Органические и неорганические полимеры

Классификация по способу получения (происхождения)

Классификация по горючести

Классификация по поведению при нагревании

Классификация полимеров по структуре макромолекул

III

КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ

Синтез полимеров.

Полимером называют химическое вещество, имеющее большую молекулярную массу и состоящее из большого числа периодически повторяющихся фрагментов, связанных химическими связями. Указанные фрагменты называются элементарными звеньями.

Таким образом, признаки полимеров следующие: 1. очень большая молекулярная масса (десятки и сотни тысяч). 2. цепное строение молекул (чаще простые связи).

Следует отметить, что полимеры уже сегодня успешно конкурируют со всеми другими материалами, используемыми человечеством с древности.

Применение полимеров:

- полимеры биологического и медицинского назначения

- ионно - и электронно-обменные материалы

- тепло- и термостойкие пластики

- изоляторы

- строительные и конструкционные материалы

- ПАВы и материалы, стойкие к агрессивной среде.

Быстрое расширение производства полимеров привело к тому, что их пожароопасность (а все они горят лучше, чем дерево) стала национальным бедствием для многих стран. При их горении и разложении образуются различные вещества, в основном токсичные для человека. Знать опасные свойства образующихся веществ необходимо для успешной борьбы с ними.

Классификация полимеров по составу основной цепи макромолекул (наиболее распространенная):

I. Карбоцепные ВМС – основные полимерные цепи построены только из углеродных атомов

II. Гетероцепные ВМС – основные полимерные цепи, помимо атомов углерода, содержат гетероатомы (кислород, азот, фосфор, серу и т.д.)

III. Элементоорганические полимерные соединения – основные цепи макромолекул содержат элементы, не входящие в состав природных органических соединений (Si, Al, Ti, B, Pb, Sb, Sn и др.)

Каждый класс подразделяется на отдельные группы в зависимости от строения цепи, наличия связей, количества и природы заместителей, боковых цепей. Гетероцепные соединения классифицируются, кроме того, с учетом природы и количества гетероатомов, а элементоорганические полимеры – в зависимости от сочетания углеводородных звеньев с атомами кремния, титана, алюминия и т.д.

а) полимеры с насыщенными цепями: полипропилен – [-CH₂-CH-]_n,

I

полиэтилен – [-CH₂-CH₂-]_n; CH₃

б) полимеры с ненасыщенными цепями: полибутадиен – [-CH₂-CH=CH-CH₂-]_n;

в) галоген замещенные полимеры: тефлон – [-CF₂-CF₂-]_n, ПВХ – [-CH₂-CHCl-]_n;

OH

I

г) полимерные спирты: поливиниловый спирт – [-CH₂-CH-]_n;

д) полимеры производных спиртов: поливинилацетат – [-CH₂-CH-]_n;

I

OCOCH₃

е) полимерные альдегиды и кетоны: полиакролеин – [-СН₂-СН-]_n;

I

Н-С=О

ж) полимеры карбоновых кислот: полиакриловая кислота – [-СН₂-СН-]_n;

I

СООН

з) полимерные нитрилы: ПАН – [-СН₂-СН-]_n;

I

CN

и) полимеры ароматических углеводородов: полистирол – [-СН₂-СН-]_n.

Полимеры, содержащие в основной цепи атомы кислорода:

а) простые полиэфиры: полигликоли – [-СН₂-СН₂-О-]_n;

б) сложные полиэфиры: полиэтиленгликольтерефталат –

[-О-СН₂-СН₂-О-С-С₆Н₄-С-]_n;

II II

O O

в) полимерные перекиси: полимерная перекись стирола – [-СН₂-СН-О-О-]_n;

I

2. Полимеры, содержащие в основной цепи атомы азота:

а) полимерные амины: полиэтилендиамин – [-СН₂–СН₂–NН-]_n;

б) полимерные амиды: поликапролактам – [-NН—(СH₂)₅—С-]_n;

II капрон

O

3.Полимеры, содержащие в основной цепи одновременно атомы азота и кислорода – полиуретаны: [-С—NН—R—NН—С—О—R—О-]_n;

II II

O О

4.Полимеры, содержащие в основной цепи атомы серы:

а) простые политиоэфиры [-(СН₂)₄– S-]_n;

б) политетрасульфиды [-(СН₂)₄-S - S-]_n;

II II

S S

5.Полимеры, содержащие в основной цепи атомы фосфора,

например: O

II

[- P – O-CH₂-CH₂-O-]_n;

I

O-

1.Кремнийорганические полимерные соединения

а) полисилановые соединения R R

I I

[-Si-Si-]_n;

I I

R R

б) полисилоксановые соединения

R R

I I

[-Si-O-Si-O-]_n;

I I

R R

в) поликарбосилановые соединения

I I

[-Si-(-C-)_n -Si-(-C-)_n-]_n;

I I

г) поликарбосилоксановые соединения

I I

[-O-Si-O-(-C-)_n-]_n;

I I

2. Титанорганические полимерные соединения, например:

OC₄H₉ OC₄H₉

I I

[-O – Ti – O – Ti-]_n;

I I

OC₄H₉ OC₄H₉

3. Алюминийорганические полимерные соединения, например:

[-O – Al – O – Al-]_n;

I I

OCOR OCOR

Макромолекулы могут иметь линейную, разветвленную и пространственную трехмерную структуру.

Линейные полимеры состоят из макромолекул линейной структуры; такие макромолекулы представляют собой совокупность мономерных звеньев (-А-), соединённых в длинные неразветвлённые цепи:

nA ® (…-A - A-…)_m + (…- A - A -…)_R + …., где (…- А - А -…) - макромолекулы полимера с различным молекулярным весом.

Разветвлённые полимеры характеризуются наличием основных цепях макромолекул боковых ответвлений, более коротких, чем основная цепь, но также состоящих из повторяющихся мономерных звеньев:

A – A- …

…- A – A – A – A – A – A – A- …

A – A - …

Пространственные полимеры с трёхмерной структурой характеризуются наличием цепей макромолекул, связанных между собой силами основных валентностей при помощи поперечных мостиков, образованных атомами (-В-) или группами атомов, например мономерными звеньями (-А-)

-A – A – A – A – A – A – A –

I I

A B

I I

-A – A – A – A – A – A –

I I

B A

I I

- A – A – A – A – A – A -

Пространственными полимерами с частым расположением поперечных связей называют - сетчатые полимеры. Для трёхмерных полимеров понятие молекула теряет смысл, так как в них отдельные молекулы соединены между собой во всех направлениях, образуя огромные макромолекулы.

термопластичные - полимеры линейной или разветвлённой структуры, свойства которых обратимы при многократном нагревании и охлаждении;

термореактивные - некоторые линейные и разветвлённые полимеры, макромолекулы которых при нагревании в результате происходящих между ними химических взаимодействий соединяются друг с другом; при этом образуются пространственные сетчатые структуры за счёт прочных химических связей. После прогрева, термореактивные полимеры обычно становятся неплавкими и нерастворимыми – происходит процесс их необратимого отверждения.

Эта классификация весьма приближенная, так как воспламенение и горение материалов зависят не только от природы материала, но и от температуры источника зажигания, условий воспламенения, формы изделия или конструкций и т.д.

Согласно этой классификации полимерные материалы делят на горючие, трудногорючие и негорючие. Из сгораемых материалов выделяют трудновоспламеняемые, а из них и трудносгораемые - самозатухающие.

Примеры сгораемых полимеров: полиэтилен, полистирол, полиметилметакрилат, поливинилацетат, эпоксидные смолы, целлюлоза и т.д.

Примеры трудносгораемых полимеров: ПВХ, тефлон, фенолформальдегидные смолы, мочевиноформальдегидные смолы.

- природные (белки, нуклеиновые кислоты, природные смолы) (животного и

растительного происхождения);

- синтетические (полиэтилен, полипропилен и т. д.);

- искусственные (химическая модификация природных полимеров – эфиры

целлюлозы).

Неорганические: кварц, силикаты, алмаз, графит, корунд, карбин, карбид бора и т. д.

Органические: каучуки, целлюлоза, крахмал, органическое стекло и

т. д.

Дата добавления: 2013-12-12