Polimerek vannak
Polimerek (. Görög πολύ- - sok; μέρος - rész) - szervetlen és szerves, amorf és kristályos anyag, amely az „monomer egységek” csatlakoztatva hosszú makromolekula kémiai vagy koordinációs kötéseket. A polimer nagy molekulatömegű vegyület: a polimer monomeregységeinek mennyisége (polimerizációs fok) kellően nagynak kell lennie. Sok esetben, az egységek számát is elegendő lehet, hogy elbírja a molekulát a polimerek, ha a molekuláris tulajdonságai nem változtak hozzáadásával a következő monomer egység. [1] A polimerek jellemzően több ezer és több millió molekulatömegű anyagok. [2]
Ha a makromolekulák közötti kapcsolatot gyenge van der Waals erők segítségével végzik. hőre lágyuló műanyagok. ha kémiai kötéseket használ - hőre keményedő. A lineáris polimerek közé tartozik például a cellulóz. például elágazó, például amilopektinhez. vannak olyan komplex háromdimenziós térszerkezetű polimerek.
A polimer szerkezetében megkülönböztethető egy monomer egység - egy többszörös atomot tartalmazó ismétlődő szerkezeti fragmentum. A polimerek nagyszámú ismétlődő csoportot (kötéseket) tartalmaznak, amelyek ugyanolyan szerkezetűek, mint például a polivinil-klorid (-CH2-CHCl-) n. természetes gumi, stb. A nagy molekulájú vegyületek, amelyek molekulái többféle ismétlődő csoportot tartalmaznak, kopolimereknek vagy heteropolimereknek nevezik.
A polimer polimerizáció vagy polikondenzációs reakció eredményeként monomerekből képződik. A polimerek számos természetes vegyületet tartalmaznak: fehérjék. nukleinsavak. poliszacharidok. gumi és egyéb szerves anyagok. A legtöbb esetben a kifejezés szerves vegyületekre utal, de számos szervetlen polimer létezik. Számos polimert nyerünk szintetikusan a polimerizációs reakciók, a polikondenzáció és a kémiai transzformációk révén a természetes eredetű elemek legegyszerűbb összetevőinek alapján. A polimerek elnevezése egy monomer neve, poli (etilén), polipropilén, poli (vinil-acetát) stb.
Jellemzők
Speciális mechanikai tulajdonságok:
- rugalmasság - viszonylag alacsony terhelés esetén nagy visszafordítható deformációk képessége (gumi);
- üveges és kristályos polimerek kicsi törékenysége (műanyagok, szerves üveg);
- A makromolekulák azon képessége, hogy irányított mechanikus mező hatására (rostok és filmek előállítása során) irányuljanak.
A polimer oldatok jellemzői:
- az oldat magas viszkozitása alacsony polimer koncentrációnál;
- A polimer oldódása a duzzadási lépésben történik.
Különleges kémiai tulajdonságok:
- képességük a fizikai és mechanikai tulajdonságok drasztikus megváltoztatására kis mennyiségű reagens (gumi vulkanizálása, bőrborítás stb.) hatására.
A polimerek különleges tulajdonságait nemcsak nagy molekulatömeg magyarázza, hanem az is, hogy a makromolekulák lánc szerkezetűek és rugalmasak.
besorolás
Az összes polimer kémiai összetétele szerves részekre oszlik. organoelemental. szervetlen.
- Szerves polimerek.
- Organoelementális polimerek. Szervetlen atomokat (Si, Ti, Al) tartalmaznak szerves gyökökkel kombinálva a szerves csoportok fő láncában. Természetben nem. Mesterségesen származtatott szerves szilíciumvegyületek.
Meg kell jegyezni, hogy a technikai anyagok gyakran különböző polimerek csoportjainak kombinációit használják. Ezek összetett anyagok (például üvegszálas).
Az alakja makromolekuláris polimerek vannak osztva lineáris, elágazó láncú (speciális eset - csillag), öv, sík, fésűszerű, polimer hálók, és így tovább.
A polimereket polaritása osztja fel (amely különböző folyadékokban oldható). A polimer összeköttetések polaritását a dipólusok - molekulák összetételének jelenléte határozza meg, pozitív és negatív töltések leválasztásával. A nempoláris kapcsolatokban az atomkötések dipólus pillanatai egymást kölcsönösen megszüntetik. A polimereket, amelyeknek a kapcsolata jelentős polaritású, hidrofil vagy polárisnak nevezik. A nem poláros kapcsolatokkal rendelkező polimerek nem polárisak. hidrofób. A poláros és a nem poláros kötéseket tartalmazó polimerek amfifilnek is nevezhetők. Homopolimerek, amelyek mindegyikének kapcsolata mind poláris, mind nempoláris nagy csoportokat tartalmaz, amfifil homopolimereknek nevezzük.
A fűtést illetően a polimereket hőre lágyuló és hőre keményedő részekre osztják. A hőre lágyuló polimerek (polietilén, polipropilén, polisztirol) lágyulnak melegítés közben, még olvadnak is, és hűtik le. Ez a folyamat megfordítható. A hőre keményedő polimerek irreverzibilis kémiai pusztításon mennek keresztül melegítés nélkül olvadással. A hőre keményedő polimerek molekulái nemlineáris szerkezetűek, amelyeket láncpolimer molekulák térhálósításával (például vulkanizálásával) állítanak elő. A hőre keményedő polimerek rugalmas tulajdonságai magasabbak, mint a hőre lágyuló műanyagok, azonban a hőre keményedő polimereknek gyakorlatilag nincs folyóképessége, és ezért alacsonyabb törési stresszel rendelkeznek.
Természetes szerves polimerek keletkeznek növényi és állati organizmusokban. Ezek közül a legfontosabbak a poliszacharidok. fehérjék és nukleinsavak. amelyből a növények és az állatok testei nagyrészt alkotnak, és amelyek a Földön az élet rendkívüli működését biztosítják. Úgy gondolják [kinek? ], hogy a Földön az élet kialakulásának meghatározó szakasza összetettebb molekulák képződése a magasabb szerves molekulákból (nagyobb molekulatömeg) (lásd Chemical Evolution).
Szintetikus polimerek. Mesterséges polimer anyagok
Az ember már régóta használ természetes polimer anyagokat életében. Ez a bőr. szőr. gyapjú. selyem. pamut stb., ruhák, különféle kötőanyagok (cement mész, agyag) előállításához, megfelelő feldolgozással, háromdimenziós polimer testekként, amelyeket széles körben használnak építőanyagként. Azonban a láncpolimerek ipari termelése a 20. század elején kezdődött, bár ennek előfeltételei korábban megjelentek.
Szinte azonnal a polimerek ipari termelése két irányba fejlődött: természetes szerves polimerek mesterséges polimer anyagokban való feldolgozásával és szintetikus polimerek előállításával szerves, kis molekulájú vegyületekből.
Az első esetben a nagy tonnatartalmú termelés cellulóz alapú. A fizikailag módosított cellulóz - celluloidból származó első polimer anyagot a XIX. Század közepén szereztük be. A cellulóz-éterek és észterek nagy mennyiségű előállítását a II. Világháború előtt és után szervezték meg, és a mai napig létezik. Ezek alapján filmeket készítenek. rost. festék- és lakkanyagok és sűrítőanyagok. Meg kell jegyezni, hogy a mozi és a fotózás fejlődése csak az átlátszó nitrocellulóz film megjelenésével volt lehetséges.
A szintetikus polimerek előállítása 1906-ban kezdődött, amikor Leo Bakeland szabadalmaztatta az úgynevezett bakelit gyantát - a fenol és a formaldehid kondenzációjának terméke. amely háromdimenziós polimerré alakul át. Évtizedekig elektromos készülékek, elemek gyártására használták. televíziók. aljzatok stb., és jelenleg gyakrabban használják kötőanyagként és ragasztóanyagként.
Henry Ford erőfeszítéseinek köszönhetően. Az első világháború előtt az autóipar gyors fejlődése kezdődött először a természetes, majd a szintetikus gumi alapján. Az utóbbi gyártását a második világháború előestéjén a Szovjetunióban, Nagy-Britanniában, Németországban és az Egyesült Államokban elsajátították. Ugyanebben az évben a polisztirol és a polivinil-klorid ipari termelését elsajátították. amelyek kiválóan elektromosan szigetelő anyagok, valamint polimetilmetakrilát - szerves üveg nélkül "plexiüveg", lehetetlen a tömeges légi járművek a háborús évek alatt.
A háború után, akkor újra termelését poliamid szálak és szövetek (nylon. Nylon), még a háború előtt. A 50-es években a XX század fejlesztették poliészter szál és elsajátította a termelés szövet alapuló úgynevezett poliészter vagy polietilén-tereftalát. Polipropilén és Nitron - műszőrme poliakrilnitrilböl, - zárja a listát a szintetikus szálak, amelyeket a modern ember számára ruházat és ipari tevékenység. Az első esetben ezeket a rostokat gyakran kombinálják a cellulózból vagy fehérjéből származó természetes szálakkal (pamut, gyapjú, selyem). A mérföldkő esemény a polimer világon, felfedezése volt a közepén 50-es években XX században és gyors ipari fejlődése Ziegler-Natta katalizátor, ami a polimer anyagok poliolefin alapú, és különösen a polipropilén és kis sűrűségű polietilén (mielőtt a polietilén előállítására alkalmaztuk 1000 atmoszféra nagyságrendű nyomáson), valamint kristályosodásra képes, sztereoreguláris polimerek. Ezután be tömegtermelése poliuretánok - leggyakoribb tömítőanyagok, ragasztó- és porózus lágy anyag (hab), és a polisziloxánok - elementorganic rendelkező polimerek magasabb, mint a szerves polimerek, a hőállóság és rugalmasságát.
A lista lezárja az úgynevezett egyedi polimert, amelyet a XX. Század 60-70 évében szintetizáltak. Ezek közé tartoznak az aromás poliamidok. poliimidek, poliészterek. poliéter-ketonok stb .; ezeknek a polimereknek lényeges tulajdonsága az aromás gyűrűk és (vagy) aromás kondenzált szerkezetek jelenléte. Ezeket az erő és hőállóság kiemelkedő értékeinek kombinációja jellemzi.
Tűzálló polimerek
Sok olyan polimer, mint például a poliuretánok, poliéter és epoxi gyanták gyulladásra hajlamos, ami gyakran elfogadhatatlan a gyakorlati használat során. Ennek megakadályozására különféle adalékokat használnak, vagy halogénezett polimereket használnak. Telítetlen halogénezett polimer által szintetizált felvételét a kondenzációs klórozott vagy brómozott monomerek, például hexaklór sav (GHEMTFK) dibromneopentilglikolya vagy tetrabromftalevoy savat. A fő hátránya ezeknek a polimereknek az, hogy az égés során képesek felszabadulni gázok korróziót okoz, amely hatással lehet a káros közelében elhelyezkedő elektronika.
Az alumínium-hidroxid hatása azon a tényen alapul, hogy a magas hőmérsékletű expozíciós víz felszabadul, amely megakadályozza az égést. A hatás elérése érdekében nagy mennyiségű alumínium-hidroxidot kell hozzáadni: 4 tömegrész a telítetlen poliészter gyanták egy részére.
Ammónium-pirofoszfát működik egy másik elvet: okoz elszenesedik, ami együtt egy üvegszerű réteg pirofoszfát adja a műanyag szigetelés, az oxigén-, gátolja a tűz terjedését.
Az új ígéretes töltőanyagok rétegezett alumínium-szilikátok, amelyek termelését Oroszországban hozták létre [3].
kérelem
Értékes tulajdonságaik miatt a polimereket a gépgyártásban használják. textilipar. a mezőgazdaság és az orvostudomány. autóipar, hajógyártás, repülőgépek építése, a mindennapi életben (textil- és bőráruk, edények, ragasztó és lakk. dísztárgyak és egyéb tételek). Nagy molekulájú vegyületek alapján gumi készül. rost. műanyagból. filmek és festés. Az élő szervezetek minden szövete nagy molekulájú vegyület.
A polimerek tudománya
Polymer tudomány kezdett kialakulni, mint önálló tudományterület, hogy az elején a második világháború és egy darabból van kialakítva a 50-es években a XX században, amikor tisztában volt a szerepe a polimerek fejlesztése a műszaki haladás és működésének biológiai objektumok. Szorosan kapcsolódik a fizikához. Fizikai. kolloid és szerves kémia, és a modern molekuláris biológia egyik alapvető alapja. amelyek tárgya biopolimerek.