
- •Полимеры и пластмассы
- •Литература
- •Основные сведения о полимерах и их классификация
- ••Низкомолекулярные соединения – с молекулярной массой до 500
- •Основные понятия химии полимеров
- ••Макромолекулы полимеров состоят из большого числа молекул его низкомолекулярных аналогов (одного или нескольких
- ••Полимер представляет собой смесь макромолекул разной длины.
- ••Полимеры обладают
- •Зависимость состояния
- •При оценке свойств полимерного материала необходимо учитывать две структурные единицы:
- •Гибкость макромолекул
- •В зависимости от гибкости (или жесткости)
- •Зацепление цепей
- ••Между звеньями макромолекул и между атомами в звеньях имеет место ковалентный характер связи,
- •Взаимодействие диполей полярных Межмолекулярные водородные связей C-Cl в поливинилхлориде
- •Релаксационные явления в полимерах
- •Конфигурация молекул полимеров
- •Концы нескольких цепочек полимера соединены в одном общем центре. Полимеры такого типа
- •Способы соединения несимметричных мономерных группировок в макромолекуле
- •Цис - транс изомерия
- •Стереоизомерия
- •Гомополимеры
- ••Блок-сополимер бутадиена и стирола или СБС - это твердая резина, которая используется для
- •Спандекс
- •Полярные и неполярные полимеры
- •Линейные неполярные полимеры
- •Линейные неполярные полимеры
- •Полярные полимеры
- •Линейные полярные полимеры
- •Растворимость полимеров
- •Фазовые состояния полимеров
- •КРИСТАЛЛИИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕИРЫ
- •Степень кристалличности
- ••Полимеры в кристаллическом состоянии получают при кристаллизации из растворов или расплавов.
- •Микрофотографии
- •Кристалличность и структура макромолекулы
- •Кристалличность и
- •Физические состояния аморфных полимеров
- ••Эти явления накладывают специфический отпечаток на поведение полимерного материала под нагрузкой при соответствующих
- •Зависимость деформации от времени при различных видах деформаций
- •Модуль упругости или модуль Юнга
- ••Модуль упругости представляет собой меру жесткости материала. Материалы с высокой энергией межатомных связей
- •Термомеханическая кривая аморфного полимера
- •Модуль упругости аморфного полимера
- •Стеклообразное состояние полимера
- •ОСОБЕННОСТИ СТЕКЛООБРАЗНОГО СОСТОЯНИЯ ПОЛИМЕРОВ
- •Деформация стеклообразных полимеров и явление вынужденной эластичности
- •• Кривая напряжение– деформация полимера в стеклообразном
- ••Подобная деформация называется вынужденной высокоэластической деформацией.
- ••Вынужденная эластичность носит релаксационный характер, т.е. зависит от времени и скорости деформации.
- •Температура хрупкости
- ••Температура стеклования определяет верхний предел, а температура хрупкости – нижний предел температурной области
- •Связь Тс с молекулярной массой
- •Изменение температур стеклования Тс,
- •Высокоэластичное состояние полимера
- •Вязкотекучее состояние полимера
- ••Разница между температурой текучести и температурой стеклования (высокоэластичное состояние) занимает тем больший температурный
- •Термомеханическая кривая при различных молекулярных массах полимера
- •Классификация полимеров по происхождению
- •Природные полимеры
- •Природные полимеры
- •Природные полимеры
- •Искусственные полимерные материалы получают при обработке природных полимеров:
- •Основной состав углеводородного сырья для производства полимеров
- •Сырьевая база для производства полимеров
- •Классификация полимеров по составу основной цепи
- •Органические полимеры
- •Органические полимеры
- •Элементоорганические полимеры
- •По отношению к нагреванию полимеры делятся на:
- •Термопластичные полимеры
- •Термореактивные полимеры
- •Бытовые, инженерные и специальные полимеры
- •Реакции сшивания полимеров
- •Вулканизация каучука
- •Полимераналогичные превращения
- •Условия протекания полимераналогичных реакций
- •Способы получения полимеров
- ••Полимеризация — процесс образования полимера путём многократного присоединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера, олигомера)
- •Механизм полимеризации
- •Виды полимеризации
- •Радикальная полимеризация этилена
- •Полимеризация этиленоксида происходит благодаря раскрытию циклов. Образуется полиэтиленоксид.
- •Способы полимеризации
- •Процесс
- •Стереоспецифическая полимеризация
- •Катализаторы Циглера–Натта
- •Способы получения полимеров
- •Особенности реакции поликонденсации:
- •Механизм реакции
- •Механизм поликонденсации
- •В качестве мономеров используют соединения, содержащие в молекуле не менее двух функциональных групп.
- ••Например, гексаметилендиамин H2N(CH2)6NH2 имеет две аминогруппы NH2, поэтому его называют диамином. Адипиновая кислота
- •Конечным результатом являются длинные линейные цепи
- •Получение фенолформальдегидной смолы

Стереоизомерия
Стереорегулярность полимеров определяется порядком в пространственном расположении боковых групп в основной цепи
Боковые группы расположены по одну сторону от главной макромолекулярной цепи
Расположение боковых групп беспорядочно
Боковые группы попеременно чередуются по обе стороны от главной цепи

Гомополимеры |
|
|
Сополимеры – |
|
||||
|
– одинаковые |
|
|
|
|
разные |
|
|
|
мономерные |
|
|
|
|
мономерные |
|
|
|
звенья |
|
|
|
|
звенья |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
AAAAAAA |
|
ABABABAB |
|
Чередующиеся |
AAABABBABAABBAСтатистические
AAAAAAABBBBBBBB Блок-сополимеры
AAAAAAAAAAAA |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
AAAAAAAAAAAA |
||||||
Привитые |
|||||||||
B |
B |
B |
|
B |
B |
B |
|||
B |
B |
B |
|
|
|
B |
B |
B |
|
B |
B |
B |
|
|
|
B |
B |
B |
|
|
Сшитые |
||||||||
|
B |
|
|
|
AAAAAAAAAAAA |
||||
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
В привитых сополимерах свойства можно регулировать частотой и размерами боковых ответвлений, а в блочных - размерами блоков.

• |
Вот молекула изопрена: |
ПИБ был изобретен химиками в |
|
|
Германии. Американские химики |
|
открыли способ сшивания |
|
полиизобутилена. Они осуществили |
|
сополимеризацию изобутилена с |
|
небольшим количеством изопрена. |
А это сополимер изобутилена с изопреном:
Примерно один или два из каждой сотни повторяющихся звеньев является изопреновым звеном, которое показано синим. Такие звенья содержат двойные связи, а это значит, что этот сополимер можно сшить при помощи процесса вулканизации, точно так же, как и натуральный каучук.

•Блок-сополимер бутадиена и стирола или СБС - это твердая резина, которая используется для изготовления таких вещей, как подошвы для обуви, протекторы автомобильных покрышек, а также и в других местах, где важна износостойкость.
•Этот сополимер относится к типу блочных сополимеров. Его основная цепь состоит из трех сегментов. Первый сегмент - это длинная цепочка полистирола, посередине идет длинная цепочка полибутадиена, а последний сегмент - другая длинная цепочка полистирола. Вот как это выглядит:
Полистирол является твердым и прочным пластиком, и это придает стирол- бутадиеновому каучуку свойственную ему износостойкость. Полибутадиен - это резиноподобный материал, и он придает СБС упругие свойства.

Спандекс
•Одним из необычных полиуретановых термопластичных эластомеров является спандекс, который фирма ДюПонт (DuPont) продает под торговой маркой Лайкра (Lycra).
•В его структуре чередуются жесткие и мягкие блоки. Короткие полимерные цепочки полигликоля, обычно состоящие из сорока элементарных звеньев или около того, являются мягкими и эластичными. Остальная часть повторяющегося звена спандекса состоящая из уретановых связей, мочевиновых связей и ароматических групп, исключительно жесткая. Этот участок обладает такой жесткостью, что жесткие участки различных макромолекул соединяются между собой и образуют волокно.
•Волокнистые участки образованные жесткими блоками макромолекул соединены между собой мягкими участками. В результате мы получаем волокно, которое ведет себя как эластомер! Это позволяет делать упругую ткань, которую можно использовать для изготовления спортивной одежды и тому подобных вещей.
Мягкий блок |
Жесткий блок |

Полярные и неполярные полимеры
•У неполярной молекулы электронное облако, скрепляющее атомы распределено между ними одинокого.
•У полярной молекулы общее электронное облако сдвинуто в сторону более электроотрицательного атома.
•Полярность вещества оценивается дипольным моментом μ, равным произведению заряда электрона на расстояние между центрами тяжести всех положительных и отрицательных зарядов.
•Значения μ имеют порядок 10-18 (единицы Дебая).

Линейные неполярные полимеры
К неполярным полимерам с малыми диэлектрическими потерями относятся, например, полиэтилен, полистирол, политетрафторэтилен.
Мономерные звенья макромолекул этих полимеров не обладают дипольным моментом.
Эти полимеры имеют большее техническое значение как высококачественные высокочастотные диэлектрики, обладают высокой морозостойкостью.

Линейные неполярные полимеры

Полярные полимеры
•содержат группировки образующие с атомами углерода полярные связи
(-Cl; -F; -OH).
•Несимметричные по структуре (дипольные моменты связей атомов не могут взаимно скомпенсироваться).
•Такие полимеры обладают низкой морозостойкостью, но высокой жесткостью и теплостойкостью.
