Общие сведения о полимерах и их получение

Тема 8. Строительные материалы и изделия на основе полимеров

Некоторые органические вещества обладают способностью об­разовывать очень большие молекулы из исходных коротких звень­ев (радикалов). В зависимости от образующихся связей между зве­ньями (ионных или ковалентных) различают ионный и радикаль­ный механизмы укрупнения молекул. Макромолекулы полиме­ров изображают в виде элементарного звена, заключенного в скоб­ки (например: [ — СН2—СН2—]_n), где п — показатель полимери­зации (число элементарных звеньев в макромолекуле).

Показатель полимеризации определяют по формуле

п = М/ т,

где М — молекулярная масса полимера; т — молекулярная масса элементарного звена.

У мономеров п = 1. Соединения с п > 1 называются олигомера-ми, если и мало, и полимерами, если п велико. Самые длинные из известных — макромолекулы ДНК. У них п достигает 109... 1010.

По происхождению полимеры подразделяются на три группы: природные (целлюлоза, натуральный каучук); модифицирован­ные, получаемые химической обработкой природных полимеров (эфиры целлюлозы, целлулоид, резина); синтетические, получа­емые из мономеров.

Синтетические полимеры в зависимости от процесса их полу­чения подразделяются на полимеризационные и поликонденса­ционные. Если радикалы образуются в результате разрыва двой­ных связей, то процесс укрупнения молекул называется полиме­ризацией. Если свободные связи образуются за счет от­щепления от мономеров функциональных групп (активных кон­цевых атомов или их сочетаний), то процесс называется поликон­денсацией. При поликонденсации, в отличие от полиме­ризации, происходит выделение низкомолекулярных побочных продуктов. Некоторые полимеры (полиуретаны, эпоксидные смо­лы) получают в результате ступенчатой полимеризации (поли­присоединения). В этом случае молекулы мономера образуют вна­чале короткие молекулярные цепочки (преполимеры), которые затем соединяются в макромолекулы.

Полимеры, макромолекулы которых построены из разных эле­ментарных звеньев, называются сополимерами (в отличие от гомо­полимеров, содержащих в цепи одинаковые элементарные звенья). Сополимеры бывают статистическими: —А — В— В—А— С— В— —А—А—В—А—С—В—; регулярными: —А— Б— С—А — В— С— -А-В- С-; блочными: —А—А—А—А — В— В— В— С— С- С— -С-.

Макромолекулы по форме бывают линейными, разветвленны­ми и сшитыми (сетчатыми). В последнем случае линейные цепи со­единены поперечными связями, через атомные группы. В каучуках сшивание линейных молекул называется вулканизацией.

Линейное строение имеют все полимеризационные полимеры. Поликонденсационные полимеры могут быть как линейными, так и сетчатыми. При поликонденсации бифункцио­нальных соединений (дающих радикалы с двумя свободными свя­зями) образуются линейные полимеры. Если одно или оба моно­мера являются трехфункциональными (или более), то образуются сетчатые полимеры.

По отношению к нагреванию полимеры подразделяются на термопластичные и термореактивные.

Термопластичными являются линейные полимеры. При нагре­вании они размягчаются и плавятся, а при охлаждении восста­навливают свои свойства. Это свойство используется при формо­вании и сварке изделий.

Термореактивные полимеры, имеющие сшитые макромолеку­лы, не плавятся без разложения, что обусловлено наличием свя­зей между линейными цепочками.

Дата добавления: 2014-01-04