Полимеры.
Полимеры — это неорганические и органические, аморфные и кристаллические вещества, получаемые путём многократного повторения различных групп атомов, называемых «мономерами», соединённых в длинные макромолекулы химическими или координационными связями. Полимер - это высокомолекулярное соединение, вещество с большой молекулярной массой. К линейным полимерам относится, например, целлюлоза, к разветвленным, например, амилопектин, есть полимеры со сложными пространственными трёхмерными структурами.
Полимеры состоят из большого числа повторяющихся группировок (звеньев) одинакового строения, например поливинилхлорид (—СН2—СНСl—)n, каучук натуральный и др. Высокомолекулярные соединения, молекулы которых содержат несколько типов повторяющихся группировок, называют сополимерами.
Полимер образуется из мономеров в результате реакций полимеризации или поликонденсации. К полимерам относятся многочисленные природные соединения: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, каучук и другие органические вещества. В большинстве случаев понятие относят к органическим соединениям. Большое число полимеров получают синтетическим путём на основе простейших соединений элементов природного происхождения путём реакций полимеризации, поликонденсации и химических превращений. Названия полимеров образуются из названия мономера с приставкой поли-: полиэтилен, полипропилен, поливинилацетат и т. п.
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.
Полиэтилен [—CH2—CH2—]n, термопластичный полимер белого цвета. В промышленности его получают полимеризацией этилена при высоком давлении (полиэтилен низкой плотности) и низком или среднем давлении (полиэтилен высокой плотности). Структура и свойства полиэтилена определяются способом его получения. Среднемассовая молекулярная масса наиболее распространённых марок 30—800 тыс. С увеличением плотности возрастают твёрдость, модуль упругости при изгибе, предел текучести, химическая стойкость. Полиэтилен обладает хорошими электроизоляционными свойствами. Устойчив к действию щелочей любых концентраций, органических кислот, концентрированных соляной и плавиковой кислот; разрушается азотной кислотой, хлором и фтором; выше 80 °C растворяется в алифатических и ароматических углеводородах и их галогенопроизводных; сравнительно стоек к радиоактивным излучениям; безвреден; интервал рабочих температур от —80 ¸ —120 до 60 ¸ 100 °C.
В промышленности полиэтилен получают полимеризацией этилена. Процесс при высоком давлении протекает по радикальному механизму под действием О2, пероксидов, напр. лаурила или бензоила, или их смесей.
Полипропилен - термопластичный полимер пропилена, [—CH2—CH (CH3)—]n; бесцветное кристаллическое вещество изотактической структуры, молекулярная масса 300—700 тыс. Для полипропилена характерны высокая ударная прочность, высокая стойкость к многократным изгибам, низкая паро- и газопроницаемость; по износостойкости он сравним с полиамидами. Полипропилен — хороший диэлектрик, плохо проводит тепло. Он не растворяется в органических растворителях, устойчив к воздействию кипящей воды и щелочей, но темнеет и разрушается под действием HNO3, H2SO4, хромовой смеси. Полипропилен обладает низкой термо- и светостойкостью, поэтому в него вводят специальные добавки — стабилизаторы полимерных материалов.
Полипропилен получают полимеризацией мономера в растворе или массе; перерабатывают литьём под давлением и экструзией. Из полипропилена изготавливают волокна и плёнки, сохраняющие гибкость при 100—130°С пенопласт, детали машин, профилированные изделия, трубы (для агрессивных жидкостей), различную арматуру, контейнеры, бытовые изделия и др.
Полибутадиен. В относительно небольших масштабах вырабатывают бутадиеновые каучуки, получаемые в растворе в присутствии алфиновых катализаторов, напр. комплексов аллилнатрия, изопропилата натрия, а также каучуки, синтезируемые в эмульсии или массе. Особая группа бутадиеновых каучуков - жидкие олигомеры (см. Жидкие каучуки).
Структура макромолекул. Свойства каучуков. Звенья бутадиена в макромолекуле бутадиеновых каучуков могут иметь конфигурацию 1,4-цис (I), 1,4-транс (II) и 1,2 (III). Соотношение этих звеньев определяется природой катализатора и условиями полимеризации.
Получение каучуков. Для синтеза бутадиеновых каучуков в растворе применяют бутадиен, содержащий 99% (по массе) основного вещества и 0,001% влаги. Растворители - толуол, циклогексан, гексан, гептан, бензин.