Как образуются органические полимерные молекулы

Полимеры. Общие сведения

Что такое полимер?

Полимерами называют высокомолекулярные химические соединения (ВМС) вещества, обладающие молекулярной массой от тысяч до нескольких миллионов атомных единиц. Макромолекулы полимеров образовываются из огромного количества повторяющихся мономерных звеньев. Свойства полимеров зависят от химической природы мономера, молекулярной массы, методом производства полимера, стереоструктурой молекул (расположением в пространстве) и степенью их разветвленности, а также связей между молекулами различной природы.

Большинство полимеров являются по природе диэлектриками, также имеют низкую теплопроводность и достаточно высокие механические характеристики.

Классификация полимеров

Разделение полимеров на четкие классы – достаточно сложное дело. В современной теории существует несколько подразделений полимерных материалов по видам:

  • полимеры могут быть природными или синтетическими, также бывают модифицированные полимеры;
  • по типу реакции образования полимеры делятся на полимеризационные и поликонденсационные;
  • в зависимости от химического состава полимеры подразделяются на неорганические (например, силиконы), органические полимеры (например, полистирол) и элементоорганические полимеры (например, фторопласты). При этом основной вид используемых полимеров – органические;
  • по методу переработки и соответствующему отношению к воздействию на них температуры полимеры делят на термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты). Первые способны перерабатываться многократно, вторые – как правило, нет;
  • по составу мономерных звеньев полимеры делят на гомополимеры и сополимеры (гетерополимеры);
  • также полимеры разделяются по строению главной цепи на гомоцепные и гетероцепные, по пространственному расположению мономерных звеньев на стереорегулярные и атактические (нестереорегулярные), по степени разветвления на линейные, разветвленные, лестничные и сшитые и т.д.

Рис. 1 Структура полимеров

Образование полимеров

В природе биологические полимеры или биополимеры получаются естественным путем в процессе жизнедеятельности растительных и животных организмов. Искусственные же полимеры производят как правило нефтехимические и газохимические предприятия путем двух основных видов химических реакций: полимеризации и поликонденсации

Полимеризация – это процесс синтеза полимера путем присоединения повторяющихся цепочек молекул (звеньев) мономера к активному центру роста макромолекулы высокомолекулярного соединения. В упрощенном виде механизм полимеризации можно расписать по следующим стадиям:

  • образование центров полимеризации;
  • рост макромолекул полимера при присоединения очередных звеньев;
  • возникновение новых центров полимеризации на других молекулы и их интенсивный рост;
  • возникновение разветвленных молекул полимеров;
  • прекращение роста макромолекул.

Обычно полимеризация не возникает при нормальных условиях. Для начала химического процесса полимеризации на низкомолекулярное сырье оказывают разнообразные методы воздействия в зависимости от каждого конкретного техпроцесса: воздействие светом или другим типом облучением, повышенным давление, высокими температурами. При этом, наиболее эффективно процесс идет в среде катализатора, подбираемого для каждого конкретного процесса получения определенного полимера персонально. При образовании полимеров при помощи полимеризации не выделяется побочных веществ реакции, химический состав веществ остается неизменным, но меняется структура связей в веществе.

Рис. 2 Завод по производству полиэтилена

Поликонденсация – это процесс синтеза полимеров из низкомолекулярных веществ при помощи перегруппировки атомов выделения побочных продуктов поликонденсации. Это могут быть различные низкомолекулярные соединения, например вода. Методом поликонденсации выпускают такие крупнотоннажные полимеры, как полиуретаны, поликарбонаты, фенолоальдегидные смолы.

Основные свойства полимеров

Строение макромолекул в виде цепи, а также различные типы связей между ними, возникшие при образовании молекул, определяют природу специальных физико-химических характеристик полимеров. Среди них важная особенность к пленко- и волокнообразованию, способности полимеров к вытяжке, прочности в определенных направлениях, эластичности и т.п. Такое строение полимерных молекул определяет тот факт, что вязкость растворов полимеров обычно высока. ВМС могут в высокой степени набухать в жидкостях, при этом образуя несколько видов систем, по свойствам находящихся между твердым жидким агрегатным состояниями.

Количество мономерных звеньев в макромолекулах полимеров и природа звена определяют молекулярную массу всего ВМС. Любой полимер всегда состоит из множества макромолекул, каждая из которых индивидуальна и отличается от других в том числе по длине цепи. Из-за этого факта молекулярная масса полимеров – всегда примерная средняя величина. Также из описанного следует, что важной характеристикой является молекулярно-массовое распределение (ММР), которое показывает в каком диапазоне молекулярных масс молекулы представлены в конкретном образце полимера. Чем меньше молекулярно-массовое распределение, тем стабильнее свойства полимеров и тем проще описать методики их переработки.

Полимеры могут находиться в нескольких агрегатных состояниях, которые отличаются от состояний обычных низкомолекулярных веществ, например в состоянии вязкотекучей жидкости, эластичном состоянии, такие как каучук, силикон, другие эластомеры, твердых пластмасс.

Типы переработки полимеров в изделия

Несмотря на то, что в повседневной жизни термин «переработка пластмасс» используется в значении сбора и вторичного производства изделий из уже использованного пластика, на самом деле у термина несколько другой смысл. Переработкой полимеров называют получение готовых изделий из синтезированных ранее полимеров, в том числе первичных.

Переработка полимеров, как правило происходит при высоких температурах от 150 до 500 градусов Цельсия в зависимости от природы конкретного полимера. Исключение составляют некоторые термореактивные пластики, например двухкомпонентные разновидности эпоксидных смол или пенополиуретана, которые реагируют при комнатной температуре. При переработке в полимер могут вводить разные добавки (в случае, например, не применяющегося в качестве чистого вещества ПВХ, добавки практически обязательны) для лучшей перерабатываемости, придания пластмассе нужных свойств или удешевления продукта. Наиболее употребляемыми аддитивами (добавками для полимеров) являются , например, наполнители, красители, стабилизаторы, пластификаторы, модификаторы, нуклеаторы и т.д.

Классификация полимеров по областям применения

Полимеры, главным образом, термопласты подразделяют по степени роста технических и эксплуатационных характеристик. Основной характеристикой полимера при этом является температура долговременной эксплуатации. В данном случае полимеры с известными допущениями и довольно большими разночтениями у разных авторов разделяют на три категории:

  • General purpose plastics или полимеры общего (общетехнического) назначения;
  • Engineering plastics или конструкционные пластики (полимеры инженерно-технического назначения);
  • Super-engineering plastics или суперконструкционные полимеры.

Также всё более важную роль в современной индустрии полимеров играет класс эластомеров или термоэластопластов (TPE, ТПЭ). По своим свойствам и методам переработки в изделия эти материалы аналогичны термопластам, при этом по внешнему виду и эксплуатационным свойствам близки к резине и каучуку. ТПЭ в быту повсеместно путают с резиной из-за способности этих материалов к значительным обратимым деформациям.

Также полимеры и их марки классифицируют по наиболее подходящему способу переработки — литьевые, экструзионные, пресс-порошки и т.п.

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Полимер

Полимер — высокомолекулярное соединение, вещество с большой молекулярной массой (от нескольких тысяч до нескольких миллионов. [1] ), состоит из большого числа повторяющихся одинаковых или различных по строению атомных группировок — составных звеньев, соединенных между собой химическими или координационными связями в длинные линейные (например, целлюлоза) или разветвленные (например, амилопектин) цепи, а также пространственные трёхмерные структуры.

Часто в его строении можно выделить мономер — повторяющийся структурный фрагмент, включающий несколько атомов. Полимеры состоят из большого числа повторяющихся группировок (звеньев) одинакового строения, называют например поливинилхлорид (—СН2—СНСl—)n, каучук натуральный и др. Высокомолекулярные соединения, молекулы которых содержат несколько типов повторяющихся группировок, называют сополимерами.

Полимер образуется из мономеров в результате реакций полимеризации или поликонденсации. К полимерам относятся многочисленные природные соединения: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, каучук и другие органические вещества. В большинстве случаев понятие относят к органическим соединениям, однако существует и множество неорганических полимеров. Большое число полимеров получают синтетическим путём на основе простейших соединений элементов природного происхождения путём реакций полимеризации, поликонденсации и химических превращений. Названия полимеров образуются из названия мономера с приставкой поли-: полиэтилен, полипропилен, поливинилацетат.

Благодаря ценным свойствам полимеры применяются в машиностроении, текстильной промышленности, сельском хозяйстве и медицине, автомобиле- и судостроении, в быту (текстильные и кожевенные изделия, посуда, клей и лаки, украшения и другие предметы). На основании высокомолекулярных соединений изготовляют резины, волокна, пластмассы, пленки и лакокрасочные покрытия. Все ткани живых организмов представляют высокомолекулярные соединения.

Содержание

Наука о полимерах

Наука о полимерах стала развиваться как самостоятельная область знания к началу Второй мировой войны и сформировалась как единое целое в 50-х гг. XX столетия, когда была осознана роль полимеров в развитии технического прогресса и жизнедеятельности биологических объектов. Она тесно связана с физикой, физической, коллоидной и органической химией и может рассматриваться как одна из базовых основ современной молекулярной биологии, объектами изучения которой являются биополимеры.

Синтетические полимеры. Искусственные полимерные материалы

Человек давно использует природные полимерные материалы в своей жизни. Это кожа, меха, шерсть, шелк, хлопок и т.п., используемые для изготовления одежды, различные связующие (цемент, известь, глина), образующие при соответствующей обработке трехмерные полимерные тела, широко используемые как строительные материалы. Однако промышленное производство цепных полимеров началось в начале XX в., хотя предпосылки для этого создавались ранее.

Практически сразу же промышленное производство полимеров развивалось в двух направлениях – путем переработки природных органических полимеров в искусственные полимерные материалы и путем получения синтетических полимеров из органических низкомолекулярных соединений.

В первом случае крупнотоннажное производство базируется на целлюлозе. Первый полимерный материал из физически модифицированной целлюлозы – целлулоид – был получен еще в начале XX в. Крупномасштабное производство простых и сложных эфиров целлюлозы было организовано до и после Второй мировой войны и существует до настоящего времени. На их основе производят пленки, волокна, лакокрасочные материалы и загустители. Необходимо отметить, что развитие кино и фотографии оказалось возможным лишь благодаря появлению прозрачной пленки из нитроцеллюлозы.

Читайте также  Как заварить чугун электросваркой на холодную

Производство синтетических полимеров началось в 1906 г., когда Л. Бакеланд запатентовал так называемую бакелитовую смолу – продукт конденсации фенола и формальдегида, превращающийся при нагревании в трехмерный полимер. В течение десятилетий он применялся для изготовления корпусов электротехнических приборов, аккумуляторов, телевизоров, розеток и т.п., а в настоящее время чаще используется как связующее и адгезивное вещество.

Благодаря усилиям Генри Форда, перед Первой мировой войной началось бурное развитие автомобильной промышленности сначала на основе натурального, затем также и синтетического каучука. Производство последнего было освоено накануне Второй мировой войны в Советском Союзе, Англии, Германии и США. В эти же годы было освоено промышленное производство полистирола и поливинилхлорида, являющихся прекрасными электроизолирующими материалами, а также полиметилметакрилата – без органического стекла под названием «плексиглас» было бы невозможно массовое самолетостроение в годы войны.

После войны возобновилось производство полиамидного волокна и тканей (капрон, нейлон), начатое еще до войны. В 50-х гг. XX в. было разработано полиэфирное волокно и освоено производство тканей на его основе под названием лавсан или полиэтилентерефталат. Полипропилен и нитрон – искусственная шерсть из полиакрилонитрила замыкают список синтетических волокон, которые использует современный человек для одежды и производственной деятельности. В первом случае эти волокна очень часто сочетаются с натуральными волокнами из целлюлозы или из белка (хлопок, шерсть, шелк). Эпохальным событием в мире полимеров явилось открытие в середине 50-х годов XX столетия и быстрое промышленное освоение катализаторов Циглера–Натта, что привело к появлению полимерных материалов на основе полиолефинов и, прежде всего, полипропилена и полиэтилена низкого давления (до этого было освоено производство полиэтилена при давлении порядка 1000 атм.), а также стереорегулярных полимеров, способных к кристаллизации. Затем были внедрены в массовое производство полиуретаны – наиболее распространенные герметики, адгезивные и пористые мягкие материалы (поролон), а также полисилоксаны – элементорганические полимеры, обладающие более высокими по сравнению с органическими полимерами термостойкостью и эластичностью.

Список замыкают так называемые уникальные полимеры, синтезированные в 60-70 гг. XX в. К ним относятся ароматические полиамиды, полиимиды, полиэфиры, полиэфир-кетоны и др.; непременным атрибутом этих полимеров является наличие у них ароматических циклов и (или) ароматических конденсированных структур. Для них характерно сочетание выдающихся значений прочности и термостойкости.

Классификация полимеров

По химическому составу все полимеры подразделяются на органические, элементоорганические, неорганические.

  • Органические полимеры. Образованы с участием органических радикалов (CH3, C6H5, CH2). Это смолы и каучуки.
  • Элементоорганические полимеры. 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.
  • Неорганические полимеры. Их основу составляют оксиды Si, Al, Mg, Ca и др. Углеводородный скелет отсутствует. К ним относятся керамика, слюда, асбест.

Следует отметить, что в технических материалах часто используют сочетания отдельных групп полимеров. Это композиционные материалы (например, стеклопластики).

По форме макромолекул полимеры делят на линейные, разветвленные, ленточные, пространственные, плоские.

По фазовому составу полимеры подразделяются на аморфные и кристаллические.

Аморфные полимеры однофазны и построены из цепных молекул, собранных в пачки. Пачки могут перемещаться относительно других элементов.

Кристаллические полимеры образуются тогда, когда их макромолекулы достаточно гибкие и образуют структуру.

По полярности полимеры подразделяют на полярные и неполярные. Полярность определяется наличием в их составе диполей – молекул с разобщенным распределением положительных и отрицательных зарядов. В неполярных полимерах дипольные моменты связей атомов взаимно компенсируются.

По отношению к нагреву полимеры подразделяют на термопластичные и термореактивные.

Термопластичные полимеры (полиэтилен, полипропилен, полистирол) при нагреве размягчаются, даже плавятся, а при охлаждении затвердевают. Этот процесс обратим.

Термореактивные полимеры на первой стадии образования имеют линейную структуру и при нагреве размягчаются, а затем, по причине протекания химических реакций, затвердевают (образуя пространственную структуру) и в дальнейшем остаются твердыми.

Природные органические полимеры

Природные органические полимеры образуются в растительных и животных организмах. Важнейшими из них являются полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты, из которых в значительной степени состоят тела растений и животных и которые обеспечивают само функционирование жизни на Земле. Считается, что решающим этапом в возникновении жизни на Земле явилось образование из простых органических молекул более сложных – высокомолекулярных.

Особенности полимеров

Особые механические свойства:

  • эластичность — способность к высоким обратимым деформациям при относительно небольшой нагрузке (каучуки);
  • малая хрупкость стеклообразных и кристаллических полимеров (пластмассы, органическое стекло);
  • способность макромолекул к ориентации под действием направленного механического поля (используется при изготовлении волокон и плёнок).

Особенности растворов полимеров:

  • высокая вязкость раствора при малой концентрации полимера;
  • растворение полимера происходит через стадию набухания.

Особые химические свойства:

  • способность резко изменять свои физико-механические свойства под действием малых количеств реагента (вулканизация каучука, дубление кож и т. п.).

Особые свойства полимеров объясняются не только большой молекулярной массой, но и тем, что макромолекулы имеют цепное строение и обладают уникальным для неживой природы свойством — гибкостью.

9.1. Методы получения полимеров

9 ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Полимеры — высокомолекулярные соединения, которые характе­ризуются молекулярной массой от нескольких тысяч до многих мил­лионов. Молекулы полимеров, называемые также макромолекулами, состоят из большого числа повторяющихся звеньев. Вследствие большой молекулярной массы макромолекул полимеры приобретают некоторые специфические свойства. Поэтому они выделены в особую группу химических соединений.

Отдельную группу также составляют олигомеры, которые по зна­чению молекулярной массы занимают промежуточное положение между низкомолекулярными и высокомолекулярными соединениями.

Различают неорганические, органические и элементоорганиче-ские полимеры. Органические полимеры, в свою очередь, подразде­ляют на природные и синтетические. В настоящей главе рассматри­ваются в основном органические синтетические полимеры.

9.1. Методы получения полимеров

Полимеры получают методами полимеризации или поликонденсации.

Полимеризация (полиприсоединение). Это реакция образо­вания полимеров путем последовательного присоединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера). Большой вклад в изуче­нии процессов полимеризации внесли отечественные ученые С.В.Лебедев, С.С.Медведев и др. и зарубежные исследователи Г.Штаудингер, Г.Марк, К.Циглер и др. При полимеризации не обра­зуются побочные продукты и соответственно элементный состав макромолекул не отличается от состава молекул мономеров. В каче­стве мономеров используются соединения с кратными связями: С=С, C=N, C=С, С=О, С=С=О,С=С=С, C=N, либо соединения с цикличе­скими группами, способными раскрываться, например:

Рекомендуемые файлы

В процессе полимеризации происходит разрыв кратных связей или раскрытие циклов у мономеров и возникновение химических связей между группами с образованием макромолекул, например:

По числу видов участвующих мономеров различают гомополиме-ризацию (один вид мономера) и сополимеризацию (два и более видов мономеров).

Полимеризация — самопроизвольный экзотермический процесс (DG *

RCH2 — СНСl * + СН2 = CHCl ® RCH2 — СНСl — СН2 — СНСl* и т.д.;

б) рост цепи происходит за счет присоединения к радикалам об­разующихся мономеров с получением новых радикалов;

в) передача цепи заключается в переносе активного центра на другую молекулу (мономер, полимер, молекулы растворителя):

В результате рост цепи прекращается, а молекула-передатчик, в данном случае молекула мономера, инициирует новую реакционную цепь. Если передатчиком служит полимер, то может произойти раз­ветвление цепи.

В стадии обрыва цепи происходит взаимодействие радикалов с образованием валентно-насыщенных молекул:

Обрыв цепи может также произойти при образовании малоактив­ных радикалов, которые не способны инициировать реакцию. Такие вещества называют ингибиторами.

Таким образом, регулирование длины и соответственно молеку­лярной массы макромолекул можно осуществлять с помощью ини­циаторов, ингибиторов и других веществ. Тем не менее передача и обрыв цепи могут происходить на различных этапах роста цепи, по­этому макромолекулы имеют различную молекулярную массу, т.е. полидисперсны. Полидисперсность является отличительной особен­ностью полимеров.

Радикальная полимеризация служит промышленным способом синтеза многих важных полимеров таких, как поливинилхлорид [-СН-СНСl-]n, поливинилацетат [-СН2-СH(ОСОСНз)-]n, полистирол [-СН2-СН(С6Н5)-]n, полиакрилат [-CH2-C(CH3)(COOR)-]n, полиэти­лен [-СН2-СН2-]n, полидиены [-CH2-C(R)=CH-CH2-]n, и различных сополимеров.

Ионная полимеризация также происходит через стадию образования активных центров, роста и обрыва цепи. Роль активных центров в этом случае играют анионы и катионы. Соответственно различают анионную и катионную полимеризацию. Инициа­торами катионной полимеризации служат электроноакцепторные соединения, в том числе протонные кислоты, например H2SO4 и НСl, неорганические апротонные кислоты (SnCl4, TiCl4, A1Cl3 и др.), металлоорганические соединения А1(С2Н5)3 и др. В качестве инициато­ров анионной полимеризации используются элекронодонорные веще­ства и соединения, в том числе щелочные и щелочноземельные ме­таллы, алкоголяты щелочных металлов и др. Часто одновременно используется несколько инициаторов полимеризации.

Рост цепи можно записать уравнениями реакции:

при катионной полимеризации и

при анионной полимеризации

Рассмотрим в качестве примера катионную полимеризацию изо-бутилена с инициаторами АlСl3 и Н2О. Последние образуют комплекс

Обозначив этот комплекс формулой H + X — процесс инициирова­ния полимеризации можно представить в виде

Возникающий комплексный катион вместе с противоионом X — образует макроион, который обеспечивает рост цепи:

С помощью некоторых комплексных инициаторов удается полу­чить полимеры, имеющие регулярную структуру (стереорегулярные полимеры). Например, таким комплексным инициатором может быть комплекс тетрахлорида титана и триалкилалюминия AIR3.

Метод ионной полимеризации используется в производстве поли-изобутилена [-СН2-С(СНз)2-]п, полиформальдегида [-СН2О-]n, поли­амидов, например поли-e-капроамида (капрона) [-NH-(CH2)5-CO-]n, синтетических каучуков, например бутадиенового каучука [-СН2-СН=СН-СН2-]n.

Методом полимеризации получают 3 /4 всего объема выпускаемых полимеров. Полимеризацию проводят в массе, растворе, эмульсии, суспензии или газовой фазе.

Читайте также  Как вставить лезвие в лобзик

Полимеризация в массе (в блоке) — это полимеризация жидкого мономера (мономеров) в неразбавленном состоянии. При этом получают достаточно чистый полимер. Основная сложность проведения процесса связана с отводом теплоты. При полимеризации в растворе мономер растворен в растворителе. При таком способе по­лимеризации легче отводить теплоту и регулировать состав и струк­туру полимеров, однако возникает задача удаления растворителя.

Эмульсионная полимеризация (полимеризация в эмульсии) заключается в полимеризации мономера, диспергирован­ного в воде. Для стабилизации эмульсии в среду вводят поверхност­но-активные вещества. Достоинство способа — легкость отвода тепло­ты, возможность получения полимеров с большой молекулярной мас­сой и высокая скорость реакции, недостаток — необходимость отмыв­ки полимера от эмульгатора. Способ широко применяется в промыш­ленности для получения каучуков, полистирола, поливинилхлорида, поливинилацетата, полиметилакрилата и др.

При суспензионной полимеризации (полимеризации в суспензии) мономер находится в виде капель, диспрегированных в воде или другой жидкости. В результате реакции образуются полимерные гранулы размером от 10 -6 до 10 -3 м. Недостаток метода — необходимость стабилизации суспензии и отмывки полимеров от стабилизаторов.

При газовой полимеризации мономер находится в газо­вой фазе, а полимерные продукты — в жидком или твердом состоя­нии. Метод применятся для получения полипропилена и других по­лимеров.

Поликонденсация. Реакция синтеза полимера из соединений, имеющих две или более функциональные группы, сопровождающаяся образованием низкомолекулярных продуктов 2О, NH3, HCl, СН2О и др.), называется поликонденсацией. Существенный вклад в изучении процессов поликонденсации внесли российские ученые В.Коршак, Г.Петров и другие, из зарубежных ученых — У.Карозерс, П.Флори, П.Морган и др. Поликонденсация бифункциональных соединений получила название линейной, например:

Конечным продуктом будет поли-e-капроамид [-CO-NH-(CH2)5-]n. Поликонденсация соединений с тремя или более функциональ­ными группами называется трехмерной. Примером трехмерной поликонденсации служит взаимодействие мочевины и формальдегида:

На первом этапе синтезируется олигомер линейной структуры:

На втором этапе при нагревании в кислой среде происходит даль­нейшая поликонденсация олигомера с выделением СН2О и возникно­вением сетчатой структуры:

Такой полимер невозможно превратит, в исходное состояние, он не обладает термопластичными свойствами и называется термо­реактивным полимером.

Кроме рассмотренной химической связи между мономерами при поликонденсации возникают химические связи между другими груп­пами мономеров, некоторые из них приведены в табл. 14.1.

Таблица 14.1. Химические связи между функциональными группами некото­рых мономеров, возникающих при их поликонденсации

Тесты по органической химии
для классов инженерно-химического профиля

См. также № 35, 38, 40/2002;
5, 7/2005

Высокомолекулярные соединения
(полимеры) • 11 класс

ЗАДАНИЕ. Среди предложенных утверждений выберите истинные.

ВАРИАНТ 1

1. Полимеры – это органические вещества, имеющие небольшую молекулярную массу, молекулы которых состоят из нескольких (не более 10) одинаковых повторяющихся групп атомов.

2. Молекулы полимеров называют макромолекулами.

3. Структурное звено – это многократно повторяющаяся в макромолекуле полимера группа атомов.

4. Реакцией полимеризации называется процесс получения макромолекулы полимера, сопровождающийся образованием побочного низкомолекулярного продукта (воды, аммиака, сероводорода и т.п.).

5. Стереорегулярные полимеры имеют неупорядоченное, хаотическое строение макромолекул.

6. Полипропилен получают с помощью реакции полимеризации.

7. Полимер тефлон обладает большей химической стойкостью по сравнению с золотом и платиной.

8. Термопластичность – это способность полимера при нагревании еще более затвердевать и упрочняться.

9. Полиэтилен неустойчив к действию высокой температуры.

10. В состав любой пластмассы входит только полимер.

11. Антипирен – это вещество, повышающее устойчивость пластмассы к действию концентрированных кислот и щелочей.

12. Полистирол обладает хорошими теплоизоляционными свойствами.

13. Эластомеры – это полимерные материалы, обладающие свойством пластичности.

14. Дивиниловый и изопреновый каучуки по своим физико-механическим свойствам (эластичности, устойчивости к истиранию) аналогичны натуральному каучуку.

15. Хлопок и лен являются натуральными волокнами растительного происхождения.

16. Искусственные волокна получают путем химической переработки природного волокнистого материала целлюлозы.

17. Синтетическое волокно лавсан получают реакцией полимеризации.

18. Синтетические волокна обладают такой же гигроскопичностью и устойчивостью к накоплению статического электричества, как и натуральные.

ВАРИАНТ 2

1. Мономеры – это низкомолекулярные органические соединения, использующиеся для синтеза полимеров.

2. Степень полимеризации – это число, показывающее, сколько элементарных звеньев содержится в макромолекуле полимера.

3. Структурное звено совпадает по химическому составу с молекулой мономера в том случае, когда полимер получен реакцией поликонденсации.

4. Реакцией сополимеризации называется процесс объединения множества молекул мономера одного вида в макромолекулу полимера.

5. Стереорегулярные полимеры обладают лучшими физико-механическими свойствами, чем нестереорегулярные.

6. Полистирол получают с помощью реакции поликонденсации.

7. Фенолформальдегидная смола – это термопластичный полимер.

8. Полиэтилен и полипропилен устойчивы к действию бромной воды и водного раствора перманганата калия.

9. Термореактивность – это способность полимера при нагревании еще более затвердевать и упрочняться.

10. Термопластичные полимеры перерабатывают в готовые изделия способом прессования.

11. Стабилизатор – это вещество, повышающее устойчивость пластмассы к действию солнечного света, ветра, перепадов температуры, радиации и т.п.

12. Полиметилметакрилат непрозрачен и практически не пропускает ультрафиолетовое излучение солнца.

13. Натуральный каучук затвердевает и становится хрупким при низких температурах, а при высоких размягчается и начинает плавиться.

14. Бутадиеновый каучук по физико-механическим свойствам (эластичности, устойчивости к истиранию) превосходит натуральный каучук.

15. Вискоза и ацетатный шелк являются синтетическими волокнами.

16. Натуральные волокна получают путем механической переработки природных волокнистых материалов.

17. Синтетическое волокно капрон получают реакцией полимеризации.

18. Синтетическое волокно лавсан широко используют для изготовления смешанных тканей на основе шерсти.

ВАРИАНТ 3

1. Полимеры – это органические вещества, имеющие большую молекулярную массу, молекулы которых состоят из множества одинаковых повторяющихся групп атомов.

2. Молекулы мономеров называют макромолекулами.

3. Структурное звено совпадает по химическому составу с молекулой мономера в том случае, когда полимер получен реакцией полимеризации.

4. Реакцией поликонденсации называется процесс объединения множества одинаковых молекул мономера в макромолекулу полимера.

5. Стереорегулярные полимеры имеют строго упорядоченное строение макромолекул.

6. Поливинилхлорид получают с помощью реакции сополимеризации.

7. Полиэтилен обладает большей химической стойкостью по сравнению с золотом и платиной.

8. Полистирол сгорает на воздухе с выделением большого количества сажи.

9. Термопластичность – это способность полимера размягчаться при нагревании и затвердевать при последующем охлаждении.

10. Термореактивные полимеры перерабатывают в готовые изделия способом литья под давлением.

11. Пластификатор – это вещество, облегчающее механическую переработку пластмассы за счет повышения ее пластичности.

12. Тефлоновые покрытия можно эксплуатировать при температуре 500 °С.

13. Эластомеры – это полимерные материалы, обладающие свойством эластичности.

14. Бутадиенстирольный каучук обладает повышенной водо- и маслостойкостью.

15. Капрон, лавсан, найлон являются синтетическими волокнами.

16. Синтетические волокна получают путем химической переработки природного волокнистого материала целлюлозы.

17. Синтетическое волокно нитрон получают реакцией полимеризации.

18. Капрон и найлон являются полиэфирными волокнами.

ВАРИАНТ 4

1. Мономеры – это высокомолекулярные органические соединения, использующиеся для синтеза полимеров.

2. Степень полимеризации и молярная масса не могут быть постоянными величинами даже для одного отдельно взятого полимера.

3. Структурное звено совпадает по химическому составу с молекулой мономера и в том случае, когда полимер получен реакцией полимеризации, и в том случае, когда он получен реакцией поликонденсации.

4. Реакцией сополимеризации называется процесс совместной полимеризации мономеров двух или нескольких веществ.

5. Стереорегулярные полимеры обладают худшими физико-механическими свойствами, чем нестереорегулярные.

6. Фенолформальдегидный полимер получают с помощью реакции поликонденсации.

7. Полиметилметакрилат – это термопластичный полимер.

8. Термореактивность – это способность полимера размягчаться при нагревании и затвердевать при последующем охлаждении.

9. Полиэтилен устойчив к действию концентрированной азотной кислоты при нагревании.

10. Пластмасса – это многокомпонентная система, в состав которой входят: полимер, наполнитель, пластификатор, стабилизатор, краситель, антипирен.

11. Получения стереорегулярных полимеров можно добиться путем использования в реакциях полимеризации и поликонденсации катализаторов Циглера–Натта (металлорганических соединений).

12. При горении поливинилхлорида не образуются токсичные продукты.

13. Натуральный каучук не меняет своих физических свойств ни при низких, ни при высоких температурах.

14. Бутадиенстирольный каучук обладает высокой водо- и газонепроницаемостью.

15. Медноаммиачное волокно, ацетатный шелк и вискоза являются искусственными волокнами.

16. Искусственные волокна получают путем химического синтеза из исходных мономеров.

17. Синтетическое волокно хлорин получают реакцией поликонденсации.

18. Лавсан является полиэфирным волокном.

Ответы (истинные утверждения):

вариант 1 – 2, 3, 6, 7, 9, 12, 14, 15, 16;
вариант 2 – 1, 2, 5, 8, 9, 11, 13, 16, 18;
вариант 3 – 1, 3, 5, 8, 9, 11, 13, 15, 17;
вариант 4 – 2, 4, 6, 7, 10, 11, 14, 15, 18.

ЛИТЕРАТУРА

Артеменко А.И., Тикунова И.В. Органическая химия. Учебник для 10–11 классов. М.: Просвещение, 1992, 192 с.;
Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А. Начала химии. Современный курс для поступающих в вузы. В 2-х томах. Т. 2. М.: 1-я Федеративная книготорговая компания, 1997;
Нифантьев Э.Е., Цветков Л.А. Химия 10–11. Органическая химия. Пробный учебник для 10–11 классов. М.: Просвещение, 1993, 192 с.

Полимеры

Содержание:

Предмет: Химия
Тип работы: Реферат
Язык: Русский
Дата добавления: 19.05.2019
  • Данный тип работы не является научным трудом, не является готовой работой!
  • Данный тип работы представляет собой готовый результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала для самостоятельной подготовки учебной работы.

Если вам тяжело разобраться в данной теме напишите мне в whatsapp разберём вашу тему, согласуем сроки и я вам помогу!

Читайте также  Как выбрать четверть в доске болгаркой

По этой ссылке вы сможете найти рефераты по химии на любые темы и посмотреть как они написаны:

Посмотрите похожие темы возможно они вам могут быть полезны:

Введение:

Полимер (греч. неорганическое полимерное соединение, получаемое путем повторения различных групп атомов, называемых «мономерными связями», соединяется с длинными макромолекулами химическими связями или координационными связями, причем число мономерных связей в полимерном соединении (степень полимеризации) должно быть достаточно большим. Во многих случаях количество звеньев можно считать достаточным для классификации молекулы как полимера, а природа молекулы изменяется при добавлении еще одного Мономерного звена. В общем случае полимеры-это вещества с молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольких миллионов.

Когда связи между макромолекулами образуются с помощью слабых ван-дер-ваальсовых сил, их называют термопластами, когда используют химические связи — реакционной пластичностью. Линейные полимеры, например целлюлоза, разветвленные полимеры, например амилопектин, есть полимеры, имеющие сложную пространственную трехмерную структуру.

В структуре полимеров можно выделить мономерную связь, повторяющийся структурный фрагмент, содержащий несколько атомов. Полимер состоит из ряда молекул одинаковой структуры, таких как поливинилхлорид (—CH2—CHCl—) n, природный каучук и другие полимерные соединения с молекулами, содержащими несколько типов повторяющихся групп.

Полимеры образуются из мономеров в результате реакций полимеризации или поликонденсации. Полимеры содержат большое количество природных соединений: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, каучук и другие органические вещества. Чаще всего этот термин относится к органическим соединениям, но есть и много неорганических полимеров.

Большое количество полимеров получают на основе реакций полимеризации, поликонденсации и химических превращений, синтетически до простейших соединений элементов природного происхождения. Название полимера образовано от названия мономера с приставкой Поли: полиэтилен, полипропилен, поливинилацетат и др.

Особенности полимеров

Специальные механические свойства:

  • Эластичность-способность к высокой обратимой деформации при относительно малых нагрузках;
  • Низкая хрупкость стеклообразных полимеров и кристаллических полимеров (пластмасс, органического стекла);
  • Способность макромолекул ориентироваться под действием направленных механических дисциплин (используется при изготовлении волокон и пленок).

Особенности полимерных растворов:

  • Низкая концентрация полимера раствор высокой вязкости;
  • Растворение полимера происходит после стадии набухания.

Специальные химические свойства:

  • Способность резко изменять свои физико-механические свойства под действием небольшого количества реагентов, вулканизация резины, дубление кожи и др.
  • Особые свойства полимеров объясняются не только их молекулярной массой, но и тем, что макромолекулы имеют цепную структуру и обладают гибкостью.

Классификация

По химическому составу все полимеры делятся на органические, органические элементы и неорганические.

Элементоорганические полимеры они входят в основную цепь органических радикалов-неорганические атомы (Si, Ti, Al) объединяются с органическими радикалами. Они не существуют в природе. Типичное органическое соединение кремния, полученное искусственным путем.

Сочетание использования этого технического материала хорошо сгруппировано. Это композитные материалы, например, стекловолокно. По форме полимера полимер делится на линейный, разветвленный, в особых случаях звездчатый, ленточный, плоский, гребенчатый, полимерный сетчатый и др.

Полимер делится по полярности (что влияет на растворимость различных жидкостей). Полярность полимерных связей определяется наличием в их составе диполей-молекул с рассеянным распределением положительных и отрицательных зарядов. В неполярных связях дипольные моменты связей атомов взаимно компенсируются. Полимер, звено которого имеет значительную полярность, называется гидрофильным или полярным.

Полимеры с неполярными связями-неполярные, гидрофобные. Полимеры, содержащие как полярные, так и неполярные связи, называются амфифилами. Гомополимеры называются амфифильными гомополимерами. Что касается нагрева полимера, то он делится на термопластичный и термореактивный.

Термопласты (полиэтилен, полипропилен, полистирол) размягчаются при нагревании, плавятся и твердеют при охлаждении. Этот процесс обратимый. Термореактивный полимер подвергается необратимому нагреву при растворении, не разрушая химию. Термореактивные полимерные молекулы имеют нелинейную структуру, которая получается путем сшивания цепных полимерных молекул (например, вулканизацией). Хотя упругие свойства термореактивных полимеров выше, чем у термопластичных смол, термореактивные полимеры обладают небольшой текучестью и низким напряжением разрушения.

Природные органические полимеры образуются в растительных и животных организмах. Наиболее важными из них являются полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты, которые в основном составляют организм растений и животных и обеспечивают функционирование жизни на Земле. Важным этапом в возникновении жизни на Земле считается образование из простых органических молекул более сложных макромолекул.

Типы полимеров

Человека используют для получения натуральных полимерных материалов. Это кожа, мех, шерсть, шелк, хлопок и т. д. образуют объемное полимерное тело, которое используется при изготовлении одежды, различных связующих веществ (цемент, известь, глина) и широко используется в качестве строительного материала при правильной обработке. Однако промышленное производство цепных полимеров началось еще в начале XX века, но предпосылки для этого появились раньше.

Практически сразу промышленное производство полимеров развивалось в двух направлениях — от органических низкомолекулярных соединений, синтезируемых путем переработки природных органических полимеров в искусственные полимерные материалы, до высокомолекулярных соединений.

В первом случае крупнотоннажное производство основано на целлюлозе. Первый полимерный материал из целлюлозного целлулоида, который был физически модифицирован, был получен в начале XX века. Крупномасштабное производство простых и сложных эфиров целлюлозы было организовано до и после Второй Мировой Войны и существует до сих пор. Они используются для производства пленок, волокон, красок и загустителей. Следует отметить, что разработка пленок и фотографий стала возможной только с появлением прозрачных пленок из нитроцеллюлозы.

Производство синтетических полимеров началось в 1906 году, когда Л. Бакланде запатентовал так называемую смолу бакланде-ресурс конденсации фенола и формальдегида на протяжении десятилетий, она использовалась при изготовлении электрических приборов, аккумуляторов, телевизоров, розеток и других корпусов. А теперь все чаще используется в качестве связующего и клея.

Благодаря усилиям Генри Форда перед Первой мировой войной началось бурное развитие автомобильной промышленности. Производство последнего было освоено накануне Второй мировой войны в Советском Союзе, Великобритании, Германии и США. В том же году было освоено промышленное производство полистирола и поливинилхлорида, которые являются отличными электроизоляционными материалами, и они получили название «оргстекло» -полиметилметакрил.

После войны производство полиамидных волокон и тканей началось еще до войны. В 50-х годах XX века были разработаны полиэфирные волокна, а производство тканей на их основе получило развитие под названием лавсан или полиэтилентерефталат. Полипропилен и искусственная шерсть из Нитрон-полиакрилонитрила — завершают перечень синтетических волокон, которые современные люди используют для одежды и производственной деятельности.

В первом случае эти волокна часто сочетаются с натуральными волокнами из целлюлозы или белков (хлопок, шерсть, шелк). Прорывом в мире полимеров является открытие в середине 50-х годов XX века быстрого промышленного развития катализаторов Циглера-Натта (полимерных материалов на основе полиолефинов), а также кристаллизующихся стереорегулярных полимеров. Затем в массовое производство был введен полиуретан-наиболее распространенный герметик, клей и пористые мягкие материалы (пенопласт), а также полисилоксаны — высокая термостойкость по сравнению с органическими полимерами.

Этот список заканчивается так называемыми уникальными полимерами, синтезированными в 60-70 — е годы XX века. К ним относятся ароматические полиамиды, полиимиды, полиэфиры, полиэфиркетоны и тому подобное. Непременным атрибутом этих полимеров является наличие ароматических циклов и (или) ароматических конденсационных структур. Они характеризуются сочетанием выдающихся значений прочности и термостойкости. Многие полимеры, такие как полиуретан, полиэстер и эпоксидная смола, часто не принимаются в практическом применении и склонны к воспламенению.

Для предотвращения этого используются различные добавки или используются галогеновые полимеры. Галогенированные ненасыщенные полимеры, например гексахлорэндометилентрагидрофталевая кислота (GHEMTFC), дибромнеопентиликоль или тетрабромфталевая кислота, синтезируются путем содержания хлорированного или бромированного мономера при конденсации, и основным недостатком таких полимеров является то, что они выделяют газ, вызывающий коррозию. Ввиду высоких требований к экологической безопасности особое внимание уделяется безгалогенным компонентам, а именно соединениям фосфора и гидроксидам металлов.

Действие гидроксида алюминия основано на том, что вода выделяется при высокотемпературном воздействии, что препятствует горению. Для достижения этого эффекта необходимо добавить большое количество гидроксида алюминия: к одной части ненасыщенной полиэфирной смолы добавляют 4 части по массе.

Заключение

Пирофосфат аммония действует по другому принципу: он вместе со стеклянным слоем пирофосфата изолирует пластик от кислорода и препятствует распространению огня. Новым перспективным наполнителем является слоистый алюмосиликат, производство которого осуществляется в России.

Благодаря своим ценным свойствам полимеры находят применение в машиностроении, текстильной промышленности, сельском хозяйстве и медицине, автомобилестроении и судостроении, авиастроении, а также в быту (на основе текстильных и кожаных изделий, посудомоечных макромолекулярных соединений, резиновых, текстильных, пластмассовых, пленочных и лакокрасочных покрытий). Все ткани живых организмов представляют собой полимерные соединения.

Наука о полимерах начала развиваться как самостоятельная область знаний к началу Второй мировой войны, а в развитии технического прогресса и жизни биологических объектов полимер тесно связан с физикой, физикой коллоидов и органической химией и может рассматриваться как одна из основ современной молекулярной биологии.

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Сайт предназначен для облегчения образовательного путешествия студентам очникам и заочникам по вопросам обучения . Наталья Брильёнова не предлагает и не оказывает товары и услуги.