в 10 – 20 раз больше, чем металлов. Причиной потери герметичности уплотнительными узлами при низких температурах является стеклование резины и резкое различие коэффициентов расширения металла и резины в застеклованном состоянии.
Для полимеров характерен широкий диапазон механических характеристик, сильно зависящий от их структуры. Кроме структурных параметров большое влияние на механические свойства полимеров оказывают внешние факторы: температура, длительность и частота или скорость нагружения, давление, вид напряженного состояния, термообработка, характер окружающей среды и др.
Особенностями механических свойств полимеров являются их удовлетворительная прочность, но малая жесткость по сравнению с металлическими материалами.
Полимерные материалы подразделяются на твердые с модулем упругости Е = 1 – 10 ГПа (пластмассы, волокна, пленки) и мягкие высокоэластичные материалы с модулем упругости Е = 1 – 10 МПа (резины). Механизм и закономерности разрушения тех и других существенно различны.
Для полимеров характерны ярко выраженная анизотропия свойств, снижение прочности и развитие ползучести при длительном нагружении. Вместе с тем полимеры обладают высоким сопротивлением усталости. Для полимеров характерна более резко выраженная температурная зависимость механических свойств по сравнению с металлами.
Одной из основных характеристик полимеров является деформируемость. По деформируемости (или податливости) полимеров в широком температурном интервале чаще всего оценивают их основные технологические и эксплуатационные свойства.
Значение деформируемости определяют методом термомеханических кривых деформация – темnepaтypa (рисунок 15.2).
Рисунок 15.2 – Термомеханическая кривая аморфного полимера с линеной структурой: Тс – температура стеклования; Тt – температура начала вязкого течения; I, II, III – участки стеклообразного, высокоэластичного и вязкотекучего состояний
Термомеханические кривые получают при нагреве нагруженного образца полимера с заданной скоростью. Действующая нагрузка должна быть постоянной по величине и малой по значению, чтобы механические воздействия на полимер не приводили к изменению его структуры.
Анализ кривой на рисунке 15.2 показывает, что полимер может находиться в трех физических состояниях: стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем.
В стеклообразном состоянии при малых напряжениях наблюдается только упругая деформация с высоким модулем упругости (Е = 2,2 – 5 ГПа). Стеклообразное состояние является одной из форм твердого состояния высокомолекулярных веществ. Выше температуры стеклования к этой деформации добавляется высокоэластическая составляющая, которая значительно превосходит упругую и характеризуется модулем высокоэластичности Е = 0,1 – 1 МПа. Выше температуры текучести проявляется еще одна составляющая деформации, которая приводит к постепенному накоплению остаточной деформации образца полимера. Границы между этими физическими состояниями характеризуются значениями температур стеклования Тс и текучести Тt. Критические температуры Тс и Тt являются основными характеристиками полимеров.
Важность этих характеристик хорошо иллюстрируется следующими примерами. Во многих случаях волокна и полимеры должны иметь высокую прочность. Поэтому лежащие в их основе полимеры должны находиться в стеклообразном состоянии. Резиновой промышленности, наоборот, необходимы высокоэластичные полимеры, сохраняющие это состояние в широком температурном интервале. Процесс технологической переработки полимеров происходит, как правило, в области вязкотекучего состояния. Поэтому для переработки они должны быть нагреты выше соответствующей температуры Тt.
Низкомолекулярные вещества не могут находиться в высокоэластическом состоянии, для них характерны только стеклообразное и вязкотекучее состояния. Высокоэластическое состояние занимает тем больший температурный интервал Тс – Тt, чем больше молекулярная масса полимера.
Все полимеры в большей или меньшей степени подвержены процессу старения во времени. Старением полимеров называют самопроизвольное необратимое изменение важнейших технических характеристик, происходящее в результате сложных химических и физических процессов, развивающихся в материале при эксплуатации и хранении.
Старению способствуют свет, частая смена циклов нагрев – охлаждение, воздействие кислорода, озона и другие факторы. Старение ускоряется при многократных деформациях, менее существенное влияние на старение оказывает влага. При старении повышается твердость, хрупкость, теряется эластичность. При высоких температурах (200 – 250°С) происходит термическая деструкция – разложение органических полимеров, сопровождающееся испарением летучих веществ.
Для замедленного старения в полимерные материалы добавляют стабилизаторы. Обычно применяют стабилизаторы двух типов: термостабилизаторы (амины, фенолы) и светостабилизаторы (например, сажу).
Длительность эксплуатации стабилизированных полимеров значительно возрастает. Срок наступления хрупкости полиэтилена, стабилизированного сажей, составляет свыше 5 лет. Трубы из поливинилхлорида могут работать 10 – 25 лет.
Для определения механических свойств неметаллических материалов проводят статические испытания на растяжение, сжатие и изгиб; динамические испытания на удар; определение твердости, усталостной прочности, ползучести и др. С целью определения стойкости к старению проводят физико-механические испытания материалов после ускоренных климатических испытаний на фотостарение.
Кроме того, существуют методы определения массы, толщины, плотности материала, а также специальные виды испытаний:
- для картона – на надлом, излом, продавливание, сжатие кольца, линейное сжатие;
- гофрированного картона, гофропласта – на торцевое и плоскостное сжатие, расслаивание, продавливание и пробой;
- резины – на стойкость при статической деформации сжатия;
- древесностружечных плит – на прочность и модуль упругости при изгибе, удельное сопротивление выдергиванию гвоздей и шурупов.
Сравнительные характеристики важнейших полимеров представлены в таблице 15.1.
Полимеры (искусственные материалы) в соответствии с международным стандартом (ISO) обозначают условными символами, которые облегчают маркировку торговых изделий. Ниже в алфавитном порядке представлен ряд международных обозначений важнейших полимеров, применяемых в технике:
Критерии выбора полимерных материалов
Термин «полимерные материалы» является обобщающим. Он объединяет три обширных группы синтетических пластиков, а именно: полимеры; пластмассы и их морфологическую разновидность – полимерные композиционные материалы (ПКМ) или, как их еще называют, армированные пластики. Общее для перечисленных групп то, что их обязательной частью является полимерная составляющая, которая и определяет основные термодеформационные и технологические свойства материала. Полимерная составляющая представляет собой органическое высокомолекулярное соединение, полученное в результате химической реакции между молекулами исходных низкомолекулярных веществ – мономеров.
Выбор пластмассы для изготовления конкретного изделия определяется его эксплуатационными условиями. Критерии выбора разнообразны и зависят от назначения изделия. Основными критериальными характеристиками полимерных материалов являются механические (прочность, жесткость, твердость), температурные (изменения механических и деформационных характеристик при нагревании или охлаждении) и электрические. Последние отражают широкое применение пластмасс в радиоэлектронной и электротехнической отраслях. Кроме того, существенное значение приобрели триботехнические характеристики и ряд специальных свойств (огнестойкость, звукопоглощение, оптические особенности, химическая стойкость). Немаловажны также экономические условия (стоимость полимерного материала, тираж изделия, условия производства).
Механические свойства.Механические свойства определяют поведение физического тела под действием приложенного к нему усилия. Численно это поведение оценивается прочностью и деформативностью. Прочность характеризует сопротивляемость разрушению, а деформативность — изменение размеров полимерного тела, вызванное приложенной к нему нагрузкой. Поскольку и прочность и деформация являются функцией одной независимой переменной — внешнего усилия, то механические свойства еще называют деформационно-прочностными.
Модуль упругости является интегральной характеристикой, дающей представление прежде всего о жесткости конструкционного материала. Ударная вязкость характеризует способность материалов сопротивляться нагрузкам, приложенным с большой скоростью. В практике оценки свойств пластмасс наибольшее применение нашло испытание поперечным ударом, реализуемым на маятниковых копрах.
Твердость определяет механические свойства поверхности и является одной из дополнительных характеристик полимерных материалов. По твердости оценивают возможные пути эффективного применения пластиков. Пластмассы мягкие, эластичные, имеющие низкую твердость, используются в качестве герметизирующих, уплотнительных и прокладочных материалов. Твердые и прочные могут применяться в производстве деталей конструкционного назначения: зубчатых колес и венцов, тяжело нагруженных подшипников, деталей резьбовых соединений и пр.
Таблица “Механические свойства термопластов общего назначения”.
Таблица “Механические свойства конструкционных термопластов”.
Нередко при выборе полимерного материала учет его теплового поведения бывает более важным, чем оценка прочностных особенностей. Температура эксплуатации пластмассового изделия влияет на значения разрушающих напряжений, деформативности, модуля упругости, твердости, ударной вязкости и других свойств, существенно корректирующих потребительские характеристики. Часто эта корректировка оказывается не в пользу полимерного материала.
Таблица “Температурные характеристики термопластов общего назначения”.
Таблица “Температурные характеристики конструкционных термопластов”.
Таблица “Температурные характеристики термопластов с повышенной теплостойкость”.
Теплофизические свойства имеют исключительно большое значение для определения практической ценности полимерных материалов.
Параметры, относящиеся к теплофизическим свойствам, условно разделяются на две группы. Первая — определяет внешнее поведение полимерного тела при изменении температуры. К ней, прежде всего, относится тепловое расширение или дилатометрические свойства. Вторая — устанавливает внутреннюю реакцию материала на тепловое воздействие. Интенсивность каждого вида реакции определяется соответствующим теплофизическим коэффициентом (ТФК). Коэффициент теплового расширения — подразумевает общее изменение размеров физического тела в функции температуры.
Коэффициент теплопроводности численно равен количеству тепла, переносимого через единицу изотермической поверхности за единицу времени при градиенте температуры, равном единице.Коэффициент температуропроводности а является параметром, характеризующим теплоинерционные свойства материала. Чем больше значение а, тем быстрее происходит выравнивание температуры во всех точках тела. Соответственно, чем ниже величина а, тем лучшим теплоизолятором является материал. Знание температуропроводности необходимо в технологических целях для оценки времени охлаждения изделий, получаемых из расплава полимера или из его размягченной заготовки (метод формования), для оценки поведения полимерной детали в нестандартных тепловых полях.
Таблица “Теплофизические свойства полимерных материалов”.
Химическая стойкость
Перечень агрессивных агентов, влияющих на свойства полимерных материалов, чрезвычайно широк, но тем не менее может быть систематизирован в наиболее часто встречающиеся группы. Это минеральные и органические кислоты, а также растворы последних в воде, растворы щелочей и окислителей, алифатические и ароматические растворители, горюче-смазочные материалы. Воздействие агрессивной среды на полимер может сопровождаться его набуханием, диффузией среды в полимер и химическим взаимодействием, приводящим к деструкции пластика. На определение стойкости полимерного материала к агрессивным средам существуют государственные стандарты, характеризующие сопротивляемость в баллах. Чем значимее балл — тем выше сопротивляемость материала воздействию агрессивной среды. По ГОСТу 12020 стойкость к агрессивным средам оценивается по изменению их массы, причем по пятибалльной шкале: 5 — высокая стойкость; 4 — удовлетворительная; 3 — материал устойчив не во всех случаях; 2 — стойкость недостаточна, к применению не рекомендуется; 1 — материал не стоек и быстро разрушается.
Высокой химической инертностью и стойкостью к деструкции обладают фторопласты. Марки фторопластов Ф-4, Ф-4 НТД, Ф-3, Ф-40 стойки ко всем средам. Значительную химстойкость демонстрируют и такие полиолефины, как ПЭНП, ПЭВП и ПП, а также непластифицированный ПВХ. Несколько уступает им по этому качеству ПК и полистирольные пластики (ПС). Гетероцепные полимеры типа полиамидов склонны к гидролитической деструкции и активному набуханию вследствие своей гидрофильности. Нестоек к агрессивным средам конструкционный термопласт — полиформальдегид. Термореактивные пластики чувствительны к щелочным средам и растворам окислителей.
Вместе с тем в химическом аппаратостроении широко используются высоконаполненные порошковым графитом (асбестом) антегмиты и фаолиты, полученные на основе фенолоформальдегидного или фенолоальдегидного связующего.
Армированные полимерные материалы могут эксплуатироваться длительное время в кислотах и растворах щелочей концентрацией до 10%, а также в растворителях и горючесмазочных материалах.
Электрические свойства.Под электрическими свойствами понимают совокупность параметров, характеризующих поведение пластмассы в электромагнитном поле. В прикладном значении наиболее часто используются следующие параметры: диэлектрическая проницаемость, диэлектрические потери, тангенс угла диэлектрических потерь, электрическая проводимость и электрическая прочность, а также трекингостойкость.
Диэлектрическая проницаемость e является параметром, равным отношению емкости электрического конденсатора, между обкладками которого — полимерный материал, к емкости того же конденсатора, между обкладками которого вакуум или воздух. По величине e все полимерные материалы условно подразделяются на группы:
– неполярные 1,8 < е < 2,3
– малополярные 2,3 < е < 3,0
– полярные 3,0 < е < 4,0
– сильнополярные e > 4,0
Условность разделения заключается в том, что электрические свойства пластмасс сильно зависят от внешних условий — температуры, влажности, степени ионизации окружающей среды, напряженности электрического поля, силы тока и других. При стандартизованных измерениях частота электромагнитного поля —10 Гц, температура — 20 0С, относительная влажность воздуха — 60%.
Горючесть пластмасс.Основным показателем, определяющим горючесть пластмасс, является стойкость к горению (ГОСТ 28157-89) – способность материала противодействовать пламени. Пожаровзрывоопасность пластмасс – совокупность свойств, характеризующих их способность к возникновению и распространению горения, определяется следующими показателями (ГОСТ 12.1.044-89):
Группа горючести – классификационная характеристика способности веществ и материалов к горению;
температура воспламенения – наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что при воздействии на них источника зажигания наблюдается воспламенение;
Температура самовоспламенения – наименьшая температура окружающей среды, при которой в условиях специальных испытаний наблюдается самовоспламенение вещества;
температура тления – температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций окисления, заканчивающихся возникновением тления;
Условия теплового самовозгорания – экспериментально выявленная зависимость между температурой окружающей среды, количеством вещества и временем до момента его самовозгорания;
Кислородный индекс – минимальное содержание кислорода в кислородно-азотной смеси, при котором возможно свечеобразное горение материала в условиях специальных испытаний; коэффициент дымообразования – показатель, характеризующий оптическую плотность дыма, образующегося при пламенном горении или термоокислительной деструкции (тлении) определённого количества твёрдого вещества в условиях специальных испытаний;
Индекс распространения пламени – условный безразмерный показатель, характеризующий способность веществ воспламеняться, распространять пламя на поверхности и выделять тепло; показатель токсичности продуктов горения – отношение количества материала к единице объёма замкнутого пространства, в котором образующиеся при горении материала газообразные продукты вызывают гибель 50% подопытных животных.
Словарь.Самовоспламенение – резкое увеличение скорости экзотермических объёмных реакций, сопровождающееся пламенным горением и/или взрывом.
Тление – беспламенное горение твёрдого вещества при сравнительно низких температурах, часто сопровождающееся выделением дыма.
Самовозгорание – резкое увеличение скорости экзотермических процессов в веществе, приводящее к возникновению очага горения.
Вернуться…
Основные виды полимеров и пластмасс
Основы сварочного дела
Полимеры и пластмассы, обладая целым рядом ценных свойств (достаточная прочность, антикорро – зионность, стойкость против химически агрессивных сред, теплостойкость и др.), получают большое применение в самых различных отраслях народного хозяйства не только как заменители дефицитных металлов, но и как основные конструкционные материалы.
Полимер — высокомолекулярное органическое соединение, характеризующееся многократным повторением одного или более составных звеньев (составное звено — группа атомов, с помощью которой описывают строение цепи макромолекулы). В зависимости от структуры и формы макромолекул различают термопластичные и термореактивные полимеры. Термопластичные полимеры плавятся до вязкотекучего состояния без изменения структуры; они поддаются повторному нагреву и технологической обработке. Термореактивные полимеры при нагреве изменяют свою структуру, в результате исключается их повторное размягчение.
Полиэтилен — полимер этилена, термопластичен; изделия из него могут быть изготовлены литьем под давлением или центробежным, штамповкой при температуре 120… 135 °С и прессованием. Он обладает высокой химической стойкостью к агрессивным средам и является хорошим диэлектриком. Применяется при изготовлении изоляции подводных, силовых и радиочастотных кабелей, а также оборудования химических производств: труб, емкостей, плит, фитингов, тонкостенных деталей и др.
Полистирол — полимер стирола, термопластичен, отличается очень хорошими диэлектрическими свойствами, прозрачен, водостоек, морозостоек. Недостатками полистирола являются низкая теплостойкость, горючесть и хрупкость. Полистирол служит материалом для изготовления радио* и электроаппаратуры, высокочастотных приборов и химической аппаратуры. Его применяют также для изготовления электроизоляционных пленок, нитей и упаковочной пленки.
Полиакрилат — полимер сложного эфира акриловой кислоты. Наибольшее применение получили листовые акриловые материалы (органическое стекло различных марок). Кроме того, выпускают заготовки в виде стержней, труб, листов и материалов для изготовления деталей прессованием или литьем под давлением.
П олимегшшетакрилат (органическое стекло) — отличается высокой светопроницаемостью, удовлетворительными прочностью и твердостью. Важным свойством органического стекла является его способность пропускать ультрафиолетовые лучи. Следует также отметить хорошую обрабатываемость резанием, давлением, сваркой. Применяют органическое стекло для остекления, изготовления различных изделий технического назначения.
Пластмасса представляет собой композицию полимера с различными ингредиентами заполнителями, пластификаторами, стабилизаторами, красителями, отвердителями и др.
Фенопласты — пластмассы на основе фенольных смол. В зависимости от технологии изготовления могут быть термопластичными и термореактивными. В сочетании с различными наполнителями получают фенопласты общетехнического назначения, электроизоляционные, жаростойкие, волокнистые, фрикционные и др. Б качестве наполнителей применяют порошкообразные, волокнистые и слоистые материалы. Детали из фенопластов изготовляются методом горячего прессования при температуре 150… 200 °С и давлении 15…120 МПа. При этом получают готовые изделия, не требующие механической обработки.
Из термореактивных фенопластов с порошкообразным наполнителем изготовляют различные детали радио – и электротехнических изделий, электронной аппаратуры. Из ораоЛи – та (наполнитель — асбест, кварцевый песок или графит) изготовляют кислотостойкие трубы, ванны, детали коммуникаций. Для получения изделий общетехнического назначения в качестве наполнителя применяют древесную муку.
Из фенопластов с волокнистым наполнителем большое применение получили волокниты, текстолит-крошка и стекловолокнит. Они применяются для изготовления деталей, работающих на изгиб и кручение и требующих хороших механических и антифрикционных свойств (шестерни, втулки, ролики, кулачки, вкладыши подшипников и др.).
Из слоистых фенопластов в промышленности большое распространение получили текстолит (наполнитель— хлопчатобумажная ткань), ДСП — (наполнитель — древесный шпон) и гетинакс (наполнитель — сульфатная бумага). Эти пластмассы обладают большей прочностью, чем волокнистые. Особенно высокой прочностью обладает текстолит. Его применяют для изготовления шестерен, подшипников, вкладышей и других нагруженных деталей. ДСП используют как конструкционный и антифрикционный материал. Гетинакс используют в качестве электроизоляционного материала.
Аминопласты —термореактивные пластмассы на основе аминосмол. Они бесцветны, прозрачны и могут быть окрашены в любые (особенно светлые) тона с помощью красителей. В качестве наполнителей применяют сульфидную целлюлозу, хлопковую целлюлозу, асбест, тальк и др. Изделия из аминопластов получают методами горячего и холодного прессования при различных режимах. Температура горячего прессования 135…145°С, давление 10,5…42 МПа, время выдержки 1мин на 1 мм толщины изделия.
Аминопласты применяют главным образом для изготовления электроарматуры, радиодеталей, предметов широкого потребления (посуда, канцелярские и галантерейные товары и др.), а также для отделки магазинов, ателье, кают пароходов, железнодорожных вагонов.
Пластмассы на основе поливинил – хлорида получают добавлением наполнителей, пластификаторов и красителей. Наполнители повышают механическую прочность пластиката и снижают его стоимость. Для повышения гибкости и пластичности, а также хорошего смешения составляющих, в смесь вводят 30…60% пластификатора (дибутилфталата). Обработкой такой смеси на вальцах получают мягкий листовой материал толщиной от 0,1 до нескольких миллиметров. Пластикат используют как футеровочный и электроизоляционный материалы, а также для изготовления труб с толщиной стенки 0,3…10 мм. В строительстве поли – винилхлорид идет для производства полихлорвинилового линолеума, полихлорвиниловой пленки и др.
Винипласт — жесткий материал, получаемый путем обработки непла – стифицированного поливинилхлорида со стабилизаторами и смазывающими веществами при температуре 160… 180 °С; обладает большой прочностью, твердостью, хорошими диэлектрическими свойствами и высокой химической стойкостью. Винипласт легко поддается обработке резанием, сварке, склеиванию; получил большое применение в различных отраслях народного хозяйства, особенно в химической промышленности. Из винипласта изготовляют трубы, вентили, краны, фитинги. Винипластовые пленки применяют для футеровки химической аппаратуры, электролизных ванн и др.
Читайте о том как выбрать сварочный аппарат для дома или дачи. Чем такие устройства отличаются от полу- и профессиональных. Что необходимо знать перед покупкой.
В последнее время с появлением китайской техники на мировом рынке, сварочный аппарат стал наиболее популярным инструментом у владельцев частных домов, коттеджей, дач и гаражей. Учитывая соотношение цен на приобретение сварки …
Выполнение сварочных работ на строительно-монтажной площадке требует особо четкого выполнения всех правил безопасности производства работ. Сварочные работы на высоте с лесов, подмостей и люлек разрешается производить только после проверки этих …
Полимеры, волокна, каучуки | CHEMEGE.RU
Высокомолекулярные соединения. Реакции полимеризации и поликонденсации. Полимеры. Пластмассы, волокна, каучуки.
| Высокомолекулярные вещества, состоящие из больших молекул цепного строения, называются полимерами (от греч. «поли» — много, «мерос» — часть). |
Например, полиэтилен, получаемый при полимеризации этилена CH2=CH2:
…-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-… или (-CH2—CH2-)n
Молекула полимера называется макромолекулой (от греч. «макрос» — большой, длинный). Молекулярная масса макромолекул достигает десятков — сотен тысяч (и даже миллионов) атомных единиц.
Соединения, из которых образуются полимеры, называются мономерами.
Например, пропилен (пропен) СН2=СH–CH3 является мономером полипропилена
Группа атомов, многократно повторяющаяся в цепной макромолекуле, называется ее структурным звеном.
| Мономеры – низкомолекулярные вещества, из которых образуются полимеры. |
Степень полимеризации – число, показывающее количество элементарных звеньев в молекуле полимера.
Степень полимеризации обычно обозначается индексом «n» за скобками, включающими в себя структурное (мономерное) звено: (–CH2–CH2–)n.
Полимеры, макромолекулы которых построены строго определенным способом, называют регулярными.
Полимер называется стереорегулярным, если заместители R в основной цепи макромолекул (–CH2–CHR–)n расположены упорядоченно.
Стереорегулярные полимеры обладают гораздо лучшими свойствами – пластичностью, прочностью и теплостойкостью; они способны кристаллизоваться, в отличие от нерегулярных.
Классификация по структуре
По структуре полимеры делятся на: линейные, разветвленные и пространственные.
| Линейные | Разветвленные | Пространственные |
| Состоят из последовательности повторяющихся звеньев с большим отношением длины молекулы к ее поперечному размеру. Целлюлоза, полиэтилен низкого давления, капрон | Макромолекулы разветвленных имеют боковые ответвления от цепи, называемой главной или основной Крахмал | Химические связи имеются и между цепями, образуя пространственную структуру Резина, фенолформальдегидные смолы |
Линейные — макромолекулы состоят из последовательности повторяющихся звеньев с большим отношением длины молекулы к ее поперечному размеру (целлюлоза, полиэтилен низкого давления, капрон).
Разветвленные — макромолекулы которых имеют боковые ответвления от цепи, называемой главной или основной (крахмал).
Сетчатые (пространственные) — химические связи имеются и между цепями (резина, фенолформальдегидные смолы).
Классификация по происхождению
По способу получения полимеры делятся на: природные, синтетические и искусственные.
| Природные волокна | Синтетические волокна | Искусственные |
Непосредственно существуют в природе
| Получают полностью химическим путем в реакциях полимеризации и поликонденсации
| Получают модификацией натуральных полимеров
|
Природные полимеры непосредственно существуют в природе (крахмал, целлюлоза и др.).
Синтетические полимеры получают полностью химическим путем в реакциях полимеризации и поликонденсации (полиэтилен, полихлорвинил, фенол-формальдегидные смолы, метилметакрилат и т.д.). Не имеют аналогов в природе.
Искусственные – получают модификацией натуральных полимеров (вискоза –модифицированная целлюлоза, резина –модификация натурального каучука).
Классификация по химическому характеру
По химическому характеру и составу полимеры и химические волокна бывают: полиэфирные, полиамидные, элементоорганические (например, кремнийорганические полимеры).
| Полиэфирные полимеры | Полиамидные полимеры | Элементоорганические |
| Содержат группу -СОО- Лавсан (полиэтилентерефталат) | Содержат группу -СО-NH2— Найлон, капрон | Содержат атомы других хим. элементов (кремний и др.). Кремнийорганические полимеры |
Полиэфирные полимеры — содержат группу сложных эфиров -СОО-.
Полиамидные полимеры — содержат пептидную связь -СО-NH2-.
Элементоорганические полимеры — содержат атомы других химических элементов (помимо С, Н, О, N).
Классификация по способу получения
Полимеры получают либо реакциями полимеризации, либо поликонденсацией.
| Полимеризация | Поликонденсация |
| Это присоединение одних молекул к другим за счет разрыва кратных связей. Побочные продукты, как правило, не образуются. Полиэтилен, полипропилен и др. | Образование полимера происходит за счет реакции замещения. При этом образуется низкомолекулярный побочный продукт. Фенолформальдегидная смола, капрон |
| Полимеризация — процесс образования высокомолекулярного вещества(полимера) путём многократного присоединения молекул мономера к активным центрам в растущей молекуле полимера. |
Например, образование полиэтилена происходит по механизму полимеризации:
| Поликонденсация – процесс образования высокомолекулярных соединений, протекающий по механизму замещения и сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных продуктов (обычно это вода). |
Например, образование капрона протекает по механизму поликонденсации:
Свойства полимеров
По свойствам полимеры можно разделить на: термореактивные, термопластичные и эластомеры.
| Термореактивные | Термопластичные | Эластомеры |
| Неплавкие и неэластичные материалы. Фенолформальдегидные смолы, полиуретан | Меняют форму при нагревании и сохраняют её. Полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид | Эластичные вещества при разных температурах. Натуральный каучук, полихлоропрен |
Термореактивные полимеры — пластмассы, переработка которых в изделия сопровождается необратимой химической реакцией, приводящей к образованию неплавкого и нерастворимого материала.
Например, фенолформальдегидные смолы, полиуретан.
Термопластичные полимеры — меняют форму в нагретом состоянии и сохраняют её после охлаждения.
Например, полиэтилен, полистирол, полихлорвинил и т.д.
Эластомеры – обладают высокоэластичными свойствами в широком интервале температур.
Например, натуральный каучук.
Полимеризация
Степень полимеризации — это число, показывающее сколько молекул мономера соединилось в макромолекулу.
Степень полимеризации обычно обозначается индексом «n» за скобками, включающими в себя структурное (мономерное) звено: (–CH2–CH2–)n
| Характерные признаки полимеризации.
|
Катализаторами полимеризации могут быть: металлический натрий, пероксиды, кислород, металлоорганические соединения, комплексные соединения.
Процесс образования высокомолекулярных соединений при совместной полимеризации двух или более различных мономеров называют сополимеризацией.
Например, схема сополимеризации этилена с пропиленом:
Важнейшие синтетические полимеры
Изображение с портала orgchem.ru
Важнейшие синтетические полимеры, получаемые реакцией полимеризации, и области их применения:
| Полимер | Мономер | Характеристики полимера | Применение полимера |
| Полиэтилен (–СН2–СН2–)n | Этилен СН2=СН2 | Синтетический, линейный, термопластичный, химически стойкий | Упаковка, тара |
| Полипропилен | Пропилен СН2=СН–СН3 | Синтетический, линейный, термопластичный, химически стойкий | Трубы, упаковка, ткань (нетканый материал) |
| Поливинилхлорид | Винилхлорид СН2=СН–Сl | Синтетический линейный полимер, термопластичный | Натяжные потолки, окна, пленка, трубы, полы, изолента и т.д |
| Полистирол | Стирол | Синтетический линейный полимер, термопластичный | Упаковка, посуда, потолочные панели |
| Полиметилметакрилат Метиловый эфир метакриловой кислоты
| Синтетический линейный полимер, термопластичный | Очки, корпуса фар и светильников, душевые кабины, мебель и т.д | |
| Тефлон (политетрафторэтилен) | Тетрафторэтилен | Синтетический линейный полимер. Термопластичный (t = 260-3200C) Обладает очень высокой химической стойкостью | Посуда, пластины утюгов, ленты и скотч, упаковка, изоляция |
| Искусственный каучук Мономер: бутадиен-1,3 (дивинил) | Синтетический, линейный, эластомер, содержит двойные связи | Резина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо | |
| Натуральный каучук Мономер: 2-метилбутадиен-1,3 | Природный, линейный, эластомер, содержит двойные связи | Резина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо | |
| Хлоропреновый каучук Мономер: 2-хлорбутадиен-1,3 | Синтетический, линейный, эластомер, содержит двойные связи | Резина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо | |
| Бутадиен-стирольный каучук Мономеры: бутадиен-1,3 и стирол | Синтетический, эластомер | Резина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо | |
| Полиакрилонитрил | Акрилонитрил | Синтетический, линейный | Волокна, пластмассы |
Поликонденсация
| Поликонденсация – процесс образования высокомолекулярных соединений, протекающий по механизму замещения и сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных продуктов, обычно это вода. |
Характерные признаки поликонденсации.
|
Важнейшие синтетические полимеры, получаемые реакцией поликонденсации, и области их применения:
| Полимер и мономер | Характеристики полимера | Применение полимера | |
| Капрон
Мономер: 6-аминокапроновая кислота (лактам) | Синтетический, линейный, термопластичный, очень эластичный | Полиамидные волокна (нитки, ткани, парашюты, втулки и т.д.) | |
| Найлон
Мономер: 1,6-диаминогексан и адипиновая кислота (1,6-гександиовая) | Синтетический, полиамидный, линейный, термопластичный | Изготовление втулок, вкладышей, ниток, одежды, гитарных струн (полиамидное волокно) | |
| Лавсан (полиэтилентерефталат) Мономер: Этиленгликоль, терефталевая кислота | Синтетический линейный полимер, термопластичный, полиэфирный | Натяжные потолки, окна, пленка, трубы, полы, изолента и т.д | |
| Фенолформальдегидная смола Мономеры: фенол и формальдегид | Синтетический, пространственный (сетчатый) полимер | Производство ДСП, лаков, клея (БФ-6 применяется в медицине), часто используется с наполнителями | |
| Крахмал Мономер: α-глюкоза | Природный, полиэфирный, разветвленный | Пищевая, текстильная, бумажная промышленность, фармацевтика и др. | |
| Целлюлоза
Мономер: β-глюкоза | Природный, полиэфирный, линейный | Производство бумаги, искусственных волокон, пленок, пластмасс, лакокрасочных материалов, бездымного пороха, взрывчатки, твердого ракетного топлива, получение гидролизного спирта и др. | |
| ДНК Мономер: Дезоксирибоза, ортофосфорная кислота, азотистые основания | Природный, полиэфирный, линейный | Функционирование живых организмов | |
| РНК Мономер: Рибоза, ортофосфорная кислота, азотистые основания
| Природный, полиэфирный, линейный | Функционирование живых организмов | |
| Полиолефины (полиэтилен, полипропилен) | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Полиэтилен высокого давления (низкой плотности) ГОСТ 16337 | 900-939 | 105-108 | 80-90 | -70 | -50…70 |
| Полиэтилен низкого давления (высокой плотности) ГОСТ 16338 | 948-959 | 125-135 | 128-134 | -60 | -60…100 |
| Высокопрочный полиэтилен низкого давления (ТУ 6-05-1721-75) | 942-957 | 125-135 | 125-140 | -140 | — |
| Высокомолекулярный полиэтилен низкого давления (ТУ 6-05-50-76) | 935 | — | 140 | -150 | — |
| Модифицированный полиэтилен низкого давления (ТУ 6-05-55-76) | 937-943 | — | 120-125 | — | — |
| Полипропилен (ТУ 6-05-11-05-73) | 900-910 | 164-170 | 95-100 | -15…-8 | — |
| Блоксополимер пропилена с этиленом (ТУ 6-05-1756-76) | 910 | 164-170 | 140-145 | — | — |
| Сополимер этилена с пропиленом низкого давления (ТУ 6-05-529-76) | 907-913 | — | — | -140 | — |
| Сэвилин — сополимер этилена с винилацетатом (ТУ 6-05-1636-73) | 920-959 | — | 30-95 | -75…-60* | — |
| Кабельный полиэтилен (ТУ 6-05-475-73) | 921 | — | 105-120 | -60 | — |
| Композиция самозатухающая на основе полиэтилена (ТУ 6-05-1445-72) | 1000 | — | 80 | -50 | — |
| Композиции полиэтилена низкой плотности с наполнителями (ТУ 6-05-1409-74) | 940-1100 | — | 80-92 | -60…-30 | — |
| Композиции на основе поли-4-метил-1-пентена (темплена) (ТУ 6-05-589-77) | 830-834 | 190-210 | 150-180 | -60* | — |
| Термостойкие окрашенные композиции на основе темплена (ТУ 6-05-637-77) | — | 200-210 | 170-180 | -60* | — |
| Композиция темплена с повышенной диэлектрической проницаемостью (ТУ 6-05-583-75) | 1800-2000 | — | 220 | -40* | — |
| Полипропиленовая пленка (ТУ 6-05-360-72, ТУ 6-05-469-77, ТУ 38-10524-73) | 890-910 | — | — | — | -50…120 |
| Полистирол и пластмассы на его основе | |||||
| Полистиролы общего назначения | 1050-1100 | — | 82-95 | -40* | до 65 |
| Полистирол ударопрочный (ОСТ 6-05-406-75) | 1060 | — | 85-95 | -40 | — |
| Полистирол вспенивающийся (ОСТ 6-05-202-73) | 20-30 | — | — | -65…-60* | до 70 |
| АБС-пластики (ТУ 6-05-1587-74) | 1030-1050 | — | 95-117 | -60…-40 | — |
| АБС-пластик СНП (ГОСТ 13077) | 1140 | — | 103 | — | -40…70 |
| Полистирол оптический и светотехнический (ТУ 6-05-1728-75) | 1050-1080 | — | 82-100 | — | -40…65 |
| Сополимеры стирола САН (ТУ 6-05-1580-75) | 1000-1040 | — | 96-108 | -60 | до 75 |
| Сополимер стирола САМ-Э | 1050-1170 | — | — | -60 | до 90 |
| Сополимеры стирола МС и МСН (ГОСТ 12271) | 1120-1140 | — | 86-88 | — | -40…70 |
| Сополимер стирола ударопрочный МСП (ТУ 6-05-626-76) | 1100 | — | 95-105 | — | — |
| Ударопрочные полистирольные пластики СНК и УПМ (ТУ 6-05-041-528-74) | 1050-1080 | — | 70-80 | — | до 70 |
| Пресс-материал 390 (ТУ 84-89-75) 46 и 46а (ТУ 84-142-70) | 1100-1300 | — | — | — | -60…60 |
| Материал АТ-1 (МРТУ 6-05-1197-69) и АТ-2 | 1150-1300 | — | 100-102 | — | -40…70 |
| Композиция стилон (ТУ 6-05-478-73) | 1100 | — | 125-130 | — | — |
| Пленка полистирольная (ГОСТ 12998) | 1050 | — | 95-100 | — | -50…70 |
| Высокочастотный диэлектрик стиролинк | 1200 | — | — | — | -60…100 |
| Фольгированный материал СА-3,8Ф (ТУ 16-503-108-72) | 1800 | — | 120 | — | -60…90 |
| Листовой самозатухающий материал АБС-090ЗС (ТУ 6-05-572-75) | — | — | 80 | -60* | — |
| Пенопласт полистирольный ПС-1 (ТУ 6-05-1178-75) | 70-600 | — | — | — | -60…65 |
| Пенопласт полистирольный ПС-4 (ТУ 6-05-1178-75) | 40-65 | — | — | — | -65…70 |
| Фторопласты | |||||
| Фторопласт-3 (ГОСТ 13744) | 2090-2160 | 210-215 | — | — | -195…130 |
| Фторопласт-4 (ПТФЭ или тефлон ГОСТ 10007) | 2190-2200 | 327 | 100-110 | — | -269…260 |
| Фторопласт-4Д (ГОСТ 14906) | 2210 | 327 | — | — | -269…260 |
| Фторопласт-4ДПТ (ТУ 6-05-372-77) | 2200-2230 | — | — | — | -269…260 |
| Фторопласт-4МБ (ОСТ 6-05-400-74) | 2140-2170 | 270-290 | 100-120 | — | -190…205 |
| Фторопласт-4НА (ТУ 6-05-373-77) | 2000-2100 | 210-230 | 90-120 | — | -200…200 |
| Фторопласт-23 (ТУ 6-05-1706-74) | 1740 | 130 | — | — | -60…200 |
| Фторопласт-26 (ТУ 6-05-1706-74) | 1790 | — | — | — | -60…250 |
| Фторопласт-30П, 30А (ТУ 6-05-1706-74) | 1670 | 215-235 | — | — | -198…170 |
| Фторопласт-32Л (ТУ 6-05-1620-73) | 1920-1950 | 105 | — | — | -60…200 |
| Фторопласт-40 (ОСТ 6-05-402-74) | 1650-1700 | 260-275 | 140-143 | — | -100…200 |
| Фторопласт-40Д и 40ДП (ТУ 6-05-1706-74) | 1650-1700 | 265 | — | — | -100…200 |
| Фторопласт-40Б (ТУ 6-05-501-74) | 1650-1700 | 260-265 | — | — | -60…200 |
| Фторопласт-40ШБ (ТУ 6-05-383-72) | 1650 | — | 140 | — | -60…200 |
| Фторопласт-2 (ТУ 6-05-646-77) | 1700-1800 | 170-180 | 140-160 | — | -60…150 |
| Фторопласт-2М (ТУ 6-05-1781-76) | 1750-1800 | 155-165 | 120-145 | — | -60…145 |
| Фторопласт-45 (ТУ 6-05-1442-71) | 1910-2000 | 150-160 | 97-105 | — | -60…120 |
| Фторопласт-1 (ТУ 6-05-559-74) | 1380-1400 | 196-204 | 120 | — | -80…200 |
| Фторопласт-10Б и 100Б | 2100 | — | — | — | -100…150 |
| Фторопласт-400 | 1700 | — | — | — | -60…150 |
| Композиция Ф40С15 (ТУ 6-05-606-75) | — | 265-275 | — | — | — |
| Композиция Ф4К20 (ТУ 6-05-1412-76) | 2100-2120 | — | — | — | -60…250 |
| Композиция Ф4С15 (ТУ 6-05-1412-76) | 2170-2180 | — | — | — | -60…250 |
| Композиция Ф4К15М5 (ТУ 6-05-1412-76) и Ф4С15М5 | 2190 | — | — | — | -60…250 |
| Композиция Ф4М15 | 2250 | — | — | — | -60…260 |
| Композиция Ф4Г21М7 | 2100-2300 | — | — | — | -100…250 |
| Антифрикционный материал Ф40Г40 | 1700-1800 | — | — | — | -60…200 |
| Антифрикционный материал Ф40С15М1,5 | 1800 | — | — | — | -100…210 |
| Антифрикционный графитофторопластовый материал 7В-2А | 1900-200 | — | — | — | до 250 |
| Антифрикционный графитофторопластовый материал АФГМ | 2100-2300 | — | — | — | до 180 |
| Антифрикционный графитофторопластовый материал АФГ-80ВС и 80ФГ | 2050-2100 | — | — | — | до 200 |
| Антифрикционный графитофторопластовый материал ГФ-5М | 2100-2200 | — | — | — | до 180 |
| Пленка из фторопласта-10 (ТУ 6-05-538-77) | 2100 | — | — | — | -100…100 |
| Пленка фторопластовая Ф-4 | 2200-2300 | — | — | — | -60…200 |
| Пленка фторопластовая Ф-4ЭО, Ф-4ИО, Ф-4ИН и Ф-4ЭН | 2100-2200 | — | — | — | -60…250 |
| Поливинилхлорид (ПВХ) и пластмассы на его основе | |||||
| Винипласт листовой (ГОСТ 9639) | 1380 | — | 70-85 | -75 | — |
| Изоляционные пластикаты И40-13, И50-13, И60-12, ИТ-105 (ГОСТ 5960) | 1180-1340 | — | 170-190 | -60…-40 | — |
| Винипроз и эстепроз (ТУ 6-05-1222-75) | 1350-1400 | — | — | — | -35…60 |
| Пенопласт ПВХ-1, ПВХ-2 | 70-300 | — | — | — | -60…60 |
| Пенопласт ПВХ-1, ПВХ-2 | 50-400 | — | — | — | -70…70 |
| Пенопласт ПВХ-Э | 100-270 | — | — | — | -10…40 |
| Пеноэласт | 80-300 | — | — | — | -20…70 |
| Винипор С, Д, М | 90-180 | — | — | — | -10…55 |
| Вибропоглощающий материал ВМЛ-25 (ТУ 6-05-980-75) | 1500-1600 | — | — | — | -10…50 |
| Пленка винипластовая (ГОСТ 16389, ГОСТ 15976) | 1370-1450 | — | — | — | -50…60 |
| Поливинилацетат | 1190 | — | 44-50 | -5* | — |
| Поливинилформаль (ГОСТ 10758) | 1240 | — | 115-120 | — | — |
| Поливинилбутираль (ГОСТ 9439) | 1100 | — | 60-75 | — | — |
| Поливинилэтилаль (ТУ 6-05-564-74) | 1350 | — | 118-120 | — | — |
| Поливинилформальэтилаль (ГОСТ 10400) | 1200 | — | 120 | — | — |
| Поливинилбутиральфурфураль (ТУ 6-05-1102-74) | 1055 | — | 70-85 | — | — |
| Поливинилкеталь | 1180 | — | 105-115 | — | — |
| Пленка ПВС-Э, ПВС | 1200-1300 | — | — | — | -5…130 |
| Поливинилбутиральные пленки А-17, Б-Н, Б-10, Б-17, Б-17-О (ГОСТ 9438) | 1050-1100 | — | — | — | -60…150 |
| Полиакрилаты | |||||
| Полиметилметакрилат литьевой ЛПТ (ТУ 6-05-952-74) | 1180-1200 | — | 120-125 | -50* | -60…60 |
| Дакрил-2М ( ТУ 6-01-707-72) | 1190 | — | 110 | — | — |
| Компаунд МБК-1 (ТУ 6-05-1602-71) | 1600 | — | — | — | -60…105 |
| Герметики ДН-1 и Анатерм-1, 2, 4, 5, 6, 7 | 1050-1200 | — | — | — | до 150 |
| Герметик Унигерм | 1050-1200 | — | — | — | -185…200 |
| Стекло органическое СОЛ (ГОСТ 15809) | 1180 | — | 90 | — | -60…60 |
| Оргстекло СТ-1 (ГОСТ 15809) | 1180 | — | 110 | — | -60…80 |
| Оргстекло 2-55 (ГОСТ 15809) | 1190 | — | 133 | — | -60…100 |
| Стекло органическое ТОСП (ГОСТ 17622) | 1180 | — | 90 | — | — |
| Оргстекло ТОСН (ГОСТ 17622) | 1180 | — | 105-110 | — | — |
| Оргстекло ТОСС (ГОСТ 17622) | 1180 | — | 125-130 | — | — |
| Полиарилаты | |||||
| Полиарилаты Д-3, Д-4, Д-3Э ( ТУ 6-05-211-834-72) | 1150-1190 | 260-285 | 210 | -100* | до 180 |
| Полиарилат Д-4С (ТУ 6-05-818-72) | 1210 | 255-280 | 210 | -100* | до 180 |
| Полиарилат Ф1 | 1110-1260 | 300-310 | 268 | -100* | до 200 |
| Полиарилат Ф2 | 1100-1170 | 320-340 | 280 | -100* | до 250 |
| Антифрикционный пластик Аман-1 | 3600 | — | — | — | до 220 |
| Антифрикционный пластик Аман-2 | 3700 | — | — | — | до 180 |
| Антифрикционный пластик Аман-7 | 2500 | — | — | — | до 120 |
| Антифрикционный пластик Аман-10 | 2500 | — | — | — | до 200 |
| Антифрикционный пластик Аман-12 | 3000 | — | — | — | до 300 |
| Антифрикционный пластик Аман-22 | 3700 | — | — | — | до 250 |
| Антифрикционный пластик Аман-24 | 3200 | — | — | — | до 250 |
| Полиарилатная пленка Д-4П (ТУ 6-05-823-72) | — | — | — | — | -60…180 |
| Полиарилатная пленка ДФ-55П и Ф-2П (ТУ 6-05-823-72) | — | — | — | — | -60…250 |
| Полиарилатная пленка Д-3Э (ТУ 6-05-834-72) | — | — | — | — | -60…155 |
| Фенопласты | |||||
| Фенопласт О6-010-02 (ГОСТ 5689) и К-18-2 (ТУ 6-05-480-72) | 1400 | — | — | — | -60…60 |
| Фенопласт О7-010-02 (ГОСТ 5689) | 1450 | — | — | — | -50…110 |
| Фенопласты СП1-342-02, СП2-342-02 (ГОСТ 5689) | 1400 | — | — | — | -60…60 |
| Фенопласты Э1-340-02, Э2-330-02 (ГОСТ 5689) | 1400 | — | — | — | -60…100 |
| Фенопласт Э3-340-65, Э3-340-61 (ГОСТ 5689) | 1950 | — | — | — | -60…115 |
| Фенопласт Э6-014-30 (ГОСТ 5689) | 1850 | — | — | — | -60…220 |
| Фенопласт В-4-70 (ГОСТ 5.1958) | 2000 | — | — | — | -60…150 |
| Фенопласт влагохимстойкий ВХ-090-34 (ГОСТ 5689) | 1600 | — | — | — | -40…110 |
| Фенопласт влагохимстойкий ВХ4-080-34 (ГОСТ 5689) | 1750 | — | — | — | -60…200 |
| Фенопласты ударопрочные У1-301-07, У2-301-07, У3-301-07 (ГОСТ 5689) | 1450 | — | — | — | -40…110 |
| Фенопласты ударопрочные У5-301-41, У6-301-41 | 1950 | — | — | — | -40…130 |
| Фенопласты жаростойкие Ж1-010-40, Ж2-040-60, Ж3-010-62, Ж4-010-62 | 1750-1900 | — | — | — | -40…120 |
| Фенопласт жаростойкий Ж2-010-60 (ГОСТ 5689) | 1750 | — | — | — | -40…130 |
| Антифрикционный пластик АФ-3Т ( ТУ 26-01-55-1-73) | 1760-1800 | — | — | — | -70…250 |
| Пресс-материал АТМ-1 (антегмит) | 1800-1850 | — | — | — | до 115** |
| Пресс-материал АТМ-1К (антегмит) | 1800-1850 | — | — | — | до 300** |
| Изодин (ТУ 16-503-013-74) | 1350-1450 | — | — | — | до 120** |
| Пластик ПГТ (ТУ 16-503-023-75) | 1300-1450 | — | — | — | -60…105 |
| Текстолит конструкционный ПТК, ПТ, ПТМ-1 (ГОСТ 5-72) | 1300-1400 | — | — | — | до 130** |
| Текстолит электротехнический листовой А, Б, Г, ВЧ (ГОСТ 2910) | 1300-1450 | — | — | — | -65…105 |
| Текстолит электротехнический листовой ЛЧ (ГОСТ 2910) | 1250-1350 | — | — | — | -65…120 |
| Текстолит электротехнический листовой влагостойкий ЛТ (ТУ 16-503.149-75) | 1200-1350 | — | — | — | -65…65 |
| Пенофенопласт ФФ (МРТУ 6-05-1302-70) | 190-230 | — | — | — | -50…150 |
| Пенофенопласт ФК-20 (МРТУ 6-05-1302-70) | 190-230 | — | — | — | -60…120 |
| Звуконепроницаемая теплоизоляция ФС-7-2 (ТУ 6-05-958-73) | 70-100 | — | — | — | -55…100 |
| Пенофенопласт ФК-20-А-20 (ТУ 6-05-1303-70) | 140-200 | — | — | — | до 250 |
| Пенопласт Резопен (ТУ В-302-71), Виларес-1, Виларес-5 | 30-80 | — | — | — | -150…150 |
| Пенопласт ФРП-2М (ТУ 6-05-304-74) | 100 | — | — | — | -180…200 |
| Пенопласт ФЛ-1, ФЛ-2 | 40-60 | — | — | — | -60…120 |
| Карбамидные пресс-материалы (композиты и аминопласты) | |||||
| Аминопласты А1 и А2 (ГОСТ 9359) | 1400-1500 | — | — | — | -60…60 |
| Аминопласт В1 (ГОСТ 9359) | 1600-1800 | — | — | — | -60…120 |
| Аминопласт В5 (ГОСТ 9359) | 1600-1850 | — | — | — | -60…60 |
| Пресс-материал П-1-1 | 1480 | — | — | — | -60…100 |
| Пенопласты мочевиноформальдегидные МФП-1 и МФП-2 (ТУ 6-05-206-73) | 10-30 | — | — | — | -60…100 |
| Пресс-материалы на основе кремнийорганических смол | |||||
| Пресс-материалы КФ-9 и КФ-10 (ТУ 6-05-1471-71) | 1500-1650 | — | — | — | -60…250 |
| Пресс-материалы КЭП-1 и КЭП-2 | 1500-1800 | — | — | — | -60…200 |
| Антифрикционный пластик АМС-1 (ТУ 48-20-45-74) | 1740-1760 | — | — | — | -60…210 |
| Антифрикционный пластик АМС-3 (ТУ 48-20-45-74) | 1780-1800 | — | — | — | -200…210 |
| Органосиликатный материал Группа А марка 1 и 4 | — | — | — | — | -60…500 |
| Органосиликатный материал Группа Т марка 11 | — | — | — | — | -60…700 |
| Пенопласт К-40 | 200-400 | — | — | — | до 250 |
| Полиэфиры | |||||
| Полиэтилентерефталат (ПЭТ, лавсан, майлар) (ТУ 6-05-830-76) | 1320 | — | 160-180 | — | — |
| Лавсан ЛС-1 | 1530 | — | 190 | — | — |
| Пленка полиэтилентерефталатная (ПЭТФ) аморфная (ТУ 6-05-1454-71) | 1330-1340 | 260-264 | — | — | до 60 |
| Пленка ПЭТФ общего назначения (ТУ 6-05-1065-76) | 1380 | 260 | — | — | -60…155 |
| Пленка ПЭТФ электроизоляционная (ТУ 6-05-1794-76) | 1380 | 260-264 | — | — | -150…156 |
| Пленка ПЭТФ конденсаторная (ТУ 6-05-1099-76) | 1380-1400 | 250 | — | -60* | -60…125 |
| Пленка ПЭТФ для металлизации (ТУ 6-05-1108-76) | 1380 | 260-264 | — | — | — |
| Эпоксидные смолы и компаунды | |||||
| Заливочный компаунд ЭЗК-1 и ЭЗК-4 | 1800-1850 | — | — | — | -60…120 |
| Эпоксидный заливочный компаунд ЭЗК-6 | 1220 | — | — | — | -60…80 |
| Заливочный компаунд ЭЗК-5 | 1520 | — | — | — | -50…70 |
| Заливочный компаунд ЭЗК-11 | 1100 | — | — | — | -60…120 |
| Заливочный компаунд ЭЗК-12 | 1500 | — | — | — | -60…100 |
| Заливочный компаунд ЭЗК-7 | 1600 | — | — | — | -60…80 |
| Заливочный компаунд ЭЗК-8 | 1450 | — | — | — | -60…70 |
| Компаунд ЭК-20 | 1160-1200 | — | — | — | -60…150 |
| Пропиточный компаунд ЭПК-1 и ЭПК-4 | 1230 | — | — | — | -60…120 |
| Компаунд УП-5-186 (ТУ 6-05-87-74) | — | — | 190-210 | — | -60…100 |
| Компаунд УП-5-187 (ТУ 6-05-87-74) | — | — | 200-230 | — | -60…100 |
| Пастообразный компаунд УП-5-190 (ТУ 6-05-95-75) | 2700-2900 | — | — | — | -50…180 |
| Компаунд ЭНТ-2 | 2200 | — | 250-300 | — | — |
| Компаунд ЭНКП-2 | 1800 | — | 150-180 | — | — |
| Компаунд ЭНГ-30 | 1290 | — | 125-135 | — | — |
| Компаунд ЭНМ-25 | 1320 | — | 125-135 | — | — |
| Пресс-материал УП-264С (ТУ 6-05-22-73) | 1650 | — | 155-165 | — | -60…150 |
| Пресс-материал УП-264П (ТУ 6-05-22-73) | 1900-2200 | — | 160-165 | — | -60…150 |
| Пресс-материал УП-284С (ТУ 6-05-70-73) | 1670-1710 | — | 180-200 | — | -60…180 |
| Пресс-материал УП-2198 (ТУ 6-05-94-75) | — | — | — | — | -60…105 |
| Пресс-материал УП-2197 | 1700-1900 | — | — | — | -60…230 |
| Премиксы ЭФП-60, ЭФП-61, ЭФП-62 | 1700-1800 | — | — | — | -60…155 |
| Премиксы ЭФП-64, ЭФП-65 | 1800-2300 | — | — | — | -60…155 |
| Пенопласт ПЭ-2 (ТУ В-172-70) | 90-450 | — | — | — | -60…140 |
| Пенопласт ПЭ-5 (ТУ 6-05-215-71) | 100-300 | — | — | — | -60…120 |
| Пенопласт ПЭ-6 (ТУ 6-05-215-71) | 20-50 | — | — | — | -60…100 |
| Пенопласт ПЭ-7 (ТУ 6-05-289-73) | 23-60 | — | — | — | -60…100 |
| Пенопласт ПЭ-8 (ТУ В-171-70) | 150-500 | — | — | — | -60…120 |
| Пенопласт ПЭ-9 (ТУ В-173-70) | 100-500 | — | — | — | -60…90 |
| Полиамиды | |||||
| Полиамид-6 (капролон) ОСТ 6-06-С9-76 | 1130 | 215 | 190-200 | — | — |
| Смола капроновая литьевая (ТУ 6-06-390-70) | 1130 | 215 | — | — | — |
| Полиамид 610 литьевой (ГОСТ 10589) | 1090-1110 | 215-221 | 200-220 | — | -60…100 |
| Полиамид П-66 литьевой (анид) (ОСТ 6-06-369-74) | 1140 | 252-260 | 210-220 | — | — |
| Полиамид литьевой П-12Л (ТУ 6-05-1309-72) | 1020 | 178-181 | 140 | -55…-50 | — |
| Полиамид П-12Б (ТУ 6-05-145-72) | 1020 | 170 | 140 | -50 | — |
| Полиамид экструзионный П-12Э (ТУ 6-05-147-72) | 1020 | 178-182 | 140 | -60 | — |
| Капролон В (ТУ 6-05-983-73) | 1150-1160 | 220-225 | 190-220 | — | -60…60 |
| Капролит РМ | 1200 | — | 220 | — | — |
| Литьевой сополимер полиамида АК-93/7 (ГОСТ 19459) | 1140 | 238-243 | 220-230 | — | — |
| Литьевой сополимер полиамида АК-85/15 (ГОСТ 19459) | 1130 | 224-230 | 210-220 | — | — |
| Литьевой сополимер полиамида АК-80/20 (ГОСТ 19459) | 1130 | 212-218 | 200-210 | — | — |
| Смола полиамидная П-54 и П-54/10 (ТУ 6-05-1032-73) | 1120 | 160-165 | 115-135 | -40* | — |
| Смола полиамидная П-548 (ТУ 6-05-1032-73) | 1120 | 150 | 85 | -50* | — |
| Материал АТМ-2 (ТУ 6-05-502-74) | 1390 | 218-220 | — | — | -50…60 |
| Антифрикционный материал ЛАМ-1 (ТУ 26-404-74) | — | 235 | — | — | -60…165 |
| Полиуретаны | |||||
| Пенополиуретан ППУ-ЭМ-1 (ТУ 6-05-1473-76) | 30-50 | — | — | — | -50…100 |
| Пенополиуретан ППУ-202-1 (ТУ 6-05-234-72) | 55-85 | — | — | — | до 100 |
| Пенополиуретан ППУ-ЭФ-1, ППУ-ЭФ-2, ППУ-ЭФ-3 | 19-38 | — | — | — | -40…100 |
| Пенополиуретан ППУ-305А (ТУ 6-05-121-74) | 35-500 | — | 120 | — | — |
| Пенополиуретан ППУ-307 (ТУ 6-05-251-72) | 35-220 | — | 130-150 | — | — |
| Пенополиуретан ППУ-311 (ТУ 6-05-221-72) | 30-60 | — | 150 | — | — |
| Пенополиуретан ППУ-313-2, ППУ-312-3 | 35-45 | — | 120-150 | — | — |
| Пенополиуретан ППУ-314 (ТУ 6-05-279-73) | 20-300 | — | 80-100 | — | — |
| Пенополиуретан ППУ-403 (ТУ 6-05-252-72) | 75-200 | — | 120 | — | — |
| Пенополиуретан ППУ-202-1 (ТУ 6-05-234-72) | 200-250 | — | — | — | -60…100 |
| Пенополиуретан ППУ-202-2 (ТУ 6-05-229-72) | 130-250 | — | — | — | -60…100 |
| Пенополиуретан ППУ-3Н, ППУ-9Н | 50-80 | — | 70-75 | — | — |
| Пенополиуретан ППУ-304Н | 30-200 | — | 120 | — | — |
| Пенополиуретан ППУ-308Н | 40-200 | — | 150 | — | — |
| Этролы | |||||
| Этролы ацетилцеллюлозные АЦЭ-43А, АЦЭ-55А (ТУ 6-05-1528-72) | 1270-1340 | — | 65-85 | — | — |
| Этрол ацетилцеллюлозный АЦЭ-47ТВ (ТУ 6-05-268-73) | 1270-1340 | — | 65-85 | — | — |
| Этрол ацетилцеллюлозный АЦЭ-55АМ (ТУ 6-05-1528-72) | 1270-1340 | — | 70 | — | — |
| Этролы АЦЭ-55У, АЦЭ-50У, АЦЭ-50-20У, АЦЭ-50-5У (ТУ 6-05-268-73) | 1270-1340 | — | 90 | — | — |
| Этрол ацетобутиратцеллюлозный АБЦЭ-15АТ (ТУ 6-05-255-72) | 1160-1250 | — | 85 | — | — |
| Этрол ацетобутиратцеллюлозный АБЦЭ-7,5-5, АБЦЭ-10, АБЦЭ-15ДСМ-В | 1160-1250 | — | 80 | — | — |
| Этрол ацетобутиратцеллюлозный АБЦЭ-15 | 1160-1250 | — | 75-80 | — | — |
| Пленка электроизоляционная триацетатная (ТУ 6-17-499-73) | 1260 | — | — | — | -60…100 |
| Стеклопластики | |||||
| Стеклопластик АГ-4С-6 (ТУ 84-359-73) | 1900-2000 | — | — | — | -60…200 |
| Стеклопластик АГ-4В-10 (ТУ 84-438-74) | 1700-1900 | — | — | — | -60…130 |
| Термопласт стеклонаполненный САН-С (ТУ 6-05-369-76) | 1280-1320 | — | 115-120 | — | -40…120 |
| Полиамид П-6 стеклонаполненный ПА6ВС, ПА6ВС-У (ТУ 6-05-953-74) | 1350 | 212-216 | — | — | — |
| Смола капроновая стеклонаполненная КС-30а | 1360 | 214-221 | — | — | — |
| Полиамид стеклонаполненный КПС-30 и КВС-30 (ГОСТ 17648) | 1350-1380 | 214-221 | — | — | — |
| Дифлон СТН (ТУ 6-05-937-74) | 1400 | — | 170-172 | -100* | — |
| Стеклопластик ДАФ-С-2 | 2000-2150 | — | — | — | -60…180 |
| Стеклопластик ДАИФ-С1 и ДАИФ-С2 | 2200 | — | — | — | -60…250 |
| Стеклотекстолит листовой СТЭФ-НТ (ТУ 16-503.146-75) | 1600-1900 | — | — | — | -60…55 |
| Стеклотекстолит листовой СТ-НТ (ТУ 16-503.147-75) | 1600-1850 | — | — | — | -65…130 |
| Диэлектрик фольгированный ФДГ-1 и ФДГ-2 | — | — | — | — | -60…150 |
| Фольгированные травящиеся диэлектрики ФДМТ (ТУ 16-503.113-72) | 3000-4500 | — | — | — | -60…100 |
| Фольгированный диэлектрик ФДМ-1 | 2800-3400 | — | — | — | -60…100 |
| Фольгированный диэлектрик ФДМ-2 | 3500-4000 | — | — | — | -60…100 |
| Фольгированные диэлектрики ФДМЭ-1 и ФДМЭ-1-ОС | 2800-5100 | — | — | — | -60…105 |
| Пластики на основе формальдегида и диоксолана | |||||
| Сополимеры формальдегида с диоксоланом СФД (ТУ 6-05-1543-72) | 1390-1410 | 160-165 | 150-155 | — | -60…120 |
| Пентапласт | |||||
| Пентапласт (ТУ 6-05-1422-74) | 1400 | 180 | 155-165 | — | до 120 |
| Пентапласт кабельный И3 (ТУ 6-05-1693-74) | 1320-1330 | 170-172 | 123-127 | — | -25…125 |
| Пентапласт модифицированный | 1320 | 176 | 125 | -20 | — |
| Пентапласт футеровочный (ТУ 6-05-5-74) | 1350-1400 | — | 155-165 | — | — |
| Пленка пентапластовая (ТУ 6-05-453-73) | 1400 | — | — | — | -50…130 |
| Поликарбонаты | |||||
| Поликарбонат дифлон (ТУ 6-05-1668-74) | 1200 | — | 150-160 | — | -100…135 |
| Поликарбонат модифицированный ДАК-8 и ДАК-12-3BN (ОСТ 6-05-5018-73) | 1200 | — | 156-160 | — | — |
| Дифсан (ТУ 6-05-852-72) | 1320 | — | 155-160 | — | -100…120 |
| Поликарбонатная пленка ПКО (ТУ 6-05-865-73) | 1210 | — | — | — | -60…150 |
| Полиимиды | |||||
| Полиимид ПМ-67 | 1390-1460 | — | 280 | — | до 250 |
| Полиимид ПМ-69 | 1380-1470 | — | 280 | — | до 250 |
| Пленки ПМФ-351 и ПМФ-352 (ТУ 6-05-1754-76) | 1390-1420 | — | — | — | -60…200 |
| Полисульфон | |||||
| Полисульфон | 1250 | — | 180 | — | — |
| Пенопласты изолан | |||||
| Пенопласт изолан-1 | 35-400 | — | 200-250 | — | -60…200 |
| Пенопласт изолан-2 | 30-50 | — | 170 | — | -50…180 |
| Пресс-материал фенилон П и С1 (ТУ 6-05-101-71) | 1350 | — | 260-270 | — | — |
| Пресс-материал фенилон С2 (ТУ 6-05-226-72) | 1350 | — | 300 | — | — |
| Арилокс | |||||
| Арилокс-2101 (ТУ 6-05-416-76), 2102 (ТУ 6-05-415-76) | — | — | 180 | — | — |
| Арилокс-2103 (ТУ 6-05-417-76), 2104 (ТУ 6-05-421-76), 2105 (ТУ 6-05-423-77) | — | — | 130 | — | — |
| Арилокс-1Н (ТУ 6-05-402-75) | — | — | — | — | -60…150 |
| Фольгированный арилокс-1Н (ТУ 6-05-404-74) | — | — | — | — | -60…150 |
| Диэлектрик фольгированный флан (ТУ 16-503.148-75) | 1200-2600 | — | 190-200 | — | — |
| Ниплон | |||||
| Термостойкий пластик ниплон-1 (ТУ 6-05-998-75) | 1340 | — | 330-340 | — | до 300 |
| Термостойкий пластик ниплон-2 (ТУ 6-05-1001-75) | 1300 | — | — | — | до 300 |
| Стеклопластик ниплон-1 и ниплон-2 | 1800 | — | — | — | до 300 |
| Углепластик ниплон-1 и ниплон-2 | 1300 | — | — | — | до 300 |
Химия полимеров: Классификация полимеров
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Термопласты
- Термореактивные материалы
- Эластомеры
- Авторы и атрибуты
Наиболее распространенный способ классификации полимеров – разделить их на три группы – термопласты , , , термореактивные материалы, и , эластомеры, .Термопласты можно разделить на два типа – кристаллические и аморфные.
Термопласты
Молекулы в термопласте удерживаются вместе относительно слабыми межмолекулярными силами, так что материал размягчается при нагревании, а затем возвращается в исходное состояние при охлаждении. Термопластичные полимеры можно многократно размягчить при нагревании, а затем затвердеть при охлаждении – процесс, подобный многократному плавлению и охлаждению металлов.Большинство линейных и слаборазветвленных полимеров термопластичны. Все основные термопласты производятся цепной полимеризацией.
Термопласты имеют широкий спектр применения, поскольку их можно формовать и преобразовывать в самые разные формы. Некоторые примеры – упаковка для пищевых продуктов, изоляция, автомобильные бамперы и кредитные карты.
Термореактивные элементы
Термореактивная пластмасса, или термореактивная пластмасса, необратимо затвердевающая или “схватившаяся” при нагревании; они не могут быть изменены нагреванием. Термореактивные полимеры обычно представляют собой трехмерные сетчатые полимеры, в которых существует высокая степень сшивки между полимерными цепями.Сшивание ограничивает движение цепей и приводит к твердому материалу. Смоделированная каркасная структура сетчатого полимера с высокой плотностью сшивки показана ниже.
Термореактивные материалы прочные и долговечные. В основном они используются в автомобилях и строительстве. Из них также делают игрушки, лаки, корпуса лодок и клей.
Эластомеры
Эластомеры– это резиноподобные полимеры, которые можно легко растянуть в несколько раз по сравнению с длиной в нерастянутом состоянии, и которые быстро возвращаются к своим исходным размерам при снятии приложенного напряжения.Эластомеры сшиты, но имеют низкую плотность сшивки. Полимерные цепи по-прежнему имеют некоторую свободу перемещения, но поперечные связи не позволяют им постоянно перемещаться относительно друг друга. Чтобы растягиваться, полимерные цепи не должны быть частью жесткого твердого тела – ни стекла, ни кристалла. Эластомер должен быть выше температуры стеклования \ (T_g \) и иметь низкую степень кристалличности. Резинки и другие резинки изготавливаются из эластомеров.
Авторы и авторство
Дэвид Уиснант (Колледж Уоффорд).Частичная поддержка этой работы была предоставлена Отделом бакалавриата Национального научного фонда в рамках грантов DUE # 9950809 и DUE # 9950296. Дополнительную поддержку оказал Фонд Камиллы и Генри Дрейфусов.
Полимеры: обзор
Когда много молекул простого соединения соединяются вместе, продукт называют полимером, и процесс полимеризации. Простые соединения, молекулы которых объединяются в полимеры, называются мономерами.Полимер представляет собой цепочку атомов, образующую основу, к которой присоединены атомы или группы атомов.
В этом разделе представлен обзор основных типов полимеров, характеризующихся тем, как они сделаны, как их структура определяет их общие свойства и как эти свойства могут быть улучшены с помощью их рецептуры с использованием ряда добавок. Наконец, в блоке кратко описывается ряд методов обработки, которые можно использовать для преобразования полимеров в широкий спектр различных продуктов.
Каждая из других единиц в разделе «Полимеры» более подробно описывает производство, свойства и использование отдельного полимера или группы полимеров.
Полимеры – это большие молекулы, разновидность макромолекул. Их химические свойства аналогичны свойствам простых молекул. Например, если полимер содержит двойную связь углерод-углерод, как в поли (бут-1,3-диене), он будет вступать в реакции присоединения, скажем, с водородом или бромом.
Если он содержит ароматическое кольцо, как в поли (фенилэтене) (часто известном как полистирол), он будет подвергаться реакциям замещения, например, азотной кислотой.
Основные различия между более мелкими молекулами и полимерами заключаются не в их химических свойствах, а в их физических свойствах.Их большие размеры приводят к гораздо более сильным межмолекулярным силам, что, в свою очередь, приводит к гораздо более высоким температурам плавления и таким характерным свойствам, как твердость и гибкость. Эти межмолекулярные силы даже сильнее, когда полимерные цепи упаковываются вместе регулярным образом, как в HPDE (поли (этен) высокой плотности), и имеют области кристалличности.
При нагревании плавится и теряется кристалличность. Поскольку он не имеет резкой точки плавления, температура, при которой это происходит, называется температурой перехода в плавление , T m .Выше этой температуры полимер аморфен.
Некоторые полимеры твердые и аморфные, не имеющие областей кристалличности, например поли (метил 2-метилпропеноат). Температура, при которой они становятся мягкими и податливыми, называется температурой стеклования , T g .
Рис. 1 Эти кристаллиты имеют порядок, в котором зигзагообразные полимерные цепи
удерживаются вместе в регулярном порядке за счет межмолекулярных сил.
Есть много примеров полимеров, которые встречаются в природе, например, крахмал, целлюлоза и белки.За последние 70 лет были изобретены синтетические полимеры, часто имитирующие природу, и теперь они производятся миллионами тонн в год и являются одним из наиболее важных материалов, которые мы используем. Многие из них используются в качестве волокон. Другим формуют требуемые формы, и когда они используются таким образом, их часто называют пластмассами.
Характеристика полимеров
Есть несколько способов охарактеризовать полимеры:
a) как они получают, добавлением или конденсацией
b) являются ли они гомополимерами или гетерополимерами (сополимерами)
c) являются ли они термопластами, термореактивными полимерами, эластомерами. или волокна
d) по их стерической структуре
(а) Аддитивные и конденсационные полимеры
В полимеризации присоединения полимер имеет ту же эмпирическую формулу, что и мономер, но с более высокой молекулярной массой (Таблица 1).Примером может служить полимеризация хлорэтилена (винилхлорида) с образованием поли (хлорэтилена), ПВХ:
Таблица 1 Некоторые аддитивные полимеры.
В конденсационной полимеризации полимеризация одного или нескольких мономеров сопровождается удалением небольших молекул (таких как вода или аммиак) (таблица 2). Например, при производстве полиамида 6,6 используются два мономера.
Говорят, что другой тип конденсационного полимера образуется, если полимерная цепь содержит (а не присоединена к цепи) функциональную группу, такую как сложный эфир, амид или уретан (Таблица 2).
Таблица 2 Некоторые конденсационные полимеры.
(б) Гомополимеры и гетерополимеры (сополимеры)
Другой способ охарактеризовать полимеры – разделить их на гомополимеров и гетерополимеров . Многие из хорошо известных полимеров, таких как поли (хлорэтен), производятся из одного мономера и поэтому называются гомополимерами (Таблица 1):
Гетерополимер, или, как они более широко известны, сополимер , получают из двух или более мономеров.
Есть несколько типов сополимера. Один тип получается, когда два или более мономера смешиваются и полимеризуются вместе. В зависимости от реакционной способности мономеров они могут образовывать полимеры с различным расположением мономерных звеньев (рис. 2).
SBS представляет собой пример блок-сополимера . SBS назван так, где S относится к стиролу (фенилэтену), а B – к бута-1,3-диену. Сначала полимеризуется фенилэтен. Затем добавляется бута-1,3-диен, который присоединяется к обоим реакционным концам молекул поли (фенилэтилена) с образованием SBS:
Другой тип сополимера известен как привитой сополимер .Пример – АБС. А – акрилонитрил, банальное название пропенонитрила.
Основная цепь полимера состоит из фенилэтилена (стирола) и бута-1,3-диена. Пропенонитрил (акрилонитрил) добавляется в систему и образует привитую боковую цепь на основной цепи. Нитрил присоединяется к двойной связи бутадиенового звена:
Сополимерыочень полезны, поскольку они обладают свойствами составляющих полимеров и, таким образом, могут быть произведены для конкретных целей.Например, поли (фенилэтен) (полистирол) является хрупким, но когда он сополимеризуется с бута-1,3-диеном, последний придает полимеру упругость и прочность. Известный как ударопрочный полистирол (HIPS), теперь он может выдерживать удары без повреждений.
Рисунок 2 Структуры различных типов сополимера.
Рис. 3 Различные типы сополимера имеют разные свойства. Справа медицинские ампулы изготовлены из случайного сополимера этена и пропена, который дает гибкий и прозрачный материал.Покрытие кабеля ниже представляет собой блок-сополимер двух алкенов, что дает очень прочный материал с каучукообразными свойствами. | |
(c) Термопласты, реактопласты, эластомеры и волокна
Полимеры также можно разделить на четыре класса:
- термопласты
- термореактивные (термореактивные смолы)
- эластомеры
- волокна
Термопласты состоят из отдельных молекул без ковалентной связи между ними, но скрепленных межмолекулярной связью.Полимеры становятся мягкими при нагревании, и их можно формовать. Их можно многократно согревать, размягчать и переделывать. Список примеров приведен в таблице 1.
Термореактивные материалы , с другой стороны, имеют много ковалентных связей между цепями, что приводит к трехмерной структуре, которую можно рассматривать как единую молекулу. Их можно формовать под воздействием тепла и давления, но после формования их нельзя формовать заново. Наиболее важные примеры включают пластмассы, сделанные из метаналя (формальдегида). Эластомеры представляют собой аморфные твердые вещества, которые, как следует из названия, являются эластичными (Таблица 3). У них есть спиральные цепи, которые можно растягивать, но они возвращаются к своей первоначальной форме, когда сила растяжения снимается.
Волокна представляют собой тонкие нити, которые получают путем экструзии расплавленного полимера через фильеру с небольшими отверстиями.
Волокна, полученные таким образом, включают полиамиды (например, нейлон), полиэфиры (например, терилен) и поли (пропен) (Таблица 4).
Рис. 4 После растяжения для образования волокна области кристаллитов выровнены на
вдоль оси волокна, и это добавляет ему прочности.
После экструдирования и растяжения молекулы полимера выравниваются в направлении волокна. Любая тенденция вернуться к случайной ориентации предотвращается сильными межмолекулярными силами между молекулами (рис. 4).
Волокна скручиваются в нити, а затем их можно сплести в ткань или залить пластиком, чтобы придать ему большую прочность (Таблица 4).
Таблица 3 Некоторые эластомеры.
Таблица 4 Некоторые полимеры, используемые для изготовления волокон.
(d) Стерическая структура
Другой способ классификации полимеров – изучение их стерической структуры. Полимеры с боковыми цепями можно разделить на два класса: один (стереорегулярный), который имеет повторяющийся образец с точки зрения стереохимии, и один (атактический), не имеющий регулярной структуры.
Простым примером полимера с боковой цепью является поли (пропен).
Молекула пропена асимметрична,
и при полимеризации может образовывать три основные цепные структуры в зависимости от положения метильных групп: две стереорегулярны (изотактическая и синдиотактическая), а третья не имеет регулярной структуры и называется атактической, как показано на диаграмме ниже:
Рисунок 5 Молекулярные структуры поли (пропена).
«Одноручная» структура изотактического поли (пропена) заставляет молекулы образовывать спирали.Эта правильная форма позволяет молекулам кристаллизоваться в твердый, относительно жесткий материал, который в чистом виде плавится при 440 К.
Синдиотактический полимер из-за своей регулярной структуры также является кристаллическим.
Атактические цепи имеют совершенно случайную структуру и, следовательно, не кристаллизуются. Атактический поли (пропен) с высокой молекулярной массой представляет собой резиноподобный материал.
Коммерческий поли (пропен) – это преимущественно изотактический полимер, содержащий 1-5% по массе атактического материала.
Стереорегулярные полимеры получают при использовании многих катализаторов Циглера-Натта (см. Ниже) или металлоценовых катализаторов.
Производство полимеров
Как обсуждалось выше, полимеры можно охарактеризовать методом полимеризации, присоединения и конденсации.
Многие аддитивные полимеры получают с использованием металлоорганического соединения, известного как катализатор Циглера-Натта. Впервые они были разработаны Карлом Циглером и Джулио Натта, в результате чего два химика были удостоены Нобелевской премии в 1963 году за эту блестящую работу.
Другие аддитивные полимеры получают путем образования свободных радикалов с использованием соединения, известного как инициатор, для катализирования реакции.
Многие реакции конденсационной полимеризации, в которых один или два мономера являются исходными материалами, также нуждаются в катализаторах. Катализаторы описаны в блоке, посвященном каждому полимеру конденсации.
Катализаторы реакций полимеризации
Катализаторы Циглера-НаттаКатализаторы Циглера-Натта представляют собой металлоорганические соединения, полученные из соединений титана с триалкилом алюминия, который действует как промотор:
Используемые алкильные группы включают этил, гексил и октил.
Роль титанового катализатора можно представить, как показано на рисунке 6.
Алкеновый мономер присоединяется к пустому координационному центру на атоме титана, и эта молекула алкена затем вставляется в углерод-титановую связь, чтобы удлинить алкильную цепь. Затем этот процесс продолжается, образуя линейный полимер, поли (этен).
Полимер осаждается, когда катализатор разрушается при добавлении воды. Поскольку он является линейным, молекулы полимера могут плотно упаковываться друг в друга, что придает полимеру более высокую температуру плавления и плотность, чем у поли (этена), полученного радикальным инициированием.
Рисунок 6, иллюстрирующий роль катализатора Циглера-Натта.
Катализаторы Циглера-Натта не только позволяют получать линейные полимеры, но также могут обеспечивать стереохимический контроль. Пропен, например, может полимеризоваться тремя способами, как показано на рисунке 5, с образованием атактического, изотактического или синдиотактического поли (пропена).
Однако этот катализатор позволяет ввести пропен только одним способом и получить изотактический полипропилен.
Еще больший контроль полимеризации достигается при использовании нового класса катализаторов – металлоценов.
Радикальная полимеризация
Многие полимеры, включая все аддитивные полимеры в таблице 1, производятся с использованием радикальных инициаторов, которые действуют как катализаторы. Например, полимеризация хлорэтилена начинается с его нагревания небольшими следами пероксида (R-O-O-R):
Рис. 7 Механизм свободнорадикальной полимеризации хлорэтилена в поли (хлорэтен).
В случае этена при использовании свободнорадикального процесса полученный полимер имеет более низкую плотность и более низкую температуру размягчения, чем поли (этен), полученный с использованием катализатора Циглера-Натта или оксида металла. Поли (этен) низкой плотности, LDPE, имеет боковые цепи, потому что радикалы реагируют не только с молекулами этена путем присоединения, но также и с молекулами полимера посредством процесса, известного как отвод водорода. Полимерный радикал также может отщеплять атом водорода от собственной цепи:
Обе эти реакции приводят к появлению боковых цепей, так что молекулы полимера не могут упорядочиваться вместе.Таким образом, полимер имеет более низкую температуру плавления и более низкую плотность.
Состав пластмасс
Свойства многих пластиков можно изменять, изменяя их состав. Например, одним из самых универсальных пластиков является поли (хлорэтен) (ПВХ).
Он может быть выполнен в гибкой или жесткой форме (и в любой комбинации между этими крайностями) с использованием различных добавок (таблица 5).
| Рис. 8 Определенные свойства могут быть получены путем смешивания полимеров.Например, эта рубашка сделана из смеси поли (пропеноат) (акрил), арамидных и полиамидных волокон, которые обеспечивают защиту от тепла и при этом остаются удобными для ношения. С любезного разрешения DuPont. |
| Добавка | Примеры | Функция |
|---|---|---|
| Пластификатор | например эфиры бензол-1,2-дикарбоновой кислоты | Действует как смазка для полимерных цепей. Большие количества дают гибкий продукт, небольшие количества – жесткий. |
| Стабилизатор | например карбонат свинца (<1%), фосфат свинца или, для нетоксичных требований, смеси октадеканоатов металлов и эпоксидированного масла | Предотвращает разложение полимера. Без стабилизатора, например, поли (хлорэтен) разлагается при нагревании с образованием хрупкого продукта и хлористого водорода. Некоторые пластмассы окрашиваются (желтеют) при длительном воздействии солнечного света. |
| Удлинитель | Углеводороды хлорированные | Продлевает действие пластификатора, но, как правило, не может пластифицироваться в одиночку. Они дешевле пластификаторов, поэтому помогают снизить затраты. |
| Наполнители | Мел, стекловолокно | Подгоните пластик под специальные требования или сделайте его дешевле. |
| Разное | Антипирены, УФ-стабилизаторы, антистатики, технологические добавки, пигменты | Придает пластику особые свойства, необходимые для производственного процесса или конечного использования. |
Таблица 5 Добавки, улучшающие свойства пластмасс.
Обработка пластмасс
При переработке пластмассы превращаются в полезные изделия. Методы обработки приведены в таблице 6.
| Процесс | Применение |
|---|---|
| Компрессионное формование | Обычно для термореактивных материалов – порошковое формование под действием тепла и давления. |
| Литье под давлением | Обычно термопласты – расплавы пластмасс, инжектируемые в форму под давлением.Детали поверхности пресс-формы могут быть точно воспроизведены. Очень широко используется. |
| Ротационное формование | Обычно для термопластов. Порошок нагревают в закрытой форме, которая довольно медленно вращается одновременно вокруг двух осей. Плохая детализация поверхности, но этот метод можно использовать для изготовления больших полых изделий. |
| Реакционное литье под давлением | Обычно для термореактивных материалов полимеризация происходит в форме, в результате чего готовое изделие получается непосредственно из смолы. |
| Экструзия | Обычно для термопластов расплавленный пластик подается шнеком через фильеру, которая, например, для листа или пленки является прорезью. Возможны различные расширения процесса – например, трубку можно надуть воздухом, пока она еще горячая, чтобы получить трубчатую пленку (для пакетов и т. д.), или короткие отрезки горячей экструдированной трубки можно надуть в формах для образования бутылок. |
| Каландрирование | Обычно для термопластов – расплавов пластмасс, зажатых между горячими валками для образования фольги и листа. |
| Термоформование | Термопластичный лист, размягченный при нагревании, вытягивают в форму или поверх нее. Если для «засасывания» листа в пресс-форму используется вакуум, этот процесс называется вакуумным формованием. Этот процесс используется для изготовления самых разных изделий, от вкладышей для шоколадных коробок до акриловых ванн. |
Таблица 6 Способы обработки пластмасс.
Полимеры: их производство и применение
В то время как это подразделение занимается общими принципами, лежащими в основе структуры, рецептуры и обработки полимеров, производимых сегодня, производство и свойства полимеров значительно различаются.В других модулях рассматривается следующее:
Металлопластики
Полиамиды
Поликарбонат
Поли (хлорэтен)
Полиэфиры
Поли (этен)
Поли (метил-2-метилпропеноат)
Поли (фенилэтен)
Поли (пропен)
Поли (пропеновая кислота)
Поли (пропенонитрил)
Поли (тетрафторэтен)
Полиуретаны
Силиконы
Важные разработки последних лет включают разлагаемые пластики и методы переработки полимеров, которые включают повторное использование полимера и разложение с последующей реполимеризацией.
Дата последнего изменения: 18 марта 2013 г.
% PDF-1.4 % 135 0 объект > эндобдж xref 135 74 0000000016 00000 н. 0000002214 00000 н. 0000002299 00000 н. 0000002502 00000 н. 0000002838 00000 н. 0000002988 00000 н. 0000003397 00000 н. 0000003500 00000 н. 0000003537 00000 н. 0000003704 00000 н. 0000004210 00000 н. 0000004948 00000 н. 0000005086 00000 н. 0000005496 00000 п. 0000008186 00000 н. 0000008318 00000 н. 0000008479 00000 н. 0000008658 00000 н. 0000011082 00000 п. 0000012484 00000 п. 0000012700 00000 п. 0000014374 00000 п. 0000014675 00000 п. 0000014976 00000 п. 0000016772 00000 п. 0000018620 00000 п. 0000018735 00000 п. 0000018900 00000 п. 0000019126 00000 п. 0000021614 00000 п. 0000072014 00000 п. 0000074134 00000 п. 0000074950 00000 п. 0000075000 00000 п. 0000080255 00000 п. 0000080470 00000 п. 0000080692 00000 п. 0000080976 00000 п. 0000081026 00000 п. 0000083558 00000 п. 0000083751 00000 п. 0000083959 00000 п. 0000084254 00000 п. 0000088376 00000 п. 0000088589 00000 н. 0000093426 00000 п. 0000093632 00000 п. 0000099693 00000 п. 0000099904 00000 н. 0000104737 00000 н. 0000104945 00000 н. 0000115619 00000 п. 0000115827 00000 н. 0000120662 00000 н. 0000120870 00000 н. 0000125165 00000 н. 0000125373 00000 н. 0000129539 00000 н. 0000129750 00000 н. 0000129800 00000 н. 0000135566 00000 н. 0000135763 00000 н. 0000135968 00000 н. 0000157644 00000 н. 0000157858 00000 н. 0000193632 00000 н. 0000193840 00000 н. 0000193890 00000 н. 0000197849 00000 н. 0000198075 00000 н. 0000198285 00000 н. 0000198570 00000 н. 0000212761 00000 н. 0000001776 00000 н. трейлер ] / Назад 539634 >> startxref 0 %% EOF 208 0 объект > поток hdK (Dq 3s2wlȂXI0
Yk # + Ƃac! NJ9s:} @ 98Ja A: vD ؊! wpnPV \ t3 ݗ | bzh? l-6 ‘) kYJ | fSDC [d.”EGĽ% L @ t; 40Zcq`E (GGVg4k4Z | 3!, Lc} 1> pI * A & 0b 泠 ƙ9,8 * D Nc “> IBl + 72ϡ?) GP2-24E) L2-
Научные принципы: полимеры
Научные принципы: полимерыОбласть полимеров настолько обширна и области применения настолько разнообразны, что важно понимать, как полимеры производятся и используются. Поскольку за место на рынке борются более 60 000 различных пластиков, знание этой важной области может по-настоящему обогатить нашу оценку этого чудесного материала. Компании производят более 30 миллионов тонн пластика ежегодно и тратят большие суммы на исследования, разработки и более эффективные методы переработки.Ниже мы узнаем о некоторых научных принципах, связанных с производством и переработкой материалов, полученных из ископаемого топлива, известных как полимеры.
Реакции полимеризации
Химическая реакция, в которой молекулы с высокой молекулярной массой образуются из мономеров, известна как полимеризация. Существует два основных типа полимеризации: цепная реакция (или добавление) и ступенчатая реакция (или конденсация) полимеризация .
Полимеризация по цепной реакции
Одним из наиболее распространенных типов полимерных реакций является цепная реакция (присоединение) полимеризации.Этот тип полимеризации представляет собой трехэтапный процесс с участием двух химических соединений. Первый, известный просто как мономер, можно рассматривать как одно звено в полимерной цепи. Изначально он существует в виде простых единиц. Почти во всех случаях мономеры имеют по крайней мере одну двойную связь углерод-углерод. Этилен является одним из примеров мономера, используемого для получения обычного полимера.
Другой химический реагент – катализатор. При полимеризации с цепной реакцией катализатором может быть свободнорадикальный пероксид, добавляемый в относительно низких концентрациях.Свободный радикал – это химический компонент, содержащий свободный электрон, который образует ковалентную связь с электроном другой молекулы. Образование свободного радикала из органического пероксида показано ниже:
В этой химической реакции из одной молекулы R 2 O 2 были образованы два свободных радикала. Теперь, когда все химические компоненты идентифицированы, мы можем приступить к изучению процесса полимеризации.
Шаг 1: Инициирование
Первая стадия процесса цепной реакции полимеризации, инициирование, происходит, когда радикальный катализатор вступает в реакцию с мономером углерода с двойной связью, начиная полимерную цепь.Двойная углеродная связь разрывается, мономер связывается со свободным радикалом, и в этой реакции свободный электрон передается внешнему атому углерода.
Шаг 2: Распространение
Следующим шагом в процессе размножения является повторяющаяся операция, в ходе которой формируется физическая цепь полимера. Двойная связь последовательных мономеров раскрывается, когда мономер реагирует с реакционноспособной полимерной цепью. Свободный электрон последовательно передается по цепи к внешнему атому углерода.
Эта реакция может протекать непрерывно, потому что энергия в химической системе снижается по мере роста цепи. Говоря термодинамически, сумма энергий полимера меньше суммы энергий отдельных мономеров. Проще говоря, одинарные связи в полимерной цепи более стабильны, чем двойные связи мономера.
Шаг 3: Прекращение действия
Прерывание происходит, когда другой свободный радикал (R-O .), оставшийся от первоначального расщепления органического пероксида, встречается с концом растущей цепочки. Этот свободный радикал завершает цепь, связываясь с последним CH 2 . компонент полимерной цепи. Эта реакция дает полную полимерную цепь. Обрыв может также произойти, когда две незавершенные цепи соединяются вместе. Оба типа оконечной нагрузки показаны ниже. Возможны и другие типы прерывания.
Эта экзотермическая реакция происходит очень быстро, образуя отдельные цепи полиэтилена, часто менее 0.1 секунда. Созданные полимеры имеют относительно высокую молекулярную массу. Вдоль основной цепи нередко возникают разветвления или поперечные связи с другими цепями.
Ступенчатая реакционная полимеризация
Ступенчатая (конденсационная) полимеризация – еще один распространенный тип полимеризации. Этот метод полимеризации обычно дает полимеры с более низкой молекулярной массой, чем цепные реакции, и требует более высоких температур. В отличие от аддитивной полимеризации, ступенчатые реакции включают два разных типа бифункциональных мономеров или концевых групп, которые реагируют друг с другом, образуя цепь.Конденсационная полимеризация также дает побочный продукт с небольшими молекулами (вода, HCl и т. Д.). Ниже приведен пример образования нейлона 66, обычного полимерного материала для одежды, включающего по одному из двух мономеров, гексаметилендиамина и адипиновой кислоты, которые реагируют с образованием
димер нейлона 66.
В этот момент полимер может расти в любом направлении за счет связывания с другой молекулой гексаметилендиамина или адипиновой кислоты или с другим димером. По мере роста цепи молекулы с короткой цепью называются олигомерами.Теоретически этот процесс реакции может продолжаться до тех пор, пока не исчезнут другие мономеры и реакционноспособные концевые группы. Однако этот процесс относительно медленный и может занять от нескольких часов до дней. Обычно в этом процессе образуются линейные цепи, которые растянуты без каких-либо поперечных связей или разветвлений, если не добавлен трехфункциональный мономер.
Химическая структура полимера
Мономеры в полимере могут быть расположены по-разному. Как указано выше, полимеры присоединения и конденсации могут быть линейными, разветвленными или сшитыми.Линейный полимеры состоят из одной длинной непрерывной цепи без лишних отростков или прикреплений. Разветвленные полимеры имеют цепную структуру, которая состоит из одной основной цепи молекул с меньшими молекулярными цепями, отходящими от нее. Разветвленная цепная структура имеет тенденцию к снижению степени кристалличности и плотности полимера. Сшивка в полимерах происходит, когда между отдельными молекулами полимерной цепи образуются первичные валентные связи.
Цепи только с одним типом мономера известны как
гомополимеры.Если задействованы два или более мономера разных типов, полученный сополимер может иметь несколько
конфигурации или расположения мономеров вдоль цепи. Ниже представлены четыре основные конфигурации:
Рисунок 1: Конфигурации сополимера.
Физическая структура полимера
Сегменты полимерных молекул могут существовать в двух различных физических структурах. Их можно найти либо в кристаллическом, либо в аморфные формы.Кристаллические полимеры возможны только в том случае, если существует регулярная химическая структура (например, гомополимеры или чередующиеся сополимеры), а цепи обладают высокоупорядоченным расположением своих сегментов. Кристалличность полимеров благоприятствует симметричным полимерным цепям, однако она никогда не бывает 100%. Эти полукристаллические полимеры обладают довольно типичным процессом разжижения, сохраняя свое твердое состояние до тех пор, пока не достигнут точки плавления T m .
Аморфные полимеры не в порядке.Молекулярные сегменты в аморфных полимерах или аморфные домены полукристаллических полимеров расположены случайным образом и перепутаны. Аморфные полимеры не имеют определяемого T m из-за их хаотичности. При низких температурах, ниже их температуры стеклования (T g ), сегменты неподвижны, а образец часто становится хрупким. При повышении температуры, близком к T g , молекулярные сегменты могут начать движение. Выше T г , подвижность достаточна (если кристаллы отсутствуют), чтобы полимер мог течь как высоковязкая жидкость.Вязкость
уменьшается с увеличением температуры и уменьшением молекулярной массы. Также может возникнуть упругая реакция, если сцепления не могут выровняться со скоростью приложения силы (как в глупой замазке). Затем этот материал описывают как вязкоупругий. В полукристаллическом полимере молекулярный поток предотвращается частями молекул в кристаллах до тех пор, пока температура не станет выше T m . В этот момент образуется вязкоупругий материал. Эти эффекты легче всего увидеть на графике зависимости удельного объема от температуры.
Рисунок 2: График зависимости удельного объема от температуры.
Члены семейства полимеров
Полимеры можно разделить на две разные группы в зависимости от их поведения при нагревании. Полимеры с линейными молекулами, вероятно, будут термопласт. Это вещества, которые размягчаются при нагревании и могут быть переработаны и переработаны. Они могут быть полукристаллическими или аморфными. Другая группа полимеров известна как термореактивные.Это вещества, которые не размягчаются под действием тепла и давления и не могут быть переработаны или переработаны. Их необходимо повторно обработать, использовать в качестве наполнителей или сжигать, чтобы удалить их из окружающей среды.
Термопласты
Термопласты обычно представляют собой углеродсодержащие полимеры, синтезированные путем присоединительной или конденсационной полимеризации. Этот процесс формирует сильные ковалентные связи внутри цепей и более слабые вторичные ван-дер-ваальсовые связи между цепями. Обычно эти вторичные силы можно легко преодолеть с помощью тепловой энергии, благодаря чему термопласты можно формовать при высоких температурах.Термопласты также сохранят свою новую форму после охлаждения. Несколько распространенных применений термопластов включают: детали для обычных бытовых приборов, бутылки, кабельные изоляторы, ленту, чаши блендера и миксера, медицинские шприцы, кружки, текстиль, упаковку и изоляцию.
Термореактивные элементы
Термореактивные материалы имеют те же связи Ван-дер-Ваальса, что и термопласты. У них также более прочная связь с другими цепями. Сильные ковалентные связи химически скрепляют различные цепи в термореактивном материале.Цепи могут быть связаны друг с другом напрямую или через другие молекулы. Это «поперечное сшивание» между цепями позволяет материалу сопротивляться размягчению при нагревании. Таким образом, термореактивным пластикам необходимо придать новую форму, если они будут использоваться повторно, или они могут служить порошкообразными наполнителями. Хотя термореактивные пластмассы трудно реформировать, они имеют много явных преимуществ в приложениях для инженерного проектирования, в том числе:
- Высокая термостойкость и изоляционные свойства.
- Высокая жесткость и стабильность размеров.
- Сопротивление ползучести и деформации под нагрузкой.
- Легкий.
Некоторые распространенные области применения термореактивных материалов включают эпоксидные смолы (клеи), детали кузова автомобилей, клеи для фанеры и ДСП, а также в качестве матрицы для композитных материалов в корпусах лодок и резервуарах.
Обработка полимеров
Существует пять основных процессов формирования полимерных изделий или деталей.Это включает; литье под давлением, компрессионное формование, трансферное формование, выдувное формование и экструзия. Компрессионное формование и трансферное формование используются в основном для термореактивных пластмасс. Литье под давлением, экструзия и выдувание используются в основном с термопластами.
Литье под давлением
Этот очень распространенный процесс формования пластмасс состоит из четырех этапов:
- Порошок или гранулированный полимер нагревают до жидкого состояния.
- Под давлением жидкий полимер нагнетается в форму через отверстие, называемое литником. Ворота контролируют поток материала.
- Материал под давлением удерживается в форме до тех пор, пока он не затвердеет.
- Форма открывается и деталь удаляется выталкивающими штифтами.
Преимущества литья под давлением включают быструю обработку, малое количество отходов и простую автоматизацию. Формованные детали включают гребни, основы зубных щеток, ведра, фитинги для труб и детали моделей самолетов.
Рисунок 3: Схема литья под давлением.
Компрессионное формование
Этот тип формовки был одним из первых, который использовался для формования пластмасс. Он состоит из четырех этапов:
- Предварительно сформованные заготовки, порошки или гранулы помещаются в нижнюю часть нагретой формы или матрицы.
- Другая половина формы опускается и подвергается давлению.
- Материал размягчается под действием тепла и давления и течет, заполняя форму.Из формы выдавливается излишек. Если термореактивный, в пресс-форме происходит сшивание.
- Форма открыта и деталь удалена.
Для термопластов форма охлаждается перед снятием, чтобы деталь не потеряла свою форму. Термореактивные материалы могут быть выброшены, пока они горячие и после завершения отверждения. Этот процесс медленный, но материал перемещается только на небольшое расстояние до формы и не проходит через заслонки или направляющие. Из каждой формы изготавливается только одна деталь.
Трансферное формование
Этот процесс является модификацией компрессионного формования. Он используется в основном для производства термореактивных пластмасс. Его шаги:
- Частично полимеризованный материал помещают в нагретую камеру.
- Плунжер выталкивает текущий материал в формы.
- Материал проходит через литники, направляющие и затворы.
- Температура и давление внутри формы выше, чем в нагретой камере, что вызывает образование поперечных связей.
- Пластмасса затвердевает, затвердевает, форма открывается, и деталь удаляется.
Формы стоят дорого, и в литниках и направляющих скапливается много металлолома, но сложные детали различной толщины можно изготавливать с высокой точностью.
Выдувное формование
Выдувным формованием производятся бутылки, шаровые светильники, ванны, автомобильные бензобаки и бочки. Это включает в себя:
- Экструдируется размягченная пластиковая трубка.
- Трубка зажимается с одного конца и надувается, чтобы заполнить форму.
- Пластик с твердой оболочкой извлекается из формы.
Этот процесс быстрый и относительно недорогой.
Экструзия
Этот процесс позволяет получать детали постоянного поперечного сечения, такие как трубы и стержни. Расплавленный полимер проходит через фильеру для придания окончательной формы. Он состоит из четырех этапов:
- Гранулы полимера смешаны с красителями и добавками.
- Материал нагревается до должной пластичности.
- Материал продавливается через матрицу.
- Материал охлаждается.
Экструдер имеет бункер для подачи полимера и добавок, цилиндр с шнеком непрерывной подачи, нагревательный элемент и держатель фильеры. Адаптер на конце экструдера, вдувающий воздух через отверстие в горячий полимер, выдавливаемый через кольцевую головку, позволяет производить пластиковые пакеты и пленки.
Рисунок 4: Схема экструдера. Таблица 1: Сравнение технологий обработки полимеров термопластов и реактопластов.
| Процесс | Термопласт (TP) или Thermoset (TS) | Преимущества | Недостатки |
|---|---|---|---|
| Литье под давлением | TP, TS | Он имеет наиболее точный контроль формы и размеров, является высокоавтоматическим , имеет короткое время цикла и самый широкий выбор материалов. | Он имеет высокие капитальные затраты, подходит только для большого количества деталей и имеет высокое давление в форме (20 000 фунтов на квадратный дюйм). |
| Компрессионное формование | TS | Он имеет более низкое давление в пресс-форме (1000 фунтов на квадратный дюйм), наносит минимальный ущерб армирующим волокнам (в композитах), и возможны большие детали. | Он требует больше труда, более длительный цикл, чем литье под давлением, имеет меньшую гибкость формы, чем литье под давлением, и каждая загрузка загружается вручную. |
| Трансферное формование | TS | Подходит для герметизации металлических деталей и электронных схем. | В каждой детали есть лом, и каждая загрузка загружается вручную. |
| Выдувное формование | TP | Из него можно изготавливать полые детали (особенно бутылки), растягивающее действие улучшает механические свойства, имеет быстрый цикл и низкую трудозатратность. | Он не имеет прямого контроля толщины стенок, не может формовать мелкие детали с высокой точностью и требует полимера с высокой прочностью расплава. |
| Экструзия | TP | Используется для пленок, оберток или длинных непрерывных деталей (например, труб). | Он должен быть охлажден ниже температуры стеклования для сохранения стабильности. |
Переработка: сегодняшняя задача, завтрашняя награда
Обзор
Потребительские отходы в США представляют собой проблему для всех.Отходы твердых материалов можно разделить на следующие категории:
- металлы – алюминий, сталь и т. Д.
- стекло – прозрачное, цветное и т. Д.
- бумага – газетная бумага, картон и др.
- натуральные полимеры – кожа, трава, листья, хлопок и др.
- синтетические полимеры – синтетические каучуки, полиэтилентерефталат, поливинилхлорид и др.
Сегодня потребители используют больше продуктов и, следовательно, производят больше твердых отходов.Со временем у нас становится все меньше места, чтобы избавиться от этих отходов. Восемьдесят процентов всех твердых отходов захоронены на свалках. Сегодня количество действующих свалок на треть меньше, чем 18 500 мусорных свалок десять лет назад, что делает их намного более дорогостоящим.
Плата за чаевые – плату, взимаемую с перевозчика мусора за выгрузку твердых отходов, – постоянно увеличивается. Муниципалитеты наложили ограничения и / или запретили запуск новых свалок в своих границах.Например, 50% твердых отходов Нью-Джерси отправляется за пределы штата для захоронения на свалках.
Величина, которую синтетические полимеры вносят в массу твердых отходов, будет продолжать расти по мере увеличения использования пластмасс, как прогнозируется ниже.
| Год | Всего отходов | Процент пластмасс |
|---|---|---|
| 1960 | 76 миллионов тонн | 2.7% |
| 1984 | 133 млн тонн | 7,2% |
| 1995 | 142 млн тонн | 8,4% |
| 2000 | 159 млн тонн |
Пластмассы составляют от 14 до 22% от объема твердых отходов. Один из возможных ответов на эту проблему – переработка. В 1990 году от 1 до 2% пластмасс, 29% алюминия, 25% бумаги, 7% стекла и 3% резины и стали как бытовых отходов были переработаны.Очевидно, ответом может быть увеличение количества переработанного пластика. Однако основным недостатком повторного использования пластмасс является то, что повторная обработка добавляет тепловую предысторию, ухудшает свойства и затрудняет повторное использование для одного и того же приложения. Например, 58-граммовая 2-литровая бутылка для напитков из полиэтилентерефталата (ПЭТ) состоит из 48 г ПЭТ, остальное – это основа стакана из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), бумажная этикетка, клей и крышка из формованного полипропилена (ПП). Основание чашки, этикетка, клей и крышка являются загрязнителями при переработке ПЭТ.
В ответ на проблему загрязняющих веществ при переработке пластика, пластиковые изделия проектируются «удобными для повторного использования». Продукты производятся с возможностью вторичной переработки как жизнеспособного способа утилизации. По крайней мере, одна компания разработала 2-литровую бутылку для напитков, полностью изготовленную из ПЭТ, для рентабельной переработки. Что касается повторного использования переработанного пластика, многие организации пересматривают использование переработанного пластика. Например, пластиковые шарики используются для удаления краски с самолета методом «пескоструйной очистки».Раньше использовались агрессивные, экологически вредные химические растворители. Использование переработанного пластика ограничивается только воображением дизайнеров и конечных пользователей пластмасс.
Еще одна причина, по которой нельзя отказываться от пластика, – это сохранение энергии. Энергетическая ценность полиэтилена (ПЭ) составляет 100% эквивалентной массы печного топлива №2. Полистирол (ПС) составляет 75%, а поливинилхлорид (ПВХ) и ПЭТ – около 50%. С энергетической ценностью фунта топочного мазута №2 при 20000 В.T.U., при засыпке земли пластмассой тратится энергия. Некоторые страны, в частности Япония, используют энергетическую ценность пластика и бумаги с помощью установок для сжигания отходов.
Еще одним фактором в уравнении утилизации является экономическая тенденция увеличения платы за опрокидывание на свалках. В северо-восточных штатах сборы за чаевые постепенно увеличивались, но в западных штатах сборы оставались низкими из-за субсидий местных властей на свалки. По мере того, как увеличивается стоимость захоронения твердых отходов, растет и стимул к их переработке.Когда стоимость засыпки земли превышает стоимость переработки, переработка будет практической альтернативой засыпке земли.
Эти факторы привели к определенным рекомендациям Агентства по охране окружающей среды США. В порядке возрастания до минимума рекомендации EPA: сокращение источников, переработка, термическое восстановление (сжигание) и захоронение. У каждого из них есть свои проблемы. Сокращение источников потребления требует изменения конструкции упаковки и / или использования менее, более легких или более экологически безопасных материалов.Компромисс может означать сокращение упаковки пищевых продуктов с возможностью более высокого уровня порчи продуктов. Пластика будет меньше, но в твердых бытовых отходах будет больше еды. Какой бы метод утилизации ни был выбран, выбор сложен. Какими бы ни были расходы, их понесет потребитель.
Переработка различных пластмасс
ПЭТ (полиэтилентерефталат)
В 1989 году миллиард фунтов первичного ПЭТ использовался для производства бутылок для напитков, из которых около 20% было переработано.Из переработанного количества 50% было использовано для наполнения волокна и обвязки. Переработчики заявляют, что производят высококачественный гранулированный ПЭТ с чистотой 99%. Его стоимость составляет от 35 до 60% от стоимости первичного ПЭТ.
Основные виды повторного использования ПЭТ включают лист, волокно, пленку и экструзию. После химической обработки переработанный продукт может быть превращен в сырье для производства ненасыщенных полиэфирные смолы. При использовании достаточного количества энергии переработанный продукт можно деполимеризовать до этиленгликоля и терефталевой кислоты, а затем реполимеризовать в чистый ПЭТ.
HDPE (полиэтилен высокой плотности)
Из пластмасс, которые могут быть переработаны, жесткий контейнер из полиэтилена высокой плотности является наиболее вероятным на свалке. Менее 5% контейнеров из полиэтилена высокой плотности обрабатываются или обрабатываются таким образом, чтобы облегчить переработку. Первоначальный HDPE используется в непрозрачных бытовых и промышленных контейнерах, используемых для упаковки моторного масла, моющих средств, молока, отбеливателя и сельскохозяйственных химикатов.
Существует большой потенциал для использования переработанного HDPE в базовых стаканах, дренажных трубах, цветочных горшках, пластиковых пиломатериалах, мусорных баках, автомобильных брызговиках, кухонных сливных досках, ящиках для бутылок с напитками и поддонах.В большинстве случаев переработанный полиэтилен высокой плотности представляет собой цветной непрозрачный материал, доступный во множестве оттенков.
LDPE (полиэтилен низкой плотности)
LDPE перерабатывается гигантскими поставщиками смолы и коммерческими переработчиками, сжигая его в качестве топлива для получения энергии или повторно используя его в мешках для мусора. Переработка мешков для мусора – это большой бизнес. Их цвет не имеет решающего значения, поэтому измельченный материал попадает в черные, коричневые и, в меньшей степени, зеленые и желтые мешки.
ПВХ (поливинилхлорид)
Существует много споров относительно переработки и повторного использования ПВХ из-за проблем со здоровьем и безопасностью.При сжигании поливинилхлорида часто ставится под сомнение влияние на мусоросжигательную печь и качество воздуха. Федеральное управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) приказало своим сотрудникам подготовить заявления о воздействии на окружающую среду, в которых рассматривается роль ПВХ в свалках и сжигании. При сжигании ПВХ выделяются токсичные диоксины, фураны и хлористый водород. Эти пары являются канцерогенными, мутагенными и тератагенными. Это одна из причин, по которой ПВХ необходимо идентифицировать и удалять из любых пластиковых отходов, подлежащих переработке.
В настоящее время ПВХ используется в таре для пищевых продуктов и алкогольных напитков с одобрения FDA. Будущее ПВХ находится в руках пластмассовой промышленности, которая решит проблему токсического воздействия при сжигании ПВХ. Интересно отметить, что ПВХ составляет менее 1% отходов свалки. При правильной переработке ПВХ проблемы токсичных выбросов сводятся к минимуму. Различные переработчики смогли утилизировать ПВХ без проблем со здоровьем. Использование переработанного ПВХ включает аквариумные трубки, дренажные трубы, фитинги, напольную плитку и непищевые бутылки.Когда ПВХ сочетается с другими пластиковыми отходами, он используется для производства пластиковых пиломатериалов.
ПС (полистирол)
PS и его производители уже несколько лет являются мишенью защитников окружающей среды. Производители и переработчики прилагают все усилия, чтобы переработка полистирола стала такой же распространенной, как и бумаги и металлов. Одна компания, Rubbermaid, тестирует регенерированный полистирол в служебных лотках и других предметах потребления. Amoco, еще одна крупная корпорация, в настоящее время имеет метод преобразования отходов полистирола, включая остаточные продукты питания, в масло, которое можно повторно рафинировать.
Будущее
Переработка – жизнеспособная альтернатива всем другим средствам обращения с потребительскими пластиковыми отходами. В ответ на проблему смешанных пластиковых отходов была разработана и принята в пластмассовой промышленности система кодирования. Код представляет собой систему цифр и букв. Это относится к бутылкам, превышающим 16 унций, и другим контейнерам, превышающим 8 унций. Цифра появляется в 3 символе утилизации изогнутой стрелки с аббревиатурой пластмассы под символом.
Западноевропейские компании, особенно немецкие фирмы Hoechst и Bayer, успешно вышли на рынок перерабатываемого пластика. Используя высокотехнологичный подход, они разрабатывают новые методы разделения и обработки смешанных пластиковых отходов.
Потенциальное использование переработанных материалов включает пиломатериалы из пластика. Переработанный пластик смешивают с древесными волокнами и перерабатывают в замену пиломатериалам. Если бы древесное волокно не использовалось повторно, оно превратилось бы в свалку. Конечный продукт называется Биопастой.Ожидается, что в конечном итоге это станет многомиллионным предприятием. Исследования и разработки продолжают улучшать этот продукт.
Переработка – это экономичный способ обращения с потребительскими пластиковыми отходами. Исследования по снижению затрат на переработку необходимо продолжить. Переработка пластмасс не сможет достичь уровня программ рециркуляции бумаги и некоторых металлов до тех пор, пока не будут внедрены более дешевые и автоматические методы рециркуляции. К счастью, решения этих проблем не выходят за рамки наших технологий или нашего разума.Ниже приведена таблица, в которой перечислены различные типы пластмасс и их использование до и после переработки.
Таблица 3: Основные пластмассовые смолы и их применение| Код смолы | Название смолы | Распространенное использование | Примеры переработанных продуктов |
|---|---|---|---|
| Полиэтилентерефталат (ПЭТ или ПЭТЭ) | Бутылки для безалкогольных напитков, банки с арахисовым маслом, бутылки для заправки салатов, банки для полоскания рта | Бутылки для жидкого мыла, обвязка, фибровый наполнитель для зимних пальто, доски для серфинга, кисти, пух на теннисных мячах, бутылки для безалкогольных напитков, пленка | |
| Полиэтилен высокой плотности (HDPE) | Емкости для молока, воды и сока, продуктовые пакеты, игрушки, бутылки для жидких моющих средств | Чашки на основе безалкогольных напитков, цветочные горшки, сливные трубы, знаки, сиденья стадиона, мусорные баки, мусорные баки, дорожные барьеры, вкладыши для сумок для гольфа, игрушки | |
| Поливинилхлорид или винил (PVC-V) | Прозрачная упаковка для пищевых продуктов, флаконы для шампуня | Коврики в салон, патрубки, шланги, брызговики | |
| Полиэтилен низкой плотности (LDPE) | Пакеты для хлеба, пакеты для замороженных продуктов, пакеты для продуктов | Вкладыши для мусорных баков, пакеты для продуктов, универсальные пакеты | |
| Полипропилен (ПП) | Бутылки для кетчупа, емкости для йогурта, маргарин, кадки, бутылки с лекарствами | Ступени люков, ведра с краской, ящики для хранения видеокассет, скребки для льда, лотки для фаст-фуда, колеса газонокосилок, детали автомобильных аккумуляторов. | |
| Полистирол (ПС) | Ящики для видеокассет, оболочки для компакт-дисков, кофейные чашки, столовые приборы, подносы для кафетерия, подносы для мяса в продуктовом магазине, контейнер для бутербродов быстрого питания | Держатели номерных знаков, дренажные системы для полей для гольфа и септических ям, аксессуары для столов, подвесные файлы, подносы для еды, цветочные горшки, мусорные баки |
Следующая тема: использованная литература
Полимеры Содержание
MAST Домашняя страница
4.7 Пластмассы и полимеры | Органические молекулы
Прочтите следующий отрывок из книги «Нова: Наука в новостях» (июль 2006 г.), а затем ответьте на следующие вопросы.
Кажется, весь наш мир завернут в пластик. Почти все продукты, которые мы покупаем, большая часть продуктов, которые мы едим, и многие жидкости, которые мы пьем, заключены в пластик. Пластиковая упаковка обеспечивает отличную защиту продукта, она дешева в производстве и, кажется, служит вечно. Однако вечная долговечность оказывается серьезной экологической проблемой.Другая проблема заключается в том, что традиционные пластмассы производятся из невозобновляемых ресурсов – нефти, угля и природного газа. Пытаясь преодолеть эти проблемы, исследователи и инженеры пытались разработать биоразлагаемые пластмассы, которые производятся из возобновляемых ресурсов, таких как растения.
Термин «биоразлагаемый» означает, что вещество может расщепляться на более простые вещества в результате деятельности живых организмов, и поэтому маловероятно, что оно останется в окружающей среде.Причина, по которой большинство пластиков не поддается биологическому разложению, заключается в том, что их длинные полимерные молекулы слишком велики и слишком прочно связаны друг с другом, чтобы их можно было разложить на части и использовать организмы-разлагатели. Однако пластмассы на основе натуральных растительных полимеров, получаемых из пшеничного или кукурузного крахмала, имеют молекулы, которые легче разрушаются микробами.
Крахмал – это натуральный полимер. Это белый гранулированный углевод, вырабатываемый растениями во время фотосинтеза, и он служит хранилищем энергии для растений.Многие растения содержат большое количество крахмала. Крахмал можно перерабатывать непосредственно в биопластик, но, поскольку он растворим в воде, изделия из крахмала будут набухать и деформироваться под воздействием влаги, что ограничивает его использование. Эту проблему можно решить, заменив крахмал другим полимером. Сначала крахмал собирают из кукурузы, пшеницы или картофеля, а затем микроорганизмы превращают его в молочную кислоту, мономер. Наконец, молочная кислота химически обрабатывается, чтобы заставить молекулы молочной кислоты соединяться в длинные цепи или полимеры, которые соединяются вместе, образуя пластик, называемый полилактидом (PLA).
PLA можно использовать для таких продуктов, как цветочные горшки и одноразовые подгузники. Он коммерчески доступен в некоторых странах с 1990 года, и некоторые смеси оказались успешными в медицинских имплантатах, шовных материалах и системах доставки лекарств, поскольку они могут растворяться со временем. Однако, поскольку PLA намного дороже обычных пластиков, он не стал таким популярным, как можно было бы надеяться.
Полимеры – Введение в химию – 1-е канадское издание
- Определите термины мономер и полимер .
- Изобразите структуру полимера на основе его мономера.
Помимо прочего, органическая химия оказала огромное влияние на разработку современных материалов, называемых полимерами. Многие предметы повседневной жизни состоят из полимеров; Любопытно, что таковы несколько важных биологических материалов.
Рассмотрим молекулу с двойной связью, например этилен:
Пи-электроны двойной связи могут быть использованы для образования новой сигма-связи для соединения с другими молекулами этилена.Конечный результат – длинная, практически бесконечная молекула:
Эта длинная, почти непрерывная молекула называется полимером (от греческого означает «много частей»). Исходная часть – этилен – называется мономером (что означает «одна часть»). Процесс изготовления полимера называется полимеризацией . Полимер представляет собой пример макромолекулы , название, данное большой молекуле.
Простые полимеры названы в честь их мономеров; полимер этилена формально называют полиэтиленом, хотя в общепринятом смысле названия используются без скобок: полиэтилен.Поскольку добавление одного мономера к другому образует этот полимер, полиэтилен является примером типа полимера, называемого аддитивными полимерами . В таблице 16.4 «Некоторые мономеры и их аддитивные полимеры» перечислены некоторые мономеры и их аддитивные полимеры.
| Мономер | Название полимера | Торговое наименование | использует |
|---|---|---|---|
| политетрафторэтилен | тефлон | Антипригарное покрытие для кухонных принадлежностей, химически стойких специальных пластиковых деталей, Gore-Tex | |
| поливинилиден дихлорид | Саран | Пищевая пищевая пленка | |
| полиакрилонитрил | Орлон, Акрилан, Креслан | Волокна для текстильных изделий, ковров, обивки | |
| поливинилацетат | Клей Элмера, Silly Putty demo | ||
| полиметилметакрилат | Оргстекло, Lucite | Жесткие прозрачные пластиковые листы, блоки, трубки и другие формы |
Пример 16.13
Изобразите полимер, полученный в результате полимеризации тетрафторэтилена.
Решение
В случае этого мономера двойная связь открывается и соединяется с другими мономерами, как и в случае с этиленом. Полимер имеет такую структуру:
Проверьте себя
Нарисуйте полимер, полученный в результате полимеризации винилхлорида.
Ответ
Другой тип полимера – это конденсационный полимер , который представляет собой полимер, получаемый, когда два разных мономера взаимодействуют вместе и выделяют в качестве продукта некоторую другую небольшую молекулу.Мы уже видели пример этого в образовании амидной связи:
Здесь H 2 O высвобождается, когда концы молекул реагируют с образованием полимера.
К конденсационным полимерам относятся сополимеры , , полимеры, состоящие из более чем одного типа мономеров. Например, этилен и пропилен могут быть объединены в полимер, который представляет собой смесь двух мономеров. Обычная форма синтетического каучука под названием стирол-бутадиеновый каучук (SBR) состоит из двух мономеров: стирола и бутадиена:
Физические и химические свойства полимеров широко варьируются в зависимости от их мономеров, структур и добавок.Среди других свойств, которые могут быть изменены на основе этих факторов, включают растворимость в H 2 O и других растворителях, температуру плавления, воспламеняемость, цвет, твердость, прозрачность, толщину пленки, смачиваемость, поверхностное трение, формуемость и размер частиц – список продолжается.
Применения полимеров слишком многочисленны, чтобы их можно было рассматривать. Все, что вы могли бы назвать «пластиком», скорее всего, является полимером. Из полимеров делают все, от зубных щеток до корпусов компьютеров и автомобильных запчастей.Многие клеи на основе эпоксидной смолы представляют собой конденсационные полимеры, которые прочно сцепляются с другими поверхностями. Полиуретановые краски и покрытия – это полимеры, как и полиэфирные ткани, используемые для изготовления одежды. Нейлон, дакрон и майлар являются полимерами (на самом деле, и дакрон, и майлар являются формами полиэтилентерефталата [ПЭТ]). Продукт, известный как Saran Wrap, был первоначально изготовлен из Saran – названия поливинилиденхлорида, который был относительно непроницаем для кислорода и мог использоваться в качестве барьера для сохранения свежести продуктов.(С тех пор его заменили полиэтиленом, который не так непроницаем для атмосферного кислорода.) Поли (винилхлорид) является третьим по величине производимым полимером [после полиэтилена и полипропилена] и используется для производства всего из пластиковые трубки к деталям автомобильных двигателей, водопроводные трубы к игрушкам, полы к водяным матрасам и бассейнам.
Все полимеры, которые мы рассмотрели до сих пор, основаны на основе (в основном) углерода. Есть еще один класс полимеров, основанный на основной цепи атомов Si и O; эти полимеры называются силиконами .К атомам Si присоединены органические группы, поэтому эти полимеры все еще являются органическими. Вот один пример силикона:
Силиконы используются для производства масел и смазок. Они также используются в качестве герметиков для стеклянных предметов (например, аквариумов) и пленок для гидроизоляции предметов. Твердые силиконы термостойки и эластичны и используются для изготовления посуды и электроизоляции.
Некоторые очень важные биологические материалы – это полимеры. Из трех основных пищевых групп полимеры представлены двумя: белками и углеводами.Белки представляют собой полимеры аминокислот, которые являются мономерами, имеющими функциональную группу амина и функциональную группу карбоновой кислоты. Эти две группы реагируют, образуя конденсационный полимер, образуя амидную связь:
Белки образуются, когда сотни или даже тысячи аминокислот образуют амидные связи для образования полимеров. Белки играют решающую роль в живых организмах.
Углевод представляет собой соединение, имеющее общую формулу C n (H 2 O) n .Многие углеводы представляют собой относительно небольшие молекулы, например глюкоза:
Соединение сотен молекул глюкозы вместе дает относительно общий материал, известный как крахмал :
Крахмал – важный источник энергии в рационе человека. Обратите внимание на то, как соединяются отдельные единицы глюкозы. Их также можно соединить другим способом, например:
Этот полимер известен как целлюлоза . Целлюлоза является основным компонентом клеточных стенок растений.Любопытно, что, несмотря на сходство строительных блоков, некоторые животные (например, люди) не могут переваривать целлюлозу; те животные, которые могут переваривать целлюлозу, обычно полагаются на симбиотические бактерии в пищеварительном тракте для фактического пищеварения. У животных нет необходимых ферментов для расщепления глюкозных единиц в целлюлозе, поэтому она проходит через пищеварительный тракт и считается пищевым волокном .
Дезоксирибонуклеиновая кислота ( ДНК, ) и рибонуклеиновая кислота ( РНК ) также являются полимерами, состоящими из длинных трехчастных цепей, состоящих из фосфатных групп, сахаров с пятью атомами углерода (рибоза или дезоксирибоза) и N -содержащие кольца обозначаются как основания .Каждая комбинация трех частей называется нуклеотидом; ДНК и РНК – это, по сути, полимеры нуклеотидов, которые имеют довольно сложные, но интригующие структуры (рис. 16.5 «Нуклеотиды»). ДНК является основным материалом хромосом и напрямую отвечает за наследственность, в то время как РНК играет важную роль в синтезе белка.
Рисунок 16.5 Нуклеотиды. ДНК в наших клетках представляет собой полимер нуклеотидов, каждый из которых состоит из фосфатной группы, сахара и N-содержащего основания.Источник: «ДНК» Андерса Сандберга находится под лицензией Creative Commons Attribution 2.0 Generic.- Полимеры – это длинные молекулы, состоящие из цепочек звеньев, называемых мономерами.
- Несколько важных биологических полимеров включают белки, крахмал, целлюлозу и ДНК.
- Объясните взаимосвязь между мономером и полимером.
- Должен ли мономер иметь двойную связь для образования полимера? Приведите пример, поясняющий ваш ответ.
- Нарисуйте полимер, сделанный из этого мономера.
- Нарисуйте полимер, сделанный из этого мономера.
- В чем разница между аддитивным полимером и конденсационным полимером?
- В чем разница между конденсационным полимером и сополимером?
- Перечислите три свойства полимеров, которые сильно различаются в зависимости от состава.
- Перечислите три применения полимеров.
- Нарисуйте силикон, сделанный из этого мономера.
- Нарисуйте силикон, сделанный из этого мономера.
- Объясните, как крахмал превращается в полимер.
- В чем разница между крахмалом и целлюлозой?
- Объясните, как белок представляет собой полимер.
- Какие части составляют ДНК?
- Полимер – это множество мономеров, связанных вместе.
- В аддитивном полимере небольшие молекулы не образуются как продукт, тогда как в конденсационном полимере небольшие части каждого мономера выделяются в виде небольших молекул.
- растворимость в H 2 O и других растворителях, температура плавления, воспламеняемость, цвет, твердость, прозрачность, толщина пленки, смачиваемость, поверхностное трение, формуемость и размер частиц (ответы могут отличаться)
- Крахмал состоит из множества мономерных единиц глюкозы.
- Белки – это полимеры аминокислот, которые действуют как мономеры.
Полимеры – Введение в химию – 1-е канадское издание
Цели обучения
- Определите термины мономер и полимер .
- Изобразите структуру полимера на основе его мономера.
Помимо прочего, органическая химия оказала огромное влияние на разработку современных материалов, называемых полимерами. Многие предметы повседневной жизни состоят из полимеров; Любопытно, что таковы несколько важных биологических материалов.
Рассмотрим молекулу с двойной связью, например этилен:
Пи-электроны двойной связи могут быть использованы для образования новой сигма-связи для соединения с другими молекулами этилена.Конечный результат – длинная, практически бесконечная молекула:
Эта длинная, почти непрерывная молекула называется полимером (от греческого означает «много частей»). Исходная часть – этилен – называется мономером (что означает «одна часть»). Процесс изготовления полимера называется полимеризацией. Полимер представляет собой пример макромолекулы , название, данное большой молекуле.
Простые полимеры названы в честь их мономеров; полимер этилена формально называют полиэтиленом, хотя в общепринятом смысле названия используются без скобок: полиэтилен.Поскольку добавление одного мономера к другому образует этот полимер, полиэтилен является примером типа полимера, называемого аддитивными полимерами . В таблице 16.4 «Некоторые мономеры и их аддитивные полимеры» перечислены некоторые мономеры и их аддитивные полимеры.
Таблица 16.4. Некоторые мономеры и их аддитивные полимеры (любезно предоставлено UC Davis ChemWiki \ CC-BY-NC-SA-3.0)
Пример 13
Изобразите полимер, полученный в результате полимеризации тетрафторэтилена.
Решение
В случае этого мономера двойная связь открывается и соединяется с другими мономерами, как и в случае с этиленом. Полимер имеет такую структуру:
Проверьте себя
Нарисуйте полимер, полученный в результате полимеризации винилхлорида.
Ответ
Другой тип полимера – это конденсационный полимер , который представляет собой полимер, получаемый, когда два разных мономера взаимодействуют вместе и выделяют в качестве продукта некоторую другую небольшую молекулу.Мы уже видели пример этого в образовании амидной связи:
Здесь H 2 O высвобождается, когда концы молекул реагируют с образованием полимера.
К конденсационным полимерам относятся сополимеры , , полимеры, состоящие из более чем одного типа мономеров. Например, этилен и пропилен могут быть объединены в полимер, который представляет собой смесь двух мономеров. Обычная форма синтетического каучука под названием стирол-бутадиеновый каучук (SBR) состоит из двух мономеров: стирола и бутадиена:
Физические и химические свойства полимеров широко варьируются в зависимости от их мономеров, структур и добавок.Среди других свойств, которые могут быть изменены на основе этих факторов, включают растворимость в H 2 O и других растворителях, температуру плавления, воспламеняемость, цвет, твердость, прозрачность, толщину пленки, смачиваемость, поверхностное трение, формуемость и размер частиц – список продолжается.
Применения полимеров слишком многочисленны, чтобы их можно было рассматривать. Все, что вы могли бы назвать «пластиком», скорее всего, является полимером. Из полимеров делают все, от зубных щеток до корпусов компьютеров и автомобильных запчастей.Многие клеи на основе эпоксидной смолы представляют собой конденсационные полимеры, которые прочно сцепляются с другими поверхностями. Полиуретановые краски и покрытия – это полимеры, как и полиэфирные ткани, используемые для изготовления одежды. Нейлон, дакрон и майлар являются полимерами (на самом деле, и дакрон, и майлар являются формами полиэтилентерефталата [ПЭТ]). Продукт, известный как Saran Wrap, был первоначально изготовлен из Saran – названия поливинилиденхлорида, который был относительно непроницаем для кислорода и мог использоваться в качестве барьера для сохранения свежести продуктов.(С тех пор его заменили полиэтиленом, который не так непроницаем для атмосферного кислорода.) Поли (винилхлорид) является третьим по величине производимым полимером [после полиэтилена и полипропилена] и используется для производства всего из пластиковые трубки к деталям автомобильных двигателей, водопроводные трубы к игрушкам, полы к водяным матрасам и бассейнам.
Все полимеры, которые мы рассмотрели до сих пор, основаны на основе (в основном) углерода. Есть еще один класс полимеров, основанный на основной цепи атомов Si и O; эти полимеры называются силиконами.К атомам Si присоединены органические группы, поэтому эти полимеры все еще являются органическими. Вот один пример силикона:
Силиконы используются для производства масел и смазок. Они также используются в качестве герметиков для стеклянных предметов (например, аквариумов) и пленок для гидроизоляции предметов. Твердые силиконы термостойки и эластичны и используются для изготовления посуды и электроизоляции.
Некоторые очень важные биологические материалы – это полимеры. Из трех основных пищевых групп полимеры представлены двумя: белками и углеводами.Белки представляют собой полимеры аминокислот, которые являются мономерами, имеющими функциональную группу амина и функциональную группу карбоновой кислоты. Эти две группы реагируют, образуя конденсационный полимер, образуя амидную связь:
Белки образуются, когда сотни или даже тысячи аминокислот образуют амидные связи для образования полимеров. Белки играют решающую роль в живых организмах.
Углевод представляет собой соединение, имеющее общую формулу C n (H 2 O) n .Многие углеводы представляют собой относительно небольшие молекулы, например глюкоза:
Соединение сотен молекул глюкозы вместе дает относительно общий материал, известный как крахмал :
Крахмал – важный источник энергии в рационе человека. Обратите внимание на то, как соединяются отдельные единицы глюкозы. Их также можно соединить другим способом, например:
Этот полимер известен как целлюлоза . Целлюлоза является основным компонентом клеточных стенок растений.Любопытно, что, несмотря на сходство строительных блоков, некоторые животные (например, люди) не могут переваривать целлюлозу; те животные, которые могут переваривать целлюлозу, обычно полагаются на симбиотические бактерии в пищеварительном тракте для фактического пищеварения. У животных нет необходимых ферментов для расщепления глюкозных единиц в целлюлозе, поэтому она проходит через пищеварительный тракт и считается пищевым волокном .
Дезоксирибонуклеиновая кислота ( ДНК, ) и рибонуклеиновая кислота ( РНК ) также являются полимерами, состоящими из длинных трехчастных цепей, состоящих из фосфатных групп, сахаров с пятью атомами углерода (рибоза или дезоксирибоза) и N -содержащие кольца обозначаются как основания .Каждая комбинация трех частей называется нуклеотидом; ДНК и РНК – это, по сути, полимеры нуклеотидов, которые имеют довольно сложные, но интригующие структуры (рис. 16.6 «Нуклеотиды»). ДНК является основным материалом хромосом и напрямую отвечает за наследственность, в то время как РНК играет важную роль в синтезе белка.
Рисунок 16.6 Нуклеотиды
ДНК в наших клетках представляет собой полимер нуклеотидов, каждый из которых состоит из фосфатной группы, сахара и N-содержащего основания.Источник: «ДНК» Андерса Сандберга находится под лицензией Creative Commons Attribution 2.0 Generic. .