Общая характеристика и классификация полимеров

Полистирол

Выполнил: студент группы ИХП-24

Ивашура А.А

Проверил: преподаватель Гулёмина Н.Н

Екатеринбург, 2014

Оглавление

Введение. 3

1 Историческая справка. 8

2. Описание полистирола. 9

3. Основные свойства. 11

3.1. Физические свойства. 11

3.2. Химические свойства. 15

4. Получение полистирола. 16

5. Структура полистирола. 19

6. Способы отверждения температура стеклования. 21

7. Применение в промышленности. 24

Заключение. 27

Список литературы.. 28

Введение

Общая характеристика и классификация полимеров

Полимером называется органическое вещество длинные молеку­лы которого построены из одинаковых многократно повторяю­щихся звеньев – мономеров.

Размер молекулы полимера определяется степенью полимери­зации nт.е. числом звеньев в цепи. Если n= от 10 до 20 вещества представляют собой легкие масла. С возрастанием n увеличива­ется вязкость вещество становится воскообразным наконец при n=1000 образуется твердый полимер. Степень полимеризации неограниченна: она может быть 10⁴ и тогда длина молекул достига­ет микрометров. Молекулярная масса полимера равна произве­дению молекулярной массы мономера и степени полимеризации. Обычно она находится в пределах от 10³ до 3×10⁵. Столь большая длина молекул препятствует их правильной упаковке и структура полимеров варьирует от аморф­ной до частично кристаллической. Доля кристалличности в зна­чительной мере определяется геометрией цепей. Чем ближе укла­дываются цепи тем более кристалличным полимер становится. Кристалличность даже в лучшем случае оказывается несовершенной.

Аморфные полимеры плавятся в диапазоне температур зави­сящем не только от их природы но и от длины цепей; кристалли­ческие имеют точку плавления.

По происхождению полимеры делятся на три группы: синтетические полимеры (искусственные) природные органические и природные неорганические полимеры.

Синтетические полимеры получаются путем ступенчатой или цепной полимеризации низкомолекулярных полимеров.

Природные неорганические полимеры – это например расплав магмы оксид кремния.

Природные органические полимеры образуются в результате жизнедеятельности рас­тений и животных и содержатся в древесине шерсти коже. Это протеин целлюлоза крахмал шеллак лигнин латекс.

Обычно природные полимеры подвергаются операциям выде­ления очистки модификации при которых структура основных цепей остается неизменной. Продуктом такой переработки явля­ются искусственные полимеры. Примерами являются натураль­ный каучук изготовляемый из латекса целлулоид представляю­щий собой нитроцеллюлозу пластифицированную камфарой для повышения эластичности.

Природные и искусственные полимеры сыграли большую роль в современной технике а в некоторых областях остаются неза­менимыми и до сих пор например в целлюлозно-бумажной про­мышленности. Однако резкий рост производства и потребления органических материалов произошел за счет синтетических поли­меров – материалов полученных синтезом из низкомолекуляр­ных веществ и не имеющих аналогов в природе. Развитие хими­ческой технологии высокомолекулярных веществ – неотъемлемая и существенная часть современной НТР. Без полимеров уже не может обойтись ни одна отрасль техники тем более новой. По химической структуре полимеры делятся на линейные разветв­ленные сетчатые и пространственные. Молекулы линейных поли­меров химически инертны по отношению друг к другу и связаны между собой лишь силами Ван-дер-Ваальса. При нагревании вязкость таких полимеров уменьшается и они способны обратимо переходить сначала в высокоэластическое а затем и в вязкотекучее состояния (рисунок 1). Поскольку единственным следствием нагрева является изменение пластичности линейные полимеры называют термопластичными. Не следует думать что термин «ли­нейные» обозначает прямолинейные наоборот для них более ха­рактерна зубчатая или спиральная конфигурация что придает таким полимерам механическую прочность.

Термопластичные полимеры можно не только плавить но и растворять так как связи Ван-дер-Ваальса легко рвутся под дей­ствием реагентов.

Разветвленные (привитые) полимеры более прочны чем ли­нейные. Контролируемое разветвление цепей служит одним из основных промышленных методов модификации свойств термопластичных полимеров.

Рисунок 1– Схематическая диаграмма вязкости термопластичных полимеров в зависимости от температуры: Т1 – температура перехода из стеклообразного в высоко эластичное состояние, Т2 – температура перехода из высокоэластичного в вязкотекучее состояние

Сетчатая структура характерна тем что цепи связаны друг с другом а это сильно ограничивает движение и приводит к изме­нению как механических так и химических свойств. Обычная ре­зина мягка но при вулканизации серой образуются ковалентные связи типа S-ноль и прочность растет. Полимер может приобрести сетчатую структуру и спонтанно например под действием света и кислорода произойдет старение с потерей эластичности и рабо­тоспособности. Наконец если молекулы полимера содержат реакционноспособные группы то при нагревании они соединяются множеством поперечных прочных связей полимер оказывается сшитым т. е. приобретает пространственную структуру. Таким образом нагрев вызывает реакции резко и необратимо изменяю­щие свойства материала который приобретает прочность и вы­сокую вязкость становится нерастворимым и неплавким. Вслед­ствие большой реакционной способности молекул проявляющей­ся при повышении температуры такие полимеры называют тер­мореактивными. Нетрудно представить, что их молекулы активны не только по отношению друг к другу но и к поверхностям ино­родных тел. Поэтому термореактивные полимеры в отличие от термопластичных обладают высокой адгезионной способностью даже при низких температурах что позволяет использовать их в качестве защитных покрытий клеев и связующего в композици­онных материалах.

Термопластичные полимеры получают по реакции полимери­зациипротекающей по схеме (рисунок 2).

Рисунок 2 – Реакции образования полимеров: а) – полимеризация, б) - поликонденсация

При цепной полимеризации молекулярная масса нарастает почти мгновенно промежуточные продукты неустойчивы реакция чувствительна к присутствию примесей и требует как правило высоких давлений. Неудивительно что такой процесс в естествен­ных условиях невозможен и все природные полимеры образова­лись иным путем. Современная химия создала новый инстру­мент — реакцию полимеризации и благодаря ему большой класс термопластичных полимеров. Реакция полимеризации реализует­ся лишь в сложной аппаратуре специализированных производств и термопластичные полимеры потребитель получает в готовом виде.

Реакционноспособные молекулы термореактивных полимеров могут образоваться более простым и естественным путем – посте­пенно от мономера к димеру потом к тримеру тетрамеру и т. д. Такое объединение мономеров их «конденсацию» называют ре­акцией поликонденсации; она не требует ни высокой чистоты ни давлений но сопровождается изменением химического состава а часто и выделением побочных продуктов (обычно водяного пара) (рисунок 2). Именно эта реакция реализуется в природе; она мо­жет быть легко осуществлена за счет лишь небольшого нагрева в самых простых условиях вплоть до домашних. Такая высокая технологичность термореактивных полимеров предоставляет ши­рокие возможности изготовлять различные изделия на нехимиче­ских предприятиях в том числе на радиозаводах.

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.

Поиск по сайту: