Полимеры
Полимеры — вещества, состоящие из «мономерных звеньев», соединённых в длинные макромолекулы химическими или координационными связями. Немецкий химик Герман Штаудингер совместно с группой учёных на опытах это доказал. Химик также доказал, что пластмасса — это полимер. За что получил Нобелевскую премию по химии в 1953 году.
Полимерами могут быть:
- Неорганические вещества
- Органические вещества
- Аморфные вещества
- Кристаллические вещества
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 каучук натуральный и др. Полимер образуется из мономеров в результате реакций полимеризации или поликонденсации.
Полимеры могут отличаться составом мономерных звеньев. Различают:
- Гомополимеры: это такие полимеры, у которых одинаковые мономерные звенья. Например: полихлорвинил, поливинилацетат и полистирол.
- гетерополимеры (или сополимеры): это полимеры, которые имеют различные мономерные звенья. Например: сополимер хлористого винила с винилацетатом, сополимер стирола с бутадиеном.
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 преобразований. Названия полимеров образуются из названия мономера с приставкой поли-:
- полиэтилен,
- полипропилен,
- поливинилацетат и т. п.
Особые механические свойства полимеров:
- способность макромолекул к ориентации под действием направленного механического поля
- эластичность — способность к высоким обратимым деформациям при относительно небольшой нагрузке
- малая хрупкость стеклообразных и кристаллических полимеров
- способность резко изменять свои физико-механические свойства под действием малых количеств реагента
Особенности растворов полимеров:
- высокая вязкость раствора при малой концентрации полимера
- растворение полимера происходит через стадию набухания
По химическому составу все полимеры подразделяются на
- органические,
- элементоорганические (содержат в основной цепи органических радикалов неорганические атомы (Si, Ti, Al))
- неорганические (способны содержать органические радикалы, как боковые заместители)
Органические полимеры подразделяют на:
- Природные: белки, крахмал, натуральный каучук, хлопок, шерсть и др.
- Искусственные (модифицированные): целлюлоза.
- Синтетические: капрон, нейлон, полиэтилен, полипропилен, полистирол, фенолформальдегидные смолы.
Полимеры могут также подразделяются на:
- карбоцепные (или гомоцепные): главные цепи макромолекул таких полимеров включают только атомы углерода. Например: каучук.
- гетероцепные: 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.).
По форме макромолекул полимеры делят на:
- линейные
- разветвлённые
- ленточные
- плоские
- гребнеобразные
- полимерные сетки и т.д.
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. Упругие свойства термореактивных полимеров выше, чем у термопластов, однако, термореактивные полимеры практически не обладают текучестью, вследствие чего имеют более низкое напряжение разрушения.
Использование полимеров:
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.
Источники:
- Виноградова С. В., Васнев В. А. Поликонденсационные процессы и полимеры
- Тагер А. А. Физико-химия полимеров
- Коршак В. В., Виноградова С. В. Равновесная поликонденсация
- Кривошей В. Н. Тара из полимерных материалов
| 
