Список условных сокращений

НМС – низкомолекулярное соединение

ВМС – высокомолекулярное соединение

СПЗ – составное повторяющееся звено

ПК – поликонденсация

ПМ – полимеризация

ПАВ – поверхностно-активные вещества

ККМ – критическая концентрация мицеллообразования

ПМЧ – полимер-мономерная частица

ПЭ – полиэтилен

ПЭВД – полиэтилен высокого давления

ПЭНД – полиэтилен низкого давления

ПП – полипропилен

ПС – полистирол

ПВХ – поливинилхлорид

ПММА – полиметилметакрилат

ПАН – полиакрилонитрил

ПВС – поливиниловый спирт

ПВА – поливинилацетат

ПЭТФ – политетрафторэтилен

1. Введение в специальность

1. Основные понятия и определения

Все химические соединения в зависимости от массы молекулы можно разделить на два класса:

- соединения с низкой молекулярной массой (как правило, < 1000) – низкомолекулярные соединения (НМС);

- соединения с высокой молекулярной массой (> 5000) – высокомолекулярные соединения (ВМС).

Переходным звеном между НМС и ВМС являются олигомеры – соединения с молекулярной массой < 5000.

Высокомолекулярные соединения – вещества, состоящие из макромолекул – молекул, имеющих большую молекулярную массу (~ 10³ ÷ 10⁶).

Подавляющую часть высокомолекулярных соединений составляют полимеры. Полимер – это высокомолекулярное соединение, молекулы которого состоят из большого числа одинаковых повторяющихся группировок – составных звеньев.

Пример 1. Возьмем общую структурную формулу некоего полимера, где R – это заместитель:

В данном фрагменте можно выделить несколько составных звеньев – повторяющихся группировок:

1) 2) 3)

4) 5)

Таким образом, составное звено – атом или группа атомов, входящих в состав цепи молекулы полимера.

Однако для правильного описания структуры полимерной молекулы удобнее выделить составное повторяющееся звено – наименьшее составное звено, повторением которого может быть описано строение регулярного полимера. Так, для примера 1 составным повторяющимся звеном (СПЗ) является группировка (3).

Часто СПЗ совпадает по составу и строению со звеном, которое образует молекула НМС в процессе полимеризации. В таких случаях правомерно использовать термины мономер для исходного НМС и мономерное звено – для образующегося СПЗ.

Итак, мономер – молекула НМС, которая может образовывать мономерное звено. В свою очередь, мономерное звено – наибольшее составное звено, которое образует молекула мономера в процессе полимеризации.

Пример 2. Возьмем участок полимерной цепи полиэтилена:

~СН₂-СН₂-СН₂-СН₂~

Здесь -СН₂- является составным звеном и составным повторяющимся звеном, а мономерное звено – группировка -СН₂-СН₂- (т.к. полиэтилен получается полимеризацией этилена СН₂=СН₂, который является мономером).

При соединении двух мономеров образуется димер, трех – тример, четырех – тетрамер и т.д. При соединении n молекул мономера образуется полимер (поли – много).

Для того чтобы молекула считалась полимерной, число звеньев в цепи n должно быть велико (n>>1). Синтетические полимеры обычно содержат от сотен до десятков тысяч звеньев: n ~ 10²10⁴. Природные полимерные цепочки могут быть и длиннее. Самые длинные из известных полимеров – молекулы ДНК, у них число мономерных звеньев в цепи достигает n ~ 10⁹10¹⁰.

Число мономерных звеньев n в макромолекуле в химии полимеров принято называть степенью полимеризации.

Полимеризация – процесс превращения мономера или смеси мономеров в полимер. Различают два типа полимеризационых процессов: аддиционный и конденсационный.

Аддиционная полимеризация – полимеризация с участием повторяющегося процесса присоединения.

Конденсационная полимеризация, или поликонденсация – процесс образования полимера путем многократно повторенной реакции конденсации.

Частным случаем полимеризации является сополимеризация – полимеризация с образованием сополимера (п. 1.4).

Олигомер – смесь индивидуальных веществ одинаковой химической природы, отличающихся друг от друга числом составляющих их молекулы звеньев, n. Физические свойства олигомера изменяются при добавлении или удалении одного или нескольких мономерных звеньев в молекуле. Как правило, при n>100 олигомер уже можно отнести к полимеру. Олигомеризация – процесс превращения мономера или смеси мономеров в олигомер.