Общая характеристика и классификация полимеры

Химия

Полимеры

|Костромской Государственный  Технологический Университет                    |

|                                                                           |

|                                                                           |

|                                                                           |

|                                                                           |

|                                                                           |

|                                                                           |

|                                                                           |

|Реферат                                                                    |

|                                                                           |

|                                                                           |

|                                                                           |

|                                                                           |

|ПОЛИМЕРЫ                                                                   |

|Выполнил:                                |Тышкевич Е.Е., 97-А-18 "А"       |

|Проверил:                                |Плаксин Е.Б.                     |

|                                                                           |

|Кострома – 2000                                                            |

                                 Содержание

 

|Общая характеристика  и классификация ……………………………………………………...           |3  |

|                                                                       |   |

|Свойства полимеров …………………………………………………………………………….                      |5  |

|Механические свойства  …………………………………………………………….                         |5  |

|Теплофизические свойства  …………………………………………………………                        |6  |

|Химические свойства ……………………………………………………………….                          |6  |

|Электрические свойства  ……………………………………………………………                         |7  |

|Технологические свойства  …………………………………………………………                        |8  |

|                                                                       |   |

|Пластмассы ……………………………………………………………………………………...                         |9  |

|Полистирол ………………………………………………………………………….                               |10 |

|Полиэтилен ………………………………………………………………………….                               |10 |

|Фторопласт ………………………………………………………………………….                               |11 |

|Полиимид ……………………………………………………………………………                                 |12 |

|Эпоксидные смолы ………………………………………………………….………                            |12 |

|                                                                       |   |

|Слоистые пластики ………………………………………………………………………...……                     |14 |

|Печатные платы на термопластах  …………………………………………..……..                  |16 |

|                                                                       |   |

|Синтетические эмали,  лаки и компаунды …………………………………………………….            |16 |

|Лаки …………………………………………………………………………..….…..                               |16 |

|Эмали …………………………………………………………………………..…….                                |19 |

|Компаунды …………………………………………………………………………..                               |17 |

|                                                                       |   |

|Полимерные клеи и агдезивы  ……………………………………………………………..……                 |19 |

|                                                                       |   |

|Список литературы ………………………………………………………………………….….                      |21 |

 

                    ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ

      Полимером  называется органическое вещество, длинные молекулы  которого

построены из одинаковых многократно  повторяющихся звеньев — мономеров.

      Размер молекулы  полимера определяется степенью  полимеризации  n,  т.е.

числом звеньев в цепи. Если n=10...20, вещества  представляют  собой  легкие

масла.  С  возрастанием  п  увеличивается  вязкость,   вещество   становится

воскообразным, наконец,  при  n=1000  образуется  твердый  полимер.  Степень

полимеризации неограниченна: она может  быть  104,  и  тогда  длина  молекул

достигает  микрометров.  Молекулярная  масса  полимера  равна   произведению

молекулярной массы мономера и степени полимеризации. Обычно она находится  в

пределах  103  ...  3*105.  Столь  большая  длина  молекул  препятствует  их

правильной  упаковке,  и  структура  полимеров  варьирует  от  аморфной   до

частично  кристаллической.  Доля   кристалличности   в   значительной   мере

определяется геометрией  цепей.  Чем  ближе  укладываются  цепи,  тем  более

кристалличным полимер становится. Конечно,  кристалличность  даже  в  лучшем

случае оказывается несовершенной.

      Аморфные  полимеры плавятся в диапазоне  температур, зависящем не только

от их природы, но и от длины  цепей; кристаллические имеют точку  плавления.

      По происхождению  полимеры делятся на три группы.

      Природные   образуются  в  результате  жизнедеятельности   растений   и

животных и содержатся в древесине, шерсти,  коже.  Это  протеин,  целлюлоза,

крахмал, шеллак, лигнин, латекс.

      Обычно природные  полимеры подвергаются  операциям   выделения  очистки,

модификации, при  которых  структура  основных  цепей  остается  неизменной.

Продуктом  такой  переработки  являются  искусственные  полимеры.  Примерами

являются  натуральный   каучук,   изготовляемый   из   латекса,   целлулоид,

представляющий  собой  нитроцеллюлозу,   пластифицированную   камфорой   для

повышения эластичности.

      Природные  и искусственные полимеры сыграли  большую роль в  современной

технике, а  в  некоторых  областях  остаются  незаменимыми  и  до  сих  пор,

например  в   целлюлозно-бумажной   промышленности.   Однако   резкий   рост

производства  и  потребления  органических  материалов  произошел  за   счет

синтетических   полимеров   —    материалов,    полученных    синтезом    из

низкомолекулярных  веществ  и  не  имеющих  аналогов  в  природе.   Развитие

химической    технологии    высокомолекулярных    веществ—неотъемлемая     и

существенная часть современной  НТР. Без полимеров уже не может  обойтись  ни

одна отрасль техники, тем более  новой.  По  химической  структуре  полимеры

делятся на линейные, разветвленные, сетчатые  и  пространственные.  Молекулы

линейных полимеров химически  инертны по отношению друг  к  другу  и  связаны

между собой лишь  силами  Ван-дер-Ваальса.  При  нагревании  вязкость  таких

полимеров  уменьшается  и  они  способны  обратимо  переходить   сначала   в

высокоэластическое, а затем  и в вязкотекучее состояния (рис.  1).  Поскольку

единственным следствием нагрева является  изменение  пластичности,  линейные

полимеры  называют  термопластичными.  Не   следует   думать,   что   термин

«линейные» обозначает прямолинейные,  наоборот,  для  них  более  характерна

зубчатая  или  спиральная  конфигурация,   что   придает   таким   полимерам

механическую прочность.

      Термопластичные  полимеры можно не только плавить,  но и растворять, так

как связи Ван-дер-Ваальса  легко рвутся под действием реагентов.

      Разветвленные  (привитые)  полимеры  более   прочны,   чем   линейные.

Контролируемое разветвление цепей  служит  одним  из  основных  промышленных

методов модификации свойств  термопластичных полимеров.

      Сетчатая  структура характерна тем, что  цепи связаны друг с  другом,  а

это сильно ограничивает движение и приводит к  изменению  как  механических,

так и химических свойств. Обычная резина мягка, но  при  вулканизации  серой

образуются ковалентные  связи типа S-0, и  прочность  растет.  Полимер  может

приобрести сетчатую структуру  и спонтанно, например, под действием  света  и

кислорода произойдет старение с потерей  эластичности  и  работоспособности.

Наконец, если молекулы полимера содержат реакционноспособные группы, то  при

нагревании они соединяются  множеством  поперечных  прочных  связей,  полимер

оказывается сшитым, т.  е.  приобретает  пространственную  структуру.  Таким

образом, нагрев вызывает реакции, резко  и  необратимо  изменяющие  свойства

материала, который приобретает  прочность  и  высокую  вязкость,  становится

нерастворимым  и  неплавким.  Вследствие  большой  реакционной   способности

молекул, проявляющейся при  повышении температуры,  такие  полимеры  называют

термореактивными. Нетрудно представить, что их молекулы  активны  не  только

по отношению друг к  другу,  но  и  к  поверхностям  инородных  тел.  Поэтому

термореактивные полимеры, в  отличие  от  термопластичных,  обладают  высокой

адгезионной  способностью  даже  при  низких  температурах,  что   позволяет

использовать  их  в  качестве  защитных  покрытий,  клеев  и  связующего   в

композиционных материалах.

|[pic]                                |[pic]                                |

|Рис.1. Схематическая диаграмма       |                                     |

|вязкости термопластичных  полимеров в |                                     |

|зависимости от температуры:  Т1 –     |                                     |

|температура перехода  из              |                                     |

|стеклообразного в   высоко эластичное |                                     |

|состояние, Т2 – температура  перехода |                                     |

|из высокоэластичного  в вязкотекучее  |                                     |

|состояние.                           |                                     |

|                                     |Рис.2   Реакции образования          |

|                                     |полимеров: а) – полимеризация,  б) -  |

|                                     |поликонденсация                      |

 

      Термопластичные   полимеры   получают   по   реакции    полимеризации,

протекающей по схеме пМ-->Мп (рис.2),  где  М  —  молекула  мономера,  Мп  —

макромолекула, состоящая  из мономерных звеньев, п—степень полимеризации.

      При цепной  полимеризации молекулярная масса  нарастает почти мгновенно,

промежуточные продукты  неустойчивы,  реакция  чувствительна  к  присутствию

примесей и требует, как  правило, высоких давлений. Неудивительно, что  такой

процесс  в  естественных  условиях  невозможен,  и  все  природные  полимеры

образовались иным  путем.  Современная  химия  создала  новый  инструмент  —

реакцию  полимеризации,  а  благодаря  ему  большой  класс   термопластичных

полимеров. Реакция  полимеризации  реализуется  лишь  в  сложной  аппаратуре

специализированных  производств,  и  термопластичные  полимеры   потребитель

получает в готовом  виде.

      Реакционноспособные   молекулы   термореактивных    полимеров    могут

образоваться более простым  и естественным путем— постепенно  от  мономера  к

димеру, потом к тримеру, тетрамеру и т. д. Такое объединение  мономеров,  их

«конденсацию», называют реакцией поликонденсации; она не требует  ни  высокой

чистоты, ни давлений, но сопровождается изменением  химического  состава,  а

часто и выделением побочных  продуктов  (обычно  водяного  пара)  (рис.  2).

Именно эта реакция  реализуется в природе; она может  быть легко  осуществлена

за счет  лишь  небольшого  нагрева  в  самых  простых  условиях,  вплоть  до

домашних.   Такая   высокая   технологичность   термореактивных    полимеров

предоставляет  широкие  возможности   изготовлять   различные   изделия   на

нехимических предприятиях, в том числе на радиозаводах.

      Независимо  от вида и состава исходных  веществ  и  способов  получения

материалы на основе  полимеров  можно  классифицировать  следующим  образом:

пластмассы, волокниты, слоистые пластики, пленки, покрытия, клеи.

                             СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ