» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
» Все публикации автора
Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»
Июнь, 2022 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №6 (63) 2022
Автор: Шаврин Иван Эдуардович, Студент
Рубрика: Химические науки
Название статьи: Полимеры: характеристика и их применение
Дата публикации: 24.05.2022
УДК 541.6
ПОЛИМЕРЫ: ХАРАКТЕРИСТИКА И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
Шаврин Иван Эдуардович
студент
Казакова Елена Владимировна
старший преподаватель
Башкирский государственный
университет, г. Стерлитамак
Аннотация.
В статье рассмотрены способы получения
полимеров, такие как полимеризация и поликонденсация. Описаны их свойства,
основанные на фазовом состоянии и отношении к нагреву и охлаждению. Рассмотрены
основные классификации полимеров и их применение.
Ключевые
слова: полимеры, полимеризация,
поликонденсация, термопластичность, термореактивность.
Полимерами называют высокомолекулярные вещества, молекулы которых состоят из повторяющихся структурных звеньев, связанных с друг другом химической связью. Например, полиэтилен [–СН2–СН2–]n образуется из мономера этилена СН2=СН2, где число n может достигать нескольких десятков тысяч единиц. Для макромолекулы полимера характерно то, что ее длина в тысячу раз и более превышает поперечный размер. Так, для полистирола при n = 6000 макромолекула имеет длину 1,5·10-6 м, а ее поперечный размер равен 1,5·10-9 м, то есть в 1000 раз меньше.
Молекулярная масса полимера может составлять от 5000 до 1000000 атомных
единиц массы. При таких больших размерах макромолекул свойства веществ
определяются не только химическим составом этих молекул, но и их взаимным
расположением и строением [1].
По своему происхождению полимеры можно разделить на три типа [2]:
· природныеили натуральные полимеры, их можно встретить в природе в естественных условиях. К этой группе относятся, например, янтарь, шелк, каучук, крахмал;
·
синтетические, данные
полимеры получают в лабораторных условиях. К таким полимерам относятся
поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен, полиуретан;
·
искусственные, данные
полимеры отличаются от синтетических тем, что они синтезированы на основе
природных полимеров. К искусственным полимерам относятся целлулоид, ацетатцеллюлоза, нитроцеллюлоза.
Поскольку макромолекулы образуют цепи,
состоящие из отдельных звеньев и простирающиеся в длину на расстояния в тысячи
раз большие, чем их поперечные размеры, то макромолекулам свойственна гибкость.
Макромолекулы полимеров могут иметь линейную
(структурные звенья соединены в длинные цепи, одно за другим), разветвленную
(структурные звенья соединены беспорядочно) или сетчатую (линейные молекулы
соединены между собой химическими связями) структуры [3].
Полимеры получают двумя
способами: полимеризация и поликонденсация. У каждого свои особенности. Полимеризация
- это процесс, при котором мономеры объединяются в цепи и удерживаются
химическими связями. Полимеризацией можно получить полистирол, хлоропреновый и
бутадиеновый каучуки, тефлон, полипропилен,
полиэтилен.
При поликонденсации помимо
полимера образуется еще и низкомолекулярное вещество (вода, спирт, хлороводород). Процессом поликонденсации можно получить
лавсан, полипептиды, фенолформальдегидные смолы. А вот капрон, например, можно
получить сразу двумя способами.
Все полимеры по состоянию во время нагрева и после охлаждения подразделяют на термопластичные и термореактивные [4].
Термопластичные полимеры (термопласты) - это полимеры, которые при нагреве размягчаются, даже плавятся, а при охлаждении затвердевают, не испытывая при этом никаких химических превращений (этот процесс обратим). Такое поведение полимеров объясняется тем, что при нагреве разрушаются слабые межмолекулярные связи, а ковалентные связи сохраняются. Это обстоятельство позволяет многократно перерабатывать термопласты.
Термопласты обладают повышенной пластичностью, но малой теплостойкостью, и растворимы в растворителях.
Термореактивные полимеры (реактопласты) - это полимеры, которые при нагревании претерпевают необратимые химические превращения, в результате которых твердеют, утрачивая растворимость и способность к изменению формы. Эти полимеры при повышении температуры не размягчаются, но при достижении достаточно высокой температуры разрушаются. Реактопласты не растворимы и могут только набухать в растворителях.
По фазовому состоянию полимеры подразделяют на аморфные и кристаллические.
Аморфные полимеры однофазны. Структуры в этих полимерах флуктуационны, термодинамически нестабильны и характеризуются относительно коротким периодом существования. Аморфная фаза уменьшает жесткость системы, делает ее эластичной. Это свойство используют в некоторых технологических процессах для повышения эластичности изделий, производя быстрое охлаждение (закалку) расплава полимера.
Кристаллические полимеры образуют пространственные решетки кристаллитов. Кристаллические структуры являются дискретными, организованными, термодинамически стабильными. Кристаллизация происходит в определенном интервале температур.
Кристаллическую структуру могут образовывать
полимеры со строго регулярным строением линейных цепей. При этом
кристаллические полимеры имеют более высокие температуры плавления и
механические свойства, чем аморфные.
Благодаря ценным
свойствам, полимеры применяются в машиностроении, медицине, текстильной
промышленности, сельском хозяйстве, авиа- и автомобилестроении, судостроении, а
также в быту (текстильные и кожевенные изделия, посуда, клей и лаки, украшения
и другие предметы). На основании высокомолекулярных соединений изготовляют
резины, волокна, пластмассы, пленки и лакокрасочные покрытия. Все ткани живых
организмов представляют высокомолекулярные соединения [5].
Список литературы:
- Высокомолекулярные соединения //Большая советская энциклопедия: [в 30 т.] / гл. ред. А.М. Прохоров. - 3-е изд. – М.: Советская энциклопедия, 1969-1978.
- Виноградова С.В., Васнев В.А.Поликонденсационные процессы и полимеры.: М.: МАИК «Наука/Интерпериодика», 2000, 372 с.
- Тагер А.А.Физико-химия полимеров., М.: Научный мир, 2007, 574с.
- Энциклопедии полимеров, т. 1 - 3, гл. ред. В.А. Каргин, М., 1972-1977.
- Полимеры: что это, применение, свойства, перспективы | РБК Тренды (rbc.ru)
Комментарии:
