Реферат полімери їх властивості та застосування

Обновлено: 02.07.2024

Полимеры — это высокомолекулярные вещества с молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольких миллионов. Свойства полимеров во многом обусловлены не только молекулярной массой, но и химическим составом звеньев, пространственной конфигурацией молекул, степенью разветвленности молекул, типом связей между молекулами, способом производства полимера. В зависимости от всех этих параметров свойства полимеров могут различаться очень сильно.

Практически все полимеры являются хорошими диэлектриками, обладают низкой теплопроводностью, высокой механической прочностью. Стеклообразные полимеры бьются без острых осколков. Линейные полимеры обладают способностью к обратимым деформациям; поддаются ориентации макромолекул под влиянием механических нагрузок (на этом свойстве основано производство пленок и волокон). Важным качеством полимеров является резкое изменение характеристик при введении небольших количеств примесей.

Полимеры существуют в различных агрегатных состояниях: в виде тягучей жидкости (смазки, клеи, лаки и краски, герметики), в виде эластичных материалов (резины, силикон, эластомеры, поролон) и в виде твердых пластмасс (полиэтилен, полипропилен, поликарбонат и т.д.).

Полимеры в качестве химических веществ могут:
— образовывать новые химические связи между молекулами;
— образовывать новые связи между отдельными звеньями молекулы;
— присоединять боковые звенья к основной цепочке молекул;
— распадаться на отдельные мономеры.

Образование полимеров

Искусственные полимеры получают в результате трех типов реакций: полимеризации, поликонденсации, химических реакций. Полимеризацией называется процесс присоединения повторяющихся цепочек молекул (звеньев) к активному центру роста макромолекулы. Механизм полимеризации состоит из таких этапов, как:
— образование центров полимеризации;
— рост молекул путем последовательного присоединения новых звеньев;
— перенос центров полимеризации на другие молекулы, которые начинают активно расти;
— разветвление молекул;
— прекращение процесса роста молекул.

Для того чтобы вызвать полимеризацию в исходном низкомолекулярном сырье, используют различные способы воздействия: высокое давление, высокие температуры, воздействие светом или облучением, катализатором. В результате полимеризации химический состав сырья и готового продукта остается одним и тем же, но меняется структура вещества.

Поликонденсацией называется процесс изготовления полимеров из многофункциональных соединений методом перегруппировки атомов и отделения побочных продуктов (воды, низкомолекулярных соединений). Способом поликонденсации, например, производят поликарбонаты, полиуретаны, фенолальдегидные смолы.

Применение

Современная экономика просто немыслима без различных полимеров. Да мы и сами состоим из природных полимеров: белков, нуклеинов, полисахаридов.

Производство полимеров в промышленных масштабах началось в начале 20-го века. Практически одновременно промышленность начала производить искусственные полимеры методом переработки целлюлозы и синтетические полимеры методом переработки низкомолекулярного сырья (фенола, формальдегида, стирола, винилхлорида, акрила). На основе эфиров целлюлозы изготавливали, в частности, целлулоид, пленки, лакокрасочные материалы. Например, развитие кинематографа напрямую связано с появлением нитроцеллюлозных прозрачных пленок. Из синтетических полимеров перед Второй мировой войной особо важным было получение искусственного каучука, оргстекла, фенолформальдегидных смол.

В настоящее время полимеры используются практически во всех областях производства. Из них делают игрушки и строительные материалы, имплантаты, ткани, лекарственные средства, смазку для станков, защитные маски и очки, оптические стекла, навесы и окна, мебельные ткани и наполнители, кожезаменители и обработанные натуральные кожи, резины, упаковочные материалы, рекламную продукцию, корпуса приборов, ткани и волокна искусственные и синтетические, пленки различного назначения, конструкционные материалы, материалы для электротехнической и радиотехнической индустрии, украшения, ионообменные и эпоксидные смолы, пластики с экстремальными свойствами (жаростойкие и морозоустойчивые, повышенной твердости, пожаробезорасные ит.д.). Полимеры служат основой для производства композиционных материалов.

Работы А.М. Бутлерова, С.В. Лебедева и других русских химиков, создавших теории строения органических веществ и разработавших оригинальные методы синтеза полимеров и каучуков, сыграли большую роль в развитии производства синтетических материалов. В настоящее время производятся большие работы по созданию новых видов строительных пластмасс, клеев, герметизирующих материалов.

Химия одна из важнейших областей естествознания, сыгравшая огромную роль в создании современной научной картины мира. Ныне в сферу действия химической науки вовлечены примерно 100 доступных для химических исследований элементов (существующих в природе и полученных посредством ядерного синтеза) и их самых разнообразных соединений. Первые сведения о химических превращениях относятся к очень давним временам, когда еще не было понятия химического элемента. Но люди плавили металл, изготовляли стекло, красили ткани. Так постепенно накапливались факты и сведения, которые легли в основу первоначальной практической химии. Возникновение научной химии связано с именем Р. Бойля. Он впервые попытался дать определение химического элемента. Наша страна дала миру великих химиков, которые проникли в тайны строения вещества. Имена этих великих ученых Ломоносов и Менделеев. Ломоносов был родоначальником химии в России, а Менделеев поставил эту науку на такую высоту, с которой она стала светить всему миру. Долгое время усилия химиков были направлены только на то, чтобы научиться искусственным путем получать те вещества, которые встречаются в природе мало. И химия преуспела в этом!

Сейчас в лабораториях ученые создают такие вещества, для которых в природе нет никакого образца и подобия: вещества с необычными свойствами или комбинацией таких свойств. Возможности химии безграничны. Химики берут у природы нефть, газ, уголь, минеральные соли, силикаты и руды и превращают их в миллионы разнообразных веществ: краски, лаки, мыло, удобрения, моторное топливо, лекарства, пластмассы, искусственные волокна, биологически активные вещества, косметику и т. д.

Химия полимеров возникла только в связи с созданием А.М.Бутлеровым теории химического строения (начало 60-х г. XIX века). Большое число высокомолекулярных соединений (полимеров) получают синтетическим путем на основе простейших соединений и элементов нефтяного, углехимического, лесохимического и минерального происхождения в результате реакции полимеризации, поликонденсации и химических превращений одних полимеров (природных и синтетических) в другие. Особую группу составляют неорганические полимеры (пластичная сера, силикаты и др.) Например, путем реакции полимеризации из пропилена можно получить полипропилен.

n число, которое показывает сколько молекул низкомолекулярного вещества соединяется в макромолекулу. В зависимости от строения основной цепи полимеры делятся на линейные, разветвленные, пространственные (трехмерные). Линейная форма (зигзагообразная), когда структурные звенья соединены в длинные цепи последовательно одно за другим (полиэтилен, полипропилен). Линейные высокомолекулярные соединения могут иметь как кристаллическую, так и аморфную (стеклообразную) структуру.

Физико-механические свойства линейных и разветвленных полимеров во многом связаны с межмолекулярным взаимодействием за счет сил побочных валентностей. Так, например, молекулы целлюлозы взаимодействуют между собой по всей длине молекул, и это явление обеспечивает прочность целлюлозных волокон. А разветвленные молекулы крахмала взаимодействуют лишь отдельными участками, поэтому не способны образовывать прочные волокна. Особенно прочные волокна дают многие синтетические полимеры (полиамиды, полиэфиры, полипропилен и др.), линейные молекулы которых расположены вдоль оси растяжения. Трехмерные структуры могут лишь временно деформироваться при растяжении, если они имеют сравнительно редкую сетку (подобно резине), а при наличии густой пространственной сетки они бывают упругими или хрупкими в зависимости от строения.

Высокомолекулярные соединения делятся на две большие группы: гомоцепные, если цепь состоит из одинаковых атомов и гетероцепные, когда цепь включает атомы разных элементов. Внутри этих групп полимеры подразделяются на классы в соответствии с принятыми в химической науке принципами. Так если в основную или боковые цепи входят металлы, сера, фосфор, кремний и др., то полимеры относятся к элементоорганическим соединениям.

При нагревании полимер линейной структуры сначала будет размягчаться, затем по мере повышения температуры начнет плавиться, образуя вязкотекучую жидкость. Если нагревать дальше, то обнаружим, что полимер не перегоняется, а подвергается химическому разложению. Полимеры пространственной структуры разлагаются при нагревании, даже не переходя в вязкотекучее состояние. Например, температура плавления полиэтилена 110°С, а полипропилена 160-180°С. Многие полимеры характеризуются плохой растворимостью. Вещества линейной структуры все же могут, хотя и с трудом, растворяться в некоторых растворителях, образуя весьма вязкие растворы. Полиэтилен и полипропилен обладают свойствами предельных углеводородов. При обычных условиях эти полимеры не реагируют ни с серной кислотой, ни с щелочами. Концентрированная (дымящая) азотная кислота разрушает полиэтилен, особенно при нагревании. Они не обесцвечивают бромную воду и раствор перманганата калия даже при нагревании.

Важным свойством полимеров является их высокая механическая прочность, что в сочетании с другими свойствами (легкость, химическая стойкость и др.) обуславливает их широкое применение. При этом полимеры пространственной структуры оказываются особенно прочными. Например, полипропилен имеет более высокую механическую прочность, чем полиэтилен.

Высокомолекулярные вещества синтезируют непосредственно двумя способами - полимеризацией и поликонденсацией низкомолекулярных веществ.

Реакция полимеризации - это процесс соединения молекул в более крупные молекулы.

Реакция поликонденсации - это процесс образования высокомолекулярных веществ из низкомолекулярных, идущий с отщеплением побочного низкомолекулярного продукта (чаще всего воды).

Пластмассами называются материалы, изготовляемые на основе полимеров, способные принимать при нагревании заданную форму и сохранять ее после охлаждения. Как правило, пластмасса - смесь нескольких веществ; полимер - лишь одно из них, но самое важное. Он связывает остальные компоненты в однородную единую массу. Первоначально пластмассы получали на основе природных полимеров производных целлюлозы, каучука, молочного белка казеина и др.; потом в качестве связующих стали применять и синтетические полимеры фенолформальдегидные смолы, полиакрилаты, полиэфиры и др. Общее для всех пластмасс то, что во время формования изделий их полимерсвязующее находится в вязкотекущем состоянии, а при эксплуатации в стеклообразном или кристаллическом. По масштабу производства пластмассы занимают первое место среди полимерных материалов.

В них сочетаются большая механическая прочность, малая плотность, высокая химическая стойкость, хорошие теплоизоляционные электроизоляционные свойства и т.п. Пластмассы производятся из доступного сырья, они легко поддаются переработке в самые разнообразные изделия. На начальных стадиях формирования изделия из пластмассы молекулы полимера практически всегда имеют линейную или разветвленную структуру. Если эта структура сохраняется и после формования, пластмасса может многократно при нагревании возвращаться в вязкотекущее состояние. Материалы, обладающие этим свойством, называют термопластичными (термопластами). К их числу относятся полиэтилен, полистирол, полиамиды, поликарбонаты. Такие полимеры при нагревании размягчаются и в этом состоянии легко изменяют форму. При следующем нагревании они снова размягчаются и т.д. Если же в процессе формования изделия происходит сшивка макромолекул, и полимер, твердея, приобретает сетчатое строение, то такую пластмассу уже нельзя возвратить в вязкотекущее состояние нагреванием или растворением. Эти пластмассы называются термореактивными (реактопластами). Среди них пластики на основе фенолформальдегидных, алкидных, эпоксидных смол. Такие пластмассы при нагревании сначала становятся пластичными, но затем утрачивают пластичность, становятся неплавкими и нерастворимыми. Повторно перерабатывать такой материал в новое изделие невозможно.

В пластмассы входят: наполнители (древесная мука, ткань, асбест, стекловолокно и др.), снижающие стоимость материала и улучшающие его механические свойства; пластификаторы (например, сложные высококипящие эфиры), повышающие эластичность, устраняющие хрупкость; стабилизаторы (антиоксиданты, светостабилизаторы), которые способствуют сохранению свойств пластмасс в процессе их переработки и использования, красители, сообщаемые материалу требуемую окраску; и другие вещества.

Сейчас синтезируется множество различных полимеров, из которых делают пластмассы. Вот названия некоторых из них:

Полиэтилен (-CH2-CH2-) n твердый, белого цвета, термопластичный, немного жирный на ощупь, напоминает парафин.

Используют для изоляции электропроводов и кабелей. Водо- и газонепроницаемость позволяет использовать их как упаковочный материал. Химическая стойкость дает возможность изготавливать из него разного рода трубы, емкости для перевоза и хранения различных агрессивных жидкостей. Изготавливают в больших количествах предметы бытового назначения: посуду, упаковки и т.д.

Полипропилен (-СН2-СН2-) n имеет много общего с полиэтиленом

(твердый, белый, термопластичный). В отличие от полиэтилена, он размягчается при более высокой температуре (160°170°) и имеет повышенную прочность. Полипропилен идет на изготовление высокопрочной изоляции, труб, деталей машин, химической аппаратуры. Изделия из полипропилена могут использоваться при более высоких температурах (120°140°С), чем изделия из полиэтилена. Поливинилхлорид (-СН2-CH) n термопластичный. По составу и строению Сl его можно рассматривать как хлорпроизводное полиэтилена. Поливинилхлорид устойчив к действию кислот и щелочей, обладает хорошими диэлектрическими свойствами, большой механической прочностью. Он практически не горит, но легко разлагается при нагревании, выделяя при этом хлороводород. На основе поливинилхлорида получают пластмассы двух типов: винипласт, обладающий значительной жесткостью, и пластикат более мягкий. Из винипласта готовят химически стойкие трубы, детали химических аппаратов, аккумуляторные банки и др. Пластикат идет на изготовление линолеума, искусственной кожи, клеёнки, используется для изоляции проводов.

Полистирол (-СН2-СН-) n это термопластичный материал, твёрдый,

хрупкий, почти прозрачный или непрозрачный материал, может быть разного цвета, обладает высокими диэлектрическими свойствами, химически стойкий к щелочам и кислотам (кроме азотной кислоты). Полистирол легко поддается формованию. Из него готовят широкий ассортимент изделий. Как хороший диэлектрик полистирол идет на производство деталей электро- и радиоаппаратуры. Так же из него готовят декоративно-отделочные материалы, разного рода панели, облицовочные плиты и др. Полистирол широко используется для изготовления предметов бытового назначения осветительной аппаратуры, посуды, галантереи. Детских игрушек. Разновидностью полистирола является пенополистирол. Он имеет структуру застывшей пены с закрытыми порами. Материал этот очень лёгкий. Он используется в качестве теплозвукоизоляционного материала в строительстве.

Полиметилметакрилат (-СН2-С-) n

Это твёрдое, бесцветное, прозрачное и светостойкое вещество, не разбивается при ударе, устойчиво к растворам кислот и щелочей. Из-за своей прозрачности полимер получил название органического стекла. Применяется для остекленения самолётов, судов, вагонов, используется для производства светотехнических изделий, линз, в качестве материала для лазерной техники и т.д.

Фенолформальдегидные пластмассы это термореактивный материал. Из фенолформальдегидных пластмасс при использовании древесной муки в качестве наполнителя готовят пресспорошки, а из них широкий ассортимент радио и электротехнических изделий (штепселя, розетки, радиодетали, телефонные трубки и т.д.). Применяя в качестве наполнителя волокнистые материалы, например, хлопковый линтер, получают так называемые волокнисты, из которых изготовляют технические детали, рейки, втулки, фланцы, переключатели и т.д. При использовании хлопчатобумажной ткани образуется прочная пластмасса-текстолит. Из него делают особенно ответственные детали машин: шестерни, вкладыши подшипников, подкладочные кольца, шкивы и т.п. Широко известны древесно-слоистые пластики. Они прочны, дешевы и с успехом применяются в качестве конструкционного материала, при изготовлении мебели и т.д. Очень ценными свойствами обладают стеклопластики, которые готовятся пропиткой стеклоткани синтетическими смолами. Это материалы особой прочности, повышенной теплостойкости. Лучшие сорта стеклопластиков превосходят по прочности некоторые сорта сталей. Кроме того, стеклопластики в 5 раз легче стали. Они используются для изготовления крупногабаритных конструкций. Так же ценными синтетическими полимерными материалами являются пенопласты. Некоторые из них в 700 раз легче стали и в 100 раз легче воды. Химизация народного хозяйства одно из основных направлений научно-технического прогресса, характеризующееся внедрением методов химической технологии, химического сырья, материалов и изделий из них в материальное производство в целях его роста эффективности, и в непроизводственную сферу для улучшения условий и повышения уровня медицинского, культурного и бытового обслуживания населения. Промышленная реализация достижений полимерной химии в 2030-х гг. XX века послужила началом современного этапа химизации народного хозяйства. Химизация народного хозяйства интенсивный процесс. В 19511975ггю мировое производство пластических масс увеличилось с 1,63 до 39,0 млн. в 24 раза. Применяются пластические массы в качестве конструкций, изоляций, фрикционных, антифрикционных, декоративных и других материалов.

Особое внимание следует обратить на одну из современных тенденций строительства внедрение полимерных материалов во все отрасли строительства и, в частности, отделочные работы. Полимерные материалы в отличие от традиционных минеральных материалов требуют тщательного соблюдения технологии. Например: при использовании полимерных связующих в полимерцементных работах или полимерных мастиках необходимо строго соблюдать дозировку, порядок введения компонентов, температурные и временные режимы, чистоту рабочего места. Применение полимерных строительных материалов необходимое условие для внедрения современных индустриальных методов в строительстве, позволяет облегчить и упростить использование строительных конструкций, повысить производительность труда, снизить затраты и сократить сроки строительных работ. Очень ценными свойствами обладают стеклопластики, которые готовятся пропиткой стеклоткани синтетическими смолами. Это материалы особой прочности, повышенной теплостойкости. Лучшие сорта стеклопластиков превосходят по прочности некоторые сорта сталей. Кроме того, стеклопластики в 5 раз легче стали. Они используются для изготовления крупногабаритных конструкций. Так же ценными синтетическими полимерными материалами являются пенопласты. Некоторые из них в 700 раз легче стали и в 100 раз легче воды. Химизация народного хозяйства одно из основных направлений научно-технического прогресса, характеризующееся внедрением методов химической технологии, химического сырья, материалов и изделий из них в материальное производство в целях его роста эффективности, и в непроизводственную сферу для улучшения условий и повышения уровня медицинского, культурного и бытового обслуживания населения. Промышленная реализация достижений полимерной химии в 2030-х гг. XX века послужила началом современного этапа химизации народного хозяйства. Химизация народного хозяйства интенсивный процесс. В 19511975ггю мировое производство пластических масс увеличилось с 1,63 до 39,0 млн. в 24 раза. Применяются пластические массы в качестве конструкций, изоляций, фрикционных, антифрикционных, декоративных и других материалов.

1. А. А. Тагер "Физикохимия полимеров”, М., химия, 1978.

2. В. А. Каргин, Г. Л. Слонимский "Краткие очерки по физико-химии полимеров”, изд. МГУ, 1960.

3. Третьяков Ю.Д., Химия: Справочные материалы. - М.: Просвещение, 1984.

4. Материаловедение/Под ред. Б.Н. Арзамасова. - М.: Машиностроение, 1986.

5. Донцов А. А., Догадкин Б. А., Шершнев В. А., Химия эластомеров, - М.: Химия, 1981.

Содержание

Введение
1. Особенности полимеров
2. Классификация
3. Типы полимеров
4. Применение
5. Наука о полимерах
Заключение
Список использованных источников

Введение

Цепочки молекул полипропилена.

Если связь между макромолекулами осуществляется с помощью слабых сил Ван-Дер-Ваальса, они называются термопласты, если с помощью химических связей — реактопласты. К линейным полимерам относится, например, целлюлоза, к разветвленным, например, амилопектин, есть полимеры со сложными пространственными трёхмерными структурами.

В строении полимера можно выделить мономерное звено — повторяющийся структурный фрагмент, включающий несколько атомов. Полимеры состоят из большого числа повторяющихся группировок (звеньев) одинакового строения, например поливинилхлорид (—СН2—CHCl—)n, каучук натуральный и др. Высокомолекулярные соединения, молекулы которых содержат несколько типов повторяющихся группировок, называют сополимерами или гетерополимерами.

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 и т. п.

1. 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;

Нужна помощь в написании реферата?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

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 гибкостью.

2. Классификация

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

Органические полимеры.

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.

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

По форме макромолекул полимеры делят на линейные, разветвленные (частный случай — звездообразные), ленточные, плоские, гребнеобразные, полимерные сетки и так далее.

Полимеры подразделяют по полярности (влияющей на растворимость в различных жидкостях). Полярность звеньев полимера определяется наличием в их составе диполей — молекул с разобщенным распределением положительных и отрицательных зарядов. В неполярных звеньях дипольные моменты связей атомов взаимно компенсируются. Полимеры, звенья которых обладают значительной полярностью, называют гидрофильными или полярными. Полимеры с неполярными звеньями — неполярными, гидрофобными. Полимеры, содержащие как полярные, так и неполярные звенья, называются амфифильными. Гомополимеры, каждое звено которых содержит как полярные, так и неполярные крупные группы, предложено называть амфифильными гомополимерами.

Нужна помощь в написании реферата?

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 при нагреве подвергаются необратимому химическому разрушению без плавления. Молекулы термореактивных полимеров имеют нелинейную структуру, полученную путём сшивки (например, вулканизация) цепных полимерных молекул. Упругие свойства термореактивных полимеров выше, чем у термопластов, однако, термореактивные полимеры практически не обладают текучестью, вследствие чего имеют более низкое напряжение разрушения.

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 (см. Химическая эволюция).

3. Типы полимеров

Синтетические полимеры. Искусственные полимерные материалы

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

Практически сразу же промышленное производство полимеров развивалось в двух направлениях — путём переработки природных органических полимеров в искусственные полимерные материалы и путём 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 ещё 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 плёнки, волокна, лакокрасочные материалы и загустители. Необходимо отметить, что развитие кино и фотографии оказалось возможным лишь благодаря появлению прозрачной плёнки из нитроцеллюлозы.

Производство синтетических полимеров началось в 1906 г., когда Л. Бакеланд запатентовал так называемую бакелитовую смолу — продукт конденсации фенола и формальдегида, превращающийся при нагревании в трёхмерный 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.

После войны возобновилось производство полиамидного волокна и тканей (капрон, нейлон), начатое ещё 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, шёлк). 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.

Нужна помощь в написании реферата?

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.

Огнеупорные полимеры

Многие полимеры, такие как полиуретаны, полиэфирные и эпоксидные смолы, склонны к воспламенению, что зачастую недопустимо при практическом применении. Для предотвращения этого применяются различные добавки или используются галогенированные полимеры. Галогенированные ненасыщенные полимеры синтезируют путем включения в конденсацию хлорированных или бромированных мономеров, например, гексахлорэндометилентетрагидрофталевой кислоты (ГХЭМТФК), дибромнеопентилгликоля или тетрабромфталевой кислоты. Главным недостатком таких полимеров является то, что при горении они способны выделять газы, вызывающие коррозию, что может губительно сказаться на располагающейся рядом электронике. Учитывая высокие требования экологической безопасности, особое внимание уделяется галоген-несодержащим компонентам: соединениям фосфора и гидроксидам металлов.

Действие гидроксида алюминия основано на том, что под высокотемпературным воздействием выделяется вода, препятствующая горению. Для достижения эффекта требуется добавлять большие количества гидроксида алюминия: по массе 4 части к одной части ненасыщенных полиэфирных смол.

Пирофосфат аммония действует по другому принципу: он вызывает обугливание, что вместе со стеклообразным слоем пирофосфатов даёт изоляцию пластика от кислорода, ингибируя распространение огня.

Новым перспективным наполнителем являются слоистые алюмосиликаты, производство которых создаётся в России[3].

4. Применение

Благодаря ценным свойствам полимеры применяются в машиностроении, текстильной промышленности, сельском хозяйстве и медицине, автомобиле- и судостроении, авиастроении, 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.

5. 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.

Список использованных источников

1. Энциклопедии полимеров, т. 1 — 3, гл. ред. В. А. Каргин, М., 1972 — 77;
2. Махлис Ф. А., Федюкин Д. Л., Терминологический справочник по резине, М., 1989;
3. Кривошей В. Н., Тара из полимерных материалов, М.,1990;
4. Шефтель В. О., Вредные вещества в пластмассах, М.,1991;

Нужна помощь в написании реферата?

Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему Полімери. Їх властивості та застосування. Презентация на заданную тему содержит 17 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!

116271 116276 116253 116249 116257 116267 116256 116263 116273 116264 116268 116265 116250 116261 116274 116254 116272 116258 116278 116251 116269 116260 116275 116259 116255 116266 116252 116277 116262 116270

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать её на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Мы в социальных сетях

Полимер (от греч. "πολυ" — много и "μερές" — часть) — это вещество, которое состоит из большого числа молекул. Эти молекулы связаны между собой в звенья и повторяются.

Немецкий химик Герман Штаудингер совместно с группой учёных на опытах доказал, что полимеры состоят из повторяющихся звеньев молекул, которые соединены между собой ковалентными связями. Это такая химическая связь, при которой два атома имеют общую электронную пару. То есть один электрон находится в одном атоме, другой — в другом и при этом они соединены. Учёные назвали такие молекулы "макромолекулами".

Химик также доказал, что пластмасса — это полимер (о пластмассе читайте ниже). За что получил Нобелевскую премию по химии в 1953 году.

ДНК — макромолекула, которая несёт в себе информацию о генах, т. е. наследственности человека

Типы полимеров

По химическому составу различают:

органические;
элементоорганические;
неорганические.

Органические полимеры:

природные;
искусственные (модифицированные);
синтетические.

Природные полимеры

Такие полимеры можно найти в природе. Человек не участвует в производстве таких полимеров. В качестве примера можно привести белки, крахмал, натуральный каучук, хлопок, шерсть и др.

Искусственные полимеры

Чтобы получить такие полимеры, человек проводит химические опыты. Например, чтобы получить модифицированный полимер, который затем будет применён при производстве красок, химики добавляют в раствор стирола в толуоле или ксилоле льняное или касторовое масло и нагревают его.

Пример такого полимера — целлюлоза.

Синтетические полимеры

Произвести такие полимеры можно с помощью химического синтеза (т. е. химическим путём). В синтезе участвуют высокомолекулярные органические продукты. Например, чтобы получить синтетический полимер лавсан нужно поликонденсировать (т. е. провести химический опыт) терефталевую кислоту и этиленгликоль.

Пример — капрон, нейлон, полиэтилен, полипропилен, полистирол, фенолформальдегидные смолы.

Элементоорганические полимеры

Содержат атомы других химических элементов, например кремния, алюминия, титана и др. Выделяют:

термостойкие полимеры;
полимеры с высокой электропроводностью и полупроводниковыми свойствами;
вещества с высокой твёрдостью и эластичностью;
биологические активные полимеры и др.

Химики получают такие полимеры при взаимодействии определённых органических веществ с солями или заменяя некоторые атомы углерода в молекулах на другие составляющие. Пример — полисилоксаны, полититаноксаны и др.

Неорганические полимеры

Полимеры, молекулы которых построены из неорганических боковых цепей (или неорганических радикалов). Неорганические полимеры можно обнаружить в составе земной коры.

Полимеры могут отличаться составом мономерных звеньев. Мономерное звено — это составная часть макромолекулы полимера. Различают:

гомополимеры;
гетерополимеры (или сополимеры).

Гомополимеры

Это такие полимеры, у которых одинаковые мономерные звенья. Например: полихлорвинил, поливинилацетат и полистирол.

Гетерополимеры

Это полимеры, которые имеют различные мономерные звенья. Например: сополимер хлористого винила с винилацетатом, сополимер стирола с бутадиеном.

Полимеры могут также подразделяются также на карбоцепные (или гомоцепные) и гетероцепные полимеры.

Карбоцепные полимеры

Главные цепи макромолекул таких полимеров включают только атомы углерода. Например: каучук.

Гетероцепные полимеры

Главные цепи макромолекул таких полимеров включают не только атомы углерода, но ещё и атомы кислорода, азота и серы. Например: простые эфиры (например, полиэтиленгликоль), сложные эфиры (глифталевые смолы, полипептиды (белки) и др.).

Полимеры также могут подразделяться в зависимости от расположения мономерных цепей в пространстве. Различают:

стереорегулярные (полимеры с линейной структурой);
нестереорегулярные (или атактические).

Строение макромолекул полимеров может быть различным. Таким образом, есть полимеры:

линейные;
разветвлённые;
лестничные;
трёхмерные сшитые (сетчатые, пространственные).

Полимеры можно получить разными способами:

если полимер получают с помощью поликонденсации, то такой полимер называют поликонденсационным (или реактопластами);
если с помощью полимеризации — речь идёт о полимеризационном полимере.

В зависимости от реакции полимера на нагревание выделяют:

термопластичные (полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол);
термореактивные полимеры (полиэфиры, эпоксидные, меламиновые и фенольные смолы).

Свойства полимеров

предотвращают передачу тепла (являются теплоизоляторами);
обладают большой эластичностью;
обладают высокой стойкостью в агрессивной химической среде;
являются диэлектриками (субстанциями, которые плохо проводят электрический ток, т. е. не пропускают его через себя).

Где используются полимеры?

Благодаря своим свойствам, полимеры используются сейчас во многих отраслях. Их используют для производства множества материалов.

Например, в строительстве — как материал для электротехнических конструкций, кабелей, проводов, труб, изоляционных эмалей и лаков. Полимеры химическим путём добавляют в состав бетона и железобетона, чтобы улучшить их качества. Полимеры используют при производстве плёнок и защитных покрытий, сеток и ограждений.

Полимеры также используют в автомобилестроении. Из них делают детали для машин: резину, решётки радиаторов, колпаки для колёс, чехлы для сидений, вентиляционные решётки, коврики; их добавляют в лаки и краски. Они используются также при производстве клея.

В нефтегазовой промышленности также используются полимеры: при производстве оборудования, например насосов, камер и т. д.

В медицине полимеры применяют для изготовления капсул для лекарств. Полимер поликарбонат используют даже при разработке искусственного сердца. А гиалуроновая кислота, которая также является полимером, используется в процессе наращивания тканей.

Молекулы и атомы

Любое вещество состоит из очень маленьких частиц, которые можно увидеть только через микроскоп. Эти частицы называются атомами. Когда атомы объединяются, получаются молекулы.

Количество молекул бесконечно, потому что различные атомы могут объединяться. Но если убрать одни атомы и заменить их другими, это будет уже другая молекула, а соответственно, другое вещество.

Пластмасса

Пластмассовые игрушки

Пластмасса — это полимер, который не существует в природе. Его производит человек.

Это сокращение слов "пластическая" и "масса". Такое название было дано, потому что, когда пластмассу производят, она может принимать любую форму и потом держать эту форму. Чтобы изготовить пластмассу, нужны кристаллические и аморфные полимеры и органические соединения, которые можно найти в нефти.

В пластмассу в процессе производства могут добавляться красители для изменения её цвета.

Читайте также: