Полимеры и пластмассы

Полимеры и пластмассы

Понятие о полимерах и пластмассах

• Полимеры – высокомолекулярные соединения, молекулы которых, называемые макромолекулами, состоят из большого числа одинаковых группировок, соединенных между собой химическими связями.

Для получение полимеров используют:

• Реакцию полимеризации – в неё вступают молекулы одинаковых мономеров, в результате получается полимер, побочных продуктов не образуется. Таким образом получают полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол и др.

• Реакцию поликонденсации – в неё вступают молекулы одинаковых или разных мономеров, образование полимера идет с выделением побочных продуктов (воды и газа). Таким способом получают феноло- и аминоальдегидные смолы, полиэфирные, полиуритановые и др.

Классификация высокомолекулярных соединений:

• По происхождению :

• природные (природные белки, каучук)
• искусственные (нитроцеллюлоза, ацетат целлюлозы)
• синтетические (полиэтилен, поливинилхлорид)

• По природе :

• органические(белки, полиолефены, эпоксидные смолы)
• неорганические (сера, кварц, тальк, корунд)
• элементоорганические (кремнийорганические, борсодеражащие и фосфорсодержащие полимеры)

• По типу реакций получения:

• полимеризационные (полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол)
• поликонденсационные (полиамиды, полиэфиры, эпоксидные смолы, фенолоформальдегидные смолы)

• В зависимости от структуры основной цепи:

• линейные (молекулы вытянутой или зигзагообразной формы без боковых ответвлений)
• разветвленные (длина основной цепи молекулы соизмерима с длиной боковых ответвлений)
• пространственные или сетчатые (соединенные химическими связями во всех трех направлениях пространства отрезки макромолекул)

Разветвленная

Пространственная

Линейная

• По отношению к действию повышенных температур:

• Термопластичные (высокомолекулярные соединения, изменения свойств которых при нагревании носят обратимый характер)
• Термореактивные (высокомолекулярные соединения, изменения свойств которых при нагревании носят необратимый характер)

Пластические массы

• Пластическими массами называются высокомолекулярные органические и элементоорганические соединения (полимеры) и композиции на их основе, способные принимать заданную форму под влиянием внешнего воздействия (температуры и давления) и сохранять её после устранения внешнего воздействия

Основные общие свойства пластмасс:

• Легкость
• Механическая прочность
• Химическая стойкость
• Термостойкость
• Хороший внешний вид
• Высокие диэлектрические свойства
• Оптические свойства

Состав пластмасс:

• Связующие вещества – главная составляющая часть пластмасс, определяющая их основные свойства и связывающая другие элементы в однородную массу.

• Наполнители – повышают механическую прочность, твердость, термостойкость, повышают величину усадки пластмассы.

• Пластификаторы – повышают мягкость, эластичность, гибкость, морозостойкостьэ

• Красящие вещества – тонкоизмельченные объекты или органические красители.

• Стабилизаторы (ингибиторы) – это вещества, препятствующие необратимому изменению свойств пластмасс под действие света, влаги, кислороды и температуры.

• Газообразователи – химические соединения, разлагающиеся в процессе образования пластмассы при нагревании с выделением большого количества газа, образующего поры в структуре пластмасса.

• Отвердители – добавляют в термореактивные пластмасса для перевода их в процессе формирования изделий в неплавкое и нерастворимое состояние.

Полиэтилен

• Занимает первое место по объему производства.
• Получается полимеризацией этилена.
• Материал белого цвета, просвечивающий, полужесткий, с жирной на ощупь поверхностью.
• Используется в изделиях без пластификаторов и наполнителей, окрашивается в любой цвет.
• Сочетает высокую прочность при растяжении с эластичностью, хороший диэлектрик.
• Устойчив к щелочам и кислотам, разрушается хлором и фтором. В жирах набухает
• Горит медленно, синеватым у основания пламенем, капая. Издает запах парафина.

Пример полиэтилена

Полипропилен

• Получается полимеризацией пропилена.
• Жесткий молочно-белого цвета с сухой блестящей поверхностью, в пленке прозрачный бесцветный.
• Имеет высокую ударную прочность, стойкость к многократным изгибам, низкую паро- газопроницаемость, хорошие диэлектрические свойства.
• Термо- и светостойкость низкие, устойчив к щелочам и воде.
• Горит с копотью, издает запах жженой резины.

Пример полипропилена:

Поливинилхлорид

• Продукт полимеризации винилхлорида.
• Твердое белого цвета вещество, выше 100°С разлагается с выделением хлористого водорода.
• Обладает высокой химической стойкостью, не подвержен воздействие воды, нефтепродуктов, масел, многих химических реактивов
• Растворим в дихлорэтане, нитробензоле, циклогексане.
• Горит только в пламени, зеленоватым цветом, издает запах хлора. Пластикат может гореть вне пламени, с большим количеством копоти, также с запахом хлора.

Пример поливинилхлорида:

Фторполимеры

• Получают путем полимеризации фтористого этилена.
• Эластичен и хладотекуч, не подвержен действию плесневых грибов.
• Не поглощает влагу, не набухает в растворителях, абсолютно стоек к кислотам и щелочам.
• При температуре 415° разлагается.

Пример фторполимеров:

Полистирол

• Получают полимеризацией стирола.
• Жесткое, бесцветное и прозрачное вещество, легко окрашивается, при ударе издает металлический звук.
• Размягчается при 85°, растворяется в ароматических углеводородах, мономере.
• Обладает невысокой прочностью, хрупок. Имеет высокие диэлектрические свойства.
• Горит с копотью, издавай сладковатый запах, легко размягчается и тянется нитями.

Пример полистирола:

Поливинилацетат

• Продукт полимеризации винилацетата.
• Твердое, бесцветное, прозрачное вещество.
• Хладотекуч, растворим во многих органических растворителях. Нерастворим в бензине, керосине, минеральных маслах, скипидаре и воде.
• Омыляется кислотами и щелочами с образованием поливинилового спирта.
• Имеет высокую адгезию к коже, силикатному стеклу, тканям.
• Применяется в производстве клеев, пропиточных составов, эмульсионных красок.

Пример поливинилацетата:

Акриловые смолы

• Получают полимеризацией эфиров акриловой и метакриловой кислот.
• Высокая прозрачность. Устойчив к воде, кислотам, щелочам.
• Хорошо обрабатывается режущим инструментом, легко полируется, склеивается и сваривается.
• Низкая абразивная стойкость.
• Горит вспышками, потрескивая, издает сладковатый эфирный запах.

Пример акриловых смол (оргстекло):

Полиэфирные смолы

• Продукт полимеризации ненасыщенных сложных эфиров.
• Прочные, водостойкие, химически-устойчивые материалы с хорошей адгезия и высоким диэлектрическими свойствами
• Используется в производстве стеклопластиков, лаков, шпатлевок и клеев.
• Наибольшее распространение получил полиэтилентерефталат (лавсан) – белый или светло-кремовый непрозрачный материал. Температура плавления 265°С.
• Прочен, износостоек, хороший диэлектрик.

Пример полиэфирных смол:

Эпоксидные смолы

• Образуются при взаимодействии эпихлоргидрина с фенолами, аминами.
• Устойчив к действию щелочей, моющих средств, окислителей, большинства органических кислот.
• Обладают высокой прочностью, хорошими электроизоляционными свойствами, малой усадкой и высокой адгезией.
• Применяются для изготовления клеев, лаков.

Пример эпоксидных смол:

Поликарбонаты

• Продукт взаимодействия двухатомных фенолов с производными угольной кислоты.
• Твердые, бесцветные или желтоватые вещества, плавятся при 150-270°С. Отличаются высокой прочностью к изгибам и ударам, хорошими электроизоляционными свойствами.
• Растворяются в хлорированных углеводородах, устойчивы к воде, растворам кислот и щелочей.
• Применяются для изготовления пленок, волокон.
• Загораются с трудом, вне пламени гаснут, издают неприятный специфический запах.

Пример поликарбонатов:

Алкидные смолы

• Получают поликонденсацией многоатомных спиртов с многоосновными кислотами.
• Наиболее распространены смолы, полученные из глицерина пентаэритрита с фталевой кислотой – глифталевые и пентафталевые смолы.
• Применяются в виде 40-60-процентных растворов в органических растворителях для изготовления олиф и лаков, эмалевых красок, линолеума, клеенки.

Пример алкидных смол:

Полиамиды

• Роговидные вещества от белого до кремового цвета, в тонком слое просвечивают.
• Плавятся при 150-430°С
• Высокая прочность, твердость, эластичность, износо- и теплостойкость, устойчивость к химическим реагентам.
• Растворяются только в сильно полярных растворителях (концентрированная серная кислота)
• Применяется при производстве волокон, пленок, клеев, радиоаппаратуры, антифрикционных изделий.

Пример полиамидов:

Полиуретаны

• Образуются при поликонденсации ди- или полиизационатов с многоатомными спиртами.
• Жесткие или эластичные твердые вещества, либо вязкие жидкости.
• Обладают высокими износо-, атмосферо- и кислотостойкостью.
• Вспененные полиуретаны бывают эластичные или жесткие.

Пример полиуретанов:

Силиконы

• Кремнийорганические полимеры.
• Могут быть вязкими жидкостями, куачукоподобными или стеклоподобными веществами. Хорошие диэлектрики, безвредны.
• Обладают высокой морозо- и атмосверостойкостью, уникальными электроизоляционными свойствами.
• Имеют температуру эксплуатации от -70 до 250°С
• Используются для изготовления прокладок, работающих на сжатие.

Пример силиконов:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

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

• Название «пластмассы» означает, что эти материалы под действием нагревания и давления способны формироваться и сохранять после охлаждения или отвердения заданную форму.

• Процесс формования сопровождается переходом пластически деформируемого (вязкотекучего) состояния в стеклообразное. В зависимости от природы полимера и характера его перехода из вязкотекучего в стеклообразное состояние при формовании изделий пластмассы делят на термопласты и реактопласты.

Домашнее задание

1. Письменно ответить на вопрос: «Какие пластмассы называют искусственными, а какие – синтетические?»

2. Принести на урок:

Одну пластиковую бутылку 0,5 л или 1 л; ножницы; клей ПВА и клей «Момент»; краски, кисти, непроливайки; клеенку; декоративные украшения (цветы, листья, бантики).