ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА

ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА

Тема 1

Введение. Главные понятия. Систематизация полимеров.

1. Полимерное состояние вещества.

2. Главные понятия.

3. Систематизация полимеров.

Посреди бессчетных природных и синтетических веществ выделяется группа соединений, отличающихся от других особенными физическими и хим качествами. К этим субстанциям относятся натуральный и синтетический каучуки, белки, целлюлоза, крахмал, неограниченное количество синтетических пластических масс и другие соединения. Все эти ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА вещества состоят из молекул-гигантов. Фактически всё, что окружает человека, будь то мебель, одежка, материалы его дома, даже его еда и он сам - содержат высокомолекулярные соединения. Люди давно употребляют хлопок и древесную породу, шерсть и шелк, различные клеи и лаки, но исследованием высокомолекулярных соединений химия занялась сравнимо не ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА так давно. Ну и на данный момент образование “смолистых” побочных товаров в органическом синтезе рассматривается как неудавшийся опыт, а пригоревшая еда как повод к ухудшению настроения. Но впору высохшая краска на полу либо успешно приклеенный каблук воспринимаются как обыденные детали быта, безо всяких ассоциаций с высокомолекулярными соединениями.

В итоге ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА бессчетных исследовательских работ было установлено не только лишь строение неких природных высокомолекулярных соединений, да и найдены пути синтеза их заменителей из доступных видов сырья. Появились новые отрасли индустрии, началось создание синтетического каучука, искусственных и синтетических волокон, пластических масс, лаков и красок, заменителей кожи и т.д. Были разработаны способы синтеза принципно новых ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА типов высокомолекулярных соединений, не много схожих на природные, к примеру, элементоорганические высокомолекулярные соединения, содержащие вместе с углеродом атомы кремния, алюминия, титана, бора, германия и др.

Химия высокомолекулярных соединений как самостоятельная наука сформировалась посреди ХХ века, но начала развиваться издавна. В 1833 году Й.Берцелиус ввел понятие “полимерия” для веществ схожего ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА состава, но разной молекулярной массы (О2 и О3, СН2=СН-СН3 и СН2=СН-СН2-СН3 и т.п. - на данный момент этот термин имеет другой смысл, см. ниже). 1-ые упоминания о синтетических высокомолекулярных соединениях относятся к 30-м годам XIX века. В 1831 году французский химик Бонастр получил стирол ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА, а уже в 1939 году был синтезирован полистирол; в 1838 году был синтезирован поливинилиденхлорид. До 20-х годов ХХ века полимерная химия вела насыщенный поиск методов получения синтетического каучука (Г.Бушарда, И.Кондаков, С.Лебедев и др.). В 30-х годах было подтверждено существование свободнорадикального и ионного устройств полимеризации. В это время У ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА.Карозерсом были развиты представления о поликонденсации (функциональность мономера, линейная и трехмерная поликонденсация). В 1937 году им был разработан способ получения волокнообразующего полиамида - найлона.

Принципно новые представления Г.Штаудингера о полимерах как о субстанциях, построенных из макромолекул, привели к началу 40-х годов к тому, что полимеры стали рассматривать как отменно новый ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА объект исследования химии и физики. 40-60-е годы XX века ознаменовались исследованием закономерностей поликонденсации, созданием теории смесей и статистической механики высокомолекулярных соединений (большой вклад занес П.Флори - на базе его работ сделаны способы определения строения и параметров макромолекул по данным измерения их вязкости, седиментации и диффузии). Предстоящее развитие химии высокомолекулярных соединений ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА ориентировано в область получения полимерных материалов с заблаговременно известными особенными качествами (крепкость, оптические и электронные характеристики и т.д.), также стыкуется с неуввязками биохимии и генной инженерии, переживающими в текущее время определенный бум.

Тяжело именовать ветвь людской деятельности, где не применялись бы полимеры. Хоть какое хотимое свойство материала - высочайшая ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА крепкость, малый вес, упругость, специальные электронные характеристики, хим стойкость, доступность резвого и массового производства и переработки в изделия сложной формы хоть какой цветовой палитры, - может обеспечить наверное какой-либо из полимеров. Полимеры могут быть превращены в крепкие твердые изделия, гибкие каучукоподобные массы, мягенькие и упругие пенопласты, ровненькие ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА и тонкие волокна, незапятнанные и прозрачные стеклообразные листы, набухшие желеобразные пищевые материалы и т.д. Они могут быть применены как связующие материалы, уплотнительные соединения, поронаполнители, опорные поверхности - короче, им доступно все, начиная с одежки и кончая галлактическими кораблями, включая даже подмену неких человечьих органов. Все это разъясняет, отчего наш век ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА время от времени именуют веком полимеров.

ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА

Высокомолекулярные соединения состоят из огромных молекул, молекулярная масса которых превосходит несколько тыщ, а время от времени может достигать и многих миллионов. Молекулы таких соединений состоят из композиций малых молекулодинакового либо различного строения.

Почти всегда высокомолекулярные соединения являются полимерами – субстанциями, молекулы ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА которых состоят из неоднократно циклических структурных единиц. В одну молекулу полимера могут заходить одна, две, а время от времени три и больше циклических структурные единицы.

Анализ строения 2-ух обычных высокомолекулярных соединений – каучука и целлюлозы – показал, что их макромолекулы состоят в главном из схожих участков – составных циклических звеньев. У натурального каучука такими звеньями ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА являются остатки изопрена, у целлюлозы – остатки глюкозы. Такие высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых построены из огромного числа схожих звеньев, по предложению 1-го из огромнейших химиков ХХ века Г.Штаудингера были названы высокополимерными соединениями. В текущее время их именуют просто полимерами. Низкомолекулярные вещества, способные к неоднократному соединению вместе с образованием макромолекул, именуются мономерами.

Обычно ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА, вещества, имеющие молекулярную массу до 500 углеродных единиц, числятся низкомолекулярными. При молекулярной массе 500....5000 вещества относятся к олигомерам, а при большей массе вещество считается высокомолекулярным веществом либо полимером. При этом не всякое высокомолекулярное вещество будет являться полимером. Высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых состоят из схожих циклических звеньев, поочередно связанных ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА в виде цепи, именуются полимерами.

-;

- маленькие воздействия (только одна сшивка каждой макромолекулы) приводят к значительному изменению параметров (дает трехмерную сшитую структуру);

- воздействие примыкающих по цепи заместителей на обскурантистскую способность многофункциональных групп (большая возможность кооперативных процессов);

- возможность хранения инфы с высочайшей плотностью (последовательности расположения пуриновых и пиримидиновых оснований в макромолекулах ДНК). А именно ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА, как будет рассмотрено дальше, полимеры сохраняют информацию о методе их получения (молекулярно-массовое рассредотачивание, композиционная неоднородность сополимеров) и переработке (ориентация, анизотропия параметров, степень кристалличности) - это не типично для низкомолекулярных веществ !

В отличие от низкомолекулярных веществ полимеры владеют рядом специфичных параметров.

Соответствующие особенности параметров полимеров:

1. Большая молекулярная масса ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА, которая является определяющим показателем всех черт.

2. Полидисперсность. Если у всех низкомолекулярных веществ величина молекулярной массы является неизменной, то полимеры характеризуются средним значением этой величиныпоскольку все полимеры состоят из полимергомологических цепей. (Полимергомологическими цепями именуются цепи, состоящие из одних и тех же мономерных звеньев, но отличающиеся друг от друга коэффициентом полимеризации. Полимер, состоящий ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА только из полимергомологических цепей, именуется химически незапятнанным).

3. Нелетучесть.

4. Полимеры способны набухать с образованием систем со качествами, промежными меж жидкостью и жестким телом.

5. Завышенная вязкость смесей (из-за огромных размеров молекулярных цепей).

6. Высочайшая крепкость и большая обратимая деформация (при соответственных критериях – кожа, хлопок, натуральный и синтетический каучук и т.д.). упругость ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА (цепное строение+упругость) - способность к огромным обратимым деформациям под действием малых нагрузок

7. Только для полимеров типично наличие высокоэластической деформации.

8. Полимеры способны к образованию пленок и волокон, т.е. к проявлению анизотропии параметров.

Естественно, все эти характеристики появляются не сразу для всех полимеров. Так, сетчатые полимеры, почти всегда изотропны ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА и не проявляют возможности к образованию волокон. Не все полимеры имеют высшую крепкость и т.д.

Эти особенности строения и параметров высокомолекулярных соединений свидетельствуют о высококачественном различии параметров высоко- и низкомолекулярных соединений и дают основания рассматривать полимерное состояние как особенное состояние вещества.

Главные ПОНЯТИЯ

В согласовании с предложениями ИЮПАК определения «полимер ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА», «олигомер», «составное звено» формулируются последующим образом.

Полимер– вещество, состоящее из молекул, характеризующихся неоднократным повторением 1-го либо более типов атомов либо групп атомов (составных звеньев), соединенных меж собой в количестве, достаточном для проявления комплекса параметров, который является фактически постоянным при добавлении либо удалении 1-го либо нескольких составных звеньев.

Олигомер– вещество, состоящее ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА из молекул, содержащих некое количество 1-го либо более типов атомов (составных звеньев), соединенных циклическим образом вместе. Физические характеристики олигомера отличаются при добавлении либо удалении 1-го либо нескольких составных звеньев его молекулы.

Составное звено – атомы либо группа атомов, входящих в состав цепи молекулы олигомера либо полимера.

Меньшее составное звено, повторением которого может ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА быть описано строение постоянного полимера, именуется составным циклическим звеном. Меньшее составное звено (атом либо группа атомов, совместно с боковыми группами), повторением которого создается постоянная макромолекула, олигомерная молекула либо блок, именуется составное циклическое звено. С другой стороны, наибольшее составное звено в структуре макромолекулы, олигомерной молекулы либо блока, которое образовалось из ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА одной мономерной молекулы, именуется мономерным звеном. К примеру, в целофане [-СН2-СН2-]n циклическое составное звено -СН2-, мономерное звено -СН2-СН2-.

Начальное вещество обычно именуется мономером. В согласовании с новыми советами ИЮПАК, под мономерной молекулой понимают молекулу, в итоге роли которой в процессе полимеризации образуются звенья основной структуры макромолекулы ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА. При поочередном соединении 2-ух, 3-х, 4 и т.д. мономеров образуются соответственно димер, тример, тетрамер и т.д. Если соединяются n молекул мономера, появляется полимерная молекула.

Число мономерных звеньев в макромолекуле (олигомерной молекуле, блоке либо цепи) именуется степенью полимеризации, либо поликонденсации n (число циклических звеньев в цепи). Молекулярная масса полимера ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА равна молекулярной массе m мономерного звена, выраженной в углеродных единицах и умноженной на степень полимеризации:

M = m×n, где m – молекулярная масса звена

Молекула полимера состоит из его низкомолекулярных аналогов, соединенных вместе п раз хим связями, где п – так именуемая степень полимеризации – может принимать очень огромные значения (10-ки и сотки тыщ ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА).

Соединение огромного числа малых молекул в итоге хим реакции в длинноватую цепную молекулу полимера приводит к появлению у последнего целого комплекса новых физико-механических параметров – упругости, эластичности, возможности к пленко- и волокнообразованию. Наличие длинноватых цепных молекул, имеющих хим, т.е. крепкие, связи повдоль цепи, и физические, т.е. слабенькие, связи ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА меж цепями, является более соответствующим признаком полимеров. Большая молекула полимера обладает определенной гибкостью.

Цепная молекула полимера именуется макромолекулой. Составляющие ее низкомолекулярные повторяющиеся структурные единицы, либо звенья, образованы низкомолекулярными субстанциями, способными к неоднократному соединению вместе в итоге хим реакции синтеза. Эти вещества именуют мономерами, а их соединение ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА в макромолекулу полимера происходит в итоге хим реакций, протекающих по законам цепных либо ступенчатых процессов. Разумеется, что степень полимеризации, т.е. число мономерных звеньев в одной макромолекуле, определяет молекулярную массу полимера, которая составляет 10-ки, сотки тыщ, а время от времени и миллионы углеродных единиц и равна молекулярной массе начального мономера, умноженной ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА на степень полимеризации:

Совсем ясно, что в процессе синтеза полимера, когда степень полимеризации п велика, фактически нереально получить совсем однообразные по размеру макромолекулы. Молекулярная масса полимеров является величиной усредненной по отношению к молекулярным массам отдельных макромолекул. В этом одно из принципных различий полимера от низкомолекулярного вещества, потому что ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА последнее характеризуется совсем определенным значением молекулярной массы.

Ниже приведены значения молекулярной массы неких природных и синтетических полимеров:

Вообщем говоря, нередко слово полимер употребляется в 2-ух смыслах: им именуют полимерные вещества и полимерные молекулы. Естественно, это не одно и то же. Верно личные молекулы высокомолекулярных соединений следует именовать макромолекулой либо полимерной молекулой ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА, а состоящее из макромолекул вещество – полимером. При всем этом под макромолекулой предполагается молекула, с высочайшей относительной молекулярной массой, структура которой включает неоднократно повторяющиеся звенья, которые по сути либо условно произошли от молекул с низкой молекулярной массой. В свою очередь, под молекулой с высочайшей относительной молекулярной массой ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА понимают такую молекулу, для которой изменение ее длины на одно либо маленький количество звеньев пренебрежимо оказывает влияние на молекулярные характеристики. В неких случаях такое определение несправедливо (к примеру, для полимерных носителей наследной инфы).

Сокращенно формула полимерной молекулы может быть записана в виде –[m]n–, где n – количество звеньев в ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА макромолекуле, черточки указывают на наличие концевых групп, отличающихся по собственному составу от состава звеньев.

Цепью именуется вся полностью либо часть макромолекулы (олигомерной молекулы либо блока) представляющая собой линейную либо разветвленную последовательность составных звеньев, находящихся меж 2-мя граничными составными звеньями, любая из которых может быть концевой группой либо точкой разветвления, либо какой ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА-нибудь другой особой группой макромолекулы. Основной цепью именуется линейная цепь, по отношению к которой все другие цепи (недлинные и длинноватые) могут считаться побочными.

Количество граммов полимера, равное молекулярной массе M, именуется главным молем.

Из полимеров выделяется большая группа веществ-олигомеров, владеющих качествами как низкомолекулярных, так и высокомолекулярных соединений. Олигомерная молекула ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА имеет промежуточное значение относительной молекулярной массы, структура которой включает малозначительное число циклических звеньев, которые по сути либо условно произошли от молекул с низкой молекулярной массой. Молекула рассматривается как имеющая промежную молекулярную массу, если ее удлинение либо укорочение на одно либо маленькое число звеньев приметно оказывает влияние на ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА молекулярные характеристики. Молекулярная масса олигомеров находится в зависимости от их хим строения и находится в границах от 500-1000 до 5 000-15 000, почаще от 500 до 6000, т.е. до такового размера цепи, когда начинают проявляться высокоэластические характеристики ВМС.

Номенклатура полимеров

Природные и некие синтетические полимеры имеют элементарные наименования ­– целлюлоза, коллаген, лигнин, капрон, лавсан, бакелит, тефлон и др ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА.

При использовании рациональной номенклатуры наименования синтетических полимеров появляется добавлением приставки поли– к наименованию низкомолекулярных соединений (мономеров), из которых данный полимер получен. Так, полимер, приобретенный поликонденсацией этиленгликоля и терефталевой кислоты, именуется полиэтиленгликоль-терефталатом (лавсан). Полимер, приобретенный полимеризацией тетрафторэтилена – политерафторэтилен (тефлон). Заглавие олигомеров появляется добавлением приставки олиго- к наименованию мономера, из ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА которого был получен данный олигомер.

Хим формулы полимеров принято записывать в виде структурной формулы мономерного звена либо составного циклического звена, заключенных в квадратные скобки. Для записи формулы полимера могут быть применены также структурные формулы конфигурационного циклического звена, стереоповторяющегося и др. звеньев. Концевые группы почти всегда (при ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА большой молекулярной массе полимеров) во внимание не принимают, и хим формулы пишут без их.

полистирол полиметилметакрилат

Масса атома углерода, к примеру, равна 1,99 · 10-26 кг. Но, выражать значения масс атомов при помощи гр либо килограмм неловко, т.к. получаются очень малые значения, а ими тяжело воспользоваться. Потому для вычисления атомных масс за ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА единицу массы принимают 1/12 массы атома углерода-12. Эта единица измерения массы атома именуется углеродной единицей (у.е.) либо атомной единицей массы (а.е.м.):

1 а.е.м. = 1,667 · 10-27 кг = 1,667 · 10-24 г

Данная величина является основой для хим и физических расчетов.

Таким макаром, относительная атомная масса – это масса атома, отнесенная к 1/12 массы атома изотопа ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА углерода 12. Обозначается Ar (индекс «r» - исходная буковка британского слова relative – относительный). Отыскать значение относительной атомной массы можно в таблице Менделеева рядом с каждым хим элементом. Оно указывает во сколько раз масса данного элемента больше 1/12 массы изотопа углерода-12. К примеру, относительная атомная масса цинка равна 65. Это значит, что атом цинка ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА в 65 раз тяжелее 1/12 массы атома углерода.

Меж абсолютной и относительной атомными массами существует зависимость:

Ar = ma / 1а.е.м.

Систематизация ПОЛИМЕРОВ

В базе систематизации высокомолекулярных соединений могут лежать разные признаки.

По происхождению полимеры делятся на природные, синтетические и искусственные:

- природные - белки, целлюлоза, натуральный каучук;

- синтетические - получают из низкомолекулярных веществ – мономеров, к ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА примеру целофан полимеризацией соответственно этилена, полистирол – стирола.

- искусственные получают из природных полимеров методом их хим модификации. К примеру, уксуснокислый и азотнокислый эфир целлюлозы (соответственно ацетатный шелк и нитроцеллюлоза – целлулоид, (вискоза, нитроцеллюлоза)).

По хим строению полимеры делятся на органические, неорганические и элементоорганические:

- к органическим полимерам относится высокомолекулярные соединения, молекулы которых ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА состоят из углерода, водорода, азота, кислорода;

- молекулы неорганических полимеров построены из атомов кремния, алюминия, стронция и др.; в цепи и в боковых группах отсутствуют связи С–Н;

- элементорганические полимеры вместе с атомами углерода имеют неорганические куски. По составу главных цепей их делят на три группы: 1) соединения с неорганическими ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА цепями, обрамленными боковыми органическими группами; 2) соединения с органическими цепями, обрамленными неорганическими группами; 3) соединения с органонеорганическими основными цепями.

Полимеры каждого класса делят на гомоцепные и гетероцепные

.

Исходя из убеждений природы атомов основной цепи полимеры делятся на две главные группы: гомоцепные и гетероцепные.

Гомоцепные полимеры имеют основную цепь из схожих атомов (к примеру ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА, из серы –S–S–, углерода –С–С–С–, фосфора –Р–Р–Р–). Если она состоит из атомов углерода, то такие полимеры именуют карбоцепными. К примеру,

Целофан , поливиниловый спирт ,

Полистирол

.

Если основная цепь молекулы состоит из атомов кремния, полимеры именуют кремнийцепными

из атомов алюминия – алюмоцепными

.

Гетероцепными именуют такие полимеры, основная цепь которых состоит из разных ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА атомов (к примеру, –С–О–, –Si–О–, –P=N–). К гетероцепным полимерам относятся обыкновенные полиэфиры, к примеру, полиэтиленоксид –

,

сложные полиэфиры, к примеру, фталевые смолы –

,

полиамиды – капрон-6 – ,

силиконы – .

Устойчивость гомоцепных и гетероцепных полимеров находится в зависимости от прочности связей меж атомами. Более крепкими являются связи меж атомами углерода ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА, а менее крепкими являются связи меж атомами азота и меж атомами кислорода, все другие элементы могут создавать гомоцепные полимеры (к примеру, –S–S–S–, –Р–Р–Р–, –Si–Si–Si–, –Te–Te–Te–). У гетероцепных полимеров энергия связи меж атомами выше, чем у гомоцепных. Потому гетероцепные полимеры являются высокоплавкими и прочными ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА.

Предстоящая систематизация карбоцепных и гетероцепных полимеров по их составу делается в согласовании с имеющейся систематизацией органических соединений. Посреди высокомолекулярных соединений имеются:

– полимерные углеводороды (насыщенные: ПЭ, ПП, полибутилен [–СН2–СН(С2Н5)–]n, полиизобутилен [–СН2–С(СН3)2–]n, ненасыщенные (получены из мономеров, содержащих две двойные связи, ацетилена либо ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА его производных) полибутадиен [–СН2–СН=СН–СН2–]n - это синтетический каучук (имеет характеристики каучука), полиизопрен – синтетический аналог натурального каучука (необходимы стереоспецифические катализаторы, чтоб получить цис-форму) [–СН2–С(СН3)=СН–СН2–]n, ароматичные ПС [–CH2–CH(C6H5) –]n),

– галогенсодержащие углеводороды ПВХ, поливинилиденхлорид [–СН2–С(Сl2)–]n, политетрафторэтилен (фторопласт ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА-4, тефлон) – уникальные характеристики: по химстойкости к действию брутальных сред превосходит великодушные металлы; не плавится, не пылает, не просит смазки; не склеивается, не сваривается, не растворяется в узнаваемых органических растворителях; политрифторхлорэтилен (фторопласт-3), полихлоропрен [–СН2–С(Сl)=СН–СН2–]n – устойчив к горению;

– полимерные спирты, обыкновенные и сложные эфиры на ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА их базе: ПВС р-рим в воде, безобиден для живых клеток, можно использовать в качестве носителей фармацевтических средств – наносят на его поверхность, он растворяется, лечущее средство равномерно действует, эфиры - [–СН2-СН(ОR) –]n и [–СН2-СН(ОСОR)–]n

– полимерные альдегиды и кетоны (полиакролеин, полиметилвинилкетон),

– полимерные кислоты, эфиры и другие производные кислот (амиды, нитрилы ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА): полиакриловая кислота, полиметилметакрилат (оргстекло, плексиглас), полиакрилонитрил.

– Гетероцепные полимеры могут классифицироваться в согласовании со структурой звена, к примеру, как видно из выше приведенных формул, звено обычных полиэфиров содержит группу –С–O–C–, сложных полиэфиров , полиамиды .

Кроме систематизации, основанной на хим природе полимера, очень всераспространена систематизация, рассматривающая строение макромолекулы в целом ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА.

По форме и строению молекул полимеры делятся на три группы:

– с линейной,

– разветвленной и

– сетчатой (сшитой) структурами.

Линейными именуются полимеры, состоящие из линейных макромолекул, структура которых в главном включает неоднократное повторение звеньев в линейной последовательности. Их молекула не имеет разветвлений либо же они имеют маленькие недлинные ответвления в границах ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА 1-го мономерного звена. К линейным полимерам относятся, к примеру, ПВС, ПП.

Разветвленными именуют такие полимеры, молекулы которых являются разветвленными цепями, которые имеют, по последней мере, одну точку разветвления меж граничными звеньями. Они имеют боковые ответвления, длиной более 1-го мономерного звена (с маленькими боковыми цепями; длинноватыми боковыми цепями; звездообразные; гребнеобразные).

Строение ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА макромолекулы цепного полимера определяет конфигурация основной цепи, т.е. хребта либо скелета макромолекулы. Главные группы приведены на рис. 1, тут же приведено условное изображение конфигурации дендримера - сверхразветвленного полимера с постоянным ветвлением.

Схематическое изображение разных структур полимерных молекул

Сетчатый полимер состоит из одной либо нескольких сеток. В свою очередь, сетью именуется ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА разветвленная макромолекула, в какой фактически каждое составное звено соединено с каждым другим составным звеном и со всей макроскопической фазой обилием неизменных путей по макромолекуле, при этом число таких путей возрастает с увеличением степени сшивания. Молекулы сетчатых полимеров (их еще именуют структурированными либо сшитыми) представляют собой огромные трехмерные образования. Примерами ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА таких полимеров могут быть эпоксидные и фенолформальдегидные полимеры, натуральные и синтетические каучуки.

В случае пространственных (сшитых) полимеров понятие «молекула» утрачивает смысл, тогда и рассматривают среднюю молекулярную массу отрезка меж хим связями, соединяющими отдельные макромолекулы. В принципе весь эталон сшитого полимера модет представлять собой одну огромную молекулу.

Вместе с перечисленными основными ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА типами полимеров встречаются лестничные (циклокаучук, полисилоксаны) и паркетные (графит), занимающие промежуточное место меж линейными и пространственными ВМС.

Линейные полимеры, обычно, при нагревании плавятся и могут растворяться в каком-нибудь низкомолекулярном соединении. Сетчатые полимеры в принципе нерастворимы и неплавки.

Различают: 1) конфигурацию звена, 2) ближний порядок – конфигурацию присоединения звеньев, 3) далекий порядок – конфигурацию ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА огромных участков (к примеру, блоков и их чередования, либо длину и рассредотачивание ветвлений), 5) конфигурацию вытянутой цепи в целом.

Конфигурация звена. Примерами являются цис- и транс-конфигурации у диеновых полимеров 1,4-цис-полиизопрен 1,4-транс-полиизопрен (натуральный каучук) (гуттаперча)

Другим примером может являться l,d-изомерия. К примеру, для полимеров со звеньями ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА ~СН2–СНR~, где R – хоть какой радикал, может быть образование 2-ух изомеров: l – левовращающий, а d – правовращающий

Конфигурация присоединения звеньев (ближний порядок).

Звенья в цепи могут присоединяться по типу «голова к хвосту» и «голова к голове»:

–CН2–СН–СН2–СН–

│ │

Х Х

г х х г

–СН2–СН–СН–СН2–

│ │

Х ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА Х

Для большинства виниловых мономеров более возможным является присоединение по типу «голова к хвосту», а присоединение по типу «голова к голове» просит преодоления огромных активационных барьеров.

Для сополимеров типы структурных изомеров растут по сопоставлению с гомополимерами. К примеру, для сополимеров бутадиена и стирола может быть:

1. последовательное чередование звеньев –А–В–А–В ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА–А–В– ,

2. сочетание звеньев в виде диад и триад –АА–ВВВ–АА–ВВВ– ,

3. статистическое сочетание звеньев –АА–В–АА–ВВВ–А–В– .

Далекий конфигурационный порядок распространяется на 10-ки и сотки атомов в основной цепи. К примеру, огромные последовательности блоков в блок-сополимерах либо огромные последовательности звеньев с схожей ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА стереорегулярностью (к примеру, полимеры с изотактической, атактической и синдиотактической структурой).

Стереорегулярные макромолекулы делятся на изотактические и синдиотактические. Изотактическая макромолекула состоит фактически только из схожих конфигурационных главных звеньев с хиральными либо прохиральными атомами в основной цепи с единственным методом их упорядочения относительно примыкающих составных частей. Изотактические полимеры характеризуются тем, что на ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА довольно длинноватых участках цепей повторяющиеся однотипные несимметрические атомы (обычно в заместителях) обязаны иметь однообразные пространственные конфигурации (все l либо все d). В конфирмации плоского зигзага у изотактического полимера все заместители 1-го типа оказываются по одну сторону плоскости, проходящей через основную цепь.

Синдиотактическая макромолекула состоит фактически только из чередующихся ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА энантиомерных конфигурационных главных звеньев с хиральными либо прохиральными атомами в основной цепи и с единственным методом их упорядочения относительно примыкающих составных частей. Синдиотактические полимеры характеризуются наличием в каждом звене макромолекулы, по последней мере, 1-го центра стереоизомерии, либо псевдоасимметрического атома, входящего в основную цепь. При этом, на довольно длинноватых участках макромолекулярных цепей ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА повторяющиеся однотипные псевдоасимметрические атомы обязаны иметь чередующиеся конфигурации. В конформации плоского зигзага у синдиотактического полимера заместители 1-го типа оказываются попеременно то по одну, то по другую стороны плоскости, проходящей через основную цепь.

.

По нраву надмолекулярной структуры полимеры делятся на:

- кристаллические с "далеким порядком" расположения молекул;

- бесформенные ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА, не имеющие кристаллических образований, поточнее имеющих только "ближний порядок" в расположении атомов и молекул;

- кристаллизующиеся, которые способны к кристаллизации в определенных критериях (давление, температура, растяжение, остывание).

Полярность связей

Полярность является принципиальной чертой полимеров, определяющей их характеристики. Зависимо от полярности связей полимеры делят на полярные и неполярные. Количественно степень полярности оценивается дипольным ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА моментом (μ), равным произведению заряда (q) на расстояние (r) меж зарядами. Дипольный момент макромолекулы равен векторной сумме дипольных моментов полярных групп в цепи.

Если в молекуле полимера полярные связи –F, –Cl размещены симметрично, то полимер с цепью также неполярен. Если же в полимере содержатся несимметричные полярные группы –СºN ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА, –OH, ºC–NH2, кислотные, уретановые, сложноэфирные, амидные и др. (С–ОН, С–СООН, С–СN, С–СОNH2, С–Cl), то полимер будет полярным.

Полярными полимерами являются ПВС, ПАК, ПАН, ПАА, ПВХ. Неполярными полимерами являются ПЭ, ПП, ПС, ПБ.

По отношению к нагреванию полимеры делятся на:

– термопластические

– термореактивные

Термопластические ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА полимеры при достижении определенной температуры перебегают в вязкотекучее состояние. При охлаждении водянистых термопластических полимеров наблюдается оборотное явление, и полимер перебегает из водянистого состояния в жесткое. При всем этом хим природа не меняется и процессы плавления (также отверждения) можно повторять много раз. К термопластичным полимерам относятся целофан, полистирол и многие другие.

По другому ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА ведут себя каучуки, фенолоальдегидные, мочевиноальдегидные и другие смолы. При нагревании таких полимеров, в связи с наличием свободных многофункциональных групп либо непредельных связей, меж линейными макромолекулами появляются хим связи, а полимер приобретает сетчатую структуру. Такие полимеры не восстанавливают свои характеристики после следующего остывания, и они именуются термореактивными ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА.

В согласовании со методом переработки в изделия либо полуфабрикаты полимеры разделяются на термопласты и реактопласты. К термопластам относятся полимеры, перерабатываемые методом расплава, такие полимеры имеют относительно маленькую молекулярную массу (порядка 105). Один и тот же полимер может быть переработан через расплав пару раз, что имеет значение исходя из убеждений утилизации отходов ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА полимеров. К реактопластам относятся полимеры, изделия из которых получаются в итоге хим формования, т.е. при нагревании в форме низкомолекулярного полимера с реакционноспособными группами (преполимер). Образующийся при всем этом сшитый полимер не может быть переработан вторично, что затрудняет его утилизацию.

Одним из важных параметров, определяющих область внедрения полимеров, является обратимая ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА деформация. В согласовании с величиной обратимой деформации растяжения полимеры обозначенных классов размещаются в ряд:

эластомеры >> пластомеры > волокна,

которому отвечает относительная деформация порядка 103, 1, 10-3 %.

По отношению к деформации:

– эластомеры – полимеры, которые просто деформируются при обычных критериях (каучуки и различного вида резины) – относительная деформация порядка 103%;, пластизоли

– пластомеры либо пластики – труднодеформируемые при обычных ПОЛИМЕРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА критериях термопластичные полимеры (ПС, ПММА) – относительная деформация порядка 1%.

В согласовании со качествами, определяющими область внедрения, полимеры делятся на волокнообразующие, пластомеры и эластомеры.


poligrafiya-v-izgotovlenii-gibkih-upakovok-statya.html
polikarpov-v-s-lekcii-po-kulturologii-stranica-16.html
polikarpov-v-s-lekcii-po-kulturologii-stranica-5.html