Содержание материала
Классификация по структуре
По структуре полимеры делятся на: линейные, разветвленные и пространственные.
| Линейные | Разветвленные | Пространственные |
| Состоят из последовательности повторяющихся звеньев с большим отношением длины молекулы к ее поперечному размеру. Целлюлоза, полиэтилен низкого давления, капрон | Макромолекулы разветвленных имеют боковые ответвления от цепи, называемой главной или основной Крахмал | Химические связи имеются и между цепями, образуя пространственную структуру Резина, фенолформальдегидные смолы |
Линейные — макромолекулы состоят из последовательности повторяющихся звеньев с большим отношением длины молекулы к ее поперечному размеру (целлюлоза, полиэтилен низкого давления, капрон).
Разветвленные — макромолекулы которых имеют боковые ответвления от цепи, называемой главной или основной (крахмал).
Сетчатые (пространственные) — химические связи имеются и между цепями (резина, фенолформальдегидные смолы).
Видео
Классификация по классам соединений
По классам соединений полимеры делятся на:
-
Полиолефины — полимеры, образованные из олефинов (алкенов). Пример:
-
Полидиены — полимеры, образованные из алкадиенов. Пример:
- Полиэфиры (простые и сложные). Примеры:
-
-
простой:
сложный:
-
- Полиамиды. Пример:
- Поликарбонаты. Пример:
- Полиуретаны. Пример:
- Полисилоксаны (силиконы). Пример:
Где применяются полимеры
Область применения полимерных материалов очень широка. Сейчас можно с уверенностью сказать – они используются в промышленности и производстве практически в любой сфере. Благодаря своим качествам полимеры полностью заменили природные материалы, существенно уступающие им по характеристикам. Поэтому стоит рассмотреть свойства полимеров и области их применения.
По классификации материалы можно разделить на:
Качества каждой разновидности определяет область применения полимеров.
Оглядевшись вокруг, мы можем увидеть огромное количество изделий из синтетических материалов. Это детали бытовых приборов, ткани, игрушки, кухонные принадлежности и даже бытовая химия. По сути – это огромный ряд изделий от обычной пластмассовой расчески до стирального порошка.
Такое широкое использование обусловлено низкой стоимостью производства и высокими качественными характеристиками. Изделия прочны, гигиеничны, не содержат вредных для организма человека компонентов и универсальны. Даже обычные капроновые колготки изготовлены из полимерных составляющих. Поэтому полимеры в быту применяются гораздо чаще, чем натуральные материалы. Они существенно превосходят их по качествам и обеспечивают низкую цену изделия.
Примеры:
- пластиковая посуда и упаковка;
- части различных бытовых приборов;
- синтетические ткани;
- игрушки;
- кухонные принадлежности;
- изделия для санузлов.
Любая вещь из пластика или с включением синтетических волокон изготавливается на основе полимеров, так что перечень примеров может быть бесконечным.
Полимеризация
Степень полимеризации — это число, показывающее сколько молекул мономера соединилось в макромолекулу.
Степень полимеризации обычно обозначается индексом «n» за скобками, включающими в себя структурное (мономерное) звено: (–CH2–CH2–)n
| Характерные признаки полимеризации.
|
Катализаторами полимеризации могут быть: металлический натрий, пероксиды, кислород, металлоорганические соединения, комплексные соединения.
Процесс образования высокомолекулярных соединений при совместной полимеризации двух или более различных мономеров называют сополимеризацией.
Например, схема сополимеризации этилена с пропиленом:
Важнейшие синтетические полимеры
Изображение с портала
Важнейшие синтетические полимеры, получаемые реакцией полимеризации, и области их применения:
| Полимер | Мономер | Характеристики полимера | Применение полимера |
| Полиэтилен (–СН2–СН2–)n | Этилен СН2=СН2 | Синтетический, линейный, термопластичный, химически стойкий | Упаковка, тара |
| Полипропилен
| Пропилен СН2=СН–СН3 | Синтетический, линейный, термопластичный, химически стойкий | Трубы, упаковка, ткань (нетканый материал) |
| Поливинилхлорид
| Винилхлорид СН2=СН–Сl | Синтетический линейный полимер, термопластичный | Натяжные потолки, окна, пленка, трубы, полы, изолента и т.д |
| Полистирол
| Стирол
| Синтетический линейный полимер, термопластичный | Упаковка, посуда, потолочные панели |
| Полиметилметакрилат
Метиловый эфир метакриловой кислоты
| Синтетический линейный полимер, термопластичный | Очки, корпуса фар и светильников, душевые кабины, мебель и т.д | |
| Тефлон (политетрафторэтилен)
| Тетрафторэтилен
| Синтетический линейный полимер. Термопластичный (t = 260-320C) Обладает очень высокой химической стойкостью | Посуда, пластины утюгов, ленты и скотч, упаковка, изоляция |
| Искусственный каучук
Мономер: бутадиен-1,3 (дивинил)
| Синтетический, линейный, эластомер, содержит двойные связи | Резина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо | |
| Натуральный каучук
Мономер: 2-метилбутадиен-1,3
| Природный, линейный, эластомер, содержит двойные связи | Резина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо | |
| Хлоропреновый каучук
Мономер: 2-хлорбутадиен-1,3
| Синтетический, линейный, эластомер, содержит двойные связи | Резина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо | |
| Бутадиен-стирольный каучук
Мономеры: бутадиен-1,3 и стирол | Синтетический, эластомер | Резина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо | |
| Полиакрилонитрил
| Акрилонитрил
| Синтетический, линейный | Волокна, пластмассы |
Классификация по химическому составу
По составу полимеры делятся на:
- Гомоцепные (главная цепь состоит из атомов одной природы, например: полиэтилен, поливинилхлорид и др.);
- Гетероцепные (встречаются несколько атомов различной природы, н-р: полиэтиленоксид и др.);
- Гомополимеры (макромолекулы содержат одинаковые структурные звенья -[-А-]-n);
- Гетерополимеры (состоят из разных остатков мономеров). Такие полимеры называют также сополимеры. Различают сополимеры статистические (беспорядочно чередующиеся звенья), привитые (главная цепь – из одного мономера, а боковые цепи – длинные цепочки из другого мономера) и блоксополимеры (состоят из блоков макроцепей).
Основные характеристики полимеров
— Химический состав— Молекулярная масса одного химического звена и всей молекулы— Степень полимеризации (количество мономеров в молекуле)— Молекулярно-массовое распределение (показывает однородность длины молекул)— Степень разветвленности и гибкости молекул— Стереорегулярность (отражает однородность составляющих молекулу стереоизомеров или их равномерное чередование)
Пищевая промышленность
В пищевой промышленности полимерные материалы используются для изготовления тары и упаковки. Могут иметь форму твердых пластиков или пленок. Основное требование – полное соответствие санитарно-эпидемиологическим нормам. Не обойтись без полимеров и в пищевом машиностроении. Их применение позволяет создавать поверхности с минимальной адгезией, что важно при транспортировке зерна и других сыпучих продуктов. Также антиадгезионные покрытия необходимы в линиях выпечки хлеба и производства полуфабрикатов.
Полимеры применяются в различных отраслях деятельности человека, что обусловливает их высокую востребованность. Обойтись без них невозможно. Натуральные материалы не могут обеспечить ряда характеристик, необходимых для соответствия конкретным условиям использования.