14.2.3. Химические свойства полимеров

Химические свойства обусловлены наличием в составе их молекул двойных связей и функциональных групп. Поэтому отдельные макромолекулы могут сшиваться поперечными связями. При этом линейная структура молекул переходит в сетчатую. Такое явление имеет место при вулканизации каучука – взаимодействии с серой с образованием резины (0,5–5% S) или эбонита (≥ 20% S).

Полимеры могут подвергаться деструкции – разрушению под действием кислорода, света, радиации. Процесс ухудшения свойств полимера под действием деструкции называется старением полимера. Для замедления этого процесса в полимеры вводят стабилизаторы – антиоксиданты (фосфиты, фенолы, ароматические амины), т.е. вещества которые замедляют процессы окисления, взаимодействуя со свободными радикалами, образующимися в процессе окисления.

14.2.4. Электрические свойства полимеров

Электропроводность полимеров изменяется в широких пределах, что зависит от состава и структуры макромолекул, наличия, характера и концентрации полярных групп. Большинство полимеров являются диэлектриками, т.е. не проводят электрического тока. Наличие в макромолекулах галогенных, гидроксильных, карбоксильных и др. полярных групп ухудшает диэлектрические свойства. Хорошими диэлектриками являются такие полимеры как фторопласт, полиэтилен, полиизобутилен, полистирол. Диэлектрические свойства выше у полимеров с более высокой молекулярной массой. Повышение электрической проводимости наблюдается при переходе от стеклообразного состояния полимера к вязкотекучему.

Такие полимеры как полиацетилен (–СН=СН–)_n, поливинилены (–HC=C<)_n, полинитрилы (–HN=C<)_n относятся к органическим полупроводникам. Полупроводниковые свойства этих полимеров определяются наличием нелокализованных π-электронов сопряженных двойных связей. В электрическом поле определенного напряжения эти электроны могут перемещаться вдоль цепи, обеспечивая перенос заряда. Их проводимость возрастает с увеличением температуры и при воздействии света. Проводимость их можно повысить при внедрении в состав полимера анионов, например, ClO₄^–, или катионов Li⁺ при электрохимическом окислении или восстановлении.

Применение и свойства некоторых полимеров приведены в приложении 13.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение реакции полимеризации. Рассмотрите радикальный механизм полимеризации (инициирование, рост цепи, обрыв цепи) на примере получения поливинилхлорида.

2. Объясните механизм ионной полимеризации (катодной и анодной). Какие вещества можно использовать в качестве инициаторов ионной полимеризации?

3. Дайте определение реакции поликонденсации. Какие полимеры получают методом поликонденсации?

4. Дайте определение полимерам, олигомерам и мономерам. Как подразделяются полимеры?

5. Опишите строение, свойства, использование натурального каучука.

6. Опишите строение молекулы крахмала, его химические свойства и использование.

7. Опишите строение, физические и химические свойства молекул целлюлозы, применение целлюлозы для получения взрывчатых веществ и искусственных волокон.

8. Дайте характеристику белкам как высокомолекулярным веществам. Опишите строение и структуру белков, их функции в живом организме.

9. Опишите структуру полимеров: линейную (регулярную, нерегулярную) разветвленную, сетчатую. В чем состоит различие кристаллических и аморфных полимеров?

10. Опишите физические и химические свойства синтетических полимеров. Какое применение находят полимеры благодаря их свойствам?