Полимеры – это высокомолекулярные химические соединения (ВМС), макромолекулы которых образованы из множества мономерных звеньев. Молекулы полимеров характеризуются огромной молекулярной массой, от нескольких тысяч до нескольких миллионов атомных единиц массы. Существует несколько вариантов классификации полимеров.
- По химическому составу полимеры подразделяют на органические (полиэтилен), неорганические (силикаты) и элементоорганические (фторопласт-4).
- В зависимости от происхождения полимеры бывают природными, искусственными (модифицированными) и синтетическими.
- Классификация полимеров по составу их мономерных звеньев подразделяет полимеры на гомополимеры и гетерополимеры (или сополимеры).
- В зависимости от строения главной цепи, выделяют: гомоцепные и гетероцепные полимеры.
- По пространственному строению мономерных звеньев, полимеры подразделяются на стереорегулярные и нестереорегулярные (или атактические).
- По строению макромолекул полимеры бывают: линейные, разветвленные, лестничные и трехмерные сшитые (сетчатые, пространственные).
- В зависимости от реакции получения полимеры подразделяются также на полимеризационные и поликонденсационные.
- Важное практическое значение имеет классификация полимеров по отношению к температурному воздействию. По отношению к нагреванию выделяют термопластичные (полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол) и термореактивные полимеры (эпоксидные смолы).
Термопласты и их сокращенные обозначения
- АБС – привитой сополимер акрилонитрила, стирола с бутадиеновым или бутадиен-стирольным каучуком.
- АЦ – ацетат целлюлозы.
- ЛПЭНП – линейный полиэтилен низкой плотности.
- МС – сополимер стирола с метилметакрилатом.
- МСН – сополимер стирола с метилметакрилатом и акрилонитрилом.
- ПАН – полиакрилонитрил.
- ПА – полиамиды.
- ПАК – полиамидокислота.
- ПАР – полиарилаты.
- ПАС – полиалкилсульфон.
- ПБТ – полибутилентерефталат.
- ПВА – поливинилацетат.
- ПВС – поливиниловый спирт.
- ПВФ, фторопласт-1 – поливинилфторид.
- ПВХ – поливинилхлорид.
- ПВДФ, фторопласт-2 – поливинилиденфторид.
- ПВДХ – поливинилиденхлорид.
- ПИ – полиимиды.
- ПК – поликарбонаты.
- ПММА – полиметилметакрилат.
- ПО – полиолефины.
- ПП – полипропилен.
- ПС – полистирол.
- ППС – пенополистирол.
- ПСФ – полисульфон.
- ПТП – пентапласт.
- ПТФЭ, фторопласт-4, фторлон-4, тефлон – политетрафторэтилен
- ПТФХЭ, фторопласт-3. фторлон-3– политрифторхлорэтилен.
- ПУ – полиуретаны.
- ПФ – полиформальдегид.
- ПФО – полифениленоксид.
- ПЭ – полиэтилен.
- ПЭИ – полиэфиримид.
- ПЭВП, ПЭНД, ПНД – полиэтилен высокой плотности (низкого давления).
- ПЭНП, ПЭВД, ПВД – полиэтилен низкой плотности (высокого давления).
- ПЭО – полиэтиленоксид.
- ПЭСД – полиэтилен среднего давления.
- ПЭТФ – полиэтилентерефталат.
- САМ – сополимер стирола с α-метилстиролом.
- САН – сополимер стирола с акрилонитрилом.
- СТД – сополимер триоксана с диоксоланом.
- СФД – сополимер формальдегида с диоксаланом.
- ТАЦ – триацетат целлюлозы.
- ФН – фенилон.
- ХПЭ – хлорированный полиэтилен.
- ХСПЭ – хлорсульфированный полиэтилен.
Что такое сополимеры
Полимеры, макромолекулы которых содержат несколько типов мономерных звеньев, называются сополимерами. Сополимеры, в которых звенья каждого типа образуют достаточно длинные непрерывные последовательности, сменяющие друг друга в пределах макромолекулы, называются блоксополимерами. К внутренним (неконцевым) звеньям макромолекулы одного химического строения могут быть присоединены одна или несколько цепей другого строения. Такие сополимеры называются привитыми (см. также Сополимеры). Полимеры, в которых каждый или некоторые стереоизомеры звена образуют достаточно длинные непрерывные последовательности, сменяющие друг друга в пределах одной макромолекулы, называются стереоблоксополимерами.
Реактопласты и их сокращенные обозначения
- БФ – фенолоформальдегидный олигомер, совмещенный с поливинилбутиралем.
- КС – кремнийогранические смолы.
- МАС – меламиноальдегидные смолы.
- НПС – ненасыщенные полиэфирные смолы.
- ПИ – полиимиды.
- ПЭЭК – полиэфирэфиркетон.
- ПУ – полиуретаны.
- ППУ – пенополиуретаны.
- ФС – фурановые смолы.
- ФФС – фенолформальдегидные смолы.
- ЭС – эпоксидные смолы.
Классификация по способу получения
Полимеры получают либо реакциями полимеризации, либо поликонденсацией.
| Полимеризация | Поликонденсация |
| Это присоединение одних молекул к другим за счет разрыва кратных связей. Побочные продукты, как правило, не образуются. Полиэтилен, полипропилен и др. | Образование полимера происходит за счет реакции замещения. При этом образуется низкомолекулярный побочный продукт. Фенолформальдегидная смола, капрон |
| Полимеризация — процесс образования высокомолекулярного вещества(полимера) путём многократного присоединения молекул мономера к активным центрам в растущей молекуле полимера. |
Например, образование полиэтилена происходит по механизму полимеризации:
| Поликонденсация – процесс образования высокомолекулярных соединений, протекающий по механизму замещения и сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных продуктов (обычно это вода). |
Например, образование капрона протекает по механизму поликонденсации:
Эластомеры и их сокращенные обозначения
- БК – статический сополимер изобутилена и 0,6 -3,0 % изопрена.
- ДСТ-30 – термоэластопласт с 30% блоков стирола.
- СКД – цис-полибутадиеновый.
- СКДЛ – цис-полиизобутиленовый (литиевый катализатор).
- СКИ – цис-полиизопреновый.
- СКМС-30 – бутадиен-метилстирольный.
- СКН-18, СКН-26 – бутадиен-нитрильные с указанным содержанием нитрила акриловой кислоты в макромолекуле (в %) и т.д.
- СКС-30, СКМС-30 – бутадиен-стирольный, бутадиен-метилстирольный с 30% стирола в молекуле.
- СКС-30А – бутадиен-стирольный низкотемпературной полимеризации.
- СКТВ – метилвинилсилоксановый [до 1% (мол.) винилового мономера]
- СКЭП – сополимер этилена (40-70%) и пропилена.
- СКЭПТ – сополимер этилена, пропилена и 1-2% несопряженного диена.
- СКУ – полиуретановый.
- ТЭП – термоэластопласт, блок-сополимер бутадиена и стирола.
Химические свойства
Реакции высокомолекулярных соединений определяются функциональной группой. Если в соединении есть гидроксогруппа-ОН, то полимер вступает в те же реакции, что и спирты. Если в макромолекуле присутствует карбоксильная группа –СООН, то для полимера характерны те же реакции, что и для карбоновых кислот.
Реакционная способность повышается при наличии двойных связей и функциональных групп. Также они обуславливают способность отдельных макромолекул сшиваться поперечными связями. Примерами образования поперечных связей могут быть вулканизация и перевод линейных макромолекул термореактивных полимеров в сетчатые структуры.
Применение полимеров
Сложно переоценить значение полимеров с точки зрения их практического применения. В современном мире практически не найдется ни одной сферы жизни человека и общества, науки и бизнеса где не применялся бы хотя бы один вид полимеров.
Наиболее активное применение полимерные материалы получили в производстве автомобилей, машин и оборудования; в авиационной и аэрокосмической индустриях; в индустрии разработки и создания медицинских аппаратов и инвентаря. Остановимся на некоторых из направлений практического использования полимерных материалов более подробно.
Применение полимеров в автомобильной индустрии
Основная статья: Полимеры в автомобилестроении
Надежность работы современного автомобиля, долговечность и комфорт его эксплуатации, а также (что важно) безопасность передвижения могут быть обеспечены только при условии применения полимерных материалов — пластмасс, резин, лаков и красок и прочее.
Из пластмасс изготовляют кузова и кабины автомобилей и их отдельные крупногабаритные детали, разнообразные малогабаритные детали конструкционного и декоративного назначения, теплоизоляционные и звукоизоляционные детали и др.
К важнейшим и наиболее материалоемким резиновым изделиям для автомобилестроения относятся шины. Большое значение в этой отрасли промышленности имеют также многочисленные резино-технические изделия, от качества которых во многом зависит надежность работы автомобиля.
Лакокрасочные материалы применяемые для грунтования и окончательной отделки металлических поверхностей, должны образовывать покрытия, которые надежно защищают металл от коррозии (см. Защитные лакокрасочные покрытия), обладают высокой твердостью, эластичностью, ударопрочностью, термо- и износостойкостью.
Применение полимеров в авиастроении
Основная статья: Полимеры в авиастроении
Еще одним масштабным направлением практического применения широкой гаммы полимерных материалов является индустрия разработки, производства и эксплуатации летательных аппаратов.
Целесообразность применения полимеров в указанном направлении обусловлено их легкостью, вариабельностью состава и строения и следовательно, широким диапазоном технических свойств. Тенденция к расширению границ применения полимерных материалов характерна также и для производства ракет и космических аппаратов.
Основные полимеры и сегменты использования:
- Реактопласты;
- Термопласты;
- Пенопласты и сотопласты;
- Резина;
- Герметики и клеи;
- Лакокрасочные материалы.
Развернутую информацию на предмет использования полимеров по указанным сегментам в авиастроении вы найдете в основной статье, ссылка на которую указана в начале абзаца.
Применение полимеров в машиностроении
Основная статья: Применение полимеров в машиностроении
Пожалуй одним из ключевых направлений использования полимеров и материалов на их основе является машиностроение. Так например потребление пластических масс в этой отрасли уже становится соизмеримым (в единицах объема) с потреблением стали. Непрерывно, отмечают аналитики, возрастает также применение лакокрасочных материалов, синтетических волокон, клеев, резины и прощих веществ ии материалов на полимерной основе.
Целесообразность применения полимеров в машиностроении определяется, прежде всего, возможностью удешевления продукции. При этом улучшаются также важнейшие технико-экономические параметры машин: уменьшается масса, повышаются долговечность, надежность и прочие существенные свойства.
Применение полимеров в медицине
Основная статья: Полимеры в медицине
Благодаря широкой гамме свойств и физико-химических характеристик получаемых изделий полимеры и материалы на их основе получили огромное применение в медицине.
Применение полимерных материалов с целью изготовления изделий и техники медицинского назначения позволяет осуществлять серийный выпуск инструментов, предметов ухода за больными, специальной посуды и различных видов упаковок для лекарств, обладающих рядом преимуществ перед аналогичными изделиями из металлов и стекла: экономичностью, в ряде случаев — повышенной стойкостью к воздействию различных сред, возможностью выпуска изделий разового использования и прочее.
Особое внимание следует уделить вопросу применения полимерных материалов в фармакологии. Роль данной категории материаловв фармакологическом аспекте, пока относительно невелика. В лечебной практике их используют мало. К веществам, вводимым в организм, тем более к таким, которые должны в растворенном виде попасть в кровь, лимфу, межклеточные и клеточные полости и могут достигнуть любой части тела, любого его рецептора, предъявляются, естественно, очень жесткие требования.
Также отдельно следует остановиться и на вопросе практического использования полимерных материалов в таком медицинском сегменте, как – хирургия. Учитывая свойства получаемых изделий полимерные материалы получили активное применение сразу в нескольких сегментах современной хирургии:
- Восстановительная хирургия;
- Сердечно-сосудистая хирургия;
- Хирургия внутренних органов и тканей;
- Травматология и ортопедия;
- Применение полимеров в функциональных узлах хирургических аппаратов.
В заключении отметим, что полимеры в медицинском аспекте применяются также в вопросе создания кровезаменителей и плазмозаменителей.
Применение полимеров в пищевой промышленности
Основная статья: Полимеры в пищевой промышленности
Пожалуй самым известным для массового потребителя является вопрос использования полимеров для нужд пищевой промышленности.
Следует отметить, что полимеры в пищевой промышленности должны соответствовать комплексу определенных санитарно-гигиенических требований, обусловленных контактом этих материалов с продуктами питания. Обязательное условие применения полимерных материалов в пищевой промышленности — разрешение органов санитарного надзора, которое выдается на основании комплекса испытаний, включающих оценку органолептических свойств, а также санитарно-химическиеи токсикологические исследования полимеров и отдельных ингредиентов, входящих в состав композиционных материалов и изделий.
К числу наиболее крупных потребителей полимерных материалов в пищевой промышленности выступают “пищевое машиностроение” и производство тары и упаковки для хранения и транспортировки продуктов питания. При этом, в последнем случае, полимеры могут выступать и как основной материал (например, пластиковые бутылки), так и в качестве вспомогательных элементов и добавок, призванных (например) уберечь металлический контейнер от коррозии.
Сварка пластмасс
Сварке подвергаются только так называемые термопластичные пластмассы (термопласты), которые при нагревании становятся пластичными, а после охлаждения принимают первоначальные вид и свойства. Кроме них, существуют термореактивные пластмассы, которые изменяют свои свойства при нагреве. Нагревать пластмассы при сварке следует не выше температуры их разложения, т. е. в пределах 140—240 °С.
Пластмассы можно сваривать различными способами:
- нагретым газом;
- контактной теплотой от нагревательных элементов;
- трением;
- ультразвуком (рис. 8).
Основные условия для получения качественного соединения пластмасс при сварке следующие:
- Диаметр присадочного прутка не должен превышать 4 мм для достаточно быстрого его нагрева и обеспечения необходимой производительности сварки.
- Сварку следует вести по возможности быстро во избежание термического разложения материала.
- Необходимо точно выдерживать температуру сварки во избежание недостаточного нагрева или перегрева свариваемого материала.
На рис. 8 показано оборудование и методы сварки пластмасс.
Рис. 8. Сварочный экструдер для сварки пластмасс, полимеров
Применение полимеров в судостроении
Основная статья: Полимеры в судостроении
Благодаря использованию полимерных материалов значительно улучшаются технические и эксплуатационные характеристики судов, повышаются их надежность и долговечность, сокращается продолжительность и снижается трудоемкость постройки.
Современная судостроительная промышленность — один из крупнейших потребителей синтетических полимерных материалов, причем области их применения очень разнообразны, а перспективы использования практически неограниченны. Полимеры применяют для изготовления корпусов судов и корпусных конструкций, в производстве деталей судовых механизмов, приборов и аппаратуры, для окраски судов, отделки помещений и их тепло-, звуко- и виброизоляции, а также прочие полезные свойства.
Узнать больше о полимерах и полимерных материалах, прочитав свежие новости, изучив прочие материалы энциклопедии и библиотеки на портале MPlast.by вы можете на персональной странице темы – полимеры.
Реакция на термическую обработку
Существует два вида:
- Термопластичные
– после нагревания возвращаются в исходную форму. Могут многократно подлежать переработке.
- Термореактивные
– под воздействием высоких температур разрушаются.
В результате различных процессов переработки полученные полимеры делят на 4 основные группы:
- пластмассы
– полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, полиуретан;
- волокна
– ацетатный шелк, вискоза;
- эластомеры
– каучук, резина (вулканизированный каучук);
- биополимеры
— углеводы, белки, нуклеиновые кислоты.
Зачем красить пластик?
Необходимость покраски пластмасс продиктована с одной стороны эстетическими соображениями, а с другой — необходимостью защищать пластики. Ведь ничего вечного нет. Пластмасса хоть и не гниет, но в процессе эксплуатации и атмосферных воздействий она все равно повергается старению и деструкции. А нанесенный лакокрасочный слой защищает поверхность пластика от различных агрессивных воздействий и продлевает срок его службы.
На заводе покраска пластмассовых деталей трудностей не вызывает. Технологии здесь отлажены, да и речь в данном случае идет о покраске новых одинаковых деталей из одной и той же пластмассы. А вот в условиях мастерской маляры уже сталкиваются с проблемой, заключающейся в разнородности материалов различных деталей.
Вот здесь и приходится ответить себе на вопрос: «Что вообще такое пластмасса? Из чего ее делают, каковы ее свойства и основные виды?».
Определение типа пластика. Маркировка
Любой ремонт пластиковой детали должен начинаться с определения типа пластмассы, из которой изготовлена деталь. Если в прошлом это давалось не всегда просто, то сейчас «опознать» пластик легко — все детали, как правило, маркируются.
Обозначение типа пластмассы производители обычно выштамповывают с внутренней стороны детали, будь то бампер или крышка мобильного телефона. Тип пластика, как правило, заключен в своеобразные скобки и может выглядеть следующим образом: >PP/EPDM<, >PUR<, .
Задание: снимите крышку своего мобильного телефона и посмотрите из какого типа пластмассы он изготовлен. Чаще всего это >PC<.
Вариантов таких аббревиатур может быть очень много. Рассмотрим несколько самых распространенных в автомобилестроении типов пластмасс.
[править] Историческая справка
Просрали планету! Ведомости тоже в теме
В истории известен также эпичный пример употребления схожей фразы. Как пишет Хрущев, ссылаясь на расстрелянного Берию, которого уже не спросишь, в первые дни войны Сталин в отчаянии сказал членам Политбюро: «Ленин оставил нам пролетарское Советское государство, а мы его просрали».
Данный факт подтверждается рядом свидетельств современников:
| « | Сталин морально был совершенно подавлен и сделал такое заявление: «Началась война, она развивается катастрофически. Ленин оставил нам пролетарское Советское государство, а мы его просрали». Буквально так и выразился. | » |
| — Хрущёв Н. С., «Время. Люди. Власть. (Воспоминания)» | ||
| « | …из Белоруссии открывался прямой путь на Москву. Сталин был очень удручен. Когда вышли из наркомата, он такую фразу сказал: «Ленин оставил нам великое наследие, а мы, его наследники, все это просрали…» Мы были поражены этим высказыванием Сталина. | » |
| — Микоян А. И., «Так и было» | ||
| « | Сталин был в очень сложном состоянии […] Он сказал «Просрали». Это относилось ко всем нам, вместе взятым. Это я хорошо помню, поэтому и говорю. «Всё просрали», — он просто сказал. А мы просрали. Такое было трудное состояние тогда. | » |
| — (Из воспоминаний Молотова) Ф. Чуев, «Молотов. Полудержавный властелин» | ||
