Полімери це особливий клас речовин, який в силу своєї будови і характеру зв'язку має оригінальний комплектом властивостей; більшість з них-діелектрики, вони корозійностійкі володіють гнучкістю.
Полімери складаються з макромолекул (ММ) і мають велику молярну масу, тому вони називаються високомолекулярними сполуками (ВМС) або високомолекулярними речовинами (ВМВ).
Якщо низкомолекулярное (НМВ), М (H2SO4) = 98г / моль, то молярна маса полімеру становить 10 ^ 5-10 ^ 6 г / моль.
Макромолекули (ММ) складаються з великого числа повторюваних ланок, пов'язаних між собою ковалентними зв'язками
Зовні знаходяться бічні атоми або більш складні освіти
N кількість ланок в ММ називається ступенем полімеризації
Якщо n = 1 (етилен) -мономер
2) Штучні-отримані з природних ВМС, віскозний шовк,
3) Синтетичні-отримані хімічно з НВМ: капрон, поліетилен, лавсан,
Більшість полімерів в якості основної ланцюжка мають карбоцені, т, е, складаються з атомів вуглецю,
-гомоцепні полімери (основна ланцюг складається з атомів одного типу)
Якщо основна ланцюжок складається з різних чергуються атомів, то це гетероцепні ММ
Сополімерний-основна ланцюг утворена з чергуються ланок різних речовин, наприклад поліетилен стірольний,
Стійкість довгого ланцюжка в великій мірі залежить від електронегативності атомів, що беруть участь в ковалентного зв'язку, яка пов'язує ланцюг,
Маючи середні значення електронегативності вуглець так само як і віддає так і приймає електрони, що ні створює напруги в ланцюзі, що зумовлює утворення даної стійкою ланцюга,
це ланцюг коротша, т, до, виникає напруга в ланцюзі
Існує два методи отримання полімеру
47) Природні, штучні і синтетичні полімери (визначення і приклади).
Синтетичні полімери - це ненатуральні полімерні матеріали, вироблені для заміни природних матеріалів.
Промислове виготовлення штучних полімерів здійснюється декількома способами - шляхом переробки натуральних органічних полімерів в штучні полімерні матеріали, а також способом «добування» штучних полімерів з органічних низькомолекулярних сполук.
Серед синтетичних полімерів є окрема група, що включає каучуки і каучукоподобное полімери. Ці матеріали характеризуються дивовижною деформативність і високоеластичними властивостями, через що їм і дали назву еластомер.
Синтетичні полімери формуються завдяки полімеризації і поліконденсації. Карбоцепні полімери часто синтезуються полімеризацією мономерів з одним або більше кратним вуглецевими зв'язками або мономерів, які тримають в собі нестійкі карбоциклические угруповання.
Перший матеріал був виготовлений з фізичної модифікованої целюлози ще на початку двадцятого століття і до сьогоднішнього часу з цього ж матеріалу виробляють волокна, плівки, загусники і лаки. Він отримав назву целулоїд, який всім відомий як целюлоза.
51) Фізичні та хімічні св-ва полімерів. (Термостатічние і термоактивні полімери)
Фізичні властивості полімерів
ВМС знаходяться тільки в двох агрегатних станах - твердому і рідкому. За фазового стані. Вони можуть бути аморфними або кристалічними. Аморфне будову мають полімери, макромолекули яких розташовані неупорядоченно, хаотично. Таке розташування характерно для макромолекул нерегулярного будови. Наприклад, аморфними є атактический поліпропілен, багато каучуки. Аморфні полімери - м'які, еластичні матеріали. Вони можуть існувати в наступних фізичних станах - вязкотекучем, високоеластіческом і склоподібного.
Вязкотекучем полімери, що мають аморфну будову (наприклад, низькомолекулярний поліізобутилен, фенолформальдегідні полімери - резоли), необоротно змінюють свою форму під впливом навіть незначних механічних навантажень.
Високоеластичні полімери, які мають в ненапруженому стані аморфне будову (наприклад, каучуки і гуми), піддаються оборотної деформації під впливом невеликих навантажень. При нагріванні багато тверді полімери (полістирол, полівінілхлорид і ін.) Стають високоеластичними.
Стеклообразниє полімери - тверді аморфні полімери, які не встигли при охолодженні закристалізуватися, але втратили плинність. Вони мають аморфну або кристалічну будову і мало змінюють свою форму навіть при великих механічних навантаженнях. Після усунення дії останніх вони здатні відновлювати свою первинну форму.
Полімери, які переходять з високоеластичного стану в склоподібний при температурах нижче кімнатної, відносяться до еластичним, а при більш високих температурах - до пластиків.
Кристалічну будову мають полімери тільки стереорегулярность структури. Вони характеризуються впорядкованим розташуванням макромолекул. Кристалічні полімери зазвичай є пластиками. На відміну від звичайних кристалічних твердих речовин кристалічні полімери не перебувають з одних кристалів. Навіть саме поняття «кристал» для полімеру дещо відрізняється від звичайного. У кристалічних полімерів є області (зони), в яких окремі ділянки макромолекул мають щільну упаковку, що нагадує пластини ромбовидної форми - своєрідні кристали. Ці області є сусідами з основною аморфною масою полімеру. Таким чином, аморфна і кристалічна частини складаються з однакових макромолекул, але в аморфної частини вони розташовані безладно, а в кристалічній - щільно упаковані за рахунок упорядкованого розташування.
Слід однак зауважити, що в полімері між крайніми формами будови - аморфної і кристалічної - існує багато різних форм впорядкованості (фібрили, монокристали, сфероліти і т. Д.) І невпорядкованості (аморфні пачки, глобули та ін.).
Отже, основною умовою кристалізації полімерів є стереорегулярность будова їх макромолекул. Будь-яке порушення регулярності перешкоджає процесу кристалізації. Тому, наприклад, поліетилен лінійного будови має більш високу кристалличность, ніж поліетилен з розгалуженими ланцюгами. Зшивання ( «містки») між полімерними ланцюгами заважають кристалізації в такій же мірі, як і розгалуженість ланцюгів. Макромолекули полімеру повинні бути досить гнучкими, рухливими, що полегшує їх упаковку в щільні структури. Якщо ж полімерна ланцюг дуже жорстко, то кристалізація не відбувається.
Ступінь кристалічності одного і того ж полімеру може змінюватися. Наприклад, при розтягуванні полімеру його макромолекули приймають паралельне розташування відносно один одного. При цьому кристалличность його зростає. Кристалічні полімери мають більш високими механічними показниками, ніж аморфні.
матеріали, що мають просторову структуру молекул. Являють собою тверді склоподібні нерозчинні і неплавкі речовини. Ці матеріали тверднуть при нагріванні. Цю групу полімерів представляють: фенолформальдегідні, епоксидні і поліефірні смоли, а також кремнійорганічні полімери.
48) гомоцепні і гетероцепні полімери.
За хімічним складом елементів, що входять в основну ланцюг макромолекули, полімери діляться на гомоцепні і гетероцепні. У гомоцепні полімери основна ланцюг макромолекули складається з однакових елементів, наприклад атомів вуглецю
(Карбоцепні полімери: поліетилен
поліпропілен та ін.).
У гетероланцюгових полімери основна ланцюг макромолекули складається з різних елементів: вуглецю, кисню, азоту, кремнію та інших атомів, наприклад у полиформальдегида
або у поліметілсілоксана
Для характеристики будови макромолекул полімеру недостатньо встановити хімічний склад елементних ланок і порядок їх чергування. Необхідно ще визначити геометричну форму макромолекули. За цією ознакою макромолекули полімерів діляться на лінійні, розгалужені і просторові.
Лінійні макромолекули (рис. 2, а) мають форму кіл, що не містять бічних розгалужень. Ланцюг макромолекули може складатися тільки з атомів вуглецю і водню, наприклад у поліетилену (-СН2 - СН2-) n. Але поряд з цим до складу ланцюга можуть входити атоми кисню, хлору, фтору, азоту та ін. Наприклад у полиформальдегида (-СН2 - О) n. полівінілхлориду (-СН2 - CHCI-) n. Відсутність розгалужень і наявність електронегативний атомів або полярних груп збільшує сили міжмолекулярної взаємодії, підвищуючи щільність упаковки макромолекул і температуру розм'якшення полімеру. При цьому відповідно підвищується механічна міцність полімеру, але погіршується його розчинність в органічних розчинниках.
Розгалужені макромолекули (рис. 2, б) мають форму кіл з бічними розгалуженнями. Наявність в ланцюгах розгалужень призводить до ослаблення міжмолекулярних сил і тим самим до зниження механічної міцності і температури розм'якшення полімеру. Разом з тим є полімери з високою щільністю упаковки макромолекул, ланцюги яких містять бічні розгалуження. Висока щільність упаковки досягається завдяки просторово регулярному, або стереорегулярность, розташуванню бічних груп навколо основного ланцюга.
Різна форма макромолекул полімерів
Cополімери - різновид полімерів. ланцюжка молекул яких складаються з двох або більше різних структурних ланок. Розрізняють регулярні і нерегулярні сополімери (яких більшість). Різні структурні ланки нерегулярних сополімерів безладно розташовані уздовж ланцюжка. У регулярних же сополімеру різні структурні ланки розташовані впорядковано і, отже, регулярні сополімери можуть бути представлені як звичайні полімери з великими структурними ланками. Окремо можна назвати блок-сополімери, що складаються з декількох (гомо) полімерних блоків.
Сополімери виходять в результаті реакцій сополимеризации.
Мономери, з яких виготовляються сополімери, можуть бути по-різному скомбінірованни. Найбільш ймовірні способи:
Поняття про композитах. Визначення. Основні складові композиційних матеріалів. Привести приклади і показати, як змінюються властивості матриці при введенні тієї чи іншої армуючої фази (наприклад, AI2O3 в метал або металевих волокон в полімерну матрицю).
Композиційний матеріал - штучно створений неоднорідний суцільний матеріал, що складається з двох або більше компонентів з чіткою межею поділу між ними. Композиційні матеріали складаються з матриці - компонента, безперервного в усьому обсязі, і армуючого елемента - переривчастого, роз'єднаного. Роль матриці виконує метал або полімер, армуючого елемента - волокна рубані.