Общая характеристика высокомолекулярных соединений
Высокомолекулярными соединениями (ВМС) или полимерами называются сложные вещества, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся группировок атомов, имеющих одинаковое строение и связанных между собой химическими связями.
Эти группировки атомов называются иначе элементарными звеньями. Молекулы полимеров имеют значительные размеры и большую молекулярную массу. В связи с этим их часто называютмакромолекулами.
Число элементарных звеньев, содержащихся в такой макромолекуле, называется степенью полимеризации (СП)данного полимера и, как правило, обозначается в его химической формуле не числом, а буквенным индексомn. Это связано с тем, что молекулы одного и того же полимера, в отличие от низкомолекулярных соединений, не являются однородными. Одни из них имеют бóльшую молекулярную массу и значение СП, другие – мéньшую. Величина СП для высокомолекулярного соединения во многом зависит от условий его получения, строения элементарного звена и ряда других факторов. В связи с этим каждый полимер характеризуется своиммолекулярно-массовым распределением (ММР), в котором указывается доля макромолекул с определенной массой и величиной СП среди общего числа его молекул.
Часто для характеристики полимера используют его среднюю молекулярную массу. Она рассчитывается по формуле:
Mr(полимера) =nMr(элементарного звена),
где n – средняя степень полимеризации.
Любой полимер можно синтезировать из соответствующих низкомолекулярных соединений, которые иначе называются мономерами. При этом выделяют 2 основных метода получения полимеров:полимеризациюиполиконденсацию.
Полимеризациейназывается реакция образования ВМС из низкомолекулярных соединений в результате разрыва кратных связей (двойных или тройных) и не сопровождающаяся выделением побочных низкомолекулярных продуктов. Например:
Реакция полимеризации является реакцией присоединения и может протекать как по радикальному, так и по ионному механизму.
Поликонденсациейназывается реакция образования ВМС из низкомолекулярных соединений путем взаимодействия между собой функциональных групп, содержащихся в их молекулах. При этом, кроме основного продукта, выделяются побочные низкомолекулярные вещества: H2O, NH3, HCl и т.д.
В реакцию поликонденсации вступают мономеры, являющиеся поли- или гетерофункциональными соединениями.
Многие полимеры редко используются в «чистом» (индивидуальном) виде. Обычно их применяют в сочетании с другими веществами или материалами (наполнителями, красителями, пластификаторами, стабилизаторами и т.д.), которые придают им специфические свойства. Такие композиции называют пластмассамиилипластиками.
Полимеры и композиции на их основе делятся на термопластические(термопласты) итермореактивные(реактопласты).
Термопластыразмягчаются при нагревании и в горячем состоянии легко формуются в изделия, которые при охлаждении затвердевают и сохраняют заданную форму. При этом цикл нагревание – охлаждение с образованием новой формы изделия можно повторять многократно.
Реактопласты, сформованные в определенное изделие, в момент получения при повторном нагревании необратимо разлагаются без предварительного размягчения.