Полимер виды: Полимеры — энциклопедия: структура, классификация, применение — НА ВЕТКАХ — ПРИКОЛЫ, ФОТКИ, АНЕКДОТЫ — приходите к нам посидеть на ветках, будет интересно

Содержание

Полимеры — энциклопедия: структура, классификация, применение

Полимеры – это высокомолекулярные химические соединения (ВМС), макромолекулы которых образованы из множества мономерных звеньев. Молекулы полимеров характеризуются огромной молекулярной массой, от нескольких тысяч до нескольких миллионов атомных единиц массы. Существует несколько вариантов классификации полимеров.

По химическому составу полимеры подразделяют на органические (полиэтилен), неорганические (силикаты) и элементоорганические (фторопласт-4).
В зависимости от происхождения полимеры бывают природными, искусственными (модифицированными) и синтетическими.
Классификация полимеров по составу их мономерных звеньев подразделяет полимеры на гомополимеры и гетерополимеры (или сополимеры).
В зависимости от строения главной цепи, выделяют: гомоцепные и гетероцепные полимеры.
По пространственному строению мономерных звеньев, полимеры подразделяются на стереорегулярные и нестереорегулярные (или атактические).
По строению макромолекул полимеры бывают: линейные, разветвленные, лестничные и трехмерные сшитые (сетчатые, пространственные).
В зависимости от реакции получения полимеры подразделяются также на полимеризационные

и поликонденсационные.
Важное практическое значение имеет классификация полимеров по отношению к температурному воздействию. По отношению к нагреванию выделяют термопластичные (полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол) и термореактивные полимеры (эпоксидные смолы).

Термопласты и их сокращенные обозначения

АБС – привитой сополимер акрилонитрила, стирола с бутадиеновым или бутадиен-стирольным каучуком.
АЦ – ацетат целлюлозы.
ЛПЭНП – линейный полиэтилен низкой плотности.

МС – сополимер стирола с метилметакрилатом.
МСН – сополимер стирола с метилметакрилатом и акрилонитрилом.
ПАН – полиакрилонитрил.
ПА – полиамиды.
ПАК – полиамидокислота.
ПАР – полиарилаты.
ПАС – полиалкилсульфон.
ПБТ – полибутилентерефталат.
ПВА – поливинилацетат.
ПВС – поливиниловый спирт.
ПВФ, фторопласт-1 – поливинилфторид.
ПВХ – поливинилхлорид.
ПВДФ, фторопласт-2 – поливинилиденфторид.
ПВДХ – поливинилиденхлорид.
ПИ – полиимиды.
ПК – поликарбонаты.
ПММА – полиметилметакрилат.
ПО – полиолефины.
ПП – полипропилен.
ПС – полистирол.

ППС – пенополистирол.
ПСФ – полисульфон.
ПТП – пентапласт.
ПТФЭ, фторопласт-4, фторлон-4, тефлон – политетрафторэтилен
ПТФХЭ, фторопласт-3. фторлон-3– политрифторхлорэтилен.
ПУ – полиуретаны.
ПФ – полиформальдегид.
ПФО – полифениленоксид.
ПЭ – полиэтилен.

ПЭИ – полиэфиримид.
ПЭВП, ПЭНД, ПНД – полиэтилен высокой плотности (низкого давления).
ПЭНП, ПЭВД, ПВД – полиэтилен низкой плотности (высокого давления).
ПЭО – полиэтиленоксид.
ПЭСД – полиэтилен среднего давления.
ПЭТФ – полиэтилентерефталат.
САМ – сополимер стирола с α-метилстиролом.
САН – сополимер стирола с акрилонитрилом.
СТД – сополимер триоксана с диоксоланом.
СФД – сополимер формальдегида с диоксаланом.

ТАЦ – триацетат целлюлозы.
ФН – фенилон.
ХПЭ – хлорированный полиэтилен.
ХСПЭ – хлорсульфированный полиэтилен.

Реактопласты и их сокращенные обозначения

БФ – фенолоформальдегидный олигомер, совмещенный с поливинилбутиралем.
КС – кремнийогранические смолы.
МАС – меламиноальдегидные смолы.
НПС – ненасыщенные полиэфирные смолы.
ПИ – полиимиды.
ПЭЭК – полиэфирэфиркетон.
ПУ – полиуретаны.
ППУ – пенополиуретаны.
ФС – фурановые смолы.
ФФС – фенолформальдегидные смолы.
ЭС – эпоксидные смолы.

Эластомеры и их сокращенные обозначения

БК – статический сополимер изобутилена и 0,6 -3,0 % изопрена.
ДСТ-30 – термоэластопласт с 30% блоков стирола.
СКД – цис-полибутадиеновый.
СКДЛ – цис-полиизобутиленовый (литиевый катализатор).

СКИ – цис-полиизопреновый.
СКМС-30 – бутадиен-метилстирольный.
СКН-18, СКН-26 – бутадиен-нитрильные с указанным содержанием нитрила акриловой кислоты в макромолекуле (в %) и т.д.
СКС-30, СКМС-30 – бутадиен-стирольный, бутадиен-метилстирольный с 30% стирола в молекуле.
СКС-30А – бутадиен-стирольный низкотемпературной полимеризации.
СКТВ – метилвинилсилоксановый [до 1% (мол.) винилового мономера]
СКЭП – сополимер этилена (40-70%) и пропилена.

СКЭПТ – сополимер этилена, пропилена и 1-2% несопряженного диена.
СКУ – полиуретановый.
ТЭП – термоэластопласт, блок-сополимер бутадиена и стирола.

Применение полимеров

Сложно переоценить значение полимеров с точки зрения их практического применения. В современном мире практически не найдется ни одной сферы жизни человека и общества, науки и бизнеса где не применялся бы хотя бы один вид полимеров.

Наиболее активное применение полимерные материалы получили в производстве автомобилей, машин и оборудования; в авиационной и аэрокосмической индустриях; в индустрии разработки и создания медицинских аппаратов и инвентаря. Остановимся на некоторых из направлений практического использования полимерных материалов более подробно.

Применение полимеров в автомобильной индустрии

Основная статья: Полимеры в автомобилестроении

Надежность работы современного автомобиля, долговечность и комфорт его эксплуатации, а также (что важно) безопасность передвижения могут быть обеспечены только при условии применения полимерных материалов — пластмасс, резин, лаков и красок и прочее.

Из пластмасс изготовляют кузова и кабины автомобилей

и их отдельные крупногабаритные детали, разнообразные малогабаритные детали конструкционного и декоративного назначения, теплоизоляционные и звукоизоляционные детали и др.

К важнейшим и наиболее материалоемким резиновым изделиям для автомобилестроения относятся шины. Большое значение в этой отрасли промышленности имеют также многочисленные резино-технические изделия, от качества которых во многом зависит надежность работы автомобиля.

Лакокрасочные материалы применяемые для грунтования и окончательной отделки металлических поверхностей, должны образовывать покрытия, которые надежно защищают металл от коррозии (см. Защитные лакокрасочные покрытия), обладают высокой твердостью, эластичностью, ударопрочностью, термо- и износостойкостью.

Применение полимеров в авиастроении

Основная статья: Полимеры в авиастроении

Еще одним масштабным направлением практического применения широкой гаммы полимерных материалов является индустрия разработки, производства и эксплуатации летательных аппаратов.

Целесообразность применения полимеров в указанном направлении обусловлено их легкостью, вариабельностью состава и строения и следовательно, широким диапазоном технических свойств. Тенденция к расширению границ применения полимерных материалов характерна также и для производства ракет и космических аппаратов.

Основные полимеры и сегменты использования:

Реактопласты;
Термопласты;
Пенопласты и сотопласты;
Резина;
Герметики и клеи;
Лакокрасочные материалы.

Развернутую информацию на предмет использования полимеров по указанным сегментам в авиастроении вы найдете в основной статье, ссылка на которую указана в начале абзаца.

Применение полимеров в машиностроении

Основная статья: Применение полимеров в машиностроении

Пожалуй одним из ключевых направлений использования полимеров и материалов на их основе является машиностроение. Так например потребление пластических масс в этой отрасли уже становится соизмеримым (в единицах объема) с потреблением стали. Непрерывно, отмечают аналитики, возрастает также применение лакокрасочных материалов, синтетических волокон, клеев, резины и прощих веществ ии материалов на полимерной основе.

Целесообразность применения полимеров в машиностроении определяется, прежде всего, возможностью удешевления продукции. При этом улучшаются также важнейшие технико-экономические параметры машин: уменьшается масса, повышаются долговечность, надежность и прочие существенные свойства.

Применение полимеров в медицине

Основная статья: Полимеры в медицине

Благодаря широкой гамме свойств и физико-химических характеристик получаемых изделий полимеры и материалы на их основе получили огромное применение в медицине.

Применение полимерных материалов с целью изготовления изделий и техники медицинского назначения позволяет осуществлять серийный выпуск инструментов, предметов ухода за больными, специальной посуды и различных видов упаковок для лекарств, обладающих рядом преимуществ перед аналогичными изделиями из металлов и стекла: экономичностью, в ряде случаев — повышенной стойкостью к воздействию различных сред, возможностью выпуска изделий разового использования и прочее.

Особое внимание следует уделить вопросу применения полимерных материалов в фармакологии. Роль данной категории материалов в фармакологическом аспекте, пока относительно невелика. В лечебной практике их используют мало. К веществам, вводимым в организм, тем более к таким, которые должны в растворенном виде попасть в кровь, лимфу, межклеточные и клеточные полости и могут достигнуть любой части тела, любого его рецептора, предъявляются, естественно, очень жесткие требования.

Также отдельно следует остановиться и на вопросе практического использования полимерных материалов в таком медицинском сегменте, как – хирургия. Учитывая свойства получаемых изделий полимерные материалы получили активное применение сразу в нескольких сегментах современной хирургии:

Восстановительная хирургия;
Сердечно-сосудистая хирургия;
Хирургия внутренних органов и тканей;
Травматология и ортопедия;
Применение полимеров в функциональных узлах хирургических аппаратов.

В заключении отметим, что полимеры в медицинском аспекте применяются также в вопросе создания кровезаменителей и плазмозаменителей.

Применение полимеров в пищевой промышленности

Основная статья: Полимеры в пищевой промышленности

Пожалуй самым известным для массового потребителя является вопрос использования полимеров для нужд пищевой промышленности.

Следует отметить, что полимеры в пищевой промышленности должны соответствовать комплексу определенных санитарно-гигиенических требований, обусловленных контактом этих материалов с продуктами питания. Обязательное условие применения полимерных материалов в пищевой промышленности — разрешение органов санитарного надзора, которое выдается на основании комплекса испытаний, включающих оценку органолептических свойств, а также санитарно-химическиеи токсикологические исследования полимеров и отдельных ингредиентов, входящих в состав композиционных материалов и изделий.

К числу наиболее крупных потребителей полимерных материалов в пищевой промышленности выступают “пищевое машиностроение” и производство тары и упаковки для хранения и транспортировки продуктов питания. При этом, в последнем случае, полимеры могут выступать и как основной материал (например, пластиковые бутылки), так и в качестве вспомогательных элементов и добавок, призванных (например) уберечь металлический контейнер от коррозии.

Применение полимеров в судостроении

Основная статья: Полимеры в судостроении

Благодаря использованию полимерных материалов значительно улучшаются технические и эксплуатационные характеристики судов, повышаются их надежность и долговечность, сокращается продолжительность и снижается трудоемкость постройки.

Современная судостроительная промышленность — один из крупнейших потребителей синтетических полимерных материалов, причем области их применения очень разнообразны, а перспективы использования практически неограниченны. Полимеры применяют для изготовления корпусов судов и корпусных конструкций, в производстве деталей судовых механизмов, приборов и аппаратуры, для окраски судов, отделки помещений и их тепло-, звуко- и виброизоляции, а также прочие полезные свойства.

Узнать больше о полимерах и полимерных материалах, прочитав свежие новости, изучив прочие материалы энциклопедии и библиотеки на портале MPlast.by вы можете на персональной странице темы – полимеры.

Автор: Максимова Ю.В.

Виды полимеров

Биополимеры лежат в основе живых организмов и задействованы почти во всех процессах жизнедеятельности.

Широко распространено 12 марок полимеров.

Наиболее активно используется полиэтилен. Он относится к синтетическим термопластичным неполярным полимерам класса полиолефинов. Его получают полимеризацией этилена.

Еще один термопластичный неполярный, получивший обширное применение полимер – полипропилен. Это синтетическое вещество класса полиолефинов, получаемое в результате полимеризации пропилена. Как и полиэтилен, полипропилен – белое твердое вещество.

Путем поликонденсации терефталевой кислоты и моноэтиленгликоля получают синтетический термопластичный линейный полимер класса полиэфиров – полиэтилентерефталат.

Широкое применение получил и полистирол. Он представляет из себя жесткий синтетический термопластичный аморфный полимер и является продуктом полимеризации стирола.

Еще один линейный термопластичный полимер, незаменимый в быту и промышленности – поливинилхлорид. Это полимер винилхлорида _СН2_СНСl_. Поливинилхлорид – это пластик белого цвета с молекулярной массой 6000 – 160.000, степенью кристалличности 10 – 35%, плотностью 1.35 – 1.43 г/см3. Это физиологически безвредное вещество.

АБС пластик получил свое название по начальным буквам названий мономеров: акрилонитрила, бутадиена, стирола. Является термопластичным аморфным тройным сополимером.

Активно применяются также синтетические гетероцепные полимеры, полиуретаны. В состав основных цепей этих полимеров входят макромолекулы уретановой группировки _NH_CO_O_.

Еще один вид синтетических термопластичных полимеров класса фторолефинов – фторопласт. В состав фторопласта входят атомы фтора, характеризующиеся высокими показателями химической стойкости

Пенопласт – вспененная или ячеистая пластмасса. Этот полимер наполнен газом и представляет из себя композиционные материалы с матрицей из полимерных пленок. Полимерные пленки образуют ребра и стенки пор, наполненных газом.

Фенопласт относится к термореактивным пластмассам, в основе которых лежат фенолоальдегидные смолы (в частности, фенолоформальдегидные) и включают в себя разнообразные наполнители, отвердители и некоторые другие добавки.

Полиамиды – представители многочисленной группы гетероцепных высокомолекулярных соединений. Химические звенья полиамидов соединяются амидной связью _NH_CO_.

Нашли свое широкое применение и поликарбонаты, полиэфиры диоксисоединений и угольной кислоты.

< Предыдущая		Следующая >

Типы полимеров — Справочник химика 21

Гидрированные полимеры, состоявшие в основном из деканов и выкипавшие в пределах 155—163°, имели октановое число 89 вышекипящий гидрированный продукт, выкипавший при 163—175° и содержавший главным образом ундеканы и додеканы, имел октановое число 93,6. В присутствии 50% бутана эквимолекулярные смеси пропилена и изобутилена полимеризуются в контакте с твердой фосфорной кислотой при таких же условиях и с такими же выходами и типами полимеров, какие получались и без разбавления бутаном. Полимеры, образовавшиеся нри 191°, а не при 135°, в присутствии твердой фосфорной кислоты из смесей пропилена и -бутилена, находящихся в молярных соотношениях, близких к 3 1, давали гидрированные фракции с концом кипения 150° и с октановым числом от 56 до 62°.

Эти октановые числа были почти такими же, как и для фракций, выкипавших в тех же пределах, полученных при гидрировании полимеров пропилена при 205°. [c.198]
Возможны три вида пространственного расположения замещающих групп. В зависимости от этого могут быть три типа полимеров изотактические, синдиотактические и атактические. Первые две структуры, или конфигурации, — изотактическая и синдиотактическая — являются структурами стереорегулярными. [c.249]

Общепринятая классификация уретановых эластомеров основана на различиях в их переработке. По этому принципу выделяют три важнейших типа полимеров литьевые, вальцуемые и термоэластопласты. [c.523]

Химическое название Элементарное звено Тип полимера [c.19]

Влияние этих двух основных переменных на свойства полиэтилена обобщены Ричардсом [25]. Рис. 2 в статье Ричардса дает качественную картину типов полимеров этилена, получаемых путем изменения молекулярного веса и кристалличности полимеров. Глубокое влияние разветвления цепи на свойства этих полимеров можно иллюстрировать путем сравнения следующих данных, характеризующих полиметилен и типичный полиэтилен. [c.171]

Физико-механические свойства вулканизатов, их стойкость к старению и воздействию агрессивных сред в значительной степени определяются типом полимера. Например, сопротивление разрыву ненаполненных вулканизатов повышается при увеличении вязкости по Муни и уменьшении непредельности бутилкаучука. Способность бутилкаучука к кристаллизации при растяжении обусловливает получение вулканизатов с высокой прочностью без применения [c.350]

Подобного типа полимеры имеют функциональность значительно больше двух (до 2,9) и высокую дисперсность как по молекулярной массе, так и по функциональности [35]. [c.424]

Из химических волокон в качестве наполнителей могут быть применены вискозные, полиамидные, полиэфирные и другие виды волокон. Свойства химических волокон существенно зависят от природы волокнообразующего полимера (табл. 9,1) и от способа изготовления волокна. Для получения материалов с высокими механическими свойствами важно правильно выбрать тип полимера. Из искусственных волокон часто в качестве наполнителей резиновых смесей используют вискозные волокна. [c.174]

Тип полимера Содержание акрилонитрила, % Молекулярная масса Вязкость при 25 °С. Па-с Температура стеклования. °с [c.430]

Вспененные термопластичные материалы получают, вводя в полимер вспенивающий агент. Существуют химические вспениватели, которые находятся внутри гранул, и физические, испаряющиеся вспениватели, которые впрыскиваются в расплав полимера. Высокое давление в экструдере препятствует вспениванию в машине, но, как только расплав выходит за пределы формующей матрицы, процесс вспенивания немедленно начинается. Расширяющиеся пузырьки приводят к возникновению локальной ориентации в полимере. Дополнительная ориентация может быть создана за счет продольной вытяжки. В зависимости от типа полимера, плотности готового изделия и вида вспенивателя переработка производится на одном одночервячном экструдере, на двух установленных друг за другом одночервячных экструдерах или на двухчервячных экструдерах. [c.19]

В остальном ориентированные некристаллические и кристаллические полимеры имеют много общего. Полимеры и в том, и в другом состоянии обладают твердостью, анизотропией свойств и значительной упорядоченностью в расположении макромолекул. В тех и других образуются надмолекулярные структуры и обнаруживаются явления, обусловленные существованием этих структур. Одним из характерных различий процессов ориентации в этих двух типах полимеров является возможность непрерывного их осуществления в аморфном полимере и скачкообразность этого процесса [c.184]

Перейдем к рассмотрению закономерностей разрушения этого типа полимеров. [c.200]

Все типы полимеров формируются в виде пространственных, слоистых или линейных (цепных) структур, образованных направленными химическими связями (ковалентными или ионно-ковалентными). Процессы получения и различные свойства полимеров описаны в различных руководствах (см. список литературы в конце книги). [c.11]

Снижение энергии активации и приводит к уменьшению, а уменьшение концентрации напряжения — к увеличению долговечности полимера. В результате в зависимости от типа полимера й условий опыта прочность при переходе через 7 хр может либо уменьшиться, либо возрасти. [c.318]

Ш, Укажите стереохимический тип полимера, к которому относится полипропилен (в зависимости от числа асимметрических С -атомов в структурном звене). [c.14]

Развитие этого принципа измерения в нашей стране состоит в использовании изгибных и крутильных колебаний (в последнем случае стержень крепят к ОК сургучом). Метод используют для измерения упругих постоянных в зоне контакта, упругой анизотропии (при изгибных колебаниях в двух перпендикулярных плоскостях), ползучести и температуропроводности материалов типа полимеров. Наблюдают за изменением этих величин под влиянием температуры, радиационного облучения. Вопрос контроля твердости чугуна рассмотрен далее. [c.257]

Полимеризация этилена при очень высоких давлениях позволяет получить весьма ценные типы полимера с кристаллическим строением. Разработан способ полимеризации этилена при давлении 0,5…2 ГПа и температуре [c.197]

Методы получения и структура основных типов полимеров [c.19]

Снижение прочности в процессе утомления обусловлено различными факторами, относительная роль которых зависит от типа полимера и условий испытания. [c.210]

Катализатор, применяемый в мюльхеймском способе, может также с успехом применяться для полимеризации пропена и бутена-1. При этом получают два типа полимеров, обладающих совершенно неожиданными свойствами (изотактическая полимеризация [63]). Фирма Монтекатини получает из пропепа так называемый мопрен, устойчивый против действия растворителей, плавящийся при 160°, не чувствительный к действию воздуха, кислорода и атомного излучения. Волокно из него но величине сопротивления разрыву равноценно найлоновому волокну [64]. [c.224]

Из многочисленных гетероцепных полимеров в настоящее время более подробно изучены и нашлн практическое применение следующие типы полимеров [c.396]

Сополимер имеет аналогичную структуру, отличающуюся лишь тем, что в ной имеются периодически повторяющиеся поперечные связи, образовавшиеся в результате добавления сравнительно небольших количеств дивинилбензола во время полимеризации. Оба типа полимера легко сульфируются, напоминая такие неполимеризовапные и неалкилированные гомологи бензола, как толуол или ксилол. [c.538]

Из установленных типов полимеров хлоропрена [2] наиболее ценным является растворимый и легкопластицирующийся -полимер, для получения которого необходимо применение регуляторов, предотвращающих структурирование в процессе полимеризации и обработки полимера. Наряду с этим для получения а-полимера необходимо соблюдение ряда условий, которые будут рассмотрены в дальнейшем. [c.369]

Замещение на цианид в условиях МФК используют также для модификации некоторых типов полимеров хлорметилированно-го полистирола [1217, 1259], продукта присоединения алкилсуль-фенилхлоридов к цис-1,4-полибутадиену [1444] и поливинилхлор-формиату [1557]. Во всех рассмотренных до сих пор реакциях замещения ионом N образуются только цианиды, но не изоцианаты. Однако оказалось, что в гомогенных условиях активированные галогениды с тетраметиламмонийдицианатом серебра в ацетонитриле образуют только изонитрилы [78] [c.122]

Реактор с перемешиванием (рис. П-31) имеет винтовую мешалку (конструкция мешалки обусловлена большой вязкостью среды). Перемешивание позволяет достигать большой степени превращения (25—30% в зависимости от типа полимера-продукта). Реакция полимеризации — экзотермическая, с отводом тепла частично через рубашку, а частично непосредственно с продуктами реакции (реактор действует автотермически). Емкость реактора 250—500 л, диаметр 300—400 лш. Мешалка с ге = 1500 об мин осуществляет сильное перемешивание этилена с образовавшимся полиэтиленом. Из экспериментальных онределенип распределения температур в реакторе следует, что основные реакции развиваются в средней части реактора. [c.105]

Известно, что продукты полииеризации ароматических аиинов обладают более высокой антиокислительной эффективностью по сравнению с исходными, но применение их в смазочных маслах практически невозможно из-за их плохой растворимости. Растворимость такого типа полимеров будет зависеть в первую очередь от состава, структуры и молекулярной иассы. [c.46]

Возникновение дальнего порядка во взаимном расположении макромолекул, т. е. способность к кристаллизации, определяется регулярностью сфоения полимерных цепей. Известно, что в макромолекуле элементарные звенья и заместители могут располагаться в определенной последовательности и быть определенным образом ориентированы в пространстве (изо-тактические, синдиотактические и другие типы полимеров, имеющих регулярную первичную структуру). Если же присоединение носит статистический характер (наряду с присоединением по типу голова к хвосту присоединение голова к голове или хвост к хвосту ), а заместители не имеют преимущественной ориентации в пространстве, то такие полимеры имеют нерегулярное строение и относятся к группе атактических. Полимеры этого типа могут находиться только в аморфном состоянии. [c.142]

Реакции теломеризации представляют собой особый тип полимеризации, когда полимеризующиеся молекулы внедряются между частями какой-то исходной молекулы, создавая новый тип полимеров. Эта реакция характерна для многих органических соединений, содержащих активный атом водорода или атомы галогена. Л. Роланд и Л. Ричардс [79] нашли, что при полимеризации этилена в присутствии поливинилацетата при повышенном давлении и температуре под действием перекиси этила образуется продукт, который содержит полиэтиленовые боковые цепи, заменяющие атомы водорода или ацетильные группы, в результате следующих реакций [c. 644]

Углепластики обладают довольно высокой электропроводностью, что позволяет применять их как антистатические и элеклрообогревающие мате-риальг С увеличением содержания УВ в ПКМ до определенной объемной доли (40 — 70%)) в зависимости от типа полимеров и УВ, текстильной формы УВ наблюдается повышение прочности и модуля упругости. Затем эти показатели начинают ухудшаться вследствие недостаточного количества полимера, необходимого для получения монолитного композита и разрушения хрупких УВ на стадии формирования при высокой степени уплотнения. Максимальное содержание У В в ПКМ ограничивается также плохой смачиваемостью УВ связующим. [c.85]

Большие успехи в области применения регулируемой анионной полимеризации достигнуты за последние годы и в связи с открытием комплексных катализаторов Циглера—Натта . Под влиянием этих катализаторов были получены кристаллические полимеры этилек а, пропилена и других а-олефипов, обладающие регулярным строением с определенным расположением заместителей в пространстве (изотактические и синдиотактические полимеры, стр. 57 ел.). По типу полимеров, получаемых под воздействием катализаторов Циглера—Натта, последние называют с т е р е о-специфическими к а т а л и з а т о р а. м и. Стерео-специфические катализаторы состоят из смеси металлорганических соединений металлов П и 1Н гру[И1 и галогенидов металлов [ V и VI групп, включая торий и уран. Наибол ,шее распространение приобрел катализатор, получаемый смешением триалкил-алюминия и х. юридов титана при разл гчном молярном соотно-пн нии компонентов. [c.146]

Формирование эластичной желе- и студнеобразной пробки происходит путеу выдержки на протяжении 4-240 ч и протекания реакции с постепенным загустеванием непосредственно в трубопроводе. Тип полимера и активатора выбирают исходя из минимума затрат на реагенты, максимальной вязкости и других реологических параметров. [c.184]

Скорость изолирования зависит от типа полимера и диаметра провода. При наложении первичной оболочки из ПЭНП или ПВХ на тонкие провода линейная скорость экструзии на современных линиях составляет 1000—1500 м/мин. Линии для изоляции кабелей имеют аналогичную конструкцию, но работают при значительно меньших скоростях. [c.16]

Некоторые неорганические вещества имеют также полимерное строение, например аморфный 5102, природные и синтетические силикаты и алюмосиликаты общей формулы хЭгОз-уЗЮг-гНгО, где Э Na, А1, Mg и др. По типу полимеров построены и силикатные стекла, основной составной частью которых является 8102, а также цемент н бетон. [c.380]

В результате ориентационной вытяжки линейных аморфных полимеров возникает анизотропия их физических свойств вдоль и поперек направления вытяжки. При этом для различных свойств подобная анизотропия выражена по-разному. Например, для двойного лучепреломления и механической прочности анизотропия довольно значительна, а для модуля упругости — гораздо слабее, если только полимер не доведен до сверхориентиро-ванного состояния, когда начинается фибриллизация. Впрочем, фибриллизация чаще наблюдается у некристаллизующихся полу-жестких полимеров и всегда — у кристаллизующихся. Кроме того, анизотропия свойств зависит от типа полимера- По сравнению с кристаллическими аморфные полимеры при вытяжке ориентируются плохо даже при больших степенях вытяжки остается довольно большой разброс направлений ориентации сегментов макромолекул. [c.193]

Связь между ио и температурой механического стеклования (или совпадающей с ней температурой механического размягчения) полимеров не является простой (см. рис. 2.8). Различие в структуре полимеров сказывается на этой величине. Так, для неполярных каучуков /о близко к [/о, а для сильно полярных различие между этими величинами становится заметным. Отношение 52/5] зависит от типа полимера и уменьшается с возрастанием полярности каучу- [c.48]

При нагревании полиметиленмочевины (см. задачу 903)—линейного полимера — в присутствии формальдегида образуется пространственно-структурированный (трехмерный) полимер. Разберите схему его образования. К какому типу полимеров — карбоцепному или гетероцепному — относится полиметиленмочевина [c. 102]

П. К какому стереохимическоцу типу полимеров в зависимости от количества асимметрических С-атомов в структурном звене относится поливиниловый спирт (См.сЛА-. ) [c.96]

Инициирова ние циклизации осуществляется за счет взаимодействия двойной связи с протоном (либо с другим акцептором электронов). Образующийся ион карбония взаимодействует с ближайшей двойной связью с образованием циклического иона карбония. Далее циклический ион карбония или может действовать на соседнюю двойную связь с образованием второго цикла и т. д., или в результате депротонизации образуется новая двойная связь (т. е. происходит обрыв цепи). Направление реакции будет зависеть от соотношения вероятностей самопроизвольной депротонизации и реакции циклического карбо-ниевого иона с соседней двойной связью. А это соотношение зависит от экспериментальных условий реакции, т. е. от типа полимера, растворителя и катализатора, от продолжительности реакции и температуры. Например, при циклизации поли-(2,3-диметил)-бутадиена, полиизопрена и полибутадиена в одинаковых условиях скорость циклизации будет уменьшаться в направлении к полибутадиену, но в этом же направлении будет увеличиваться средняя длина полициклических участков цепи. [c.59]

Рассмотрим конкретно закономерносли упрочнения на примере двух типов полимеров 1) кристаллическслч), разрыв которого наблюдается при больших удлинениях, и 2). хрупкого стеклообразного, разрушающегося при очень малых удлинениях и относительно малых напряжениях. [c.191]

Такое переплетение влияния различных эффектов и факторов на протекание большинства, в том чи»сле простейших по химизму, реакций в полимерах приводит к затруднению их количественного описания. Углубленное количественное описание проведено к настоящему времени на примерах реакций термической деструкции, окисления полимеров, ряда полимераналогичных реакций с учетом эффекта соседних звеньев и формирующейся композиционной неоднородности продуктов (гидролиз, хлорирование и др.), многих межмакромолекулярных реакций и формирования сетчатых структур в полимерах. Чисто химические аспекты изучены значительно больше в реакциях типа полимер — низкомолекулярное вещество по сравнению с реакциями полимер — полимер. При этом следует иметь в виду, что получаемые при количественном описании хи мических реакций полимеров константы их скоростей часто за висят от условий проведения реакций (тип растворителя, темпе ратура и др.), так как эти условия влияют на конформационные надмолекулярные и другие эффекты, которые, как было показано в свою очередь определяют возможность и степень протекания той или иной реакции. Наиболее сложными для количественного описания являются твердое и вязкотекучее состояния полимеров, концентрированные растворы, т. е. состояния, где проявляется межмолекулярное взаимодействие, переходы от полимераналогичных к внутримолекулярным и межмакромолекулярным взаимодействиям, что приводит к получению различных по физическому [c.229]

Виды добавок (наполнителей) для полимеров и их назначение

При производстве пластиковых изделий практически всегда используются специальные добавки. Физико-химические свойства чистых полимеров не могут обеспечить тех эксплуатационных свойств, которыми должны обладать готовые изделия. И чтобы эти свойства получить в полимерный материал вводятся наполнители, придающие ему требуемые характеристики.

Количество существующих добавок для полимеров в несколько раз превышает число полимерных материалов. Именно за счёт этого достигается разнообразие свойств присущих различным видам пластиковых изделий. Специальные добавки могут изменить такие физико-механические характеристики как прочность, эластичность, устойчивость к воздействию внешней среды и агрессивных факторов. Модификаторы позволяют облегчить производственные процессы: сделать литьё более простым, придать изделию нужную форму, фактуру. Большое значение имеют добавки для экологии, благодаря им, пластмассовые изделия быстрее разлагаются после утилизации, не выделяя при этом опасных токсинов.

Виды наполнителей для полимеров:

1. Пластификаторы. Составляют более половины от всех используемых добавок. Придают эластичность, облегчают обработку, повышают устойчивость готовых изделий к воздействию низких температур.

2. Антипирены. Снижают горючесть полимеров, повышая их безопасность. Использование антипиренов особенно важно при производстве деталей электрических приборов, электроизоляции, а также различных предметов бытового и промышленного назначения.

3. Модификаторы ударопрочности. Используются для выпуска изделий из пластмассы, для которых важен показатель ударной вязкости. Защищают полимеры от воздействия негативных климатических факторов.

4. Минеральные наполнители. Делают ПВХ-изделия более прочными. В качестве наполнителя используются материалы природного происхождения: тальк или мел.

5. Пигменты. Придают пластиковым изделиям любой цвет. Существуют вещества, повышающие прозрачность полимеров, придающие перламутровый блеск, искрящийся или матовый эффект.

6. Антиокислители и фотостабилизаторы. Защищают пластик от воздействия УФ-лучей, предотвращают окислительные процессы при контакте с атмосферным кислородом, что значительно повышает эксплуатационный срок готовых изделий.

Кроме вышеперечисленных добавок при производстве изделий из пластика используются присадки, обладающие антистатическим и гидрофобным эффектом. Добавление присадок предотвращает слипание, снижает коэффициент трения, позволяет получить поверхности различной фактуры. При помощи специальных добавок и присадок выпускается различная пластиковая тара, в том числе обладающая антибактериальным эффектом. Такая тара широко применяется в медицине, фармацевтике, а также в сфере биотехнологий.

Разработаны и успешно применяются модифицирующие добавки, улучшающие технологические свойства полимеров в процессе литья. После введения этих добавок пластик становится однородным, равномерно заполняет пресс-форму, при застывании изделие не деформируется. При добавлении присадок важно чтобы они равномерно распределились в полимерном материале. Это можно обеспечить тщательным перемешиванием с использованием специальных блендеров или дозаторов, которые порционно впрыскивают присадки в процессе производства полимера.

Полимеры

«ПОЛИ… Первая часть сложных слов со знач:. 1) много, со многим, охватывающий многое, напр. полиартрит, поливалентный, поливариантный, полиневрит, полисоединение; 2) сложный по составу, устройству, напр. поливакцина, поливитамины, полиметаллы, поликристалл.»
Толковый словарь Ожегова

Немного о волокнах…

Все существующие и применяемые в производстве тканей волокна делятся на натуральные и химические. Натуральные волокна — это вещества природного происхождения, они известны и знакомы каждому с детства: хлопок, шерсть, шёлк и тд.

Химические волокна изготавливаются в промышленных условиях с применением химического синтеза из органических природных и синтетических полимеров.

Промышленное производство полимеров началось в начале ХХ века и развивалось одновременно в двух направлениях: создание искусственных и синтетических волокон.

Основой для производства искусственных волокон являются природные виды сырья растительного происхождения, а именно: целлюлоза, отходы переработки хлопкового волокна, поэтому и свойства искусственных волокон и тканей очень похожи на свойства натуральных. К ним относят вискозу, модал и ацетатцеллюлозные волокна.

Синтетические волокна получают из продуктов переработки нефти, угля и природного газа путем химического синтеза. Синтетические волокна стали использоваться в производстве одежды довольно давно, более 40 лет назад. Сегодня наиболее популярны: полиэстер, полиамид, акрил/полиакрил, эластан.

Благодаря постоянно развивающимся технологиям, синтетические ткани постепенно вытесняют натуральные. Синтетические волокна (нити) формируют из полимеров, не существующих в природе.

Что же такое полимер?

Полимер — это химическое вещество, молекулы которого образованы длинными цепями более мелких молекул, называемых мономерами. Полиамид, полиакрил, полиэстер, полиуретан — названия всех этих материалов-полимеров имеют приставку «поли» и получили название именно от образующего их мономера.

Понимание такой структуры синтетических чудо-волокон важно. Ведь именно благодаря цепному строению, все полимерные волокна обладают высокой эластичностью, прочностью и способностью изменять свои физические свойства под воздействием реагентов.

Сложная цепная структура определяет свойства, характерные для всех синтетических волокон: прочность и эластичность.

В текстильной промышленности использование полимеров позволяет комбинировать различные виды волокон и легко добиться необходимого эффекта. Так, например, полиэстер известен особой прочностью и термостойкостью. Полиамид — самое дорогое волокно, отличается высоким коэффициентом износоустойчивости. Полиуретан имеет лучшие показатели эластичности. А полиакрил по праву называется «искусственной шерстью. Все они широко используются в производстве верхней одежды.

Применение полимеров в медицине

Полимеры давно привлекли внимание многочисленных исследователей и ученых из сферы медицины. Медицина является стремительно развивающейся отраслью, где находят применение самые различные материалы и технологии. На сегодняшний день полимеры в медицине применяются практически повсеместно и для совершенно различных целей.

В настоящее время из полимеров изготавливается более трех тысяч различных видов медицинских изделий. Вполне понятно, что дальнейшие успехи в этой области зависят от кооперирования и творческого сотрудничества между химиками и медиками.

Часть полимерных материалов применяется в медицине для производства изделий, которые напрямую не контактируют с организмом человека, например, корпусов медицинских приборов. К таким материалам обычно не предъявляются более жесткие требования по сравнению с полимерами, используемыми в других отраслях, например, в пищевой промышленности. Однако существует и другая обширная группа материалов, которые применяются для изготовления изделий, которые непосредственно контактируют с тканями организмов. Так, например, из полимеров изготавливаются компоненты систем диализа («искусственная почка»), с которыми непосредственно контактирует кровь человека. Качество используемых для этих целей материалов непосредственно влияет на успешность лечения пациентов. По этой причине материалы, применяемые в этой сфере, должны характеризоваться максимальной степенью чистоты и инертности, иначе они смогут оказывать негативное влияние на здоровье человека.

Химическая промышленность выпускает различные полимеры с точным соблюдением тех требований, которые к ним предъявляют. Однако специальных полимеров для применения в медицине выпускается пока еще мало. Первостепенной задачей является разработка технических условий на «медицински чистые» полимеры, которые не оказывали бы вредного действия на организм человека.

Тем не менее, к настоящему времени медицинские марки полимеров уже успели прочно закрепиться в индустрии. Так, из этих марок полимеров изготавливают искусственные сосуды, суставы и иные изделия, имитирующие ткани и органы человеческого организма. Из полиамидов, кроме всего прочего, изготавливают хирургические нити, а из полиуретанов – камеры искусственного сердца. Наиболее часто применяющиеся в медицине полимеры — силиконы. Их положительными свойствами являются химическая и физиологическая инертность, термостабильность — до 180°C. Силиконы необходимы при косметических операциях на лице, молочных железах, для изготовления катетеров, клапанов сердца, пленки для защиты поверхности кожи при ожогах.

Особенно высокие требования предъявляются к полимерам в ортопедической стоматологии — протезировании.

Современная реконструктивная хирургия сердца и сосудов немыслима без полимеров.

Полимеры применяются также в восстановительной кардиохирургии, для замещения дефектов стенок и перегородок сердца.

Хирургия открытого сердца немыслима без искусственного кровообращения. Из полимеров изготовляется соответствующая аппаратура.

И этот список можно продолжать бесконечно…

Несмотря на стремительное расширение использования полимеров в медицине, следует признать, что в этой сфере остается еще ряд острых нерешенных вопросов. Так, например, при использовании полимерных компонентов для целей замены органов и тканей организма не редкими являются случаи отторжения этих изделий. Причиной этого является биологическая несовместимость полимеров с тканями организма, поэтому можно прогнозировать, что усилия многих ученых и исследователей уже в ближайшем будущем будут направлены на разработку новых марок полимеров, которые будут характеризоваться намного большей биосовместимостью.

Интересной и перспективной является деятельность по разработке другой группы биологически активных полимеров – биоразлагамых материалов с регулируемым сроком службы. Такие полимеры могут применяться для производства инновационных шовных материалов для полостных операций или временных имплантатов. В организме эти материалы подвергаются постепенному разложению, но срока их эксплуатации оказывается достаточно для того, чтобы ткани организма полностью восстановили свои функции. В этом случае при лечении пациента не приходится проводить для него повторную операцию для снятия швов или извлечения из организма инородных объектов, как это происходит в настоящее время.

Современная медицина не стоит на месте, и, наверняка, впереди в этой сфере нас ждет еще множество открытий, напрямую связанных с индустрией полимеров.

Новый полимер может повысить производительность органических и перовскитных солнечных элементов

Изображение. Вариант иллюстрации с обложки выпуска журнала Macromolecular Chemistry, в котором опубликовано исследование по синтезу полимеров для солнечных батарей; рисунок автора исследования. Источник: Марина Теплякова/Сколтех

Исследователи Сколтеха и их коллеги синтезировали новый сопряженный полимер для органической электроники с помощью двух различных химических реакций и для каждой продемонстрировали влияние параметров синтеза на характеристики полимера в органических и перовскитных солнечных элементах. Статья с описанием результатов исследования опубликована в журнале Macromolecular Chemistry and Physics.

Сегодня, когда весь мир стремится перейти на экологически чистые и возобновляемые источники энергии, в частности солнечную энергию, ученые активно работают над задачей повышения производительности солнечных элементов. Наиболее перспективными для этой цели технологиями считаются органические солнечные элементы, а также перовскитные элементы на основе галогенида свинца. Эти две быстроразвивающиеся фотоэлектрические технологии открывают возможности для более экономичной и стабильной генерации солнечной энергии. Их основное преимущество по сравнению с коммерческими солнечными элементами на основе кристаллического кремния — низкая стоимость нанесения светочувствительного слоя из раствора. Данный подход не только удешевляет производство электроэнергии и упрощает его масштабирование за счет использования рулонной технологии, но и позволяет создавать устройства на гибких и эластичных поверхностях.

На сегодняшний день существует ряд факторов, препятствующих широкому внедрению этих технологий. Если говорить об органических солнечных батареях, по-прежнему ведется работа по повышению их эффективности, в основном за счет оптимизации состава светочувствительного слоя. Как правило, этот слой в них состоит из комбинации донорных и акцепторных компонентов, где функцию донора выполняет сопряженный полимер.

Что касается перовскитных солнечных батарей, их сертифицированные эффективности достигают 25,5%, что делает их главным конкурентом коммерческим солнечным батареям на основе кристаллического кремния. Основным препятствием на пути к коммерциализации технологии остается низкая стабильность устройств. Недавние исследования показали, что для повышения стабильности устройства на светочувствительный перовскитный материал можно наносить защитный слой, обеспечивающий как селективную экстракцию носителей заряда, так и надежную защиту материала. Такую защитную функцию могут выполнять в том числе и сопряженные полимеры.

В обоих видах фотовольтаических устройств, использующих сопряженные полимеры, наилучшие эффективности будут достигнуты при условии обеспечения высокого качества полимеров. В частности, материал должен содержать малое количество дефектов, которые могут служить «ловушками зарядов». Высокого качества можно достичь за счет усовершенствования процесса синтеза материалов.

«Сопряженные полимеры можно использовать для различных целей, поэтому мы исследуем возможности оптимизации синтеза с целью улучшения качества материала, что в свою очередь позволит повысить производительность фотоэлектрических устройств. Наше исследование посвящено изучению определенного типа сопряженных полимеров, цепь которых содержит звено на основе изомера известного красителя индиго — изоиндиго. Полученные результаты показывают, что из двух альтернативных методов синтеза материалов на основе изоиндиго — реакций Стилле и Сузуки — на заключительном этапе процесса лучше все-таки использовать реакцию Стилле», — рассказывает аспирант Сколтеха Марина Теплякова.

Марина Теплякова и ее коллеги — первый проректор Сколтеха Кит Стивенсон и ученые из Института проблем химической физики РАН — синтезировали сопряженный полимер на основе изоиндиго, используя два метода синтеза, которые обычно применяют при производстве таких полимеров: реакции поликонденсации Стилле и Сузуки.

Сопряженные полимеры — это органические материалы, структуру которых образуют чередующиеся донорные и акцепторные компоненты. Эти компоненты называются мономерами и объединяются в полимерные цепи при помощи различных реакций полимеризации. Для этого в структуры мономеров, задействованных в реакциях полимеризации, вводят определенные функциональные группы, зависящие от типа используемой реакции. Для изготовления полимеров, содержащих изоиндиго, обычно используют два метода синтеза, а именно реакции поликонденсации Стилле и Сузуки — обе они были рассмотрены в совместном исследовании группы ученых Сколтеха и ИПХФ РАН.

Помимо упомянутых выше различий в функциональных группах, эти две реакции требуют разных условий. Так, реакция поликонденсации Сузуки проходит в смеси двух несмешивающихся растворителей, воды и органического растворителя, в присутствии неорганического основания, а переход мономеров между жидкостями обеспечивается специальным веществом — катализатором фазового перехода. Реакция Стилле обычно протекает в одной фазе и при повышенных температурах. Кроме того, обе реакции требуют использования катализаторов на основе палладия.

«В ходе эксперимента мы определили, что в стандартных условиях поликонденсации Сузуки происходит разрушение мономера на основе изоиндиго, — поясняет Марина Теплякова. — Методом высокоэффективной жидкостной хроматографии мы установили, что в условиях двухфазной реакции с неорганическим основанием и катализатором межфазного переноса сигнал, соответствующий мономеру на основе изоиндиго, трансформируется в три отдельных сигнала, что указывает на необратимое разрушение исходного соединения. Мы подобрали условия протекания реакции, которые являются безопасными для материала и не приводят к его разрушению».

Высокоэффективная жидкостная хроматография — аналитический метод, позволяющий идентифицировать в смеси различные компоненты, прокачивая ее под давлением через колонку, заполненную адсорбирующим материалом. Каждое вещество, содержащееся в смеси, взаимодействует с адсорбентом по-разному и, следовательно, преодолевает высоту колонки за разное время. По этому времени и определяются компоненты смеси.

Следующим этапом исследования был синтез полимера на основе изоиндиго по реакциям Сузуки с оптимизированными условиями и Стилле. Было установлено, что полимеры, полученные двумя разными путями, имеют схожие молекулярные массы и оптоэлектронные свойства. Далее оба материала прошли испытания в органических солнечных батареях в качестве компонента фотоактивного слоя, а также в перовскитных солнечных батареях в качестве дырочно-транспортного слоя. Органические и перовскитные солнечные батареи, содержащие полимер, полученный по реакции Стилле, показали более высокие эффективности: 15,1% и 4,1%, соответственно. Те же устройства, содержащие полимер, синтезированный с помощью поликонденсации Сузуки, продемонстрировали эффективности 12,6% и 2,7%.

Ученые предположили, что различие в характеристиках обусловлено наличием в материале, полученном с помощью реакции Сузуки, дефектов, которые могли послужить ловушками зарядов. Для подтверждения этого предположения оба материала были охарактеризованы методом электронного парамагнитного резонанса. Было обнаружено, что материал, полученный по реакции Сузуки, содержит в пять раз больше дефектов, что, вероятно, и привело к ухудшению характеристик фотовольтаических устройств.

Таким образом, было показано, что для полимеров на основе изоиндиго важен выбор синтетического пути, так как он может значительно повлиять на качество материала. В дальнейшем участники проекта планируют сравнить эффективности фотовольтаических устройств, содержащих полимеры различного строения, для установления связи между структурой полимера и производительностью устройства. Результаты данной работы позволят более рационально подойти к процессу дизайна полупроводниковых полимерных материалов для фотовольтаических устройств.

Контакты:
Skoltech Communications
+7 (495) 280 14 81

*protected email*

типов полимеров | Школа материаловедения и инженерии

Существует 3 основных класса полимеров – термопласты, реактопласты и эластомеры. Различие между этими классами лучше всего определяется их поведением при воздействии тепла.

Термопластичные полимеры могут быть аморфными или кристаллическими. Они ведут себя относительно пластично, но часто имеют низкую прочность.
Термореактивные полимеры всегда аморфны и, как правило, прочны и жестки, но часто хрупки.
всегда аморфны и используются при эксплуатации выше их Tg. Они обладают уникальной способностью очень сильно упруго деформироваться без необратимого повреждения своей формы.

Термопласты

Термопласты могут иметь аморфную или кристаллическую структуру.

В термопластах длинноцепочечные молекулы существуют в виде линейных связей, но также связаны друг с другом вторичными силами Ван-дер-Ваальса (вторичные связи).

При достаточно высокой температуре возбуждения молекулярных цепей достаточно, чтобы преодолеть эту связывающую силу, и они могут свободно перемещаться друг по другу, образуя вязкую жидкость. Можно предположить, что вторичные связи расплавились. Температуру стеклования (Tg) можно рассматривать как температуру плавления вторичных связей.

Когда полимер охлаждается, вторичные силы снова начинают преобладать, и молекулярные цепи возвращаются обратно в ограниченное состояние. Это означает, что термопласты можно плавить и переплавлять, что упрощает их переработку.

Реактопласты

В термореактивных пластмассах молекулы с длинной цепью существуют в аморфной сети с поперечными связями. Это означает, что длинные молекулярные цепи связаны друг с другом ковалентными связями. Образование этих поперечных связей известно как отверждение.

Сшивка устанавливает молекулярные цепи на место и, следовательно, означает, что термореактивный пластик не может быть переплавлен, а вместо этого разлагается при нагревании до температуры выше Tg.

Сшивание препятствует организации молекул в упорядоченную кристаллическую структуру, что означает, что термореактивные полимеры существуют только в аморфном состоянии.

Эластомеры

В эластомерах длинные молекулярные цепи существуют в виде аморфных линейных связей с редкими поперечными связями.

При комнатной температуре уровень возбуждения цепей уже превышает вторичные связи Ван-дер-Ваальса, однако существующие в структуре поперечные связи возвращают эластомер к его первоначальной форме после деформации.

Полимеры

Типы полимеров

Полимеры присоединения

Аддитивные полимеры, такие как полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и полистирол линейные или разветвленные полимеры с небольшими поперечными связями или без них. В результате они термопластичные материалы, которые легко текут при нагревании и могут быть отлиты в самые разные формы.Структуры, имена и торговля названия некоторых распространенных аддитивных полимеров приведены в таблице. ниже.

Общие полимеры присоединения

Полиэтилен

Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) производится свободнорадикальным полимеризация при высоких температурах (200С) и высоких давлениях (выше 1000 атм). Полимер высокой плотности (HDPE) получается с использованием катализа Циглера-Натта при температуре ниже 100°С и давление менее 100 атм.Больше полиэтилена производится каждый год, чем любой другой пластик. Около 7800 миллионов фунтов полиэтилена низкой плотности и 4400 миллионов фунтов полиэтилена высокой плотности были проданы в 1980 году. Полиэтилен не имеет вкуса и запаха и легкий, нетоксичный и относительно недорогой. Он используется как пленка для упаковки продуктов питания, одежды и оборудования. Большинство коммерческие мешки для мусора, мешки для сэндвичей и пластиковая упаковка из полиэтиленовой пленки. Полиэтилен также используется для все, от чехлов для сидений до молочных бутылок, ведер, кастрюль и тарелки.

Полипропилен

Изотактический полипропилен производства Циглера-Натта, катализируемый полимеризация представляет собой жесткий термостабильный полимер с отличная стойкость к нагрузкам, растрескиванию и химическим реакциям. Хотя он стоит дороже за фунт, чем полиэтилен, он намного сильнее. Таким образом, бутылки из полипропилена могут быть тоньше, содержат меньше полимера и стоят меньше, чем обычные изделия из полиэтилена.Наиболее важное влияние полипропилена на сегодняшний студент колледжа принимает форму пластикового штабелируемого стулья, которыми изобилуют университетские городки.

Поли(тетрафторэтилен)

Тетрафторэтилен (CF ₂ = CF ₂ ) представляет собой газ который кипит при -76С и поэтому хранится в баллонах при высокой давление. В 1938 году Рой Планкетт получил цилиндр тетрафторэтилен, который не доставлял столько газа, сколько должен имеют.Вместо того, чтобы вернуть цилиндр, он разрезал его ножом. ножовкой и обнаружил белый воскообразный порошок, который был первым полимер политетрафторэтилена. После значительных усилий А. был открыт менее удачный путь к этому полимеру, и политетрафторэтилен, или тефлон, стал коммерчески доступный.

Тефлон — замечательное вещество. Обладает лучшим сопротивлением к химическому воздействию любого полимера, и его можно использовать в любой температура от -73C до 260C без влияния на его характеристики.Он также имеет очень низкий коэффициент трения. (В более простыми грубыми терминами, он кажется восковым или скользким на ощупь. ) Даже такие «липкие» материалы, как резина, клей, хлеб тесто, и конфеты не будут насекомыми, которые прилипнут к тефлоновому покрытию поверхность. Тефлон настолько скользкий, что его даже распыляют. растения, так что может охотиться на растения падают.

Поли(винил) хлорид) и поли(винилиденхлорид)

Хлор входит в десятку лучших промышленных химикатов в США более 20 лет. миллиардов 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 могут варьироваться в зависимости от 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 Саран. Такое же увеличение силы притяжение между полимерными цепями, которое делает ПВХ более твердым, 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, изготавливаются путем полимеризации производное акриловой кислоты, известное как акрилонитрил.

Полиакрилонитрил

Прочие акриловые полимеры получают путем полимеризации сложного эфира эта кислота, такая как метилакрилат.

Поли(метилакрилат)

Одним из наиболее важных акриловых полимеров является поли(метил метакрилат), или ПММА, который продается под торговыми названиями Люцит и оргстекло.

Поли(метилметакрилат), ПММА

PMMA — это легкий, кристально чистый стеклообразный полимер, используемый в иллюминаторах самолетов, линзах задних фонарей и осветительных приборах. Поскольку он твердый, устойчивый к солнечному свету и чрезвычайно прочный, ПММА также используется для изготовления отражателей, встроенных между дорожками. 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 глаза. глаза в слезах, а затем каждый проходил под контактной линзой время глаз моргает. 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. То продукт этой реакции имеет следующую структуру.

Полиакрилат натрия

Разница между концентрациями ионов Na ⁺ внутри полимерной сетки и в растворе, в котором погруженный полимер создает осмотическое давление, которое втягивает воды в полимер. Количество жидкости, которое может быть поглощено зависит от ионной силы раствора общая концентрации положительных и отрицательных ионов в растворе.Этот полимер может поглощать в 800 раз больше собственного веса дистиллированной воды, но только в 300 раз больше веса водопроводной воды. Потому что ионный сила мочи эквивалентна 0,1 М NaCl раствор, этот супервпитывающий полимер, который можно найти в одноразовые подгузники, могут впитать до 60 раз больше своего веса в моча.

Конденсат Полимеры

Первый пластик (целлулоид) и первое искусственное волокно (искусственный шелк) производились из целлюлозы. Первым по-настоящему синтетическим пластиком был бакелит, разработанный Лео Бакланд между 1905 и 1914 годами. Начало синтеза бакелита с реакцией между формальдегидом (H ₂ CO) и фенол (C ₆ H ₅ OH) с образованием смеси орто — и пара -замещенные фенолы. При температуре выше 100°С эти фенолы конденсируются с образованием полимера, в котором ароматические кольца соединены мостиком -CH ₂ OCH ₂ — или -CH ₂ — связи.Сшивка в этом полимере настолько обширен, что это термореактивный пластик. Как только это образовалась, любая попытка изменить форму этого пластика обречена к провалу.

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

Сложные полиэфиры были получены реакцией диацилхлорида с диспиртом.

Изучая сложные полиэфиры, Джулиан Хилл обнаружил, что может намотайте небольшое количество этого полимера на конец палочки для перемешивания и медленно вытяните его из раствора в виде шелковистого волокна. Один день, когда Карозерса не было в лаборатории, Хилл и его коллеги пытались чтобы увидеть, какой длины волокно они могли бы сделать, растянув образец этот полимер, когда они бежали по коридору.Вскоре они поняли, что это игровое упражнение ориентировало молекулы полимера в двух направлениях. размеров и получил новый материал с превосходными свойствами. Затем они попробовали то же самое с одним из полиамидов и произвел образец того, что стало первым синтетическим волокном: Нейлон .

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 образован из диамина с шестью атомами углерода и производного дикарбоновой кислоты с шестью атомами углерода.

Эффект натягивания полимера пинцетом намного как при растяжении эластомера молекулы полимера становятся ориентирован в двух измерениях.Почему молекулы полимера не вернуться к своей первоначальной форме, когда мы перестанем тянуть? В разделе P.3 предполагалось, 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 путем реакции этилена гликоль и либо терефталевую кислоту, либо один из ее сложных эфиров, чтобы получить 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 при ацилировании хлориды реагируют со спиртами.

Продукт этой реакции называется эфиром карбоната 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. Обладает очень высокой устойчивостью к ударам и используется в целях безопасности. стекла, пуленепробиваемые окна и мотоциклетные шлемы.

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

Общие конденсационные полимеры

Полимеры: обзор

Когда многие молекулы простого соединения соединяются вместе, продукт называется полимером, а процесс полимеризации.Простые соединения, молекулы которых соединяются вместе, образуя полимеры, называются мономерами. Полимер представляет собой цепь атомов, образующую основу, к которой присоединяются атомы или группы атомов.

В этом разделе представлен обзор основных типов полимеров, характеризуемых тем, как они производятся, как их структура определяет их общие свойства и как эти свойства могут быть улучшены путем их рецептуры с использованием ряда добавок. Наконец, в разделе обобщается ряд методов обработки, которые можно использовать для преобразования полимеров в широкий спектр различных продуктов.

Каждый из других разделов в разделе «Полимеры» более подробно описывает производство, свойства и использование отдельного полимера или группы полимеров.

Полимеры представляют собой большие молекулы, разновидность макромолекул. Их химические свойства аналогичны свойствам простых молекул. Например, если полимер содержит двойную углерод-углеродную связь, как в поли(бут-1,3-диене), он будет вступать в реакции присоединения, скажем, с водородом или бромом.

Если он содержит ароматическое кольцо, как в поли(фенилэтилене) (часто известном как полистирол), он будет подвергаться реакциям замещения, скажем, с азотной кислотой.

Основные различия между меньшими молекулами и полимерами заключаются не в их химических свойствах, а в их физических свойствах. Их большие размеры приводят к гораздо более сильным межмолекулярным силам, что, в свою очередь, приводит к гораздо более высоким температурам плавления и характерным свойствам твердости и гибкости. Эти межмолекулярные силы еще сильнее, когда полимерные цепи упаковываются вместе регулярным образом, как в HPDE (полиэтен высокой плотности) и имеют области кристалличности.

При нагревании плавится и теряет кристалличность. Поскольку он не имеет резкой точки плавления, температура, при которой это происходит, называется температурой перехода расплава , T _m . Выше этой температуры полимер аморфен.

Некоторые полимеры твердые и аморфные, не имеющие областей кристалличности, например, поли(метил-2-метилпропеноат). Температура, при которой они становятся мягкими и гибкими, называется температурой стеклования , T _g.

Рис. 1 Эти кристаллиты имеют порядок, в котором зигзагообразные полимерные цепи
удерживаются вместе в регулярном порядке за счет межмолекулярных сил.

Существует много примеров полимеров природного происхождения, например, крахмал, целлюлоза и белки. За последние 70 лет были изобретены синтетические полимеры, часто имитирующие природу, и сейчас они производятся миллионами тонн в год и являются одним из самых важных материалов, которые мы используем. Многие из них используются в качестве волокон. Другим формуют требуемые формы, и когда они используются таким образом, их часто называют пластмассами.

Характеристика полимеров

Полимеры можно охарактеризовать несколькими способами:
а) как они получены путем присоединения или конденсации
б) являются ли они гомополимерами или гетерополимерами (сополимерами)
в) являются ли они термопластами, термореактивными полимерами, эластомерами или волокна
d) по их стерической структуре

(а) Полимеры присоединения и конденсации

В аддитивной полимеризации полимер имеет ту же эмпирическую формулу, что и мономер, но более высокую молекулярную массу (таблица 1).Примером может служить полимеризация хлорэтена (винилхлорида) с образованием поли(хлорэтена), ПВХ:

Таблица 1 Некоторые аддитивные полимеры.

В конденсационной полимеризации полимеризация одного или нескольких мономеров сопровождается отщеплением малых молекул (таких как вода или аммиак) (таблица 2). Например, при производстве полиамида 6,6 используются два мономера.

Говорят, что другой тип конденсационного полимера образуется, если полимерная цепь содержит (а не присоединена к цепи) функциональную группу, такую как сложный эфир, амид или уретан (таблица 2).

Таблица 2. Некоторые конденсационные полимеры.

(б) Гомополимеры и гетерополимеры (сополимеры)

Другой способ характеристики полимеров состоит в том, чтобы разделить их на гомополимеров и гетерополимеров . Многие из хорошо известных полимеров, таких как поли(хлорэтен), производятся из одного мономера и поэтому называются гомополимерами (таблица 1):

Гетерополимер, или, как его чаще называют, сополимер , получают из двух или более мономеров.

Существует несколько типов сополимера. Один тип получается, когда два или более мономера смешиваются и полимеризуются вместе. В зависимости от реакционной способности мономеров они могут образовывать полимеры с различным расположением мономерных звеньев (рис. 2).

SBS является примером блок-сополимера . SBS назван так, где S означает стирол (фенилэтен), а B означает бута-1,3-диен. Сначала полимеризуется фенилэтен. Затем добавляется бута-1,3-диен, который присоединяется к обоим реакционноспособным концам молекул поли(фенилэтена) с образованием SBS:

Другой тип сополимера известен как привитой сополимер .Пример — АБС. А — акрилонитрил, тривиальное название пропенонитрила.

Основа полимера состоит из фенилэтена (стирола) и бута-1,3-диена. Пропенонитрил (акрилонитрил) добавляется в систему и образует привитую боковую цепь к основной цепи. Нитрил добавляет к двойной связи на звене бутадиена:

Сополимеры очень полезны, поскольку они обладают свойствами входящих в их состав полимеров и, таким образом, могут производиться для конкретных целей.Например, поли(фенилэтен) (полистирол) является хрупким, но при его сополимеризации с бута-1,3-диеном последний придает полимеру упругость и прочность. Известный как ударопрочный полистирол (HIPS), теперь он может выдерживать удары без повреждений.

Рисунок 2 Структура различных типов сополимера.

Рисунок 3. Различные типы сополимеров имеют разные свойства. Справа медицинские флаконы изготовлены из рандомизированного сополимера этена и пропена, что дает гибкий и прозрачный материал.Ниже покрытие кабеля представляет собой блок-сополимер двух алкенов, что дает очень прочный материал с резиноподобными свойствами.
С любезного разрешения Total.

(c) Термопласты, реактопласты, эластомеры и волокна

Полимеры также можно разделить на четыре класса:

термопласты
термореактивные (термореактивные смолы)
эластомеры
волокон

Термопласты состоят из отдельных молекул без ковалентной связи между ними, но удерживаемых вместе за счет межмолекулярных связей. Полимеры становятся мягкими при нагревании, и их можно формовать. Их можно многократно нагревать, смягчать и переформовывать. Список примеров приведен в таблице 1.

Термореактивные полимеры , с другой стороны, имеют множество ковалентных связей между цепями, что приводит к трехмерной структуре, которую можно рассматривать как единую молекулу. Они могут быть отформованы под воздействием тепла и давления, но однажды отформованные, они не могут быть отформованы заново. Наиболее важные примеры включают пластмассы, изготовленные из метаналя (формальдегида). Эластомеры представляют собой аморфные твердые вещества, которые, как следует из названия, обладают эластичностью (таблица 3). У них есть скрученные цепи, которые можно растянуть, но они возвращают свою первоначальную форму, когда сила растяжения снимается.

Волокна представляют собой тонкие нити, получаемые экструдированием расплавленного полимера через фильеру с небольшими отверстиями.
Волокна, произведенные таким образом, включают полиамиды (такие как нейлон), сложные полиэфиры (такие как терилен) и полипропилен (таблица 4).

Рисунок 4. После растяжения для изготовления волокна области кристаллитов
выровнены вдоль оси волокна, что придает ему прочность.

После экструзии и растяжения молекулы полимера выравниваются в направлении волокна. Любая тенденция вернуться к случайной ориентации предотвращается сильными межмолекулярными силами между молекулами (рис. 4).

Волокна скручены в нити, а затем их можно сплести в ткань или встроить в пластик, чтобы придать ему большую прочность (таблица 4).

Таблица 3. Некоторые эластомеры.

Таблица 4 Некоторые полимеры, используемые для изготовления волокон.

(d) Стерическая структура

Другой способ классификации полимеров заключается в изучении их стерической структуры. Полимеры с боковыми цепями можно разделить на два класса: один (стереорегулярный), который имеет повторяющийся образец с точки зрения стереохимии, и один (атактический) без регулярной структуры.

Простым примером полимера с боковой цепью является полипропилен.

Молекула пропена асимметрична,

и при полимеризации может образовывать три основные цепные структуры в зависимости от положения метильных групп: две стереорегулярные (изотактическая и синдиотактическая), а третья не имеет регулярной структуры и называется атактической, как показано на схеме ниже:

Рисунок 5 Молекулярные структуры поли(пропена).

«Одноручная» структура изотактического поли(пропена) заставляет молекулы образовывать спирали.Эта правильная форма позволяет молекулам кристаллизоваться в твердый, относительно жесткий материал, который в чистом виде плавится при 440 К.

Синдиотактический полимер из-за своей регулярной структуры также является кристаллическим.

Атактические цепи имеют совершенно беспорядочную структуру и, следовательно, не кристаллизуются. Атактический полипропилен с высокой молекулярной массой представляет собой резиноподобный материал.

Коммерческий полипропилен представляет собой преимущественно изотактический полимер, содержащий 1-5% по массе атактического материала.

Стереорегулярные полимеры получают при использовании многих катализаторов Циглера-Натта (см. ниже) или металлоценовых катализаторов.

Производство полимеров

Как обсуждалось выше, полимеры можно охарактеризовать методом полимеризации, присоединения и конденсации.

Многие аддитивные полимеры получают с использованием металлоорганического соединения, известного как катализатор Циглера-Натта. Впервые они были разработаны Карлом Циглером и Джулио Наттой, что привело к тому, что в 1963 году два химика были удостоены Нобелевской премии за эту блестящую работу.

Другие аддитивные полимеры получают путем образования свободных радикалов с использованием соединения, известного как инициатор, для катализа реакции.

Многие реакции конденсационной полимеризации, в которых один или два мономера являются исходными материалами, также нуждаются в катализаторах. Катализаторы описаны в разделе, посвященном каждому конденсационному полимеру.

Катализаторы для реакций полимеризации

Катализаторы Циглера-Натта

Катализаторы Циглера-Натта представляют собой металлоорганические соединения, приготовленные из соединений титана с триалкилом алюминия, который действует как промотор:

Используемые алкильные группы включают этил, гексил и октил.

Роль титанового катализатора можно представить так, как показано на рисунке 6.

Мономер алкена присоединяется к свободному координационному центру атома титана, и эта молекула алкена затем встраивается в связь углерод-титан, удлиняя алкильную цепь. Затем этот процесс продолжается, в результате чего образуется линейный полимер, полиэтилен.

Полимер осаждается, когда катализатор разрушается при добавлении воды. Поскольку он линейный, молекулы полимера могут плотно упаковываться друг в друга, что придает полимеру более высокую температуру плавления и плотность, чем полиэтилен, полученный радикальным инициированием.

Рисунок 6, иллюстрирующий роль катализатора Циглера-Натта.

Катализаторы Циглера-Натта не только позволяют производить линейные полимеры, но также могут обеспечивать стереохимический контроль. Пропен, например, может полимеризоваться тремя способами, как показано выше на рисунке 5, с образованием атактического, изотактического или синдиотактического поли(пропена).

Однако этот катализатор позволяет вводить пропилен только одним способом, и получается изотактический полипропилен.

Еще больший контроль полимеризации достигается при использовании нового класса катализаторов – металлоценов.

Радикальная полимеризация

Многие полимеры, включая все аддитивные полимеры в таблице 1, производятся с использованием радикальных инициаторов, которые действуют как катализаторы. Например, полимеризация хлорэтилена начинается с его нагревания с мельчайшими следами перекиси (R-O-O-R):

Рисунок 7. Механизм свободнорадикальной полимеризации хлорэтилена в поли(хлорэтилен).

В случае этилена при использовании свободнорадикального процесса полученный полимер имеет более низкую плотность и более низкую температуру размягчения, чем полиэтилен, полученный с использованием катализатора Циглера-Натта или оксида металла. Полиэтилен низкой плотности, ПЭНП, имеет боковые цепи, потому что радикалы реагируют не только с молекулами этилена путем присоединения, но также и с молекулами полимера в процессе, известном как отщепление водорода. Радикал полимера также может отрывать атом водорода от собственной цепи:

Обе эти реакции приводят к образованию боковых цепей, так что молекулы полимера не могут упаковываться вместе обычным образом.Таким образом, полимер имеет более низкую температуру плавления и более низкую плотность.

Состав пластмасс

Свойства многих пластиков можно изменить, изменив их состав. Например, одним из самых универсальных пластиков является поли(хлорэтилен) (ПВХ).

Он может быть изготовлен как в гибкой, так и в жесткой форме (и любой комбинации между этими крайностями) с использованием различных добавок (таблица 5).

Рис. 8 Определенные свойства можно получить путем смешивания полимеров.Например, эта рубашка изготовлена из смеси поли(пропеноатных) (акриловых), арамидных и полиамидных волокон, которые защищают от жары и при этом остаются удобными в носке.
С любезного разрешения DuPont.

Добавка	Примеры	Назначение
Пластификатор	напр. сложные эфиры бензол-1,2-дикарбоновой кислоты	Действует как смазка для полимерных цепей. Большое количество дает гибкий продукт, небольшое количество — жесткий.
Стабилизатор	напр. карбонат свинца (<1%), фосфат свинца или, для нетоксичных требований, смеси октадеканоатов металлов и эпоксидированного масла	Предотвращает разложение полимера. Без стабилизатора поли(хлорэтилен), например, разлагается при нагревании с образованием хрупкого продукта и хлористого водорода. Некоторые пластмассы окрашиваются (желтеют) при длительном воздействии солнечного света.
Удлинитель	Хлорированные углеводороды	Продлевает действие пластификатора, но, как правило, не может пластифицироваться сам по себе. Они дешевле, чем пластификаторы, поэтому помогают снизить затраты.
Наполнители	Мел, стекловолокно	Адаптируйте пластик к особым требованиям или сделайте его дешевле.
Разное	Антипирены, УФ-стабилизаторы, антистатики, технологические добавки, пигменты	Придание пластику особых свойств, необходимых для производственного процесса или конечного использования.

Таблица 5. Добавки, используемые для улучшения свойств пластмасс.

Переработка пластмасс

Обработка превращает пластик в полезные предметы. Способы переработки приведены в таблице 6.

Процесс	Применение
Прессование	Обычно для реактопластов — порошковое формование под действием тепла и давления.
Литье под давлением	Обычно для термопластов — расплавленный пластик, впрыскиваемый в форму под давлением.Детали поверхности пресс-формы могут быть точно воспроизведены. Очень широко используется.
Ротационное формование	Обычно для термопластов. Порошок нагревают в закрытой форме, которая довольно медленно вращается одновременно вокруг двух осей. Детализация поверхности плохая, но этот метод можно использовать для изготовления больших полых изделий.
Реакционное литье под давлением	Полимеризация термореактивных материалов обычно происходит в форме, в результате чего готовое изделие получается непосредственно из смолы.
Экструзия	Обычно для термопластов расплавленный пластик подается шнеком через фильеру, которая, например, для листа или пленки представляет собой прорезь. Возможны различные расширения процесса, например. трубка может быть надута воздухом, пока она еще горячая, для производства рукавной пленки (для пакетов и т. д.), или короткие отрезки горячей экструдированной трубки могут быть надуты в формах для формирования бутылок.
Каландрирование	Обычно для термопластов — расплавленный пластик, сжатый между горячими валками с образованием фольги и листа.
Термоформование	Лист из размягченного термопласта втягивается в форму или поверх нее. Если для «всасывания» листа в форму используется вакуум, этот процесс известен как вакуумное формование. Этот процесс используется для различных изделий, от вкладышей для шоколадных коробок до акриловых ванн.

Таблица 6. Методы переработки пластмасс.

Полимеры: их производство и применение

Несмотря на то, что в этом разделе рассматриваются общие принципы, лежащие в основе структуры, рецептуры и обработки полимеров, производимых сегодня, производство и свойства полимеров значительно различаются.В других единицах обсуждаются следующие:

Метанопласты

Полиамиды

Поликарбонаты

Поли(хлорэтилен)

Полиэстер

Поли(этен)

Поли(метил-2-метилпропеноат)

Поли(фенилэтен)

Полипропилен

Поли(пропеновая кислота)

Поли(пропенонитрил)

Поли(тетрафторэтилен)

Полиуретаны

Силиконы

Важные разработки последних лет включают разлагаемые пластики и методы переработки полимеров, которые включают повторное использование полимера и разложение с последующей реполимеризацией.

Дата последнего изменения: 18 марта 2013 г.

Знакомство с полимерами — OpenLearn

Традиционно промышленность производила два основных типа синтетических полимеров — пластмассы и каучуки (рис. 3). Различие заключается в том, что пластмассы в целом представляют собой жесткие материалы при рабочих температурах, а резины представляют собой гибкие низкомодульные материалы, обладающие эластичностью на больших расстояниях. Пластмассы далее подразделяются на термопласты и термореактивные материалы, причем последний тип представляет собой материалы, в которых длинные цепи связаны друг с другом поперечными связями, что характерно для обычных вулканизированных каучуков.Однако, как показано на рис. 3, различие в жесткости стало размытым благодаря разработке термопластичных эластомеров (ТПЭ). Более того, все полимеры, независимо от их природы, могут быть армированы очень широким набором наполнителей для получения композиционных материалов.

Рисунок 3 Классификация полимеров по свойствам

Другой способ классификации полимеров заключается в их форме или функциях, варьирующихся от добавок к другим сыпучим материалам (например, модификаторы вязкости в гипсе), от покрытий до продуктов (например,г. краски), пленки и мембраны до волокон (например, текстиля) и сыпучих продуктов, таких как трубы, контейнеры и молдинги (рис. 4). Некоторые из этих материалов, конечно, используются как самостоятельные продукты или перерабатываются в готовые продукты. Однако это происходит не всегда, поскольку некоторые полимеры являются одноразовым посредником в некоторых промышленных процессах. Таким образом, фоторезисты используются для создания рисунков схем на полупроводниковых чипах посредством контролируемой деградации и полностью отсутствуют в конечном продукте.

Рисунок 4. Классификация полимеров по конструктивным функциям

Упражнение 1

Укажите продукты в типичном современном доме, связанные с подачей и удалением воды (или предотвращением проникновения), которые могут иметь полимерное происхождение, с указанием их общего происхождения. тип (рис. 3) и форма или функция (рис. 4).

Ответ

В современном доме обычно могут быть следующие полимерные изделия для водопровода и утилизации после использования. Продукты дождевой воды также обычно имеют полимерное происхождение. Ваш список будет определяться возрастом вашего дома и его точным дизайном, если вы выберете его в качестве основы для своего ответа.

Водопроводная труба, бак и литые фитинги, все из термопластика
Ванна и некоторые детали из композитных материалов и термопластов
Термопластичная пленка, покрывающая изоляцию бака горячей воды
Изоляция резервуара для горячей воды, если он отформован вокруг резервуара
Канализационные трубы и фитинги, в основном из термопластов
Водосточные желоба, водосточные трубы и фитинги, все из термопластика
Влагонепроницаемые мембраны (ВПК)
Покрытия для плоских крыш.

Первые используемые полимерные материалы были полностью натуральными по происхождению и требовали относительно небольшой модификации для использования в полезных целях. К таким материалам относились древесина различных пород деревьев, волокна для веревок и текстильных тканей, янтарный клей для крепления каменных и металлических инструментов к деревянным ручкам. Каучук использовался первыми американцами для изготовления контейнеров, обуви и мячей. Способы их переработки для придания формы и улучшения их свойств были разработаны в викторианскую эпоху (см. вставку 1), но первые синтетические полимеры были созданы только с ростом органической химической промышленности.Истинная молекулярная природа таких материалов, как натуральный каучук и синтетические материалы, такие как бакелит, не была понята примерно до 1920-х годов, когда Герман Штаудингер обнаружил их цепочечную структуру. В этот период наблюдался рост химии полимеров, с помощью которой мономеры можно было синтезировать и полимеризовать контролируемым образом с получением макромолекулярных материалов. Некоторые из основных современных полимеров были открыты в этот период и коммерциализированы в 1930-х и 1940-х годах. Они включали такие материалы, как полихлоропрен ( Неопрен каучук), нейлон, полиэстер ( Терилен или Дакрон ) и полиэтилен ( Политен ) .

Сырье для изготовления мономеров сначала было основано на производных каменноугольной смолы, но с развитием нефтехимической промышленности, основанной на нефти и природном газе, стал доступен гораздо более широкий спектр основных химических строительных блоков. Фундаментальные достижения в понимании катализа привели к открытию многих новых полимеров в период после 1945 года — вариаций простых полимеров, таких как полиэтилен, а также совершенно новых стереорегулярных полимеров, таких как полипропилен. Этот прогресс продолжается нарастающими темпами вплоть до настоящего времени.Были разработаны новые полимеры, такие как ароматические полиамиды и полиимиды, которые были открыты только в 1960-х годах, в то время как специальные высокотемпературные материалы, такие как полисульфоны, проникли на новые рынки, до сих пор недоступные для традиционного ассортимента коммерческих полимеров. Это достижение стало прямым результатом новаторских научных исследований, тесно связанных с промышленными разработками.

Box 1 Пластмассы в викторианские времена

Использование шеллака в качестве формовочного материала было впервые применено в 1850-х годах компанией Samuel Peck and Co.США, которые добавили такие усовершенствования, как вставка петель в процессе литья. Металлические вставки в термопластичные молдинги сегодня являются обычным явлением. Казеин, изготовленный из обезжиренного молока, был ранним и довольно успешным белковым пластиком, первый патент на который был получен в 1885 году в Германии. Творог отделяли от сыворотки, затем после смешивания с пластификаторами и красителями прессовали в листы, стержни, трубки или диски. Наконец, казеин затвердевал погружением в формальдегид. Это был прочный материал, способный хорошо полироваться, и поэтому он был популярной заменой рога, слоновой кости и янтаря.

Первый синтетический термопласт был разработан в 1860-х годах, когда Parkes в Англии и Hyatt в США произвели формуемый нитрат целлюлозы путем его смягчения (пластификации) путем добавления камфоры. Паркесин не сохранился как название продукта или материала, но Hyatt Целлулоид до сих пор используется в коммерческих целях. Смешивание полимеров с добавками для придания контролируемого диапазона свойств является важным этапом в производстве почти всех полимеров, используемых сегодня.

Доступность фенола из дешевой каменноугольной смолы и формальдегида в результате окисления метанола привела в 1877 году к разработке фенолоформальдегидной смолы Бэкеландом и Суинберном, работавшими в США и Великобритании. Эти первые продукты конденсации контролируемых реакций между фенолом и формальдегидом давали твердые, но относительно слабые и хрупкие материалы. Суинберн коммерциализировал свою смолу в виде ряда лаков, но Бэкеланд смешал смолу со значительным количеством древесной муки, чтобы получить первый полимерный композит — . Бакелит .Это был первый синтетический термореактивный материал, который становится необратимо твердым (отверждается) либо при нагревании, как в случае с бакелитом, либо при холодном отверждении.

Рис. 5 Д-р Лео Хендрик Бэкеланд

Распространение типов пластиковых полимеров в морской среде; Мета-анализ

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.02.067Получить права и содержание
Основные моменты
•
Встречаемость обычных полимеров одинакова в приливно-отливных и мелководных сублиторальных отложениях.
•
Открытые океаны благоприятствуют разделению типов микропластиковых полимеров в зависимости от их плотности.
•
Не было подтверждений того, что плавучие пластиковые типы надежно тонут из толщи воды.
•
Наносные ловушки и глубоководные исследования представляют собой важный пробел в знаниях.
Abstract
Несмотря на растущий выброс пластика в окружающую среду, исследователи изо всех сил пытались обнаружить ожидаемое увеличение морского пластикового мусора на поверхности моря, что вызвало дискуссии о «недостающем пластике» и окончательных поглотителях, которые, как предполагается, являются прибрежными и глубоководными. морские отложения.Хотя верно то, что самые высокие концентрации пластиковых частиц обнаруживаются в этих местах (10 ³ -10 ⁴ частиц м ⁻³ в отложениях против 0,1–1 частиц м ⁻³ в воде столбец), наш мета-анализ также подчеркивает, что в открытом океане типы микропластиковых полимеров разделяются в толще воды в зависимости от их плотности. Полимеры более низкой плотности, такие как полипропилен и полиэтилен, преобладали в образцах с поверхности моря (25% и 42% соответственно), но их количество уменьшалось в толще воды (3% и 2% в глубоководных районах соответственно), тогда как только более плотные полимеры ( я.е. полиэстеров и акрилов) были обогащены глубиной (5% в поверхностной морской воде против 77% в глубоководных местах). Наш мета-анализ показывает, что некоторые из наиболее распространенных и неподатливых искусственных пластиков более устойчивы на поверхности моря, чем предполагалось ранее, и что необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить окончательную судьбу этих полимеров, поскольку современные знания не поддерживают глубоководные районы. окончательная мойка для всех типов полимеров.
Ключевые слова
Микропластик
Морские экосистемы
Морской пластиковый мусор
Тип полимера
Поглотители окружающей среды
Рекомендованные статьиСсылки на статьи (0)
© 2019 Автор(ы).Опубликовано Elsevier B.V.
Рекомендуемые статьи
Ссылки на статьи
Базовая полимерная структура | MATSE 81: Материалы в современном мире
Существуют четыре основных полимерных структуры, которые показаны на рисунке ниже. На практике некоторые полимеры могут содержать смесь различных основных структур. Четыре основные структуры полимера являются линейными, разветвленными, сшитыми и сетчатыми.
Схемы линейных, разветвленных, сшитых и сетчатых полимерных структур.
Кредит: адаптировано из рис. 4.7, Callister & Rethwisch 5e.
Линейные полимеры напоминают «спагетти» с длинными цепями. Длинные цепи обычно удерживаются вместе более слабыми ван-дер-ваальсовыми или водородными связями. Поскольку эти типы связи относительно легко разрушаются при нагревании, линейные полимеры обычно являются термопластичными. Тепло разрушает связи между длинными цепями, позволяя цепям течь мимо друг друга, позволяя материалу быть переформованным. При охлаждении связи между длинными цепями восстанавливаются, т.е.д., полимер затвердевает.
Разветвленные полимеры напоминают линейные полимеры с добавлением более коротких цепей, свисающих со скелета спагетти. Поскольку эти более короткие цепи могут мешать эффективной упаковке полимеров, разветвленные полимеры имеют тенденцию быть менее плотными, чем аналогичные линейные полимеры. Поскольку короткие цепи не образуют мостиков от одной более длинной основной цепи к другой, тепло, как правило, разрушает связи между разветвленными полимерными цепями и позволяет полимеру быть термопластичным, хотя есть некоторые очень сложные разветвленные полимеры, которые сопротивляются этому «плавлению» и, таким образом, распадаются (становятся твердыми в процессе) перед размягчением, т. е.д., они термореактивные.
Сшитые полимеры напоминают лестницы. Цепи переходят от одного остова к другому. Таким образом, в отличие от линейных полимеров, которые удерживаются вместе более слабыми силами Ван-дер-Ваальса, сшитые полимеры связаны друг с другом посредством ковалентной связи. Эта гораздо более прочная связь делает большинство сшитых полимеров термореактивными, за исключением лишь нескольких исключений из этого правила: сшитые полимеры, которые разрушают свои поперечные связи при относительно низких температурах.
Сетчатые полимеры представляют собой сложные полимеры, которые сильно связаны, образуя сложную сеть трехмерных связей.Эти полимеры почти невозможно размягчить при нагревании без разрушения основной полимерной структуры, и поэтому они являются термореактивными полимерами.
Мономеры не обязательно должны быть одноатомного типа, но когда речь идет о конкретном мономере, подразумевается, что он имеет одинаковую композиционную структуру. При построении полимера из двух разных мономеров такие полимеры называются сополимерами. Далее мы рассмотрим, как классифицируются сополимеры.
Сополимеры
Если химик синтезирует полимер с использованием двух различных исходных мономеров, существует несколько возможных структур, как показано на рисунке ниже.Четыре основные структуры: случайный , чередующийся , блок и трансплантат . Если два мономера расположены случайным образом, то неудивительно, что сополимер называют статистическим сополимером. В чередующемся сополимере каждый мономер чередуется с другим, образуя паттерн ABABABA…. В блок-сополимерах возможны более сложные повторяющиеся структуры, например AAABBBAAABBBAAA… Привитые сополимеры создаются путем присоединения цепей мономера второго типа к основной цепи мономера первого типа.
Четыре основных сополимерных структуры.
Кредит: адаптировано из рис. 4.9, Каллистер и Ретвиш 5e.
Прежде чем мы перейдем к множеству применений полимеров, посмотрите этот четырехминутный видеоролик, в котором рассказывается об использовании полимеров.
Смотреть

Использование полимеров
Нажмите, чтобы просмотреть стенограмму использования полимеров.
В наших предыдущих видеороликах мы исследовали, как образуются полимеры, и уравнения реакций полимеризации.В этом видео мы более подробно рассмотрим некоторые различные полимеры и их конкретное использование, а также проблемы, связанные с полимерами. Как вы теперь знаете, полимеры представляют собой длинную цепь органических молекул, состоящую из повторяющихся денежных единиц. В жизни существует ряд природных полимеров, таких как каучук, и даже в нашем собственном теле у нас есть природные полимеры, такие как белки, углеводы и ДНК, и это лишь некоторые из них. Оставшуюся часть этого урока мы сосредоточим на синтетических полимерах. Общее название синтетических полимеров — пластмассы, которые очень часто используются в нашей повседневной жизни.От простой упаковки до сложных конструкционных строительных материалов. Однако более широкое использование пластика в наших домах приводит к тому, что почти четверть всех твердых отходов приходится на пластик. Некоторые из них могут быть переработаны, чтобы свести к минимуму воздействие на окружающую среду. Долгосрочной целью многих химиков является разработка более биоразлагаемых пластиков, которые естественным образом разлагались бы в окружающей среде. Вот несколько конкретных примеров полимеров и их общего использования.
Полиэтилен, используемый для изготовления пакетов и пластиковых пакетов.Полиэтилен высокой плотности используется для дренажных труб, бутылок с водой и контейнеров. В упаковке используется полистирол. Полипропилен используется для изготовления крышек для бутылок, пластиковых бутылок и пластиковых труб. Полихлоропрен этан, часто известный как ПВХ, используется для оконных и дверных рам, пластиковых петель и бутылок. Тетрафторэтилен Polly 1122, также известный как PTFE, представляет собой антипригарное покрытие на сковородах, а также используется в подшипниках и других поверхностях с низким коэффициентом трения. Кевлар — уникальный полимер, который используется для изготовления пуленепробиваемых жилетов и курток.Нейлон используется в текстиле, одежде и коврах. Как видите, полимеры играют огромную роль в нашей повседневной жизни, а их применение широко и разнообразно благодаря их уникальным индивидуальным свойствам. Важно понимать, что большинство алкеновых мономеров, используемых для производства полимеров, в некоторой степени получают из сырой нефти, и поэтому крайне важно, чтобы мы перерабатывали пластмассы, чтобы сохранить наши природные ресурсы для будущего производства этих полимеров.
Также большие проблемы связаны с утилизацией полимеров.Самая большая проблема, как упоминалось выше, заключается в том, что полимеры не поддаются биологическому разложению, а это означает, что микроорганизмы не могут их разрушить естественным путем. Возможна утилизация полимеров путем сжигания или сжигания, поскольку при этом выделяется тепло, которое можно использовать для производства электроэнергии. Однако при сжигании полимеров образуется много токсичных газов, которые сами по себе могут нанести ущерб окружающей среде и вызвать загрязнение.
Теперь, в конце этого урока, вы должны иметь представление о важности полимеров, быть в состоянии назвать некоторые ключевые полимеры вместе с их использованием, а также описать проблемы, связанные с полимерами.
Теперь, когда вы посмотрели это видео, переходите ко второму (из двух) заданию по чтению этого урока.
Идентификация типов и смесей полимеров | Химическая характеристика полимера
Зачем нам нужны ваши личные данные?
Предоставляя вашу личную информацию, например. имя, почтовый/электронный адрес, номер телефона позволяют компании Smithers предоставлять вам индивидуальную информацию о наших услугах. Это могут быть приобретенные продукты, такие как отчеты о рынке и места для проведения конференций, услуги по тестированию или консультационные услуги, а также цифровые ресурсы, такие как официальные документы, вебинары и брошюры.Smithers обязуется гарантировать, что информация, которую мы собираем и используем, подходит для этой цели, и будет обрабатывать (собирать, хранить и использовать) предоставленную вами информацию в соответствии с применимыми законами о защите данных. Smithers приложит все усилия, чтобы ваша информация была точной и актуальной, сохраняя ее только до тех пор, пока это необходимо.
Как мы будем использовать ваши данные?
Обычно мы собираем личную информацию от вас только в том случае, если у нас есть ваше согласие на это, когда нам нужна личная информация для выполнения контракта с вами, предоставления контента или услуги, которую вы запросили, или когда обработка отвечает нашим законным интересам. для продвижения услуг и/или продуктов по тестированию, консультированию, информации и обеспечению соблюдения нормативных требований, предлагаемых Smithers.
Поделится ли Смитерс моими данными?
Компания-член Smithers может время от времени передавать вашу личную информацию другой компании-члену Smithers, в некоторых случаях за пределами Европейской экономической зоны. Компании-члены Smithers по соглашению между собой обязаны защищать такую информацию и соблюдать применимые законы о конфиденциальности. Smithers не будет передавать вашу информацию, полученную в результате участия, без вашего согласия.
Как Smithers будет защищать мои данные и обеспечивать их безопасность?
Smithers следует строгим процедурам, чтобы обеспечить безопасность вашей личной и финансовой информации.Чтобы предотвратить несанкционированный доступ или раскрытие вашей информации, мы внедрили строгие меры безопасности и оптимальные методы для обеспечения защиты вашей информации в Интернете.
Как долго Smithers будет хранить мои данные?
Smithers будет хранить личную информацию, полученную от вас, если у нас есть постоянная законная деловая необходимость в этом. Smithers будет хранить вашу личную информацию только до тех пор, пока это необходимо для достижения целей, для которых мы ее собрали, и в соответствии со сроками, указанными в нашей Политике хранения данных.
Ваши юридические права на защиту данных
В любой момент, пока мы владеем вашими личными данными или обрабатываем их, вы можете воспользоваться всеми правами, доступными вам в соответствии с действующим законодательством о защите данных. Вы можете полностью ознакомиться с этими правами в нашем Уведомлении о конфиденциальности.
Соглашаясь с этим уведомлением о конфиденциальности, вы даете согласие на обработку компанией Smithers ваших личных данных в указанных целях. Вы можете отозвать согласие в любое время или задать вопрос или сообщить нам о проблеме, написав нам по адресу privacy@smithers.ком.
УВЕДОМЛЕНИЕ О КОНФИДЕНЦИАЛЬНОСТИ FULL SMITHERS
.
No related posts.