Публикация материалов

Темы исследований

Наш баннер

Мы будем благодарны, если Вы установите наш баннер!
Баннер нашего сайта
Код баннера:
<a href="http://obuchonok.ru/" target="_blank"> <img src="http://obuchonok.ru/banners/banob2.gif" width="88" height="31" alt="Обучонок. Обучающие программы и исследовательские работы учащихся"></a>
Все баннеры...
Исследовательская работа: 
Проект "Полимеры"

Классификация полимеров

по происхождению

  • Природные – биополимеры (белки, коллоидная сера, натуральный каучук, целлюлоза, крахмал).
  • Синтетические – полимеры получаемые путем полимеризации (полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол и др.) или поликонденсацией (фенолформальдегидные смолы, капрон, найлон, лавсан и пр.).
  • Модифицированные – полученные в процессе модификации, в ходе которой исходный полимер подвергается физическим или химическим воздействиям и в результате превращается в новый полимер, имеющий иное химическое строение, а стало быть, иные свойства. Модификация, по сути, это превращение одних полимеров в другие. Еще в 1832 году французский химик А. Бракконо, действуя азотной кислотой на хлопок, получил нитроцеллюлозу.

По химическому составу

  • Органические (белки, каучуки, крахмал, клетчатка, инулин).
  • Неорганические, не содержащие органических звеньев ни в главной цепи, ни в ответвлениях макромолекулы (кварц, графит, силикаты, корунд, карбид бора).
  • Элементоорганические, макромолекулы которых состоят из углеводородных групп и неорганических звеньев. Они содержат в основной цепи органических радикалов неорганические атомы (Si, Ti, Al), сочетающиеся с органическими радикалами. В природе их нет. Искусственно полученный представитель – кремнийорганические соединения.

В зависимости от молекулярной массы (ММ)

  • 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.

По форме макромолекулы

  • 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.

По составу мономеров

  • 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.

По отношению к нагреванию


1. Термопласты (термопластичные пластмассы), при нагревании размягчаются и плавятся, а после охлаждения затвердевают, возвращаясь в исходное состояние без потери физических свойств (этими качествами обладают линейные и разветвленные полимеры). Эту способность они сохраняют неоднократно. Процесс изготовления изделий из термопластов является обратимым, что позволяет использовать отходы для повторной переработки.

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.

По пространственному строению

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).

Перейти к разделу: 3. Свойства полимеров

Партнеры и статистика