1.2. Классификация и номенклатура полимеров

Огромное количество ВМС и разнообразие их применения затрудняет создание единой классификации. Поэтому в основу классификации ВМС могут быть положены различные свойства, например, происхождение, поведение при нагревании, способ синтеза и т.д. Все ВМС по происхождению подразделяются на природные (выделенные из природных материалов), искусственные (полученные путем химической модификации природных полимеров) и синтетические (полученные путем синтеза из НМС или модификации синтетических полимеров).

По основным физико-механическим свойствам при комнатной температуре ВМС делятся на каучуки и пластические массы. Каучуки в этих условиях находятся в высокоэластическом состоянии, характеризующемся малым значением модуля упругости (до 300 Н), его практической независимостью от температуры (в определенной области температур), большими значениями деформаций (достигающих сотни и тысячи процентов), а пластические массы – в стеклообразном, характеризующемся относительно высокими значениями модуля упругости (от 5000 до 100000 Н), существенной зависимостью модуля от температуры и относительно небольшими деформациями, которые появляются при приложении значительных нагрузок (вынужденная эластичность).

По поведению при нагревании ВМС делятся на термопластичные и термореактивные. Термопластичные полимеры (термопласты) при нагревании размягчаются, а при охлаждении затвердевают. Полимеры при этом не претерпевают никаких химических изменений и сохраняют способность к формованию при повторных переработках в изделия, что позволяет создавать безотходные производства. Термореактивные полимеры (реактопласты) при нагревании (иногда на холоду) структурируются и превращаются в неплавкое и нерастворимое соединение. Они не способны к повторному формованию.

По способу синтеза ВМС делятся на полимеры, получаемые цепной или ступенчатой полимеризацией, поликонденсацией или химической модификацией полимеров.

По методу синтеза полимеры делятся на полимеры, получаемые в массе, растворе (лаковый метод), суспензионной и эмульсионной полимеризацией и в расплаве.

По химическому строению макромолекул полимеры делятся на органические, элементоорганические и неорганические.

К органическим полимерам относятся соединения, содержащие, кроме атомов углерода, водород, кислород, азот, серу и галогены. Атомы углерода, кислорода, азота и серы могут входить в главную цепь, являться обрамляющими атомами или входить в эту группу. К ним относятся также полимерные вещества, содержащие другие элементы, но которые не входят в главную цепь, не соединены непосредственно с атомами углерода (например, соли органических поликислот).

К элементоорганическим полимерам относятся соединения, цепи которых построены из атомов углерода и гетероатомов, за исключением атомов азота, серы и кислорода; соединения с неорганическими цепями, если они содержат боковые группы с атомами углерода, присоединенными непосредственно к цепи; соединения, главная цепь которых состоит из атомов углерода, а в боковые группы входят гетероатомы (за исключением атомов кислорода, азота, серы и галогенов), непосредственно соединенные с углеродными атомами цепи.

Неорганические полимеры – это полимеры, не содержащие атомов углерода.

По строению основной цепи ВМС делятся на:

– гомоцепные, основная цепь которых построена из одинаковых атомов, например, из атомов углерода (карбоцепные полимеры), кремния, германия и т.д.;

– гетероцепные, основная цепь которых построена из двух или большего числа различных элементов, например, из углерода и кислорода, углерода и азота, углерода и серы, алюминия и кислорода и т.д.;

– соединения с системой сопряженных связей, например, ^{или .…–СH=CH–CH=CH–CH=CH–…. ( уточнить индексы и точки в обоих формулах)}

Гомоцепные органические полимеры можно разделить на алифатические, алициклические, ароматические и жирно-ароматические. В зависимости от природы заместителя алифатические карбоновые полимеры делятся на полимерные углеводороды, полиспирты, поликислоты, полиацетаты, полинитрилы и т.д. Название карбоцепных полимеров складывается из названия исходного мономера и приставки поли. Полимеры, получаемые из монозамещенных производных этилена, объединяются под общим названием винильных полимеров, например, поливинилфторид [–CH₂–CHF–]_n; поливинилхлорид ^[–CH₂^–CHCl–]_n^{; поливинилцианид [ ]}_n^{; поливиниловый спирт [ ]}_n ^{и т.д. Полимеры, получаемые из} 1,1-дизамещенных этилена, называются винилиденовыми, например, поливинилиденхлорид [–CH₂–CCl₂–]_n; поливинилиденфторид [–CH₂–CF₂–]_n; поливинилиденцианид [ ]_n.

В качестве примера полимерных жирно-ароматических соединений можно привести полифенилен [ ]_n, полиметиленфенилен [ ]_n, полиэтиленфенилен [ ]_n.

Гетероцепные полимеры классифицируются в зависимости от природы группировки, повторяющейся в главной цепи. Название полимера складывается из названия класса соединений, имеющих такие группировки и приставки поли. Полимеры, в главную цепь которых входят группы , называются простыми полиэфирами; – сложными полиэфирами; – полиамидами; – полиуретанами и т.д. Эти группировки могут быть разделены алифатическими или ароматическими радикалами. Среди гетероцепных органических полимеров важное место занимают полиэфиры, полиуретаны, полисульфиды ...–R–(–S–)_x–R^′–(–S–)_x–…; полисульфоны ; полимочевины .

К полимерам с сопряженной системой связей относятся некоторые карбоцепные: полиины – [–С≡С–R–C≡C–]_n; полифенилены – [ ]_n; полиацетилены – [ ]_n и гетероцепные полимеры: полинитрилы – [ ]_n; полифениленоксиды – [ ]_n; полифениленсульфиды – [ ]_n .

Элементоорганические полимеры различают по атомам, которые входят в состав основной цепи макромолекулы. Наибольшее распространение получили полисилоксаны [ ]_n; полиалюмоксаны [ ]_n; полититаноксаны [ ]_n; полистаноксаны [ ]_n.

К неорганическим полимерам относятся полисиланы [ ]_n; полигерманы [ ]_n; красный и черный фосфор; некоторые бороводороды и оксиды металлов (магния, кремния); полифосфаты [ ]_n; полиарсенаты [ ]_n; полифосфорнитрилхлориды [ ]_n и т.д.