Типы полимеров – Основные виды полимеров и пластмасс

alexxlab | 20.01.2019 | 0 | Вопросы и ответы

Содержание

Основные виды полимеров и пластмасс

Полимеры и пластмассы, обла­дая целым рядом ценных свойств (достаточная прочность, антикоррозионность, 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.

  1. 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.

Полиметилметакрилат (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.

  1. Пластмасса представляет собой композицию полимера с различными ингредиентами: наполнителями, 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. В 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 ораолита (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 поливинил­хлорида получают добавлением на­полнителей, пластификаторов и кра­сителей. Наполнители повышают механичешую 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 материал, а так же для изготовления труб с толщиной стенки 0,3… 10 мм. В строительстве поли­винилхлорид идет для производства полихлорвинилового линолиума, полихлорвиниловой плёнки и др.

Винипласт — жесткий материал, получаемый путем обработки непластифицированного 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.

soedenimetall.ru

технология, виды, производство и применение

Полимерные материалы – это химические высокомолекулярные соединения, которые состоят из многочисленных маломолекулярных мономеров (звеньев) одинакового строения. Зачастую для изготовления полимеров используют следующие мономерные компоненты: этилен, винилхлорид, винилденхлорид, винилацетат, пропилен, метилметакрилат, тетрафторэтилен, стирол, мочевину, меламин, формальдегид, фенол. В данной статье мы подробно рассмотрим, что такое полимерные материалы, каковы их химические и физические свойства, классификация и виды.

Виды полимеров

Особенностью молекул данного материала является большая молекулярная масса, которая соответствует следующему значению: М>5*103. Соединения с меньшим уровнем этого параметра (М=500-5000) принято называть олигомерами. У низкомолекулярных соединений масса меньше 500. Различают следующие виды полимерных материалов: синтетические и природные. К последним принято относить натуральный каучук, слюду, шерсть, асбест, целлюлозу и т. д. Однако основное место занимают полимеры синтетического характера, которые получают в результате процесса химического синтеза из соединений низкомолекулярного уровня. В зависимости от метода изготовления высокомолекулярных материалов, различают полимеры, которые созданы или путем поликонденсации, или с помощью реакции присоединения.

Полимеризация

Этот процесс представляет собой объединение низкомолекулярных компонентов в высокомолекулярные с получением длинных цепей. Величина уровня полимеризации – это количество «меров» в молекулах данного состава. Чаще всего полимерные материалы содержат от тысячи до десяти тысяч их единиц. Путем полимеризации получают следующие часто применяемые соединения: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, политетрафторэтилен, полистирол, полибутадиен и др.

Поликонденсация

Данный процесс представляет собой ступенчатую реакцию, которая заключается в соединении или большого количества однотипных мономеров, или пары различных групп (А и Б) в поликонденсаторы (макромолекулы) с одновременным образованием следующих побочных продуктов: метилового спирта, диоксида углерода, хлороводорода, аммиака, воды и др. При помощи поликонденсации получают силиконы, полисульфоны, поликарбонаты, аминопласты, фенопласты, полиэстеры, полиамиды и другие полимерные материалы.

Полиприсоединение

Под данным процессом понимают образование полимеров в результате реакций множественного присоединения мономерных компонентов, которые содержат предельные реакционные объединения, к мономерам непредельных групп (активные циклы или двойные связи). В отличие от поликонденсации, реакция полиприсоединения протекает без выделений побочных продуктов. Важнейшим процессом данной технологии считают отверждение эпоксидных смол и получение полиуретанов.

Классификация полимеров

По составу все полимерные материалы делятся на неорганические, органические и элементоорганические. Первые из них (силикатное стекло, слюда, асбест, керамика и др.) не содержат атомарный углерод. Их основой являются оксиды алюминия, магния, кремния и т. д. Органические полимеры составляют наиболее обширный класс, они содержат атомы углерода, водорода, азота, серы, галогена и кислорода. Элементоорганические полимерные материалы – это соединения, которые в составе основных цепей имеют, кроме перечисленных, и атомы кремния, алюминия, титана и других элементов, способных сочетаться с органическими радикалами. В природе такие комбинации не возникают. Это исключительно синтетические полимеры. Характерными представителями этой группы являются соединения на кремнийорганической основе, главная цепь которых строится из атомов кислорода и кремния.

Для получения полимеров с необходимыми свойствами в технике зачастую используют не «чистые» вещества, а их сочетания с органическими или неорганическими компонентами. Хорошим примером служат полимерные строительные материалы: металлопласты, пластмассы, стеклопластики, полимербетоны.

Структура полимеров

Своеобразие свойств этих материалов обусловлено их структурой, которая, в свою очередь, делится на следующие виды: линейно-разветвленная, линейная, пространственная с большими молекулярными группами и весьма специфическими геометрическими строениями, а также лестничная. Рассмотрим вкратце каждую из них.

Полимерные материалы с линейно-разветвленной структурой, кроме основной цепи молекул, имеют боковые ответвления. К таким полимерам относятся полипропилен и полиизобутилен.

Материалы с линейной структурой имеют длинные зигзагообразные либо закрученные в спирали цепочки. Их макромолекулы прежде всего характеризуются повторениями участков в одной структурной группе звена либо химической единицы цепи. Полимеры с линейной структурой отличаются наличием весьма длинных макромолекул со значительным различием характера связей вдоль цепи и между ними. Имеются ввиду межмолекулярные и химические связи. Макромолекулы таких материалов весьма гибкие. И это свойство является основой полимерных цепей, которая приводит к качественно новым характеристикам: высокой эластичности, а также отсутствию хрупкости в затвердевшем состоянии.

А теперь узнаем, что такое полимерные материалы с пространственной структурой. Эти вещества образуют при объединении между собой макромолекул прочные химические связи в поперечном направлении. В результате получается сетчатая структура, у которой неоднородная либо пространственная основа сетки. Полимеры этого типа обладают большей теплостойкостью и жесткостью, чем линейные. Эти материалы являются основой многих конструкционных неметаллических веществ.

Молекулы полимерных материалов с лестничной структурой состоят из пары цепей, которые соединены химической связью. К ним относятся кремнийорганические полимеры, которые характеризуются повышенной жесткостью, термостойкостью, кроме того, они не взаимодействуют с органическими растворителями.

Фазовый состав полимеров

Данные материалы представляют собой системы, которые состоят из аморфных и кристаллических областей. Первая из них способствует снижению жесткости, делает полимер эластичным, то есть способным к большим деформациям обратимого характера. Кристаллическая фаза способствует увеличению их прочности, твердости, модуля упругости, а также других параметров, одновременно снижая молекулярную гибкость вещества. Отношение объема всех таких областей к общему объему называется степенью кристаллизации, где максимальный уровень (до 80%) имеют полипропилены, фторопласты, полиэтилены высокой плотности. Меньшим уровнем степени кристаллизации обладают поливинилхлориды, полиэтилены низкой плотности.

В зависимости от того, как ведут себя полимерные материалы при нагреве, их принято делить на термореактивные и термопластичные.

Термореактивные полимеры

Данные материалы первично имеют линейную структуру. При нагреве они размягчаются, однако в результате протекания в них химических реакций строение меняется на пространственное, и вещество превращается в твердое. В дальнейшем это качество сохраняется. На этом принципе построены полимерные композиционные материалы. Последующий их нагрев не размягчает вещество, а приводит только к его разложению. Готовая термореактивная смесь не растворяется и не плавится, поэтому недопустима ее повторная переработка. К этому виду материалов относятся эпоксидные кремнийорганические, феноло-формальдегидные и другие смолы.

Термопластичные полимеры

Данные материалы при нагреве сначала размягчаются и потом плавятся, а при последующем охлаждении затвердевают. Термопластичные полимеры при такой обработке не претерпевают химических изменений. Это делает данный процесс полностью обратимым. Вещества этого типа имеют линейно-разветвленную или линейную структуру макромолекул, между которыми действуют малые силы и совершенно нет химических связей. К ним относятся полиэтилены, полиамиды, полистиролы и др. Технология полимерных материалов термопластичного типа предусматривает их изготовление методом литья под давлением в водоохлажденных формах, прессования, экструзии, выдувания и другими способами.

Химические свойства

Полимеры могут перебывать в следующих состояниях: твердое, жидкое, аморфное, кристаллическое фазовое, а также высокоэластическое, вязкотекучее и стеклообразное деформационное. Широкое применение полимерных материалов обусловлено их высокой стойкостью к различным агрессивным средам, таким как концентрированные кислоты и щелочи. Они не подвержены воздействию электрохимической коррозии. Кроме того, с увеличением их молекулярной массы происходит снижение растворимости материала в органических растворителях. А полимеры, обладающие пространственной структурой, вообще не подвержены воздействию упомянутых жидкостей.

Физические свойства

Большинство полимеров являются диэлектриками, кроме того, они относятся к немагнитным материалам. Из всех используемых конструкционных веществ только они обладают наименьшей теплопроводностью и наибольшей теплоемкостью, а также тепловой усадкой (примерно в двадцать раз больше, чем у металла). Причиной потерь герметичности различными уплотнительными узлами при условиях низкой температуры является так называемое стеклование резины, а также резкое различие между коэффициентами расширения металлов и резин в застеклованном состоянии.

Механические свойства

Полимерные материалы отличаются широким диапазоном механических характеристик, которые сильно зависят от их структуры. Кроме этого параметра, большое влияние на механические свойства вещества могут оказать различные внешние факторы. К ним относятся: температура, частота, длительность или скорость нагружения, вид напряженного состояния, давление, характер окружающей среды, термообработка и др. Особенностью механических свойств полимерных материалов является их относительно высокая прочность при весьма малой жесткости (по сравнению с металлами).

Полимеры принято делить на твердые, модуль упругости которых соответствует Е=1–10 ГПа (волокна, пленки, пластмассы), и мягкие высокоэластичные вещества, модуль упругости которых составляет Е=1–10 МПа (резины). Закономерности и механизм разрушения тех и других различны.

Для полимерных материалов характерны ярко выраженная анизотропия свойств, а также снижение прочности, развитие ползучести при условии длительного нагружения. Вмести с этим они обладают довольно высоким сопротивлением усталости. По сравнению с металлами, они отличаются более резкой зависимостью механических свойств от температуры. Одной из главных характеристик полимерных материалов является деформируемость (податливость). По этому параметру в широком температурном интервале принято оценивать их основные эксплуатационные и технологические свойства.

Полимерные материалы для пола

Теперь рассмотрим один из вариантов практического применения полимеров, раскрывающего всю возможную гамму этих материалов. Эти вещества нашли широкое применение в строительстве и ремонтно-отделочных работах, в частности в покрытии полов. Огромная популярность объясняется характеристиками рассматриваемых веществ: они устойчивы к стиранию, малотеплопроводны, имеют незначительное водопоглощение, достаточно прочны и тверды, обладают высокими лакокрасочными качествами. Производство полимерных материалов можно разделить условно на три группы: линолеумы (рулонные), плиточные изделия и смеси для устройства бесшовных полов. Теперь вкратце рассмотрим каждый из них.

Линолеумы изготавливают на основе разных типов наполнителей и полимеров. В их состав также могут входить пластификаторы, технологические добавки и пигменты. В зависимости от типа полимерного материала, различают полиэфирные (глифталевые), поливинилхлоридные, резиновые, коллоксилиновые и другие покрытия. Кроме того, по структуре они делятся на безосновные и со звуко-, теплоизолирующей основой, однослойные и многослойные, с гладкой, ворсистой и рифленой поверхностью, а также одно- и многоцветные.

Плиточные материалы, изготовленные на основе полимерных компонентов, обладают весьма малой истираемостью, химической стойкостью и долговечностью. В зависимости от типа сырья, этот вид полимерной продукции делят на кумаронополивинилхлоридные, кумароновые, поливинилхлоридные, резиновые, фенолитовые, битумные плитки, а также древесностружечные и древесноволокнистые плиты.

Материалы для бесшовных полов являются наиболее удобными и гигиеничными в эксплуатации, они обладают высокой прочностью. Эти смеси принято делить на полимерцемент, полимербетон и поливинилацетат.

fb.ru

Полимерные материалы:применение, свойства, виды

Развитие современных технологий привело к появлению материалов, которые обладают исключительными эксплуатационными качествами. Полимерные материалы могут обладать молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольким миллионов. Основные качества подобных материалов определяют их большое распространение. С каждым годом на долю полимеров приходится все большее количество выпускаемой продукции. Именно поэтому рассмотрим их особенности подробнее.

Полимерные материалы

Свойства полимеров

Применение полимеров весьма обширно. Это связано с особыми качествами, которых обладает рассматриваемый материал. Сегодня полимерные материалы встречаются в самых различных областях, присутствуют практически в каждом доме. Процесс производства полимерных материалов постоянно совершенствуется, проводится изменение состава, за счет чего он приобретает новые эксплуатационные качества.

Физические свойства полимеров можно охарактеризовать следующим образом:

  1. Низкий показатель коэффициента теплопроводности. Именно поэтому некоторые полимеры могут применяться в качестве изоляции при проведении некоторых работ.
  2. Высокий показатель ТКЛР обуславливается относительно высокой подвижностью связей и постоянной сменой коэффициента деформации.
  3. Несмотря на высокий показатель ТКЛР, полимерные материалы идеально подходят для напыления. В последнее время часто можно встретить ситуацию, когда полимер наносится на поверхность в виде тонкого слоя для придания металлу и другим материал антикоррозионных качеств. Современные технологии нанесения позволяют получать тонкую защитную пленку.
  4. Удельная масса может варьироваться в достаточно большом диапазоне в зависимости от особенностей конкретного состава.
  5. Довольно высокий предел прочности от части вызван повышенной пластичностью. Конечно, показатель существенно уступает тем, которые имеет металл или сплавы.
  6. Прочность полимеров относительно невысокая. Для того чтобы повысить значение ударной вязкости проводится добавление в состав различных дополнительных компонентов, за счет чего получаются особые разновидности полимеров.
  7. Стоит учитывать низкую рабочую температуру. Полимерные материалы плохо справляются с нагревом. Именно поэтому многие варианты исполнения могут работать при температуре не выше 80 градусов Цельсия. Если превысить рекомендуемый температурный порог, то есть вероятность, что сильный нагрев станет причиной повышения пластичности полимерного материала. Слишком высокая пластичность становится причиной снижения прочности и изменение других физических свойств.
  8. Удельное сопротивление может варьироваться в достаточно большом диапазоне. Примером таких полимеров назовем ПВХ твердый, который имеет 1017 Ом×см.
  9. Многие полимерные материалы имеют повышенную горючесть. Этот момент определяет то, что в некоторых отраслях промышленности использовать полимеры нельзя. Кроме этого химический состав определяет то, что при горении могут выделять токсичные вещества или едкий дым.
  10. При применении особой технологии производства поверхность может иметь сниженный показатель коэффициента трения по стали. За счет этого покрытие служит намного дольше, и на нем не появляются дефекты.
  11. Коэффициент линейного расширения составляет от 70 до 200 10-6 на градус Цельсия.

Напольное покрытие из вспененного полимерного материала

Рассматривая характеристики распространенных полимеров, не стоит забывать о нижеприведенных качествах:

  1. Хорошие диэлектрические свойства позволяют использовать полимерный материал без опаски поражения электричеством. Именно поэтому полимеры довольно часто применяют при создании инструментов и оборудования, предназначенного для работы с электричеством.
  2. Линейные полимеры способны восстанавливать свою первоначальную форму после длительного воздействия нагрузки. Примером можно назвать воздействие поперечной нагрузки, которая изгибает деталь, но после ее пропадания форма не сохраняется.
  3. Важное качество всех полимеров – существенное изменение эксплуатационных качеств при введении небольшого количества примесей.
  4. Сегодня полимерные материалы встречаются в самых различных агрегатных состояниях. Примером можно назвать клей, смазку, герметик, краски, некоторые твердые полимерные материалы. Большое распространение получили твердые пластмассы, которые используются при производстве самого различного оборудования. Как ранее было отмечено, вещество обладает высокой эластичностью, за счет чего был получен силикон, резина, поролон и другие подобные полимерные материалы.

Стоит учитывать тот момент, что химический состав полимерных материалов может существенно отличаться. В ГОСТ представлена процедура качественной оценки, которая основана на баллах.

Большое распространение полимерные материалы получили в промышленности, так как имеют повышенную стойкость к неорганическим реактивам. Именно поэтому они применяются при производстве баков для чистой воды или особо чистых реактивов.

Вся приведенная выше информация определяет то, что полимеры получили просто огромное распространение в самых различных отраслях. Однако не стоит забывать, что насчитывается несколько десятков основных типов полимерных материалов, все они обладают своими определенными качествами. Именно поэтому следует подробно рассмотреть классификацию полимерных материалов.

Классификация полимеров

Есть довольно большое количество показателей, по которым синтетические полимерные материалы могут классифицироваться. При этом классификация затрагивает и основные эксплуатационные качества. Именно поэтому рассмотрим разновидности полимерных материалов подробнее.

Классификация проводится по агрегатному состоянию:

  1. Твердые. Практически все люди знакомы с полимерами, так как они используются при изготовлении корпусов бытовой техники и других предметов быты. Другое название этого материала – пластмасса. В твердой форме полимерный материал обладает достаточно высокой прочностью и пластичностью.
  2. Эластичные материалы. Высокая эластичность структуры получила применение при производстве резины, поролона, силикона и других подобных материалов. Большая часть встречается в строительстве в качестве изоляции, что также связано с основными эксплуатационными качествами.
  3. Жидкости. На основе полимеров производится достаточно большое количество самых различных жидких веществ, большая часть которых также применима в строительстве. Примером назовем краски, лаки, герметики и многое другое.
Жидкие полимеры — краски
Эластичные полимеры — резиновое покрытие

Различные виды полимерных материалов обладают разными эксплуатационными качествами. Именно поэтому следует рассматривать их особенности. Есть в продаже полимеры, которые до соединения находятся в жидком состоянии, но после вступления в реакцию становятся твердыми.

Классификация полимеров по происхождению:

  1. Искусственные вещества, характеризующиеся высокомолекулярной массой.
  2. Биополимеры, которые еще называют природными.
  3. Синтетические.

Большее распространение получили полимерные материалы синтетического происхождения, так как за счет смешивания самых различных веществ достигаются исключительные эксплуатационные качества. Искусственные полимеры сегодня встречаются практически в каждом доме.

Классификация синтетических материалов проводится также по особенностям молекулярной сетки:

  1. Линейные.
  2. Разветвленные.
  3. Пространственные.

Варианты структуры полимеров

Классификация проводится и по природе гетероатома:

  1. В главную цепь может входить атом кислорода. Подобное строение цепочки позволяет получить сложные и простые полиэфиры и перекиси.
  2. ВМС, которые характеризуются наличием атома серы в основной цепочке. За счет подобного строения получают политиоэфиры.
  3. Можно встретить и соединения, в главной цепочке которых есть атомы фосфора.
  4. В главную цепочку могут входить и атомы кислорода и с азотом. Наиболее распространенным примером подобного строения можно назвать полиуретаны.
  5. Полиамины и полиамиды – яркие представители полимерных материалов, которые в своей главной цепочке имеют атомы азота.

Кроме этого выделяют две большие группы полимерных материалов:

  1. Карбоцепные – вариант, который имеет основную цепочку макромолекулы ВМС с одним атомом углерода.
  2. Гетероцепные – структура, которая кроме атома углерода имеет и атомы других веществ.

Существует просто огромное количество разновидностей карбоцепных полимеров:

  1. Высокомолекулярные соединения, которые называют тефлоном.
  2. Полимерные спирты.
  3. Структуры с насыщенными главными цепочками.
  4. Цепочки с насыщенными основными связями, которые представлены полиэтиленом и полипропиленом. Отметим, что сегодня подобные разновидности полимеров получили просто огромное распространение, их применяют при производстве строительных материалов и других вещей.
  5. ВМС, которые получаются на основе переработки спиртов.
  6. Вещества, полученные при переработке карбоновой кислоты.
  7. Вещества, полученные на основе нитрилов.
  8. Материалы, которые были получены на основе ароматических углеводородов. Самым распространенным представителем этой группы является полистирол. Он получил широкое применение по причине высоких изоляционных качеств. Сегодня полистирол используют для изоляции жилых и нежилых помещений, транспортных средств и другой техники.

Полимеры

Вся приведенная выше информация определяет то, что существует просто огромное количество разновидностей полимерных материалов. Этот момент также определяет их широкое распространение, применение практически во всех отраслях промышленности и сферах деятельности человека.

Применение полимеров

Современная экономика и жизнь людей просто не может обойтись без полимерных материалов. Это связано с тем, что они обладают относительно невысокой стоимостью, при необходимости основные эксплуатационные качества могут изменяться под конкретные задачи.

Применение полимерных материалов

Рассматривая применение полимеров, следует уделить внимание нижеприведенным моментам:

  1. Активное производство началось в начале 20 века. Изначально технология производства заключалась в переработке низкомолекулярного сырья и целлюлозы. В результате их переработки появились краски и пленки.
  2. Современные полимеры повлияли на развитие всех отраслей промышленности. В момент развития кинематографа появление прозрачных пленок позволило снимать первые картины.
  3. В современном мире рассматриваемые полимерные материалы применяется практически во всех отраслях промышленности. Примером можно назвать использование полимеров при производстве игрушек, оборудования, лекарственных средств, тканей, строительных материалов и многого другого. Кроме этого они становятся частью других материалов для изменения их основных эксплуатационных качеств, применяются при обработке натуральной кожи или резины. За счет применения пластика производители смогли снизить стоимость компьютеров и мобильных девайсов, сделать их легче и тоньше. Если сравнить металл и полимеры, то разница в стоимости может быть просто огромной.
  4. Совершенствование технологии производства полимерных материалов привело к появлению более современных композитов, которые стали использовать в машиностроении и многих других отраслях промышленности.
  5. Применение полимера связано и с космосом. Можно назвать примером создание как летальных аппаратов, так и различных спутников. Существенное снижение массы позволяет с меньшими затратами преодолеть земное притяжение. Кроме этого полимеры хорошо известны тем, что выдерживают воздействие окружающей среды, представленное перепадами температуры и влажности.

Изначально в качестве сырья при производстве полимеров использовали низкокачественные низкомолекулярные вещества. Именно поэтому у них было огромное количество недостатков. Однако совершенствование технологий производства привело к тому, что сегодня полимеры обладают высокой безопасностью при применении, не выделяют вредных веществ в окружающую среду. Поэтому они стали все чаще использоваться при изготовлении вещей, применяемых в быту.

В заключение отметим, что рассматриваемая область постоянно развивается, за счет чего стали появляться композитные материалы. Они обходятся намного дороже полимеров, но при этом обладают исключительными физическими, химическими и механическими качествами. В ближайшее время полимерные материалы будут все также активно применяться в самых различных областях, так как альтернативы для их замены пока не существует.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

 

stankiexpert.ru

Виды и свойства полимеров — журнал “Рутвет”

  1. Современные технологии и применение
  2. Изобретение синтетических полимеров, виды и применение
  3. Виды полимеров и их свойства
  4. Недостатки полимеров

Немногие задумываются, что может быть общего у дерева, воздушного шара, ДНК и игрушки «Лизун»? Все это полимеры. Применение и роль этих уникальных в своем роде веществ в нашей жизни настолько велика, что без них не было бы современной цивилизации.

Что же такое – полимеры? Это большие молекулы, которые состоят из более мелких молекул – мономеров, которые спаяны друг с другом прочными ковалентными связями. Одни – представляют собой цепь одного многократно повторяющегося мономера, другие – нескольких. Полимеры белков являются строительным материалом для всего живого.

Современные технологии и применение

Полимерные материалы благодаря их полезным свойствам получили огромное распространение в современных технологиях. Где применяются полимеры? Например, всем знаком тефлон, применяемый в качестве покрытия в сковородках или кевлар – это настолько прочный полимер, что из него получаются легкие бронежилеты, которые гораздо крепче, чем стальные.

Получили свое применение полимеры и в самолетостроении, так как они очень легкие и прочные. Из этих материалов изготавливаются различные детали воздушных судов. Проводящие полимеры – создаются путем дапирования полимера атомами щелочного металла, которые делают его металлическим.

Полимеры характеризуются колоссальной механической прочностью и гибкостью. Это обусловлено гибкостью их сочленений внутри полимерной цепи. Известно, что пластик хорошо гнется и такое свойство дает возможность использовать его в электронике (в мобильных телефонах многие детали сделаны из пластика). 

Эти материалы составляют основу искусственных тканей (например, нейлона), пластмасс и резины. Все искусственные полимеры делают из нефти. Для этого используются следующие химические реакции:

  • присоединения;
  • конденсации.

Смотрите видео о том, что такое полимеры.

Реакция присоединения отличается простотой: свободный радикал или частица, содержащая не спаренный электрон, разрывает связь в цепочке мономеров и создает активный центр, который присоединяет к себе новый мономер. Таким образом, выстраивается новая цепочка полимера. Во время химической реакции, называемой конденсацией, высвобождаются молекулы воды.

Изобретение синтетических полимеров, виды и применение

Первые синтетические полимеры были получены случайно, как побочный эффект ряда химических реакций. Вначале польза новых веществ была неочевидна, и их выбрасывали в утиль до тех пор, пока химик Лео Бакеланд не изобрел пластмассу. Этот материал при воздействии высоких температур может принять любую форму, поэтому из него стали изготавливать корпуса телефонов, детские игрушки и электрические изоляторы. Вначале новое вещество было названо в честь его изобретателя – «бакелит», и с этого впечатляющего открытия началось бурное развитие индустрии пластмасс и полимеров.

Другой знаменитый полимер, из которого сделана игрушка «Лизун», также был открыт совершенно случайно. Во время второй мировой войны армия Соединенных Штатов Америки остро нуждалась в синтетической резине. Группа химиков «Дженерал электрик» в ходе неудачного эксперимента получила пластичное вещество, похожее на мастику. Новое вещество не годилось в качестве резины, но зато обладало исключительной упругостью. Вскоре из него стали производить известную на весь мир игрушку.

Виды полимеров и их свойства 

На сегодняшний день создано множество видов полимеров, которые используются в качестве основных конструкционных материалов и заменителей редких металлов.

Читайте об особенностях гетероциклических соединений.
А также о расчете плотности тела и формула расчета массы тела.

Они обладают большим количеством полезных свойств:

  1. Гибкость.
  2. Прочность.
  3. Устойчивость к агрессивным химическим веществам.
  4. Легкость.
  5. Антикоррозийность.

Какими бывают полимеры? Различают полимеры термопластичные и термореактивные. У этих веществ разная форма и структура молекул, поэтому термопластичные полимеры можно подвергать нагреву и обработке многократно, а термореактивные – только один раз.

Эти синтетические материалы широко применяются в промышленности и в быту, поэтому различные виды полимеров и их свойства знакомы каждому человеку с детства:

  • полиэтилен (высокого давления) – материал, с которым люди сталкиваются ежедневно. Он прекрасный диэлектрик, отличается устойчивостью к агрессивной среде. Из полиэтилена изготавливают трубы, различные емкости (канистры), пакеты, шампуни, тонкие детали;
  • полиэтилен (низкого давления) – это безопасный материал для пластиковых упаковок, пищевых контейнеров, бутылок;
  • полистирол – вещество-основа для точных приборов, упаковочной пленки, нитей. К его полезным свойствам можно отнести: прозрачность, водо- и морозостойкость, диэлектричность. Минусы: горючесть, хрупкость, низкая теплопроводность;
  • поливинилхлорид – самое опасное синтетическое вещество, из которого производят многие бытовые предметы. В перечень входят: банки для сыпучих, окна ПВХ, напольные покрытия, мебель для сада, кухонные клеенки, шторы для ванны, пленки для натяжных потолков и различные детские игрушки. Материал отличается повышенной канцерогенностью, поэтому рекомендуется сократить его использование. 

К отдельному, очень распространенному виду полимеров можно отнести пластмассу. Это соединение полимера с разного рода веществами: красителями, отвердителями, стабилизаторами, пластификаторами и так далее.

Недостатки полимеров

Основной минус производства полимеров в том, что отходы из них, отправляемые на свалки и в мировой океан, очень токсичны и способны вызывать серьезные заболевания, в том числе рак. Например, опасны продукты разложения полистерола, пластмасс, полиэтилена и поливинилхлорида. Эти материалы созданы как долговечные, герметичные и прочные, поэтому срок их разложения в природе очень долгий. Некоторые из подобных материалов не разлагаются, а лишь дробятся на мелкие частицы, которые попадают в организм животных и морских обитателей, а с ним – к человеку в пищу.

Как вы считаете, изобретение синтетических полимеров – огромный шаг к развитию человечества? Оставьте свое мнение в комментариях. А также смотрите документальных фильм о полимерах.

www.rutvet.ru

Топологические типы полимеров


По топологии (характеру соединения друг с другом мономерных звеньев и полимерных цепей) различают три основных типа полимеров: линейные, разветвленные и сетчатые (сшитые).

В – звездообразные, Е-лестничные

 

Термопластичные и термореактивные полимеры. Примеры

Термопластичные полимеры с линейной и разветвленной структурой (полистирол, ПВХ, полипропилен, полиэтилен и др.) Больштнство линейных и разветвлённых полимеров растворяются в растворителе, плавится и при охлаждении снова переходит в твердое состояние.

Термореактивныеполимеры с пространственной структурой (фенолформальдегидные, эпоксидные и полиэфирные смолы, очевиноформальдегидные, ненасыщенные полиэфиры, кренийоргани-ческие, фурановые, полиуретановые и др.).

Пространственные полимеры не плавятся при нагревании и не растворяются в растворителях.

Конфигурация макромолекул. Виды изомерий полимеров

Конфигурация – относительное взаимное расположение атомов и атомных групп в макромолекуле, которое задается в процессе синтеза и не может быть изменено без разрыва связей основной цепи.

1. Топологическая изометрия

2. Изомерия положения: «голова-голова», «голова-хвост», «хвост-хвост», изомерия положения двойной связи.

3. Цис-, транс- изомери: циц- и транс – изомеры.

4. Стереоизомерия: изо-, синдио- и атактические изомеры.

Конфигурация макромолекул задается набором и последовательностью изомеров.

Изомерия положения. Примеры

Изомерия – существование соединений с одинаковым качественным и количественным составом, но разным строением или расположением их в пространстве, а сами вещества называются изомерами.

Изомер -1) вещества, имеющие одинаковую молекулярную, но разную структурную формулу. 2) это вещества, которые имеют одинаковый состав, но разное СТРОЕНИЕ, и поэтому разные свойства.

Стереоизомерия полимеров

Стереоизомерия обусловлена различием в конфигурации тетраэдрического атома углерода, содержащего заместитель R.

Полимер называется стереорегулярным, если заместители R в основной цепи макромолекул (–CH2–CHR–)n расположены упорядоченно:


  • или все они находятся по одну сторону от плоскости цепи (такие полимеры называют изотактическими)
  • или строго очередно по одну и другую стороны от этой плоскости (синдиотактические полимеры)

Стереорегулярные полимеры способны кристаллизоваться, они обладают большей прочностью и теплостойкостью.

Если боковые заместители в макромолекулах располагаются в беспорядке относительно плоскости основной цепи, то такой полимер является стереонерегулярным или атактическим.

Атактические полимеры не способны кристаллизоваться и уступают по большинству эксплуатационных свойств стереорегулярным полимерам такого же химического состава.

Влияние стереоизомерии на свойства полимеров

5. температура стеклования:

изо-ПММА (Тст=40С)

синдио-ПММА (Тст=160С)

атактический-ПММА (Тст=110С)

6. кристалличность:

Изо- и синдиотактические полимеры кристаллизуются, а атактические – аморфные.

Изотактический ПС – тем-ра плавления 240С;

Атактический ПС – аморфный с тем-ой стеклования 90С.

Конформация. Определение

Конформацией макромолекулы называется пространственное расположение атомов и групп атомов, которое задается набором и последовательностью конфигурационных изомеров, и их относительным взаимным расположением в цепи, обусловленным тепловым движением или воздействиями на макромолекулу.

Способность к изменению конформации цепи определяет важнейшее свойство макромолекул – их гибкость.

Взаимное расположение атомов и атомных групп, которое может быть изменено без разрыва связей за счет внутреннего вращения вокруг химических связей.

Конформация – это пространственная форма макромолекулы, которую она принимает в результате теплового движения. Вращение (вокруг одинарной цепи) не изменяют конфигурацию атомов в макромолекуле, поскольку оно не сопровождается разрывом химических связей!




Рекомендуемые страницы:

lektsia.com

Полимеры – Типы

Химия – Полимеры – Типы

28 февраля 2011

Оглавление:
1. Полимеры
2. Особенности
3. Типы
4. Применение

Синтетические полимеры. Искусственные полимерные материалы

Человек давно использует природные полимерные материалы в своей жизни. Это кожа, меха, шерсть, шёлк, хлопок и т. п., используемые для изготовления одежды, различные связующие, образующие при соответствующей обработке трёхмерные полимерные тела, широко используемые как строительные материалы. Однако промышленное производство цепных полимеров началось в начале XX в., хотя предпосылки для этого появились ранее.

Практически сразу же промышленное производство полимеров развивалось в двух направлениях — путём переработки природных органических полимеров в искусственные полимерные материалы и путём получения синтетических полимеров из органических низкомолекулярных соединений.

В первом случае крупнотоннажное производство базируется на целлюлозе. Первый полимерный материал из физически модифицированной целлюлозы — целлулоид — был получен ещё в начале XX в. Крупномасштабное производство простых и сложных эфиров целлюлозы было организовано до и после Второй мировой войны и существует до настоящего времени. На их основе производят плёнки, волокна, лакокрасочные материалы и загустители. Необходимо отметить, что развитие кино и фотографии оказалось возможным лишь благодаря появлению прозрачной плёнки из нитроцеллюлозы.

Производство синтетических полимеров началось в 1906 г., когда Л. Бакеланд запатентовал так называемую бакелитовую смолу — продукт конденсации фенола и формальдегида, превращающийся при нагревании в трёхмерный полимер. В течение десятилетий он применялся для изготовления корпусов электротехнических приборов, аккумуляторов, телевизоров, розеток и т. п., а в настоящее время чаще используется как связующее и адгезивное вещество.

Благодаря усилиям Генри Форда, перед Первой мировой войной началось бурное развитие автомобильной промышленности сначала на основе натурального, затем также и синтетического каучука. Производство последнего было освоено накануне Второй мировой войны в Советском Союзе, Англии, Германии и США. В эти же годы было освоено промышленное производство полистирола и поливинилхлорида, являющихся прекрасными электроизолирующими материалами, а также полиметилметакрилата — без органического стекла под названием «плексиглас» было бы невозможно массовое самолётостроение в годы войны.

После войны возобновилось производство полиамидного волокна и тканей, начатое ещё до войны. В 50-х гг. XX в. было разработано полиэфирное волокно и освоено производство тканей на его основе под названием лавсан или полиэтилентерефталат. Полипропилен и нитрон — искусственная шерсть из полиакрилонитрила, — замыкают список синтетических волокон, которые использует современный человек для одежды и производственной деятельности. В первом случае эти волокна очень часто сочетаются с натуральными волокнами из целлюлозы или из белка. Эпохальным событием в мире полимеров явилось открытие в середине 50-х годов XX столетия и быстрое промышленное освоение катализаторов Циглера-Натта, что привело к появлению полимерных материалов на основе полиолефинов и, прежде всего, полипропилена и полиэтилена низкого давления, а также стереорегулярных полимеров, способных к кристаллизации. Затем были внедрены в массовое производство полиуретаны — наиболее распространенные герметики, адгезивные и пористые мягкие материалы, а также полисилоксаны — элементорганические полимеры, обладающие более высокими по сравнению с органическими полимерами термостойкостью и эластичностью.

Список замыкают так называемые уникальные полимеры, синтезированные в 60-70 гг. XX в. К ним относятся ароматические полиамиды, полиимиды, полиэфиры, полиэфир-кетоны и др.; непременным атрибутом этих полимеров является наличие у них ароматических циклов и ароматических конденсированных структур. Для них характерно сочетание выдающихся значений прочности и термостойкости.

Огнеупорные полимеры

Многие полимеры, такие как полиуретаны, полиэфирные и эпоксидные смолы, склонны к воспламенению, что зачастую недопустимо при практическом применении. Для предотвращения этого применяются различные добавки или используются галогенированные полимеры. Галогенированные ненасыщенные полимеры синтезируют путем включения в конденсацию хлорированных или бромированных мономеров, например, гексахлорэндометилентетрагидрофталевой кислоты, дибромнеопентилгликоля или тетрабромфталевой кислоты. Главным недостатком таких полимеров является то, что при горении они способны выделять газы, вызывающие коррозию, что может губительно сказаться на располагающейся рядом электронике. Учитывая высокие требования экологической безопасности, особое внимание уделяется галоген-несодержащим компонентам: соединениям фосфора и гидроксидам металлов.

Действие гидроксида алюминия основано на том, что под высокотемпературным воздействием выделяется вода, препятствующая горению. Для достижения эффекта требуется добавлять большие количества гидроксида алюминия: по массе 4 части к одной части ненасыщенных полиэфирных смол.

Пирофосфат аммония действует по другому принципу: он вызывает обугливание, что вместе со стеклообразным слоем пирофосфатов даёт изоляцию пластика от кислорода, ингибируя распространение огня.

Новым перспективным наполнителем являются слоистые алюмосиликаты, производство которых создаётся в России.

Просмотров: 5143

4108.ru

Тип – полимер – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Тип – полимер

Cтраница 1

Типы полимеров, получаемых из различных олефинов при полимеризации на окиснохромовых катализаторах, и степень превращения за 6 час ( в скобках указан процент превращения) приведены в следующем перечне.
 [1]

Тип полимера и его свойства оказывают также существенное влияние, на технологические свойства латекса ( характер пленкообразования, поведение при хранении, устойчивость к замораживанию и др.), а также на технологию его переработки.
 [2]

Тип полимера: S – полистирольная смола, поперечно-сшитая дивинилбензолом; А – полиметакр иловая смола, поперечно-сшитая дивинилбензолом; АА – полиалкиленаминовая смола; МР-макропористая смола; MR – макросетчатая смола.
 [3]

Типы полимеров, получаемых из различных олефинов при полимеризации на окиснохромовых катализаторах, и степень превращения за 6 час ( в скобках указан процент превращения) приведены в следующем перечне.
 [4]

Тип фосфатного полимера, образующегося при конденсации ортофосфатных ионов, зависит не только от их концентрации и рН среды, но и от температуры.
 [6]

Многие типы полимеров подвержены г и д р о л и-т и ческой деструкции. Склонность к гидролизу определяется природой функциональных групп и связей в макромолекуле, а также структурой полимера. Из гетероцеппых полимеров легче всего подвергаются гидролитич. Кар-боцепные полимеры, как правило, весьма устойчивы к гидролизу.
 [7]

Многие типы полимеров подвержены гидролитической деструкции. Склонность к гидролизу определяется природой функциональных групп и связей в макромолекуле, а также структурой полимера. Из гетероцепных полимеров легче всего подвергаются гидролитич. Кар-боцепные полимеры, как правило, весьма устойчивы к гидролизу.
 [8]

Этот тип полимеров получают поликоиденсацией многоосновных кислот и многоатомных спиртов. Из кислот для синтеза чаще других применяются: о-фталевая ( в виде ангидрида), изофталевая, терефталевая ( чаще в виде диметилового эфира), адипиновая, себацп-новая, малеиновая ( в виде ангидрида), фума-ровая, тримеллитовая и др., а из многоатомных спиртов используются этиленгликоль, ди-этиленгликоль, триэтиленгликоль, 1 2-пропилен-гликоль, 1 4-бутиленгликоль, 1 6-гександиол, неопентилгликоль, глицерин, этриол, метриол, пентаэритрит.
 [10]

Некоторые типы полимеров, особенно белки, имеют стержне-видные или глобулярные ( сферические) конформации. Однако для большинства полимерных молекул, как природных, так и синтетических, характерна менее упорядоченная клубкообразная конфор-мация, с сильным перепутыванием цепей на молекулярном уровне. В первом приближении поведение перепутанных цепей в массе полимерного материала сходно по своим последствиям с запутыванием лески при ее сматывании с катушки спиннинга.
 [11]

Оба типа полимеров состоят из чередующихся жестких и мягких сегментов, длину которых можно варьировать для получения полимеров с заданными свойствами. Цепи большинства сегментированных полиуретанов состоят из некристаллизующихся жестких и мягких сегментов, различающихся температурами стеклования. Гарелл [364] синтезировал полиуретаны строения I с монодисперсным распределением жестких сегментов различной длины с п от 1 до 4 и методом дифференциальной сканирующей калориметрии ( ДСК) измерил их температуры плавления Тт.
 [12]

Влияние типа полимера на проявление временного снижения вязкости загущенных масел иллюстрируется рис. 9 и. С уменьшением скорости сдвига эффективная вязкость растворов ПМА растет медленнее, чем растворов СЭП и ССБ. Следовательно, масло, загущенное ПМА, обеспечивает легкий запуск двигателя и хорошо в нем прокачивается в начале пуска, а у масел, содержащих гидрированный ССБ или СЭП, при малых скоростях сдвига про-качиваемость затруднена.
 [14]

Определение типа полимера методом ПГХ основано на хрома-тографическом разделении продуктов деструкции анализируемого образца и идентификации полученной пирограммы по пирограм-мам эталонных каучуков.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4




www.ngpedia.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о

Рубрики