Меню

Что такое мономер что такое полимер

Одним из важнейших направлений в органической химии является изучение и создание полимерных материалов, из которых сегодня изготавливается множество изделий бытового и промышленного назначения.

Это сложная тема, но разобраться в ней хотя бы в общих чертах необходимо, чтобы лучше понимать свойства и особенности разных видов полимеров.

В органической химии мономерами принято называть атомы, группы атомов либо небольшие молекулы, которые способны образовывать устойчивые полимерные цепочки. Слово образовано от двух греческих: «моно»один, единичный, и «мерос»часть. Чаще всего в качестве мономеров выступают органические вещества – этилен, ацетилен, алкены и т.д.

В качестве примера натуральных мономеров можно вспомнить аминокислоты, которые, полимеризуясь, образуют сложные белковые молекулы. Находящиеся в клеточном ядре нуклеотиды образуют чрезвычайно важные естественные полимеры – нуклеиновые кислоты РНК и ДНК. Но подавляющее большинство полимеров, используемых современной промышленностью, получены всё же путём органического синтеза на химических предприятиях, из акриламида и акриловой кислоты, этилена и ацетилена, винила хлорида и др.

Слово «полимер» получено из греческих слов «поли»много и «мерос»часть. Это химическое вещество, преимущественно органическое, молекула которого состоит из большого количества одинаковых молекулярных отрезков-мономеров.

Полимеры часто называют высокомолекулярными соединениями (ВМС), так как их молекулярный вес чрезвычайно высок и достигает сотен тысяч и даже миллионов единиц. Полимеры образуются в результате химических реакций поликонденсации и полимеризации.

Существует три типа формирования полимерных молекул:

линейный, когда мономерные отрезки соединены друг с другом в виде длинной цепи двумя связями;

сетчатый, когда макромолекула образует сетчатую структуру, а каждый мономер связан с другими при помощи трёх или четырёх связей;

разветвлённый, сочетающий в одной молекуле двухвалентные (с двумя связями) и трёх-четырёхвалентные мономеры.

Линейные и разветвлённые полимеры могут образовывать эластичные плёнки и анизотропные волокна, тогда как сетчатые полимеры отличаются высокой прочностью, твёрдостью и достаточно высокой термоустойчивостью. Но сильный нагрев, до температуры плавления, разрушает сетчатую структуру, после чего она не восстанавливается.

Если же нагревать линейный или разветвлённый полимер, то он превращается в пластичную массу, а после застывания восстанавливает свои свойства, поэтому они пригодны для многоразового использования.

Полимеры образуются из отдельных мономеров в ходе процессов поликонденсации либо полимеризации. Поликонденсация возможна для мономеров, состоящих из двух или нескольких атомных групп. В макромолекуле полимера, как правило, элементарное звено отличается по составу от исходного мономера.

В ходе реакции некоторые атомы теряются, и из них образуется, помимо полимера, другое вещество. Ярким примером служит поликонденсация капрона из аминокапроновой кислоты, протекающая с выделением молекул воды из «потерянных» атомов водорода и гидроксильной группы.

В процессе полимеризации единичные мономеры соединяются в молекулу полимера целиком, без потери атомов. При этом кратные связи в молекулах мономера преобразуются в одинарные, а валентные электроны вторых связей служат для установления связей между молекулами мономеров. Именно так из этилена образуется полиэтилен.

Некоторые виды полимеров образуются естественным путём. Примерами натуральных полимеров могут служить таким распространённые вещества, как целлюлоза, крахмал, волокна шерсти, шёлка или хлопка, натуральный каучук, а также все виды белковых соединений.

Большинство видов полимеров получают искусственным путём в ходе полимерного синтеза из дешёвых и доступных видов органического сырья – каменного угля, природного газа, различных фракций нефти и т.д. Это разнообразные пластмассы, синтетические волокна, вспененные материалы, синтетический каучук и т.д.

Многие синтетические полимеры по прочности, химической стойкости, водонепроницаемости и ряду других важных свойств существенно превосходят натуральные материалы. Кроме того, в производстве полимеры намного дешевле природных материалов, поэтому их широко используют во всех сферах промышленности и быта.

источник

Полимеризация – процесс образования высокомолекулярного вещества (полимера) путём многократного присоединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера, олигомера) к активным центрам в растущей молекуле полимера.Молекула мономера, входящая в состав полимера, образует т.наз. мономерное (структурное) звено.Элементный состав (молекулярные формулы) мономера и полимера приблизительно одинаков.Мономерами являются соединения, содержащие кратные связи, которые способны, раскрываясь, образовывать новые связи с другими молекулами, обеспечивая рост цепей.

Механизм полимеризации обычно включает в себя ряд связанных стадий:

  • инициирование – зарождение активных центров полимеризации;
  • рост (продолжение) цепи – процесс последовательного присоединения молекул мономеров к центрам;
  • передача цепи – переход активного центра на другую молекулу;
  • разветвление цепи – образование нескольких активных центров из одного;
  • обрыв цепи – гибель активных центров.

В основу классификации полимеризации могут быть положены различные признаки:

  • число типов молекул мономеров:
  • гомополимеризация – полимеризация одинаковых мономеров;
  • сополимеризация – полимеризация двух и более разных мономеров.

Природа активного центра и механизм процесса:

  • радикальная полимеризация – активными центрами являются свободные радикалы;
  • ионная полимеризация – активные центры ионы или поляризованные молекулы;
  • фазовое состояние мономеров:
  • газофазная полимеризация;
  • жидкофазная полимеризация;
  • твердофазная полимеризация.

Cтруктура области, в которой сосредоточены активные центры:

  • объемная полимеризация – полимеризация во всем объёме мономера;
  • фронтальная полимеризация – экзотермическая полимеризация в узком фронте, распространяющемся в среде мономера;
  • эмульсионная полимеризация – полимеризация на поверхности высокодиспергированных частиц мономера в эмульсии.

Способ инициирования:

  • фотополимеризация;
  • термическая полимеризация;
  • радиационная полимеризация и др..

Структурные особенности полученного полимера:

  • стереорегулярная полимеризация – полимеризация с образованием полимеров с упорядоченной пространственной структурой;
  • технологические особенности полимеризации:
  • полимеризация при высоком давлении и др..

В основе химических превращений полимеров лежит замена одних функциональных групп на другие, что проходит без изменения степени полимеризации.

Заместитель Х Мономер Полимер
Н этен(этилен) полиэтен(полиэтилен)
СН3 пропен(пропилен) полипропен(полипропилен)
С1 хлорэтен(хлорвинил) полихлорвинил
СООН пропеновая (акриловая) кислота полиакрилат
СN акрилонитрил полиакрилонитрил
ОСН3 виниловый эфир поливиниловый эфир
О-СО-СН3 винилацетат поливинилацетат
С6 Н5 фенилэтен (стирол) полистирол

Среди большинства материалов наиболее популярными и широко известными являются полимерные композиционные материалы (ПКМ). Они активно применяются практически в каждой сфере человеческой деятельности. Именно данные материалы являются основным компонентом для изготовления различных изделий, применяемых с абсолютно разными целями, начиная от удочек и корпусов лодок, и заканчивая баллонами для хранения и транспортировки горючих веществ, а также лопастей винтов вертолетов. Такая широкая популярность ПКМ связана с возможностью решения технологических задач любой сложности, связанных с получением композитов, имеющих определенные свойства, благодаря развитию полимерной химии и методов изучения структуры и морфологии полимерных матриц, которые используются при производстве ПКМ.

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.

Полимеры – это высокомолекулярные соединения, состоящие из множества повторяющихся различных или одинаковых по строению атомных групп – звеньев.

ПОЛИАКРИЛАТЫ, полимеры эфиров акриловой к-ты общей ф-лы [—CH2CH(COOR)—]n. Наиб. практически важны поли-н-алкилакрилаты: при R = C2-C12 полиакрилаты-аморфные полимеры с низкой т-рой стеклования (см. табл.), при R > C12 кристаллизуются с участием боковых цепей и по внеш. виду напоминают парафины .

источник

Мономер против полимера

В классах химии мы всегда учим основам – атомам и молекулам. Помните, что атомы и молекулы можно классифицировать как мономеры или полимеры? В этой статье мы будем рассматривать различия между мономером и полимером. Между мономером и полимером существуют только небольшие различия. Для быстрого обзора мономер состоит из атомов и молекул. Когда мономеры объединяются, они могут образовывать полимер. Другими словами, полимер состоит из мономеров, которые связаны друг с другом.

«Мономер» происходит от греческого слова «monomeros». «Моно» означает «один», а «мерос» означает «части». Греческое слово «monomeros» буквально означает «одна часть». Для того, чтобы мономеры стали полимерами, они подвергаются процесс называется полимеризацией. Процесс полимеризации связывает мономеры. Примером мономера является молекула глюкозы. Однако, когда несколько молекул глюкозы соединяются вместе, они становятся крахмалом, а крахмал уже является полимером.

Другие примеры мономеров происходят естественным образом. Помимо молекулы глюкозы, аминокислоты являются другими примерами мономеров. Когда аминокислоты подвергаются процессу полимеризации, они могут превращаться в белок, который является полимером. В ядре наших клеток мы также можем найти мономеры, которые являются нуклеотидами. Когда нуклеотиды подвергаются процессу полимеризации, они становятся полимерами нуклеиновой кислоты. Эти полимеры нуклеиновой кислоты являются важными компонентами ДНК. Другим природным мономером является изопрен, и он может полимеризоваться в полиизопрен, который является натуральным каучуком. Поскольку мономеры обладают способностью связывать молекулы вместе, химики и ученые могут обнаружить новые химические соединения, которые могут быть полезны для общества.

Мы упоминали ранее, что полимер состоит из нескольких мономеров. Полимер менее подвижен, чем мономер, из-за большей загрузки комбинированных молекул. Чем больше молекул объединяется, тем тяжелее будет полимер. Хорошим примером может служить этановый газ. При комнатной температуре он может перемещаться в любом месте из-за его легкой композиции. Однако, если молекулярный состав этанового газа удваивается, он станет бутаном. Бутан приходит в виде жидкости, поэтому он не будет иметь такую ​​же свободу передвижения, в отличие от этанового газа. Если вы добавите еще одну группу молекул к бутановому топливу, у нас может быть парафин, который является восковым веществом. Поскольку мы добавляем больше молекул в полимер, тем более твердым оно становится.

Когда полимеры становятся достаточно прочными, у них есть несколько применений в таких отраслях, как автомобильная промышленность, спортивная промышленность, обрабатывающая промышленность и другие. Например, полимеры могут использоваться в качестве адгезивов, пенопластов и покрытий. Мы также можем найти полимеры в нескольких электронных устройствах и оптических устройствах. Полимеры также полезны в сельскохозяйственных условиях. Поскольку полимеры состоят из нескольких химических соединений, их можно использовать в качестве удобрений, чтобы лучше стимулировать рост растений.

Поскольку мономеры непрерывно объединяются для образования полимеров, в нашем обществе существует бесконечное использование полимеров. С сформированными химическими веществами и материалами мы можем обнаружить и разработать более пригодные для использования материалы.

Мономер состоит из атомов и молекул. Когда мономеры объединяются, они могут образовывать полимер.

Полимер состоит из мономеров, которые связаны друг с другом.

Процесс полимеризации связывает мономеры.

Примерами мономеров являются молекулы глюкозы. Если они подвергаются процессу полимеризации, они становятся крахмалом, который является полимером.

Полимер менее подвижен, чем мономер, из-за большей загрузки комбинированных молекул. Чем больше молекул объединяется, тем тяжелее будет полимер.

И поскольку мы добавляем больше молекул в полимер, тем более твердым оно становится.

источник

Раздел 6. Понятие об органических соединениях и полимерных материалах.

Лекция 18. Мономеры, олигомеры, полимеры.

Все органические соединения в зависимости от их молекулярной массы делятся на три группы: М 5000 – высокомолекулярные соединения (ВМС). Молекулы ВМС называют макромолекулами.

Высокомолекулярные соединения (ВМС), макромолекулы которых состоят из большого числа одинаковых структурных звеньев, называются полимерами. Пример:

Группа, многократно повторяющаяся в структуре полимера, изображается в квадратных скобках и называется мономерным, или элементарным звеном. Число n – это степень полимеризации. Она показывает, сколько раз в молекуле полимера повторяется элементарное звено:

Величина n может достигать сотен тысяч и даже миллионов.

Название полимера образуется прибавлением приставки “поли” к названию элементарного звена или к названию исходного мономера (дать пример). Мономер – это низкомолекулярное соединение, из которого образуется полимер.

Способы классификации полимеров:

1. По происхождению полимеры делятся на: а) природные, или биополимеры (белки, полисахариды, битумы, природный каучук); б) синтетические, которые получают химическим путем из мономеров (примеры: полиэтилен, поливинилхлорид, капрон); в) искусственные, которые получают химической переработкой природных полимеров (примеры: искусственный шелк вискоза, производные целлюлозы).

2. По составу полимеры делятся на неорганические(алмаз, кварц, графит, силикаты), органическиеиэлементорганические.

3. По составу элементарных звеньев полимеры делятся на гомополимеры, которые состоят из мономерного звена только одного вида, и сополимеры, которые состоят из разных мономерных звеньев:

Если боковые заместители в цепи располагаются в определенном пространственном порядке, то такие полимеры называются стереорегулярными.

5. В зависимости от степени разветвленности полимеры делятся на линейные, разветвленные и пространственные (сетчатые, сшитые)(их макромолекулы имеют вид трехмерных сеток, образующихся за счет сшивки линейных цепей, поэтому образец сшитого полимера представляет собой одну гигантскую макромолекулу):

6. Различают термопластичные и термореактивные полимеры. Первые при воздействии повышенной температуры не меняют своей структуры и свойств, например полиэтилен. Вторые после размягчения при нагревании переходят в твердое неплавкое состояние вследствие образования сетчатой структуры, например фенолоформальдегидные смолы.

7. По направлению использования различают: а) конструкционные полимеры, которые обладают высокой прочностью и используются для изготовления оборудования, деталей машин, трубопроводов и др.; б) термо-, звуко-, электро- и гидроизоляционные полимеры (пенопласты, лаки, краски, герметики, кровельные изделия и т.д.); в) упаковочные материалы (пленки, пакеты и т.п.); г) адгезионные материалы (клеи, лаки, герметики); д) пищевые полимеры (белки, крахмал и т.п.); е) антифрикционные материалы (покрытия из фторопласта); ж) полимерные ПАВ (пенообразователи, деэмульгаторы, СМС).

Полимеры легко получаются и перерабатываются, отличаются высокой прочностью, водо- и газонепроницаемостью, химической и коррозионной стойкостью, имеют длительный срок службы. Многие полимеры обладают исключительной гибкостью, пластичностью и эластичностью, способны образовывать высокопрочные волокна и пленки.

Растворы полимеров обладают высокой вязкостью, одновременно проявляют свойства коллоидных и истинных растворов, используются для получения буровых растворов.

Полимеры бывают кристаллическими и аморфными. Аморфные полимеры могут находиться в следующих состояниях: а) стеклообразное, в котором полимер имеет повышенную жесткость; б) высокоэластичное, в котором полимеры могут сильно растягиваться, а при снятии нагрузки возвращаются в исходное состояние; в) вязкотекучее, в котором полимер необратимо деформируется даже при небольших нагрузках. Каждое из этих состояний наблюдается в определенном температурном диапазоне. Полимеры, которые переходят из высокоэластичного состояния в стеклообразное при температурах ниже комнатной, называют эластомерами. Если для перехода требуется более высокая температура, то это – пластики. Для снижения температуры этого перехода и, следовательно, для снижения хрупкости полимеров и повышения их эластичности в них вводят специальные пластификаторы.

Дата добавления: 2016-11-24 ; просмотров: 1912 | Нарушение авторских прав

источник

Полимеры перфторированных мономеров , содержащих атомы водорода ( винилиденфторид, трифторэтилен, винилфторид и др.), при нагревании распадаются с выделением в качестве основного продукта фторида водорода. Пиролиз поливиннлфторида во многом подобен пиролизу поливинилхлорида. [1]

Фторопласт-3 представляет собой полимер мономера фторопласта-3 , получаемый в водной среде под давлением в присутствии перекисных катализаторов. Применяется для изготовления суспензий, употребляемых для получения антикоррозийных покрытий, и изготовления деталей. [2]

Соединения типа ( АВ) Р, являющиеся полимерами мономера простейшего состава АВ , на схеме взаимодействия между компонентами двойной системы ( с. Совокупность уравнений ( II – 95) – ( II – 97) описывает изотерму свойства системы с полимерными соединениями, если предположить, что константы диссоциации остальных соединений равны бесконечности. [3]

Фторопласт-3 ( ВТУ МХП № М-518-54) представляет собой полимер мономера фторопласта-3 в виде однородного порошка белого цвета, получаемого в водной среде под давлением в присутствии пере-кисных катализаторов. [4]

Количественно оценена доля побочного продукта – ( со) полимера непредельных мономеров . [5]

Особенно большой эффект потери прочности должен: наблюдаться при введении в полимер мономера . Так, если в полимере со степенью полимеризации 100 содержится 5 % мономера, то прочность волокна снижается более чем вдвое. [6]

Серьезным дефектом труб, полученных этим способом, является повышенное содержание в полимере мономера , так как полному удалению последнего в процессе полимеризации препятствуют центробежные силы. [7]

Установлено, что процесс получения привитого сополимера отчасти сопровождается образованием некоторого количества ( со) полимера непредельных мономеров . [8]

На основании полученных результатов был сделан вывод о прямой зависимости степени прививки от количества продиффундировавшего в полимер мономера . [9]

Сополимеризация, или совместная полимеризация разных мономеров, широко практикуется в настоящее время для получения полимера с таким комплексом свойств, которых не имеет полимер любого мономера , взятого в отдельности. Например, поливинилхлорид – полимер хлористого винила – отличается весьма малой текучестью, что затрудняет его переработку в изделия. Полимер винилацетата, наоборот, отличается чрезмерной текучестью, препятствующей его практическому применению. Сополимер хлористого винила и винилацетата сочетает хорошую текучесть в процессе переработки с достаточной жесткостью полученных изделий. Весьма широкое применение получили сополимеры дивинила со стиролом и нитрилом акриловой кислоты, известные под названиями синтетических каучуков СКС и СКН, обладающие такими ценными техническими свойствами, которых нет у отдельно полученных полимеров дивинила, стирола и нитрила акриловой кислоты. [10]

Сополимеризация, или совместная полимеризация разных мономеров, широко практикуется в настоящее время для получения полимера с таким комплексом свойств, которых не имеет полимер любого мономера , взятого в отдельности. Например, поливинил-хлорид – полимер хлористого винила отличается весьма малой текучестью, что затрудняет его переработку в изделия. Полимер ви-нилацетата, наоборот, отличается чрезмерной текучестью, препятствующей его практическому применению. Сополимер хлористого винила и винилацетата сочетает хорошую текучесть в процессе переработки с достаточной жесткостью полученных изделий. Весьма широкое применение получили сополимеры дивинила со стиролом и нитрилом акриловой кислоты, известные под названиями синтетических каучуков СКС и СКН, обладающие такими ценными техническими свойствами, которых нет у отдельно полученных полимеров дивинила, стирола и нитрила акриловой кислоты. [11]

МЦГ и БПС для области 0 – 330 К, а также термодинамические параметры изученного процесса Д /, , Д – S41, Д ( 7 для той же области температуры; термохимические параметры реагентов Д / т, t Hnf, Д5, ДО при 7 298 15 К Р 101 325 кПа; параметры стеклования и стеклообразного состояния для полимера мономера 7 ДС ( 7), 5 ( 0), / / с ( 0) – Нак ( 0), G. [12]

Блоксополимеры, так же как привитые и статистические сополимеры, получают из двух или большего числа мономеров, например А и В. В случае привитой сополимеризации полимер мономера А активируется путем введения инициатора. Происходит разрыв боковых связей, например связи С – Н, и на полученных активных центрах полимеризуется следующий мономер В. [13]

Блок-сополимеры получают и при использовании так называемых живущих полимеров, представляющих собой соединения, в макромолекуле которых концевые группы имеют свободный активный радикал. При прибавлении к такому полимеру мономера , способного полимеризоваться, происходит рост цепи, приводящий к образованию блок-сополимера. [14]

Полиолефиновые и полистирольные волокна, согласно литературным данным [22], физиологически безвредны. Токсические свойства этих волокон в основном определяются содержанием в полимере мономеров , химической природой вводимых стабилизаторов и накапливающимися продуктами окисления. Из полистирольных волокон могут выделяться мономеры и поэтому их применение ограничено. [15]

источник

Александр Новиков 24 октября 2017

Представьте следующую ситуацию. Вы выходите из магазина и торопитесь поскорее закинуть пакет в машину. Дело сделано. Вы быстро проверяете телефон и садитесь за руль. Заходя в свою квартиру, вы вытираете ноги о резиновый коврик, вынимаете все из пакетов: сковородку с антипригарным покрытием, игрушки для ребенка, пену для бритья, пару рубашек, обои. Вроде ничего не забыли. Вы прихватываете с собой бутылку воды и идете к компьютеру — пора бы и поработать. Все, о чем шла речь выше, содержит полимеры. Вплоть до магазина.

Полимеры — это материалы, состоящие из длинных повторяющихся цепочек молекул. Они обладают уникальными свойствами в зависимости от типа соединяемых молекул и от того, как они соединены. Некоторые из них гнутся и тянутся, например резина и полиэстер. Другие твердые и жесткие, как эпоксиды и органическое стекло.

Термин «полимер» обычно используется для описания пластиков, которые являются синтетическими полимерами. Как бы то ни было, естественные полимеры также существуют: к примеру, резина и дерево — это естественные полимеры, состоящие из простого углеводорода, изопрена. Белки — тоже естественные полимеры, они состоят из аминокислот. Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) — полимеры нуклеотидов — сложных молекул, состоящих из азотсодержащей основы, сахара и фосфорной кислоты.

Отцом полимеров считается преподаватель органической химии из Швейцарской высшей технической школы Цюриха Герман Штаудингер.

Герман Штаудингер. Источник: Wikimedia

Полимеризация — метод создания синтетических полимеров путем комбинирования более маленьких молекул, мономеров, в цепочку, скрепляемую ковалентными связями. Различные химические реакции, например те, что вызваны теплом и давлением, изменяют химические связи, которые скрепляют мономеры. Процесс заставляет молекулы связываться в линейной, разветвленной или пространственной структуре, превращая их в полимеры. Эти цепочки мономеров также называют макромолекулами. Одна макромолекула может состоять из сотен тысяч мономеров.

Вид полимера зависит от его структуры. Из вышенаписанного мы понимаем, что таких видов должно быть три.

Линейные полимеры. Это соединения, в которых мономеры химически инертны по отношению друг к другу и связаны лишь силами Ван-дер-Ваальса (силы межмолекулярного (и межатомного) взаимодействия с энергией 10–20 кДж/моль. — Прим. ред.). Термин «линейные» вовсе не обозначает прямолинейное расположение молекул относительно друг друга. Наоборот, для них более характерна зубчатая или спиральная конфигурация, что придает таким полимерам механическую прочность.

Разветвленные полимеры. Они образованы цепями с боковыми ответвлениями (число ответвлений и их длина различны). Разветвленные полимеры более прочны, чем линейные.

Линейные и разветвленные полимеры размягчаются при нагревании и вновь затвердевают при охлаждении. Такое их свойство называется термопластичностью, а сами полимеры — термопластичными, или термопластами. Связи между молекулами в таких полимерах могут быть разорваны и соединены по новой. Это значит, что пластмассовые бутылки можно использовать для производства других полимерсодержащих вещей, от коврика до флисовых курток. Конечно, можно наделать еще бутылок. Все, что понадобится для переработки, — высокая температура. Термопластичные полимеры можно не только плавить, но и растворять, так как связи Ван-дер-Ваальса легко рвутся под действием реагентов. К термопластам относятся поливинилхлорид, полиэтилен, полистирол и др.

С одной стороны, реактопласты обладают положительными качествами: они более твердые и теплостойкие. С другой стороны, после разрушения связей между молекулами термоактивных полимеров ее не получится установить второй раз. Переработка в таком случае отпадает, а это очень нехорошо. Самые распространенные полимеры этой группы — полиэстер, винилэстер и эпоксиды.

Отметим, что полимеры применяются почти во всех сферах современной человеческой жизни. Пакеты в магазине, пластиковые бутылки, текстильные волокна, телефоны, компьютеры, упаковки для еды, автозапчасти, игрушки — полимеры повсюду. В производстве наиболее часто используются полиэтилен и полипропилен. Их молекулы могут содержать от 10 тыс. до 200 тыс. мономеров.

Исследователи экспериментируют с различными типами полимеров, нацеливаясь на развитие медицины и улучшение продуктов, которые мы уже используем. Например, укрепленные углеволокном полимерные соединения должны сделать автомобили легче (что означает снижение потребления топлива) и безопаснее.

Полимеры также используются для развития голограмм. Ученые из Университета Пенсильвании создали голограмму на гибком полимерном материале, в который были включены золотые наностержни. Новое устройство может поддерживать несколько изображений вместо одного.

«Это важный шаг, ведь теперь можно записывать несколько голографических изображений и менять их, просто растягивая полимер», — говорит ведущий автор исследования, профессор из Университета Пенсильвании Ритеш Агаруол.

Искусственная кожа, сделанная из силикона (который, к слову, тоже полимер), может стать будущим в отрасли борьбы со старением. Кремы на основе полимеров должны помочь в подтягивании кожи, а значит, прощайте, морщины и мешки под глазами. Кроме того, искусственная кожа должна помочь людям с заболеваниями кожи, например с экземой, а также может быть использована для защиты от солнца.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

источник

Удивительно, насколько разнообразны окружающие нас предметы и материалы, из которых они изготовлены. Раньше, примерно в XV-XVI веках, основными материалами были металлы и дерево, чуть позже стекло, почти во все времена фарфор и фаянс. А вот сегодняшний век – это время полимеров, о которых и пойдет речь дальше.

Полимер. Что это такое? Ответить можно с разных точек зрения. С одной стороны, это современный материал, используемый для изготовления множества бытовых и технических предметов.

С другой стороны, можно сказать, это специально синтезированное синтетическое вещество, получаемое с заранее заданными свойствами для использования в широкой специализации.

Каждое из этих определений верное, только первое с точки зрения бытовой, а второе – с точки зрения химической. Еще одним химическим определением является следующее. Полимеры – это макромолекулярные соединения, в основе которых лежат короткие участки цепи молекулы – мономеры. Они многократно повторяются, формируя макроцепь полимера. Мономерами могут быть как органические, так и неорганические соединения.

Поэтому вопрос: “полимер – что это такое?” – требует развернутого ответа и рассмотрения по всем свойствам и областям применения этих веществ.

Существует множество классификаций полимеров по различным признакам (химической природе, термостойкости, строению цепи и так далее). В ниже приведенной таблице коротко рассмотрим основные виды полимеров.

Классификация полимеров

Принцип Виды Определение Примеры
По происхождению (возникновению) Природные (натуральные) Те, что встречаются в естественных условиях, в природе. Созданы природой. ДНК, РНК, белки, крахмал, янтарь, шелк, целлюлоза, каучук натуральный
Синтетические Получены в лабораторных условиях человеком, не имеют отношения к природе. ПВХ, полиэтилен, фенолформальдегидные смолы, полипропилен, полиуретан и другие
Искусственные Созданы человеком в лабораторных условиях, но на основе природных полимеров. Целлулоид, ацетатцеллюлоза, нитроцеллюлоза
С точки зрения химической природы Органической природы Большая часть всех известных полимеров. В основе мономер органического вещества (состоит из атомов С, возможно включение атомов N, S, O, P и других). Все синтетические полимеры
Неорганической природы Основу составляют такие элементы, как Si, Ge, O, P, S, H и другие. Свойства полимеров: не бывают эластичными, не образуют макроцепей. Полисиланы, полидихлорфосфазен, полигерманы, поликремниевые кислоты
Элементоорганической природы Смесь органических и неорганических полимеров. Главная цепь – неорганика, боковые – органика. Полисилоксаны, поликарбоксилаты, полиорганоциклофосфазены.
Различие главной цепочки Гомоцепные Главная цепь представлена либо углеродом, либо кремнием. Полисиланы, полистирол, полиэтилен и другие.
Гетероцепные Основной остов из разных атомов. Полимеры примеры – полиамиды, белки, этиленгликоль.

Также различают полимеры линейного, сетчатого и разветвленного строения. Основа полимеров позволяет быть им термопластичными или термореактивными. Также они имеют различия по способности к деформации при обычных условиях.

Основные два агрегатных состояния, характерные для полимеров, это:

Каждое характеризуется своим набором свойств и имеет важное практическое значение. Например, если полимер существует в аморфном состоянии, значит, он может быть и вязкотекущей жидкостью, и стеклоподобным веществом и высокоэластичным соединением (каучуки). Это находит широкое применение в химических отраслях промышленности, строительстве, технике, производстве промышленных товаров.

Кристаллическое состояние полимеры имеют достаточно условное. На самом деле данное состояние перемежается с аморфными участками цепи, и в целом вся молекула получается очень удобной для получения эластичных, но в тоже время высокопрочных и твердых волокон.

Температуры плавления для полимеров различны. Многие аморфные плавятся при комнатной температуре, а некоторые синтетические кристаллические выдерживают довольно высокие температуры (оргстекло, стекловолокно, полиуретан, полипропилен).

Окрашиваться полимеры могут в самые разные цвета, без ограничений. Благодаря своей структуре они способны поглощать краску и приобретать самые яркие и необычные оттенки.

Химические свойства полимеров отличаются от таковых у низкомолекулярных веществ. Это объясняется размером молекулы, наличием различных функциональных группировок в ее составе, общим запасом энергии активации.

В целом можно выделить несколько основных типов реакций, характерных для полимеров:

  1. Реакции, которые будут определяться функциональной группой. То есть если в состав полимера входит группа ОН, характерная для спиртов, значит, и реакции, в которые они будут вступать, будут идентичны таковым у спиртов (дегидратация, окисление, восстановление, дегидрирование и так далее).
  2. Взаимодействие с НМС (низкомолекулярными соединениями).
  3. Реакции полимеров между собой с образованием сшитых сетей макромолекул (сетчатые полимеры, разветвленные).
  4. Реакции между функциональными группировками в пределах одной макромолекулы полимера.
  5. Распад макромолекулы на мономеры (деструкция цепи).

Все перечисленные реакции имеют в практике большое значение для получения полимеров с заранее заданными и удобными человеку свойствами. Химия полимеров позволяет создавать термоустойчивые, кислотно и щелочеупорные материалы, обладающие при этом достаточной эластичностью и стабильностью.

Применение этих соединений повсеместно. Мало можно вспомнить областей промышленности, народного хозяйства, науки и техники, в которых не нужен был бы полимер. Что это такое – полимерное хозяйство и повсеместное применение, и чем оно исчерпывается?

  1. Химическая промышленность (производство пластмасс, дубильных веществ, синтез важнейших органических соединений).
  2. Машиностроение, авиастроение, нефтеперерабатывающие предприятия.
  3. Медицина и фармакология.
  4. Получение красителей и взрывчатых веществ, пестицидов и гербицидов, инсектицидов сельского хозяйства.
  5. Строительная промышленность (легирование сталей, конструкции звуко- и теплоизоляции, строительные материалы).
  6. Изготовление игрушек, посуды, труб, окон, предметов быта и домашней утвари.

Химия полимеров позволяет получать все новые и новые, совершенно универсальные по свойствам материалы, равных которым нет ни среди металлов, ни среди дерева или стекла.

Прежде чем называть конкретные изделия из полимеров (их невозможно перечислить все, слишком большое их многообразие), для начала нужно разобраться, что дает полимер. Материал, который получают из ВМС, и будет основой для будущих изделий.

Основными материалами, изготовленными из полимеров, являются:

  • пластмассы;
  • полипропилены;
  • полиуретаны;
  • полистиролы;
  • полиакрилаты;
  • фенолформальдегидные смолы;
  • эпоксидные смолы;
  • капроны;
  • вискозы;
  • нейлоны;
  • полиэфирные волокна;
  • клеи;
  • пленки;
  • дубильные вещества и прочие.

Это только небольшой список из того многообразия, что предлагает современная химия. Ну а здесь уже становится понятным, какие предметы и изделия изготавливаются из полимеров – практически любые предметы быта, медицины и прочих областей (пластиковые окна, трубы, посуда, инструменты, мебель, игрушки, пленки и прочее).

Мы уже затрагивали вопрос о том, в каких областях применяются полимеры. Примеры, показывающие их значение в науке и технике, можно привести следующие:

  • применение резины;
  • антистатические покрытия;
  • электромагнитные экраны;
  • корпусы практически всей бытовой техники;
  • транзисторы;
  • светодиоды и так далее.

Нет никаких ограничений фантазии по применению полимерных материалов в современном мире.

Полимер. Что это такое? Это практически все, что нас окружает. Где же они производятся?

  1. Нефтехимическая (нефтеперерабатывающая) промышленность.
  2. Специальные заводы по производству полимерных материалов и изделий из них.

Это основные базы, на основе которых получают (синтезируют) полимерные материалы.

источник

Одним из важнейших направлений в органической химии является изучение и создание полимерных материалов, из которых сегодня изготавливается множество изделий бытового и промышленного назначения.

Это сложная тема, но разобраться в ней хотя бы в общих чертах необходимо, чтобы лучше понимать свойства и особенности разных видов полимеров.

В органической химии мономерами принято называть атомы, группы атомов либо небольшие молекулы, которые способны образовывать устойчивые полимерные цепочки. Слово образовано от двух греческих: «моно»один, единичный, и «мерос»часть. Чаще всего в качестве мономеров выступают органические вещества – этилен, ацетилен, алкены и т.д.

В качестве примера натуральных мономеров можно вспомнить аминокислоты, которые, полимеризуясь, образуют сложные белковые молекулы. Находящиеся в клеточном ядре нуклеотиды образуют чрезвычайно важные естественные полимеры – нуклеиновые кислоты РНК и ДНК. Но подавляющее большинство полимеров, используемых современной промышленностью, получены всё же путём органического синтеза на химических предприятиях, из акриламида и акриловой кислоты, этилена и ацетилена, винила хлорида и др.

Слово «полимер» получено из греческих слов «поли»много и «мерос»часть. Это химическое вещество, преимущественно органическое, молекула которого состоит из большого количества одинаковых молекулярных отрезков-мономеров.

Полимеры часто называют высокомолекулярными соединениями (ВМС), так как их молекулярный вес чрезвычайно высок и достигает сотен тысяч и даже миллионов единиц. Полимеры образуются в результате химических реакций поликонденсации и полимеризации.

Существует три типа формирования полимерных молекул:

линейный, когда мономерные отрезки соединены друг с другом в виде длинной цепи двумя связями,

сетчатый, когда макромолекула образует сетчатую структуру, а каждый мономер связан с другими при помощи трёх или четырёх связей,

Линейные и разветвлённые полимеры могут образовывать эластичные плёнки и анизотропные волокна, тогда как сетчатые полимеры отличаются высокой прочностью, твёрдостью и достаточно высокой термоустойчивостью. Но сильный нагрев, до температуры плавления, разрушает сетчатую структуру, после чего она не восстанавливается.

Если же нагревать линейный или разветвлённый полимер, то он превращается в пластичную массу, а после застывания восстанавливает свои свойства, поэтому они пригодны для многоразового использования.

Полимеры образуются из отдельных мономеров в ходе процессов поликонденсации либо полимеризации. Поликонденсация возможна для мономеров, состоящих из двух или нескольких атомных групп. В макромолекуле полимера, как правило, элементарное звено отличается по составу от исходного мономера.

В ходе реакции некоторые атомы теряются, и из них образуется, помимо полимера, другое вещество. Ярким примером служит поликонденсация капрона из аминокапроновой кислоты, протекающая с выделением молекул воды из «потерянных» атомов водорода и гидроксильной группы.

В процессе полимеризации единичные мономеры соединяются в молекулу полимера целиком, без потери атомов. При этом кратные связи в молекулах мономера преобразуются в одинарные, а валентные электроны вторых связей служат для установления связей между молекулами мономеров. Именно так из этилена образуется полиэтилен.

Некоторые виды полимеров образуются естественным путём. Примерами натуральных полимеров могут служить таким распространённые вещества, как целлюлоза, крахмал, волокна шерсти, шёлка или хлопка, натуральный каучук, а также все виды белковых соединений.

Большинство видов полимеров получают искусственным путём в ходе полимерного синтеза из дешёвых и доступных видов органического сырья – каменного угля, природного газа, различных фракций нефти и т.д. Это разнообразные пластмассы, синтетические волокна, вспененные материалы, синтетический каучук и т.д.

*Предлагаемые к заключению договоры или финансовые инструменты являются высокорискованными и могут привести к потере внесенных денежных средств в полном объеме. До совершения сделок следует ознакомиться с рисками, с которыми они связаны.

источник

Что такое химия?

Химия – это наука о веществах и свойствах, превращениях веществ и явлениях сопровождающих эти вещества.

Химический элемент, вещество, ион, валентность.

Хими́ческий элеме́нт — это совокупность атомов с одинаковым зарядом атомных ядер.

Вещество — любой химический элемент или соединение, чистое или в смеси, существующее в природе или образовавшееся в результате трудовой деятельности.

Ио́н — электрически заряженная частица, образующаяся, в результате потери или присоединения одного или нескольких электронов атомами или молекулами.

Вале́нтность — способность атомов химических элементов образовывать определённое число химических связей.

Периодический закон.

Периодический закон — фундаментальный закон природы, открытый Д. И. Менделеевым в 1869 году.

Свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величины зарядов ядер их атомов.

Что такое группа, период, простые и сложные вещества?

Группа — последовательность атомов по возрастанию заряда ядра, обладающих однотипным электронным строением.

Период — последовательность атомов по возрастанию заряда ядра и заполнению электронами внешней электронной оболочки.

Простые вещества: вещества состоящие из атомов одного химического элемента.

Сложные вещества: вещества образованы из атомов нескольких химических элементов.

Дать характеристику элементам Cl, Al, K, N.

Хлор— элемент 17-й группы, третьего периода периодической системы, с атомным номером 17, активный неметалл. При нормальных условиях — ядовитый газ желтовато-зелёного цвета, с резким запахом.

Алюми́ний — элемент 13-й группы, третьего периода , с атомным номером 13. Алюминий — лёгкий, парамагнитный металл серебристо-белого цвета.

Калий — элемент I группы, четвертого периода, атомный номер 19, серебристо-белый, очень легкий, мягкий и легкоплавкий металл.

На́трий — элемент I группы, третьего периода, с атомным номером 11, мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета.

Что такое электроотрицательность?

Эле́ктроотрица́тельность — фундаментальное химическое свойство атомов оттягивать к себе электроны других атомов.

Окислительно-восстановительные свойства.

Любая окислительно-восстановительная реакция состоит из процессов окисления и восстановления. Окисление – это процесс отдачи электронов атомом, ионом или молекулой реагента. Вещества, которые отдают свои электроны в процессе реакции и при этом окисляются, называют восстановителями.

Ионная химическая связь.

Прочная химическая связь, образующаяся между атомами с большой разностью электроотрицательностей, при которой общая электронная пара полностью переходит к атому с большей электроотрицательностью.

Что такое катионы? На какие группы делят катионы?

Катионы – положительно заряженные ионы, могут быть простыми – образованы одним атомом, и сложными – образованы группой атомов.

Что тако анионы? какие группы делять анионы?

Анионы – отрицательно заряженные ионы. Могут быть простыми – образованы одним атомом, и сложными – образованы группой атомов.

Ковалентная химическая связь.

Ковалентная связь— химическая связь, образованная перекрытием пары валентных электронных облаков.

Что такое ковалентная полярная и ковалентная неполярная связь?

Полярная ковалентная связь – связь между атомами с различной электроотрицательностью и несимметричным распределением общей электронной пары.

Ковалентная неполярная связь образована атомами неметаллов с одинаковой электроотрицательностью.

Какими особенностями характеризуется строение атомов металлов?

1) На внешнем энергетическом уровне 1-3 электрона;

3) большое количество свободных орбиталей.

Что такое водородная связь?

Водородная связь — форма ассоциации между электроотрицательным атомом и атомом водорода, связанным ковалентно с другим электроотрицательным атомом.

Что такое металлическая связь? Что сближает эту химическую связь с ионной и ковалентной связями?

Металлическая связь — химическая связь между атомами в металлическом кристалле, возникающая за счёт перекрытия их валентных электронов. Также как и ковалентная и ионная связи, она образуется за счет создания общих электронов.

Что такое полимер, мономер, структурное звено, степень полимеризации?

Полимерами называют вещества, молекулы которых состоят из множества повторяющихся структурных звеньев.

Мономер – низкомолекулярное вещество, используемое для получения полимера.

Структурное звено – многократно повторяющаяся в макромолекуле группа атомов.

Степень полимеризации – число структурных звеньев в макромолекуле.

Дата добавления: 2018-09-23 ; просмотров: 52 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

источник

  • Мономеры (с небольшой ММ) – исходные вещества из которых синтезируются полимеры. Например, из n-молекул этилена получают полиэтилен.
  • Олигомеры (с ММ менее 540) – молекула в виде цепочки из небольшого числа одинаковых составных звеньев. Этим олигомеры отличаются от полимеров, в которых число звеньев теоретически неограниченно. Верхний предел массы олигомера зависит от его химических свойств. Свойства олигомеров сильно зависят от изменения количества повторяющихся звеньев в молекуле и природы концевых групп; с момента, когда химические свойства перестают изменяться с увеличением длины цепочки, вещество называют полимером. Так, этилен также является исходным соединением для получения олигомеров этилена, являющихся основой ряда синтетических смазочных масел.
  • Полимеры (высокомолекулярные, с ММ от пяти тысяч до пятисот тысяч) – молекулы построены из множества повторяющихся элементарных звеньев, образующихся в результате взаимодействия и соединения друг с другом одинаковых или разных простых молекул – мономеров.
  • Сверхвысокомолекулярные полимеры с ММ более полумиллиона.
  • Линейные. В макромолекулах линейных полимеров структурные звенья последовательно соединены друг с другом в длинные цепи. Цепи изгибаются в различных направлениях или сворачиваются клубком. Именно эта особенность строения придает эластичность полимерам. Из природных полимеров линейное строение имеют целлюлоза, амилоза, каучук, а из синтетических – полиэтилен.
  • Разветвленные. Макромолекулы разветвленных полимеров – это длинные цепи с короткими боковыми ответвлениями. Такое строение имеют, например амилопектин.
  • Сетчатые (пространственные). Макромолекулы сетчатых полимеров представляют собой длинные цепи, связанные поперечными связями. Такая макромолекула имеет три измерения в пространстве. Высокомолекулярными соединениями с пространственной структурой являются: шерсть, резина.
  • Гомополимеры – полимеры, состоящие из одного вида звеньев (поливинилхлорид, поликапроамид, целлюлоза).
  • Сополимеры – полимеры, состоящие из звеньев разного строения.

В зависимости от расположения этих звеньев различают статистические и чередующиеся сополимеры, а также привитые сополимеры, блок-сополимеры и гребнеобразные.

Статистические сополимеры образованы цепочками, содержащими химические группы различной природы, получают путём полимеризации смеси нескольких исходных мономеров.

Чередующиеся сополимеры характеризуются цепочками, в которых чередуются радикалы разных мономеров.

Привитые сополимеры – это разветвленные высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых состоят из основной цепи и боковых ответвлений, различающихся по составу или строению.

Блок-сополимеры построены из достаточно протяженных цепочек (блоков) одного мономера, соединенных по концам с достаточно протяженными цепочками другого мономера. В блок-сополимерах, составленных из компонент с разными свойствами, возникают суперрешетки, построенные из выделившихся в отдельную фазу блоков различной химической природы.

Размеры блоков зависят от соотношения исходных мономеров. Так, хрупкому полистиролу добавляют устойчивость к растяжению до 40 % путем сополимеризации с 5−10 % полибутадиена, и получается ударопрочный полистирол, а при 19 % полистирола в полибутадиене материал демонстрирует каучукоподобное поведение.

Гребнеобразные сополимеры – это привитые сополимеры с очень длинными боковыми цепочками. Гребнеобразные сополимеры с длинными боковыми алкильными ответвлениями применяют в производстве органических стёкол, плёнок, лакокрасочных материалов, пропиточных составов для бумаги, ткани, древесины, кожи и др.

Склонность гребнеобразных полимеров к структурообразованию обусловливает использование их в качестве загустителей моторных масел и смазок. Одно из важных и перспективных свойств гребнеобразных полимеров, в боковых ответвлениях которых присутствуют мезогенные группы, – их способность формировать жидкокристаллическую фазу.

Технология изготовления термопластов довольно проста: полимерные гранулы засыпают в камеру термопластавтомата, где, при необходимой температуре, переходят в текучее состояние, затем расплавленная масса попадает в специальную форму, где происходит прессование и дальнейшее охлаждение. Как правило, большинство термопластов может быть использовано вторично.

2. Реактопласты (термореактивные пластмассы), после нагревания частично и необратимо разрушаются и не восстанавливают исходных свойств (сетчатые пространственные полимеры). При нагревании они вначале плавятся, а затем переходят в твердое неплавкое состояние за счет изменения структуры. Процесс переработки реактопластов необратим – они не размягчаются вторично.

Изготовление реактопластов, в отличие от термопластов, происходит с помощью порошкового пресс-формования. Предварительно порошок, из которого изготавливается данный полимер, засыпается в пресс-форму, где происходит прессование при определенной температуре и давлении. Данный способ изготовления полимерных материалов позволяет получить необходимое вещество с заданными характеристиками.

1. Стереорегулярные (тактические) полимеры:

  • изотактический полимер – полимер, в котором заместители расположены в пространстве по одну сторону от основной полимерной цепи;
  • синдиотактический полимер – полимер, в котором заместители расположены по одну и другую сторону от основной полимерной цепи периодически.

Стереорегулярные полимеры способны кристаллизоваться, они обладают большей прочностью и теплостойкостью.

2. Нестереорегулярные (атактические) полимеры – полимеры, в которых заместители расположены беспорядочно (по одну и по другую сторону от основной полимерной цепи). Атактические полимеры не способны кристаллизоваться и уступают по большинству эксплуатационных свойств стереорегулярным полимерам такого же химического состава. Представляет собой более мягкий материал, напоминающий каучук.

По структуре полимера

  1. Кристаллические, содержащие более 2/3 кристаллических структур (полиэтилен, полипропилен, тефлон).
  2. Аморфные, содержащие не более нескольких процентов кристаллических структур (все сетчатые полимеры).
  3. Аморфно-кристаллические, содержащие от 25 до 70% кристаллических структур (полиэтилен высокого давления).

источник

Читайте также:  Укладка волос для пушистых волос
Adblock
detector