Jenis bahan polimer. Bahan polimer

Hantar kerja baik anda di pangkalan pengetahuan adalah mudah. Gunakan borang di bawah

Pelajar, pelajar siswazah, saintis muda yang menggunakan pangkalan pengetahuan dalam pengajian dan kerja mereka akan sangat berterima kasih kepada anda.

Dihoskan di http://www.allbest.ru

pengenalan

1. Komposisi polimer

2. Pengelasan polimer

3. Struktur polimer

4. Sifat polimer

5. Penggunaan polimer

pengenalan

Polimer adalah bahan molekul tinggi, tanpanya hari ini sukar untuk membayangkan sains dan teknologi, kemudahan dan keselesaan, molekul yang terdiri daripada unsur-unsur struktur berulang - pautan yang disambungkan dalam rantai oleh ikatan kimia, dalam jumlah yang mencukupi untuk kemunculan khusus. harta benda. Sifat khusus termasuk kebolehan berikut: keupayaan untuk ubah bentuk sangat kenyal boleh balik mekanikal yang ketara; kepada pembentukan struktur anisotropik; kepada pembentukan larutan berkelikatan tinggi apabila berinteraksi dengan pelarut; kepada perubahan mendadak dalam sifat apabila menambah bahan tambahan yang boleh diabaikan daripada bahan berat molekul rendah. Bahan sedemikian berfungsi pengganti yang layak logam.

1. Komposisi polimer

Polimer ialah bahan yang makromolekulnya terdiri daripada banyak unit asas berulang yang mewakili kumpulan atom yang sama. Berat molekul molekul berkisar antara 500 hingga 1,000,000. Dalam molekul polimer, rantai utama dibezakan, yang dibina daripada sejumlah besar atom. Rantai sisi lebih pendek.

Polimer yang rantai utamanya mengandungi atom yang sama dipanggil homochain, dan jika atom karbon adalah rantai karbon. Polimer yang mengandungi atom berbeza dalam rantai utama dipanggil heterochain.

Makromolekul polimer dibahagikan mengikut bentuk kepada linear, bercabang, rata, reben, ruang, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.

Molekul polimer diperoleh daripada produk awal berat molekul rendah - monomer - melalui pempolimeran dan polikondensasi. Polimer polikondensasi termasuk resin fenol-formaldehid, poliester, poliuretana, dan resin epoksi. Polivinil klorida, polietilena, polistirena, polipropilena ialah sebatian molekul tinggi daripada jenis pempolimeran. Sebatian polimer tinggi dan molekul tinggi adalah asas sifat organik - sel haiwan dan tumbuhan, yang terdiri daripada protein.

Rajah 1 - Struktur molekul polimer:

a) linear, b) bercabang, c) pita, d) rata, e) ruang

2. Pengelasan polimer

Mengikut asal, polimer dibahagikan kepada semula jadi (biopolimer), seperti protein, asid nukleik, resin semula jadi, dan sintetik, seperti polietilena, polipropilena, resin fenol-formaldehid. Atom atau kumpulan atom boleh terletak dalam makromolekul dalam bentuk: rantai terbuka atau urutan kitaran yang dilanjutkan ke garisan (polimer linear, seperti getah asli); rantai bercabang (polimer bercabang, cth amilopektin), jaringan tiga dimensi (polimer bersilang, cth resin epoksi diawet). Polimer yang molekulnya terdiri daripada unit monomer yang sama dipanggil homopolimer.

Makromolekul komposisi kimia yang sama boleh dibina daripada unit konfigurasi spatial yang berbeza. Jika makromolekul terdiri daripada stereoisomer yang sama atau berbeza yang berselang-seli dalam rantai pada periodicity tertentu, polimer dipanggil stereoregular.

Polimer yang makromolekulnya mengandungi beberapa jenis unit monomer dipanggil kopolimer. Kopolimer di mana pautan setiap jenis membentuk jujukan berterusan yang cukup panjang yang menggantikan satu sama lain dalam makromolekul dipanggil kopolimer blok. Kepada pautan dalaman makromolekul satu struktur kimia rantai struktur yang berbeza boleh dipasang. Kopolimer sedemikian dipanggil kopolimer rasuah.

Polimer di mana setiap atau beberapa stereoisomer pautan membentuk jujukan berterusan yang cukup panjang yang menggantikan satu sama lain dalam satu makromolekul dipanggil kopolimer stereoblock.

Bergantung pada komposisi rantai utama (utama), polimer dibahagikan kepada: heterochain, rantai utama yang mengandungi atom pelbagai elemen, selalunya karbon, nitrogen, silikon, fosforus dan homochain, rantai utama yang dibina daripada atom yang sama. Daripada polimer homochain, yang paling biasa ialah polimer rantai karbon, rantai utamanya hanya terdiri daripada atom karbon, contohnya, polietilena, polimetil metakrilat, polytetrafluoroethylene. Contoh polimer heterochain ialah poliester (polietilena tereftalat, polikarbonat), poliamida, resin urea-formaldehid, protein, beberapa polimer organosilikon. Polimer yang makromolekulnya, bersama kumpulan hidrokarbon, mengandungi atom unsur tak organik dipanggil organoelemen. Kumpulan polimer yang berasingan dibentuk oleh polimer tak organik, seperti sulfur plastik, polifosfonitril klorida.

3. Struktur polimer

Elastomer

Elastomer ialah bahan sintetik dengan sifat kenyal. Mereka mudah menukar bentuk mereka; jika ketegangan dikeluarkan, mereka kembali ke bentuk asalnya. Elastomer berbeza daripada bahan sintetik elastik yang lain kerana keanjalannya lebih bergantung kepada suhu.

Elastomer terdiri daripada makromolekul rangkaian ruang. Rangkaian molekul elastomer mempunyai sel yang luas. Apabila bentuk berubah, sel bergerak berasingan tanpa memusnahkan titik sambungan. Selepas tegasan dikeluarkan, sel, seperti getah, tertarik ke kedudukan asalnya, bahan sintetik kembali ke bentuk asalnya.

Getah ialah produk pemvulkanan getah. Getah teknikal adalah bahan komposit yang boleh mengandungi sehingga 15-20 bahan yang melakukan pelbagai fungsi. Perbezaan utama antara getah dan lain-lain bahan polimer- keupayaan untuk ubah bentuk sangat anjal boleh balik yang besar dalam julat suhu yang luas, termasuk suhu bilik dan banyak lagi suhu rendah. Komponen tak boleh balik, atau plastik, ubah bentuk getah adalah jauh lebih rendah daripada getah, kerana makromolekul getah disambungkan dalam getah oleh ikatan kimia melintang (rangkaian pemvulkanan). Getah (hasil pemvulkanan getah) mengatasi getah dari segi sifat kekuatan, rintangan haba dan fros, rintangan kepada media yang agresif, dsb.

plastik

Plastik adalah bahan organik berasaskan polimer yang mampu melembutkan apabila dipanaskan dan di bawah tekanan untuk mengambil bentuk stabil tertentu. Plastik ringkas terdiri daripada polimer kimia sahaja. Plastik kompleks termasuk bahan tambahan: pengisi, pemplastik, pewarna, pengeras, pemangkin. Plastik dihasilkan monolitik - dalam bentuk termoplastik dan termoset, penuh gas - struktur selular.

Polietilena adalah termoplastik tekanan rendah, polipropilena, polistirena berimpak tinggi, polivinil klorida, gentian kaca, poliamida, dsb.

Plastik termoset termasuk: buih poliuretana tegar, aminoplas, dsb.

Plastik berisi gas termasuk buih poliuretana - ultralight berisi gas bahan struktur.

sifat kimia polimer

4. Sifat polimer

Polimer linear mempunyai set sifat fizikokimia dan mekanikal tertentu. Ciri-ciri yang paling penting ialah: keupayaan untuk membentuk gentian dan filem anisotropik berkekuatan tinggi yang berorientasikan tinggi, keupayaan untuk ubah bentuk boleh balik yang besar dan jangka panjang; keupayaan untuk membengkak dalam keadaan yang sangat elastik sebelum pembubaran; penyelesaian kelikatan tinggi. Set sifat ini disebabkan oleh berat molekul yang tinggi, struktur rantai, dan fleksibiliti makromolekul. Dengan peralihan daripada rantai linear kepada grid tiga dimensi bercabang, jarang dan, akhirnya, kepada struktur rangkaian padat, set sifat ini menjadi semakin kurang jelas. Polimer berkait silang tinggi tidak boleh larut, boleh diselitkan dan tidak berupaya untuk ubah bentuk yang sangat kenyal.

Sifat-sifat plastik

Plastik dicirikan oleh ketumpatan rendah, kekonduksian elektrik dan haba yang sangat rendah, tidak terlalu tinggi kekuatan mekanikal. Apabila dipanaskan, mereka terurai. Tidak sensitif kepada kelembapan, tahan kepada asid dan bes yang kuat. Secara fisiologi hampir tidak berbahaya.

Sifat plastik boleh diubah suai dengan kaedah kopolimerisasi atau pempolimeran stereospesifik, dengan menggabungkan plastik yang berbeza antara satu sama lain atau dengan bahan lain seperti gentian kaca, fabrik tekstil, dengan memperkenalkan pengisi dan pewarna, pemplastis, dan dengan mempelbagaikan bahan mentah, contohnya, menggunakan yang sesuai.

Untuk memberikan sifat istimewa kepada plastik, pemplastik (silikon, dsb.), kalis api, antioksidan (hidrokarbon tak tepu) ditambah kepadanya.

Sifat getah

Sifat penting getah ialah keanjalan, keupayaan untuk ubah bentuk boleh balik yang besar dalam julat suhu yang luas. Pada tahap molekul ini dijelaskan oleh fakta bahawa semasa ubah bentuk, rantai molekul diregangkan dan meluncur relatif antara satu sama lain; selepas beban dikeluarkan, rantai molekul, di bawah tindakan gerakan haba, mengambil kedudukan sebelumnya, sepadan dengan yang asal. , tetapi mereka masih sedikit beralih. Perubahan dalam kedudukan rantai molekul ini mencirikan ubah bentuk kekal. Getah mempunyai keanjalan yang tinggi, mempunyai kebolehubah bentuk yang tinggi. Getah mempunyai kekerasan yang rendah, yang ditentukan oleh kandungan pengisi dan plasticizer di dalamnya, serta tahap pemvulkanan. Getah tahan haus dengan baik, melindungi haba dan bunyi dengan sempurna. Mereka adalah diamagnet dan dielektrik yang baik. Terdapat getah dengan minyak, petrol, air, wap, rintangan haba, serta rintangan kepada persekitaran yang agresif dan keletihan (penurunan sifat mekanikal).

5. Penggunaan polimer

Polimer digunakan dalam semua bidang aktiviti manusia:

Penggunaan aktif polimer dalam pertanian membolehkan anda tidak kehilangan tanaman akibat cuaca, tetapi meningkatkannya sebanyak kira-kira 30%. Contohnya rumah hijau.

Dalam sukan di mana secara tradisinya bermain di atas rumput (bola sepak, tenis, kroket), polimer sangat diperlukan, ia digunakan untuk menghasilkan rumput tiruan.

Walau bagaimanapun, pengguna utama hampir semua bahan yang dihasilkan di negara kita, termasuk polimer, adalah industri. Penggunaan bahan polimer dalam kejuruteraan mekanikal semakin berkembang pada kadar yang tidak diketahui sebelumnya dalam semua sejarah manusia. Sebagai contoh, pada tahun 1976 1. kejuruteraan mekanikal negara kita menggunakan 800,000 tan plastik, dan pada tahun 1960 - hanya 116,000 tan plastik, dan pada tahun 1980 bahagian kejuruteraan mekanikal dalam penggunaan plastik jatuh kepada 28%. Dan perkara di sini bukanlah bahawa permintaan boleh menurun, tetapi sektor ekonomi negara yang lain mula menggunakan bahan polimer dalam pertanian, pembinaan, cahaya dan Industri Makanan malah lebih sengit.

Senarai sastera terpakai

1. Sains Bahan: Buku teks untuk universiti / B.N. Arzamasov, V.I. Makarova, G.G. Mukhin dan lain-lain; Di bawah jumlah Ed. B.N. Arzamasova, G.G. Mukhin. - ed. ke-7, stereotaip. - M.: Rumah penerbitan MSTU im. N.E. Bauman, 2005. - 648 p.: sakit.

2. Gorchakov G.I., Bazhenov Yu.M. Bahan binaan / G.I. Poller V.I. "Kimia dalam perjalanan ke alaf ketiga". - 1979. Ratinov A.M., Ivanov D.P. "Kimia dalam pembinaan". Direktori.

3. Soviet Vasyutin D.O. "Polimer".

4. Kamus ensiklopedia.

5. http://www.e-reading-lib.org/chapter.php/99301/51/Buslaeva_-_Materialovedenie._Shpargalka.html

6. http://museion.ru/1.5/rezina.html

7. Wikipedia Ensiklopedia Percuma.

Dihoskan di Allbest.ru

Dokumen Serupa

Pengelasan, struktur polimer, aplikasinya dalam pelbagai industri dan dalam kehidupan seharian. Tindak balas membentuk polimer daripada monomer ialah pempolimeran. Formula untuk mendapatkan polipropilena. Tindak balas polikondensasi. Mendapatkan kanji atau selulosa.

pembangunan pelajaran, ditambah 03/22/2012


Ciri-ciri struktur dan sifat. Pengelasan polimer. Sifat polimer. Pembuatan polimer. Penggunaan polimer. Filem. Penambakan. Pembinaan. Tikar rumput sintetik. Kejuruteraan. industri.

abstrak, ditambah 08/11/2002


Sejarah perkembangan sains polimer - sebatian makromolekul, bahan dengan berat molekul yang besar. Pengelasan dan sifat bahan plastik organik. Contoh penggunaan polimer dalam perubatan, pertanian, kejuruteraan mekanikal, dan kehidupan seharian.

pembentangan, ditambah 12/09/2013


Keanehan tindak balas kimia dalam polimer. Pemusnahan polimer di bawah tindakan haba dan media kimia. Tindak balas kimia di bawah tindakan cahaya dan sinaran mengion. Pembentukan struktur rangkaian dalam polimer. Tindak balas polimer dengan oksigen dan ozon.

kerja kawalan, ditambah 03/08/2015


Formula dan perihalan poliasetilena, tempatnya dalam klasifikasi polimer. Struktur, sifat fizikal dan kimia poliasetilena. Kaedah untuk penghasilan poliasetilena dengan pempolimeran asetilena atau polimer transformasi analog daripada polimer tepu.

abstrak, ditambah 04/05/2014


Keadaan dan peralihan fizikal dan fasa. Termodinamik ubah bentuk sangat kenyal. Kelonggaran dan sifat mekanikal polimer kristal. Teori kemusnahan dan ketahanan mereka. Peralihan kaca, reologi leburan dan larutan polimer.

kerja kawalan, ditambah 03/08/2015


Ciri umum trend moden dalam pembangunan komposit berdasarkan polimer. Intipati dan kepentingan tetulang polimer. Ciri-ciri mendapatkan dan sifat bahan komposit polimer. Analisis aspek fizikokimia pengerasan polimer.

abstrak, ditambah 05/27/2010


Pencirian dan pengelasan polimer. Kelahiran industri plastik, teknologi pengeluaran polistirena. Sifat fizikal dan kimia. Struktur supramolekul, konformasi, konfigurasi. Kaedah pengawetan. Aplikasi dalam industri.

abstrak, ditambah 30/12/2008


Struktur molekul bahan polimer ( struktur kimia), iaitu, komposisinya dan kaedah penyambungan atom dalam molekul. Mengehadkan kes pesanan polimer kristal. Skim susunan paksi kristalografi dalam kristal polietilena.

ujian, ditambah 09/02/2014


Sifat kekuatan polimer. Nilai pengukuran untuk kekerasan, aplikasi mereka untuk mengoptimumkan kandungan plasticizer, jenis pengisi, keadaan pemprosesan. Kebergantungan kekerasan poliamida pada suhu. Kekonduksian terma polimetil metakrilat.

Polimer ialah sebatian jenis makromolekul. Asas mereka adalah monomer, dari mana rantaian makro bahan polimer terbentuk. Penggunaan polimer memungkinkan untuk membuat bahan dengan tahap tinggi kekuatan, rintangan haus dan beberapa ciri berguna yang lain.

Pengelasan polimer

Semulajadi. Terbentuk secara semulajadi. Contoh: ambar, sutera, getah asli.

sintetik. Dihasilkan di makmal dan tidak mengandungi bahan semulajadi. Contoh: polivinil klorida, polipropilena, poliuretana.

tiruan. Dihasilkan di makmal, tetapi ia berasaskan bahan semulajadi. Contoh: seluloid, nitroselulosa.

Jenis polimer dan aplikasinya sangat pelbagai. Kebanyakan objek yang mengelilingi seseorang dicipta menggunakan bahan-bahan ini. Bergantung pada jenis, mereka mempunyai sifat yang berbeza, yang menentukan skop aplikasinya.

Terdapat beberapa polimer biasa yang kita temui setiap hari tanpa perasan:

• Polietilena. Ia digunakan untuk pengeluaran pembungkusan, paip, penebat dan produk lain di mana rintangan kelembapan, rintangan kepada persekitaran yang agresif dan ciri-ciri dielektrik diperlukan.
• Fenol formaldehid. Ia adalah asas plastik, varnis dan pelekat.
• Getah sintetik. Ia mempunyai ciri kekuatan dan rintangan lelasan yang lebih baik daripada semula jadi. Getah dan pelbagai bahan berasaskannya diperbuat daripadanya.
• Polimetil metakrilat ialah plexiglass yang terkenal. Digunakan dalam kejuruteraan elektrik, serta bahan struktur di kawasan perindustrian lain.
• Poliamil. Ia digunakan untuk membuat kain dan benang. Ini adalah kapron, nilon dan bahan sintetik lain.
• Polytetrafluoroethylene, aka Teflon. Ia digunakan dalam perubatan, industri makanan dan pelbagai bidang lain. Semua orang tahu kuali bersalut Teflon, yang dahulunya sangat popular.
• Polivinil klorida, aka PVC. Selalunya ditemui dalam bentuk filem, digunakan untuk pembuatan penebat kabel, pengganti kulit, profil tetingkap, siling regangan. Ia mempunyai pelbagai kegunaan yang sangat luas.
• Polistirena. Ia digunakan untuk pengeluaran produk isi rumah dan pelbagai bahan binaan.
• Polipropilena. Paip, bekas, bahan bukan tenunan, produk isi rumah, pelekat bangunan dan mastik diperbuat daripada polimer ini.

Di manakah polimer digunakan?

Skop bahan polimer sangat luas. Sekarang kita boleh katakan dengan yakin - ia digunakan dalam industri dan pengeluaran dalam hampir semua bidang. Oleh kerana sifatnya, polimer telah diganti sepenuhnya bahan semula jadi, yang jauh lebih rendah daripada mereka dari segi ciri. Oleh itu, adalah wajar mempertimbangkan sifat polimer dan aplikasinya.

Mengikut klasifikasi, bahan boleh dibahagikan kepada:

• komposit;
• plastik;
• filem;
• gentian;
• varnis;
• getah;
• bahan pelekat.

Kualiti setiap varieti menentukan skop polimer.

kehidupan

Melihat sekeliling, kita dapat melihat sejumlah besar produk yang diperbuat daripada bahan sintetik. Ini adalah butirannya perkakas rumah, kain, mainan, peralatan dapur dan juga bahan kimia isi rumah. Sebenarnya, ini adalah rangkaian besar produk daripada sikat plastik biasa kepada serbuk pencuci.

Penggunaan meluas sedemikian adalah disebabkan oleh kos pengeluaran yang rendah dan ciri kualiti yang tinggi. Produk tahan lama, bersih, tidak mengandungi komponen berbahaya kepada tubuh manusia dan bersifat universal. Malah seluar ketat nilon biasa diperbuat daripada komponen polimer. Oleh itu, polimer dalam kehidupan seharian digunakan lebih kerap daripada bahan semula jadi. Mereka jauh lebih unggul daripada mereka dari segi kualiti dan menyediakan harga rendah produk.

Contoh:

• perkakas plastik dan pembungkusan;
• bahagian pelbagai peralatan rumah;
• kain sintetik;
• mainan;
• peralatan dapur;
• produk bilik mandi.

Apa-apa benda yang diperbuat daripada plastik atau dengan kemasukan gentian sintetik dibuat berdasarkan polimer, jadi senarai contoh boleh menjadi tidak berkesudahan.

Sektor bangunan

Penggunaan polimer dalam pembinaan juga sangat meluas. Mereka mula digunakan agak baru-baru ini, kira-kira 50-60 tahun yang lalu. Sekarang kebanyakan daripada bahan binaan dihasilkan menggunakan polimer.

Arahan utama:

• pengeluaran pagar dan struktur bangunan pelbagai jenis;
• pelekat dan buih;
• pengeluaran komunikasi kejuruteraan;
• bahan untuk haba dan kalis air;
• Lantai meratakan sendiri;
• pelbagai bahan kemasan.

Dalam bidang struktur penutup dan binaan, ini adalah konkrit polimer, tetulang dan rasuk komposit, bingkai untuk tingkap berlapis dua, polikarbonat, gentian kaca dan pelbagai bahan lain jenis ini. Semua produk berasaskan polimer mempunyai ciri kekuatan tinggi, jangka panjang perkhidmatan dan penentangan terhadap fenomena semula jadi yang negatif.

Pelekat tahan terhadap kelembapan dan lekatan yang sangat baik. Ia digunakan untuk mengikat pelbagai bahan dan mempunyai kekuatan ikatan yang tinggi. buih - penyelesaian yang sempurna untuk pengedap sendi. Mereka memberikan ciri penjimatan haba yang tinggi dan mempunyai sejumlah besar jenis dengan kualiti yang berbeza.

Penggunaan bahan polimer dalam pengeluaran komunikasi kejuruteraan adalah salah satu bidang yang paling luas. Ia digunakan dalam bekalan air, bekalan kuasa, penjimatan haba, peralatan rangkaian pembetung, pengudaraan dan sistem pemanasan.

Bahan untuk penebat haba mempunyai ciri penjimatan haba yang sangat baik, berat rendah dan kos yang berpatutan. Kalis air mempunyai tahap rintangan air yang tinggi dan boleh dihasilkan dalam pelbagai bentuk(produk gulung, serbuk atau campuran cecair).

Lantai polimer adalah bahan khusus yang membolehkan anda membuat permukaan rata dengan sempurna secara kasar tanpa kerja yang susah payah. Teknologi ini digunakan dalam pembinaan domestik dan perindustrian.

Industri moden menghasilkan pelbagai bahan kemasan berasaskan polimer. Mereka boleh mempunyai struktur dan bentuk pelepasan yang berbeza, tetapi dari segi ciri mereka sentiasa mengatasi kemasan semula jadi dan mempunyai kos yang jauh lebih rendah.

Ubat

Penggunaan polimer dalam perubatan adalah meluas. Contoh paling mudah ialah picagari pakai buang. Pada masa ini menghasilkan kira-kira 3 ribu produk yang digunakan dalam bidang perubatan.

Silikon adalah yang paling biasa digunakan di kawasan ini. Mereka sangat diperlukan semasa menjalankan pembedahan plastik, mencipta perlindungan pada permukaan terbakar, serta mengeluarkan pelbagai produk. Dalam bidang perubatan, polimer telah digunakan sejak 1788, tetapi dalam kuantiti yang terhad. Dan pada tahun 1895, mereka menjadi lebih meluas selepas operasi di mana kecacatan tulang ditutup dengan polimer berasaskan seluloid.

Semua bahan jenis ini boleh dibahagikan kepada tiga kumpulan mengikut aplikasi:

• Kumpulan 1 - untuk pengenalan ke dalam badan. Ini adalah organ buatan, prostesis, pengganti darah, gam, ubat-ubatan.
• Kumpulan 2 - polimer yang mempunyai hubungan dengan tisu, serta bahan yang dimaksudkan untuk pengenalan ke dalam badan. Ini adalah bekas untuk menyimpan darah dan plasma, bahan pergigian, picagari dan alat pembedahan, komponen peralatan perubatan.
• Kumpulan 3 - bahan yang tidak bersentuhan dengan tisu dan tidak dimasukkan ke dalam badan. Ini adalah peralatan dan instrumen, barangan kaca makmal, inventori, bekalan hospital, peralatan tempat tidur, bingkai cermin mata dan kanta.

pertanian

Polimer paling aktif digunakan dalam rumah hijau dan tebus guna tanah. Dalam kes pertama, terdapat keperluan untuk pelbagai filem, agrofibre, polikarbonat selular, serta kelengkapan. Semua ini diperlukan untuk pembinaan rumah hijau.

Dalam meliorasi, paip yang diperbuat daripada bahan polimer digunakan. Mereka mempunyai berat kurang daripada yang logam, kos yang berpatutan dan hayat perkhidmatan yang lebih lama.

industri Makanan

Dalam industri makanan, bahan polimer digunakan untuk pembuatan bekas dan pembungkusan. Mungkin dalam bentuk plastik keras atau filem. Keperluan utama adalah pematuhan penuh dengan standard kebersihan dan epidemiologi. Seseorang tidak boleh melakukannya tanpa polimer dalam kejuruteraan makanan. Penggunaannya membolehkan mencipta permukaan dengan lekatan minimum, yang penting apabila mengangkut bijirin dan produk pukal lain. Juga, salutan anti-lekatan diperlukan dalam barisan pembakar roti dan pengeluaran produk separuh siap.

Polimer digunakan dalam pelbagai bidang aktiviti manusia, yang membawa kepada permintaan tinggi mereka. Ia adalah mustahil untuk dilakukan tanpa mereka. Bahan semula jadi tidak dapat menyediakan beberapa ciri yang diperlukan untuk memenuhi syarat penggunaan tertentu.

Bahan polimer ialah sebatian kimia bermolekul tinggi yang terdiri daripada banyak monomer molekul kecil (unit) daripada struktur yang sama. Selalunya, komponen monomerik berikut digunakan untuk pembuatan polimer: etilena, vinil klorida, vinil deklorida, vinil asetat, propilena, metil metakrilat, tetrafluoroetilena, stirena, urea, melamin, formaldehid, fenol. Dalam artikel ini, kami akan mempertimbangkan secara terperinci apakah bahan polimer, apakah sifat kimia dan fizikalnya, klasifikasi dan jenisnya.

Jenis polimer

Satu ciri molekul bahan ini adalah besar yang sepadan dengan nilai berikut: М>5*103. Sebatian dengan paras yang lebih rendah daripada parameter ini (M=500-5000) dipanggil oligomer. Dalam sebatian berat molekul rendah, jisimnya kurang daripada 500. Terdapat jenis berikut bahan polimer: sintetik dan semula jadi. Yang terakhir termasuk getah asli, mika, bulu, asbestos, selulosa, dll. Walau bagaimanapun, tempat utama diduduki oleh polimer sintetik, yang diperoleh hasil daripada proses sintesis kimia daripada sebatian berat molekul rendah. Bergantung pada kaedah pembuatan bahan bermolekul tinggi, polimer dibezakan, yang dicipta sama ada oleh polikondensasi atau oleh tindak balas penambahan.

Pempolimeran

Proses ini adalah gabungan komponen berat molekul rendah menjadi berat molekul tinggi untuk mendapatkan rantai panjang. Tahap pempolimeran ialah bilangan "mers" dalam molekul komposisi tertentu. Selalunya, bahan polimer mengandungi dari seribu hingga sepuluh ribu unit mereka. Sebatian yang biasa digunakan berikut diperoleh melalui pempolimeran: polietilena, polipropilena, polivinil klorida, politetrafluoroetilena, polistirena, polibutadiena, dsb.

polikondensasi

Proses ini ialah tindak balas berperingkat, yang terdiri daripada menggabungkan sama ada sebilangan besar monomer daripada jenis yang sama, atau sepasang kumpulan berbeza (A dan B) ke dalam polikapasitor (makromolekul) dengan pembentukan serentak produk sampingan berikut: karbon dioksida, hidrogen klorida, ammonia, air, dsb. Apabila Dengan bantuan polikondensasi, silikon, polisulfon, polikarbonat, plastik amino, plastik fenolik, poliester, poliamida dan bahan polimer lain diperolehi.

Politambah

Proses ini difahami sebagai pembentukan polimer hasil daripada tindak balas penambahan berbilang komponen monomerik yang mengandungi gabungan tindak balas yang mengehadkan kepada monomer kumpulan tak tepu (kitaran aktif atau ikatan berganda). Berbeza dengan polikondensasi, tindak balas politambah berterusan tanpa sebarang hasil sampingan. Proses yang paling penting Teknologi ini dianggap sebagai pengawetan dan mendapatkan poliuretana.

Pengelasan polimer

Mengikut komposisi, semua bahan polimer dibahagikan kepada unsur tak organik, organik dan organo. Yang pertama (mika, asbestos, seramik, dll.) tidak mengandungi karbon atom. Ia berasaskan oksida aluminium, magnesium, silikon, dsb. Polimer organik membentuk kelas yang paling luas, ia mengandungi atom karbon, hidrogen, nitrogen, sulfur, halogen dan oksigen. Bahan polimer organoelemen ialah sebatian yang, sebagai tambahan kepada yang disenaraikan, mempunyai atom silikon, aluminium, titanium dan unsur lain yang boleh bergabung dengan radikal organik sebagai sebahagian daripada rantai utama. Gabungan sedemikian tidak berlaku secara semula jadi. Ini adalah polimer sintetik secara eksklusif. Wakil ciri kumpulan ini adalah sebatian berdasarkan organosilikon, rantai utama yang dibina daripada atom oksigen dan silikon.

Untuk mendapatkan polimer dengan sifat yang diperlukan, teknologi sering menggunakan bukan bahan "tulen", tetapi gabungannya dengan komponen organik atau bukan organik. contoh yang baik berfungsi sebagai polimer Bahan Binaan: logam-plastik, plastik, gentian kaca, konkrit polimer.

Struktur polimer

Keanehan sifat bahan-bahan ini adalah disebabkan oleh strukturnya, yang, seterusnya, dibahagikan kepada jenis berikut: bercabang linear, linear, spatial dengan kumpulan molekul besar dan struktur geometri yang sangat spesifik, serta tangga. Mari kita pertimbangkan secara ringkas setiap daripada mereka.

Bahan polimer dengan struktur bercabang linear, sebagai tambahan kepada rantai molekul utama, mempunyai cabang sampingan. Polimer ini termasuk polipropilena dan poliisobutilena.

Bahan dengan struktur linear mempunyai rantai zigzag atau lingkaran yang panjang. Makromolekul mereka terutamanya dicirikan oleh pengulangan tapak dalam satu kumpulan struktur pautan atau unit kimia rantai. Polimer dengan struktur linear dibezakan oleh kehadiran makromolekul yang sangat panjang dengan perbezaan yang ketara dalam sifat ikatan di sepanjang rantai dan di antara mereka. Ini merujuk kepada ikatan antara molekul dan kimia. Makromolekul bahan tersebut sangat fleksibel. Dan harta ini adalah asas rantai polimer, yang membawa kepada ciri-ciri baru secara kualitatif: keanjalan yang tinggi, serta ketiadaan kerapuhan dalam keadaan keras.

Sekarang mari kita ketahui bahan polimer dengan struktur ruang. Bahan-bahan ini terbentuk, apabila makromolekul digabungkan antara satu sama lain, ikatan kimia yang kuat dalam arah melintang. Akibatnya, struktur mesh diperolehi, yang mempunyai asas tidak seragam atau spatial mesh. Polimer jenis ini mempunyai rintangan haba dan ketegaran yang lebih besar daripada yang linear. Bahan-bahan ini adalah asas kepada banyak bahan bukan logam berstruktur.

Molekul bahan polimer dengan struktur tangga terdiri daripada sepasang rantai yang disambungkan oleh ikatan kimia. Ini termasuk polimer organosilikon, yang dicirikan oleh peningkatan ketegaran, rintangan haba, di samping itu, mereka tidak berinteraksi dengan pelarut organik.

Komposisi fasa polimer

Bahan-bahan ini adalah sistem yang terdiri daripada kawasan amorf dan kristal. Yang pertama daripada mereka membantu mengurangkan kekakuan, menjadikan polimer elastik, iaitu, mampu ubah bentuk boleh balik yang besar. Fasa kristal meningkatkan kekuatan, kekerasan, modulus elastik, dan parameter lain, sambil mengurangkan kelenturan molekul bahan. Nisbah isipadu semua kawasan tersebut kepada jumlah isipadu dipanggil darjah penghabluran, di mana tahap maksimum(sehingga 80%) mempunyai polipropilena, fluoroplast, polietilena berketumpatan tinggi. Polivinil klorida, polietilena berketumpatan rendah mempunyai tahap penghabluran yang lebih rendah.

Bergantung pada bagaimana bahan polimer berkelakuan apabila dipanaskan, mereka biasanya dibahagikan kepada termoset dan termoplastik.

Polimer termoset

Bahan-bahan ini terutamanya struktur linear. Apabila dipanaskan, mereka melembutkan, tetapi akibat tindak balas kimia yang berlaku di dalamnya, struktur berubah menjadi ruang, dan bahan itu berubah menjadi pepejal. Pada masa hadapan, kualiti ini dikekalkan. Polimer polimer dibina berdasarkan prinsip ini.Pemanasan seterusnya tidak melembutkan bahan, tetapi hanya membawa kepada penguraiannya. Campuran termoset yang siap tidak larut atau cair, oleh itu, pemprosesan semulanya tidak boleh diterima. Bahan jenis ini termasuk silikon epoksi, fenol-formaldehid dan resin lain.

Polimer termoplastik

Bahan-bahan ini, apabila dipanaskan, mula-mula lembut dan kemudian cair, dan kemudian mengeras apabila penyejukan berikutnya. Polimer termoplastik tidak mengalami perubahan kimia semasa rawatan ini. Ia berlaku proses ini boleh diterbalikkan sepenuhnya. Bahan jenis ini mempunyai struktur makromolekul bercabang linear atau linear, di antaranya daya-daya kecil bertindak dan langsung tiada ikatan kimia. Ini termasuk polietilena, poliamida, polistirena, dsb. Teknologi bahan polimer jenis termoplastik menyediakan untuk pembuatannya melalui pengacuan suntikan dalam acuan yang disejukkan air, menekan, penyemperitan, peniupan dan kaedah lain.

Sifat kimia

Polimer boleh berada dalam keadaan berikut: pepejal, cecair, amorfus, fasa kristal, serta ubah bentuk yang sangat kenyal, likat dan berkaca. Penggunaan meluas bahan polimer adalah disebabkan oleh rintangan yang tinggi terhadap pelbagai media yang agresif, seperti asid dan alkali pekat. Mereka tidak terjejas.Selain itu, dengan peningkatan berat molekulnya, keterlarutan bahan dalam pelarut organik berkurangan. Dan polimer dengan struktur spatial secara amnya tidak terjejas oleh cecair yang disebutkan.

Ciri-ciri fizikal

Kebanyakan polimer adalah dielektrik, di samping itu, ia adalah bahan bukan magnet. Daripada semua bahan struktur yang digunakan, hanya mereka yang mempunyai kekonduksian haba yang paling rendah dan kapasiti haba tertinggi, serta pengecutan haba (kira-kira dua puluh kali lebih banyak daripada logam). Sebab kehilangan ketat pelbagai pemasangan pengedap di bawah keadaan suhu rendah adalah peralihan kaca getah yang dipanggil, serta perbezaan ketara antara pekali pengembangan logam dan getah dalam keadaan vitrified.

Sifat mekanikal

Bahan polimer mempunyai julat yang luas ciri mekanikal, yang sangat bergantung pada strukturnya. Sebagai tambahan kepada parameter ini, pelbagai faktor luaran boleh mempunyai pengaruh yang besar terhadap sifat mekanikal bahan. Ini termasuk: suhu, kekerapan, tempoh atau kelajuan pemuatan, jenis keadaan tegasan, tekanan, sifat persekitaran, rawatan haba, dsb. Ciri sifat mekanikal bahan polimer ialah kekuatannya yang agak tinggi pada ketegaran yang sangat rendah (berbanding dengan logam).

Polimer biasanya dibahagikan kepada pepejal, modulus keanjalan yang sepadan dengan E=1-10 GPa (gentian, filem, plastik), dan bahan kenyal yang sangat lembut, modulus keanjalannya ialah E=1-10 MPa (getah) . Keteraturan dan mekanisme pemusnahan mereka dan yang lain adalah berbeza.

Bahan polimer dicirikan oleh sifat anisotropi yang jelas, serta penurunan kekuatan, perkembangan rayapan di bawah keadaan pemuatan jangka panjang. Seiring dengan ini, mereka mempunyai ketahanan yang agak tinggi terhadap keletihan. Berbanding dengan logam, mereka berbeza dalam pergantungan yang lebih tajam sifat mekanikal pada suhu. Salah satu ciri utama bahan polimer ialah kebolehubah bentuk (pliability). Menurut parameter ini, dalam julat suhu yang luas, adalah lazim untuk menilai sifat operasi dan teknologi utama mereka.

Bahan lantai polimer

Sekarang mari kita pertimbangkan salah satu pilihan untuk aplikasi praktikal polimer, yang mendedahkan keseluruhan rangkaian bahan ini. Bahan-bahan ini digunakan secara meluas dalam kerja-kerja pembinaan dan pembaikan dan kemasan, khususnya dalam lantai. Populariti yang besar dijelaskan oleh ciri-ciri bahan yang dipersoalkan: ia tahan terhadap lelasan, mempunyai kekonduksian terma yang rendah, mempunyai sedikit penyerapan air, agak kuat dan keras, dan mempunyai kualiti cat dan varnis yang tinggi. Pengeluaran bahan polimer boleh dibahagikan secara syarat kepada tiga kumpulan: linoleum (digulung), produk jubin dan campuran untuk lantai lancar. Sekarang mari kita lihat secara ringkas setiap daripada mereka.

Linoleum diperbuat daripada jenis yang berbeza pengisi dan polimer. Ia juga mungkin termasuk pemplastik, alat bantu pemprosesan dan pigmen. Bergantung pada jenis bahan polimer, poliester (glyphthalic), polivinil klorida, getah, colloxylin dan salutan lain dibezakan. Di samping itu, mengikut struktur, mereka dibahagikan kepada tidak berasas dan dengan asas penebat bunyi dan haba, satu lapisan dan berbilang lapisan, dengan permukaan licin, lembut dan beralun, serta satu dan pelbagai warna.

Bahan untuk lantai lancar adalah yang paling mudah dan bersih dalam operasi, mereka mempunyai kekuatan tinggi. Campuran ini biasanya dibahagikan kepada simen polimer, konkrit polimer dan polivinil asetat.

Bahan berasaskan polimer. Berdasarkan polimer, gentian, filem, getah, varnis, pelekat, plastik dan bahan komposit (komposit) diperolehi.

Gentian diperoleh dengan memaksa larutan polimer atau cair melalui lubang nipis (mati) dalam plat, diikuti dengan pemejalan. Polimer pembentuk gentian termasuk poliamida, poliakrilonitril, dsb.

Filem polimer diperoleh daripada leburan polimer melalui penyemperitan melalui cetakan dengan lubang berlubang atau dengan menggunakan larutan polimer pada pita bergerak atau dengan mengalendarkan "polimer. Filem digunakan sebagai bahan penebat dan pembungkus elektrik, asas pita magnetik, dsb.

Varnis - larutan bahan pembentuk filem dalam pelarut organik. Sebagai tambahan kepada polimer, varnis mengandungi bahan yang meningkatkan keplastikan (plasticizers), pewarna larut, pengeras, dll. Ia digunakan untuk salutan penebat elektrik, serta sebagai asas primer dan cat dan enamel varnis.

Pelekat - komposisi yang mampu menyambung pelbagai bahan disebabkan oleh pembentukan ikatan yang kuat antara permukaannya dan lapisan pelekat. Pelekat organik sintetik adalah berdasarkan monomer, oligomer, polimer atau campurannya. Komposisi termasuk pengeras, pengisi, pemplastik, dll.

Pelekat dibahagikan kepada termoplastik, termoset dan getah. Pelekat termoplastik membentuk ikatan pada permukaan dengan memejal apabila disejukkan dari titik tuang ke suhu bilik atau penyejatan pelarut. Pelekat termoset membentuk ikatan dengan permukaan akibat pengerasan (pembentukan pautan silang), pelekat getah - akibat pemvulkanan.

Resin fenol dan urea-formaldehid dan epoksi, poliuretana, poliester dan polimer lain berfungsi sebagai asas polimer untuk pelekat termoset, poliakrilik, poliamida, polivinil asetal, polivinil klorida dan polimer lain berfungsi sebagai asas polimer untuk pelekat termoset. Kekuatan lapisan pelekat, sebagai contoh, pelekat fenol-formaldehid (BF, VK) pada 20 ° C semasa ricih terletak dalam julat 15 hingga 20 MPa, epoksi - sehingga 36 MPa.

Plastik ialah bahan yang mengandungi polimer, yang berada dalam keadaan likat semasa pembentukan produk, dan dalam keadaan berkaca semasa operasinya. Semua plastik dibahagikan kepada termoplastik dan termoplastik. Semasa pengacuan termoset, tindak balas yang tidak dapat dipulihkan pengerasan, yang terdiri daripada pembentukan struktur mesh. Termoset termasuk bahan berasaskan fenol-formaldehid, urea-formaldehid, epoksi dan resin lain. Termoplastik mampu berulang kali melalui keadaan likat apabila dipanaskan dan keadaan berkaca apabila disejukkan. Termoplastik termasuk bahan berasaskan polietilena, politetrafluoroetilena, polipropilena, polivinil klorida, polistirena, poliamida dan polimer lain.

Sebagai tambahan kepada polimer, plastik termasuk pemplastik, pewarna dan pengisi. Plasticizers, seperti dioctyl phthalate, dibutyl sebacate, parafin berklorin, mengurangkan suhu peralihan kaca dan meningkatkan kecairan polimer. Antioksidan melambatkan penguraian polimer. Pengisi meningkatkan sifat fizikal dan mekanikal polimer. Serbuk (grafit, jelaga, kapur, logam, dll.), kertas, kain digunakan sebagai pengisi. Komposit membentuk kumpulan plastik khas.

Bahan komposit (komposit) - terdiri daripada asas (organik, polimer, karbon, logam, seramik), diperkuat dengan pengisi, dalam bentuk gentian berkekuatan tinggi atau misai. Resin sintetik (alkyd, fenol-formaldehid, epoksi, dsb.) dan polimer (poliamida, fluoroplast, silikon, dsb.) digunakan sebagai asas.

Gentian tetulang dan hablur boleh menjadi logam, polimer, bukan organik (cth kaca, karbida, nitrida, boron). Pengisi pengukuhan sebahagian besarnya menentukan sifat mekanikal, haba dan elektrik polimer. Banyak bahan polimer komposit adalah sekuat logam. Komposit berasaskan polimer bertetulang gentian kaca (gentian kaca) mempunyai kekuatan mekanikal yang tinggi (kekuatan tegangan 1300-2500 MPa) dan sifat penebat elektrik yang baik. Komposit berasaskan polimer yang diperkukuh dengan gentian karbon (CFRP) menggabungkan kekuatan tinggi dan rintangan getaran dengan peningkatan kekonduksian terma dan rintangan kimia. Boroplast (pengisi - gentian boron) mempunyai kekuatan tinggi, kekerasan dan rayapan rendah.

Komposit berasaskan polimer digunakan sebagai penebat struktur, elektrik dan haba, tahan kakisan, bahan anti geseran dalam automotif, alat mesin, elektrik, penerbangan, kejuruteraan radio, perlombongan, teknologi angkasa lepas, kejuruteraan kimia dan industri pembinaan.

Redoxites. Polimer redoks (dengan kumpulan redoks atau redoksionit) telah menerima aplikasi yang meluas.

Penggunaan polimer. Sebilangan besar polimer berbeza kini digunakan secara meluas. Sifat fizikal dan kimia bagi sesetengah termoplastik diberikan dalam Jadual. 14.2 dan 14.3.

Polietilena [-CH2-CH2-]n ialah termoplastik yang diperolehi oleh pempolimeran radikal pada suhu sehingga 320 °C dan tekanan 120-320 MPa (polietilena tekanan tinggi) atau pada tekanan sehingga 5 MPa menggunakan pemangkin kompleks (polietilena tekanan rendah). Polietilena berketumpatan rendah mempunyai kekuatan, ketumpatan, keanjalan dan takat lembut yang lebih tinggi daripada polietilena tekanan tinggi. Polietilena tahan kimia dalam banyak persekitaran, tetapi berumur di bawah tindakan agen pengoksidaan (Jadual 14.3). Dielektrik yang baik (lihat jadual. 14.2), boleh dikendalikan dalam suhu dari -20 hingga +100 ° C. Penyinaran boleh meningkatkan rintangan haba polimer. Paip, produk elektrik, bahagian peralatan radio, filem penebat dan sarung kabel (frekuensi tinggi, telefon, kuasa), filem, bahan pembungkus, pengganti bekas kaca diperbuat daripada polietilena.

Polipropilena [-CH(CH3)-CH2-]n ialah termoplastik kristal yang diperoleh melalui pempolimeran stereospesifik. Ia mempunyai rintangan haba yang lebih tinggi (sehingga 120-140 °C) daripada polietilena. Ia mempunyai kekuatan mekanikal yang tinggi (lihat Jadual 14.2), rintangan kepada lenturan dan lelasan berulang, dan anjal. Ia digunakan untuk pembuatan paip, filem, tangki simpanan, dll.

Termoplastik diperoleh dengan pempolimeran radikal stirena.

Polimer tahan terhadap agen pengoksidaan, tetapi tidak stabil kepada asid kuat, ia larut dalam pelarut aromatik (lihat Jadual 14.3).

Jadual 14.2. Sifat fizikal beberapa polimer

* Suhu lebur.

Jadual 14.3 Sifat kimia beberapa polimer

Polistirena mempunyai kekuatan mekanikal dan sifat dielektrik yang tinggi (lihat Jadual 14.2) dan digunakan sebagai penebat elektrik berkualiti tinggi, serta bahan kemasan struktur dan hiasan dalam pembuatan instrumen, kejuruteraan elektrik, kejuruteraan radio, perkakas rumah. Polistirena elastik fleksibel, diperoleh dengan melukis dalam keadaan panas, digunakan untuk sarung kabel dan wayar. Plastik buih juga dihasilkan berdasarkan polistirena.

Polivinil klorida [-CH2-CHCl-] n ialah termoplastik yang dihasilkan melalui pempolimeran vinil klorida, tahan kepada asid, alkali dan agen pengoksidaan (lihat Jadual 14.3). Larut dalam cyclohexanone, tetrahydrofuran, terhad dalam benzena dan aseton. Pembakaran perlahan, kuat secara mekanikal (lihat jadual. 14.2). Sifat dielektrik lebih buruk daripada polietilena. Ia digunakan sebagai bahan penebat yang boleh disambung dengan kimpalan. Rekod gramofon, baju hujan, paip dan barangan lain dibuat daripadanya.

Politetrafluoroetilena (fluoroplastik) [-CF2-CF2-]n ialah termoplastik yang diperoleh melalui pempolimeran radikal tetrafluoroetilena. Ia mempunyai rintangan kimia yang luar biasa terhadap asid, alkali dan agen pengoksida. Dielektrik yang sangat baik. Ia mempunyai had suhu operasi yang sangat luas (dari -270 hingga +260 °C). Pada 400 °C, ia terurai dengan pembebasan fluorin dan tidak dibasahi oleh air. Fluoroplast digunakan sebagai bahan struktur tahan kimia dalam industri kimia. Sebagai dielektrik terbaik, ia digunakan dalam keadaan di mana gabungan sifat penebat elektrik dengan rintangan kimia diperlukan. Di samping itu, ia digunakan untuk menggunakan salutan anti geseran, hidrofobik dan pelindung, salutan kuali.

Polimetil metakrilat (Plexiglas)

Termoplastik diperoleh dengan pempolimeran metil metakrilat. Kuat secara mekanikal (lihat jadual. 14.2), tahan asid, tahan cuaca. Larut dalam dikloroetana, hidrokarbon aromatik, keton, ester. Tidak berwarna dan jelas secara optikal. Ia digunakan dalam kejuruteraan elektrik sebagai bahan struktur, serta asas pelekat.

Poliamida - termoplastik yang mengandungi kumpulan amido -NHCO- dalam rantai utama, contohnya poli-e-kapron [-NH-(CH2)5-CO-] n, polyhexamethylene adipamide (nilon) [-NH-(CH2) 5- NH-CO- (CH2)4-CO-]n, polydodecanamide [-NH-(CH2)11-CO-]n, dsb. Mereka diperolehi kedua-duanya melalui polikondensasi dan pempolimeran. Ketumpatan polimer ialah 1.0¸1.3 g/cm3. Mereka dicirikan oleh kekuatan tinggi, rintangan haus, sifat dielektrik. Tahan kepada minyak, petrol, asid cair dan alkali pekat. Ia digunakan untuk mendapatkan gentian, filem penebat, struktur, anti geseran dan produk penebat elektrik.

Poliuretana adalah termoplastik yang mengandungi -NH (CO) O - kumpulan dalam rantai utama, serta eter, karbamat, dll. Ia diperoleh melalui interaksi isosianat (sebatian yang mengandungi satu atau lebih kumpulan NCO) dengan polialkohol, contohnya, dengan glikol dan gliserin. Tahan untuk mencairkan asid mineral dan alkali, minyak dan hidrokarbon alifatik.

Mereka dihasilkan dalam bentuk buih poliuretana (getah buih), elastomer, termasuk dalam komposisi varnis, pelekat, pengedap. Ia digunakan untuk penebat haba dan elektrik, sebagai penapis dan bahan pembungkusan, untuk pembuatan kasut, kulit tiruan, produk getah. Poliester - polimer dengan formula am HO [-RO-] nH atau [-OC-R-COO-R "-O-] n. Diperolehi sama ada melalui pempolimeran oksida kitaran, contohnya etilena oksida, lakton (ester asid hidroksi), atau melalui polikondensasi glikol , diester dan sebatian lain Poliester alifatik tahan terhadap tindakan larutan alkali, poliester aromatik juga tahan terhadap tindakan larutan asid mineral dan garam.

Ia digunakan dalam pengeluaran gentian, varnis dan enamel, filem, koagulan dan agen pengapungan, komponen cecair hidraulik, dsb.

Getah sintetik (elastomer) diperoleh melalui emulsi atau pempolimeran stereospesifik. Apabila tervulkan, mereka berubah menjadi getah, yang dicirikan oleh keanjalan yang tinggi. Industri ini menghasilkan sejumlah besar getah sintetik (SR) yang berbeza, yang sifatnya bergantung kepada jenis monomer. Banyak getah dihasilkan melalui kopolimerisasi dua atau lebih monomer. Membezakan SC tujuan am dan khas. K SC tujuan am termasuk butadiena [-CH2-CH=CH-CH2-]n dan stirena-butadiena [-CH2-CH=CH-CH2-]n-[-CH2-CH(C6H5)-]n. Getah berdasarkannya digunakan dalam produk massa (tayar, sarung pelindung kabel dan wayar, pita, dll.). Ebonit, yang digunakan secara meluas dalam kejuruteraan elektrik, juga diperoleh daripada getah ini. Getah yang diperoleh daripada SC untuk tujuan khas, sebagai tambahan kepada keanjalan, dicirikan oleh beberapa sifat khas, contohnya, benzo- dan rintangan minyak (butadiena SC [-CH2-CH=CH-CH2-]n-[-CH2-CH( CN)-]n), benzo -, rintangan minyak dan haba, ketakterbakaran (kloroprena SC [-CH2-C (Cl) \u003d CH-CH2-] n), rintangan haus (poliuretana, dsb.), haba, cahaya, rintangan ozon (getah butil) [-C ( CH3)2-CH2-]n -[-CH2C(CH3)=CH-CH2-]m.

Yang paling banyak digunakan ialah stirena-butadiena (lebih daripada 40%), butadiena (13%), isoprena (7%), kloroprena (5%) getah dan getah butil (5%). Bahagian utama getah (60-70%) pergi ke pengeluaran tayar, kira-kira 4% - untuk pembuatan kasut.

Polimer organosilikon (silikon) - mengandungi atom silikon dalam unit asas makromolekul, contohnya:

Sumbangan besar kepada pembangunan polimer organosilikon telah dibuat oleh saintis Rusia K.A. Andrianov. Ciri ciri polimer ini ialah rintangan haba dan fros yang tinggi, keanjalan. Silikon tidak tahan alkali dan larut dalam banyak pelarut aromatik dan alifatik (lihat Jadual 14.3). Polimer silikon digunakan untuk menghasilkan varnis, pelekat, plastik dan getah. Getah organosilikon [-Si(R2)-O-]n, sebagai contoh, dimetilsiloksana dan metil vinilsiloksana mempunyai ketumpatan 0.96-0.98 g/cm3, suhu peralihan kaca 130°C. Larut dalam hidrokarbon, halokarbon, eter. Tervulkan dengan peroksida organik. Getah boleh dikendalikan pada suhu dari -90 hingga +300°C, mempunyai rintangan cuaca, sifat penebat elektrik yang tinggi (r = 1015-1016 Ohm×cm). Ia digunakan untuk produk yang beroperasi dalam keadaan perbezaan suhu yang besar, contohnya, untuk salutan pelindung kapal angkasa, dsb.

Resin fenolik dan amino-formaldehid diperoleh melalui polikondensasi formaldehid dengan fenol atau amina (lihat §14.2). Ini adalah polimer termoset, di mana, sebagai hasil daripada silang silang, struktur spatial rangkaian terbentuk, yang tidak boleh ditukar menjadi struktur linear, i.e. proses itu tidak dapat dipulihkan. Ia digunakan sebagai asas untuk pelekat, varnis, penukar ion, dan plastik.

Plastik berasaskan resin fenol-formaldehid dipanggil plastik fenolik, berdasarkan resin urea-formaldehid - plastik amino. Fenoplast dan aminoplas diisi dengan kertas atau kadbod (getinaks), fabrik (tekstolit), kayu, kuarza dan tepung mika, dsb. Fenoplast tahan terhadap air, larutan asid, garam dan bes, pelarut organik, pembakaran perlahan, tahan cuaca dan merupakan dielektrik yang baik. Digunakan dalam pengeluaran papan litar bercetak, perumah untuk produk kejuruteraan elektrik dan radio, dielektrik foil. Aminoplasts dicirikan oleh sifat dielektrik dan fizikal-mekanikal yang tinggi, tahan kepada cahaya dan sinaran UV, pembakaran perlahan, tahan kepada asid dan bes lemah dan banyak pelarut. Mereka boleh dicelup dengan warna apa pun. Ia digunakan untuk pembuatan produk elektrik (kes instrumentasi

pengenalan
1. Ciri-ciri polimer
2. Pengelasan
3. Jenis polimer
4. Permohonan
5. Sains polimer
Kesimpulan
Senarai sumber yang digunakan

pengenalan

Rantaian molekul polipropilena.

Polimer(Greek πολύ- - banyak; μέρος - bahagian) - bahan bukan organik dan organik, amorfus dan kristal yang diperoleh dengan pengulangan berulang pelbagai kumpulan atom, dipanggil "unit monomer", disambungkan ke dalam makromolekul panjang melalui ikatan kimia atau koordinasi. Polimer ialah sebatian berat molekul tinggi: bilangan unit monomerik dalam polimer (darjah pempolimeran) mestilah cukup besar. Dalam banyak kes, bilangan unit boleh dianggap mencukupi untuk mengklasifikasikan molekul sebagai polimer jika sifat molekul tidak berubah apabila penambahan unit monomer seterusnya. Sebagai peraturan, polimer adalah bahan dengan berat molekul beberapa ribu hingga beberapa juta.

Jika ikatan antara makromolekul dilakukan dengan bantuan daya van der Waals yang lemah, ia dipanggil termoplastik, jika dengan bantuan ikatan kimia - termoset. Polimer linear termasuk, sebagai contoh, selulosa; polimer bercabang, contohnya, amilopektin, mempunyai polimer dengan struktur tiga dimensi spatial yang kompleks.

Dalam struktur polimer, pautan monomerik boleh dibezakan - serpihan struktur berulang yang merangkumi beberapa atom. Polimer terdiri daripada sebilangan besar kumpulan berulang (unit) struktur yang sama, contohnya, polivinil klorida (-CH2-CHCl-) n, getah asli, dll. Sebatian molekul tinggi yang molekulnya mengandungi beberapa jenis kumpulan berulang dipanggil kopolimer atau heteropolimer.

Polimer terbentuk daripada monomer hasil daripada tindak balas pempolimeran atau polikondensasi. Polimer termasuk banyak sebatian semula jadi: protein, asid nukleik, polisakarida, getah dan bahan organik lain. Dalam kebanyakan kes, konsep itu merujuk kepada sebatian organik, walau bagaimanapun, terdapat banyak polimer tak organik. Sebilangan besar polimer diperoleh secara sintetik berdasarkan sebatian termudah unsur-unsur asal semula jadi melalui pempolimeran, polikondensasi, dan transformasi kimia. Nama polimer terbentuk daripada nama monomer dengan awalan poli-: polietilena, polipropilena, polivinil asetat, dsb.

1. Ciri-ciri polimer

Sifat mekanikal khas:

keanjalan- keupayaan untuk ubah bentuk boleh balik yang tinggi dengan beban yang agak kecil (getah);

kerapuhan rendah polimer kaca dan kristal (plastik, kaca organik);

keupayaan makromolekul untuk berorientasikan di bawah tindakan medan mekanikal terarah (digunakan dalam pembuatan gentian dan filem).

Ciri-ciri larutan polimer:

kelikatan larutan yang tinggi pada kepekatan polimer rendah;

pelarutan polimer berlaku melalui peringkat bengkak.

Sifat kimia khas:

keupayaan untuk mengubah secara mendadak sifat fizikal dan mekanikalnya di bawah tindakan sejumlah kecil reagen (pemvulkanan getah, penyamakan kulit, dll.).

Sifat istimewa polimer dijelaskan bukan sahaja oleh berat molekulnya yang besar, tetapi juga oleh fakta bahawa makromolekul mempunyai struktur rantai dan fleksibel.

2. Pengelasan

Oleh komposisi kimia Semua polimer dibahagikan kepada organik, organoelemen, bukan organik.

polimer organik.

polimer unsur organ. Ia mengandungi atom bukan organik (Si, Ti, Al) yang digabungkan dengan radikal organik dalam rantaian utama radikal organik. Mereka tidak wujud dalam alam semula jadi. Wakil yang diperoleh secara buatan ialah sebatian organosilikon.

Perlu diingatkan bahawa kombinasi sering digunakan dalam bahan teknikal. kumpulan yang berbeza polimer. Ini adalah bahan komposit (contohnya, gentian kaca).

Mengikut bentuk makromolekul, polimer dibahagikan kepada linear, bercabang ( kes istimewa- berbentuk bintang), pita, rata, berbentuk sikat, jerat polimer dan sebagainya.

Polimer dikelaskan mengikut kekutuban (menjejaskan keterlarutan dalam cecair yang berbeza). Kekutuban unit polimer ditentukan oleh kehadiran dipol dalam komposisi mereka - molekul dengan taburan caj positif dan negatif yang terputus. Dalam pautan nonpolar, momen dipol ikatan atom saling berkompensasi. Polimer yang unitnya mempunyai kekutuban yang ketara dipanggil hidrofilik atau kutub. Polimer dengan pautan bukan kutub - bukan kutub, hidrofobik. Polimer yang mengandungi kedua-dua unit polar dan bukan kutub dipanggil amphiphilic. Homopolimer, setiap pautan yang mengandungi kedua-dua kumpulan besar polar dan bukan kutub, dicadangkan untuk dipanggil homopolimer amphiphilic.

Berhubung dengan pemanasan, polimer dibahagikan kepada termoplastik dan termoset. Polimer termoplastik (polietilena, polipropilena, polistirena) melembutkan apabila dipanaskan, malah cair, dan mengeras apabila disejukkan. Proses ini boleh diterbalikkan. Polimer termoset, apabila dipanaskan, mengalami degradasi kimia yang tidak dapat dipulihkan tanpa lebur. Molekul polimer termoset mempunyai struktur bukan linear yang diperoleh dengan memaut silang (contohnya, pemvulkanan) molekul polimer rantai. Sifat keanjalan polimer termoset lebih tinggi daripada termoplastik, bagaimanapun, polimer termoset secara praktikalnya tidak mengalir, akibatnya ia mempunyai tegasan patah yang lebih rendah.

Polimer organik semulajadi terbentuk dalam organisma tumbuhan dan haiwan. Yang paling penting daripada ini ialah polisakarida, protein dan asid nukleik, di mana badan tumbuhan dan haiwan sebahagian besarnya terdiri dan yang memastikan kefungsian hidupan di Bumi. Adalah dipercayai bahawa peringkat penentu dalam kemunculan kehidupan di Bumi adalah pembentukan molekul molekul tinggi yang lebih kompleks daripada molekul organik ringkas (lihat evolusi Kimia).

3. Jenis polimer

polimer sintetik. Bahan polimer tiruan

Manusia telah lama menggunakan bahan polimer semula jadi dalam hidupnya. Ini adalah kulit, bulu, bulu, sutera, kapas, dsb., digunakan untuk pembuatan pakaian, pelbagai pengikat (simen, kapur, tanah liat), yang, apabila pemprosesan yang sesuai, membentuk badan polimer tiga dimensi yang digunakan secara meluas sebagai bahan binaan. tetapi pengeluaran industri polimer rantai bermula pada awal abad ke-20, walaupun prasyarat untuk ini muncul lebih awal.

Hampir serta-merta, pengeluaran perindustrian polimer berkembang dalam dua arah - dengan memproses polimer organik semula jadi menjadi bahan polimer tiruan dan dengan mendapatkan polimer sintetik daripada sebatian berat molekul rendah organik.

Dalam kes pertama, pengeluaran berkapasiti besar adalah berdasarkan selulosa. Bahan polimer pertama daripada selulosa yang diubah suai secara fizikal - seluloid - diperoleh pada awal abad ke-20. Pengeluaran eter dan ester selulosa berskala besar telah dianjurkan sebelum dan selepas Perang Dunia II dan berterusan sehingga hari ini. Berdasarkan mereka, filem, gentian, cat dan varnis dan pemekat. Perlu diingatkan bahawa pembangunan pawagam dan fotografi hanya mungkin disebabkan oleh penampilan filem nitroselulosa yang telus.

Pengeluaran polimer sintetik bermula pada tahun 1906, apabila L. Baekeland mempatenkan resin bakelite yang dipanggil - produk pemeluwapan fenol dan formaldehid, yang bertukar menjadi polimer tiga dimensi apabila dipanaskan. Ia telah digunakan selama beberapa dekad dalam bekas instrumen elektrik, bateri, televisyen, soket dan banyak lagi, dan kini lebih biasa digunakan sebagai pengikat dan pelekat.

Terima kasih kepada usaha Henry Ford, sebelum Perang Dunia Pertama, perkembangan pesat industri automotif bermula, pertama berdasarkan semula jadi, kemudian juga getah sintetik. Pengeluaran yang terakhir telah dikuasai pada malam Perang Dunia II di Kesatuan Soviet, England, Jerman dan Amerika Syarikat. Pada tahun-tahun yang sama, pengeluaran perindustrian polistirena dan polivinil klorida, yang merupakan bahan penebat elektrik yang sangat baik, telah dikuasai, serta polimetil metakrilat - tanpa kaca organik yang dipanggil "plexiglass", pembinaan pesawat besar-besaran semasa tahun perang adalah mustahil.

Selepas perang, pengeluaran serat poliamida dan fabrik (kapron, nilon), yang telah bermula sebelum perang, disambung semula. Pada tahun 50-an. abad ke-20 gentian poliester telah dibangunkan dan penghasilan fabrik berasaskannya yang dipanggil lavsan atau polietilena tereftalat telah dikuasai. Polipropilena dan nitron - bulu tiruan yang diperbuat daripada polyacrylonitrile - tutup senarai gentian sintetik yang digunakan oleh orang moden untuk pakaian dan aktiviti perindustrian. Dalam kes pertama, gentian ini sangat kerap digabungkan dengan selulosa semulajadi atau gentian protein (kapas, bulu, sutera). Peristiwa epok dalam dunia polimer ialah penemuan pada pertengahan 50-an abad XX dan perkembangan pesat industri pemangkin Ziegler-Natta, yang membawa kepada kemunculan bahan polimer berdasarkan poliolefin dan, di atas semua, polipropilena dan rendah. -polietilena tekanan (sebelum itu, pengeluaran polietilena pada tekanan kira-kira 1000 atm.), serta polimer stereoregular yang mampu penghabluran. Kemudian poliuretana diperkenalkan ke dalam pengeluaran besar-besaran - pengedap yang paling biasa, pelekat dan berliang. bahan lembut(getah buih), serta polysiloxanes - polimer organoelemen yang mempunyai rintangan haba dan keanjalan yang lebih tinggi berbanding polimer organik.

Senarai itu ditutup oleh polimer unik yang disintesis pada tahun 60-70an. abad ke-20 Ini termasuk poliamida aromatik, polimida, poliester, poliester keton, dsb.; sifat yang amat diperlukan bagi polimer ini ialah kehadiran kitaran aromatik dan (atau) struktur pekat aromatik. Mereka dicirikan oleh gabungan nilai kekuatan dan rintangan haba yang luar biasa.

Polimer refraktori

Banyak polimer, seperti poliuretana, poliester dan resin epoksi, terdedah kepada mudah terbakar, yang selalunya tidak boleh diterima apabila permohonan praktikal. Untuk mengelakkan ini, pelbagai aditif digunakan atau polimer halogen digunakan. Polimer tak tepu halogen disintesis dengan menggabungkan monomer berklorin atau bromin, seperti asid heksachlor(HCEMTFA), dibromoneopentyl glycol, atau asid tetrabromophthalic, ke dalam pemeluwapan. Kelemahan utama polimer tersebut ialah apabila dibakar, ia dapat membebaskan gas yang menyebabkan kakisan, yang boleh memberi kesan buruk pada elektronik berdekatan. Memandangkan keperluan keselamatan alam sekitar yang tinggi, Perhatian istimewa diberikan kepada komponen bebas halogen: sebatian fosforus dan logam hidroksida.

Tindakan aluminium hidroksida adalah berdasarkan fakta bahawa di bawah pendedahan suhu tinggi, air dibebaskan, yang menghalang pembakaran. Untuk mencapai kesannya, perlu menambah sejumlah besar aluminium hidroksida: mengikut berat 4 bahagian kepada satu bahagian resin poliester tak tepu.

Ammonium pirofosfat berfungsi pada prinsip yang berbeza: ia menyebabkan hangus, yang, bersama-sama dengan lapisan pirofosfat berkaca, melindungi plastik daripada oksigen, menghalang penyebaran api.

Pengisi baharu yang menjanjikan ialah aluminosilikat berlapis, yang pengeluarannya sedang dibuat di Rusia.

4. Permohonan

Oleh kerana sifatnya yang berharga, polimer digunakan dalam kejuruteraan mekanikal, industri tekstil, pertanian dan perubatan, kereta dan pembinaan kapal, pembuatan pesawat, dan dalam kehidupan seharian (tekstil dan produk kulit, pinggan mangkuk, gam dan varnis, barang kemas dan barangan lain). Berdasarkan sebatian makromolekul, getah, gentian, plastik, filem dan salutan cat. Semua tisu organisma hidup adalah sebatian makromolekul.

5. Sains polimer

Sains polimer mula berkembang sebagai bidang pengetahuan bebas pada permulaan Perang Dunia Kedua dan dibentuk secara keseluruhan pada tahun 50-an. Abad XX, apabila peranan polimer dalam pembangunan kemajuan teknikal dan aktiviti penting objek biologi direalisasikan. Ia berkait rapat dengan fizik, kimia fizikal, koloid dan organik dan boleh dianggap sebagai salah satu asas asas moden Biologi molekul, yang objek kajiannya ialah biopolimer.

Senarai sumber yang digunakan

1. Ensiklopedia polimer, jilid 1 - 3, ch. ed. V. A. Kargin, M., 1972 - 77;
2. Makhlis F. A., Fedyukin D. L., Buku rujukan istilah mengenai getah, M., 1989;
3. Krivoshey V. N., Pembungkusan yang diperbuat daripada bahan polimer, M., 1990;
4. Sheftel V. O., Bahan berbahaya dalam plastik, M., 1991;

Abstrak mengenai topik "Polimer" dikemas kini: 18 Januari 2018 oleh: Artikel Saintifik.Ru