Полимеры — ы — Каталог статей — Разное тут всё

Работы А.М. Бутлерова, С.В. Лебедева и других русских химиков, создавших теории строения органических веществ и разработавших оригинальные методы синтеза полимеров и каучуков, сыграли большую роль в развитии производства синтетических материалов. В настоящее время производятся большие работы по созданию новых видов строительных пластмасс, клеев, герметизирующих материалов.

Химия одна из важнейших областей естествознания, сыгравшая огромную роль в создании современной научной картины мира. Ныне в сферу действия химической науки вовлечены примерно 100 доступных для химических исследований элементов (существующих в природе и полученных посредством ядерного синтеза) и их самых разнообразных соединений. Первые сведения о химических превращениях относятся к очень давним временам, когда еще не было понятия химического элемента. Но люди плавили металл, изготовляли стекло, красили ткани… Так постепенно накапливались факты и сведения, которые легли в основу первоначальной практической химии. Возникновение научной химии связано с именем Р. Бойля. Он впервые попытался дать определение химического элемента. Наша страна дала миру великих химиков, которые проникли в тайны строения вещества. Имена этих великих ученых Ломоносов и Менделеев. Ломоносов был родоначальником химии в России, а Менделеев поставил эту науку на такую высоту, с которой она стала светить всему миру. Долгое время усилия химиков были направлены только на то, чтобы научиться искусственным путем получать те вещества, которые встречаются в природе мало. И химия преуспела в этом!

Сейчас в лабораториях ученые создают такие вещества, для которых в природе нет никакого образца и подобия: вещества с необычными свойствами или комбинацией таких свойств. Возможности химии безграничны. Химики берут у природы нефть, газ, уголь, минеральные соли, силикаты и руды и превращают их в миллионы разнообразных веществ: краски, лаки, мыло, удобрения, моторное топливо, лекарства, пластмассы, искусственные волокна, биологически активные вещества, косметику и т. д.

Химию называют «индустрией чудесных превращений», она позволяет синтезировать материалы, которых нет в природе, использовать их для создания всевозможных машин и приборов, для строительства жилья, для производства одежды и обуви… Химия много делает для человека. Отрасли химической промышленности дают благодатные возможности для улучшения жизни людей. Химия помогает людям беречь здоровье, поставляя все более действенные лекарства, лучше питаться, способствуя повышению урожайности сельскохозяйственных культур, защите растений от вредителей, а так асе хорошо одеваться, участвуя в изготовлении добротных синтетических и красивых тканей.

3 стр., 1492 слов

По химии «Кислород»

... Кислород в природе Кислород – самый распространенный элемент земной коры. Простое вещество О2 входит в состав атмосферы, составляя по объёму 21% воздуха. Молекулярный кислород ... Солнца. Открытие кислорода Впервые кислород был выделен в 1770 году известным шведским химиком К.В. Шееле ... ]//URL: https://drprom.ru/referat/vozduh-kislorod/ Алибекрова Л.Ю. Занимательная химия: Книга для учащихся, учителей и ...

С давних пор люди использовали краски для того придать окружающим предметам различные цвета. Для этого использовали природные соединения. Около трех десятков природных красителей применяли в течение многих веков. В наши дни используются главным образом синтетические красители. Краски это смеси зачастую природных красящих и связующих веществ, предназначенных для поверхностного окрашивания различных предметов и изделий. Малярные краски обычно состоят из тонкоизмельченного пигмента, рассредоточенного в массе пленкообразующего вещества олифы. Сейчас с натуральными олифами успешно конкурируют синтетические и полусинтетические глифталевые и др. Среди важнейших минеральных пигментов диоксид титана TiO2 белого цвета. Полимеры (от греческого polymeres состоящий из многих частей, многообразный) высокомолекулярные соединения (ВМС) с большой молекулярной массой (от нескольких тысяч до многих миллионов).

Молекулы таких соединений (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся группировок (мономерных звеньев).

Изучение полимеров началось в XIX в., а принципы их строения были установлены в 2030-х гг. XX в. В 1920г. Немецкий ученый Г. Штаудингер, основываясь на теории химического строения органических веществ, высказал гипотезу о «макромолекулярном» строении полимеров и связал с этим их физико-химические свойства (например, вязкость растворов).

В дальнейшем разработка этой гипотезы привела к созданию теории строения макромолекул, на основе которой стал производиться синтез все новых и новых классов полимеров с заданными свойствами. Полимерные материалы делят на три основные группы: пластические массы, каучуки, химические волокна. Они широко применяются во многих областях человеческой деятельности, удовлетворяя потребности различных отраслей промышленности, сельского хозяйства, строительства, медицины, культуры и быта. Природные полимеры: белки, нуклеиновые кислоты, смолы. Синтетические полимеры: полиэтилен, полипропилен, феноло-формальдегидные смолы и т.д. Первые упоминания о синтетических полимерах относятся к 1838г. (поливинилхлорид) и 1839г. (полистирол).

Термин «полимерия» был введен в науку И.Берцелиусом в 1833г.

Химия полимеров возникла только в связи с созданием А.М.Бутлеровым теории химического строения (начало 60-х г. XIX века).

Большое число высокомолекулярных соединений (полимеров) получают синтетическим путем на основе простейших соединений и элементов нефтяного, углехимического, лесохимического и минерального происхождения в результате реакции полимеризации, поликонденсации и химических превращений одних полимеров (природных и синтетических) в другие. Особую группу составляют неорганические полимеры (пластичная сера, силикаты и др.) Например, путем реакции полимеризации из пропилена можно получить полипропилен.

nCH2=CH(-CH2-CH-) n

CH3 CH3

n число, которое показывает сколько молекул низкомолекулярного вещества соединяется в макромолекулу. В зависимости от строения основной цепи полимеры делятся на линейные, разветвленные, пространственные (трехмерные).

8 стр., 3579 слов

Гетероатомные соединения нефти

... отвечающей структуре моноциклических нафтеновых кислот: сера нефть гетероатомный соединение где п = 1-5. Алифатические (жирные) кислоты представлены в нефтях как кислотами линейного строения, так и изостроения, в том числе ... выделения (Zn + уксусная кислота) приводит к образованию меркаптанов: Тиацикланы. Это соединения, молекулы которых содержат пяти- и шестичленные циклы с атомом серы в цикле, ...

Линейная форма (зигзагообразная), когда структурные звенья соединены в длинные цепи последовательно одно за другим (полиэтилен, полипропилен).

Линейные высокомолекулярные соединения могут иметь как кристаллическую, так и аморфную (стеклообразную) структуру.

Пространственная (трехмерная) форма, когда линейные молекулы соединены между собой химическими связями (вулканизированный каучук-резина).

Линейные и разветвленные цепи можно превращать в трехмерные действием химических реагентов, света и радиации, а так асе путем «сшивания» (вулканизации).

Разветвленные полимеры, как правило, являются аморфными. При нагревании они переходят в высокоэластическое состояние подобно каучуку, резине и другим эластомерам. При действии особо высоких температур, окислителей, кислот и щелочей органические и элементоорганические полимеры подвергаются постепенному разложению, образуя газообразные, жидкие и твердые (коксы) соединения.

Физико-механические свойства линейных и разветвленных полимеров во многом связаны с межмолекулярным взаимодействием за счет сил побочных валентностей. Так, например, молекулы целлюлозы взаимодействуют между собой по всей длине молекул, и это явление обеспечивает прочность целлюлозных волокон. А разветвленные молекулы крахмала взаимодействуют лишь отдельными участками, поэтому не способны образовывать прочные волокна. Особенно прочные волокна дают многие синтетические полимеры (полиамиды, полиэфиры, полипропилен и др.), линейные молекулы которых расположены вдоль оси растяжения. Трехмерные структуры могут лишь временно деформироваться при растяжении, если они имеют сравнительно редкую сетку (подобно резине), а при наличии густой пространственной сетки они бывают упругими или хрупкими в зависимости от строения.

Высокомолекулярные соединения делятся на две большие группы: гомоцепные, если цепь состоит из одинаковых атомов и гетероцепные, когда цепь включает атомы разных элементов. Внутри этих групп полимеры подразделяются на классы в соответствии с принятыми в химической науке принципами. Так если в основную или боковые цепи входят металлы, сера, фосфор, кремний и др., то полимеры относятся к элементоорганическим соединениям.

При нагревании полимер линейной структуры сначала будет размягчаться, затем по мере повышения температуры начнет плавиться, образуя вязкотекучую жидкость. Если нагревать дальше, то обнаружим, что полимер не перегоняется, а подвергается химическому разложению. Полимеры пространственной структуры разлагаются при нагревании, даже не переходя в вязкотекучее состояние. Например, температура плавления полиэтилена 110°С, а полипропилена 160-180°С. Многие полимеры характеризуются плохой растворимостью. Вещества линейной структуры все же могут, хотя и с трудом, растворяться в некоторых растворителях, образуя весьма вязкие растворы. Полиэтилен и полипропилен обладают свойствами предельных углеводородов. При обычных условиях эти полимеры не реагируют ни с серной кислотой, ни с щелочами. Концентрированная (дымящая) азотная кислота разрушает полиэтилен, особенно при нагревании. Они не обесцвечивают бромную воду и раствор перманганата калия даже при нагревании.

17 стр., 8413 слов

Преимущества и недостатки строений из дерева и пластмасс

... может быть из пластмасс, в ней так же присутствует дерево и деревянные конструкции и результате преимуществ и недостатков двух этих материалов. С максимальным использованием пластмасс всего-навсего ... проводов, кабелей и т.д. 1.3.Общие свойства пластмасс Пластические массы (пластмассы, пластики) — материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные под влиянием нагревания и давления ...

Важным свойством полимеров является их высокая механическая прочность, что в сочетании с другими свойствами (легкость, химическая стойкость и др.) обуславливает их широкое применение. При этом полимеры пространственной структуры оказываются особенно прочными. Например, полипропилен имеет более высокую механическую прочность, чем полиэтилен.

Высокомолекулярные вещества синтезируют непосредственно двумя способами — полимеризацией и поликонденсацией низкомолекулярных веществ.

Реакция полимеризации — это процесс соединения молекул в более крупные молекулы.

Реакция поликонденсации — это процесс образования высокомолекулярных веществ из низкомолекулярных, идущий с отщеплением побочного низкомолекулярного продукта (чаще всего воды).

Пластмассами называются материалы, изготовляемые на основе полимеров, способные принимать при нагревании заданную форму и сохранять ее после охлаждения. Как правило, пластмасса — смесь нескольких веществ; полимер — лишь одно из них, но самое важное. Он связывает остальные компоненты в однородную единую массу. Первоначально пластмассы получали на основе природных полимеров производных целлюлозы, каучука, молочного белка казеина и др.; потом в качестве связующих стали применять и синтетические полимеры фенолформальдегидные смолы, полиакрилаты, полиэфиры и др. Общее для всех пластмасс то, что во время формования изделий их полимерсвязующее находится в вязкотекущем состоянии, а при эксплуатации в стеклообразном или кристаллическом. По масштабу производства пластмассы занимают первое место среди полимерных материалов.

В них сочетаются большая механическая прочность, малая плотность, высокая химическая стойкость, хорошие теплоизоляционные электроизоляционные свойства и т.п. Пластмассы производятся из доступного сырья, они легко поддаются переработке в самые разнообразные изделия. На начальных стадиях формирования изделия из пластмассы молекулы полимера практически всегда имеют линейную или разветвленную структуру. Если эта структура сохраняется и после формования, пластмасса может многократно при нагревании возвращаться в вязкотекущее состояние. Материалы, обладающие этим свойством, называют термопластичными (термопластами).

К их числу относятся полиэтилен, полистирол, полиамиды, поликарбонаты. Такие полимеры при нагревании размягчаются и в этом состоянии легко изменяют форму. При следующем нагревании они снова размягчаются и т.д. Если же в процессе формования изделия происходит сшивка макромолекул, и полимер, твердея, приобретает сетчатое строение, то такую пластмассу уже нельзя возвратить в вязкотекущее состояние нагреванием или растворением. Эти пластмассы называются термореактивными (реактопластами).

Среди них пластики на основе фенолформальдегидных, алкидных, эпоксидных смол. Такие пластмассы при нагревании сначала становятся пластичными, но затем утрачивают пластичность, становятся неплавкими и нерастворимыми. Повторно перерабатывать такой материал в новое изделие невозможно.

В пластмассы входят: наполнители (древесная мука, ткань, асбест, стекловолокно и др.), снижающие стоимость материала и улучшающие его механические свойства; пластификаторы (например, сложные высококипящие эфиры), повышающие эластичность, устраняющие хрупкость; стабилизаторы (антиоксиданты, светостабилизаторы), которые способствуют сохранению свойств пластмасс в процессе их переработки и использования, красители, сообщаемые материалу требуемую окраску; и другие вещества.

12 стр., 5627 слов

Неразрушающий контроль качества материалов и продукции, их эффективность

... на две большие группы: контроль качества с разрушением и без разрушения материала (заготовки, детали). Раздел 1. Понятие неразрушающего контроля качества материалов и продукции Контроль качества с разрушением, который проводится методами химического, спектрального, рентгеноструктурного и ...

Сейчас синтезируется множество различных полимеров, из которых делают пластмассы. Вот названия некоторых из них:

Полиэтилен (-CH2-CH2-) n твердый, белого цвета, термопластичный, немного жирный на ощупь, напоминает парафин.

Используют для изоляции электропроводов и кабелей. Водо- и газонепроницаемость позволяет использовать их как упаковочный материал. Химическая стойкость дает возможность изготавливать из него разного рода трубы, емкости для перевоза и хранения различных агрессивных жидкостей. Изготавливают в больших количествах предметы бытового назначения: посуду, упаковки и т.д.

Полипропилен (-СН2-СН2-) n имеет много общего с полиэтиленом

СН3

(твердый, белый, термопластичный).

В отличие от полиэтилена, он размягчается при более высокой температуре (160°170°) и имеет повышенную прочность. Полипропилен идет на изготовление высокопрочной изоляции, труб, деталей машин, химической аппаратуры. Изделия из полипропилена могут использоваться при более высоких температурах (120°140°С), чем изделия из полиэтилена. Поливинилхлорид (-СН2-CH) n термопластичный. По составу и строению Сl его можно рассматривать как хлорпроизводное полиэтилена. Поливинилхлорид устойчив к действию кислот и щелочей, обладает хорошими диэлектрическими свойствами, большой механической прочностью. Он практически не горит, но легко разлагается при нагревании, выделяя при этом хлороводород. На основе поливинилхлорида получают пластмассы двух типов: винипласт, обладающий значительной жесткостью, и пластикат более мягкий. Из винипласта готовят химически стойкие трубы, детали химических аппаратов, аккумуляторные банки и др. Пластикат идет на изготовление линолеума, искусственной кожи, клеёнки, используется для изоляции проводов.

Полистирол (-СН2-СН-) n это термопластичный материал, твёрдый,

С6Н5

хрупкий, почти прозрачный или непрозрачный материал, может быть разного цвета, обладает высокими диэлектрическими свойствами, химически стойкий к щелочам и кислотам (кроме азотной кислоты).

Полистирол легко поддается формованию. Из него готовят широкий ассортимент изделий. Как хороший диэлектрик полистирол идет на производство деталей электро- и радиоаппаратуры. Так же из него готовят декоративно-отделочные материалы, разного рода панели, облицовочные плиты и др. Полистирол широко используется для изготовления предметов бытового назначения осветительной аппаратуры, посуды, галантереи. Детских игрушек. Разновидностью полистирола является пенополистирол. Он имеет структуру застывшей пены с закрытыми порами. Материал этот очень лёгкий. Он используется в качестве теплозвукоизоляционного материала в строительстве.

CH3

Полиметилметакрилат (-СН2-С-) n

C=O

O-CH3

Это твёрдое, бесцветное, прозрачное и светостойкое вещество, не разбивается при ударе, устойчиво к растворам кислот и щелочей. Из-за своей прозрачности полимер получил название органического стекла. Применяется для остекленения самолётов, судов, вагонов, используется для производства светотехнических изделий, линз, в качестве материала для лазерной техники и т.д.

7 стр., 3457 слов

Особенности размещения отрасли народного хозяйства в регионе ...

... пищевую и легкую промышленности - сырьем. Доля продукции сельского хозяйства равна 12,5% ВВП всего народного хозяйства, в нем ... среды. 1.2 Экономико-географическая характеристика Пензенской области Пензенская область в современных границах образована 4 февраля ... эффективность, составляет основу земельного кадастра. В качестве конечных показателей оценки принимают дифференциальный доход, ...

Фенолформальдегидные пластмассы это термореактивный материал. Из фенолформальдегидных пластмасс при использовании древесной муки в качестве наполнителя готовят пресспорошки, а из них широкий ассортимент радио и электротехнических изделий (штепселя, розетки, радиодетали, телефонные трубки и т.д.).

Применяя в качестве наполнителя волокнистые материалы, например, хлопковый линтер, получают так называемые волокнисты, из которых изготовляют технические детали, рейки, втулки, фланцы, переключатели и т.д. При использовании хлопчатобумажной ткани образуется прочная пластмасса-текстолит. Из него делают особенно ответственные детали машин: шестерни, вкладыши подшипников, подкладочные кольца, шкивы и т.п. Широко известны древесно-слоистые пластики. Они прочны, дешевы и с успехом применяются в качестве конструкционного материала, при изготовлении мебели и т.д. Очень ценными свойствами обладают стеклопластики, которые готовятся пропиткой стеклоткани синтетическими смолами. Это материалы особой прочности, повышенной теплостойкости. Лучшие сорта стеклопластиков превосходят по прочности некоторые сорта сталей. Кроме того, стеклопластики в 5 раз легче стали. Они используются для изготовления крупногабаритных конструкций. Так же ценными синтетическими полимерными материалами являются пенопласты. Некоторые из них в 700 раз легче стали и в 100 раз легче воды. Химизация народного хозяйства одно из основных направлений научно-технического прогресса, характеризующееся внедрением методов химической технологии, химического сырья, материалов и изделий из них в материальное производство в целях его роста эффективности, и в непроизводственную сферу для улучшения условий и повышения уровня медицинского, культурного и бытового обслуживания населения. Промышленная реализация достижений полимерной химии в 2030-х гг. XX века послужила началом современного этапа химизации народного хозяйства. Химизация народного хозяйства интенсивный процесс. В 19511975ггю мировое производство пластических масс увеличилось с 1,63 до 39,0 млн. в 24 раза. Применяются пластические массы в качестве конструкций, изоляций, фрикционных, антифрикционных, декоративных и других материалов.

Заключение

Особое внимание следует обратить на одну из современных тенденций строительства внедрение полимерных материалов во все отрасли строительства и, в частности, отделочные работы. Полимерные материалы в отличие от традиционных минеральных материалов требуют тщательного соблюдения технологии. Например: при использовании полимерных связующих в полимерцементных работах или полимерных мастиках необходимо строго соблюдать дозировку, порядок введения компонентов, температурные и временные режимы, чистоту рабочего места. Применение полимерных строительных материалов необходимое условие для внедрения современных индустриальных методов в строительстве, позволяет облегчить и упростить использование строительных конструкций, повысить производительность труда, снизить затраты и сократить сроки строительных работ. Очень ценными свойствами обладают стеклопластики, которые готовятся пропиткой стеклоткани синтетическими смолами. Это материалы особой прочности, повышенной теплостойкости. Лучшие сорта стеклопластиков превосходят по прочности некоторые сорта сталей. Кроме того, стеклопластики в 5 раз легче стали. Они используются для изготовления крупногабаритных конструкций. Так же ценными синтетическими полимерными материалами являются пенопласты. Некоторые из них в 700 раз легче стали и в 100 раз легче воды. Химизация народного хозяйства одно из основных направлений научно-технического прогресса, характеризующееся внедрением методов химической технологии, химического сырья, материалов и изделий из них в материальное производство в целях его роста эффективности, и в непроизводственную сферу для улучшения условий и повышения уровня медицинского, культурного и бытового обслуживания населения. Промышленная реализация достижений полимерной химии в 2030-х гг. XX века послужила началом современного этапа химизации народного хозяйства. Химизация народного хозяйства интенсивный процесс. В 19511975ггю мировое производство пластических масс увеличилось с 1,63 до 39,0 млн. в 24 раза. Применяются пластические массы в качестве конструкций, изоляций, фрикционных, антифрикционных, декоративных и других материалов.

2 стр., 849 слов

Структурные конструкции

... но самая лёгкая по металлоёмкости конструкция. Структурные конструкции относятся к широкому классу пространственных решетчатых шарнирно-стержневых металлических конструкций. Структурные конструкции перекрытий позволяют ... определенной формы придать высокую архитектурную выразительность сооружению. Структурные конструкции являются геометрически неизменяемой системой. Пространственная работа структур ...

Список литературы:

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/polimernyie-metallyi/

1. А. А. Тагер «Физикохимия полимеров”, М., химия, 1978.

2. В. А. Каргин, Г. Л. Слонимский «Краткие очерки по физико-химии полимеров”, изд. МГУ, 1960.

3. Третьяков Ю.Д., Химия: Справочные материалы. — М.: Просвещение, 1984.

4. Материаловедение/Под ред. Б.Н. Арзамасова. — М.: Машиностроение, 1986.

5. Донцов А. А., Догадкин Б. А., Шершнев В. А., Химия эластомеров, — М.: Химия, 1981.