Химические полимеры Печать
Оценка пользователей: / 11
ПлохоОтлично 
Практическая химия

Полимеры – химические вещества, молекулы которых представляют собой цепочки повторяющихся мономеров. Мономеры – химические соединения, состоящие из простых молекул. В молекуле полимера содержится большое количество мономеров.

Примеры самых известных мономеров  - этилен, стирол, пропилен, винилхлорид, изопрен, фенол, бутадиен. К примеру, пропилен – это мономер. А из него получают полимер полипропилен. Соответственно, из мономера этилена получают полимер полиэтилен и т. д.

Процесс соединения мономеров в полимеры называют полимеризацией.

Реакция полимеризации


Что же происходит с мономерами в результате реакции полимеризации? Процесс полимеризации можно сравнить с нанизыванием бусинок на нитку, где одна бусинка – это мономер. А нанизанные на нитку бусинки образуют полимер. Конечно, это очень примитивное сравнение. На самом деле всё гораздо сложнее.

Низкомолекулярные мономеры соединяются в высокомолекулярные, образуя длинные цепочки. Количество молекул в таких цепочках огромно. Иногда оно доходит до сотен тысяч.

В зависимости от способа образования различают полимеры, образованные поликонденсацией, и полимеры, полученные с помощью реакции полиприсоединения.

Поликонденсация


Поликонденсация – реакция, в результате которой большое количество одинаковых мономеров или мономеров двух разных групп соединяются в макромолекулы. При этом образуются ещё и низкомолекулярные побочные продукты – вода, хлороводород, аммиак, метиловый спирт, диоксид углерода.

Силиконы,    полиэстеры, полиамиды, поликарбонаты, аминопласты и др. получаются в результате реакции поликонденсации.

Полиприсоединение

При полиприсоединении, как и при поликонденсации, молекулы полимеров образуются путём присоединения молекул мономеров ступенчато. То есть, каждый последующий мономер присоединяется к предыдущему, который уже находится в цепочке молекул  полимера. В процессе реакции полиприсоединения побочные продукты не образуются. В этом главное отличие реакции полиприсоединения от реакции поликонденсации.

Примеры реакций полиприсоединения – получение полимера полиуретана и отвердение эпоксидных смол.

В зависимости от состава полимеры подразделяют на органические, неорганические и элементоорганические.

В молекулы органических полимеров входят атомы углерода, кислорода, водорода, азота, серы.

Если в состав полимера входят атомы всех перечисленных химических элементов и атомы алюминия, титана, кремния, то такие полимеры называются элементоорганическими.

Неорганическими считают полимеры, в молекулах которых нет атомов углерода.

Химия высокомолекулярных полимеров появилась после того, как русский химик и ученый Александр Михайлович Бутлеров создал теорию химического строения органических веществ.  Бутлеров доказал, что если изменяется строение молекулы вещества, то изменяются и его свойства, даже если состав молекулы остаётся прежним. Это открытие позволило начать изменение химических веществ. В результате были получены абсолютно новые полимеры.

Структура полимеров

Многообразие полимеров объясняется структурой их молекул.

Структура молекул химических полимеров бывает линейная и пространственная.

Полимеры, имеющие линейную структуру, выглядят как длинные цепочки, зигзагообразные или закрученные в спираль.  Такие полимеры в твердом состоянии обладают высокой эластичностью. Пример полимера с линейной структурой молекулы – полиэтилен. Благодаря его эластичности, из полиэтилена можно изготовить практически любое изделие формовкой.

В полимерах с пространственной структурой цепи макромолекул в поперечном направлении соединены прочными химическими связями. Такие полимеры обладают жёсткостью и термостойкостью, не растворяются в органических растворителях. Пример – кремнийорганические полимеры силиконы.

Благодаря своим уникальным эксплуатационным свойствам, полимеры применяются практически во всех отраслях промышленности для изготовления различных деталей. В строительстве полимеры используют для приготовления новых типов бетона, где они заменяют минеральные вяжущие вещества. Пластмассы, искусственный каучук, линолеум, оконные и дверные блоки, отделочные и звукоизоляционные материалы, краски, эмали, лаки, клеи – всюду присутствуют полимеры. Из полимеров изготавливают различные трубы, шланги, плёнки, которые незаменимы в сельском хозяйстве. Широко применяются полимеры в самолётостроении и автомобилестроении.

Наука не стоит на месте. Новые химические технологии дают возможность производить всё новые полимерные материалы с заданными свойствами.