7.1.9. Полиуретаны (пу).

Полиуретаны получают методом ступенчатой полимеризации ди- или полиизоцианатов с соединениями, содержащими 2 или более гидроксильных групп. Они содержат группу

O

׀׀

- NH – C - O-

В зависимости от природы сомономеров ПУ могут быть термопластичными или термореактивными, могут быть кристаллическими (Т_пл = 176 – 180 ^оС) или аморфными, пластиками или эластомерами. Линейные ПУ на основе низкомолекулярных гликолей являются волокнообразующими. Из ПУ изготавливают клеи, лаки различного назначения, в том числе и для эмалирования проводов. ПУ эластомеры отличаются высокой стойкостью к истиранию, что важно при эксплуатации таких изделий как шины, конвейерные ленты и т.п. ПУ компаунды используют для бескорпусной герметизации микросхем. Литьевые изделия из ПУ могут эксплуатироваться в диапазоне температур от –60 до +100 ^оС. Основное применение ПУ находят в производстве газонаполненных пластмасс (поролон).

7.1.10. Полиимиды (пи).

П олиимиды являются представителями нового класса полимеров – термостойких. Макромолекулы этих полимеров обычно содержат гетероциклы, то есть циклические структуры, включающие атомы N, O, S. В полиамидах межзвенная связь содержит группировку C=O где Аr – одно или

-N Ar-

C=O

несколько бензольных колец. Имидная группировка придаёт макромолекуле большую жёсткость.

Полиимиды неплавки, нерастворимы в органических соединениях, стойки к кислотам и несколько хуже к щелочам, обладают высокой радиационной стойкостью. Применяют ПИ для корпусной изоляции электродвигателей, для специальных конденсаторов, работающих при температурах от –80 до 200 ^оС, в производстве многослойных микросхем с пересечениями в качестве изолирующего слоя, для шлейфов межячеечной коммутации в блоках микроэлектронной аппаратуры и др. Выпускается в основном в виде плёнок как в чистом виде, так и дублированными с фторсодержащими термопластами (Ф4МБ) или лавсаном. Такие плёнки можно сваривать при » 400 ^оС.

7.1.11. Эфиры целлюлозы (этролы, целлулоид).

Эти полимеры – старейшие пластические массы, относятся к искусственным, т.е. полученным модификацией природного полимера – целлюлозы. Повторяющееся звено целлюлозы [-C₆H₇O₂(OH)₃-]_n содержит 3 гидроксильные группы. По гидроксильным группам можно проводить реакцию этерификации, приводящую к образованию сложных эфиров целлюлозы, или реакцию алкилирования с одно- и многоатомными спиртами, приводящую к образованию простых эфиров целлюлозы.

Азотнокислые эфиры целлюлозы (нитраты целлюлозы) были получены ещё в 1832 г. путём обработки концентрированной HNO₃ хлопка, древесины, бумаги, а в 1845 г. была применена обработка целлюлозы нитрующими смесями (НNO₃ + H₂SO₄). В зависимости от степени этерификации нитраты целлюлозы могут использоваться в качестве бездымного пороха (наибольшая степень этерификации), плёнок, лаков, пластических масс – целлулоида (наименьшая степень этерификации).

Уксуснокислые эфиры целлюлозы (ацетаты целлюлозы) в отличие от нитратов целлюлозы негорючи, имеют повышенную светостойкость. Используются для получения волокон, плёнок, лаков, пластических масс.

Простые эфиры целлюлозы, в первую очередь эфиры, содержащие метильный, этильный или бензильный радикал, устойчивы к действию химических реагентов, мало горючи, светостойки, морозостойки, растворимы в доступных растворителях. Применяются для изготовления лаков, электроизоляционных материалов и плёнок. Некоторые эфиры (метил- и этилцеллюлоза определённой степени замещения, а также карбоксиметилцеллюлоза ) применяются в текстильной промышленности в качестве загусток для печатных красок, присадок при бурении нефтяных скважин и др.

Этролы приятны на ощупь, поэтому их используют для изготовления автомобильных штурвалов, ручек радиоприёмников и других приборов, оправ очков. Формуются они достаточно легко, как обычные термопласты. Они ударопрочны, являются довольно хорошими диэлектриками.

7.1.12. Кремнийорганические полимеры, иначе – полиорганосилоксаны (силиконы), состоят из макромолекул, основная цепь которых состоит из чередующихся атомов Si и О с различными обрамляющими группами или органическими радикалами у атома кремния. Это направление в полимерной науке возникло благодаря работам академика Кузьмы Андриановича Андрианова (1937 г.).

Синтез кремнийорганических полимеров включает ряд процессов - конденсацию, поликонденсацию, каталитическую полимеризацию. В зависимости от условий реакции и функциональности мономеров образуются линейные, циклолинейные, разветвлённые, лестничные или сетчатые полимеры.

Области применения полиорганосилоксанов необычайно обширны. Они используются в качестве гидрофобизирующих жидкостей, демпфирующих жидкостей, защитно-декоративных составов, отбеливающих и полирующих составов, антикоррозионных покрытий, пеногасителей, жидкостей для вакуумных систем, теплоносителей и охлаждающих жидкостей, отвердителей некоторых видов полимеров, антиадгезионных составов, клеевых композиций, эластомеров и резин, герметиков и компаундов, пластических масс, электроизоляционных материалов, в медицине, фармацевтике и косметике.

Такой широкий спектр областей применения силиконов объясняется их свойствами. Силиконы благодаря высокой энергии связи Si – O (432 кДж/моль) обладают высокой тепло- и термостойкостью (порядка 500 ^оС). Силиконы разветвлённой, лестничной и спироциклической структуры, как правило, хорошо растворимы в органических растворителях, поэтому они используются для изготовления лаков, в частности, электротехнического назначения. Продуктами разложения лаковых покрытий является полимер (SiO₂)_n, полностью сохраняющий электроизоляционные свойства.

Важной областью применения полиорганосилоксанов являются композиционные материалы, особенно слоистые пластики. Для этих целей используют термореактивные виды силиконов.

Вопросы для самопроверки.

1. По какому признаку полимеры относят к полиолефинам? Является ли полистирол полиолефином?

2. Какие полимеры называются карбоцепными? Относится ли к карбоцепным полимерам полиэтилентерефталат?

3. Какая химическая структура полимера определяет его полярность? Являются ли полярными поливинилиденфторид и политетрафторэтилен?

4. Объясните различия между простыми и сложными полиэфирами. Являются ли полиорганосилоксаны полиэфирами?

5. Какие полимеры называют гетероцепными? Являются ли целлюлоза и её эфиры гетероцепными полимерами?

6. Объясните, в чём причина отличия свойств полиамидов от полиимидов.