Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Математика, химия, физика arrow ХИМИЯ
Посмотреть оригинал

ПОЛИМЕРЫ И ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

После усвоения материала главы 21 студент должен: знать

  • • различия природных, искусственных и синтетических полимеров;
  • • реакции полимеризации, сополимеризации и поликонденсации;
  • • основные физико-химические свойства полимеров;
  • • влияние наполнителей на свойства полимеров; уметь
  • • различать природные, искусственные и синтетические полимеры, а также предельные, непредельные, термопластические и термостойкие;
  • • писать реакции получения полимеров;
  • • объяснить зависимость свойств полимерных молекул от степени полимеризации;
  • • объяснить изменения свойств полимеров в зависимости от различных факторов; владеть
  • • знаниями о высокомолекулярных соединениях и их отличиях от низкомолекулярных веществ;
  • • практическими способами различения полимеров;
  • • сведениями об особенностях использования полимеров в технике и технологии машино- и приборостроения.

Полимерные материалы

Высокомолекулярные соединения с полимерами объединяет одно качество — огромная молекулярная масса. В полимерах она складывается из многократно повторяющихся структурных звеньев, например полиэтилен, формула которого (—СН2—СН2—)я, составлен из молекул мономера этилена СН2=СН2, разорвавших двойную связь между атомами. В макромолекуле полимера повторяющаяся группа (—С112—СН9—) называется элементарным звеном полимера, а п — степенью полимеризации, т.е представляет собой число элементарных звеньев в молекуле. Большинство полимеров, использующихся в промышленных целях, имеют степень полимеризации порядка 102—104.

Однако не все высокомолекулярные соединения являются полимерами. Есть природные вещества, в которых не наблюдается регулярного повторения каких-то звеньев. Примерами могут служить агар-агар — природный продукт, получаемый из морских водорослей агарофитов, или медицинский клей коллодий, давший название коллоидной химии.

Коллодий послужил поводом для отделения от коллоидной химии физико- химии полимеров, в отличие от коллодия имеющих повторяющиеся элементы в строении молекулы. С первоначального изучения полимеров и особенностей их растворов начинались исследования, относящиеся к области коллоидной химии.

Природные полимеры существуют в весьма значительных количествах. К ним относятся целлюлоза, крахмал, натуральный каучук, белки, нуклеиновые кислоты. Кроме них существуют искусственные и синтетические полимеры.

Искусственные полимеры — продукты обработки природных полимеров. Широко известны ацетатные и вискозные волокна, представляющие собой обработанные соответствующим образом волокна природного полимера целлюлозы. Целлюлоза, обработанная азотной кислотой, дает нитроцеллюлозу — основу бездымного пороха пироксилина, содержащего до 98% нитроцелл юл озы.

Синтетические полимеры составляют основную массу полимерных материалов. В основе их получения лежат процессы полимеризации, сополиме- ризации или поликонденсации одного или нескольких видов мономеров. В отличие от низкомолекулярных соединений, характеризующихся точной и постоянной молекулярной массой, молекулы одного и того же полимера могут иметь разную молекулярную массу в зависимости от степени полимеризации. Поэтому полимеры, как правило, характеризуются средней молекулярной массой (часто указывается разброс значений молекулярной массы) и средней степенью полимеризации.

Если все элементарные звенья в молекуле полимера характеризуются одинаковой пространственной структурой и одинаковым пространственным расположением атомов, то такое состояние называется регулярным строением. Примером может служить природный изопреновый каучук. В его основе лежит полимеризация 2-метилбутадиена:

В изонреновом каучуке все группы —СН2— находятся по одну сторону от двойной связи. Такая конфигурация представляет собой гщс-изомер, в отличие от транс-изомеров, у которых одинаковые группы —СИ ,— находятся по разные стороны от двойной связи:

В твердом состоянии полимеры могут иметь как аморфную структуру, так и кристаллическую, которая отличается от аморфной упорядоченным взаимным расположением макромолекул. Если размеры молекул достаточно велики, то они могут проходить и через кристаллическую, и через аморфную области. Из-за большого различия в длине макромолекул полимеры не имеют определенной температуры плавления и плавятся в некотором интервале температур. По отношению к нагреванию полимеры делятся на термопластичные (полиэтилен, капрон, полиметилметакрилат (оргстекло), полихлорвинил) и термореактивные (фенолформальдегидная резольная смола, эпоксидные смолы и др.).

Термопластичные полимеры иод действием температуры размягчаются и способны изменять форму в нагретом состоянии. При нагревании выше температуры плавления они разлагаются, но некоторые начинают разлагаться еще до температуры плавления (оргстекло).

Термореактивные полимеры под действием теплоты становятся все более прочными. Это позволяет на горячих прессах получать прочные изделия, не меняющие форму при дальнейшей эксплуатации. Из таких полимеров делают электротехнические изделия (вилки, розетки и пр.). Отличительным свойством термореактивных полимеров является высокая механическая прочность, например их применяют в вагонах метрополитена в качестве материала для тормозных колодок. При избыточном нагревании они способны разрушиться без расплавления.

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы