Лекция № 17 Тема: Полимеры и пластмассы

Полимерами называют химические вещества, образованные соединением нескольких, иногда очень многих одинаковых молекул без существенного изменения их структуры.

Пластмассы – это материалы, в состав которых входят полимеры – органические вещества с высоким молекулярным весом.

Полимеры являются основой пластических масс. Пластификаторы вводят в пластмассу для придания ей большей пластичности, что в некоторых случаях является необходимым для изделия. Пластификаторы должны растворять связующее вещество, быть химически инертными и мало летучими.

Наполнители придают пластмассам твердость, легкость и др. свойства.

Изделия из пластмассы обладают малым объемным весом от 20 до 2200 кг/м³ и высокой прочностью. Например, у текстолита предел прочности при разрыве достигает 150 МПа, у древопластиков – 350 МПа.

Полимеры получают путем химических превращений на основе реакций поликонденсации или полимеризации простейших химических веществ, получаемых из столь доступных видов сырья, как каменных уголь, известь, воздух, нефть и т.п.

Количество видов полимеров очень велико и постепенно увеличивается.

Все высокомолекулярные вещества, применяемые в пластмассах, делят на четыре класса А, Б, В, Г. Способ получения А – полимеризацией, Б – поликонденсацией, В – модификацией природных полимеров, Г – путем деструктивной перегонки органических веществ.

Высокомолекулярные вещества класса Г – это природные и нефтяные битумы, каменноугольные дегти, пеки и масла.

Полимеры класса В, получаемые изменением свойства природных полимеров, очень мало применяют в строительстве.

Полимеры различно ведут себя при нагревании. Например, имеющие линейное строение, при нагревании размягчаются, а при охлаждении затвердевают. Их называют термопластичными полимерами.

Полимеры, имеющие пространственное строение молекул после затвердевания, не могут повторно обратимо расплавляться и затем снова затвердевать. Они носят название термореактивных полимеров.

Главнейшие из этих синтетических полимеров, применяемых в строительстве следующие.

Полимеризационные полимеры класса а

Полиэтилен – – его получают путем полимеризации этилена. Исходный продукт для производства полиэтилена – технический этилен – имеет формулу . Этилен – бесцветный газ со слабым эфирным запахом, горит он светящим пламенем. Имеет температуру плавления 100 °С и плавится при температуре 115 °С, он не растворим на холоде и в обычных условиях. Предел прочности при разрыве 10–20 МПа.

Полипропилен получают полимеризацией пропилена . В результате полимеризации пропилена, продолжающейся 5–6 часов при 65–70 °С и давлении 10–12 атм., выпадает белый порошок – полипропилен. Удельный вес – 9,0 Н/см³; температура размягчения 164–168 °С; предел прочности при разрыве 30–35 МПа; удельная ударная вязкость 80 кГ см/см². Применяют для изготовления труб и пленок.

Поливинилхлорид получают путем полимеризации винилхлорида . Удельный вес 14 Н/см³; предел прочности при растяжении – 50 МПа; удельная ударная вязкость 100 кГ см/см².

Полиизобутилен – эластичный каучукоподобный материал, высокомолекулярный продукт полимеризации изобутилена. Изобутилен – бесцветный газ, получаемый из побочных продуктов крекинга нефти. Для получения полиизобутилена реакцию проводят при температурах около – 100 °С в присутствии растворителя (жидкого этилена с температурой – 104 °С) и катализаторов (трехфтористого бора ).

Полистирол получают полимеризацией стирола ( ). Стирол – бесцветная жидкость. Он не растворим в воде, но растворим в спирте, эфире.

Поливинилацетат получают полимеризацией винилацетата . Слабо набухает в воде и не устойчив к действию кислот и щелочей, при нагревании свыше 150 °С он разлагается с выделением уксусной кислоты. Предел прочности при разрыве – 50 МПа. Применяют при производстве лаков и мастики.