องค์ประกอบพอลิเมอร์ วัสดุพอลิเมอร์: เทคโนโลยี ประเภท การผลิตและการใช้งาน

ในปี ค.ศ. 1833 เจ. เบอร์เซลิอุสได้บัญญัติศัพท์คำว่า "พอลิเมเรีย" ซึ่งเขาเรียกว่าไอโซเมอร์ริซึมชนิดหนึ่ง สารดังกล่าว (พอลิเมอร์) ควรมีองค์ประกอบเหมือนกันแต่มีน้ำหนักโมเลกุลต่างกัน เช่น เอทิลีนและบิวทิลีน บทสรุปของ J. Berzelius ไม่สอดคล้องกับความเข้าใจสมัยใหม่ของคำว่า "พอลิเมอร์" เพราะในขณะนั้นยังไม่ทราบพอลิเมอร์ที่แท้จริง (สังเคราะห์) การอ้างอิงครั้งแรกถึงโพลีเมอร์สังเคราะห์มีขึ้นตั้งแต่ พ.ศ. 2381 (โพลีไวนิลลิดีนคลอไรด์) และ พ.ศ. 2382 (โพลิสไตรีน)

เคมีของโพลีเมอร์เกิดขึ้นหลังจากการสร้างทฤษฎีโดย A. M. Butlerov โครงสร้างทางเคมีสารประกอบอินทรีย์และได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมเนื่องจากการค้นหาวิธีการสังเคราะห์ยางอย่างเข้มข้น (G. Bouchard, W. Tilden, K. Garries, I. L. Kondakov, S. V. Lebedev) ตั้งแต่ต้นยุค 20 ของศตวรรษที่ 20 แนวคิดเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับโครงสร้างของโพลีเมอร์เริ่มพัฒนาขึ้น

คำนิยาม

โพลีเมอร์- สารประกอบเคมีที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง (จากหลายพันถึงหลายล้าน) ซึ่งโมเลกุล (macromolecules) ประกอบด้วยกลุ่มซ้ำจำนวนมาก (หน่วยโมโนเมอร์)

การจำแนกประเภทของพอลิเมอร์

การจำแนกประเภทของพอลิเมอร์ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติสามประการ ได้แก่ ต้นกำเนิด ลักษณะทางเคมี และความแตกต่างในสายโซ่หลัก

จากมุมมองของแหล่งกำเนิด โพลีเมอร์ทั้งหมดแบ่งออกเป็นธรรมชาติ (ธรรมชาติ) ซึ่งรวมถึงกรดนิวคลีอิก โปรตีน เซลลูโลส ยางธรรมชาติ อำพัน; สังเคราะห์ (ได้มาในห้องปฏิบัติการโดยการสังเคราะห์และไม่มีอะนาลอกตามธรรมชาติ) ซึ่งรวมถึงโพลียูรีเทน โพลีไวนิลลิดีนฟลูออไรด์ เรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ ฯลฯ ประดิษฐ์ (ได้มาในห้องปฏิบัติการโดยการสังเคราะห์ แต่ขึ้นอยู่กับโพลีเมอร์ธรรมชาติ) - ไนโตรเซลลูโลส ฯลฯ

ตามลักษณะทางเคมี โพลีเมอร์แบ่งออกเป็นโพลีเมอร์อินทรีย์ (ขึ้นอยู่กับโมโนเมอร์ - อินทรียวัตถุ - โพลีเมอร์สังเคราะห์ทั้งหมด) อนินทรีย์ (ตาม Si, Ge, S และองค์ประกอบอนินทรีย์อื่น ๆ - โพลีไซเลน, กรดโพลิซิลิซิก) และองค์ประกอบออร์แกนิก (ส่วนผสมของ โพลีเมอร์อินทรีย์และอนินทรีย์ - โพลิสล็อกเซน) ธรรมชาติ

มีพอลิเมอร์ homochain และ heterochain ในกรณีแรกสายโซ่หลักประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนหรือซิลิกอน (โพลีไซเลน, สไตรีน) ในครั้งที่สอง - โครงกระดูกของอะตอมต่างๆ (โพลีอะไมด์, โปรตีน)

คุณสมบัติทางกายภาพของพอลิเมอร์

โพลีเมอร์มีลักษณะการรวมตัวสองสถานะ - ผลึกและอสัณฐานและคุณสมบัติพิเศษ - ความยืดหยุ่น (การเปลี่ยนรูปแบบย้อนกลับภายใต้ภาระขนาดเล็ก - ยาง) ความเปราะบางต่ำ (พลาสติก) การวางแนวภายใต้การกระทำของสนามกลโดยตรงความหนืดสูงและการละลาย ของพอลิเมอร์เกิดขึ้นจากการบวม

การเตรียมพอลิเมอร์

ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ ซึ่งเป็นการเพิ่มตามลำดับของโมเลกุลของสารประกอบไม่อิ่มตัวซึ่งกันและกันด้วยการก่อตัวของผลิตภัณฑ์โมเลกุลสูง - โพลีเมอร์ (รูปที่ 1)

ข้าว. หนึ่ง. โครงการทั่วไปการผลิตโพลีเมอร์

ตัวอย่างเช่น โพลิเอทิลีนได้มาจากโพลิเมอไรเซชันของเอทิลีน น้ำหนักโมเลกุลของโมเลกุลถึง 1 ล้าน

n CH 2 \u003d CH 2 \u003d - (-CH 2 -CH 2 -) -

คุณสมบัติทางเคมีของพอลิเมอร์

ประการแรก โพลีเมอร์จะมีลักษณะเฉพาะตามลักษณะปฏิกิริยาของกลุ่มฟังก์ชันที่มีอยู่ในองค์ประกอบของพอลิเมอร์ ตัวอย่างเช่น หากโพลีเมอร์มีลักษณะเฉพาะของกลุ่มไฮดรอกโซของคลาสแอลกอฮอล์ โพลีเมอร์จะมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเช่นแอลกอฮอล์

ประการที่สอง อันตรกิริยากับสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ อันตรกิริยาของพอลิเมอร์ระหว่างกันกับการก่อตัวของพอลิเมอร์แบบเครือข่ายหรือแบบแยกแขนง ปฏิกิริยาระหว่างหมู่ฟังก์ชันที่ประกอบเป็นพอลิเมอร์ชนิดเดียวกัน ตลอดจนการสลายตัวของพอลิเมอร์เป็นโมโนเมอร์ (การทำลายสายโซ่)

การประยุกต์ใช้โพลีเมอร์

การผลิตโพลีเมอร์พบว่ามีการนำไปใช้อย่างกว้างขวางในด้านต่างๆ ของชีวิตมนุษย์ - อุตสาหกรรมเคมี (การผลิตพลาสติก) การสร้างเครื่องจักรและเครื่องบิน โรงกลั่นน้ำมัน ยาและเภสัชวิทยา การเกษตร (การผลิตสารกำจัดวัชพืช ยาฆ่าแมลง ยาฆ่าแมลง) อุตสาหกรรมก่อสร้าง (ฉนวนกันเสียงและความร้อน) การผลิตของเล่น หน้าต่าง ท่อ ของใช้ในครัวเรือน

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่าง 1

ตัวอย่าง 1

ลองนึกภาพสถานการณ์ต่อไปนี้ คุณออกจากร้านแล้วรีบโยนกระเป๋าขึ้นรถโดยเร็วที่สุด มันเสร็จแล้ว คุณตรวจสอบโทรศัพท์ของคุณอย่างรวดเร็วและอยู่หลังพวงมาลัย เข้าไปในอพาร์ตเมนต์ของคุณ คุณเช็ดเท้าบนเสื่อยาง นำทุกอย่างออกจากบรรจุภัณฑ์: กระทะพร้อม เคลือบสารกันติด,ของเล่นสำหรับเด็ก,โฟมโกนหนวด,เสื้อคู่,วอลเปเปอร์ ดูเหมือนว่าพวกเขาไม่ได้ลืมอะไร คุณนำขวดน้ำติดตัวไปและไปที่คอมพิวเตอร์ - ได้เวลาทำงานแล้ว ทุกสิ่งที่กล่าวมาข้างต้นประกอบด้วยโพลีเมอร์ ถึงร้าน.

โพลีเมอร์ - มันคืออะไร?

โพลีเมอร์เป็นวัสดุที่ประกอบด้วยสายโซ่โมเลกุลที่ยาวและซ้ำกัน พวกมันมีคุณสมบัติเฉพาะตัวขึ้นอยู่กับชนิดของโมเลกุลที่พวกมันเชื่อมต่อและวิธีเชื่อมต่อ บางส่วนโค้งงอและยืดได้ เช่น ยางและโพลีเอสเตอร์ บางชนิดมีความแข็งและเหนียว เช่น อีพ็อกซี่และแก้วออร์แกนิก

คำว่า "พอลิเมอร์" มักใช้เพื่ออธิบายพลาสติก ซึ่งเป็นโพลีเมอร์สังเคราะห์ อย่างไรก็ตาม โพลีเมอร์ธรรมชาติก็มีอยู่เช่นกัน ตัวอย่างเช่น ยางและไม้ เป็นโพลีเมอร์ธรรมชาติที่ประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนอย่างง่าย ไอโซพรีน โปรตีนยังเป็นพอลิเมอร์ตามธรรมชาติซึ่งประกอบด้วยกรดอะมิโน กรดนิวคลีอิก (DNA และ RNA) เป็นโพลีเมอร์ของนิวคลีโอไทด์ - โมเลกุลที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยเบสที่ประกอบด้วยไนโตรเจน น้ำตาล และกรดฟอสฟอริก

ใครคิดเรื่องนี้มาก่อน?

Hermann Staudinger วิทยากรด้านเคมีอินทรีย์ที่ ETH Zurich ถือเป็นบิดาแห่งโพลีเมอร์

แฮร์มันน์ สเตาดิงเกอร์ ที่มา: Wikimedia

งานวิจัยของเขาในปี ค.ศ. 1920 ปูทางสำหรับการทำงานในอนาคตด้วยโพลีเมอร์ธรรมชาติและโพลีเมอร์สังเคราะห์ เขาแนะนำคำศัพท์สองคำที่เป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจพอลิเมอร์ ได้แก่ การเกิดพอลิเมอไรเซชันและโมเลกุลขนาดใหญ่ ในปี พ.ศ. 2496 ชเตาดิงเงอร์ได้รับรางวัลอันทรงเกียรติ รางวัลโนเบล"สำหรับการค้นพบของเขาในด้านเคมีโมเลกุลใหญ่"

โพลีเมอไรเซชันเป็นวิธีการสร้างโพลีเมอร์สังเคราะห์โดยการรวมโมเลกุลที่มีขนาดเล็กกว่า โมโนเมอร์ เข้าเป็นสายโซ่ที่ยึดเข้าด้วยกันโดยพันธะโควาเลนต์ ปฏิกิริยาเคมีต่างๆ เช่น ที่เกิดจากความร้อนและความดัน จะเปลี่ยนพันธะเคมีที่ยึดโมโนเมอร์ไว้ด้วยกัน กระบวนการนี้ทำให้โมเลกุลเกิดพันธะในรูปแบบเชิงเส้น แตกแขนง หรือสามมิติ ทำให้โมเลกุลเหล่านี้กลายเป็นพอลิเมอร์ กลุ่มโมโนเมอร์เหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าโมเลกุลขนาดใหญ่ โมเลกุลขนาดใหญ่หนึ่งตัวสามารถประกอบด้วยโมโนเมอร์หลายแสนตัว

ประเภทของโพลีเมอร์

ประเภทของพอลิเมอร์ขึ้นอยู่กับโครงสร้าง จากข้างต้นเราเข้าใจว่าควรมีสามประเภทดังกล่าว

โพลีเมอร์เชิงเส้น เหล่านี้เป็นสารประกอบที่โมโนเมอร์เฉื่อยทางเคมีด้วยความเคารพซึ่งกันและกันและเชื่อมต่อกันด้วยแรง Van der Waals เท่านั้น (แรงของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล (และระหว่างอะตอม) กับพลังงาน 10–20 kJ / mol - บันทึก. เอ็ด.) คำว่า "เชิงเส้น" ไม่ได้หมายถึงการจัดเรียงโมเลกุลเป็นเส้นตรงที่สัมพันธ์กัน ในทางตรงกันข้าม พวกมันมีลักษณะเป็นฟันปลาหรือเป็นเกลียวมากกว่า ซึ่งทำให้พอลิเมอร์มีความแข็งแรงเชิงกล

โพลีเมอร์ที่แตกแขนง พวกมันถูกสร้างขึ้นด้วยโซ่ที่มีกิ่งด้านข้าง (จำนวนกิ่งและความยาวต่างกัน) โพลีเมอร์ที่แตกแขนงจะแข็งแรงกว่าโพลีเมอร์แบบเส้นตรง

โพลีเมอร์เชิงเส้นและกิ่งอ่อนตัวลงเมื่อถูกความร้อนและแข็งตัวอีกครั้งเมื่อเย็นตัวลง คุณสมบัตินี้เรียกว่าเทอร์โมพลาสติกและโพลีเมอร์เองเรียกว่าเทอร์โมพลาสติกหรือเทอร์โมพลาสติก พันธะระหว่างโมเลกุลในโพลีเมอร์ดังกล่าวสามารถแตกและเชื่อมต่อใหม่ได้ หมายความว่า ขวดพลาสติกสามารถใช้ในการผลิตรายการอื่นๆ ที่ประกอบด้วยโพลีเมอร์ ตั้งแต่พรมไปจนถึงแจ็คเก็ตผ้าฟลีซ แน่นอน คุณสามารถสร้างขวดได้มากขึ้น สิ่งที่จำเป็นสำหรับการประมวลผลคืออุณหภูมิสูง เทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์ไม่เพียงละลายได้ แต่ยังละลายได้ เนื่องจากพันธะแวนเดอร์วาลส์สามารถฉีกขาดได้ง่ายภายใต้การกระทำของรีเอเจนต์ เทอร์โมพลาสติก ได้แก่ โพลิไวนิลคลอไรด์ โพลิเอทิลีน โพลีสไตรีน เป็นต้น

ถ้าโมเลกุลขนาดใหญ่มีโมโนเมอร์ที่ทำปฏิกิริยา เมื่อถูกความร้อน พวกมันจะถูกเชื่อมต่อด้วย cross-link จำนวนมาก และพอลิเมอร์จะได้โครงสร้างเชิงพื้นที่ โพลีเมอร์ดังกล่าวเรียกว่าเทอร์โมเซตติงหรือเทอร์โมพลาสติก

ในแง่หนึ่ง เทอร์โมพลาสติกมีคุณสมบัติเชิงบวก: แข็งกว่าและทนความร้อน ในทางกลับกัน หลังจากที่พันธะระหว่างโมเลกุลของเทอร์โมเซตติงโพลีเมอร์แตกสลาย จะไม่สามารถสร้างเป็นครั้งที่สองได้ การรีไซเคิลในกรณีนี้จะหายไปและนี่เป็นสิ่งที่แย่มาก โพลีเมอร์ที่พบมากที่สุดในกลุ่มนี้คือโพลีเอสเตอร์ ไวนิลเอสเทอร์ และอีพอกไซด์

ผู้เขียนบทความนี้คือนักวิชาการ Viktor Aleksandrovich Kabanov นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นด้านเคมีโมเลกุลใหญ่ นักศึกษาและผู้สืบทอดของ Academician V.A. Kargin หนึ่งในผู้นำโลกในด้านวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์ ผู้ก่อตั้งโรงเรียนวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่ ผู้เขียนงาน หนังสือ และอุปกรณ์ช่วยสอนจำนวนมาก

โพลีเมอร์ (จากพอลิเมอร์กรีก - ประกอบด้วยหลายส่วน, หลากหลาย) เป็นสารประกอบทางเคมีที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง (จากหลายพันถึงหลายล้าน) โมเลกุลซึ่ง (macromolecules) ประกอบด้วยกลุ่มซ้ำจำนวนมาก (หน่วยโมโนเมอร์) . อะตอมที่ประกอบเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่นั้นเชื่อมต่อกันด้วยแรงของความจุหลักและ (หรือ) การประสานงาน

การจำแนกประเภทของพอลิเมอร์

โดยกำเนิด โพลีเมอร์ถูกแบ่งออกเป็นธรรมชาติ (พอลิเมอร์ชีวภาพ) เช่น โปรตีน กรดนิวคลีอิก เรซินธรรมชาติ และสารสังเคราะห์ เช่น โพลิเอทิลีน โพลิโพรพิลีน เรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์

อะตอมหรือกลุ่มอะตอมสามารถจัดเรียงเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ได้ในรูปแบบ:

• โซ่เปิดหรือลำดับของวัฏจักรที่ยืดเป็นเส้น (พอลิเมอร์เชิงเส้น เช่น ยางธรรมชาติ)
• โซ่แตกแขนง (พอลิเมอร์ที่มีกิ่งก้าน เช่น อะไมโลเพคติน);
• ตาข่าย 3 มิติ (พอลิเมอร์เชื่อมขวาง เช่น อีพอกซีเรซินที่บ่มแล้ว)

โพลีเมอร์ที่โมเลกุลประกอบด้วยหน่วยโมโนเมอร์ที่เหมือนกันเรียกว่าโฮโมพอลิเมอร์ เช่น พอลิไวนิลคลอไรด์ โพลีคาโพรเอไมด์ เซลลูโลส

โมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีองค์ประกอบทางเคมีเดียวกันสามารถสร้างขึ้นจากหน่วยที่มีโครงสร้างเชิงพื้นที่ต่างกัน ถ้าโมเลกุลขนาดใหญ่ประกอบด้วยสเตอริโอไอโซเมอร์ที่เหมือนกันหรือของสเตอริโอไอโซเมอร์ที่ต่างกันที่สลับกันในสายโซ่ที่ความถี่ที่แน่นอน โพลีเมอร์จะเรียกว่าสเตอริโอรีกูลาร์ (ดู สเตอริโอเรกูลาร์โพลีเมอร์)

โคพอลิเมอร์คืออะไร
โพลีเมอร์ที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ประกอบด้วยหน่วยโมโนเมอร์หลายประเภทเรียกว่าโคพอลิเมอร์ โคโพลีเมอร์ซึ่งตัวเชื่อมของแต่ละประเภทสร้างลำดับที่ต่อเนื่องกันยาวนานเพียงพอที่แทนที่กันภายในโมเลกุลขนาดใหญ่เรียกว่าบล็อคโคโพลีเมอร์ หนึ่งสายหรือมากกว่าของโครงสร้างอื่นสามารถแนบกับลิงค์ภายใน (ไม่ใช่ขั้ว) ของโมเลกุลขนาดใหญ่ของโครงสร้างทางเคมีเดียว โคพอลิเมอร์ดังกล่าวเรียกว่ากราฟต์โคพอลิเมอร์ (ดูโคพอลิเมอร์ด้วย)

พอลิเมอร์ซึ่งสเตอริโอไอโซเมอร์บางตัวหรือบางตัวของตัวเชื่อมก่อรูปลำดับที่ต่อเนื่องยาวนานเพียงพอที่แทนที่กันภายในโมเลกุลขนาดใหญ่หนึ่งตัวเรียกว่าสเตอรีโอบล็อกโคโพลีเมอร์

โพลีเมอร์เฮเทอโรเชนและโฮโมเชน

ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของสายโซ่หลัก (หลัก) โพลีเมอร์แบ่งออกเป็น: heterochain ซึ่งเป็นสายโซ่หลักที่มีอะตอมขององค์ประกอบต่าง ๆ ส่วนใหญ่มักจะเป็นคาร์บอน ไนโตรเจน ซิลิกอน ฟอสฟอรัส และโฮโมเชน ซึ่งเป็นสายโซ่หลักที่สร้างขึ้น จากอะตอมที่เหมือนกัน โพลีเมอร์ของ homochain ที่พบมากที่สุดคือพอลิเมอร์สายโซ่คาร์บอนซึ่งสายโซ่หลักประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนเท่านั้นเช่นโพลิเอทิลีนโพลิเมทิลเมทาคริเลต polytetrafluoroethylene ตัวอย่างของพอลิเมอร์เฮเทอโรเชน - โพลีเอสเตอร์ (โพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต, โพลีคาร์บอเนต, ฯลฯ ), โพลีเอไมด์, เรซินยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์, โปรตีน, โพลีเมอร์ออร์กาโนซิลิกอนบางชนิด โพลีเมอร์ที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่พร้อมกับกลุ่มไฮโดรคาร์บอนประกอบด้วยอะตอมขององค์ประกอบอนินทรีย์เรียกว่าโพลีเมอร์ออร์แกนิก (ดู โพลีเมอร์องค์ประกอบออร์แกน) กลุ่มโพลีเมอร์ที่แยกจากกัน เกิดเป็นพอลิเมอร์อนินทรีย์ เช่น พลาสติกกำมะถัน พอลิฟอสโฟไนไตรล์คลอไรด์ (ดู โพลีเมอร์อนินทรีย์)

คุณสมบัติและลักษณะสำคัญของพอลิเมอร์

ลิเนียร์โพลีเมอร์มีความซับซ้อนเฉพาะและ . คุณสมบัติที่สำคัญที่สุด ได้แก่ ความสามารถในการสร้างเส้นใยและฟิล์มที่มีความเข้มข้นสูงแบบแอนไอโซทรอปิกที่มีความแข็งแรงสูง ความสามารถในการเปลี่ยนรูปแบบย้อนกลับได้ในระยะยาวขนาดใหญ่ ความสามารถในการบวมในสภาวะยืดหยุ่นสูงก่อนละลาย สารละลายที่มีความหนืดสูง (ดู Polymer Solutions, Swelling) คุณสมบัติชุดนี้เกิดจากน้ำหนักโมเลกุลสูง โครงสร้างลูกโซ่ และความยืดหยุ่นของโมเลกุลขนาดใหญ่ ด้วยการเปลี่ยนจากสายโซ่เชิงเส้นเป็นเส้นตรงเป็นกิ่ง กริดสามมิติแบบกระจัดกระจาย และในที่สุด ไปจนถึงโครงสร้างเครือข่ายที่หนาแน่น ชุดคุณสมบัตินี้จึงเด่นชัดน้อยลงเรื่อยๆ โพลีเมอร์ที่มีการเชื่อมขวางสูงจะไม่ละลายน้ำ หลอมละลายได้ และไม่สามารถเปลี่ยนรูปได้อย่างยืดหยุ่นสูง

โพลีเมอร์สามารถมีอยู่ในสถานะผลึกและอสัณฐาน เงื่อนไขที่จำเป็นการตกผลึก - ความสม่ำเสมอของส่วนที่ยาวเพียงพอของโมเลกุลขนาดใหญ่ ในผลึกโพลีเมอร์ การปรากฏตัวของโครงสร้างซุปเปอร์โมเลกุลต่างๆ (fibrils, spherulites, single crystals ฯลฯ ) เป็นไปได้ซึ่งเป็นประเภทที่กำหนดคุณสมบัติของวัสดุพอลิเมอร์เป็นส่วนใหญ่ โครงสร้างโมเลกุลเหนือโมเลกุลในพอลิเมอร์ที่ไม่ตกผลึก (อสัณฐาน) มีความเด่นชัดน้อยกว่าในโพลีเมอร์ที่เป็นผลึก

โพลีเมอร์ที่ไม่ตกผลึกสามารถอยู่ในสถานะทางกายภาพสามสถานะ: คล้ายแก้ว ยืดหยุ่นสูง และหนืด โพลีเมอร์ที่มีอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านต่ำ (ต่ำกว่าห้อง) จากสถานะคล้ายแก้วไปเป็นสถานะยืดหยุ่นสูงเรียกว่าอีลาสโตเมอร์ และชนิดที่มีอุณหภูมิสูงเรียกว่าพลาสติก ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี โครงสร้าง และ ตำแหน่งสัมพัทธ์คุณสมบัติของโมเลกุลขนาดใหญ่ของพอลิเมอร์ สามารถเปลี่ยนแปลงได้หลากหลายมาก ดังนั้น 1,4-cis-polybutadiene ที่สร้างขึ้นจากสายโซ่ไฮโดรคาร์บอนที่ยืดหยุ่นได้ที่อุณหภูมิประมาณ 20 องศาเซลเซียสจึงเป็นวัสดุที่ยืดหยุ่นได้ ซึ่งที่อุณหภูมิ -60 องศาเซลเซียสจะเข้าสู่สภาวะคล้ายแก้ว พอลิเมทิลเมทาคริเลตที่สร้างขึ้นจากโซ่ที่แข็งกว่า ที่อุณหภูมิประมาณ 20 องศาเซลเซียส เป็นผลิตภัณฑ์ที่เป็นแก้วแข็งที่ผ่านเข้าสู่สภาวะยืดหยุ่นสูงได้เพียง 100 องศาเซลเซียสเท่านั้น

เซลลูโลส ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ที่มีสายโซ่แข็งมากซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล ไม่สามารถดำรงอยู่ในสถานะที่ยืดหยุ่นสูงได้จนถึงอุณหภูมิของการสลายตัว ความแตกต่างอย่างมากในคุณสมบัติของพีสามารถสังเกตได้แม้ว่าความแตกต่างในโครงสร้างของโมเลกุลขนาดใหญ่จะเล็กในแวบแรก ดังนั้น สไตรีนสเตอริโอเรกูลาร์จึงเป็นสารที่เป็นผลึกที่มีจุดหลอมเหลวประมาณ 235 องศาเซลเซียส และที่ไม่ใช่สเตริโอเรกูลาร์ (อะแทคติค) จะไม่สามารถตกผลึกได้เลยและอ่อนตัวลงที่อุณหภูมิประมาณ 80 องศาเซลเซียส

โพลีเมอร์สามารถเข้าสู่ปฏิกิริยาประเภทหลักดังต่อไปนี้: การก่อตัวของพันธะเคมีระหว่างโมเลกุลขนาดใหญ่ (ที่เรียกว่าการเชื่อมโยงขวาง) ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการหลอมโลหะของยาง การฟอกหนัง; การสลายตัวของโมเลกุลขนาดใหญ่เป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยแยกจากกัน (ดู การเสื่อมสภาพของพอลิเมอร์); ปฏิกิริยาของกลุ่มฟังก์ชันด้านข้างของพอลิเมอร์ ด้วยสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำซึ่งไม่ส่งผลกระทบต่อสายโซ่หลัก (การเปลี่ยนแปลงที่เรียกว่าพอลิเมอร์-แอนะล็อก) ปฏิกิริยาภายในโมเลกุลที่เกิดขึ้นระหว่างกลุ่มฟังก์ชันของโมเลกุลหนึ่ง ตัวอย่างเช่น ไซไลเซชันภายในโมเลกุล การเชื่อมโยงข้ามมักจะดำเนินไปพร้อม ๆ กับความเสื่อมโทรม ตัวอย่างของการเปลี่ยนแปลงของพอลิเมอร์-แอนะล็อกคือการสร้างสะพอนิฟิเคชันของโพลิไวนิลอะซิเตต ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของโพลิไวนิลแอลกอฮอล์

อัตราการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอร์ ด้วยสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำมักจะถูกจำกัดด้วยอัตราการแพร่ของสารหลังเข้าสู่เฟสพอลิเมอร์ สิ่งนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนที่สุดในกรณีของโพลีเมอร์แบบเชื่อมขวาง อัตราการโต้ตอบของโมเลกุลขนาดใหญ่กับสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำมักขึ้นอยู่กับลักษณะและตำแหน่งของหน่วยที่อยู่ใกล้เคียงที่สัมพันธ์กับหน่วยที่ทำปฏิกิริยา เช่นเดียวกับปฏิกิริยาภายในโมเลกุลระหว่างกลุ่มหน้าที่ที่อยู่ในสายโซ่เดียวกัน

คุณสมบัติบางอย่างของโพลีเมอร์ เช่น ความสามารถในการละลาย การไหลหนืด ความคงตัว มีความอ่อนไหวมากต่อการกระทำของสิ่งเจือปนหรือสารเติมแต่งจำนวนเล็กน้อยที่ทำปฏิกิริยากับโมเลกุลขนาดใหญ่ ดังนั้น เพื่อที่จะเปลี่ยนพอลิเมอร์เชิงเส้นจากที่ละลายได้ไปเป็นที่ไม่ละลายน้ำอย่างสมบูรณ์ ก็เพียงพอที่จะสร้างลิงก์ข้าม 1-2 ตัวต่อโมเลกุลขนาดใหญ่

คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของโพลีเมอร์ ได้แก่ องค์ประกอบทางเคมี การกระจายน้ำหนักโมเลกุลและน้ำหนักโมเลกุล ระดับการแตกแขนงและความยืดหยุ่นของโมเลกุลขนาดใหญ่ ความสม่ำเสมอของสเตอริโอ ฯลฯ คุณสมบัติของโพลีเมอร์ ขึ้นอยู่กับลักษณะเหล่านี้อย่างยิ่ง

การเตรียมพอลิเมอร์

โพลีเมอร์ธรรมชาติเกิดขึ้นระหว่างการสังเคราะห์ทางชีวภาพในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต การใช้การสกัด การตกตะกอนแบบเศษส่วน และวิธีการอื่นๆ สามารถแยกได้จากวัตถุดิบพืชและสัตว์ โพลีเมอร์สังเคราะห์ได้มาจากโพลีเมอไรเซชันและโพลีคอนเดนเสท โพลีเมอร์ของ Carbochain มักจะถูกสังเคราะห์โดยโพลีเมอไรเซชันของโมโนเมอร์ที่มีพันธะคาร์บอน-คาร์บอนหรือโมโนเมอร์หลายตัวหรือมากกว่าที่มีหมู่คาร์โบไซคลิกที่ไม่เสถียร (ตัวอย่างเช่น จากไซโคลโพรเพนและอนุพันธ์ของมัน) พอลิเมอร์เฮเทอโรเชนได้มาจากโพลิคอนเดนเสท เช่นเดียวกับพอลิเมอไรเซชันของโมโนเมอร์ที่มีพันธะองค์ประกอบคาร์บอนหลายตัว (เช่น C \u003d O, C º N, N \u003d C \u003d O) หรือกลุ่มเฮเทอโรไซคลิกที่อ่อนแอ (เช่น ในโอเลฟิน ออกไซด์ แลคตัม)

การประยุกต์ใช้โพลีเมอร์

ขอบคุณ ความแข็งแรงทางกล, ความยืดหยุ่น, ฉนวนไฟฟ้า และคุณสมบัติอันมีค่าอื่นๆ ของผลิตภัณฑ์พอลิเมอร์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ และในชีวิตประจำวัน วัสดุโพลีเมอร์หลัก ได้แก่ พลาสติก ยาง เส้นใย (ดู เส้นใยสิ่งทอ เส้นใยเคมี) วาร์นิช สี กาว และเรซินแลกเปลี่ยนไอออน ความสำคัญของไบโอโพลีเมอร์ถูกกำหนดโดยความจริงที่ว่าพวกมันเป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดและเกี่ยวข้องกับกระบวนการชีวิตเกือบทั้งหมด

ประวัติอ้างอิง คำว่า "พอลิเมเรีย" ถูกนำมาใช้ในวิทยาศาสตร์โดย I. Berzelius ในปี พ.ศ. 2376 เพื่อแสดงถึงไอโซเมอริซึมชนิดพิเศษ ซึ่งสาร (พอลิเมอร์) ที่มีองค์ประกอบเหมือนกันมีน้ำหนักโมเลกุลต่างกัน เช่น เอทิลีนและบิวทิลีน ออกซิเจน และโอโซน ดังนั้นเนื้อหาของคำศัพท์จึงไม่สอดคล้องกับแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับพอลิเมอร์ โพลีเมอร์สังเคราะห์ "ของจริง" ยังไม่เป็นที่รู้จักในขณะนั้น

เห็นได้ชัดว่าได้รับโพลีเมอร์จำนวนหนึ่งตั้งแต่ช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 19 อย่างไรก็ตาม นักเคมีมักจะพยายามระงับการเกิดโพลิเมอไรเซชันและการรวมตัวของโพลิเมอไรเซชัน ซึ่งนำไปสู่การ "tarring" ของผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาเคมีหลัก กล่าวคือ อันที่จริง ไปสู่การก่อตัวของพอลิเมอร์ (จนถึงปัจจุบัน โพลีเมอร์มักถูกเรียกว่า "เรซิน") การอ้างอิงครั้งแรกถึงโพลีเมอร์สังเคราะห์มีขึ้นตั้งแต่ พ.ศ. 2381 (โพลีไวนิลลิดีนคลอไรด์) และ พ.ศ. 2382 (โพลิสไตรีน)

เคมีของโพลีเมอร์เกิดขึ้นเฉพาะในการเชื่อมต่อกับการสร้างโดย A. M. Butlerov ของทฤษฎีโครงสร้างทางเคมี (ต้นยุค 60 ของศตวรรษที่ 19) A. M. Butlerov ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างกับความเสถียรสัมพัทธ์ของโมเลกุล ซึ่งแสดงออกในปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน วิทยาศาสตร์ของโพลีเมอร์ได้รับการพัฒนาต่อไป (จนถึงช่วงปลายทศวรรษที่ 1920) ส่วนใหญ่มาจากการค้นหาวิธีการสังเคราะห์ยางอย่างเข้มข้น ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ชั้นนำของหลายประเทศเข้าร่วม (G. Bouchard, W. Tilden นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน C. Garries , I. L. Kondakov, S. V. Lebedev และคนอื่นๆ). ในยุค 30 การมีอยู่ของกลไกการเกิดพอลิเมอไรเซชันของอนุมูลอิสระ (H. Staudinger และอื่น ๆ ) และไอออนิก (นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน F. Whitmore และอื่น ๆ ) ได้รับการพิสูจน์แล้ว งานของ W. Carothers มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับการควบแน่น

ตั้งแต่ต้นปี 20. ศตวรรษที่ 20 แนวคิดเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับโครงสร้างของพอลิเมอร์ก็กำลังได้รับการพัฒนาเช่นกัน ในขั้นต้น สันนิษฐานว่าพอลิเมอร์ชีวภาพเช่น เซลลูโลส แป้ง ยาง โปรตีน และพอลิเมอร์สังเคราะห์บางชนิดที่มีลักษณะคล้ายกัน (เช่น พอลิไอโซพรีน) ประกอบด้วยโมเลกุลขนาดเล็กที่มีความสามารถในการรวมตัวในสารละลายในสารเชิงซ้อนคอลลอยด์ เนื่องจากการเชื่อมต่อที่ไม่ใช่โควาเลนต์ (ทฤษฎีของ "บล็อกขนาดเล็ก") ผู้เขียนแนวคิดพื้นฐานใหม่เกี่ยวกับพอลิเมอร์ในฐานะสารที่ประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีน้ำหนักโมเลกุลขนาดใหญ่ผิดปกติคือ G. Staudinger ชัยชนะของแนวคิดของนักวิทยาศาสตร์คนนี้ (ในตอนต้นของทศวรรษที่ 1940) บังคับให้เราพิจารณาพอลิเมอร์ว่าเป็นเป้าหมายใหม่ของการศึกษาด้านเคมีและฟิสิกส์

วรรณกรรม .: สารานุกรมโพลีเมอร์ เล่ม 1-2, M. , 1972-74; Strepikheev A. A. , Derevitskaya V. A. , Slonimsky G. L. , พื้นฐานของเคมีของสารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่, 2nd ed., [M. , 1967]; Losev I. P. , Trostyanskaya E. B. , เคมีของโพลีเมอร์สังเคราะห์, 2nd ed., M. , 1964; Korshak V. V. , วิธีการทั่วไปการสังเคราะห์สารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่, M. , 1953; Kargin V. A. , Slonimsky G. L. , บทความสั้น ๆ เกี่ยวกับฟิสิกส์และเคมีของโพลีเมอร์, 2nd ed., M. , 1967; Oudian J., พื้นฐานของเคมีพอลิเมอร์, ทรานส์. จากภาษาอังกฤษ, M. , 1974; Tager A. A. เคมีเชิงฟิสิกส์ของพอลิเมอร์, 2nd ed., M. , 1968; Tenford Ch., เคมีเชิงฟิสิกส์ของพอลิเมอร์, ทรานส์. จากภาษาอังกฤษ, ม., 1965.

V.A. Kabanov. ที่มา www.rubricon.ru

บทนำ
1. คุณสมบัติของพอลิเมอร์
2. การจำแนกประเภท
3. ประเภทของพอลิเมอร์
4. การสมัคร
5. วิทยาศาสตร์พอลิเมอร์
บทสรุป
รายการแหล่งที่ใช้

บทนำ

สายโซ่ของโมเลกุลโพรพิลีน

โพลีเมอร์(กรีก πολύ- - จำนวนมาก; μέρος - บางส่วน) - สารอนินทรีย์และอินทรีย์ อสัณฐาน และผลึกที่ได้จากการทำซ้ำๆ ของกลุ่มอะตอมต่างๆ ที่เรียกว่า "หน่วยโมโนเมอร์" ซึ่งเชื่อมต่อเป็นโมเลกุลขนาดยาวด้วยพันธะเคมีหรือพันธะประสาน โพลีเมอร์เป็นสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง: จำนวนหน่วยโมโนเมอร์ในพอลิเมอร์ (ระดับของการเกิดพอลิเมอร์) จะต้องมีขนาดใหญ่เพียงพอ ในหลายกรณี จำนวนหน่วยสามารถพิจารณาได้ว่าเพียงพอในการจำแนกโมเลกุลเป็นพอลิเมอร์ ถ้าคุณสมบัติของโมเลกุลไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเติมหน่วยโมโนเมอร์ถัดไป ตามกฎแล้วโพลีเมอร์เป็นสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลหลายพันถึงหลายล้าน

หากพันธะระหว่างโมเลกุลขนาดใหญ่เกิดขึ้นด้วยความช่วยเหลือของแรง Van der Waals ที่อ่อนแอพวกเขาจะเรียกว่าเทอร์โมพลาสติกหากใช้พันธะเคมี - เทอร์โมพลาสติก ลิเนียร์โพลีเมอร์รวมถึง ตัวอย่างเช่น เซลลูโลส โพลีเมอร์ที่มีกิ่งก้าน ตัวอย่างเช่น อะไมโลเพคติน มีโพลีเมอร์ที่มีโครงสร้างสามมิติเชิงพื้นที่ที่ซับซ้อน

ในโครงสร้างของพอลิเมอร์สามารถแยกความแตกต่างของโมโนเมอร์ได้ - ชิ้นส่วนโครงสร้างที่ทำซ้ำซึ่งรวมถึงอะตอมหลายตัว โพลีเมอร์ประกอบด้วยกลุ่มซ้ำ (หน่วย) จำนวนมากที่มีโครงสร้างเดียวกัน เช่น โพลิไวนิลคลอไรด์ (-CH2-CHCl-) n ยางธรรมชาติ เป็นต้น สารประกอบโมเลกุลสูงซึ่งโมเลกุลประกอบด้วยกลุ่มซ้ำหลายประเภทเรียกว่า โคพอลิเมอร์หรือเฮเทอโรพอลิเมอร์

โพลีเมอร์ถูกสร้างขึ้นจากโมโนเมอร์อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันหรือปฏิกิริยาโพลีคอนเดนเสท โพลีเมอร์ประกอบด้วยสารประกอบธรรมชาติมากมาย เช่น โปรตีน กรดนิวคลีอิก พอลิแซ็กคาไรด์ ยาง และสารอินทรีย์อื่นๆ ในกรณีส่วนใหญ่ แนวคิดนี้หมายถึงสารประกอบอินทรีย์ แต่มีพอลิเมอร์อนินทรีย์จำนวนมาก ตัวเลขใหญ่โพลีเมอร์ได้มาจากการสังเคราะห์ตามสารประกอบของธาตุที่ง่ายที่สุด กำเนิดจากธรรมชาติโดยกระบวนการโพลิเมอไรเซชัน การควบแน่น และการแปลงสภาพทางเคมี ชื่อของโพลีเมอร์เกิดขึ้นจากชื่อของโมโนเมอร์ที่มีคำนำหน้า poly-: polyethylene, polypropylene, polyvinyl acetate เป็นต้น

1. คุณสมบัติของพอลิเมอร์

คุณสมบัติทางกลพิเศษ:

ความยืดหยุ่น- ความสามารถในการเปลี่ยนรูปย้อนกลับได้สูงพร้อมโหลดที่ค่อนข้างเล็ก (ยาง)

ความเปราะบางต่ำของโพลีเมอร์ที่เป็นแก้วและผลึก (พลาสติก, แก้วอินทรีย์);

ความสามารถของโมเลกุลขนาดใหญ่ในการปรับทิศทางภายใต้การกระทำของสนามกลโดยตรง (ใช้ในการผลิตเส้นใยและฟิล์ม)

คุณสมบัติของสารละลายโพลีเมอร์:

ความหนืดของสารละลายสูงที่ความเข้มข้นของพอลิเมอร์ต่ำ

การละลายของพอลิเมอร์เกิดขึ้นจากการบวม

คุณสมบัติทางเคมีพิเศษ:

ความสามารถในการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของมันอย่างมากภายใต้การกระทำของรีเอเจนต์จำนวนเล็กน้อย (การวัลคาไนซ์ของยาง การฟอกหนัง ฯลฯ)

คุณสมบัติพิเศษของโพลีเมอร์ไม่เพียงอธิบายได้จากน้ำหนักโมเลกุลขนาดใหญ่เท่านั้น แต่ยังอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าโมเลกุลขนาดใหญ่มีโครงสร้างเป็นลูกโซ่และมีความยืดหยุ่น

2. การจำแนกประเภท

โดย องค์ประกอบทางเคมีโพลีเมอร์ทั้งหมดแบ่งออกเป็นสารอินทรีย์สารอินทรีย์อนินทรีย์

โพลีเมอร์อินทรีย์

โพลีเมอร์ออร์กาโนเอเลเมนต์ ประกอบด้วยอะตอมอนินทรีย์ (Si, Ti, Al) รวมกับอนุมูลอินทรีย์ในสายหลักของอนุมูลอินทรีย์ พวกมันไม่มีอยู่ในธรรมชาติ ตัวแทนที่ได้รับเทียมคือสารประกอบออร์กาโนซิลิกอน

ควรสังเกตว่าชุดค่าผสมมักใช้ในวัสดุทางเทคนิค กลุ่มต่างๆโพลีเมอร์ นี้ วัสดุคอมโพสิต(เช่น ไฟเบอร์กลาส)

ตามรูปร่างของโมเลกุลขนาดใหญ่ โพลีเมอร์จะแบ่งออกเป็นเส้นตรง แยกแขนง ( กรณีพิเศษ- รูปดาว), เทป, แบน, รูปหวี, ตาข่ายโพลีเมอร์และอื่น ๆ

โพลีเมอร์ถูกจำแนกตามขั้ว (ส่งผลต่อความสามารถในการละลายในของเหลวต่างๆ) ขั้วของหน่วยพอลิเมอร์ถูกกำหนดโดยการมีอยู่ของไดโพลในองค์ประกอบ - โมเลกุลที่มีการกระจายประจุบวกและลบที่ตัดการเชื่อมต่อ ในการเชื่อมโยงแบบไม่มีขั้ว โมเมนต์ไดโพลของพันธะของอะตอมจะได้รับการชดเชยร่วมกัน โพลีเมอร์ที่มีหน่วยมีขั้วที่สำคัญเรียกว่าชอบน้ำหรือขั้ว โพลีเมอร์ที่มีตัวเชื่อมแบบไม่มีขั้ว - ไม่มีขั้ว, ไม่ชอบน้ำ โพลีเมอร์ที่มีทั้งหน่วยขั้วและหน่วยไม่มีขั้วเรียกว่าแอมฟิฟิลิค Homopolymers ซึ่งแต่ละลิงก์ประกอบด้วยกลุ่มใหญ่ทั้งแบบมีขั้วและแบบไม่มีขั้ว ถูกเสนอให้เรียกว่าแอมฟิฟิลิค โฮโมพอลิเมอร์

ในแง่ของความร้อน โพลีเมอร์แบ่งออกเป็นเทอร์โมพลาสติกและเทอร์โมเซต เทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์ (โพลีเอทิลีน โพลีโพรพิลีน โพลีสไตรีน) อ่อนตัวเมื่อถูกความร้อน ละลายได้แม้กระทั่ง และแข็งตัวเมื่อเย็นลง กระบวนการนี้สามารถย้อนกลับได้ เทอร์โมเซตติงโพลีเมอร์ เมื่อถูกความร้อน จะเกิดการเสื่อมสภาพทางเคมีที่ไม่สามารถย้อนกลับได้โดยไม่ละลาย โมเลกุลของเทอร์โมเซตพอลิเมอร์มีโครงสร้างที่ไม่เป็นเชิงเส้นซึ่งได้มาจากการเชื่อมขวาง (เช่น การวัลคาไนเซชัน) ของโมเลกุลพอลิเมอร์สายโซ่ คุณสมบัติยืดหยุ่นของโพลีเมอร์เทอร์โมเซตติงนั้นสูงกว่าเทอร์โมพลาสติก อย่างไรก็ตาม โพลีเมอร์เทอร์โมเซตติงแทบไม่ไหล อันเป็นผลมาจากความเค้นแตกหักที่ต่ำกว่า

โพลีเมอร์อินทรีย์ธรรมชาติเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตพืชและสัตว์ สิ่งสำคัญที่สุดคือพอลิแซ็กคาไรด์ โปรตีน และกรดนิวคลีอิก ซึ่งร่างกายของพืชและสัตว์ประกอบเป็นส่วนใหญ่ และทำให้แน่ใจได้ว่าสิ่งมีชีวิตบนโลกจะทำงานได้อย่างแท้จริง เป็นที่เชื่อกันว่าขั้นตอนชี้ขาดในการเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตบนโลกคือการก่อตัวของโมเลกุลระดับโมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้นจากโมเลกุลอินทรีย์อย่างง่าย (ดู วิวัฒนาการทางเคมี)

3. ประเภทของพอลิเมอร์

โพลีเมอร์สังเคราะห์ วัสดุโพลีเมอร์ประดิษฐ์

มนุษย์ใช้วัสดุพอลิเมอร์ธรรมชาติมาเป็นเวลานาน ได้แก่ หนัง ขนสัตว์ ขนสัตว์ ผ้าไหม ผ้าฝ้าย ฯลฯ ที่ใช้สำหรับการผลิตเสื้อผ้า สารยึดเกาะต่างๆ (ซีเมนต์ มะนาว ดินเหนียว) ซึ่งเมื่อผ่านกรรมวิธีที่เหมาะสมแล้ว จะสร้างเนื้อโพลีเมอร์สามมิติที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัสดุก่อสร้าง แต่ การผลิตภาคอุตสาหกรรมโซ่โพลีเมอร์เริ่มขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 แม้ว่าข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับสิ่งนี้จะปรากฏขึ้นก่อนหน้านี้

เกือบจะในทันที การผลิตเชิงอุตสาหกรรมของโพลีเมอร์พัฒนาขึ้นในสองทิศทาง - โดยการประมวลผลโพลีเมอร์อินทรีย์ธรรมชาติเป็นวัสดุพอลิเมอร์เทียมและโดยการได้รับโพลีเมอร์สังเคราะห์จากสารประกอบอินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ

ในกรณีแรก การผลิตที่มีกำลังการผลิตสูงจะขึ้นอยู่กับเซลลูโลส วัสดุโพลีเมอร์ชนิดแรกจากเซลลูโลสดัดแปลงทางกายภาพ - เซลลูลอยด์ - ได้รับเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 การผลิตเซลลูโลสอีเทอร์และเอสเทอร์ในปริมาณมากได้รับการจัดระเบียบก่อนและหลังสงครามโลกครั้งที่สองและยังคงดำเนินต่อไปจนถึงทุกวันนี้ ฟิล์ม, เส้นใย, สีและสารเคลือบเงาและสารเพิ่มความข้น ควรสังเกตว่าการพัฒนาภาพยนตร์และการถ่ายภาพเป็นไปได้เพียงเพราะการปรากฏตัวของฟิล์มโปร่งใสของไนโตรเซลลูโลส

การผลิตโพลีเมอร์สังเคราะห์เริ่มขึ้นในปี พ.ศ. 2449 เมื่อ L. Baekeland จดสิทธิบัตรที่เรียกว่าเบคาไลต์เรซิน ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากการควบแน่นของฟีนอลและฟอร์มัลดีไฮด์ ซึ่งจะกลายเป็นพอลิเมอร์สามมิติเมื่อถูกความร้อน มีการใช้มานานหลายทศวรรษในกล่องเครื่องมือไฟฟ้า แบตเตอรี่ โทรทัศน์ เต้ารับ และอื่นๆ และปัจจุบันนิยมใช้เป็นสารยึดเกาะและกาว

ต้องขอบคุณความพยายามของ Henry Ford ก่อนสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง การพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมยานยนต์จึงเริ่มต้นขึ้น โดยเริ่มจากยางธรรมชาติก่อน จากนั้นจึงรวมถึงยางสังเคราะห์ด้วย การผลิตหลังได้รับการฝึกฝนในช่วงก่อนสงครามโลกครั้งที่สองในสหภาพโซเวียต อังกฤษ เยอรมนี และสหรัฐอเมริกา ในปีเดียวกันนั้น การผลิตโพลีสไตรีนและโพลิไวนิลคลอไรด์ทางอุตสาหกรรมซึ่งเป็นวัสดุฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมนั้นได้รับการฝึกฝน เช่นเดียวกับพอลิเมทิลเมทาคริเลต - หากไม่มีแก้วอินทรีย์ที่เรียกว่า "ลูกแก้ว" การสร้างเครื่องบินจำนวนมากในช่วงปีสงครามคงเป็นไปไม่ได้

หลังสงคราม การผลิตเส้นใยโพลีอะมายด์และผ้า (แคปรอน ไนลอน) ซึ่งเริ่มก่อนสงครามได้กลับมาดำเนินการอีกครั้ง ในยุค 50 ศตวรรษที่ 20 เส้นใยโพลีเอสเตอร์ได้รับการพัฒนาและการผลิตผ้าที่มีพื้นฐานมาจากชื่อ lavsan หรือ polyethylene terephthalate นั้นเชี่ยวชาญ โพลิโพรพิลีนและไนตรอน - ขนสัตว์เทียมที่ทำจากโพลีอะคริโลไนไตรล์ - เติมรายการเส้นใยสังเคราะห์ที่ ผู้ชายสมัยใหม่สำหรับเสื้อผ้าและงานอุตสาหกรรม ในกรณีแรก เส้นใยเหล่านี้มักจะรวมกับเซลลูโลสธรรมชาติหรือเส้นใยโปรตีน (ผ้าฝ้าย ขนสัตว์ ไหม) เหตุการณ์สำคัญในโลกของโพลีเมอร์คือการค้นพบในช่วงกลางทศวรรษที่ 50 ของศตวรรษที่ XX และการพัฒนาอุตสาหกรรมอย่างรวดเร็วของตัวเร่งปฏิกิริยา Ziegler-Natta ซึ่งนำไปสู่การเกิดขึ้นของวัสดุพอลิเมอร์ที่มีพื้นฐานมาจากโพลิโอเลฟินส์และเหนือสิ่งอื่นใดคือโพรพิลีนและระดับต่ำ - โพลิเอทิลีนแรงดัน (ก่อนหน้านั้นการผลิตโพลิเอทิลีนที่ความดันประมาณ 1,000 atm.) เช่นเดียวกับพอลิเมอร์สเตอริโอปกติที่สามารถตกผลึกได้ จากนั้นพวกเขาก็ถูกนำเข้าสู่ การผลิตจำนวนมากโพลียูรีเทน - สารเคลือบหลุมร่องฟัน กาว และรูพรุนที่พบบ่อยที่สุด วัสดุที่อ่อนนุ่ม(ยางโฟม) เช่นเดียวกับพอลิไซล็อกเซน - โพลีเมอร์ออร์กาโนเอเลเมนต์ที่มีความต้านทานความร้อนและความยืดหยุ่นสูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับโพลีเมอร์อินทรีย์

รายการปิดโดยสิ่งที่เรียกว่าพอลิเมอร์เฉพาะที่สังเคราะห์ขึ้นในยุค 60-70 ศตวรรษที่ 20 เหล่านี้รวมถึงอะโรมาติกโพลิเอไมด์, โพลิอิไมด์, โพลีเอสเตอร์, โพลีเอสเตอร์คีโตน ฯลฯ คุณลักษณะที่ขาดไม่ได้ของพอลิเมอร์เหล่านี้คือการมีอยู่ของวัฏจักรอะโรมาติกและ (หรือ) โครงสร้างที่ควบแน่นด้วยอะโรมาติก โดดเด่นด้วยการผสมผสานค่าความแข็งแรงและความต้านทานความร้อนที่โดดเด่น

โพลีเมอร์ทนไฟ

โพลีเมอร์หลายชนิด เช่น โพลียูรีเทน โพลิเอสเตอร์ และอีพอกซีเรซิน มีแนวโน้มที่จะติดไฟได้ ซึ่งมักจะไม่เป็นที่ยอมรับเมื่อ การใช้งานจริง. เพื่อป้องกันสิ่งนี้ มีการใช้สารเติมแต่งต่างๆ หรือใช้โพลีเมอร์ที่มีฮาโลเจน โพลีเมอร์ที่ไม่อิ่มตัวด้วยฮาโลเจนถูกสังเคราะห์โดยการผสมผสานโมโนเมอร์ที่มีคลอรีนหรือโบรมีนเข้าไว้ เช่น กรดเฮกซาคลอโรเอทิลีนเตตระไฮโดรฟทาลิก (HCEMTFA), ไดโบรโมโอเพนทิล ไกลคอล หรือกรดเตตระโบรมอฟทาลิกเข้าในการควบแน่น ข้อเสียเปรียบหลักของโพลีเมอร์ดังกล่าวคือเมื่อถูกเผา พวกมันสามารถปล่อยก๊าซที่ก่อให้เกิดการกัดกร่อน ซึ่งอาจส่งผลเสียต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในบริเวณใกล้เคียง ด้วยข้อกำหนดด้านความปลอดภัยด้านสิ่งแวดล้อมที่สูง จึงให้ความสนใจเป็นพิเศษกับส่วนประกอบที่ปราศจากฮาโลเจน ได้แก่ สารประกอบฟอสฟอรัสและไฮดรอกไซด์ของโลหะ

การกระทำของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าภายใต้อุณหภูมิสูง น้ำจะถูกปล่อยออกมา ซึ่งป้องกันการเผาไหม้ เพื่อให้บรรลุผล จำเป็นต้องเติมอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์จำนวนมาก โดยน้ำหนัก 4 ส่วนต่อเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวส่วนหนึ่ง

แอมโมเนียม ไพโรฟอสเฟตทำงานบนหลักการที่แตกต่างกัน: มันทำให้เกิดการเผาไหม้ ซึ่งเมื่อรวมกับชั้นของไพโรฟอสเฟตที่เป็นแก้วจะหุ้มฉนวนพลาสติกจากออกซิเจน ยับยั้งการแพร่กระจายของไฟ

สารตัวเติมที่มีแนวโน้มใหม่คือชั้นอะลูมิโนซิลิเกตซึ่งมีการผลิตในรัสเซีย

4. การสมัคร

เนื่องจากคุณสมบัติอันมีค่าของโพลีเมอร์ โพลีเมอร์จึงถูกนำมาใช้ในงานวิศวกรรมเครื่องกล อุตสาหกรรมสิ่งทอ เกษตรกรรมและการแพทย์ ยานยนต์และการต่อเรือ การผลิตเครื่องบิน และในชีวิตประจำวัน (ผลิตภัณฑ์สิ่งทอและเครื่องหนัง จาน กาวและวาร์นิช เครื่องประดับ และรายการอื่นๆ) ขึ้นอยู่กับสารประกอบโมเลกุลใหญ่ ยาง เส้นใย พลาสติก ฟิล์ม และ สารเคลือบสี. เนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดเป็นสารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่

5. วิทยาศาสตร์พอลิเมอร์

วิทยาศาสตร์ของโพลีเมอร์เริ่มพัฒนาเป็นสาขาความรู้อิสระเมื่อเริ่มต้นสงครามโลกครั้งที่สองและก่อตั้งขึ้นโดยรวมในช่วงทศวรรษที่ 50 ศตวรรษที่ XX เมื่อบทบาทของโพลีเมอร์ในการพัฒนา ความก้าวหน้าทางเทคนิคและกิจกรรมสำคัญของวัตถุทางชีวภาพ มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับฟิสิกส์ กายภาพ คอลลอยด์ และเคมีอินทรีย์ ถือได้ว่าเป็นหนึ่งในพื้นฐานพื้นฐานของสมัยใหม่ อณูชีววิทยาซึ่งวัตถุของการศึกษาคือพอลิเมอร์ชีวภาพ

รายการแหล่งที่ใช้

1. สารานุกรมโพลีเมอร์ เล่ม 1 - 3 ch. เอ็ด V. A. Kargin, M. , 1972 - 77;
2. Makhlis F. A. , Fedyukin D. L. , หนังสืออ้างอิงคำศัพท์เกี่ยวกับยาง, M. , 1989;
3. Krivoshey V. N. , บรรจุภัณฑ์ที่ทำจากวัสดุโพลีเมอร์, M. , 1990;
4. Sheftel V. O. , สารอันตรายในพลาสติก, M. , 1991;

บทคัดย่อในหัวข้อ “พอลิเมอร์”ปรับปรุงเมื่อ: 18 มกราคม 2018 โดย: บทความทางวิทยาศาสตร์.Ru

เนื้อหา

บทนำ.

การจำแนกประเภทของวัสดุพอลิเมอร์ การใช้โพลีเมอร์

โครงสร้างและคุณสมบัติทางเคมีของพอลิเมอร์

ประเภทของการสลายตัวของพอลิเมอร์

การปล่อยสารพิษด้วยโพลีเมอร์ภายใต้อิทธิพลที่หลากหลายและเมื่อเวลาผ่านไป

บทนำ

วัสดุพอลิเมอร์ - วัสดุที่มีพื้นฐานมาจากสารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ มักจะมีหลายองค์ประกอบและหลายเฟส วัสดุโพลีเมอร์เป็นวัสดุที่ทันสมัยที่สุดประเภทหนึ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในทุกสาขาของวิศวกรรมและเทคโนโลยี ในภาคเกษตรกรรมและในชีวิตประจำวัน ความแตกต่างในการควบคุมโครงสร้าง โครงสร้าง และคุณสมบัติได้หลากหลาย ข้อได้เปรียบหลักของวัสดุพอลิเมอร์ ได้แก่ ต้นทุนต่ำ ความเรียบง่ายเชิงเปรียบเทียบ ผลผลิตสูง การใช้พลังงานต่ำ และวิธีการผลิตและแปรรูปที่มีของเสียต่ำ ความหนาแน่นต่ำ ความต้านทานสูงต่อสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าว ผลกระทบของอะตอมและการแผ่รังสีและแรงกระแทก การนำความร้อนต่ำ ออปติกสูง วิทยุ และไฟฟ้า คุณสมบัติ คุณสมบัติของกาวที่ดี ข้อเสียของวัสดุพอลิเมอร์ ได้แก่ ความร้อนและความร้อนต่ำ การขยายตัวทางความร้อนสูง แนวโน้มที่จะคืบคลานและคลายความเครียด สำหรับวัสดุพอลิเมอร์หลายชนิด - ติดไฟได้

วัสดุโพลีเมอร์ประเภทหลัก:

มวลพลาสติกและวัสดุคอมโพสิต (คอมโพสิต), ยาง, สีและวาร์นิช, กาว, สารประกอบโพลีเมอร์, ยาแนว, คอนกรีตโพลีเมอร์, ฟิล์มเส้นใยและวัสดุแผ่น (เส้นใย, ผ้า, วัสดุไม่ทอ, ฟิล์มโพลีเมอร์, หนังเทียม, กระดาษ ฯลฯ .)

ตามวัตถุประสงค์ วัสดุโพลีเมอร์แบ่งออกเป็น: 1. โครงสร้างวัตถุประสงค์ทั่วไปและการใช้งาน - ตัวอย่างเช่น. แรงเสียดทานและแรงเสียดทาน

2.ความร้อนและฉนวนไฟฟ้า

3.นำไฟฟ้า,

4. เครื่องควบคุมความร้อน,

5.เพียโซอิเล็กทริก

6.ออปติกที่ใช้งาน,

7.แม่เหล็ก

8.โฟโตรีซีสเตอร์,

9. ป้องกันการกัดกร่อน

โดยธรรมชาติของเฟสหลัก (พอลิเมอร์) (สารยึดเกาะโพลีเมอร์หรือการขึ้นรูปฟิล์ม) วัสดุพอลิเมอร์สามารถเป็นแบบธรรมชาติ (ธรรมชาติ) และเคมี (เทียมหรือสังเคราะห์)

ตามลักษณะของการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและทางเคมีที่เกิดขึ้นในเฟสพอลิเมอร์ในขั้นตอนการผลิตและการแปรรูป วัสดุโพลีเมอร์ เช่น พลาสติก จะถูกแบ่งออกเป็นเทอร์โมพลาสติกและเทอร์โมเซตติง

ในการผลิตวัสดุพอลิเมอร์เทอร์โมเซตติงจากพอลิเมอร์ธรรมชาติ อนุพันธ์ของเซลลูโลสถูกใช้อย่างแพร่หลายที่สุด จากสารสังเคราะห์ - โฮโมพอลิเมอร์ประเภทคาร์โบและเฮเทอโรเชนในวงกว้าง โคโพลีเมอร์แบบสุ่ม สลับกัน บล็อกและกราฟต์ ของผสมและโลหะผสมของพวกมัน

ในการผลิตวัสดุโพลีเมอร์เทอร์โมเซตติง โมโนเมอร์ โอลิโกเมอร์ พรีโพลีเมอร์ น้ำมันและเรซินที่มีสารไม่อิ่มตัวและไซคลิกมักถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย กลุ่มที่ทำปฏิกิริยาโดยไม่แยกสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำและมีการหดตัวเชิงปริมาตรค่อนข้างต่ำ โพลิ- และโอลิโกเอสเทอร์ที่ไม่อิ่มตัว อีพอกซีโอลิโกเมอร์และเรซิน โอลิโกไอโซไซยาเนต บิสมาเลอิไมด์ สไปโรไซคลิก โมโนเมอร์และโอลิโกเมอร์ และอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน องค์ประกอบและโครงสร้าง ชนิดและปริมาณของสารชุบแข็ง สารเชื่อมขวาง ตัวเริ่มต้นและตัวเร่งปฏิกิริยา ตัวเร่งปฏิกิริยา หรือตัวยับยั้ง ถูกกำหนดโดยประเภทของวัสดุพอลิเมอร์ (มวลพลาสติก พลาสติกเสริมแรง วัสดุสี กาว ฯลฯ) และข้อกำหนดสำหรับ เทคโนโลยีและการทำงานของมัน คุณสมบัติ

มาโครหรือไมโครเฮเทอโรกอนถูกใช้อย่างกว้างขวางในฐานะพอลิเมอร์เฟสหรือวัสดุพอลิเมอร์อิสระ องค์ประกอบพอลิเมอร์-พอลิเมอร์ (ส่วนผสมและโลหะผสมของพอลิเมอร์ บล็อกและกราฟต์โคพอลิเมอร์ รวมทั้งตาข่าย โครงตาข่ายแทรกซึม โพลีเมอร์ที่มีฟองหรือมีรูพรุน เช่น พลาสติกโฟม ในหมู่พวกเขา ที่พบมากที่สุดคือระบบที่ยืดหยุ่นได้แบบกระจายซึ่งประกอบด้วยแก้วแบบต่อเนื่องและ เฟสยืดหยุ่นที่กระจายตัว เช่น พอลิสไตรีนที่มีแรงกระแทกสูง พลาสติก ABS องค์ประกอบการบ่มที่ดัดแปลงด้วยยาง เช่นเดียวกับเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ โครงข่ายสอดแทรกแบบยืดหยุ่น และไอโอโนเมอร์

เพื่อควบคุมคุณสมบัติทางเทคโนโลยีและ (หรือ) การทำงานของพอลิเมอร์เฟสของวัสดุพอลิเมอร์สารเคมีเฉื่อยหรือสารปรับเปลี่ยนที่ใช้งาน - ตัวทำละลาย, พลาสติกหรือสารทำให้นุ่ม, เจือจาง, สารเพิ่มความหนาหรือสารหล่อลื่น, โครงสร้าง, สีย้อม, สารหน่วงไฟ, สารต้านอนุมูลอิสระที่ ขั้นตอนของการสังเคราะห์พอลิเมอร์หรือการสร้างวัสดุ, สารต้านโอโซน, สารต้านอนุมูลอิสระ, ความคงตัวทางความร้อนและแสง, สารต้านแรด, สารตัวเติมและสารลดแรงตึงผิว เพื่อให้ได้วัสดุพอลิเมอร์ที่มีรูพรุนนอกจากนี้ยังมีการแนะนำตัวสร้างรูพรุน

โครงสร้างและคุณสมบัติของวัสดุพอลิเมอร์ไม่เพียงควบคุมโดยการเปลี่ยนองค์ประกอบและธรรมชาติของการกระจายส่วนประกอบและเฟส แต่ยังรวมถึงเงื่อนไขของผลกระทบทางความร้อนและทางกลในระหว่างการก่อตัว

วิธีการและเงื่อนไขสำหรับการประมวลผลวัสดุพอลิเมอร์นั้นพิจารณาจากประเภทของวัสดุ (เทอร์โมพลาสติกหรือเทอร์โมเซตติง) และสถานะเริ่มต้น กล่าวคือ ประเภทของผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูป (ผงหลอม เม็ดเล็ก สารละลายหรือหลอมเหลว การกระจายตัว) ตลอดจนประเภทของสารตัวเติม - เกลียว เชือก เทป ผ้า กระดาษ ฟิล์ม และส่วนผสมของสารเหล่านี้กับเฟสของพอลิเมอร์

โครงสร้างและคุณสมบัติทางเคมีของพอลิเมอร์

ลักษณะโครงสร้าง

คำว่า "พอลิเมอร์" มีความหมายตามตัวอักษร - หลายส่วน (จากภาษากรีก polus many และ teros parts, segment)

คำนี้ครอบคลุมสารทั้งหมดที่โมเลกุลถูกสร้างขึ้นจากหลายองค์ประกอบหรือการเชื่อมโยง องค์ประกอบเหล่านี้รวมถึงทั้งอะตอมเดี่ยวและ (บ่อยกว่า) อะตอมกลุ่มเล็ก ๆ ที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมี ตัวอย่างของพอลิเมอร์ที่มีองค์ประกอบประกอบด้วยอะตอมพื้นฐานคือสิ่งที่เรียกว่า "กำมะถันพลาสติก" ได้จากการเทกำมะถันหลอมเหลว (ที่อุณหภูมิที่เหมาะสม) ลงในน้ำเย็น โครงสร้างของพอลิเมอร์กำมะถันสามารถแสดงเป็นโซ่ของอะตอมที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะเคมี

ในสถานะนี้ คุณสมบัติทางกายภาพกำมะถันที่ไม่ใช่ผลึกธรรมดาหรือหินกำมะถัน - เป็นเรื่องปกติของโพลีเมอร์คล้ายยาง นุ่ม ยืดหยุ่นสูง และโปร่งแสง ซึ่งแตกต่างจากสารที่เป็นผลึกตรงที่ไม่มีจุดหลอมเหลวจำเพาะ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น กำมะถันจะอ่อนตัวก่อนแล้วจึงไหลเป็นของเหลวที่มีความหนืดสูง อย่างไรก็ตาม พอลิเมอร์กำมะถันไม่เสถียรและที่อุณหภูมิห้อง จะเปลี่ยนกลับเป็นผงหรือรูปแบบผลึกตามปกติหลังจากผ่านไปสองสามวัน

สำหรับโพลีเมอร์ส่วนใหญ่ องค์ประกอบที่เกิดซ้ำของโครงสร้างคือกลุ่มอะตอมเล็กๆ ที่เชื่อมต่อกันในลักษณะใดลักษณะหนึ่ง โพลีเมอร์ที่ง่ายที่สุดชนิดหนึ่งในแง่ของโครงสร้างทางเคมี - โพลิเอทิลีนมีกลุ่ม CH2 เป็นองค์ประกอบที่เกิดซ้ำ

โมเลกุลเริ่มต้นที่เกิดจากพอลิเมอร์เรียกว่าหน่วยโมโนเมอร์ (จากโมโนกรีก - เดี่ยว) ตามตัวอย่างนี้ หน่วยโมโนเมอร์ไม่ใช่องค์ประกอบลูกโซ่ที่ซ้ำกันเสมอไป

อย่างไรก็ตาม การเชื่อมโยงลูกโซ่นั้นไม่เหมือนกันเสมอไป โพลีเมอร์จำนวนมากเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของสอง ประเภทต่างๆหน่วยโมโนเมอร์หรือสารประกอบเคมี ส่งผลให้มีโครงสร้างเช่น

โดยที่ลิงค์ [A] และ [B] สลับกันอย่างสม่ำเสมอตลอดความยาวของโซ่

ในพอลิเมอร์ประเภทอื่น (เรียกว่า โคพอลิเมอร์) อัตราส่วนของสองหน่วยที่แตกต่างกัน [A] และ [B] จะไม่คงที่ และการจัดเรียงในสายโซ่มักจะสุ่ม ตัวอย่างเช่น

โครงสร้างนี้เป็นเรื่องปกติสำหรับยางสังเคราะห์หลายชนิด

ลิงก์ใดลิงก์หนึ่ง เช่น B สามารถเชื่อมต่อกับ A ได้ไม่เฉพาะในตอนท้ายเท่านั้น แต่ยังเชื่อมต่อกับจุดที่สามด้วย สิ่งนี้ทำให้โซ่สามารถแตกแขนงออก:

พอลิเมอร์ดังกล่าวสามารถ "เติบโต" จากแต่ละจุดของกิ่งก้าน ทำให้เกิดโครงสร้างสามมิติที่มีกิ่งก้านสูงที่ซับซ้อน

จนถึงขณะนี้ เรายังไม่ได้ให้ความสนใจกับคำถามเกี่ยวกับจำนวนหน่วยพื้นฐานในโมเลกุลที่จำเป็นสำหรับสารที่จะจัดเป็นพอลิเมอร์ ตัวเลขที่ประกอบขึ้นเป็นแนวคิดของจำนวนมากนี้คืออะไร?

ไม่มีคำตอบที่แน่นอนสำหรับคำถามนี้ โดยทั่วไป จำนวนตั้งแต่สองตัวขึ้นไปจะสอดคล้องกับพอลิเมอร์ อย่างไรก็ตาม โพลีเมอร์ที่ประกอบด้วยหลายหน่วยมักเรียกว่า dimers, trimers, tetramers ฯลฯ ตามจำนวนโมเลกุลเริ่มต้นหรือหน่วยโมโนเมอร์ที่รวมอยู่ในนั้นและคำว่าพอลิเมอร์ (พอลิเมอร์สูงที่แม่นยำยิ่งขึ้น) หมายถึงกรณีที่จำนวน ของยูนิตที่รวมอยู่ในห่วงโซ่ที่ใหญ่พอสมควร จำนวนต่ำสุดของหน่วยโมโนเมอร์ของพอลิเมอร์สูงคือประมาณ 100 จำนวนหน่วยสูงสุดไม่จำกัดในทางทฤษฎี

คุณสมบัติทางเคมีโพลีเมอร์

ความทนทานต่อสารเคมีของโพลีเมอร์ถูกกำหนดด้วยวิธีต่างๆ กัน แต่ส่วนใหญ่มักจะเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของมวลเมื่อเก็บตัวอย่างไว้ในตัวกลางหรือตัวทำปฏิกิริยาที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม เกณฑ์นี้ไม่เป็นสากลและไม่ได้สะท้อนถึงธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงทางเคมี (การทำลายล้าง) แม้แต่มาตรฐาน (GOST 1202066) ก็ให้เฉพาะการประเมินเชิงคุณภาพตาม ระบบจุด. ดังนั้นโพลีเมอร์ที่เปลี่ยนมวล 3 ... 5% ใน 42 วันจึงถือว่าเสถียร 5 ... 8% ค่อนข้างเสถียรมากกว่า 8 ... 10% ไม่เสถียร แน่นอน ข้อจำกัดเหล่านี้ขึ้นอยู่กับประเภทของผลิตภัณฑ์และวัตถุประสงค์ของผลิตภัณฑ์
โพลีเมอร์มีลักษณะเฉพาะที่มีความต้านทานสูงต่อรีเอเจนต์อนินทรีย์และน้อยกว่าต่อสารอินทรีย์ โดยหลักการแล้ว โพลีเมอร์ทั้งหมดไม่เสถียรในสภาพแวดล้อมที่มีการออกเสียง คุณสมบัติการออกซิไดซ์แต่ในหมู่พวกเขามีความทนทานต่อสารเคมีสูงกว่าทองคำและแพลตตินั่ม ดังนั้น โพลีเมอร์จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะภาชนะสำหรับรีเอเจนต์และน้ำบริสุทธิ์พิเศษ การป้องกันและการปิดผนึกส่วนประกอบวิทยุ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์และไอซี
คุณสมบัติของโพลีเมอร์อีกประการหนึ่งคือพวกมันจะไม่ถูกดูดโดยธรรมชาติ โมเลกุลของสารที่เป็นก๊าซและของเหลว โดยเฉพาะน้ำ สามารถทะลุผ่านไมโครโมลด์ที่เกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนที่ของพอลิเมอร์แต่ละส่วนได้ แม้ว่าโครงสร้างของมันจะปราศจากข้อบกพร่องก็ตาม
สำหรับการประเมินเชิงคุณภาพของกระบวนการดูดซับ-แพร่ในพอลิเมอร์ ใช้พารามิเตอร์สามตัว: ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ดี , m2/s; ค่าสัมประสิทธิ์การละลาย 5, kg/(m3*Pa); ค่าสัมประสิทธิ์การซึมผ่านอาร์ กก. / (ม. * Pa * s) และพี=ดีเอส ดังนั้น สำหรับน้ำในโพลิเอทิลีน D=0.8-10-12 m2/s, S=10-3 kg(m3 Pa) และ p=8*10-16 kg/(m*Pa*s)
โพลีเมอร์มีบทบาทในการปกป้องพื้นผิวโลหะจากการกัดกร่อนในกรณีที่:

ชั้นหนา

พอลิเมอร์มีผลต่อจุดศูนย์กลาง (จุดบกพร่อง) ของโลหะที่ทำงานอยู่ ซึ่งจะช่วยลดผลกระทบจากการกัดกร่อนของความชื้นที่ซึมเข้าสู่ผิวโลหะ

อย่างที่เห็น ความสามารถในการปิดผนึกของโพลีเมอร์มีจำกัด และเอฟเฟกต์การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันนั้นไม่เป็นสากล ดังนั้นการปิดผนึกโพลีเมอร์จึงถูกใช้ในผลิตภัณฑ์ที่ไม่สำคัญซึ่งทำงานในสภาวะที่เอื้ออำนวย
โพลีเมอร์ส่วนใหญ่มีลักษณะเฉพาะอายุมากขึ้น การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและคุณสมบัติที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ทำให้ความแข็งแรงลดลง รวม กระบวนการทางเคมีนำภายใต้การกระทำของตัวกลางที่มีฤทธิ์รุนแรง (ออกซิเจน โอโซน สารละลายของกรดและด่าง) เพื่อเปลี่ยนโครงสร้างและน้ำหนักโมเลกุล เรียกว่า สารเคมีการทำลาย. ชนิดที่พบมากที่สุดคือการย่อยสลายด้วยความร้อนออกซิเดชันซึ่งเกิดขึ้นภายใต้การกระทำของตัวออกซิไดซ์ที่ อุณหภูมิที่สูงขึ้น. ในระหว่างการย่อยสลาย คุณสมบัติบางอย่างไม่ได้ลดลงอย่างเท่าเทียมกัน: ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการออกซิเดชันของโพลีเมอร์ออร์กาโนซิลิกอน พารามิเตอร์ไดอิเล็กตริกของพวกมันจะเสื่อมลงอย่างไม่มีนัยสำคัญ เนื่องจาก Si ถูกออกซิไดซ์เป็นออกไซด์ ซึ่งเป็นไดอิเล็กตริกที่ดี

ความเป็นพิษและคุณสมบัติเชิงลบอื่น ๆ ของวัสดุพอลิเมอร์

เมื่อประเมินความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมของพอลิเมอร์ วัสดุก่อสร้างได้รับคำแนะนำจากข้อกำหนดพื้นฐานต่อไปนี้สำหรับพวกเขา:
วัสดุโพลีเมอร์ไม่ควรสร้างกลิ่นเฉพาะถาวรในห้อง
ปล่อยสารระเหยขึ้นไปในอากาศในระดับความเข้มข้นที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์
กระตุ้นการพัฒนาจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคบนผิวของมัน
ทำให้ปากน้ำของสถานที่แย่ลง
ต้องสามารถเข้าถึงการฆ่าเชื้อแบบเปียกได้
ความแรงของสนามไฟฟ้าสถิตบนพื้นผิวของวัสดุโพลีเมอร์ไม่ควรเกิน 150 V / cm (ที่ความชื้นสัมพัทธ์ 60-70% ในห้อง)
จากการศึกษาจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าวัสดุสำหรับสร้างและตกแต่งโพลีเมอร์เกือบทั้งหมดที่ใช้สารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำสามารถปลดปล่อย (โยกย้าย) ส่วนประกอบที่ระเหยที่เป็นพิษระหว่างการใช้งาน ซึ่งหากสัมผัสเป็นเวลานาน อาจส่งผลเสียต่อสิ่งมีชีวิต รวมทั้งสุขภาพของมนุษย์
หน่วยงานระหว่างประเทศเพื่อการวิจัยโรคมะเร็ง (IARC) ให้ความสนใจกับอันตรายของสารก่อมะเร็งของพอลิเมอร์ที่ได้จากปิโตรเลียมและ ถ่านหินแข็งและหน่วยงานสำหรับสารพิษและทะเบียนโรค (ATSDR) ระบุว่าการผลิตพลาสติกใช้สารที่รวมอยู่ในรายชื่อสารพิษที่อันตรายที่สุด 20 ชนิด
เราให้คำอธิบายเกี่ยวกับวัสดุก่อสร้างและวัสดุตกแต่งโพลีเมอร์บางชนิดที่สามารถปล่อยสารพิษได้

วัสดุที่ใช้เรซินยูเรีย
Chipboards (chipboards) ปล่อยฟอร์มาลดีไฮด์ 2.5-3 เท่าหรือมากกว่า ระดับที่รับได้. ในสถานะอิสระ ฟอร์มาลดีไฮด์เป็นก๊าซระคายเคืองที่มีความเป็นพิษทั่วไป ยับยั้งการทำงานของเอ็นไซม์สำคัญในร่างกาย นำไปสู่โรคของระบบทางเดินหายใจและระบบประสาทส่วนกลาง

วัสดุที่ใช้เรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ (PFR)
เส้นใยไม้ (DVP) แผ่นไม้อัด (แผ่นไม้อัด) และชั้นไม้ (แผ่นไม้อัด) จัดสรรใน สิ่งแวดล้อมอากาศฟีนอลในร่มและฟอร์มาลดีไฮด์ ความเข้มข้นของฟอร์มาลดีไฮด์ในสถานที่อยู่อาศัยที่ติดตั้งเฟอร์นิเจอร์และโครงสร้างอาคารที่มีแผ่นไม้อัดสามารถเกิน MPC 5-10 เท่า เกินระดับที่อนุญาตโดยเฉพาะอย่างยิ่งในโรงเรือนสำเร็จรูป ความเป็นพิษของสารที่ปล่อยออกมานั้นขึ้นอยู่กับยี่ห้อของเรซินเป็นส่วนใหญ่

วัสดุขึ้นอยู่กับอีพอกซีเรซิน
เช่นเดียวกับเรซินประเภทอื่นๆ: ยูเรีย ฟีนอล ฟูแรน และโพลียูรีเทน อีพอกซีเรซินมีสารระเหยที่เป็นพิษ ได้แก่ ฟอร์มาลดีไฮด์ ไดบิวทิล ฟโทเลต อีรีคลอไฮดิน เป็นต้น ตัวอย่างเช่น คอนกรีตโพลีเมอร์ (PB) ที่มีพื้นฐานมาจาก อีพอกซีเรซิน Ed-6 ที่มีการนำพลาสติกไซเซอร์ MGF-9 มาใช้ในองค์ประกอบช่วยลดการปล่อย ECH และสามารถแนะนำสำหรับอาคารอุตสาหกรรมและอาคารสาธารณะเท่านั้น

วัสดุโพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC)
พีวีซี - เสื่อน้ำมันมีความเป็นพิษทั่วไปในระหว่างการใช้งานสามารถสร้างสนามไฟฟ้าสถิตย์บนพื้นผิวได้สูงถึง 2,000-3,000 V / ซม. เมื่อใช้กระเบื้องพีวีซี จะพบสารพาทาเลตและโบรมีนในอากาศภายในอาคาร คุณสมบัติเชิงลบของกระเบื้องคือคุณสมบัติป้องกันความร้อนต่ำซึ่งนำไปสู่โรคหวัด แนะนำเฉพาะใน สถานเสริมและทางเดิน

เสื่อน้ำมันยาง (เรลิน)
ไม่ว่าจะอยู่ในห้องนานเท่าใด ก็ยังส่งกลิ่นเฉพาะอันไม่พึงประสงค์ออกมา เสื่อน้ำมันยางที่มีสไตรีนปล่อยสไตรีน บนพื้นผิวของมัน relin เช่นเดียวกับพลาสติกทั้งหมด สะสมประจุไฟฟ้าสถิตอย่างมีนัยสำคัญ ใน ห้องนั่งเล่นไม่แนะนำให้ปูพื้นด้วยเรลิน

ไนโตรลิโนเลี่ยม
มันปล่อยไดบิวทิลพทาเลตและฟีนอลออกมาในปริมาณที่เกินระดับที่อนุญาต

สารเคลือบโพลีไวนิลอะซิเตท (PVA)
ในกรณีที่การระบายอากาศไม่เพียงพอ ฟอร์มาลดีไฮด์และเมทานอลจะถูกปล่อยสู่อากาศภายในอาคารในปริมาณที่เกินกว่า MPC 2 เท่าหรือมากกว่า

สีและเคลือบเงา
ตัวทำละลายและเม็ดสีที่อันตรายที่สุด (ตะกั่ว ทองแดง ฯลฯ) นอกจากนี้ สารเคลือบสีและสารเคลือบเงายังสร้างมลพิษในอากาศในอาคารพักอาศัยด้วยโทลูอีน ไซลีน บิวทิลเมทาคริเลต เป็นต้น น้ำมันบิทูมินัสที่เป็นพิษซึ่งผลิตขึ้นจากสารสังเคราะห์มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำและสารประกอบที่เป็นพิษอื่นๆ ที่ระเหยได้
นักวิทยาศาสตร์ที่สถาบันนิเวศวิทยาอาคารในสวีเดนรวมถึงไอโซไซยาเนต แคดเมียม และสารหน่วงไฟ ในบรรดาสารประกอบเคมีที่อันตรายที่สุดที่ปล่อยออกมาจากวัสดุก่อสร้างโพลีเมอร์สู่บรรยากาศของที่อยู่อาศัย
ไอโซไซยาเนต - สารพิษอันตรายที่แทรกซึมเข้าไปในอาคารที่อยู่อาศัยจากวัสดุโพลียูรีเทน (ซีล ข้อต่อ ฯลฯ) ตามที่ผู้เชี่ยวชาญชาวสวีเดนกล่าวไว้ โฟมโพลียูรีเทนสะดวกต่อการใช้งานมาก แต่อาจไม่ปลอดภัยสำหรับบ้านในอนาคต ผลกระทบที่เป็นอันตรายของไอโซไซยาเนตที่นำไปสู่โรคหอบหืด ภูมิแพ้ และโรคอื่นๆ จะเพิ่มขึ้นเมื่อวัสดุโพลียูรีเทนได้รับความร้อนจากแสงแดดหรือความร้อนจากหม้อน้ำ การปล่อยไอโซไซยาเนตที่เป็นไปได้สู่ชั้นบรรยากาศจำเป็นต้องมีการตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตาม ตามที่ผู้เชี่ยวชาญของสวีเดนจากสถาบันนิเวศวิทยาอาคารระบุ วิธีการที่มีอยู่ยังไม่เพียงพอ และวิธีใหม่ๆ ยังอยู่ระหว่างการพัฒนา
อันตรายมากแคดเมียม - โลหะหนักที่มีอยู่ใน วัสดุทาสี, ท่อพลาสติก, ปูพื้นเป็นต้น เมื่ออยู่ในร่างกายมนุษย์ จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในโครงกระดูกอย่างถาวร นำไปสู่โรคไตและโรคโลหิตจาง
ภัยคุกคามต่อสิ่งแวดล้อมอีกประการหนึ่งที่เกิดจากวัสดุก่อสร้างโพลีเมอร์คือสารดับเพลิง - สารหน่วงไฟที่บรรจุอยู่ในพลาสติกที่ไม่ติดไฟ สร้างการเชื่อมต่อแล้ว สารอันตรายออกจากพวกเขาและด้วยโรคของประชากรที่เป็นโรคภูมิแพ้โรคหอบหืด ฯลฯ
จัดขึ้นใน ปีที่แล้วจากการศึกษาอย่างละเอียดพบว่าวัสดุก่อสร้างโพลีเมอร์สามารถเป็นแหล่งปล่อยสารอันตราย เช่น เบนซีน โทลูอีน ไซลีน เอมีน อะคริเลต เป็นต้น
การอพยพของสารพิษเหล่านี้และสารพิษอื่นๆ จากวัสดุพอลิเมอร์เกิดขึ้นเนื่องจากการเสื่อมสภาพทางเคมี เช่น อายุ ทั้งภายใต้อิทธิพลของปัจจัยทางเคมีและทางกายภาพ (ออกซิเดชัน การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ไข้แดด ฯลฯ) และเนื่องจากความสะอาดของสิ่งแวดล้อมไม่เพียงพอของ วัตถุดิบ การละเมิดเทคโนโลยีการผลิตหรือใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่น ระดับการปล่อยก๊าซพิษเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเมื่ออุณหภูมิบนพื้นผิวของวัสดุพอลิเมอร์และความชื้นสัมพัทธ์ในห้องสูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัด
หนึ่งในแหล่งที่มาของการเสื่อมสภาพของสภาพทางนิเวศวิทยาของที่อยู่อาศัยคือการตั้งถิ่นฐานของจุลินทรีย์ (เชื้อรา, ตะไคร่น้ำ, แบคทีเรีย, ฯลฯ ) บนพื้นผิวของวัสดุพอลิเมอร์ พลาสติกบางชนิดมีผลเสียต่อจุลินทรีย์ ในขณะที่พลาสติกบางชนิดกลับมีผลกระตุ้นต่อจุลินทรีย์เหล่านี้ ส่งผลให้มีการสืบพันธุ์แบบเข้มข้น คุณสมบัตินี้อันตรายเพียงใดสามารถตัดสินได้จากเวลาของการเก็บรักษาเชื้อโรคบนพื้นผิวของวัสดุโพลีเมอร์:
โรคคอตีบ - 150 วัน ไข้ไทฟอยด์และโรคบิด - มากกว่า 120 วัน
ทั้งนี้ในสถานพยาบาลและ อาคารสาธารณะเฉพาะวัสดุพอลิเมอร์ดังกล่าวเท่านั้นที่มีคุณสมบัติในการฆ่าเชื้อแบคทีเรีย ตัวอย่างเช่น พื้นที่มีพอลิไวนิลอะซิเตตอิมัลชัน
อันตรายไม่น้อยไปกว่าความสามารถของวัสดุก่อสร้างโพลีเมอร์ในการสะสมประจุไฟฟ้าสถิตบนพื้นผิวของพวกเขา ปัญหานี้มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่ง เนื่องจากมีความเป็นไปได้ที่จะเกิดผลกระทบร่วมกันต่อร่างกายของพอลิเมอร์ที่ใช้ไฟฟ้าและปัจจัยลบอื่นๆ
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มีการพิสูจน์แล้วว่าการใช้พลังงานไฟฟ้าของโพลีเมอร์มีผลกระตุ้นต่อการพัฒนาของจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค และยังอำนวยความสะดวกในการแทรกซึมของสารพิษระเหยที่ได้รับประจุไฟฟ้าเข้าสู่ร่างกายได้ง่ายขึ้น
การใช้พลังงานไฟฟ้าในระดับสูงเป็นพิเศษ (มากกว่า 65 V / sq. cm) แตกต่างจากพื้นผิวของเสื่อน้ำมันที่ทำจากพีวีซีและพื้นพลาสติกอื่นๆ
สารป้องกันไฟฟ้าสถิต เช่น สารประกอบทางเคมีที่ทำให้ประจุไฟฟ้าสถิตเป็นกลาง ทำให้เกิดฟิล์มคล้ายยางบนพื้นผิวของวัสดุพอลิเมอร์ เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้จะใช้สารประกอบไนโตรต่างๆ (เอมีน เอไมด์ ฯลฯ ) โพลีไกลคอลและอนุพันธ์ของพวกมัน กรดซัลโฟนิก กรดที่มีฟอสฟอรัส ฯลฯ การเลือกสารป้องกันไฟฟ้าสถิตนั้นพิจารณาจากวัตถุประสงค์และประเภทของวัสดุพอลิเมอร์ . ใน เมื่อเร็ว ๆ นี้เมื่อเตรียมและวางวัสดุที่หันหน้าไปทางโพลีเมอร์ การกำจัดประจุไฟฟ้าสถิตออกจากพื้นผิวจะดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของตัวทำให้เป็นกลางของไฟฟ้าสถิต - NES / A เป็นต้น
การปล่อยก๊าซพิษอันเป็นผลมาจากการเผาไหม้วัสดุก่อสร้างโพลีเมอร์เป็นอีกหนึ่งอันตรายร้ายแรงที่เกี่ยวข้องกับการใช้งาน ผลิตภัณฑ์ที่เป็นก๊าซ (NH3, HCI, CI2, SO2, HCN) ที่ละลายในน้ำ จะถูกดูดซึมโดยโพรงจมูก

ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ละลายน้ำ (CO) จะแทรกซึมเข้าไปในปอดซึ่งมีการแลกเปลี่ยนก๊าซกับเลือดอย่างเข้มข้น

Hopkalit - ส่วนผสมของ 60% MnO2 และ 40% CuO (สารตัวเติมสำหรับตลับในหน้ากากป้องกันแก๊สพิษสำหรับการเกิดออกซิเดชันของ CO)

(CO + MnO2 CO2 + MnO)

(2MnO + O2 (ใน- X) 2MnO2)]

ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ที่เป็นของแข็งยังแทรกซึมเข้าไปในทางเดินหายใจ (หลอดลม, ปอด)

ผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการเผาไหม้ที่เป็นพิษ: CO, CO2, NH3, Br2, CI2, COCI2, HCN, H2S, SO2, HCI, HBr, HF, COF2, CH3CI, C2H5Br, CH2=CHCI, HCOH, CH3COH เป็นต้น ผลกระทบที่เป็นพิษจะเพิ่มขึ้นเมื่อความเข้มข้นของ O2 ในบรรยากาศลดลง

ออกซิเจน - ในอากาศ 21%, Tbp. = -185 °C; ที่ 14% - อาการวิงเวียนศีรษะ ปวดหัว, ความเหนื่อยล้า; ที่ 6% - เสียชีวิตภายใน 6-8 นาที CO2 (0.05-0.04% ในอากาศ)

การกระทำของยาเสพติด ที่ 9% - หลังจาก 4 ชั่วโมงความดันลดลงและเสียชีวิต

CO ละลายได้เล็กน้อยในน้ำ ปรากฎว่าเมื่อ การเผาไหม้ไม่สมบูรณ์สารอินทรีย์ CO แทรกซึมผ่านวัสดุที่มีรูพรุนได้ง่าย พันธะของเฮโมโกลบินกับ CO นั้นแข็งแกร่งกว่า O2 การสูดดม CO 5% ในส่วนผสมของอากาศเป็นเวลา 5-10 นาทีเป็นอันตรายถึงชีวิต

HCl - กลิ่นฉุน ละลายได้ดีในน้ำ ทำให้เกิดการระคายเคืองของเยื่อเมือกของตาและจมูก มันเกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ของพอลิเมอร์ที่มี Cl ทำให้เกิดการกัดกร่อนของโลหะ การทำลายคอนกรีต ซีเมนต์

พีวีซีติดไฟ ในขณะเดียวกันก็ไฮไลท์ คาร์บอนไดออกไซด์, ไอน้ำ, อนุภาคในรูปของควันและไอ HCI บางส่วน

HF - กลิ่นฉุน ละลายได้ดีในน้ำ (กรดไฮโดรฟลูออริก) มันเกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ของพอลิเมอร์ที่มีฟลูออรีน ระคายเคืองต่อระบบทางเดินหายใจส่วนบนของมนุษย์อย่างรุนแรง ทำให้เกิดการกัดกร่อนของโลหะ

H2S - กลิ่นไข่เน่า สะสมที่ด้านล่างของหลุมบ่อ ฯลฯ ติดไฟได้ มันเกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ของขนแกะ, ยาง, ฯลฯ ในปริมาณเล็กน้อยจะทำให้เกิดการเผาไหม้, น้ำตาไหล, กลัวแสง ในระดับความเข้มข้นสูง - ชักและเสียชีวิตจากการหยุดหายใจ ไฮโดรคาร์บอนเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน

SO2 เป็นลักษณะเฉพาะของกลิ่นฉุน ระคายเคืองต่อเยื่อเมือก ทำร้ายปอด ไอแห้ง แสบร้อนและเจ็บคอ น้ำตาไหล มีเลือดออก

HCN เป็นของเหลวไม่มีสี เคลื่อนที่ไม่ได้มาก ทีบีพี \u003d 25.7 ° C เบากว่าอากาศ. มาละลายน้ำกันดีกว่า ในที่ที่มีความชื้นและด่าง มันจะไฮโดรไลซ์เป็น NH3 และ HCOOH ซึ่งพอลิเมอร์บางส่วน ติดไฟได้ แทรกซึมได้ดีทำหน้าที่ในระบบประสาท เส้นใยสิ่งทอและวัสดุที่มีรูพรุนดูดซับไอระเหยได้ง่าย (ฟางเปียก 100 กรัม - HCN สูงสุด 126.3 มก.)

กรดไฮโดรไซยานิกสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อเผาเซลลูลอยด์ ร่องรอยของกรดนี้พบได้ในควันบุหรี่

NO - ระหว่างการเผาไหม้ของพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยไนโตรเจนจะเกิดขึ้น ทำหน้าที่เกี่ยวกับเลือด NO2 เป็นก๊าซสีน้ำตาล การระคายเคืองของเยื่อเมือก อาการบวมน้ำที่ปอด

NH3 - เมื่อพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยไนโตรเจนถูกเผา แอมโมเนียจะก่อตัวขึ้น มีกลิ่นฉุน มาละลายน้ำกันดีกว่า ติดไฟได้ การกระทำที่ระคายเคือง

COCI2 - กลิ่นของผลไม้เน่าหรือหญ้าแห้ง หนักกว่าอากาศ. มันละลายได้ดีในอินทรียวัตถุ ได้ไม่ดีในน้ำเย็น อาจสลายตัวเมื่อถูกความร้อน:

COCI2=CO+CI2.

ไฮโดรไลซ์อย่างรวดเร็วในน้ำ

COCI2+H2O = HCI+CO2

คลอรีน - ส่งผลกระทบต่อปอด

โดยปกติส่วนผสมของผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จะกระทำต่อบุคคล อุณหภูมิและความชื้นเพิ่มขึ้น ความดันบางส่วนของ O2 ลดลง เพิ่มความเป็นพิษของสารพิษ

เปลวไฟ, อุณหภูมิสูง, ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ที่เป็นพิษ, ควัน, การสูญเสียออกซิเจน, ฟลักซ์ความร้อนที่แผ่รังสี, การสูญเสียการมองเห็นเป็นปัจจัยไฟที่เป็นอันตรายเนื่องจากในระดับหนึ่งพวกมันจะสร้างความเสียหายต่อร่างกายของเขาหรือทำให้ไม่สามารถจัดระเบียบกระบวนการอพยพได้ ค่าปกติของพวกเขาจะได้รับในตาราง หนึ่ง.

ตารางที่ 1 ความเข้มข้นของสารพิษระเหยที่ปล่อยออกมาระหว่างไฟไหม้และผลกระทบ

ปริมาตร 20%

หมดสติ เสียชีวิตภายในไม่กี่นาที

หมดสติและเสียชีวิตทันที

ไฮโดรเจนคลอไรด์ ไฮโดรเจนคลอไรด์ HCl

ลดความเป็นไปได้ในการปฐมนิเทศมนุษย์: เมื่อสัมผัสกับลูกตาเปียกจะกลายเป็นกรดไฮโดรคลอริก

มันทำให้เกิดอาการกระตุกทางเดินหายใจ บวมน้ำอักเสบ และเป็นผลให้การทำงานของระบบทางเดินหายใจบกพร่องมันเกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ของพอลิเมอร์ที่มีคลอรีนโดยเฉพาะพีวีซี

2000-3000 มก./ม. 3

ความเข้มข้นถึงตายที่เกิดขึ้นภายในไม่กี่นาที

ไฮโดรเจนไซยาไนด์ (ไฮโดรเจนไซยาไนด์ กรดไฮโดรไซยานิก), HCN

ทำให้เกิดการละเมิดการหายใจของเนื้อเยื่อเนื่องจากการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ที่มีธาตุเหล็กซึ่งรับผิดชอบในการใช้ออกซิเจนในกระบวนการออกซิเดชั่น ทำให้เกิดอัมพาตของศูนย์ประสาทมันถูกปล่อยออกมาในระหว่างการเผาไหม้ของวัสดุที่มีไนโตรเจน (ผ้าขนสัตว์, โพลีอะคริโลไนไตรล์, โฟมโพลียูรีเทน, พลาสติกเคลือบกระดาษ, โพลีอะไมด์ ฯลฯ )

240-360 มก./ม. 3

420-500 มก./ม. 3

ตายภายใน 5-10 นาที

ตายเร็ว

ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ (ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ HF)

ทำให้เกิดแผลที่เยื่อเมือกของดวงตาและทางเดินหายใจ, เลือดกำเดาไหล, อาการกระตุกของกล่องเสียงและหลอดลม, ทำลายระบบประสาทส่วนกลาง, ตับ สังเกตพบภาวะหัวใจและหลอดเลือดไม่เพียงพอมันถูกปล่อยออกมาในระหว่างการเผาไหม้ของวัสดุพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยฟลูออรีน

45-135 มก./ม. 3

อันตรายถึงชีวิตหลังจากสัมผัสเพียงไม่กี่นาที

ไนโตรเจนไดออกไซด์ NO 2

เมื่อปล่อยเข้าสู่กระแสเลือด ไนไตรต์และไนเตรตจะก่อตัวขึ้น ซึ่งจะเปลี่ยน oxyhemoglobin เป็น methemoglobin ซึ่งทำให้ร่างกายขาดออกซิเจนเนื่องจากความเสียหายต่อระบบทางเดินหายใจสันนิษฐานว่าในระหว่างที่เกิดเพลิงไหม้ในอาคารที่พักอาศัยไม่มีเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการเผาไหม้ที่รุนแรง อย่างไรก็ตาม มีกรณีที่ทราบกันดีว่ามีคนเสียชีวิตเป็นจำนวนมากในโรงพยาบาลคลินิกเนื่องจากการไหม้ของฟิล์มเอ็กซ์เรย์ .

510-760 มก./ม. 3

950 มก./ม. 3

เมื่อสูดดมหลอดลมอักเสบปอดจะเกิดขึ้นภายใน 5 นาที

ปอดบวมน้ำ

แอมโมเนีย NH 3

มีฤทธิ์ระคายเคืองและกัดกร่อนอย่างรุนแรงต่อเยื่อเมือก ทำให้น้ำตาไหลและปวดตา หายใจไม่ออก ไอรุนแรง เวียนศีรษะ อาเจียน บวมของเส้นเสียงและปอดเกิดจากการเผาขนสัตว์ ไหม โพลีอะคริโลไนไตรล์ โพลีเอไมด์ และโพลียูรีเทน

375 มก./ม. 3

1400 มก./ม. 3

อนุญาตภายใน 10 นาที

ความเข้มข้นถึงตาย

อะโครลีน (อะคริลิกอัลดีไฮด์ CH 2 =CH-CHO)

อาการวิงเวียนศีรษะเล็กน้อย เลือดแดงที่ศีรษะ คลื่นไส้ อาเจียน ชีพจรเต้นช้า หมดสติ ปอดบวมน้ำ บางครั้งมีอาการวิงเวียนศีรษะและเวียนศีรษะอย่างรุนแรงแหล่งที่มาของการปล่อยไอระเหย - โพลิเอทิลีน, โพรพิลีน, ไม้, กระดาษ, ผลิตภัณฑ์น้ำมัน

13 มก./ม. 3

75-350 มก./ม. 3

พกพาได้ไม่เกิน 1 นาที

ความเข้มข้นถึงตาย

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (ซัลเฟอร์ไดออกไซด์, ซัลเฟอร์ไดออกไซด์, SO 2 )

บนผิวที่ชื้นของเยื่อเมือก พวกมันจะเปลี่ยนเป็นกำมะถันและ กรดซัลฟูริก. ทำให้เกิดอาการไอ เลือดกำเดาไหล หลอดลมหดเกร็ง ขัดขวาง กระบวนการเผาผลาญ, ส่งเสริมการก่อตัวของ methemoglobin ในเลือด, ทำหน้าที่เกี่ยวกับอวัยวะสร้างเม็ดเลือด.มันถูกปล่อยออกมาในระหว่างการเผาไหม้ของขนแกะ สักหลาด ยาง ฯลฯ

250-500 มก./ม. 3

1500-2000 มก./ม. 3

ความเข้มข้นที่เป็นอันตราย

ความเข้มข้นถึงตายเมื่อได้รับสารเป็นเวลาหลายนาที

ไฮโดรเจนซัลไฟด์ ชม 2 ส

ระคายเคืองต่อดวงตาและทางเดินหายใจ. อาการชักการสูญเสียสติมันเกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ของวัสดุที่มีกำมะถัน

700 มก./ม. 3

1,000 มก./ม. 3

พิษร้ายแรง

ตายภายในไม่กี่นาที

คอมเพล็กซ์ควันไอน้ำ - แก๊ส - ละออง

ประกอบด้วยอนุภาคของแข็งของเขม่า อนุภาคของเหลวของเรซิน ความชื้น ละอองควบแน่นที่ทำหน้าที่ขนส่งสารพิษระหว่างการหายใจ นอกจากนี้ อนุภาคควันยังดูดซับออกซิเจนบนพื้นผิว ทำให้ปริมาณออกซิเจนลดลง อนุภาคขนาดใหญ่ (> 2.5 ไมครอน) จะตกตะกอนในทางเดินหายใจส่วนบน ทำให้เกิดการระคายเคืองทางกลและทางเคมีของเยื่อเมือก อนุภาคขนาดเล็กทะลุผ่านหลอดลมและถุงลม เมื่อเข้าสู่ จำนวนมากทางเดินหายใจอุดกั้นได้

ปัจจุบัน ค่าขีดจำกัดของปัจจัยอัคคีภัยที่พิจารณาอย่างเป็นอิสระจากกันเป็นมาตรฐาน ข้อมูลสมัยใหม่แสดงให้เห็นว่าด้วยการบริโภคผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้เข้าสู่ร่างกายมนุษย์ไปพร้อม ๆ กัน จะสังเกตเห็นผลกระทบที่ซับซ้อนของการสัมผัสร่วม ผลกระทบมีสามประเภท: ผลรวม / การบวก (ผลลัพธ์สุดท้ายของการกระทำของสารพิษหลายชนิดพร้อมกัน เท่ากับผลรวมผลกระทบของแต่ละอย่าง), ศักยภาพ / การทำงานร่วมกัน (ผลลัพธ์สุดท้ายมากกว่าผลรวมเลขคณิตของเอฟเฟกต์แต่ละรายการ) และการต่อต้าน (การลดผลกระทบของการกระทำร่วมกันของสารพิษเมื่อเทียบกับผลรวมโดยประมาณของเอฟเฟกต์แต่ละรายการ), ตาราง 2.

ตารางที่ 2. ตัวอย่าง หลากหลายชนิดอิทธิพลของปัจจัยไฟอันตรายที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้

หากการเผาไหม้เกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่า 1100 °C คลอรีนโพลีเมอร์จะถูกแปลงเป็นคลอรีนโพลิอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (PAHs) ซึ่งรวมถึงสารที่เป็นพิษสูงและเป็นสารก่อมะเร็ง เช่น ไดออกซิน 4 และไดเบนโซฟูแรน การเผาไหม้ของพลาสติกพีวีซีที่อุณหภูมิ 6000 องศาเซลเซียสในสภาวะขาดออกซิเจนทำให้เกิดเกือบ เงื่อนไขในอุดมคติเพื่อสร้างสารนี้และไดออกซินอื่นๆ ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน คาร์บอนิลคลอไรด์จำนวนเล็กน้อย (COCl 2 ) รู้จักกันดีในชื่อฟอสจีน เหล่านี้เป็นเพียงก๊าซบางส่วนที่เกิดจากการเผาไหม้พีวีซี - โดยรวมแล้วมีสารพิษอย่างน้อย 75 ชนิดเกิดขึ้น

ที่อุณหภูมิการเผาไหม้ต่ำมาก ต่ำกว่า 600 °C โฟมโพลียูรีเทนจะไม่ปล่อยไซยาไนด์ แต่จะผลิตควันที่หนาแน่นและหายใจไม่ออกแทน สีเหลืองซึ่งประกอบด้วยไอโซไซยาเนต รวมทั้งโทลูอีน ไดไอโซไซยาเนต ซึ่งเป็นสารก่อภูมิแพ้และระคายเคืองที่รุนแรงมาก หากคุณจุดไฟจากเศษเฟอร์นิเจอร์ที่ทำด้วยโพลียูรีเทน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพอากาศหนาวเย็นและชื้น คุณจะได้รับกลุ่มควันสีเหลืองหนาทึบที่กระจายเป็นวงกว้างและลอยอยู่ในอากาศเป็นเวลานาน

วัสดุสังเคราะห์ที่เป็นไฮโดรคาร์บอนบริสุทธิ์ เช่น โพลิเอทิลีน โพลิโพรพิลีน และพอลิสไตรีน จะเกิดอันตรายเพียงเล็กน้อยหากเผาที่ อุณหภูมิสูง- พวกมันกลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ แต่อุณหภูมิของไฟไม่เพียงพอสำหรับสิ่งนี้ วัสดุเหล่านี้ส่วนใหญ่มักจะคุกรุ่นอย่างช้าๆ ทำให้เกิดควันดำหนาแน่นซึ่งประกอบด้วยอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนที่เป็นสารก่อมะเร็งและสารระคายเคือง เช่น อะโครลีน

เมื่อเร็ว ๆ นี้แผ่นไม้อัดแผ่นใยไม้อัดและไม้อัดกำลังลุกไหม้มากขึ้น ประกอบด้วยเรซินฟอร์มัลดีไฮด์จำนวนมาก ซึ่งจะปล่อยไซยาไนด์และฟอร์มัลดีไฮด์เมื่อเผา

ทางเลือกอื่น การเผาไหม้อย่างง่ายการประมวลผลทางความร้อนของวัสดุพอลิเมอร์ในห้องพิเศษเพื่อรับวัสดุรองจากพวกเขา
โดยสรุป ควรเน้นว่าในการก่อสร้าง ด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม สามารถใช้เฉพาะวัสดุและผลิตภัณฑ์โพลีเมอร์เท่านั้น ( หันหน้าเข้าหากัน, เครือเถา, กาว, สีเหลืองอ่อน ฯลฯ ) ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดของ GOST ปัจจุบัน TU และมีตัวชี้วัดด้านสุขอนามัยและสุขอนามัยที่น่าพอใจ
ตัวอย่างเช่นสำหรับพื้นแนะนำ ประเภทต่อไปนี้การเคลือบโพลีไวนิลคลอไรด์: บนฐานฉนวนความร้อน (GOST 18108-80), บนฐานผ้า (GOST 7251-77), ไม่มีมูล (GOST 14632-79) และกระเบื้องปูพื้นพีวีซี (GOST 16475-81) เช่นเดียวกับโฟม เสื่อน้ำมัน (TU 21- 29-102-84), เดคลิน (TU 21-29-103-84), พรม (TU 400-1-184-79)
สำหรับการติดตั้งพาร์ติชั่นและพื้น แผ่นไม้อัดบอร์ดบนสารยึดเกาะออร์แกนิก (TU 110-028-90) เช่นเดียวกับแผ่นไม้อัดบนสารยึดเกาะฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ (TU 0 และ TU 674045-90) ที่ผลิตโดยโรงงานครัสโนยาสค์ อนุญาต. เตาที่เหลือไม่ได้รับอนุญาตให้ใช้ในที่พักอาศัยเนื่องจากความเป็นพิษ
ในปัจจุบัน การเปิดตัว "รายการวัสดุและผลิตภัณฑ์โพลีเมอร์ที่อนุมัติให้ใช้ในการก่อสร้าง" ได้ถูกยกเลิกแล้ว สำหรับวัสดุก่อสร้างและผลิตภัณฑ์โพลีเมอร์ใหม่แต่ละประเภท GOST และใบรับรองด้านสุขอนามัยแยกต่างหากเป็นสิ่งจำเป็น การใช้วัสดุพอลิเมอร์ที่อยู่ในความหนาของโครงสร้างและการสื่อสารกับอากาศภายในอาคารผ่านรอยต่อและรอยแตกเท่านั้น ตลอดจนการติดกาวและวัสดุอื่นๆ ที่เป็นพิษต่ำซึ่งใช้ในปริมาณเล็กน้อยนั้นไม่ได้ถูกควบคุมหรือจำกัด ข้อกำหนดนี้ใช้ไม่ได้กับสารที่เป็นพิษสูง เช่น ไอโซไซยาเนตที่ปล่อยออกมาจากสารเคลือบหลุมร่องฟันโพลียูรีเทน ซึ่งแม้จะใช้ในปริมาณที่น้อยก็สามารถนำไปสู่โรคระบบทางเดินหายใจและอาการแพ้ได้
นอกจากกฎระเบียบและการรับรองด้านสุขอนามัยแล้ว การพัฒนาวัสดุก่อสร้างและผลิตภัณฑ์โพลีเมอร์ชนิดใหม่ที่ไม่เป็นพิษมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเพิ่มระดับความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมของวัสดุที่ใช้ สิ่งสำคัญคือสีเขียวของกระบวนการผลิตทางเทคโนโลยีการควบคุมอย่างเข้มงวดในคุณภาพของส่วนประกอบเริ่มต้นของวัตถุดิบ
จากมุมมองด้านสิ่งแวดล้อม แนวโน้มทั่วไปในการใช้วัสดุโพลีเมอร์ในการก่อสร้างควรเป็นดังนี้: จำเป็นต้องใช้วัสดุปลอดสารพิษให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ จำกัดการใช้วัสดุที่มีพิษต่ำ และหลีกเลี่ยงวัสดุที่เป็นพิษ .

บรรณานุกรม

1. Vrublevsky A.V. , Butylina I.B. โพลีเมอร์และวัสดุขึ้นอยู่กับพวกเขา

2. Pisarenko A.P. , Khavin Z.Ya. หลักสูตรเคมีอินทรีย์

3. Nechaev A.P. เคมีอินทรีย์

4. Artemenko A.I. เคมีอินทรีย์

5. เบเรซิน บี.ดี. หลักสูตรเคมีอินทรีย์สมัยใหม่

6. คิม แอม เคมีอินทรีย์

7. Knunyants I.L. สารานุกรมเคมี v.2.

8. V. A. Kargin และ G. L. Slonimskii บทความสั้น ๆ เกี่ยวกับฟิสิกส์เคมีของโพลิเมอร์

9. เส้นใยเคมี ed. มม. ลาแมช.

ในการเตรียมงานนี้ใช้วัสดุจากไซต์