Порфиринполимеры

Смолы

Фенолформальдегидные олигомеры используют в производстве различных композиционных материалов — пресс-порошков, волокнитов, слоистых пластиков и т. п. Изделия на основе фенолформальдегидных полимеров характеризуются высокой механической прочностью, теплостойкостью, устойчивостью к кислотам, хорошими электроизоляционными свойствами.

Широкое применение фенолформальдегидных олигомеров обусловлено низкой стоимостью сырья, его доступностью, легкостью получения полимеров и переработки композиционных материалов, хорошими потребительскими свойствами изделий.

Фенолформальдегидные олигомеры получают реакцией фенола с формальдегидом. При избытки фенола получают новолачные олигомеры.

На основании фенолформальдегидных олигомеров и различных наполнителей получают композиционные материалы, называемые фенопластами.

Эпоксидные олигомеры и полимеры являются одним из лучших видов связующих для большого числа наполнителей.

Достоинствами эпоксидных связующих являются: хорошая адгезия к большинству наполнителей, отсутствие выделения летучих побочных продуктов при отверждении, пониженная усадка по сравнению с фенольными и полиэфирными материалами, высокая химическая стойкость, хорошие электроизоляционные показатели.

К эпоксидным соединениям относятся вещества, содержащие в молекулах эпоксидные группы:

Эпоксидные олигомеры и полимеры широко используют в качестве матриц для получения углепластиков, характеризующихся сочетанием высокой прочности и жесткости с малой плотностью, низким температурным коэффициентом трения, высокими тепло- и электропроводностью, износостойкостью, устойчивостью к термическому и радиационному воздействиям.

Лекция 3.

Перспективные и новейшие полимеры

Как видите, только перечисленных нами уже известных полимеров набирается несколько десятков. Это далеко не предел. Однако не хватит времени, чтобы рассказать о всех полимерах, которые можно считать традиционными. Подчас, даже трудно бывает разобраться, когда материал перестает быть инновационным. Давайте опять вернемся к понятию инновации, вспоминая его – когда новый материал, защищенный патентом, выходит в свободную продажу и покупается в больших количествах, он становится привычным – с этого момента он обычный, традиционный. Со временем какие-то материалы выходят из обращения, вытесняются более совершенными. Некоторым вообще не удается выйти на рынок. Однако все новое – это хорошо забытое старое. Материалы, которые были забыты и не имели применения, получают новую жизнь в виде нового применения или как часть другого композиционного материала. До 80-х годов ХХ века полимерные материалы рассматривались больше как составные элементы конструкций: зданий, машин, изделий.

Сейчас инновационное развитие полимерных материалов идет в следующих направлениях:

1. усовершенствование свойств уже имеющихся полимеров: улучшение определенных свойств или создание материалов с универсальными свойствами,

2. создание материалов, выполняющих определенную функцию.

Например, в электронике – проводимость, в оптике – прозрачность, в медицине – способности транспортировать лекарства, в нефтедобыче – способность адсорбировать воду.

Вот несколько полимеров, которые пока остаются в разряде перспективных

Полисульфоны — ароматические гетероцепные полимеры, содержащие в основной цепи ароматические группировки, соединенные сульфоновыми, простыми эфирными группами и, возможно, алифатическими, например, изопропилиденовыми группами.

Полисульфоны получаютобычно взаимодействием 4,4'-дихлордифенилсульфона с солями двухатомных фенолов и щелочных металлов.

Полисульфоны — прозрачные, аморфные термопласты, обладающие высокой термостойкостью, стойкостью к окислительной деструкции, ионизирующим излучениям. Температуры длительной эксплуатации полисульфона, полифениленсульфона и полиэфирсульфона соответственно 160, 180 и 200 °С.

Полисульфоны обладают хорошими диэлектрическими свойствами, растворимы в полярных органических растворителях.

Области применения полисульфоновразнообразны и включают применение в электротехнике и электронике, автомобилестроении, самолетостроении, производстве промышленного, медицинского и конторского оборудования, товаров бытового назначения и упаковки.

Полиэфирэфиркетон (PEEK) – высокотемпературный полукристаллический полимер с выдающейся комбинацией механических, химических, электротехнических и других эксплуатационных характеристик, сохраняющихся при рабочих температурах до 310^оС.

В современных условиях эксплуатации различного оборудования требования к компонентам и деталям этого оборудования уникальны в каждом проекте. Для обеспечения гарантии стабильного, надежного и длительного срока эксплуатации механизмов при работе в условиях и средах различной агрессивности полиэфирэфиркетон (PEEK) обладает уникальными свойствами, позволяющими использовать его в механизмах и изделиях с повышенными техническими требованиями:

• Высокая теплопроводность

• Низкий коэффициент трения;

• Низкая проницаемость

• Хорошее удельное сопротивление

• Очень высокая твердость

• Отличная износостойкость

• Хорошая стабильность размеров при низких температурах

• Низкое истирание, аналогичное истиранию поверхности мягких металлов (например, алюминия)

Добавление к полиэфирэфиркетону (PEEK)углеродного волокна

(carbon fiber), графита (grafite), политетрафторэтилена (PTFE), стекловолокна (glass fiber) значительно улучшаются свойства чистого полиэфирэфиркетона, повышая антифрикционные качества, механическую прочность, износостойкость, твердость, размерную стабильность и другие особо важные свойства материала.

Благодаря универсальности в эксплуатации материалы на основе полиэфирэфиркетона применяются в производстве высокотехнологичного оборудования и механизмов в таких областях промышленности, как автомобильная, фармацевтическая, нефтяная, газовая, химическая, военная, авиакосмическая, пищевая, нефтехимическая, а также в машиностроении, атомной, электро- и гидроэнергетике.

Полифениленсульфид (PPS)

Очень хорошая химическая стойкость

Хорошая стойкость к радиации

Очень хорошие термические и механические свойства

Постоянная рабочая температура 230 °C

Чрезвычайная твердость и жесткость

Высокая стабильность размеров и низкая тенденция к ползучести

Пригоден для прямого контакта с кровью и тканями длительностью до 24 ч

Полиформальдегид (СН2О)n

Термопластичный линейный полимер (полиметиленоксид), в главной цепи которого чередуются атомы углерода и кислорода.

Получается методамиионной полимеризации; из-за недостаточной термической стабильности гомополимера широкое распространение получили его сополимеры с диоксаланом и окисью этилена (2-3%).

Полиформальдегид характеризуется достаточно высокой теплостойкостью (температура эксплуатации до 140 °С), высокой прочностью и жесткостью, химостойкостью, стойкостью к углеводородам и маслам, низким водопоглощением и высокой размерной стабильностью, низким коэффициентом трения.

При нагреве выше 220 °С идет процесс деструкции с выделением формальдегида — газа с резким запахом.

QUINN SAN - экструдированный сополимер Стиролакрилонитрила (SAN). Материал SAN был разработан в качестве альтернативы высококачественному, но дорогостоящему акрилу. По свойствам и стоимости находится между полистиролом общего назначения и акрилом. Листы QUINN SAN обладают хорошими оптическими свойствами - светопропускание до 87%. Отличаются блестящей поверхностью, стабильностью размеров (т.е. безусадочностью), хорошей химической стойкостью. Для формования QUINN SAN могут используются как позитивные (пуансон), так и негативные (матрица) формы. Могут использоваться гипсовые, стальные охлаждаемые формы, формы из эпоксидной смолы или дерева, но чаще всего используются формы из литого алюминия. QUINN SAN имеет низкую удельную теплоемкость (1.37 Дж/гК) в сравнении сакрилом (1.47 Дж/гК) и полистиролом (1.8 Дж/гК). Благодаря этому циклы нагрева и охлаждения короче, заметно меньше затраты времени (20%) и энергии на разогрев. Предварительная сушка SAN перед формованием не требуется.

Основные характеристики материала:

• 10-летняя гарантия при наружном применении в условиях умеренного климата стран Западной Европы
• отличная прозрачность
• качественная глянцевая поверхность
• высокая жесткость
• высокая химическая стойкость
• низкое водопоглощение
• высокая температурная стабильность
• высокая стойкость к УФ-излучению
• пищевой допуск (без УФ-защиты)
• отличные формовочные характеристики
• отличная технологичность

Фурановые полимеры относятся к гетероцепным высокомолекулярным соединениям, образующимся из фурановых соединений: фурфурола, фурфурилового спирта и фурфурилиденкетонов, например, монофурфурилденацетона:

Высокая функциональность производных фурана (наличие ненасыщенных связей, карбонильных и гидроксильных групп, а также подвижных атомов водорода) позволяет получать на их основе термореактивные олигомеры, неплавкие и нерастворимые густосетчатые полимеры. Последние характеризуются высокими теплостойкостью, химостойкостыо и пиролитическим остатком (коксовое число 85-90%).

Олигомеры представляют собой вязкие жидкости, хорошо растворимые в ацетоне, спирте, бензоле.

Отверждение олигомеров происходит вследствие раскрытия двойных связей в фурановых циклах и проводится при 120-140 °С в присутствии сильных органических кислот или при 20-25 °С в присутствии сульфокислот.

Новые полимеры могут быть получены как синтетические аналоги натуральных полимеров или материалов на их основе. Казалось бы, в современных условиях получение искусственных полимеров должно было изжить себя, но этого не происходит, т.к. с экономической точки зрения это может быть оправдано. Примером являются следующие системы

Подобные системы нашли применение в самых различных областях науки и техники. Областями практического применения порфиринов являются катализ электровосстановления кислорода, регулирование радикальной полимеризации, сенсибилизация процессов фотоокисления, получение медицинских препаратов, создание полупроводников. Стремление получить высокоэффективные и селективные каталитические системы, работающие в таких же мягких условиях, как биокатализаторы, привело к бурному росту числа работ, посвященных получению порфиринов и их аналогов, различным образом связанных с окружающей полимерной макромолекулой.

Полученные знания могут быть использованы в процессе решения проблемы создания моделей биологических систем на основе синтетических аналогов порфиринов и полимеров, которые применяются в медицинской практике в борьбе с определенными наследственными заболеваниями, при химических отравлениях и других процессах, связанных с нарушениями биосинтеза гемопротеидов.

Дата добавления: 2015-05-26