Что относится к полимерным материалам: Полимерные материалы — что такое, основные виды, примеры изделий

Содержание

Полимерные материалы | Электротехника

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Полимерные материалы и пластмассы. Состав и строение полимеров

Полимерными материалами или полимерами называются высокомолекулярные химические соединения, состоящие из многочисленных маломолекулярных звеньев (мономеров) одинакового строения. Чаще всего для получения полимеров применяют следующие мономеры: этилен, винилхлорид, винилацетат, винилденхлорид, тетрафторэтилен, пропилен, метилметакрилат, стирол, мочевину, фенол, меламин, формальдегид.

Особенностью молекул полимеров является их большая молекулярная масса (М > 5•103). Соединения с меньшей молекулярной массой (М = 500 – 5000) называются олигомерами, у низкомолекулярных соединений М

Различают природные и синтетические полимеры. К полимерам, встречающимся в природе, относятся натуральный каучук, целлюлоза, слюда, асбест, шерсть и т. д. Однако ведущее место занимают синтетические полимеры, получаемые в процессе химического синтеза из низкомолекулярных соединений.

В зависимости от способа образования высокомолекулярных синтетических соединений различают полимеры, получаемые либо в процессе поликонденсации, либо в результате реакции присоединения.

Полимеризация – это процесс соединения низкомолекулярных соединений в высокомолекулярные с образованием длинных цепей. Величиной степени полимеризации является количество меров в молекуле полимера. В большинстве полимеров их количество составляет от 1000 до 10000 единиц.

В результате полимеризации получают такие часто применяемые полимеры, как полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, политетрафторэтилен, полибутадиен и др.

Поликонденсация – это ступенчатая реакция, заключающаяся в соединении большого количества одинаковых мономеров или двух различных групп (А и В) мономеров в макромолекулы (поликонденсаты) с одновременным образованием побочных продуктов (вода, аммиак, хлороводород, диоксид углерода, метиловый спирт и др.).

С помощью реакции поликонденсации получают полиамиды, полиэстеры, фенопласты, аминопласты, поликарбонаты, полисульфоны, силиконы и другие полимеры.

Полиприсоединение – процесс образования полимера в результате реакции множественного присоединения мономеров, содержащих предельные реакционные группы, к мономерам, содержащим непредельные группы (двойные связи или активные циклы). В отличие от поликонденсации полиприсоединение протекает без выделения побочных продуктов.

К важнейшим реакциям полиприсоединения относятся получение поли-уретанов и процесс отверждения эпоксидных смол.

По составу все полимеры делятся на органические, элементоорганические и неорганические. Органические полимеры, составляющие наиболее обширную группу соединений, состоят из атомов углерода, водорода, кислорода, азота, серы и галогенов. Элементоорганические соединения содержат в составе основной цепи, кроме перечисленных, атомы кремния, титана, алюминия и других элементов, сочетающихся с органическими радикалами. В природе таких соединений нет. Это чисто синтетические полимеры. Их характерными представителями являются кремнийорганические соединения, основная цепь которых построена из атомов кремния и кислорода. Неорганические полимеры (силикатное стекло, керамика, слюда, асбест и др.) не содержат атомов углерода. Основой их являются оксиды кремния, алюминия, магния и др.

Для получения материалов с заданными свойствами в технике часто используют не сами полимеры, а их сочетания с другими материалами как органического, так и неорганического происхождения (металлопласты, пластмассы, полимербетоны, стеклопластики и др.

).

Своеобразие свойств полимеров обусловлено их структурой. Различают следующие типы полимерных структур: линейную, линейно-разветвленную, лестничную и пространственную с громоздкими молекулярными группами и специфическими геометрическими построениями (рисунок 15.1).

Рисунок 15.1 – Различные типы структур полимеров: а – линейная; б – линейно-разветвленная; в – лестничная; г – пространственная сетчатая

Полимеры с линейной структурой представляют собой длинные зигзагообразные или закрученные в спираль цепочки (рисунок 15.1, а). Их макромолекулы характеризуются повторениями вдоль цепи одной и той же структурной группы – звена или химической единицы цепи. Для полимеров с линейной структурой существенно наличие достаточно длинных макромолекул с резким различием характера связи вдоль цепи и между цепями (химические и межмолекулярные связи). Для макромолекул полимеров с линейной структурой характерна высокая гибкость.

Гибкость – основное свойство полимерных цепей, приводящее к качественно новым свойствам: высокой эластичности и отсутствию хрупкости в твердом состоянии. Полимеры с линейно-разветвленной структурой помимо основной цепи имеют боковые ответвления (рисунок 15.1, б). К типичным полимерам с линейной структурой относится полиэтилен, с линейно-разветвленной – полиизобутилен и полипропилен.

Молекула полимера с лестничной структурой (рисунок 15.1, в) состоит из двух цепей, соединенных химическими связями. Полимеры с лестничной структурой, к которым относятся, например, кремнийорганические полимеры, характеризуются повышенной термостойкостью, жесткостью, они нерастворимы в органических растворителях.

Полимеры с пространственной структурой (рисунок 15.1, г) образуют при соединении макромолекул между собой в поперечном направлении прочные химические связи. В результате такого соединения макромолекул образуется сетчатая структура с различной густотой сетки или пространственная сетчатая структура. Полимеры с пространственной структурой обладают большей жесткостью и теплостойкостью, чем полимеры с линейной структурой. Полимеры с пространственной структурой являются основой конструкционных неметаллических материалов.

По фазовому составу полимеры представляют собой системы, состоящие из кристаллических и аморфных областей.

Кристаллическая фаза полимеров способствует повышению их твердости, прочности, модуля упругости и других механических характеристик, одновременно снижая гибкость молекул. Аморфная фаза уменьшает жесткость, делает полимер более эластичным, т. е. способным к большим обратимым деформациям. Отношение объема всех кристаллических областей к общему объему называют степенью кристалличности. Высокую степень кристалличности (60 – 80 %) имеют фторопласты, полипропилен, полиэтилен высокой плотности. Меньшей степенью кристалличности обладают поливинилхлорид, полиэтилен низкой плотности.

В зависимости от того, как ведут себя полимеры при нагреве, они делятся на термопластичные и термореактивные.

Термопластичные полимеры при нагреве размягчаются и плавятся, а при охлаждении затвердевают. При этом материал не претерпевает химических превращений, что делает процесс плавления-затвердевания полностью обратимым. Термопластичные полимеры имеют линейную или линейно-разветвленную структуру макромолекул. Между молекулами действуют слабые силы и нет химических связей. К термопластам относятся полиэтилен, полистирол, полиамиды и др. Изделия из термопластичных полимеров изготавливают литьем под давлением в водоохлаждаемые формы, прессованием, экструзией, выдуванием и другими способами.

Термореактивные полимеры сначала имеют линейную структуру и при нагреве размягчаются, затем в результате протекания химических реакций приобретают пространственную структуру и превращаются в твердое вещество, сохраняя и в дальнейшем высокую твердость. Последующий нагрев не размягчает их и может привести только к их разложению. Готовый термореактивный полимер не плавится и не растворяется, поэтому в отличие от термопластичного не может подвергаться повторной переработке. К термореактивным полимерам относятся феноло-формальдегидная, кремнийорганическая, эпоксидная и другие смолы.



Полимерные изделия

Рассмотрим общие характеристики полимерных изделий.

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

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

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

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

Мономер — это низкомолекулярные вещества, являющиеся основой полимеров.

Полимерную упаковку изготавливают из следующих видов

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

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

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

Выпускают три марки ПЭ:

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

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

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

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

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

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

Выпускают ориентированный и двуосноориентированный полипропилен.

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

1) твердый винипласт — используется как конструкционный материал;

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

Известны сополимеры ПВХ:

1) ПВХ и акрилонитрил — пищевые пленки для упаковки;

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

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

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

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

Выпускают сополимеры ПС:

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

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

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

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

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

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

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

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

Перечисленные виды полимеров являются основными при производстве полимерной упаковки.

Полимерные кровельные материалы | Кровельные материалы | Мягкая кровля

Кровля является одним из важнейших и ответственных конструктивных элементов здания. Основное ее назначение — защита здания от проникновения атмосферных осадков. До недавнего времени основными кровельными материалами, применяемыми при устройстве мягких кровель, являлись рулонные битумные материалы. Мягкие кровли, выполняемые из традиционных материалов, не долговечны, сложны и трудоемки в устройстве; из-за специфических особенностей битуминозных материалов кровельные работы не поддаются эффективной механизации, выполняются сезонно, в основном, вручную.

Одним из путей решения проблем технологичности устройства кровли, повышения их надежности и долговечности является применение полимеров. Полимеры позволяют создавать качественно новые эффективные материалы, отличающиеся повышенными технологическими и эксплуатационными свойствами. Примером тому являются битумно-полимерные наплавляемые материалы с использованием атактического полипропилена (АПП) и материалы с бутадиенстирольным термоэластопластом (СБС). Полимерные кровельные материалы относятся к III поколению материалов (I — битумные, II— битумно-полимерные).

Анализ условий эксплуатации кровельных материалов показал, что оптимальными для кровель являются эластомерные материалы. Упруго-эластические свойства эластомерных материалов наилучшим образом позволяют воспринимать комплекс воздействий, которым многократно подвергается кровельный материал в процессе эксплуатации.

Наиболее перспективными полимерами для кровель являются предельнонасыщенные полимеры. К ним относятся хлорсульфополиэтилен (ХСПЭ), полиизобутилен (ПИБ), этилен-пропилен-диеновый каучук (СКЭПТ), бутилкаучук (БК). Отсутствие двойных связей в главной цепи полимеров обеспечивает высокую стойкость к воздействию УФ-лучей, стойкость к окислению, повышенную атмосферо- и озоностойкость. Все перечисленные полимеры сохраняют высокоэластические свойства в диапазоне температур от -60 до +100 °С. Неполярность полимеров предопределяет их высокую стойкость к воздействию полярных сред, в том числе и к воде. Способность полимеров к высокому наполнению позволяет прогнозировать создание экономически эффективных композиций.

Учеными лаборатории технологии полимерных кровельных и гидроизоляционных материалов — головного центра разработки полимерных стройматериалов — института ВНИИстройполимер ОАО «Полимерстройматериалы» с середины 60-х годов были начаты работы в области создания полимерных кровельных материалов. За истекший период были разработаны:

  • технологические основы создания и применения в промышленности и строительстве полимерных кровельных материалов на основе эластомеров;
  • обоснованы и апробированы в промышленном масштабе основные технологические схемы производства и применения в строительстве мастичных и рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов на основе ХСПЭ, БК, СКЭПТ;
  • выполнены экспериментальные и промышленные мастичные и рулонные полимерные кровли в различных экстремальных климатических (от Арктики до субтропиков) и эксплуатационных условиях (север, юг, химическая агрессия, сложные архитектурные формы) на различных зданиях и сооружениях промышленного и гражданского назначения более чем в 50 городах России, странах СНГ, Белоруссии, Украины, Монголии, Финляндии;
  • проведенные исследования долговечности полимерных кровельных материалов в лабораторных и натурных условиях эксплуатации показывают, что долговечность разработанных материалов составляет от 20 до 50 лет;
  • разработан ассортимент кровельных материалов, позволяющий решать широкий спектр проблем кровель (технологичности, надежности, огне-, био-, морозо-, химической стойкости, декоративности и др.).
  • По комплексу строительно-технологических и эксплуатационных свойств одним из наиболее перспективных полимеров для производства мастичных составов является хорсульфополиэтилен (ХСПЭ). Благодаря способности ХСПЭ быстро образовывать высокоэластичные атмосферостойкие защитные покрытия с заданными свойствами в построечных условиях ему было отдано предпочтение перед другими каучуками. ХСПЭ -один из немногих полимеров, обладающих способностью к вулканизации в холодном состоянии.

    По мнению специалистов, срок службы Хайполона (американского ХСПЭ) в 5 раз выше, чем традиционных битумных кровельных материалов. ВНИИстройполимером проведены исследования по разработке рецептур мастичных кровельных составов на основе отечественного ХСПЭ, отработке технологии его изготовления и применения на кровлях в построечных условиях. Мастичные материалы, получившие название Кровлелит, представляют собой растворы полимерной композиции, состоящей из пленкообразующей основы — ХСПЭ, наполнителей, вулканизующих агентов и различных технологических спецдобавок. Лабораторные и натурные испытания показали, что пленкообразование при нанесении на основание происходит во всем диапазоне отрицательных температур, характерных для климатических зон страны. Это свойство мастик позволяет исключить сезонность выполнения кровельных работ, что особенно важно для районов Севера и Северо-Востока.

    Полимерные материалы — это… Что такое Полимерные материалы?

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

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

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

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

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

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

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

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

    Неорганические полимерные материалы — Энциклопедия по машиностроению XXL

    Неорганические полимерные материалы  [c.329]

    Основой неорганических полимерных материалов являются главным образом оксиды и бескислородные соединения металлов. Эти материалы характеризуются негорючестью, высокой стойкостью к нагреву, химической стойкостью. Они не подвержены старению, обладают большой твердостью и хорошей сопротивляемостью сжимающим нагрузкам. Наряду с этим неорганические полимерные материалы обладают повышенной хрупкостью, плохо переносят резкую смену температур, слабо сопротивляются растягивающим и изгибающим усилиям, имеют большую плотность по сравнению с органическими полимерными материалами.  [c.329]


    Основные обозначения УДК по металлическим и неорганическим полимерным материалам и покрытиям  [c.296]

    Параметры То и То = gJo — постоянные для конструкционных металлов и их сплавов, полимеров и ионных кристаллов, совпадают по величине соответственно с периодом и частотой собственных тепловых колебаний атомов в кристаллической решетке твердого тела (равны — Ю» си 10 — Ю Гц). Параметр у характеризует структурный коэффициент, определяющий чувствительность материала к напряжению. Выражения (3.1) и (3.2) справедливы для чистых металлов, сплавов, полимерных материалов, полупроводников, органического и неорганического стекла и др.  [c.124]

    Как было указано выше, антикоррозионная техника располагает множеством неметаллических защитных покрытий — полимеризационными и конденсационными пластическими массами, материалами на основе каучука, новыми видами эластомеров, битумно-асфальтовыми пластмассами, лакокрасочными, вяжущими полимерными материалами, смолами, материалами неорганического происхождения и др. Ассортимент этих материалов непрерывно растет.  [c.57]

    Кроме связующих и наполнителей применяют пластификаторы— Л-чя улучшения технологических и эксплуатационных свойств пластмасс. Пластификаторы также увеличивают холодостойкость пластмасс и устойчивость их к воздействию ультрафиолетового излучения. В некоторых пластмассах содержание пластификатора может достигать 30—40%. На определенных стадиях переработки в пластмассы добавляют сшивающие реагенты , различные инициаторы полимеризации в сочетании с ускорителями и активаторами, красители различных классов и неорганические пигменты. В некоторые пластмассы вводятся стабилизаторы — химические соединения, способствующие длительному сохранению свойств пластмасс и повышению стойкости пластмасс к воздействию теплоты, света, кислорода воздуха. По способности к формованию полимерные материалы подразделяются на две группы термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты). При формовании изделий из термопластов химический состав полимеров не изменяется, а в реактопластах происходит изменение их структуры и состава.  [c.216]

    В настоящем разделе рассматриваются преимущественно покрытия из органических (полимерных) материалов, так как они находят широкое применение в практике защиты от коррозии. Покрытия из неорганических материалов только кратко упоминаются.  [c.145]

    К субстратам, подверженным грибному разрушению, относят металлы, металлические и неорганические покрытия, целлюлозу, материалы и изделия на ее основе (картон, бумагу и т. п.), полимерные материалы и покрытия, клеи различных составов, эластомеры, например природную и синтетическую резину, натуральную и искусственную кожу, лакокрасочные покрытия, нефтепродукты (смазочные материалы, масла, горючее), строительные материалы (бетон, камень, связующее, стекло, кремнеорганические материалы, дерево, асфальт) и т. п.  [c.30]


    Скорость процессов механического разрушения нагруженного твердого тела и соответственно время до разрушения зависят от структуры и свойств тела, от напрялэмпирических формул, описываюш,их зависимость времени до разрыва т (или скорости разрушения Ое)от этих факторов. Наибольшее применение получила установленная экспериментально для многих материалов (чистых металлов, сплавов, полимерных материалов, органического и неорганического стекла и др.) зависимость  [c.21]

    По современным научным воззрениям не только органические, но и неорганические неметаллические материалы имеют полимерное строение. Ковалентные, ионные и дисперсионные химические связи в полимерных материалах исключают наличие в объеме тела подвижного электронного газа, образующего металлическую связь и легко переносящего тепловую и электрическую энергию. Поэтому одним из основных отличий неметаллических материалов от металлов, сплавов и графита имеющего также металлическую связь между плоскостями кристаллической решетки) являются их тепло- и электроизоляционные свойства.  [c.7]

    К неметаллическим материалам относятся полимерные материалы органические и неорганические различные виды пластических масс, композиционные материалы на неметаллической основе, каучуки и резины, клеи, герметики, лакокрасочные покрытия, а также графит, стекло, керамика.  [c.434]

    К неорганическим материалам относятся горные породы, силикатные материалы, керамика и т.д. К органическим материалам относятся полимерные материалы, материалы на основе каучука, графит и его производные и т.д.  [c.225]

    Зависимость (IV.3) имеет фундаментальное значение, поскольку экспериментально соблюдается для самых разнообразных материалов (металлы, неорганические и органические стекла, кристаллические ориентированные полимерные материалы и волокна) в широком интервале времени (от 10 до 10 с) и температуры. При сг = = О уравнение (IV.3) теряет смысл.  [c.113]

    Очень ценными, весьма стойкими в агрессивных средах материалами являются древесина и ее производные. К сожалению, в неблагоприятных условиях дерево подвержено гниению и при неправильном использовании и эксплуатации может быстро разрушиться. Полимерные материалы характеризуются различной степенью коррозионной стойкости, но в большинстве случаев последняя выше, чем стойкость металлов и неорганических материалов. Поэтому для защиты материалов, которые подвержены коррозии, используются различные полимеры в форме лакокрасочных материалов, шпатлевок, замазок, футеровок и клеев. Традиционно надежными изолирующими материалами, химически стойкими в воде, слабо- и сильноагрессивных средах, являются битумные материалы (лаки, мастики, замазки, рулонные материалы).  [c.260]

    Температурные пределы применения материалов неорганического происхождения в агрессивных средах, как правило, значительно выше (на 100°С и более), чем для полимерных материалов.  [c.64]

    К субстратам, подверженным грибному разрушению, относят металлы, металлические и неорганические покрытия, целлюлозу, материалы и изделия на ее основе (картон, бумагу и т. п.), полимерные материалы и по-  [c.311]

    Обычно в подобных средах широко используются различные виды защиты аппаратуры и оборудования неметаллическими материалами органического и неорганического происхождения. Однако в данном случае использование неметаллических материалов органического происхождения осложняется как действием высоких температур, так и содержанием в реакционных средах веществ, растворяющих ряд полимерных материалов.  [c.528]

    В зависимости от химического состава неметаллические материалы подразделяют на материалы органического и неорганического происхождения. К материалам органического происхождения относятся а) непластичные материалы (древесина, уголь, графит) б) полимерные материалы в) вяжущие материалы (арза.миты) г) материалы на основе каучука д) лакокрасочные материалы. К материалам неорганического происхождения относятся а) горные породы б) силикатные изделия, получаемые плавлением горных пород в) керамические изделия, получаемые методом спекания г) вяжущие силикатные материалы.  [c.77]

    В качестве наполнителей для получения высоконагревостойких электроизоляционных материалов применяют различные неорганические тугоплавкие соединения, широко распространенные в природе (кремнезем, слюду, асбест, тальк и др.) и полученные синтетическим путем (синтетические слюды, асбесты и др.). Все эти соединения, по современным представлениям, являются полимерными. Из сказанного видно, что электроизоляционные материалы высокой нагревостойкости являются в основном неорганическими полимерными соединениями, макромолекулы которых построены из неорганических цепей, состоящих из атомов и групп атомов, соединенных между собой ковалентными, а в некоторых случаях и координационными связями.  [c.35]

    КТО систематизирует наименования технологических процессов, методы изготовления и ремонта изделий и соответствующих классификационных группировок наименований технологических операций и их кодовых обозначений. В классификаторе дается описание системы классификации и кодирования технологических операций и таблицы классификационных группировок технологических процессов и технологических операций в зависимости от применяемого метода изготовления. Классификатор состоит из 19 разделов операции общего назначения, куда вошли операции, которые по своему составу и назначению могут применяться в различных технологических процессах, методах, например, такие как промывка, обезжиривание, пропитка, сушка и пр. операции технического контроля перемещения испытания консервации упаковывания литье металлов обработка давлением обработка резанием термическая обработка формообразование из полимерных материалов, керамики, стекла и резины порошковая металлургия получение покрытий (металлических и неметаллических неорганических) электрофизическая, электрохимическая и радиационная обработка получение покрытий органических (лакокрасочных) пайка сборка электромонтаж сварка.  [c.260]

    Рассчитывая радиус пор, заполняемых при различных давлениях, можно построить интегральную кривую распределения пор по размерам. Применение этого широко распространенного метода даже для жестких неорганических пористых материалов (таких, как бетонные и цементные камни) приводит к систематической ошибке вследствие остаточных деформаций структуры под действием вдавливаемой ртути. Местная ползучесть полимерной матрицы делает эту ошибку еще более ощутимой. Нередко давление, которое требуется для заполнения капилляров, превышает прочность полимерного связующего, что приводит к необратимым изменениям в структуре. Так, для заполнения ртутью субмикроскопических дефектов размером 7-20 нм необходимо давление ртути до 400 МПа, что может привести к разрушению полимерной матрицы [8].  [c.59]

    Развитие и производство новых полимерных и композиционных материалов и изделий из них с комплексом заданных свойств, жаропрочных и химически стойких неорганических неметаллических материалов.  [c.6]

    К неорганическим полимерным материалам относятся минеральное стекло, снталлы, керамика и др. Этим материалам присущи негорючесть, высокая стойкость к нагреву, химическая стойкость, неподверженность старению, большая твердость, хорошая сопротивляемость сжимающим нагрузкам. Однако они обладают повышенной хрупкостью, плохо переносят резкую смену температур, слабо сопротивляются растягивающим и изгибающим усилиями имеют большую плотность до сравнению с органическими полимерными материалами.  [c.504]

    Основу неорганических полимерных материалов составляют соединения Si02, СаО, MgO, AI2O3 и др. Представителями таких полимеров являются силикатные стекла, керамика, асбест, слюда.  [c.144]

    Для стекол характерны не длинные цепочки, как в случае полимеров, а упорядоченность на малых расстояниях и неупорядоченность— на больших (рис. 2.15). Неорганические оксиды,, из которых состоит стекло, образуют различного вида пластинчатые структуры в зависимости от добавляемых в стекло элементов. Демпфирование здесь также обусловлено процессами релаксации, протекающими после формирования стекла, причем восстановление происходит не из-за первоначального распределения мелкоячеистых сеток, а связано с условиями термодинамического равновесия [2.32—2.38]. Поскольку в стекле нет перекрестных связей, как это бывает в полимере, в нем может возникать ползучесть (т. е. непрерывное, обычно медленное увеличение деформации при действии постоянной нагрузки). Однако для полимеров с перекрестными связями статическая жесткость порой оказывается довольно большой и ползучесть может не проявиться. Путем соответствующей обработки можно придать полимерным материалам обширный набор свойств демпфирующих, прочностных, повышенной выносливости, пониженной ползучести и термоустойчивости, а также и других необходимых качеств в выбранных диапазонах температуры и частоты колебаний. Аналогичная обработка при высоких температурах применяется и для стекол. В каждом отдельном случае, разумеется, существуют те или иные естественные ограничения, которых естественно было бы ожидать, например наличие максимальной температуры, при повышении которой в данном материале могут возникать необратимые повреждения.  [c.87]

    Наибольшую теплостойкость имеют полимеры, содержащие большое количество неорганических составляющих (политетрафторэтилен, силиконы) или полимерные материалы с неорганическим наполнителем (фенолоформальдегидные и полиэфирные стеклопластики, полимеры, наполненные кварцевой мукой, слюдой и т. п.). В общем случае термопластические материалы менее теплостойки, чем реактопласты с густосетчатой структурой. Образование в термопластах густосетчатой структуры, например, под действием ионизирующего излучения, приводит к значительному увеличению их теплостойкости (например, полиэтилена с 80 до 150° С).  [c.31]

    Неорганические твердые материалы характеризуются малым коэффициентом газопроницаемости (10 . ..10 MV ai), стекла и полимерные пленки — более высоким (10 … 10 MV ai), а жидкости — еще большим (10 …10 5 mV ат). В твердых материалах наибольший коэффициент газопроницаемости присущ аморфным полимерам (каучукам) с очень гибкими молекулярными цепями, которые легко смещаются, пропуская молекулы диффундирующего газа.  [c.76]

    По происхождению неметаллические материалы различают природные, искусственные и синтетические. К природным, например, относятся такие органические материалы, как натуральный каучук, древесина, смолы (янтарь, канифоль), хлопок, шерсть, лен и др. Неорганические природные материалы включают графит, асбест, слюду и некоторые горные породы. Искусственные органические материалы получают из природных полимерных продкутов (вискозное волокно, целлофан, сложные и простые эфиры, целлюлозы). Синтетические материалы получают из простых низкомолекулярных соединений.  [c.215]

    Продукты, участвующие и получающиеся в процессе синтеза эптама, содержат связанный и элементарный хлор, соляную кислоту, хлористый водород, органические и неорганические хлориды. Все эти вещества при повышенных температурах обладают высокой агрессивностью по отношению к большинству металлов и сплавов. Обычно в подобных средах широко используются различные виды защиты аппаратуры и оборудования неметаллическими материалами органического и неорганического происхождения. Однако в данном случае использование неметаллических материалов органического происхождения осложняется как действием высоких температур, так и содержанием в реакционных средах таких веществ, как амины, хлорбензол, этилмеркаптан, карбамоилхло-рид и эптам, способных растворять ряд полимерных материалов. Кроме того, известна высокая агрессивность жидкого и газообразного фосгена по отношению к большинству пластмасс, за исключением фторопласта-4 [2].  [c.78]

    В гааообразном хлоре обладают каменное литье, керамика, фарфор, стекло, эмаль, кислотоупорный бетон и цемент на жидком стекле, а при высоких температурах — высокоглиноземистый, шамотный и кислотоупорный кирпич, динас и ряд других материалов неорганического происхождения (табл. 1.7). С большинством полимерных материалов хлор вступает в химическое взаимодействие образованием на поверхности слоя из продуктов хлорирования разного состава. В зависимости от природы материала возможно образование плотного слоя продуктов реакции, в значительной мере затормаживающего процесс хлорирования, или рыхлого, не обладающего защитными свойствами.  [c.22]

    Высокой химической стойкостью в гексахлорэтане обладают неметаллические материалы неорганического происхождения. Полимерные материалы, за исключением фурановых, фенольных смол, фторопласта-4, мало стойки или полностью разрушаются.  [c.116]

    Неметаллические покрытия разделяются на покрытия органического и неорганического происхождения. К органическим покрытиям относятся лаки, краски, эмали, смолы, пленочные полимерные материалы, резина. К неорганическим — целтентные и бетонные покрытия, стекло-эмали, керамические материалы.  [c.157]

    Согласно гипотезе о полимерном строении стекол структурные каркасы неорганических стекол рассматриваются как неорганические высокополиыеры, причем такое суждение обосновывается, во-первых, преимуп ественно ковалентным (гомеополярным) характером связей, образующих структурные каркасы стекла, а во-вторых, наличием непрерывной связи между атомами — стеклообразовате-лями, обусловливающей непрерывный характер строения таких высокомолекулярных полимерных каркасов (см. раздел Синтетические полимерные материалы ). Своеобразный характер строения  [c.162]

    В зависимости от химического состава неметаллические материалы подразделяют на материалы органического и неорганического происхожде1шя. К органическим материалам относятся полимерные материалы, вяжущие материалы (арзамиты), материалы на основе каучука, непластичные материалы (древесина, уголь, графит), лакокрасочные материалы. К неорганическим материалам относятся горные породы силикатные материалы, получаемые плавлением горных пород керамику получают методом спекания.  [c.71]

    Укрепление грунтов органическими и неорганическими вяжущими материалами, а также термическое и электрохимическое укрепление находят применение на строительстве автомобильных дорог и аэродромов, где упрочненные грунты используются в качестве дорожных оснований и пбкрытий. Методы упрочнения грунтов синтетическими полимерными соеДиненийми находятся в начальной стадии развития и разработки.  [c.48]

    В данном разделе описаны электроизоляционные материалы с длительной рабочей температурой 300 °С и выше, которые нашли применение в высокотемпературном электротехническом оборудовании. Для получения таких материалов используются главным образом неорганические полимерные соединения, макромолекулы которых построены из неорганических цепей, состояишх из атомов и групп атомов, соединенных между собой ковалентными, а в некоторых случаях и координационными связями.  [c.390]


    ГОСТ Р 54259-2010 Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Стандартное руководство по сокращению количества отходов, восстановлению ресурсов и использованию утилизированных полимерных материалов и продуктов, ГОСТ Р от 23 декабря 2010 года №54259-2010


    ГОСТ Р 54259-2010



    ОКС 01.040.83
    83.080.01
    ОКСТУ 0004
    0017

    Дата введения 2012-01-01

    Предисловие

    1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский центр стандартизации, информации и сертификации сырья, материалов и веществ» (ФГУП «ВНИЦСМВ» на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4

    2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 349 «Обращение с отходами»

    3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 декабря 2010 г. N 1061-ст

    4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту АСТМ Д 7209-2006* «Стандартное руководство по сокращению количества отходов, восстановлению ресурсов и использованию утилизированных полимерных материалов и продуктов» (ASTM D 7209:2006 «Standard Guide for Waste Reduction, Resource Recovery, and Use of Recycled Polymeric Materials and Products»). При этом:
    ________________
    * Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей.
    ** В бумажном оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов в разделе «Предисловие» и таблице ДА.1 приложения ДА приводятся обычным шрифтом, в разделе «Нормативные ссылки» — светлым курсивом, остальные по тексту документа выделены полужирным курсивом. — Примечание изготовителя базы данных.


    — в приложении ДА приведены сведения о соответствии ссылочных национальных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте

    5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

    6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Декабрь 2018 г.


    Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

    1 Область применения

    1.1 Настоящее руководство предоставляет информацию по разработке стандартов, включая руководства, правила применения, терминологию, методы испытания или технические требования, имеющие отношение к переработке полимерных материалов и другим методам по сокращению отходов и восстановлению ресурсов.

    1.2 Настоящее руководство адресовано потребительским, коммерческим и промышленным источникам термопластических и термореактивных полимерных материалов.

    1.3 В настоящем руководстве рассматриваются вопросы, связанные с терминологией, стандартами по применению, спецификациями (техническими требованиями), обеспечением качества, разделением или сортировкой продуктов по классам, идентификацией и маркировкой основных классов продуктов, загрязняющими веществами, наполнителями, проектированием устройств для рециркуляции, разлагаемыми продуктами, восстанавливаемыми продуктами, биосмолами, сертификацией и процентным содержанием восстановленных продуктов и другими методами по сокращению отходов и восстановлению ресурсов.

    1.4 В настоящем руководстве не рассматриваются параметры и факторы, связанные с оригинальным производством новых полимеров или производством потребительских товаров из этих новых полимеров.

    1.5 В настоящем стандарте не рассматриваются все проблемы безопасности, связанные с его использованием, если таковые имеются. Создание соответствующего уровня безопасности, качества медицинских услуг и определение применимости нормативных ограничений находится под ответственностью пользователя до использования им настоящего стандарта.

    2 Нормативные ссылки


    В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты*:
    _______________
    * Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. — Примечание изготовителя базы данных.


    ГОСТ Р 52107 Ресурсосбережение. Классификация и определение показателей

    ГОСТ Р 52108 Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Основные положения

    ГОСТ Р 54098 Ресурсосбережение. Вторичные материальные ресурсы. Термины и определения

    ГОСТ 9.710 Единая система защиты от коррозии и старения. Старение полимерных материалов. Термины и определения

    ГОСТ 24888 Пластмассы, полимеры и синтетические смолы. Химические наименования, термины и определения

    ГОСТ 28860 (ИСО 1629-87) Каучуки и латексы. Номенклатура

    ГОСТ 30772 Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Термины и определения

    Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

    3 Термины и определения


    В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 9.710, ГОСТ 24888, ГОСТ Р 54098, ГОСТ 28860, ГОСТ 30772, а также следующие термины с соответствующими определениями.

    3.1 агломерат (agglomerate): Раздробленный или гранулированный полимерный материал в форме частиц, которые соединяются друг с другом (сцепляются).

    3.2 товар (bale): Отходы товаров из полимерных материалов, которые спрессованы и надежно упакованы для более удобной обработки, хранения и транспортировки.

    3.3 партия (batch): Количество материала, рассматриваемое в качестве единичного элемента и имеющее уникальный ссылочный индекс.

    3.4 биосмолы (biobased resin): Смолы, в которых углерод получен из возобновляемых ресурсов посредством биологических процессов и таким образом продемонстрированы экологические преимущества биосмол; к ним также относятся смолы, полученные из растительных ресурсов (таких как крахмал или целлюлоза) или полученные путем микробиологической ферментации.

    3.5 биоразлагаемые полимерные материалы (biodegradable plastic): Разлагаемые полимерные материалы, которые разлагаются под действием природных микроорганизмов, таких как бактерии, грибы (грибки) и водоросли.

    3.6 биоразложение (biodegradation): Разложение, происходящее в результате биологического воздействия, в особенности воздействия ферментов, приводящее к существенному изменению химической структуры материала.

    3.7 сертификат о раскрытии структуры (certificate of composition disclosure): Сертификат, описывающий определенные свойства утилизированного материала из внешнего источника, его формулу и источник, а также специфический товар, в котором этот материал применяется.

    3.7.1 Обсуждение

    Образцы сертификата включают в себя: тип полимера, молекулярную массу, процентное содержание неорганического материала, тип и уровень загрязнения, прочность (на разрыв), модуль упругости, ударную вязкость и другие механические свойства; коды или идентификационные обозначения формул и источников информации.

    3.8 химический рециклинг (chemical recycling): Обработка отходов с существенным изменением химической структуры материалов (таких как крекинг, пиролиз, газификация и деполимеризация), исключая рекуперацию энергии или сжигание.

    3.9 обрезки (chips): См. 3.49.

    3.9.1 Обсуждение

    Термин «chips» считается устаревшим.

    3.10 сбор (collection): Логистический процесс передвижения отходов (полимерных материалов) от их источника до места, где они могут быть восстановлены.

    3.11 смешанные полимерные материалы (commingled plastics): Смесь материалов или продуктов, состоящих из различных типов полимерных материалов.

    3.12 компостируемые полимерные материалы (compostable plastic): Полимерные материалы, которые подвергаются разложению под воздействием биологических процессов во время компостирования до получения двуокиси углерода, воды, неорганических соединений и биомассы на уровне, согласующимися с другими известными, компостируемыми материалами и не оставляют визуально различимого или ядовитого остатка.

    3.13 загрязняющее вещество (contaminant): Нежелательное вещество или материал, которое определяется в соответствии с намеченным использованием.

    3.14 преобразование (converting): Формирование полимерного сырья, чтобы сделать незаконченное или готовое изделие годным к употреблению.

    3.15 разлагаемые полимерные материалы (degradable plastic): Полимерные материалы, разработанные таким образом, что их химическая структура подвергается существенным изменениям при определенных условиях окружающей среды и в течение определенного периода времени, а также приводит к потере и изменению некоторых свойств, как следует из результатов определения полимерных материалов стандартными методами, которые определяют их классификацию.

    3.15.1 Обсуждение

    К разлагаемым полимерным материалам относятся биоразлагаемые, гидролитически разлагаемые, разлагаемые путем окисления, фоторазлагаемые.

    3.16 деполимеризация (depolymerization): Химическое превращение полимера в мономеры или полимеры с более низкой молекулярной массой.

    3.17 рекуперация энергии (energy recovery): Использование сжигаемых отходов в качестве источника для генерирования энергии путем прямого сжигания с/без использования других отходов, но с рекуперацией тепла.

    3.18 экологические аспекты (environmental aspects): Элементы деятельности организаций, услуг или продуктов, которые могут влиять на окружающую среду.

    3.19 воздействие на окружающую среду (environmental impact): Какое-либо изменение окружающей среды, носящее неблагоприятный или благотворный характер, полностью или частично являющееся результатом деятельности организации или продукции.

    3.20 рециклинг сырья (химический) [feedstock (chemical) recycling]: Обработка полимерного материала, приводящая к существенному изменению химической структуры материала (крекинг, газификация или деполимеризация), исключая регенерацию энергии путем сжигания.

    3.21 хлопья (flake): Пластинчатые измельченные обрезки.

    3.21.1 Обсуждение

    Форма измельченных обрезков зависит от формы перерабатываемого продукта и процесса измельчения.

    3.22 пух (fluff): Измельченные обрезки в форме филаментных нитей.

    3.22.1 Обсуждение

    Общепринятое использование термина «пух, fluff» также относится к фракциям, полученным путем обработки с помощью ножевого измельчителя в процессе коммерческой переработки таких прочных товаров, как автомобили.

    3.23 гетерогенность (heterogeneity): Степень неоднородности компонентов или химических характеристик в полимерных материалах.

    3.23.1 Обсуждение

    Материал может быть гомогенным относительно одного компонента или характеристики, но быть гетерогенным по отношению к другому.

    3.24 гомогенизация (homogenizing): Процесс обработки для увеличения степени однородности компонентов или характеристик в полимерных материалах.

    3.25 гидролитически разлагаемый (hydrolytically degradable): Разлагаемые полимерные материалы, разложение которых является результатом гидролиза.

    3.26 загрязнение, примесь (impurity): См. 3.13.

    3.26.1 Обсуждение

    Английский термин «Impurity» считается устаревшим.

    3.27 промышленная переработка (industrial rework): Переработка продуктов генерируется различными компаниями или промышленными предприятиями, получившими их от компаний или заводов — производителей продуктов данной спецификации и состава, известных промышленному источнику материала.

    3.27.1 Обсуждение

    Материал не должен быть куплен у третьей стороны (например, у предприятия по измельчению и переупаковке), если на месте не будет системы документирования (регистрации) для предоставления гарантий, что материал очищен, освобожден от загрязнений и имеет один источник и один состав. Постпотребительский утилизированный материал не перерабатывается промышленными предприятиями и запрещен для использования в виде продукции.

    3.28 мусорная свалка (landfill): Место размещения отходов для их хранения на поверхности земли или в земле, находящееся под контролем и управлением соответствующих органов.

    3.29 лот (серия) (lot): Определенное количество некоторых продуктов (товаров), произведенных в единообразных условиях.

    3.29.1 Обсуждение

    Лот (серия) — это, прежде всего, коммерческий термин.

    3.30 восстановление материала (material recovery): Процесс обработки материала, включающий в себя механический, химический и органический рециклинги, но исключающий рекуперацию энергии.

    3.30.1 Обсуждение

    См. также восстановление, рекуперация.

    3.31 механический рециклинг (mechanical recycling): Обработка отходов полимерных материалов во вторичное сырье или продукты без значительного изменения химической структуры материала.

    3.31.1 Обсуждение

    Вторичное полимерное сырье имеет синоним «рециклат».

    3.32 микроизмельчение (micronizing): Процесс измельчения полимерных материалов до получения порошка мелкого помола (размером в несколько микрон в диаметре).

    3.33 низкосортный материал (off-grade material): Полимерные материалы (пластики), которые не соответствуют требованиям спецификации их производителя.

    3.34 органический рециклинг (organic recycling): Аэробный, т.е. путем компостирования, или анаэробный (биометанизация) процесс переработки биоразлагаемого пластика в управляемых условиях с использованием микроорганизмов, что приводит к производству стабильных органических остатков, метана и углекислого газа.

    3.35 полимерный материал, разлагаемый с помощью окислительного процесса (oxidatively degradable plastic): Полимерный материал (пластик), разлагаемый главным образом в процессе окисления.

    3.36 фоторазлагаемый пластик (photodegradable plastic): Пластик, разлагаемый главным образом под воздействием естественного дневного света.

    3.37 рециклинг полимерных материалов (пластиков) (plastics recycling): Процесс, посредством которого полимерные материалы или продукты, которые могли бы стать твердыми отходами, или полимерные продукты, которые уже не могут быть более использованы по назначению, собирают, обрабатывают и возвращают для использования в виде пластмассовых изделий; данный процесс включает в себя материалы, возвратившиеся из цепочки распределения.

    3.38 отходы полимерных материалов (пластиков) (plastics waste): Любые полимерные материалы (пластики) или объекты, от которых отказывается, намеревается отказаться или обязан отказаться их владелец.

    3.39 постпотребительский материал (postconsumer material): Полимерные материалы (пластики), использованная пользователями продукция, которая полностью выполнила свое назначение или невозможна для дальнейшего использования; они включают в себя материалы, возвращенные из цепочки распределения.

    3.39.1 Обсуждение

    Постпотребительский материал является частью обширной категории восстановленных материалов. Постпотребительские пластики (полимерные материалы) могут быть получены из домашних и коммунальных хозяйств или коммерческих и промышленных предприятий, являвшихся пользователями данного продукта. Некоторые юридические лица используют термин «посткоммерческий» для идентификации большого количества похожего или идентичного посткоммерческого материала, полученного из разных источников, за исключением домашнего хозяйства. В качестве другого термина для постпотребительского пластика используется «постпотребительские смолы».

    3.40 предпотребительский полимерный материал (preconsumer plastics material): Полимерные материалы (пластики), которые были выведены из потока отходов перед тем, как попасть к потребителю, исключая повторное использование таких материалов, которые уже подвергались переделке, были повторно измельчены, или отходы, полученные на производстве и подлежащие переработке на этом же самом производстве.

    3.41 очищение материала (purge material): Материал, полученный в результате прохождения полимерного материала через технологическое оборудование для обработки полимерных материалов с целью очистки, или когда происходит изменение одного полимера до другого, или изменение цвета или сорта одного полимерного материала до другого.

    3.42 реконструированный (восстановленный) полимерный материал (пластик) (reconstituted plastic): Материал, полученный в результате химического или теплового разложения отходов полимерных материалов на основные компоненты, с дальнейшим химическим преобразованием в материал подходящего состава.

    3.43 восстановленный материал (recovered material): Материалы (полимерные) и побочные продукты, которые были разделены (сепарированы), выделены или удалены из потока твердых отходов, не включая те материалы и побочные продукты, которые были получены и использованы в результате оригинального производственного процесса.

    3.43.1 Обсуждение

    Это определение относится только к постпотребительским и предпотребительским материалам независимо от того, были ли полимерные материалы подвергнуты смешиванию, переработке, измельчению или восстановлению. Исключаются исходные, а также переработанные, измельченные и очищенные полимерные материалы, находящиеся в том же самом производственном процессе.

    3.44 восстановление (recovery): Обработка отходов (полимерных материалов) для достижения исходной цели или других целей, включая рекуперацию энергии.

    3.45 рециклат (recyclate): Полимерный материал, полученный в результате рециклинга (утилизации, вторичной переработки) пластика.

    3.46 содержание рециклированного компонента (recycled content): Содержание рециклата в материале или продукте, выраженное в весовых процентах или процентах от массы.

    3.47 рециклированный полимерный материал (recycled plastic): См. 3.45.

    3.48 рециклинг, утилизация, вторичная переработка (recycling): Обработка отходов в процессе производства (пластмасс, полимерных материалов) для достижения исходных целей или других целей, исключая рекуперацию энергии.

    3.49 измельчение (regrind): Измельчение или гранулирование восстановленных полимерных материалов, утилизированных путем измельчения, гранулирования и выпускаемых для использования в домашнем хозяйстве.

    3.49.1 Обсуждение

    Термин «измельчение» часто используют для описания полимерных материалов в форме отходов, полученных в процессе производства или использования в домашнем хозяйстве.

    3.50 восстановление (рекуперация) ресурсов (resource recovery): Восстановление (рекуперация) материалов или энергии.

    3.51 повторное использование (reuse): Использование продукта более одного раза, в его оригинальной (исходной) форме.

    3.51.1 Обсуждение

    Ввиду того что вновь используемый продукт не был выброшен, для его повторного использования не требуется восстановления.

    3.52 измельчение (shredding): Любой механический процесс, с помощью которого отходы полимеров фрагментируются в нерегулируемые по размеру или форме обрезки (крошку).

    3.52.1 Обсуждение

    Обычно измельчение означает разрывание или разрезание материалов, которые не могут быть разрушены методами фрагментации, применяемыми к хрупким материалам, и проводится в молотковых мельницах или других подобных устройствах.

    3.53 источник сокращения (source reduction): Процесс, который способствует сокращению отходов на любом этапе — при проектировании, производстве, упаковке, приобретении и предоставлении материала для повторного использования.

    3.54 исходный полимерный материал (virgin plastic): Полимерный материал в форме крошки, гранул, порошка, хлопьев или жидкости, который не являлся объектом для использования или обработки, кроме требуемой для его первоначального производства.

    3.55 отходы (waste): Любое вещество или объект, который владелец выбрасывает, предполагает выбросить или обязан выбросить.

    3.56 полимерная смола широкой спецификации (wide-spec resin): Полимерная смола, которая по техническим требованиям отличается от исходной смолы, выпускаемой производителем, по одной или более характеристикам.

    3.56.1 Обсуждение

    Полимерная смола широкой спецификации также известна как сорт для широкого применения. К устаревшим терминам относятся «низкосортная» («off-spec») или «низкосортная исходная полимерная смола» («off-grade virgin resin»), которая согласно прежним определениям не соответствует спецификациям производителей.

    4 Назначение и применение

    4.1 Настоящее руководство предназначено для использования комитетами или агентствами, связанными с разработкой стандартов в области рециклинга, сокращения отходов и восстановления ресурсов. Такие стандарты должны обеспечить единообразные, стандартизированные подходы с помощью специалистов по разработке спецификаций, кодексов, органов, обладающих юрисдикцией, и пользователей.

    4.2 Предполагается, что будут разработаны более конкретные руководства или стандарты для рассмотрения специфических требований.

    5 Основные факторы

    5.1 Основные цели

    5.1.1 Включение утилизированных (рециклированных) полимерных материалов в стандарты, касающееся материальных и технических характеристик продукции, способствует уменьшению проблем в отношении размещения отходов и сохранения энергии, и, как оказалось, приносит пользу при анализе жизненного цикла пластиков.

    5.1.2 Применение стандартов должно быть сосредоточено на предоставлении руководства деятельностью по более широкому использованию переработанных полимерных материалов, а не на рассмотрении модификаций, связанных с измельчением, переработкой или восстановлением пластмасс, которые являются промежуточными материалами, образующимися на начальных стадиях производства.

    5.1.3 В соответствующих разделах стандартов должны быть ссылки на стандарты, имеющие отношение к обращению твердых отходов, рециклингу, разложению, разделению и загрязнению полимерных материалов, их постпотребительскому использованию и т.п. (ГОСТ Р 52107, ГОСТ Р 52108)*.
    _______________
    * Дополнение дано с учетом потребностей национальной экономики Российской Федерации.

    5.1.4 По возможности в стандартах необходимо предусмотреть идентификацию или маркировку продуктов, которые содержат утилизированные полимерные материалы или другие восстановленные материалы.

    5.2 Пересмотр технических требований/стандартов

    5.2.1 Рециклированные полимерные материалы могут использоваться в качестве сырья, за исключением спецификаций, определенным образом ограничивающих их использование в соответствии с функциональными или нормативными требованиями.

    5.2.2 Спецификация или стандарт, который в текущий период ограничивает использование переработанных полимерных материалов или подразумевает ограничение путем конкретного упоминания о неприемлемости переработанного пластика (или других подобных материалов), будет рассматриваться и в случае необходимости пересматриваться. Если ограничение правомочно в связи с известными производственными причинами, должно быть зафиксировано соответствующее объяснение.

    5.3 Терминология


    Чтобы получить максимальный эффект и уменьшить путаницу, терминам, связанным с рециклированными (утилизированными) полимерными материалами, необходимо дать четкие определения, а идентичные термины должны быть использованы для одного и того же понятия во всех стандартах [1].

    5.4 Использование стандартов

    5.4.1 Стандарты, относящиеся к рециклингу, должны основываться на стандартах, которые предоставляют информацию о конкретных методах оценки конечного потребления, включая методы испытаний и определение критериев конечного потребления. Использование стандартов по проектированию, которые требуют рассмотрения конкретных материалов, не рекомендуется.

    5.4.2 Требования к переработке, изложенные в стандартах, должны поддерживаться и не снижаться в отношении разрешений для использования переработанных полимерных материалов. Когда речь идет об отдельных продуктах, должны быть установлены технические требования ко вторичному и более низкому уровню переработки, если требования были разделены и четко определены.

    5.4.3 Должны быть приложены усилия, чтобы препятствовать внесению дополнительных технических требований (и их расширению), модифицируя стандарты для их применения в области переработанных полимерных материалов.

    5.5 Проектирование проведения утилизации


    Проектировщики и производители продукции из полимерных материалов при рассмотрении проекта должны учитывать срок службы, сокращение количества отходов, повторное использование и проведение утилизации. Не существует никаких сомнений в том, что компоненты должны быть годными для повторного использования или быть готовы к перемещению при разделении в процессе утилизации.

    5.6 Обеспечение качества


    Стандарты для утилизированных материалов должны касаться вопросов обеспечения качества, чтобы гарантировать постоянное качество продукта. В том случае, если история продукта известна в недостаточной степени, может потребоваться проведение более жесткого и частого контроля.

    5.7 Идентификация продукции из полимерного материала (пластика)

    5.7.1 Чтобы достичь эффективного разделения и сортировки компонентов для увеличения ценности восстановленных материалов, необходимо проводить идентификацию материала путем маркировки частей из полимерных материалов (пластика).

    5.7.2 Для идентификации основных классов должны быть использованы терминология и сокращения, приведенные в [1].

    5.8 Разделение и сортировка

    5.8.1 В стандартах для утилизированных полимерных материалов должны рассматриваться проблемы, относящиеся к разделению различных пластиков или первоначальной сортировке для предотвращения смешивания.

    5.8.2 Рентабельные методы рециклинга полимерных материалов обычно существуют в тех случаях, когда имеется значительный источник однородного сырья, т.е. пластмассовых бутылей из-под напитков. Нехватка однородного сырья препятствует усилиям по переработке определенных полимерных материалов. Дополнительная стоимость и технические проблемы сортировки являются чрезмерно высокими, и во многих случаях усилия по разделению продуктов на характерные для определенного класса компоненты являются нерентабельными (например, для многослойных пленочных материалов). Эти продукты лучше использовать для целей рекуперации ресурсов/энергии (см. 5.13).

    5.9 Загрязняющие вещества

    5.9.1 В процессе предшествующего производства или использования переработанные полимерные материалы могут содержать одно или более загрязняющих веществ. В стандартах должны рассматриваться вопросы идентификации, количественного определения, удаления или анализа загрязняющих веществ.

    5.9.2 В стандартах должны рассматриваться известные методы удаления загрязняющих веществ, включая описание путей отделения и анализа загрязняющих веществ.

    5.10 Наполнители


    Утилизированные полимерные материалы, принадлежащие к определенному классу, могут быть использованы в качестве наполнителей в материалах, принадлежащих к другому классу. Другие восстановленные материалы (например, стекло или зола) могут также использоваться в качестве наполнителей.

    5.11 Термореактивные материалы/резина


    Термореактивные материалы и нетермопластические эластомеры (резина) являются подходящими для использования в качестве наполнителей в некоторых операциях по рециклингу термопластов.

    5.12 Реконструированные (восстановленные) продукты


    Восстановление полимеров является идеальным методом для проведения утилизации и рекуперации. Утилизируемые постпотребительские и предпотребительские продукты деполимеризуются до мономеров или полимеров с более низкой молекулярной массой, преобразуясь до исходного класса полимеров под химическим воздействием.

    5.13 Разлагаемые продукты

    5.13.1 В стандартах могут рассматривать разлагаемые продукты, а также идентифицировать и классифицировать эти разлагаемые полимерные материалы, а также добавки, которые стимулируют разложение. В некоторых случаях возникает необходимость в их отделении от других утилизированных полимерных материалов. К типам разлагаемых полимерных материалов относятся: биоразлагаемый, гидролитически разлагаемый, разлагаемый путем окисления и фоторазлагаемый.

    5.13.2 Системы, использующие цветную кодировку или маркировку конкретных разлагаемых продуктов, могут быть рассмотрены как вспомогательные для предотвращения неумышленного смешивания.

    5.14 Рекуперация ресурсов/энергии


    Некоторые утилизируемые продукты настолько трудно разделить на многочисленные отдельные основные классы полимеров, что единственным эффективным методом восстановления является сжигание или рекуперация тепловой энергии.

    5.15 Определение содержания утилизированных полимеров и сертификация продуктов, их содержащих

    5.15.1 Производители продукта должны определить содержание восстановленных полимерных предпотребительских или постпотребительских материалов по массе, %, в выпускаемом полимерном продукте.

    5.15.2 Содержание утилизированных полимеров, %, в выпускаемом продукте должно рассчитываться по массе, а не по объему.

    5.15.3 Если полимерные материалы уже используются в продукте, процентное содержание рециклата рассчитывается относительно общей массы.

    5.15.4 Если продукт содержит не только полимерные материалы, при определении содержания рециклата используется только общая масса полимерного материала.

    5.16 Сертификация

    5.16.1 Покупатели продукта или материала могут потребовать сертификаты — свидетельства о процентном содержании и типе рециклата (предпотребительский или постпотребительский материал).

    5.16.2 Сертификаты о содержании переработанных материалов должны поддерживаться записями при покупке сырья и производстве готовой продукции.

    5.16.3 Процедуры для сбора сопроводительных данных для сертификатов о содержании рециклата могут быть включены в записи об обеспечении и контроле качества с соответствующими формулировками.

    5.17 Неправильно примененная/вводящая в заблуждение маркировка


    Утилизированные и переработанные материалы должны быть надлежащим образом промаркированы и идентифицированы. Продукт должен идентифицироваться по проценту и источнику, т.е. относительно постпотребительской или предпотребительской категории. Ненадлежащая идентификация измельченного или переработанного материала является противозаконной согласно некоторым юрисдикциям.

    5.18 Ответственность производителя продукта и материала


    Производитель несет полную ответственность по гарантированию единого подхода к качеству продукта с надлежащими маркировкой и идентификацией, соответствующими необходимым техническим требованиям.

    Приложение ДА (справочное). Сведения о соответствии ссылочных национальных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте

    Приложение ДА
    (справочное)



    Таблица ДА.1

    Обозначение ссылочного национального стандарта

    Степень соответствия

    Обозначение и наименование ссылочного международного стандарта

    ГОСТ 28860-90

    MOD

    ISO 1629:1987 Каучуки и латексы. Номенклатура

    Примечание — В настоящей таблице использовано следующее условное обозначение степени соответствия стандарта:

    — MOD — модифицированный стандарт.

    Библиография

    [1]

    Г.В.Комаров. Международные сокращенные обозначения полимеров и ПМ и их полные названия на русском языке // Ж. Полимерные материалы. — 2009, N 11, с.38-47

    УДК 678.5:502.171;

    ОКС 01.040.83

    ОКСТУ 0004

    678.5.028.6;

    83.080.01

    0017

    678.5-027.32/33;

    006.354

    Ключевые слова: рециклинг полимерных материалов, полимерные материалы, восстановленные полимерные материалы, утилизированные полимерные материалы, рекуперация ресурсов, сокращение отходов




    Электронный текст документа
    подготовлен АО «Кодекс» и сверен по:
    официальное издание
    М.: Стандартинформ, 2018

    Основы: определение и свойства полимеров

    Если вам нужна основная информация о пластиковых материалах, это то место, где ее можно найти. Здесь вы узнаете определение и свойства полимеров — еще одно название пластмасс.

    Самое простое определение полимера — это полезное химическое вещество, состоящее из множества повторяющихся единиц. Полимер может быть трехмерной сетью (подумайте о повторяющихся единицах, связанных вместе слева и справа, спереди и сзади, вверх и вниз) или двумерной сетью (подумайте о повторяющихся единицах, связанных вместе слева, справа, вверх и вниз в лист) или одномерная сеть (подумайте о повторяющихся единицах, связанных слева и справа в цепочке).Каждая повторяющаяся единица — это «-мер» или основная единица, причем «полимер» означает множество повторяющихся единиц. Повторяющиеся элементы часто состоят из углерода и водорода, а иногда и из кислорода, азота, серы, хлора, фтора, фосфора и кремния. Чтобы создать цепь, многие звенья или «-меры» химически связаны или полимеризуются вместе. Соединение бесчисленных полос плотной бумаги вместе, чтобы сделать бумажные гирлянды, или соединение сотен скрепок, чтобы сформировать цепочки, или нанизывание бусинок помогает визуализировать полимеры.Полимеры встречаются в природе и могут быть изготовлены для удовлетворения конкретных потребностей. Промышленные полимеры могут представлять собой трехмерные сети, которые после образования не плавятся. Такие сети называются полимерами THERMOSET. Эпоксидные смолы, используемые в двухкомпонентных клеях, представляют собой термореактивные пластмассы. Промышленные полимеры также могут быть одномерными цепями, которые можно плавить. Эти цепи представляют собой ТЕРМОПЛАСТИЧЕСКИЕ полимеры, также называемые ЛИНЕЙНЫМИ полимерами. Пластиковые бутылки, пленки, чашки и волокна — это термопласты.

    В природе много полимеров.Основными природными полимерами являются дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК), определяющие жизнь. Шелк, волосы и рог паука — это белковые полимеры. Крахмал может быть полимером, как и целлюлоза в древесине. Латекс каучукового дерева и целлюлоза использовались в качестве сырья для производства полимерной резины и пластмасс. Первым синтетическим пластиком был бакелит, созданный в 1909 году для корпусов телефонов и электрических компонентов. Первым произведенным полимерным волокном была вискоза из целлюлозы в 1910 году.Нейлон был изобретен в 1935 году, когда искали синтетический паучий шелк.

    Структура полимеров

    Многие обычные классы полимеров состоят из углеводородов, соединений углерода и водорода. Эти полимеры специально состоят из атомов углерода, связанных друг с другом в длинные цепи, которые называются основной цепью полимера. Из-за природы углерода один или несколько других атомов могут быть присоединены к каждому атому углерода в основной цепи.Есть полимеры, которые содержат только атомы углерода и водорода. Полиэтилен, полипропилен, полибутилен, полистирол и полиметилпентен являются их примерами. Поливинилхлорид (ПВХ) содержит хлор, связанный с углеродной основой. Тефлон имеет фтор, связанный с углеродной основой.

    Другие распространенные промышленные полимеры имеют скелеты, которые содержат элементы, отличные от углерода. Нейлоны содержат атомы азота в повторяющейся единичной основной цепи. Полиэфиры и поликарбонаты содержат кислород в позвоночнике.Есть также некоторые полимеры, которые вместо углеродной основы имеют кремниевую или фосфорную основу. Они считаются неорганическими полимерами. Один из наиболее известных полимеров на основе силикона — Silly Putty ® .

    Молекулярное устройство полимеров

    Подумайте, как макароны с лапшой выглядят на тарелке. Это похоже на то, как могут быть расположены линейные полимеры, если они не имеют определенного порядка или являются аморфными. Контроль процесса полимеризации и гашение расплавленных полимеров может привести к аморфной организации.Аморфное расположение молекул не имеет дальнего порядка или формы, в которой располагаются полимерные цепи. Аморфные полимеры обычно прозрачны. Это важная характеристика для многих приложений, таких как пищевая упаковка, пластиковые окна, линзы для фар и контактные линзы.

    Очевидно, не все полимеры прозрачны. Полимерные цепи в объектах, которые являются полупрозрачными и непрозрачными, могут иметь кристаллическую структуру. По определению, кристаллическая структура имеет атомы, ионы или, в данном случае, молекулы, расположенные в виде различных структур.Обычно вы думаете о кристаллических структурах в поваренной соли и драгоценных камнях, но они могут встречаться и в пластмассах. Подобно тому, как закалка может привести к образованию аморфных структур, обработка может контролировать степень кристалличности тех полимеров, которые способны кристаллизоваться. Некоторые полимеры никогда не кристаллизуются. Другие предназначены для кристаллизации. Как правило, чем выше степень кристалличности, тем меньше света может проходить через полимер. Следовательно, степень прозрачности или непрозрачности полимера может напрямую зависеть от его кристалличности.Кристалличность дает преимущества в прочности, жесткости, химической стойкости и стабильности.

    Ученые и инженеры всегда производят более полезные материалы, манипулируя молекулярной структурой, которая влияет на получаемый конечный полимер. Производители и переработчики вводят в базовые полимеры различные наполнители, армирующие элементы и добавки, расширяя возможности продукта.

    Характеристики полимеров

    Большинство производимых полимеров являются термопластичными, что означает, что после образования полимера его можно нагревать и реформировать снова и снова.Это свойство упрощает переработку и облегчает переработку. Другая группа, термореактивные, не подлежит переплавке. После образования этих полимеров повторный нагрев приведет к окончательному разложению материала, но не к расплавлению.

    Каждый полимер имеет очень разные характеристики, но большинство полимеров имеют следующие общие характеристики.

    1. Полимеры могут быть очень устойчивы к химическим веществам. Учтите, что в вашем доме все чистящие жидкости упакованы в пластик.Чтение предупреждающих этикеток, которые описывают, что происходит при попадании химического вещества на кожу или в глаза или при проглатывании, подчеркнет необходимость химической устойчивости пластиковой упаковки. В то время как растворители легко растворяют некоторые пластмассы, другие пластмассы обеспечивают безопасную, небьющуюся упаковку для агрессивных растворителей.

    2. Полимеры могут быть как теплоизоляционными, так и электроизоляционными. Прогулка по вашему дому укрепит эту концепцию, поскольку вы рассматриваете все приборы, шнуры, электрические розетки и проводку, которые сделаны или покрыты полимерными материалами. Термостойкость очевидна на кухне с ручками для кастрюль и сковородок из полимеров, ручками для кофейников, пенопластом холодильников и морозильников, изолированными чашками, холодильниками и посудой для микроволновой печи. Термобелье, которое носят многие лыжники, изготовлено из полипропилена, а наполнитель зимних курток — из акрила и полиэстера.

    3. Обычно полимеры очень легкие по весу и обладают значительной прочностью. Рассмотрите диапазон применения, от игрушек до каркаса космических станций или от тонкого нейлонового волокна в колготках до кевлара, который используется в пуленепробиваемых жилетах. Некоторые полимеры плавают в воде, а другие тонут. Но по сравнению с плотностью камня, бетона, стали, меди или алюминия все пластмассы являются легкими материалами.

    4. Полимеры можно обрабатывать различными способами. Экструзия позволяет производить тонкие волокна или тяжелые трубы, пленки или пищевые бутылки. Литье под давлением позволяет производить очень сложные детали или большие панели кузова автомобиля. Пластмассы можно формовать в барабаны или смешивать с растворителями, чтобы получить клеи или краски. Эластомеры и некоторые пластмассы растягиваются и очень эластичны. Некоторые пластмассы, например, бутылки для безалкогольных напитков, при обработке растягиваются, чтобы сохранить свою форму.Другие полимеры могут быть вспенены, например полистирол (Styrofoam ™), полиуретан и полиэтилен.

    5. Полимеры — это материалы с неограниченным диапазоном характеристик и цветов. Полимеры обладают множеством неотъемлемых свойств, которые могут быть дополнительно улучшены широким спектром добавок для расширения сферы их применения и применения. Полимеры могут имитировать волокна хлопка, шелка и шерсти; фарфор и мрамор; а также алюминий и цинк.Из полимеров также можно производить продукты, которые не всегда можно получить из мира природы, например прозрачные листы и гибкие пленки.

    6. Полимеры обычно производятся из нефти, но не всегда. Многие полимеры состоят из повторяющихся элементов, полученных из природного газа, угля или сырой нефти. Но повторяющиеся единицы строительных блоков иногда могут быть сделаны из возобновляемых материалов, таких как полимолочная кислота из кукурузы или целлюлоза из хлопкового пуха.Некоторые пластмассы всегда делались из возобновляемых материалов, таких как ацетат целлюлозы, используемый для рукояток отверток и подарочной ленты. Когда строительные блоки могут быть более экономичными из возобновляемых материалов, чем из ископаемого топлива, либо старые пластмассы находят новое сырье, либо вводятся новые пластмассы.

    7. Полимеры можно использовать для изготовления предметов, которые не имеют альтернативы из других материалов.Из полимеров можно получать прозрачные водонепроницаемые пленки. ПВХ используется для изготовления медицинских трубок и пакетов для крови, которые продлевают срок хранения крови и продуктов крови. ПВХ безопасно доставляет воспламеняющийся кислород по негорючим гибким трубкам. А антитромбогенный материал, такой как гепарин, может быть включен в гибкие катетеры из ПВХ для операций на открытом сердце, диализа и сбора крови. Многие медицинские устройства полагаются на полимеры для обеспечения эффективного функционирования.

    Управление твердыми отходами

    Обращаясь ко всем превосходным свойствам полимеров, не менее важно обсудить некоторые проблемы, связанные с материалами.Большинство пластмасс разрушаются на ярком солнечном свете, но никогда полностью не разлагаются при захоронении на свалках. Однако другие материалы, такие как стекло, бумага или алюминий, также не разлагаются на свалках. Однако некоторые биопластики разлагаются до углекислого газа и воды ТОЛЬКО на специально разработанных предприятиях по компостированию пищевых отходов. Они не разлагаются при других обстоятельствах.

    Для 2005 1 характеристика твердых бытовых отходов EPA перед переработкой в ​​США показала, что пластмассы составили 11.8 процентов нашего мусора по весу по сравнению с бумагой, которая составляла 34,2 процента. Стекло и металлы составили 12,8 процента по весу. А дворовая обрезка составила 13,1 процента от массы твердых бытовых отходов. Пищевые отходы составили 11,9 процента твердых бытовых отходов. Характеристики, которые делают полимеры такими привлекательными и полезными, легкие и практически безграничные физические формы многих полимеров, разработанных для обеспечения определенного внешнего вида и функциональности, делают вторичную переработку после потребителя сложной задачей. Когда можно собрать достаточное количество использованных пластиковых предметов, компании разрабатывают технологию переработки использованного пластика.Уровень переработки всех пластмасс не так высок, как хотелось бы. Но уровень рециркуляции 1170 000 000 фунтов бутылок из полиэстера, 23,1%, переработанных в 2005 г., и 953 000 000 фунтов бутылок из полиэтилена высокой плотности, 28,8%, переработанных в 2005 г., показывает, что при наличии критической массы определенного материала рециркуляция может стать серьезной проблемой. коммерческий успех 2 .

    Заявки на переработку пластмасс растут с каждым днем. Переработанный пластик можно смешивать с первичным пластиком (пластиком, который ранее не обрабатывался) без ущерба для свойств во многих областях применения.Из переработанного пластика делают полимерную древесину для использования в столах для пикника, заборах и на открытых игровых площадках, что обеспечивает низкие эксплуатационные расходы, отсутствие осколков продуктов и экономию натуральной древесины. Пластик из бутылок с безалкогольными напитками и водой может быть превращен в волокно для производства ковров или из новых бутылок для еды. Переработка по замкнутому циклу действительно имеет место, но иногда наиболее ценное использование переработанного пластика — это применение, отличное от первоначального.

    Вариант для пластмасс, которые не перерабатываются, особенно загрязненных, таких как использованная пищевая пленка или подгузники, может быть системой преобразования отходов в энергию (WTE).В 2005 году 13,6% твердых бытовых отходов США было переработано в системах WTE 1 . Когда местные жители решают использовать системы переработки отходов в энергию для управления твердыми отходами, пластик может стать полезным компонентом.

    Контролируемое горение полимеров производит тепловую энергию. Тепловая энергия, производимая при сжигании пластиковых муниципальных отходов, не только может быть преобразована в электрическую, но также помогает сжигать мокрый мусор, который присутствует. Бумага также выделяет тепло при горении, но не так сильно, как пластик.С другой стороны, стекло, алюминий и другие металлы не выделяют энергии при горении.

    Чтобы лучше понять процесс сжигания, рассмотрим дым, исходящий от горящего предмета. Если зажечь дым зажженной пропановой горелкой, можно увидеть, что дым исчезает. Это упражнение показывает, что побочные продукты неполного сгорания все еще горючие. Правильное сжигание сжигает материал и побочные продукты первоначального сжигания, а также заботится об атмосферных выбросах и твердых выбросах для обеспечения общественной безопасности.

    Некоторые пластмассы могут быть переработаны в компост либо из-за специальных добавок, либо из-за структуры полимеров. Компостируемые пластмассы часто требуют более интенсивных условий для разложения, чем компостные кучи на заднем дворе. Для компостируемых пластиков рекомендуются коммерческие компостеры. В 2005 г. при компостировании 1 переработано 8,4% твердых бытовых отходов США.

    Пластмассы также можно безопасно засыпать на сушу, хотя ценный энергетический ресурс пластмасс в этом случае будет потерян для вторичной переработки или улавливания энергии.В 2005 г. 1 54,3% твердых бытовых отходов США приходилось на захоронение. Пластмассы используются для облицовки свалок, чтобы улавливать фильтрат и не загрязнять грунтовые воды. Не разлагающийся пластик помогает стабилизировать почву, так что после закрытия свалки земля может быть достаточно стабильной, чтобы ее можно было использовать в будущем.

    Полимеры влияют на каждый день нашей жизни. У этих материалов так много разнообразных характеристик и применений, что их полезность может быть измерена только нашим воображением.Полимеры — это материалы прошлых, настоящих и будущих поколений.

    1 Агентство по охране окружающей среды США, «Твердые бытовые отходы в США, 2005 г. Факты и цифры», EPA530-R-06-011, октябрь 2006 г.
    2 Американский химический совет, «2005 г. Отчет об утилизации бутылок »

    Полимеры: от ДНК до резиновых уток

    Что общего у ДНК, резиновых уток и странных плащей семидесятых?

    Это все полимеры.

    Хотя вы можете этого не осознавать, полимеры есть повсюду вокруг нас: не только в наших игрушках, одежде и множестве пластиковых изделий, но и в том, что мы едим, и даже в наших телах. Но что такое полимеры? Они такие же, как пластмассы? Как их сделать? И при чем тут скрепки?

    Что такое полимер?

    Полимеры крупные молекулы .Они состоят из ряда более мелких молекул, известных как мономеры.

    «Поли» означает множество, а «мер» означает часть, поэтому полимер означает множество частей. Мономер означает одну часть. Полимер состоит из ряда соединенных вместе мономеров.

    Один из способов мышления о полимерах — это цепочка связанных скрепок.

    Полимер — это большая молекула, состоящая из более мелких, связанных вместе молекул, называемых мономерами. Источник изображения: AJ Cann / Flickr.

    Допустим, вы чувствуете себя творчески и решаете создать узор (один серебряный, один красный, один серебряный), который затем повторяете в длинной цепочке.Вы можете решить добавить несколько дополнительных скрепок к основной цепочке. Или вы можете подумать, что настенная подвеска из канцелярских скрепок была бы отличной идеей (давайте посмотрим правде в глаза, кто бы не стал?) И соединить несколько цепочек крест-накрест, чтобы образовать сеть, похожую на циновку.

    Подобно скрепкам, мономеры могут соединяться в длинные цепочки. Эти цепи могут быть линейными, разветвленными или сетевыми. Когда вы делаете цепочку из скрепок, это проволока из соединенных скрепок, которая скрепляет ваше творение. Мономеры соединяются вместе, образуя полимерные цепи, образуя ковалентные связи, то есть разделяя электроны.Затем другие связи удерживают группы цепей вместе, образуя полимерный материал.

    Полимеры природные и синтетические

    Когда большинство людей думают о полимерах, первое, что приходит в голову, как правило, сделано руками человека — например, австралийские банкноты или странные плащи из ПВХ семидесятых. Но есть также много полимеров, которые встречаются в природе. Крахмалы, содержащиеся в кукурузе и картофеле, представляют собой полисахариды (сахарные полимеры).Шелк и волосы — это полимеры, известные как полипептиды. Целлюлоза, из которой состоит клеточная стенка растений, — еще один природный полимер. Белки, которые мы едим и из которых мы состоим, представляют собой полимеры, состоящие из аминокислот. И даже наша ДНК — это полимер, состоящий из мономеров, называемых нуклеотидами.

    Первые искусственные полимеры были фактически модифицированными версиями этих природных полимеров. Целлулоид, материал, из которого делали фильм немое кино, представлял собой пластик, созданный из химически модифицированной целлюлозы.Первым полностью синтетическим полимером (то есть произведенным людьми путем химического синтеза), изобретенным в первые годы двадцатого века, был бакелит: пластик, полученный путем реакции фенола и формальдегида под давлением при высоких температурах. Он был обнаружен, когда его изобретатель, Лео Бэкеланд, пытался найти замену шеллаку, натуральному полимеру, полученному из панцирей азиатских лаковых жуков.

    Ранние полимеры, такие как целлулоид, были изготовлены из модифицированных природных полимеров. Источник изображения: Wikimedia Commons.

    Сегодня существуют все виды синтетических полимеров, от полиэтилена (самый распространенный пластик в мире) до полиэстера. Их используют для создания всего: от водосточных труб и бутылок для напитков до термоусадочной пленки и шпателей. Различные комбинации мономеров в этих длинных полимерных цепях приводят к полимерам с разными свойствами (подробнее о том, как и почему, чуть позже), поэтому полимеры могут быть созданы в зависимости от того, какие характеристики вам нужны для вашего материала — прочность, долговечность, гибкость. и так далее

    Полимеры и пластмассы: в чем разница?

    Хотя слова «полимер» и «пластик» часто используются как синонимы, на самом деле пластик — это всего лишь один вид полимера.Это пластичные полимеры. Другими словами, их можно формовать, например, с помощью тепла.

    Многие пластмассы синтезируются из углеводородсодержащего масла или нефти (хотя не все пластмассы: например, биопластики могут быть получены из растений или даже из бактерий). Процесс превращения масла в пластик обычно выглядит примерно так. Сначала нефтеперерабатывающий завод расщепляет нефть на мелкие углеводороды (мономеры). Нефтехимический завод получает мономеры, и, используя процессы, которые мы сейчас опишем, они превращаются в полимеры.Наконец, полимеры в виде смолы (массы полимерных цепей) поступают на завод по производству пластмасс, где добавки придают пластику желаемые свойства. Затем его отливают в пластмассовые изделия.

    Полимеризация: как получаются полимеры

    Соединение длинной цепочки молекул называется полимеризацией.

    Чтобы не усложнять задачу, давайте рассмотрим один из видов полимеризации, который называется «аддитивная полимеризация».Помимо полимеризации — как вы уже догадались — мономеры просто складываются вместе по повторяющейся схеме. В результате не создается никакой другой, дополнительной субстанции.

    (Другой способ создания полимеров называется конденсационной полимеризацией. В этом процессе, когда каждый мономер добавляется к цепи, в качестве побочного продукта образуется дополнительная небольшая молекула, такая как вода. Нейлон и полиэфир сделаны таким образом.)

    Аддитивная полимеризация основана на использовании мономера с двойной связью, соединяющей два атома углерода.Вводится молекула, называемая свободным радикалом, которая заставляет двойную связь открываться и связываться со следующей молекулой мономера. Полимерная цепь образуется, когда одна и та же основная единица повторяется снова и снова в регулярной цепной структуре. Хотя использование свободных радикалов таким образом не является новой идеей, химики регулярно открывают молекулы, которые намного эффективнее создают полимеры. Это означает, что полимеры можно производить быстрее, дешевле, чище и с большим контролем над конечным продуктом.

    Давайте увеличим масштаб и рассмотрим этот процесс более подробно на примере образования полиэтилена.

    Полиэтилен — простейший синтетический полимер. Он состоит только из одного типа мономера — этилена, состоящего из двух атомов углерода и двух атомов водорода. (Другие полимеры могут состоять из двух или более различных мономеров.) Полиэтилен образуется, когда многие тысячи молекул этилена соединяются встык.

    Процесс начинается с нагревания молекулы, например перекиси водорода.

    Пероксид водорода

    Это заставляет его расщепляться на две части, образуя свободный радикал.Свободный радикал — это молекула с одним неспаренным электроном. Электроны — экстраверты атомного мира; они действительно не справляются с одиночеством. Или, говоря техническим языком, молекула с неспаренным электроном во внешней валентной оболочке является нестабильной молекулой. В любом случае одинокий электрон захочет образовать пару с другим электроном.

    Образованный свободный радикал

    Теперь представим нашу молекулу этилена.

    Молекула этилена

    Свободный радикал ищет другой электрон, с которым соединяется одинокий электрон.

    Свободный радикал с неспаренным электроном

    Он атакует двойную связь, соединяющую два атома углерода в молекуле этилена, и удаляет электрон.

    Разрывы двойной связи

    Его электроны благополучно соединились, свободный радикал присоединяется к одному из атомов углерода.

    Другой углерод, ранее благополучно спаренный, теперь имеет неспаренный электрон. Он превратился в свободный радикал, в котором один неспаренный электрон стремится соединиться с другим, чтобы образовать пару.

    Начало полимерной цепи

    Вводится вторая молекула этилена.Вновь созданный свободный радикал разрывает связь углерод-углерод, удаляя электрон и создавая новый свободный радикал с одним неспаренным электроном на конце.

    Построение полимерной цепи

    Это продолжается как цепная реакция с образованием длинной цепи по мере добавления новых молекул этилена.

    Сеть продолжает строительство

    Процесс продолжается до тех пор, пока свободные радикалы не встретятся с другим свободным радикалом, завершая цепочку.

    Завершение цепочки

    Теперь у нас есть полимер, полиэтилен, состоящий из мономера (повторяющегося звена) этилена.

    Полиэтилен

    Некоторыми другими примерами полимеров, образованных таким образом, являются полихлорэтилен (ПВХ), используемый для изготовления таких вещей, как водопроводные трубы и изоляция для электрических кабелей, и полипропилен, используемый в таких продуктах, как резиновые утки (и другие игрушки), а также при переработке в волокна , ковры.

    Разные полимеры с разными свойствами

    Способ расположения молекул придает разным полимерам разные свойства.Манипулируя молекулярной структурой, можно создавать разные полимеры — в зависимости от того, нужен ли вам материал, который будет прочным, эластичным, пригодным для вторичной переработки или чем-то еще.

    Полиэтилен, например, имеет длинные полимерные цепи, расположенные рядом. Их часто описывают как спагетти: при нагревании они могут раскручиваться и легко скользить друг по другу, давая гибкий материал. Когда они остывают, цепи взаимодействуют и запутываются. Полиэтилен можно плавить и преобразовывать в новую форму снова и снова.Эти плавкие, изменяемые полимеры известны как термопласты. Другие примеры включают полистирол и полипропилен.

    Прочность полимеров также варьируется в зависимости от того, как расположены молекулы. Если использовать нашу аналогию со скрепкой, вы можете решить, что несколько скрепок будут отходить от вашей основной линии. Это может показаться довольно забавным, но если вы решите превратить его в настенную подвеску, будет сложно соединить ее с другой цепочкой в ​​обычном соединительном узоре. Как и ваша забавная скрепка с боковыми разветвлениями, полимерные цепи с боковыми ответвлениями не могут выстраиваться вместе в обычный узор.В результате получается полимер с более низкой плотностью. Примером может служить полиэтилен низкой плотности (LDPE) — мягкий материал, в который упаковывают и упаковывают полиэтиленовые пакеты (например, тот, в который можно завернуть бутерброд). Напротив, полимерные цепи, не имеющие боковых ответвлений, могут выстраиваться в одну линию, образуя регулярную (кристаллическую) структуру. Получаемый полимер прочнее и имеет большую плотность. Примером может служить полиэтилен высокой плотности (HDPE), который используется для изготовления пластиковых бутылок, пищевых контейнеров и водопроводных труб.

    В отличие от термопластичных полимеров являются термореактивными полимерами.Они не размягчаются при нагревании и после того, как придут в форму, в значительной степени останутся такими. Это потому, что полимерные цепи сильно сшиты в сети. Это вам не очень поможет, если вы хотите что-то мягкое и податливое, чтобы завернуть бутерброд. Тем не менее, это полезно для таких вещей, как автомобильные шины, поскольку шина, плавящаяся от жары, сделает поездку на пляж довольно интересной. Клеи и электрические компоненты также являются термореактивными полимерами.

    Цепи термопластичных полимеров (слева) проходят параллельно и поперек друг друга, но не соединяются.Напротив, термореактивные полимеры (справа) имеют сшитые цепи.

    Помимо расположения молекул, свойства полимера также определяются длиной молекулярной цепи. Короче говоря, чем больше, тем сильнее. Это связано с тем, что по мере увеличения длины молекулы общие силы связывания между молекулами становятся больше, что делает полимерную цепь более прочной. Когда, например, более тысячи атомов углерода выстраиваются в цепочку мономеров этилена, полученный полимер, полиэтилен, становится прочным и гибким.

    Контактные линзы VR и солнечные очки для печати

    Разработки синтетических полимеров выходят далеко за рамки пластиковых пакетов и бутылок для напитков. Следующим важным шагом могут стать гибкие электропроводящие полимеры. В виртуальную реальность (VR)? В недалеком будущем вы, возможно, сможете отказаться от толстых очков и вместо этого надеть пару контактных линз благодаря очень тонкому электропроводящему полимерному покрытию.Австралийские ученые также работают над легкими гибкими солнечными элементами, на которые можно дешево печатать полимерными чернилами с помощью обычного принтера. В городах будущего можно будет увидеть множество поверхностей — зданий, автомобилей и даже одежды — из этого материала, вырабатывающего энергию. Благодаря обилию дешевых одноразовых продуктов и упаковки пластмассы часто получают плохую репутацию (простите за каламбур) за их воздействие на окружающую среду — и это правильно. Но новые открытия в науке о материалах — от солнечных батарей до биоразлагаемых пластиков из природных материалов — также открывают перспективы более устойчивого будущего.

    Натуральные и синтетические полимеры — Центр Гельфанда

    Есть два типа полимеров: синтетические и натуральные. Синтетические полимеры получают из нефтяного масла и производятся учеными и инженерами. Примеры синтетических полимеров включают нейлон, полиэтилен, полиэфир, тефлон и эпоксидную смолу. Природные полимеры встречаются в природе и могут быть извлечены. Часто они бывают на водной основе. Примерами встречающихся в природе полимеров являются шелк, шерсть, ДНК, целлюлоза и белки.

    В предыдущем разделе, посвященном сетчатым полимерам, мы упоминали вулканизированный каучук и пектин. Вулканизированный каучук — это синтетический (искусственный) полимер, а пектин — это пример природного полимера.

    Каучук встречается в природе и собирается в виде латекса (молочной жидкости) с нескольких видов деревьев. Натуральный каучук, полученный из латекса дерева, по сути, представляет собой полимер, сделанный из звеньев изопрена с небольшим процентным содержанием примесей. Каучук также может быть произведен (синтезирован) человеком. Синтетический каучук можно получить путем полимеризации различных мономеров, включая изопрен.

    Натуральный каучук плохо обрабатывается (он липкий), а также не имеет очень хороших свойств или долговечности (гниет). Обычно это вулканизация — процесс, при котором резина нагревается в присутствии серы для улучшения ее упругости, эластичности и долговечности. Синтетический каучук является предпочтительным, поскольку различные мономеры можно смешивать в различных пропорциях, что приводит к широкому диапазону физических, механических и химических свойств. Мономеры можно производить в чистом виде, а добавление примесей или добавок можно контролировать конструктивно для придания оптимальных свойств.

    Вулканизация, также называемая вулканизацией, представляет собой химический процесс, используемый в резиновой промышленности, в котором отдельные полиизопреновые цепи связаны с другими полиизопреновыми цепями химическими связями (см. Последовательность реакций ниже). Фактическое химическое сшивание обычно осуществляется с помощью серы, но есть и другие технологии, которые также можно использовать. Вулканизация — это необратимый процесс, как выпечка торта. Обычно мягкие и упругие молекулы резины сцепляются друг с другом, в результате чего получается более твердый материал с большей прочностью и химической стойкостью.Вулканизация изменяет поверхность материала от очень липкой до гладкой, мягкой поверхности, которая не прилипает к металлическим или пластиковым основам.

    Источник: www.chemistrydaily.com.

    Пектин — это длинноцепочечный полимер, состоящий из пектиновой кислоты и молекул пектиновой кислоты (см. Структуру ниже). Поскольку эти кислоты являются сахарами, пектин называют полисахаридом. Его получают из кожуры цитрусовых и остатков яблок. В растении / фрукте пектин — это материал, который соединяет вместе растительные клетки.

    Источник: www.cybercolloids.net.

    Пектиновые цепи образуют сеть, потому что некоторые из сегментов пектиновых цепей соединяются вместе посредством кристаллизации, образуя трехмерную сеть, в которой удерживаются вода, сахар и другие материалы. Образование геля вызывается физическими или химическими изменениями, которые имеют тенденцию снижать растворимость пектина, и это способствует образованию мелких локализованных кристаллов. Самым важным фактором, влияющим на склонность пектина к гелеобразованию, является температура.

    При охлаждении горячего раствора, содержащего пектин, движение молекул уменьшается, а их тенденция к объединению в гелевую сетку увеличивается. Эта способность делает пектин хорошим загустителем для многих пищевых продуктов, таких как желе и джемы. Если в смеси достаточно сахара, пектин образует плотный гель.

    Объяснитель: Что такое полимеры? | Новости науки для студентов

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

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

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

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

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

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

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

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

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

    компонент Что-то, что является частью чего-то еще (например, кусочки, которые идут на электронную плату, или ингредиенты, которые входят в рецепт печенья).

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

    .

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

    растворить Превратить твердое вещество в жидкость и диспергировать его в исходной жидкости.(Например, твердые кристаллы сахара или соли растворятся в воде. Теперь кристаллы исчезли, и раствор представляет собой полностью диспергированную смесь жидкой формы сахара или соли в воде.)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

    сеть Группа взаимосвязанных людей или вещей.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

    Полимеры

    Полимеры

    Типы полимеров

    Добавочные полимеры

    Дополнительные полимеры, такие как полиэтилен, полипропилен, поли (винилхлорид) и полистирол бывают линейными или разветвленными полимеры с незначительной сшивкой или без нее.В результате они термопластические материалы, которые легко текут при нагревании и могут быть отлиты в различные формы. Структуры, названия и торговля названия некоторых распространенных аддитивных полимеров приведены в таблице ниже.

    Обычные аддитивные полимеры

    Полиэтилен

    Полиэтилен низкой плотности (LDPE) производится свободнорадикальным методом. полимеризация при высоких температурах (200С) и высоких давлениях (выше 1000 атм).Полимер высокой плотности (HDPE) получается с использованием катализа Циглера-Натта при температурах ниже 100 ° C и давление менее 100 атм. С каждым годом производится больше полиэтилена. год, чем любой другой пластик. Около 7800 миллионов фунтов низкой плотности и 4400 миллионов фунтов полиэтилена высокой плотности были проданы в 1980 году. Полиэтилен не имеет вкуса и запаха, легкий, нетоксичный и относительно недорогой. Он используется как пленка для упаковки продуктов питания, одежды и оборудования.Наиболее мешки для мусора, пакеты для сэндвичей и полиэтиленовая упаковка. из полиэтиленовых пленок. Полиэтилен также используется для все, от чехлов для сидений до бутылочек с молоком, ведер, сковородок и блюда.

    Полипропилен

    Изотактический полипропилен производства Циглера-Натта, катализируемый полимеризация — это жесткий, термостойкий полимер с отличная устойчивость к нагрузкам, растрескиванию и химическим реакциям.Хотя он стоит больше фунта, чем полиэтилен, он намного дороже. сильнее. Таким образом, бутылки из полипропилена могут быть тоньше, содержат меньше полимера и стоят меньше, чем обычные полиэтиленовые изделия. Наиболее важное влияние полипропилена на Сегодняшний студент колледжа принимает форму пластикового штабелируемого стульев, которыми изобилуют университетские городки.

    Поли (тетрафторэтилен)

    Тетрафторэтилен (CF 2 = CF 2 ) — газ который кипит при -76C и поэтому хранится в баллонах при высоких давление.В 1938 году Рой Планкетт получил цилиндр тетрафторэтилен, который не доставил столько газа, сколько должен имеют. Вместо того, чтобы вернуть цилиндр, он разрезал его ножовкой и обнаружил белый восковой порошок, который был первым политетрафторэтиленовый полимер. После значительных усилий был открыт менее случайный путь к этому полимеру, и политетрафторэтилен, или тефлон, стал коммерческим имеется в наличии.

    Тефлон — замечательное вещество.Имеет лучшее сопротивление к химическому воздействию любого полимера, и его можно использовать в любых температура от -73C до 260C без влияния на его характеристики. Он также имеет очень низкий коэффициент трения. (В проще говоря, он имеет восковой или скользкий оттенок.) Даже такие «липкие» материалы, как резина, клеи, хлеб тесто и конфеты не будут насекомыми, которые прилипнут к тефлоновому покрытию поверхность. Тефлон настолько скользкий, что его даже разбрызгивают растения, так что они могут охотиться на растения.

    Поли (винил) Хлорид) и поли (винилиденхлорид)

    Хлор входит в первую десятку промышленных химикатов США более 20 миллиард фунтов производится ежегодно. Около 20% этого хлора используется для производства винилхлорида (CH 2 = CHCl) для производство поливинилхлорида или ПВХ. Хлор заместители в полимерной цепи делают ПВХ более огнестойким чем полиэтилен или полипропилен.Они также увеличивают силу притяжения между полимерными цепями, что увеличивает твердость пластика. Свойства ПВХ можно варьировать широкий ассортимент за счет добавления пластификаторов, стабилизаторов, наполнителей и красители, что делает ПВХ одним из самых универсальных пластиков.

    Сополимер винилхлорида (CH 2 = CHCl) и винилиденхлорид (CH 2 = CCl 2 ) продается под торговой маркой Saran. Такое же увеличение силы притяжение между полимерными цепями, которое делает ПВХ тверже, чем полиэтилен придает тонким пленкам Сарана склонность к «цепляться.«

    Акрил

    Акриловая кислота — это общее название 2-пропеновой кислоты: CH 2 = CHCO 2 H. Акриловые волокна, такие как Orlon, получают путем полимеризации производное акриловой кислоты, известное как акрилонитрил.

    Полиакрилонитрил

    Другие акриловые полимеры получают полимеризацией сложного эфира эта кислота, например метилакрилат.

    Поли (метилакрилат)

    Одним из важнейших акриловых полимеров является полиметил метакрилат) или ПММА, который продается под торговыми названиями Люцит и оргстекло.

    Поли (метилметакрилат), PMMA

    ПММА — это легкий, кристально чистый стеклообразный полимер. в иллюминаторах самолетов, линзах задних фонарей и светильниках.Поскольку он твердый, устойчивый к солнечному свету и чрезвычайно прочный, ПММА также используется для изготовления отражателей между полосами движения. межгосударственных автомагистралей.

    Необычная прозрачность ПММА делает этот полимер идеальным для жесткие контактные линзы. К сожалению, ПММА непроницаем для кислорода. и вода. Следовательно, кислород должен транспортироваться к роговице глаз в слезах, а затем прошел под контактные линзы каждый время моргает глаз. Мягкие пластиковые линзы, пропускающие кислород и вода производятся с использованием диметакрилата этиленгликоля для сшитый поли (2-гидроксиэтилметакрилат).

    Поли (2-гидроксиэтилметакрилат)
    Диметакрилат этиленгликоля

    Интересный полимер можно получить путем сополимеризации смесь акриловой кислоты и натриевой соли акриловой кислоты.В Продукт этой реакции имеет следующую структуру.

    Полиакрилат натрия

    Разница между концентрацией ионов Na + внутри полимерной сетки и в растворе, в котором погруженный полимер создает осмотическое давление, которое притягивает вода в полимер. Количество жидкости, которое может впитаться зависит от ионной силы раствора общая концентрация положительных и отрицательных ионов в растворе.Этот полимер может абсорбировать дистиллированную воду в 800 раз больше собственного веса, но всего в 300 раз больше веса водопроводной воды. Поскольку ионный концентрация мочи эквивалентна 0,1 M NaCl раствор, этот сверхабсорбентный полимер, который можно найти в одноразовые подгузники, могут поглощать в 60 раз больше своего веса моча.

    Конденсация Полимеры

    Первый пластик (целлулоид) и первое искусственное волокно (Вискоза) производились из целлюлозы.Первым по-настоящему синтетическим пластиком стал бакелит, разработанный Лео. Бекланд между 1905 и 1914 годами. Начинается синтез бакелита. с реакцией между формальдегидом (H 2 CO) и фенол (C 6 H 5 OH) с образованием смеси орто — и пара- -замещенные фенолы. При температурах выше 100C эти фенолы конденсируются с образованием полимера, в котором ароматические кольца соединены мостиком -CH 2 OCH 2 — или -CH 2 — тяги.Сшивка в этом полимере настолько обширен, что представляет собой термореактивный пластик. Когда-то это образовался, любая попытка изменить форму этого пластика обречена до отказа.

    Исследование начато Уоллесом Карозерсом и его коллегами из DuPont в 1920-х и 1930-х годах в конечном итоге привели к открытию семейства конденсационных полимеров, известных как полиамиды и полиэфиры. Полиамиды были получены взаимодействие диацилхлорида с диамином.

    Полиэфиры были получены путем реакции диацилхлорид со спиртом.

    Изучая полиэфиры, Джулиан Хилл обнаружил, что может намотайте небольшое количество этого полимера на конец стержня для перемешивания и медленно вытащите его из раствора как шелковистое волокно. Один день, когда Карозерса не было в лаборатории, Хилл и его коллеги пытались чтобы увидеть, какой длины можно сделать волокно, растягивая образец этот полимер, когда они бежали по коридору.Вскоре они поняли, что это игривое упражнение ориентировало молекулы полимера на две части. размеры и произвел новый материал с превосходными свойствами. Затем они попробовали то же самое с одним из полиамидов и произвела образец того, что стало первым синтетическим волокном: Nylon .

    Этот процесс можно продемонстрировать, осторожно налив раствор гексаметилендиамина в воде поверх раствора адипоилхлорид в CH 2 Cl 2 .

    На границе раздела между ними образуется тонкая пленка полимера. две фазы. Взяв эту пленку пинцетом, мы можем вытяните из раствора непрерывную нейлоновую нить. Продукт этой реакции известен как нейлон 6,6, потому что полимер образованный из диамина, который имеет шесть атомов углерода и производное дикарбоновой кислоты, имеющей шесть атомов углерода.

    Эффект от вытягивания полимера пинцетом очень велик. подобно растяжению эластомера, молекулы полимера становятся ориентирована в двух измерениях.Почему не молекулы полимера вернуться к своей первоначальной форме, когда мы перестанем тянуть? В разделе P.3 говорилось, что полимеры эластичны. когда нет сильной силы притяжения между полимером цепи. Полиамиды и полиэфиры образуют прочные водородные связи. между полимерными цепями, которые удерживают молекулы полимера ориентированы, как показано на рисунке ниже.

    Первые полиэфирные волокна были получены в результате реакции этилена. гликоль и терефталевая кислота или один из ее эфиров, чтобы дать полиэтилентерефталат).Этот полимер до сих пор используется для изготовления тонкие пленки (майлар) и текстильные волокна (дакрон и фортрел).

    Фосген (COCl 2 ) реагирует со спиртами с образованием сложных эфиров, аналогичных тем, которые образуются, когда ацил хлориды реагируют со спиртами.

    Продукт этой реакции называется карбонатным эфиром потому что это диэфир угольной кислоты, H 2 CO 3 . Поликарбонаты производятся, когда один из этих сложные эфиры реагируют с соответствующим спиртом, как показано на рисунке ниже. Поликарбонат, показанный на этом рисунке, известен как Lexan. Он обладает очень высокой устойчивостью к ударам и используется в целях безопасности. стекла, пуленепробиваемые окна и мотоциклетные шлемы.

    Структура и названия некоторых распространенных конденсационных полимеров приведены в таблице ниже.

    Обычные конденсационные полимеры


    Полимеры — Введение в химию — 1-е канадское издание

    Глава 16.Органическая химия

    Дэвид В. Болл и Джесси А. Ки

    Цели обучения

    1. Определите термины мономер и полимер .
    2. 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, но также и 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 использовании 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 раскрывается 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 при образовании амидной связи:

    Здесь H 2 O высвобождается, когда концы молекул реагируют с образованием полимера.

    К конденсационным полимерам относятся сополимеры , полимеры, изготовленные 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, называемая 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 представляют собой мономеры, которые имеют 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.

    Основные выводы

    • Полимеры — это длинные молекулы, состоящие из цепочек звеньев, называемых мономерами .
    • Несколько важных биологических полимеров включают белки, крахмал, целлюлозу и ДНК.

    Упражнения

    1. Объясните взаимосвязь между мономером и полимером.

    2. Должен ли мономер иметь двойную связь для образования полимера? Приведите пример, чтобы проиллюстрировать свой ответ.

    3. Нарисуйте полимер, сделанный из этого мономера.

    4. Нарисуйте полимер, сделанный из этого мономера.

    5. В чем разница между аддитивным полимером и конденсационным полимером?

    6. В чем разница между конденсационным полимером и сополимером?

    7. Перечислите три свойства полимеров, которые сильно различаются в зависимости от состава.

    8. Перечислите три применения полимеров.

    9. Нарисуйте силикон, сделанный из этого мономера.

    10. Нарисуйте силикон, сделанный из этого мономера.

    11. Объясните, как крахмал превращается в полимер.

    12. В чем разница между крахмалом и целлюлозой?

    13. Объясните, как белок представляет собой полимер.

    14. Из каких частей состоит ДНК?

    Ответы

    1. Полимер — это множество связанных вместе мономеров.

    3.

    5. В аддитивном полимере малые молекулы не выделяются как продукт, тогда как в конденсационном полимере небольшие части каждого мономера выделяются как небольшие молекулы.

    7. растворимость в H 2 O и других растворителях, точка плавления, воспламеняемость, цвет, твердость, прозрачность, толщина пленки, смачиваемость, поверхностное трение, формуемость и размер частиц (ответы могут отличаться)

    9.

    11. Крахмал состоит из множества мономерных единиц глюкозы.

    13. Белки — это полимеры аминокислот, которые действуют как мономеры.

    типов синтетических органических полимеров

    Цель обучения
    • Опишите, как химическая структура полимера соотносится с его физическими свойствами.

    Ключевые моменты
      • Синтетические полимеры — это полимеры, созданные человеком.Их можно разделить на четыре основные категории: термопласты, реактопласты, эластомеры и синтетические волокна. Они обычно встречаются в различных потребительских товарах.
      • Различные основные цепи и боковые цепи используются для получения различных синтетических органических полимеров. Основы обычных синтетических полимеров состоят из углерод-углеродных связей, в то время как гетероцепные полимеры имеют другие элементы (например, кислород, серу, азот), вставленные вдоль основной цепи.
      • Семь наиболее распространенных типов синтетических органических полимеров: полиэтилен низкой плотности (LDPE), полиэтилен высокой плотности (HDPE), полипропилен (PP), поливинилхлорид (PVC), полистирол (PS), нейлон, тефлон и термопластичный полиуретан ( ТПУ).

    Условия
    • термопластичный полимер, который становится пластичным или пластичным при превышении определенной температуры и возвращается в твердое состояние при охлаждении
    • синтетические полимеры, синтетические полимеры

    Синтетические полимеры — это полимеры, созданные человеком. С точки зрения полезности их можно разделить на четыре основные категории: термопласты, реактопласты, эластомеры и синтетические волокна. Термопласты — это тип полимера, который становится пластичным и пластичным после определенной температуры и затвердевает при охлаждении.Точно так же термореактивные материалы становятся твердыми и не могут изменить форму после застывания; по этой причине они часто используются в клеях. Эластомер — термин, используемый как синоним резины, — это гибкий полимер. Синтетические волокна создаются путем улучшения натуральных растительных и животных волокон и составляют большую категорию полимеров.

    Полиакрилаты являются основой обычных синтетических полимеров, таких как полиэтилен и полистирол. Они состоят из углерод-углеродных связей, тогда как гетероцепные полимеры, такие как полиамиды, сложные полиэфиры, полиуретаны, полисульфиды и поликарбонаты, содержат другие элементы (например,грамм. кислород, сера, азот), вставленные вдоль позвоночника. Координационные полимеры могут содержать ряд металлов в основной цепи с нековалентной связью. Также доступно большое количество синтетических полимеров с вариациями основных и боковых цепей.

    Синтетические полимеры для повседневного использования

    Некоторые известные бытовые синтетические полимеры включают нейлон в текстильных изделиях и тканях, тефлон в сковородах с антипригарным покрытием и поливинилхлорид в трубах. Обычные ПЭТ-бутылки изготавливаются из синтетического полимера, полиэтилентерефталата.Пластиковые комплекты и крышки в основном изготовлены из синтетических полимеров, таких как полиэтилен, а шины — из каучуков Buna. Из-за экологических проблем, создаваемых этими синтетическими полимерами, которые часто не поддаются биологическому разложению и синтезируются из нефти, также рассматриваются альтернативы, такие как биопластики; Однако эти биопластики часто дороже синтетических полимеров.

    Многие полимеры полностью состоят из углеводородов. Это делает их гидрофобными, то есть они плохо впитывают воду; это полезная черта, поскольку альтернатива — представьте, что бутылка с водой становится мокрой при наполнении водой, например, — может иметь катастрофические последствия.

    Типы синтетических полимеров

    Полиэтилен низкой плотности

    Полимеры полиэтилена низкой плотности (LDPE) являются одними из наиболее распространенных типов синтетических органических полимеров, которые часто встречаются в домашних условиях. LDPE — это термопласт, сделанный из мономера этилена. Один из первых полимеров, который был создан, он был произведен в 1933 году компанией Imperial Chemical Industries с использованием процесса под высоким давлением путем свободнорадикальной полимеризации. Сегодня он изготавливается таким способом. LDPE обычно перерабатывается, и цифра 4 является его символом переработки.Несмотря на конкуренцию со стороны более современных полимеров, LDPE продолжает оставаться важным сортом пластмасс.

    Полиэтилен высокой плотности

    Полиэтилен высокой плотности (HDPE) или полиэтилен высокой плотности (PEHD) — это термопластический полиэтилен, изготовленный из нефти. Для производства одного килограмма HDPE требуется 1,75 кг нефти (в пересчете на энергию и сырье). HDPE обычно перерабатывается, и цифра 2 является его символом.

    Полипропилен

    Полипропилен (PP), также известный как полипропилен, представляет собой термопластичный полимер, используемый в самых разных областях, включая упаковку и маркировку, текстильные изделия, канцелярские товары, пластиковые детали и многоразовые контейнеры различных типов, лабораторное оборудование, громкоговорители, автомобильные компоненты и т. Д. банкноты полимерные.Дополнительный полимер, изготовленный из мономера пропилена, он прочен и необычайно устойчив ко многим химическим растворителям, основаниям и кислотам.

    Поливинилхлорид

    Поливинилхлорид (ПВХ) является третьим по величине производимым пластиком после полиэтилена и полипропилена. ПВХ используется в строительстве, потому что он дешевле и прочнее, чем более традиционные альтернативы, такие как медь или ковкий чугун. Его можно сделать более мягким и гибким, добавив пластификаторы, наиболее популярными из которых являются фталаты.В этой форме ПВХ используется в одежде и обивке, в изоляции электрических кабелей, в надувных изделиях и во многих областях, в которых он заменяет резину.

    Полистирол

    Полистирол (ПС) — ароматический полимер, изготовленный из мономера стирола, жидкого нефтехимического продукта. PS — один из самых популярных пластиков, бесцветное твердое вещество, которое используется, например, в одноразовых столовых приборах, пластиковых моделях, коробках для CD и DVD, а также в корпусах дымовых извещателей. Изделия из пенополистирола включают упаковочные материалы, изоляцию и чашки для напитков из пенопласта.Его очень медленное биоразложение является предметом споров, и его часто можно найти на открытом воздухе, особенно вдоль берегов и водных путей.

    Нейлон

    Нейлон, семейство синтетических полимеров, известных как полиамиды, был впервые произведен 28 февраля 1935 года Уоллесом Каротерсом в исследовательском центре DuPont. Нейлон — один из наиболее часто используемых полимеров. Амидная основная цепь, присутствующая в нейлоне, делает его более гидрофильным, чем полимеры, описанные выше. Обратите внимание, что ваша нейлоновая одежда, например, впитывает воду; это связано с тем, что нейлон может вступать в водородную связь с водой, в отличие от чисто углеводородных полимеров, из которых состоит большинство пластиков.

    тефлон

    Тефлон (политетрафторэтилен или ПТФЭ) представляет собой синтетический фторполимер тетрафторэтилена, имеющий множество применений. ПТФЭ — это твердое высокомолекулярное соединение, полностью состоящее из углерода и фтора. ПТФЭ гидрофобен: ни вода, ни водосодержащие вещества не могут взаимодействовать с ПТФЭ. ПТФЭ используется в качестве антипригарного покрытия для сковород и другой посуды, поскольку он имеет очень низкое трение с другими составами. Он очень инертный, отчасти из-за прочности углеродно-фторных связей, поэтому его часто используют в контейнерах и трубопроводах для химически активных и агрессивных химикатов.При использовании в качестве смазки PTFE снижает трение, износ и потребление энергии в оборудовании. Хотя широко распространенное мнение, что тефлон является результатом космических проектов НАСА, не соответствует действительности, НАСА использовало его.

    Сковорода из тефлона Тефлон (ПТФЭ) часто используется для покрытия сковород с антипригарным покрытием, поскольку он гидрофобен и обладает довольно высокой термостойкостью.

    Термопластический полиуретан

    Термопластичный полиуретан (ТПУ) — это любой класс полиуретановой пластмассы.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *