Слепнева - FIZIKOKhIMIYa_POLIMEROV_1

У

звеньев выглядит следующим образом: (

).

Напишите

формулу структурного звена в виде сокращенной структурной фор-

Т

мулы. Приведите название этого полимера. Возможно ли образова-

ние водородных связей между его макромолекулами и почему?

Н

5.10. Фрагмент поливинилхлорида (ПВХ), состоящий из трех

структурных звеньев выглядит следующим образом: (

Cl ).

Б

Cl

Cl

К какому типу связей относится связь С–Сl в молекуле полиме-

ра, если электроотрицательности атомов углерода и хлора 2,5 и 2,83

й

соответственно (выберите правильный ответ и охарактеризуйте

каждый из указанных видов связи):

а) ковалентная полярная;

и

б) ионная;

в) ковалентная неполярная;

о

г) донорно-акцепторная?

Напишите сокращенную ст укту ную формулу мономера – ви-

нилхлорида.

р

и

з

тТ е м а 6

хожд ниюформе,

макромолекул, по отношению к нагреванию, по

КЛАССИФИКАЦИЯ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ

п

СОЕДИНЕНИЙ

6.1. Классификация высокомолекулярных соединений (по проис-

д формационно-прочностным свойствам и назначению).

Р

6.2. Сополимеры и гомополимеры. Сополимеры статистические,

чередующиесяе

, привитые и блок-сополимеры.

найлон, полиэтилен, полистирол, дивиниловый каучук и т. д.

У

только одного типа. Гетероцепные содержат атомы разных элементов,

Н

чаще всего углерода, кислорода, азота, кремния, фосфора – например,

полиэтиленадипинат [–O–CO–(CH2)4–CO–O–CHБ2CH2–]n. Из гомоцеп-

ных наиболее распространены карбоцепные полимеры, главные це-

пи которых состоят только из атомов углерода, при этом в составе

й

боковых групп могут находиться атомы к слорода, серы, азота и др.

К карбоцепным полимерам

отнести полиэтилен, полистирол

[–СН(С6Н5)–СН2–]n, поливинилацетат [–CH2–CН(OСОСН3)–] и др.

Элементоорганические – э

р

акие гетероцепные полимеры, кото-

рые в составе основной цепи содержат не только атомы углерода,

кислорода, азота, но

можно

а омы других элементов Периодической си-

т

стемы. Например, кремн йорганический полимер полидиметилсилок-

сан [–Si(CH3)2–O–]n

относится к элементоорганическим. Большую

и

группу выс к м лекулярных соединений образуют неорганические

з

полимеры, у к т рых в цепи и в боковых группах атомы углерода от-

сутствуют, на ример, полигерманий [–GeH2–GeH2–]n, неорганические

ст кла.

о

В пзависимости от формы и строения макромолекул полимеры

разд ляют на линейные, разветвленные и сетчатые (сшитые) (рис. 6.1).

е

Р

Н

разделяют на термопластичные (термопласты) и термореактивУ-

ные (реактопласты). Химическое строение термопластов формиру-

ется при их синтезе в условиях специализированного химическогоТ

производства. В дальнейшем при нагревании термопласты перехо-

дят в вязкотекучее состояние и вновь затвердевают при охлажде-

й

нии, сохраняя все свои первоначальные свойства. Расплавленному

полимеру можно придать любую форму, которуюБон сохранит при

охлаждении. Процедура размягчен я

повторного затвердевания

(ПП), поливинилхлорид (ПВХповторена), АБС-пластик и др.

при охлаждении может быть

многократно, поэтому тер-

мопласты подвергаются вто ичной пе еработке. К термопластам,

ном

способным к вторичной пе е аботкеи, относятся полиэтилентере-

фталат (ПЭТ), полиэтилен (РЕ), полистирол (ПС), полипропилен

т

Реактопласты

при

совместном действии температу-

однокра

ры и давления в процессе формования становятся твердыми и после

з

охлаждения уже не могут быть расплавлены. Нагревание уже готово-

о

го изделия из термореактивного полимера приводит к его необрати-

мому разрушению. Реактопласты не пригодны к вторичной переработ-

ке. К ним тн сятся фенолформальдегидные смолы, резина и др.

жидкие

По деформационно-прочностным свойствам и назначению

полим ры можно разделить на пластики, эластомеры, волокна и

Р

псмолы. Если полимеру под действием давления и темпера-

лиэтилен, полипропилен, первичные полимеры

обычно не пригод-

ны для прямого использования. Первичный

поливинилхлорид,

например, является материалом рогоподобной фактуры и не Уможет

быть сформован в изделие без предварительного размягчения путем

добавления пластификатора. Большинство полимеров защищаютТот

термической, окислительной и фотодеструкции введением в них

подходящих стабилизаторов. Добавление в полимер красителей и

Н

пигментов перед формованием позволяет получить изделия самых

различных цветов. Для уменьшения трения иБулучшения течения

полимера внутри перерабатывающего оборудования в большинство

полимеров добавляют смазочные матер алы и вещества для улуч-

й

шения технологических свойств. Для п дания специальных свойств

и уменьшения стоимости

ип одукта в полимер добавляют

наполнители. Компаундир ванием называется процесс, включаю-

щий введение в первичный плимертаких ингредиентов, как пла-

стификаторы, вулканизирующие агенты, отвердители, стабилизато-

ры, наполнители, крас

конечного

ели, пламегасители и смазочные вещества.

т

6.2. Сополимеры

гомополимеры. В зависимости от того, всту-

и

пают в реакцию п лимеризации мономеры одного вида или разных,

з

полимеры разделяются на гомополимеры и сополимеры. Полимер мо-

олучаться из одного мономера (этилена, стирола и т. д.), тогда он

о

называ тся гомополимер, или из разных мономеров (бутадиен-1,3 и

стиролп, стирол и акрилонитрил), тогда он называется сополимер.

У

Т

6.1. По каким признакам классифицируют полимеры? Как клас-

сифицируют сополимеры? Приведите различные схемы соедине-

ния структурных единиц в молекуле сополимеров и поясните каж-

дую из них.

Н

6.2. 1) Изобразите различные формы макромолекул полимера: ли-

нейные, разветвленные, пространственные. ПриведитеБпримеры поли-

мерных соединений, имеющих каждую з указанных форм молекул.

2) Относительные молекулярные массы полимерных соединений

й

изменяются в диапазоне (выбе ите п ав льный ответ):

а) от 1 до 100;

и

б) от 100 до 1000;

р

в) от 14000 до 500000.

6.3. Как ведут себя

нагревании изделия из термопластичных и

о

термореактивных пол меров? Возможна ли вторичная переработка:

а) термопластов;

т

б) реактопластов?

при

Приведите примеры полимеров, подвергающихся вторичной пе-

з

реработке, и римеры полимеров, не способных к вторичной пере-

.

о

6.4. Разветвленные макромолекулы, у которых основная цепь

п

полностью состоит из одного мономера, а разветвления – из друго-

У

1

полимера

Т

Н

фракций

Б

2

Содержание

й

и

Молекулярные массы пол меров М

о

Рис. 7.1. Примерный вид диффе енциальной кривой

т

молекулярно-массрв го распределения:

и

1 – узк е ММР; 2 – широкое ММР

з

7.2. Среднеч словая

среднемассовая молекулярная масса по-

лимеров. В больш нстве

случаев для характеристики

полимеров

о

пользуются величиной средней молекулярной массы. Два наиболее

распространенных метода усреднения позволяют получить так назы-

п

ваемые среднечисл вую и среднемассовую молекулярные массы.1 Что-

даже

бы их рассчитать, необходимо представить полимер набором отдель-

ных фракций, состоящих из макромолекул приблизительно одинако-

Р

вого разм ра. Число таких фракций может быть бесконечно большим,

и

в отдельной фракции макромолекулы отличаются по размеру.

из них n1

имеют молекулярную массу M1 (фракция 1), n2

имеют

молекулярную массу

M 2

(фракция 2) и т. д. до

n j молекулярной

массы M j

. Тогда общее число молекул

n = n1 + n2 +…+ n j = ni ,

где i

принимает значения от 1 до

j , а числовая доля фракции i

ni

Н

ni M i

равна

. Вклад фракции i

в молекулярную массу равен

У,

ni

Б

ni

а среднечисловая молекулярная масса есть сумма вкладовТвсех

фракций в молекулярную массу полимера

ni Mi

.

M n

и

ni

р

Любой экспериментальный метод, йв котором измеряется пара-

метр, зависящий от общего числа молекул независимо от их массы,

о

позволяет получить среднечисл вую молекулярную массу. Поэтому

т

такие физические ме оды, как криоскопия, эбуллиоскопия и осмо-

метрия, имеющие

ивную природу, позволяют определить

коллига

значения M n .

з

Используя понят е среднемассового значения,

на этом же самом

полимера

ni

Mi

образце

можно рассчитать его среднемассовую молеку-

лярную массу M w . Масса фракции 1 W1

n1 M1 . Масса фракции i

равна

Wi

ni

Mi .

Общая масса полимера W

ni Mi . Массовая

е

i равна

. Вклад фракции i

доля фракции

в молекулярную

п

ni

Mi

n

M

i

M

i

n M 2

i

i

i

массу равен

, т. е.

.

ni

Mi

ni Mi

РСреднемассовая молекулярная

масса

полимера будет

опреде-