Polymer materialer(plast, plast) er som regel hærdet sammensatte sammensætninger, hvori polymerer, oligomerer tjener som bindemiddel. De modtog det udbredte navn "plast" (hvilket ikke er helt korrekt), fordi de er i plastisk (flydende) tilstand, når de forarbejdes til produkter. Derfor er videnskabeligt funderede navne "polymermaterialer", " kompositmaterialer baseret på polymerer ".

Polymerer (fra det græske poly - meget, meres - dele) er kemiske forbindelser med høj molekylvægt, hvis molekyler består af et stort antal gentagne elementære enheder af samme struktur. Sådanne molekyler kaldes makromolekyler. Afhængig af arrangementet af atomer og atomgrupper (elementære led) i dem kan de have en lineær (kædelignende), forgrenet, retikulær og rumlig (tredimensionel) struktur, som bestemmer deres fysikomekaniske og kemiske egenskaber. Dannelsen af ​​disse molekyler er mulig på grund af det faktum, at carbonatomer let og fast er forbundet til hinanden og til mange andre atomer.

Der er også formopolymerer (præpolymerer, præpolymerer), som er forbindelser indeholdende funktionelle grupper og i stand til at deltage i vækst- eller tværbindingsreaktionerne i polymerkæden med dannelsen af ​​lineære polymerer og netværkspolymerer med høj molekylvægt. Først og fremmest er det også flydende polyolprodukter med et overskud af polyisocyanater eller andre forbindelser til fremstilling af produkter fra polyurethaner.

Efter oprindelse kan polymerer være naturlige, kunstige og syntetiske.

Naturpolymerer er hovedsageligt biopolymerer - proteinstoffer, stivelse, naturlige harpikser (fyrretræ), cellulose, naturgummi, bitumen osv. Mange af dem dannes under biosynteseprocessen i levende og planteorganismer. I industrien anvendes der imidlertid i de fleste tilfælde kunstige og syntetiske polymerer.

De vigtigste råvarer til fremstilling af polymerer er biprodukter af kul og olieindustrien, gødningsproduktion, naturgas, cellulose og andre stoffer. Dannelsen af ​​sådanne makromolekyler og af polymeren som helhed skyldes virkningen på det oprindelige stof (monomer) af en strøm af lysstråler, elektriske afladninger højfrekvente strømme, varme, tryk osv.

Afhængigt af metoden til opnåelse af polymerer kan de opdeles i polymerisation, polykondensation og modificerede naturlige polymerer. Fremgangsmåden til opnåelse af polymerer ved sekventiel tilsætning af monomerenheder til hinanden som følge af åbning af flere (umættede) bindinger kaldes en polymeriseringsreaktion. Under denne reaktion kan et stof skifte fra en gasformig eller flydende tilstand til en meget tyk væske eller fast tilstand. I dette tilfælde ledsages reaktionen ikke af adskillelsen af ​​biprodukter med lav molekylvægt. Både monomer og polymer er kendetegnet ved den samme elementære sammensætning. Polymerisationsreaktionen producerer polyethylen fra ethylen, polypropylen fra propylen, polyisobutylen fra isobutylen og mange andre polymerer.

Under polykondensationsreaktionen omorganiseres atomerne i to eller flere monomerer, og biprodukter med lav molekylvægt (f.eks. Vand, alkoholer eller andre stoffer med lav molekylvægt) frigives fra reaktionskuglen. Polykondensationsreaktionen producerer polyamider, polyestere, epoxy, phenol-formaldehyd, organosilicium og andre syntetiske polymerer, også kaldet harpikser.

Afhængigt af holdningen til opvarmning og opløsningsmidler er polymerer, ligesom materialer baseret på dem, opdelt i termoplast og termohærdende.

Termoplastiske polymerer (termoplast) kan, når de forarbejdes til produkter, gentagne gange passere fra en fast aggregeringstilstand til en viskøs væsketilstand (smelte) og størkne igen ved afkøling. De har som regel ikke en høj overgangstemperatur til en viskøs flydende tilstand, de behandles godt ved sprøjtestøbning, ekstrudering og presning. Dannelsen af ​​produkter fra dem er en fysisk proces, som består i størkning af et flydende eller blødgjort materiale, når det afkøles, og der ikke sker kemiske ændringer. De fleste af termoplasterne er også opløselige i egnede opløsningsmidler. Termoplastiske polymerer har lineære eller let forgrenede makromolekyler. Disse omfatter visse typer polyethylen, polyvinylchlorid, fluorplast, polyurethaner, bitumen osv.

Termohærdende (termohærdende plast) omfatter polymerer, hvis bearbejdning til produkter ledsages af kemisk reaktion dannelsen af ​​et netværk eller en tredimensionel polymer (hærdning, tværbinding af kæder) og overgangen fra en flydende tilstand til et fast stof sker irreversibelt. Deres hærdede tilstand er termisk stabil, og de mister evnen til at vende tilbage til en viskøs flydende tilstand (f.eks. Phenol-, polyester-, epoxypolymerer osv.).

Klassificering og egenskaber af polymere materialer

Polymere materialer, afhængigt af sammensætningen eller antallet af komponenter, er opdelt i ufyldte materialer, repræsenteret af kun et bindemiddel (polymer) - organisk glas, I de fleste tilfælde polyethylenfilm; fyldt, som kan omfatte fyldstoffer, blødgørere, stabilisatorer, hærdere, pigmenter - glasfiber, tekstolit, linoleum og gasfyldt (skum og cellulær plast) - ekspanderet polystyren, polyurethanskum osv. for at opnå det nødvendige sæt egenskaber.

Afhængig af den fysiske tilstand med normal temperatur og viskoelastiske egenskaber er polymermaterialer stive, halvstive, bløde og elastiske.

Stive er hårde, elastiske materialer med en amorf struktur med et elastisk modul på mere end 1000 MPa. De går i stykker med ubetydelig forlængelse ved brud. Disse omfatter fænoplast, aminoplast, plast baseret på glyphthal og andre polymerer.

Tætheden af ​​polymere materialer ligger oftest i området 900,1800 kg / m3, dvs. de er 2 gange lettere end aluminium og 5,6 gange lettere end stål. På samme tid kan densiteten af ​​porøse polymere materialer (skum) være 30..15 kg / m3 og tæt - overstige 2.000 kg / m3.

Trykstyrken af ​​polymere materialer er i de fleste tilfælde overlegen i forhold til mange konventionelle Byggematerialer(beton, mursten, træ) og er omkring 70 MPa for ufyldte polymerer, mere end 200 MPa for armeret plast, 100.150 MPa for strækmaterialer med et pulverfyldstof, og 276.414 MPa og mere til glasfibermaterialer.

Den termiske ledningsevne af sådanne materialer afhænger af deres porøsitet og produktionsteknologi. For skum og porøs plast er den 0.03.0.04 W / m -K, for resten - 0.2.0.7 W / mK eller 500.600 gange lavere end for metaller.

Ulempen ved mange polymere materialer er deres lave varmebestandighed. For eksempel har de fleste (baseret på polystyren, polyvinylchlorid, polyethylen og andre polymerer) en varmebestandighed på 60,80 ° C. På basis af phenol -formaldehydharpikser kan varmebestandighed nå 200 ° C, og kun på silikone polymerer - 350 ° C.

Som carbonhydridforbindelser er mange polymere materialer brændbare eller har lav brandmodstand. Produkter baseret på polyethylen, polystyren, cellulosederivater er brandfarlige og brændbare med rigelig sodemission. Produkter baseret på polyvinylchlorid, polyester glasfiberplast, phenolplast, som, når forhøjet temperatur kun blive forkullet. Ikke-brændbart er polymere materialer med højt indhold chlor, fluor eller silicium.

Mange polymere materialer udsender sundhedsfarlige stoffer, når de forarbejdes, brændes og endda opvarmes carbonmonoxid, phenol, formaldehyd, phosgen, saltsyre Væsentlige ulemper er deres høje termiske ekspansionskoefficient - fra 2 til 10 gange højere end stål.

Polymermaterialer er kendetegnet ved krympning under hærdning og når 5,8%. De fleste af dem har et lavt elasticitetsmodul, meget lavere end for metaller. Ved langvarige belastninger udviser de et højt kryb. Med stigende temperatur stiger krybning endnu mere, hvilket fører til uønskede deformationer.

Detaljer Udgivet: 25. december 2013

Udtrykket polymer er meget udbredt i dag i plast- og kompositindustrien, ofte bruges ordet "polymer" til at henvise til plast. Faktisk betyder udtrykket "polymer" meget, meget mere.

Specialisterne i virksomheden LLC NPP Simplex besluttede at fortælle detaljeret, hvad polymerer er:
Polymer er et stof med kemisk sammensætning molekyler forbundet i lange gentagne kæder. Takket være dette har alle materialer fremstillet af polymerer unikke egenskaber og kan tilpasses afhængigt af deres formål.
Polymerer er af både kunstig og naturlig oprindelse. Den mest almindelige i naturen er naturgummi, som er yderst nyttig og har været brugt af menneskeheden i flere tusinde år. Gummi (gummi) har fremragende elasticitet. Dette er et resultat af det faktum, at molekylkæderne i molekylet er ekstremt lange. Absolut alle typer polymerer har egenskaber med øget elasticitet, men sammen med disse egenskaber kan de demonstrere en lang række yderligere nyttige egenskaber... Afhængigt af formålet kan polymerer fint syntetiseres til den mest bekvemme og fordelagtige anvendelse af deres specifikke egenskaber.

Grundlæggende fysiske egenskaber ved polymerer:

• Slagfasthed
• Stivhed
• Gennemsigtighed
• Fleksibilitet
• Elasticitet

  Kemikere har længe lagt mærke til en interessant funktion relateret til polymerer: Hvis du ser på en polymerkæde under et mikroskop, kan du se, at kædemolekylets visuelle struktur og fysiske egenskaber vil efterligne polymerens faktiske fysiske egenskaber.

  For eksempel, hvis en polymerkæde består af monomerer tæt snoet mellem tråde, og det er svært at adskille dem, vil denne polymer sandsynligvis være stærk og elastisk. Eller hvis polymerkæden udviser elasticitet på molekylært niveau, er det sandsynligt, at polymeren også vil have fleksible egenskaber.

  Forarbejdning af polymerer
  De fleste polymerprodukter kan ændres og deformeres ved udsættelse for høje temperaturer på molekylært niveau ændrer polymeren sig dog muligvis ikke, og det vil være muligt at skabe et nyt produkt ud fra det. For eksempel kan du smelte plastbeholder og flasker og lav derefter fra disse polymerer plastbeholdere eller bildele.

  Eksempler på polymerer
  Nedenfor er en liste over de mest almindelige polymerer, der bruges i dag, samt deres vigtigste anvendelser:

  • Polypropylen (PP) - Produktion tæpper, madbeholdere, kolber.
  • Neopren - Våddragter
  • Polyvinylchlorid) (PVC) - Produktion af rørledninger, bølgepap
  • Lavdensitetspolyethylen (LDPE) - Dagligvarersposer
  • High Density Polyethylen (HDPE) - Beholder til vaskemidler, flasker, legetøj
  • Polystyren (PS) - Legetøj, skum, rammeløse møbler
  • Polytetrafluorethylen (PTFE, PTFE) - non -stick pander, elektrisk isolering
  • Polymethylmethacrylat (PMMA, plexiglas, plexiglas) - oftalmologi, produktion akryl bade, lysteknologi
  • (PVA) - Malinger, klæbemidler

  

I 1833 opfandt J. Berzelius udtrykket "polymeria", som han kaldte en af ​​isomerismetyperne. Sådanne stoffer (polymerer) skulle have den samme sammensætning, men forskellige molekylvægte, såsom ethylen og butylen. Konklusionen fra J. Berzelius svarer ikke til den moderne forståelse af udtrykket "polymer", fordi ægte (syntetiske) polymerer endnu ikke var kendt på det tidspunkt. De første omtaler af syntetiske polymerer dateres tilbage til 1838 (polyvinylidenchlorid) og 1839 (polystyren).

Polymerkemi opstod først efter AM Butlerovs teori kemisk struktur organiske forbindelser og blev videreudviklet takket være den intensive søgning efter metoder til gummisyntese (G. Bouchard, W. Tilden, K. Harries, I. L. Kondakov, S. V. Lebedev). Fra begyndelsen af ​​20'erne i det 20. århundrede begyndte teoretiske begreber om polymerers struktur at udvikle sig.

DEFINITION

Polymerer- kemiske forbindelser med høj molekylvægt (fra flere tusinde til mange millioner), hvis molekyler (makromolekyler) består af et stort antal gentagende grupper (monomerenheder).

Klassificering af polymerer

Klassificeringen af ​​polymerer er baseret på tre karakteristika: deres oprindelse, kemiske art og forskelle i hovedkæden.

Fra oprindelsessynpunkt er alle polymerer opdelt i naturlige (naturlige), som inkluderer nukleinsyrer, proteiner, cellulose, naturgummi, rav; syntetisk (opnået i laboratoriet ved syntese og uden naturlige analoger), som omfatter polyurethan, polyvinylidenfluorid, phenol-formaldehydharpikser osv. kunstig (opnået i laboratoriet ved syntese, men baseret på naturlige polymerer) - nitrocellulose osv.

Baseret på den kemiske natur er polymerer opdelt i organiske polymerer (baseret på monomeren - organisk stof - alle syntetiske polymerer), uorganiske (baseret på Si, Ge, S og andre uorganiske elementer - polysilaner, polysilicinsyrer) og organoelement (en blanding af organiske og uorganiske polymerer - polysloxaner) af naturen.

Tildel homokæde og heterokæde polymerer... I det første tilfælde består hovedkæden af ​​carbon- eller siliciumatomer (polysilaner, polystyren), i det andet et skelet af forskellige atomer (polyamider, proteiner).

Fysiske egenskaber ved polymerer

Polymerer er kendetegnet ved to tilstande af sammenlægning - krystallinsk og amorf og særlige ejendomme- elasticitet (reversibel deformation under lav belastning - gummi), lav sprødhed (plast), orientering under påvirkning af et rettet mekanisk felt, høj viskositet og også polymeropløsning sker gennem dens hævelse.

At få polymerer

Polymeriseringsreaktioner er kædereaktioner, der er seriel forbindelse molekyler af umættede forbindelser til hinanden med dannelsen af ​​et produkt med høj molekylvægt - en polymer (fig. 1).

Ris. 1. Generel ordning polymerproduktion

For eksempel opnås polyethylen ved polymerisering af ethylen. Molekylets molekylvægt når 1 million.

n CH 2 = CH 2 = - ( - CH 2 -CH 2 -) -

Polymerers kemiske egenskaber

Først og fremmest vil polymerer blive karakteriseret ved reaktioner, der er karakteristiske for den funktionelle gruppe, der er til stede i polymeren. For eksempel, hvis polymeren indeholder en hydroxogruppe, der er karakteristisk for klassen af ​​alkoholer, vil polymeren deltage i reaktioner som alkoholer.

For det andet interaktionen med lavmolekylære forbindelser, polymerernes vekselvirkning med hinanden med dannelsen af ​​tværbundne eller forgrenede polymerer, reaktioner mellem funktionelle grupper, der er en del af den samme polymer, samt nedbrydning af polymeren til monomerer (kæde ødelæggelse).

Anvendelse af polymerer

Polymerproduktion har fundet bred anvendelse inden for forskellige områder af menneskelivet - kemisk industri(plastproduktion), maskine- og flykonstruktion, hos olieraffineringsvirksomheder, inden for medicin og farmakologi, i landbrug(produktion af herbicider, insekticider, pesticider), byggeindustrien (lyd- og varmeisolering), produktion af legetøj, vinduer, rør, husholdningsartikler.

Eksempler på problemløsning

EKSEMPEL 1

EKSEMPEL 1

Dyrke motion	Polystyren opløses godt i upolære organiske opløsningsmidler: benzen, toluen, xylen, carbontetrachlorid. Beregn massefraktionen (%) af polystyren i en opløsning opnået ved at opløse 25 g polystyren i benzen på 85 g. (22,73%).
Løsning	Vi skriver formlen ned for at finde massefraktionen: Find massen af ​​benzenopløsningen: m opløsning (C 6 H 6) = m (C 6 H 6) / ( / 100%)

Materialer afledt af polymerer... På basis af polymerer opnås fibre, film, gummi, lakker, klæbemidler, plast og kompositmaterialer (kompositter).

Fibre opnås ved at tvinge opløsninger eller polymersmeltninger gennem fine huller (spindedunke) i en plade efterfulgt af størkning. Fiberdannende polymerer omfatter polyamider, polyacrylonitriler osv.

Polymerfilm opnås ved polymersmeltning ved at tvinge gennem matricer med huller i huller eller ved at påføre polymeropløsninger på et bevægeligt bælte eller ved kalandrering af "polymerer. Filmer bruges som elektrisk isolering og emballagemateriale, magnetbånd osv.

Lakker er opløsninger af filmdannende stoffer i organiske opløsningsmidler. Udover polymerer indeholder lakker stoffer, der øger plasticiteten (blødgørere), opløselige farvestoffer, hærdere osv. De bruges til elektriske isolerende belægninger, og også som en base for en primer og maling og lak emaljer.

Klæbemidler er sammensætninger, der er i stand til at forbinde diverse materialer på grund af dannelsen af ​​stærke bindinger mellem deres overflader og det klæbende lag. Syntetiske organiske klæbemidler er baseret på monomerer, oligomerer, polymerer eller blandinger deraf. Sammensætningen omfatter hærdere, fyldstoffer, blødgørere osv.

Klæbemidler er klassificeret i termoplast, termohærdende og gummilim. Termoplastiske klæbemidler binder sig til overfladen ved at hærde ved afkøling fra flydepunkt til stuetemperatur eller fordampning af opløsningsmiddel. Termohærdende klæbemidler binder sig til overfladen som følge af hærdning (tværbinding), gummilim som følge af vulkanisering.

Phenol- og urinstof-formaldehyd og epoxyharpikser, polyurethaner, polyestere og andre polymerer, termoplastiske klæbemidler - polyacryl, polyamider, polyvinylacetaler, polyvinylchlorid og andre polymerer. Styrken af ​​det klæbende lag, for eksempel phenol -formaldehydklæbemidler (BF, VK) ved 20 ° C med forskydning, ligger i området 15 til 20 MPa, epoxy - op til 36 MPa.

Plast er materialer, der indeholder en polymer, som er i en viskøs flydende tilstand under dannelsen af ​​et produkt og i en glasagtig tilstand under dets drift. Al plast er klassificeret som termohærdende og termoplast. Ved støbning af termohærdninger opstår der en irreversibel hærdningsreaktion, som består i dannelsen af ​​en netværksstruktur. Termohærdninger omfatter materialer baseret på phenol-formaldehyd, urinstof-formaldehyd, epoxy og andre harpikser. Termoplast er i stand til gentagne gange at passere ind i en viskøs strømningstilstand ved opvarmning og glasagtig, når den afkøles. Termoplast omfatter materialer baseret på polyethylen, polytetrafluorethylen, polypropylen, polyvinylchlorid, polystyren, polyamider og andre polymerer.

Ud over polymerer inkluderer plastik blødgørere, farvestoffer og fyldstoffer. Blødgørere, såsom dioctylphthalat, dibutyl sebacat, chloreret paraffin, sænker glasovergangstemperaturen og øger polymerens fluiditet. Antioxidanter bremser polymernedbrydning. Fyldstoffer forbedrer de fysiske og mekaniske egenskaber af polymerer. Pulver (grafit, sod, kridt, metal osv.), Papir, klud bruges som fyldstoffer. Særlig gruppe plast udgør kompositter.

Kompositmaterialer (kompositter) - består af en base (organisk, polymer, kulstof, metal, keramik), forstærket med et fyldstof, i form af højstyrkefibre eller whiskers. Som basis anvendes syntetiske harpikser (alkyd, phenol-formaldehyd, epoxy osv.) Og polymerer (polyamider, fluorplast, silikoner osv.).

Armeringsfibre og krystaller kan være metalliske, polymere, uorganiske (f.eks. Glas, carbid, nitrid, borsyre). Forstærkende fyldstoffer bestemmer stort set de mekaniske, termofysiske og elektriske egenskaber ved polymerer. Mange kompositpolymermaterialer er ikke ringere i styrke end metaller. Kompositter baseret på polymerer, glasfiberforstærket(glasfiber), har en høj mekanisk styrke(trækstyrke 1300-2500 MPa) og gode elektriske isolerende egenskaber. Kompositter baseret på polymerer, forstærket kulfiber(kulfiberforstærket plast), kombiner høj styrke og vibrationsbestandighed med øget varmeledningsevne og kemisk modstand. Boroplast (fyldstoffer - borfibre) har høj styrke, hårdhed og lav krybning.

Polymerbaserede kompositter bruges som strukturel, elektrisk og termisk isolering, korrosionsbestandige, antifriktionsmaterialer i bil-, maskinværktøjs-, el-, luftfarts-, radioteknik, minedrift, rumteknologi, kemiteknik og byggeindustri.

Redoxitis. Bred anvendelse opnåede polymerer med redoxegenskaber - redoxitter (med redoxgrupper eller redoxionitter).

Anvendelse af polymerer. Et stort antal forskellige polymerer er i udbredt brug i dag. De fysiske og kemiske egenskaber for nogle termoplaster er angivet i tabel. 14.2 og 14.3.

Polyethylen [-CH2-CH2-] n er en termoplast opnået ved radikal polymerisation ved temperaturer op til 320 ° C og et tryk på 120-320 MPa (polyethylen højt tryk) eller ved tryk op til 5 MPa ved anvendelse af komplekse katalysatorer (polyethylen lavt tryk). Lavtrykspolyethylen har højere styrke, densitet, elasticitet og blødgøringspunkt end højtrykspolyethylen. Polyethylen er kemisk stabil i mange miljøer, men det ældes under påvirkning af oxidanter (tabel 14.3). Et godt dielektrikum (se tabel. 14.2), kan drives inden for temperaturområdet fra -20 til +100 ° С. Bestråling kan øge polymerens varmebestandighed. Rør, elektriske produkter, dele til radioudstyr, isoleringsfilm og kabler af kabler (højfrekvent, telefon, strøm), film, emballeringsmateriale, erstatninger til glasbeholdere er lavet af polyethylen.

Polypropylen [-CH (CH3) -CH2-] n er en krystallinsk termoplast opnået ved stereospecifik polymerisation. Det har en højere termisk stabilitet (op til 120-140 ° C) end polyethylen. Har høj mekanisk styrke (se tabel. 14.2), modstandsdygtighed over for gentagne bøjninger og slid, elastisk. Det bruges til fremstilling af rør, film, lagertanke osv.

Termoplast opnået ved radikal polymerisation af styren.

Polymeren er resistent over for oxidationsmidler, men ikke resistent over for stærke syrer, den opløses i aromatiske opløsningsmidler (se tabel 14.3).

Tabel 14.2. Fysiske egenskaber nogle polymerer

Ejendom	Polyethylen	Polypropylen	Polish-roll	Polyvinylchlorid	Polymethymethacrylat	Polytetrafluorethylen
Massefylde, g / cm3 Glasovergangstemperatur, ° С Trækstyrke, MPa Forlængelse ved pause,% Bestemt elektrisk modstand, Ohm × cm Den dielektriske konstant

* Smeltetemperatur.

Tabel 14.3 Kemiske egenskaber nogle polymerer

Ejendom	Polymerer
	Polyethylen	Polystyren	Polyvinylchlorid	Polymethymethacrylat	Silikoner	Fluorlag
Modstand mod handling: a) syreopløsninger b) alkaliløsninger c) oxidanter Opløselighed i kulbrinter a) alifatisk b) aromatisk Opløsningsmidler	Svulmer Opløses ved opvarmning Benzen ved opvarmning	Modstandsdygtig over for svage løsninger Modstandsdygtig over for svage løsninger Svulmer Opløses Alkoholer, etere, styren	Opløses ikke Opløses ikke Tetrahydrofuran, dichlorethan	Modstandsdygtig over for miniralsyrer Opløse Dichlorethan, ketoner	Stå ikke Opløse Opløseligt Æder, chlorcarboner-hydrogen	Løsninger på nogle komplekser

Polystyren besidder høj mekanisk styrke og dielektriske egenskaber (se tabel 14.2) og bruges som elektrisk isolering af høj kvalitet samt strukturelt og dekorativt efterbehandlingsmateriale til fremstilling af instrumenter, elektroteknik, radioteknik, husholdningsapparater... Varmtrukket, fleksibel elastisk polystyren bruges til beklædning af kabler og ledninger. Styrofoam produceres også på basis af polystyren.

Polyvinylchlorid [-CH2-CHCl-] n er en termoplast fremstillet ved polymerisering af vinylchlorid, resistent over for syrer, alkalier og oxidanter (se tabel 14.3). Lad os opløse i cyclohexanon, tetrahydrofuran, begrænset - i benzen og acetone. Flammehæmmende, mekanisk stærk (se tabel. 14.2). De dielektriske egenskaber er værre end polyethylens. Anvendt som isolerende materiale som kan sættes sammen ved svejsning. Optegnelser, regnfrakker, rør og andre ting er lavet af det.

Polytetrafluorethylen (fluoroplast) [- CF2-CF2-] n- termoplast opnået ved metoden til radikal polymerisation af tetrafluorethylen. Besidder enestående kemisk resistens over for syrer, alkalier og oxidanter. Fremragende dielektrisk. Har et meget bredt temperaturinterval (fra -270 til +260 ° C). Ved 400 ° C nedbrydes det med frigivelse af fluor, fugtes ikke med vand. Fluoroplast bruges som kemisk resistent byggemateriale i den kemiske industri. Som det bedste dielektrikum, der bruges under forhold, hvor en kombination er påkrævet elektriske isolerende egenskaber med kemisk resistens. Derudover bruges den til at anvende antifriktion, hydrofob og beskyttende belægninger, pander dækker.

Polymethylmethacrylat (plexiglase)

Termoplast opnået ved methylmethacrylatpolymerisation. Den er mekanisk stærk (se tabel 14.2), syrefast, vejrbestandig. Det opløses i dichlorethan, aromatiske carbonhydrider, ketoner, estere. Farveløs og optisk gennemsigtig. Det bruges i elektroteknik, som et konstruktionsmateriale og også som en base for klæbemidler.

Polyamider er termoplast, der indeholder amidogruppen -NHCO- i hovedkæden, f.eks. Poly-e-nylon [-NH- (CH2) 5-CO-] n, polyhexamethylen adipinamid (nylon) [-NH- (CH2) 5 -NH-CO- (CH2) 4-CO-] n, polydodecanamid [-NH- (CH2) 11-CO-] n, etc. De opnås både ved polykondensation og polymerisation. Tætheden af ​​polymerer er 1,0 - 1,3 g / cm3. De er kendetegnet ved høj styrke, slidstyrke, dielektriske egenskaber. Modstandsdygtig over for olier, benzin, fortyndede syrer og koncentrerede alkalier. De bruges til fremstilling af fibre, isoleringsfilm, strukturelle, antifriktions- og elektriske isoleringsprodukter.

Polyurethaner er termoplaster indeholdende -NH (CO) O- grupper i hovedkæden samt ether, carbamat osv. De opnås ved interaktion mellem isocyanter (forbindelser indeholdende en eller flere NCO-grupper) med polyalkoholer, f.eks. med glycoler og glycerol. Modstandsdygtig over for fortynding af mineralsyrer og alkalier, olier og alifatiske kulbrinter.

De produceres i form af polyurethanskum (skumgummi), elastomerer, er en del af lakker, klæbemidler, fugemasser. Anvendes til termisk og elektrisk isolering, som filtre og emballagemateriale, til fremstilling af sko, kunstlæder, gummiprodukter. Polyestere - polymerer med generel formel HO [-RO-] nH eller [-OC-R-COO-R "-O-] n. Opnået enten ved polymerisering af cykliske oxider, for eksempel ethylenoxid, lactoner (estere af hydroxysyrer) eller ved polykondensation af glycoler , diestere og andre forbindelser Alifatiske polyestere er resistente over for virkningen af ​​alkaliopløsninger, aromatiske polyestere er også resistente over for virkningen af ​​opløsninger af mineralsyrer og salte.

De bruges til fremstilling af fibre, lakker og emaljer, film, koagulanter og flotationsreagenser, komponenter i hydrauliske væsker osv.

Syntetiske gummier (elastomerer) opnås ved emulsion eller stereospecifik polymerisation. Når de vulkaniseres, bliver de til gummi, som er kendetegnet ved høj elasticitet. Industrien producerer et stort antal forskellige syntetiske gummier (SC), hvis egenskaber afhænger af typen af ​​monomerer. Mange gummier fremstilles ved at co-polymerisere to eller flere monomerer. Skel mellem generel SC og særligt formål... K SC generelle formål omfatte butadien [-CH2-CH = CH-CH2-] n og butadienstyren [-CH2-CH = CH-CH2-] n-[-CH2-CH (C6H5)-] n. Gummier baseret på dem bruges i produkter massebrug(dæk, beskyttelseskapper til kabler og ledninger, bånd osv.). Ebonit, som er meget udbredt inden for elektroteknik, fås også fra disse gummier. Gummi, der er fremstillet af SC til særlige formål, udover elasticitet, er kendetegnet ved nogle særlige egenskaber, for eksempel benzo- og olieresistens (butadiennitril SC [-CH2-CH = CH-CH2-] n-[-CH2-CH ( CN)-] n), benzo-, olie- og varmebestandighed, ubrændbarhed (chloropren SK [-CH2-C (Cl) = CH-CH2-] n), slidstyrke (polyurethan osv.), Varme, lys, ozon modstand (butylgummi) [-C (CH3) 2-CH2-] n-[-CH2C (CH3) = CH-CH2-] m.

De mest anvendte er styrenbutadien (over 40%), butadien (13%), isopren (7%), chloropren (5%) gummi og butylgummi (5%). Hovedandelen af ​​gummi (60-70%) går til produktion af dæk, cirka 4% - til fremstilling af sko.

Organosiliciumpolymerer (silikoner) - indeholder siliciumatomer i makromolekylers elementære enheder, for eksempel:

Et stort bidrag til udviklingen af ​​organosiliciumpolymerer blev ydet af den russiske videnskabsmand K.A. Andrianov. Karakteristisk træk disse polymerer har høj varme- og frostbestandighed, elasticitet. Silikoner er ikke resistente over for alkalier og opløses i mange aromatiske og alifatiske opløsningsmidler (se tabel 14.3). Organosiliciumpolymerer bruges til fremstilling af lakker, klæbemidler, plast og gummi. Organosiliciumgummi [-Si (R2) -O-] n, for eksempel dimethylsiloxan og methylvinylsiloxan har en densitet på 0,96-0,98 g / cm3, en glasovergangstemperatur på 130 ° C. Opløselig i carbonhydrider, halogenerede carbonhydrider, ethere. Vulkaniseret med organiske peroxider. Gummi kan betjenes ved temperaturer fra -90 til + 300 ° C, har vejrbestandighed, høje elektriske isolerende egenskaber (r = 1015-1016 Ohm × cm). De bruges til produkter, der fungerer under forhold med store temperaturforskelle, f.eks. Til beskyttende belægninger rumfartøj etc.

Fenol- og amino-formaldehydharpikser fremstilles ved polykondensation af formaldehyd med phenol eller aminer (se §14.2). Disse er termohærdende polymerer, hvor der som følge af tværbinding dannes en netformet rumlig struktur, som ikke kan omdannes til en lineær struktur, dvs. processen er irreversibel. De bruges som grundlag for klæbemidler, lakker, ionbyttere og plast.

Plast baseret på phenol-formaldehydharpikser kaldes fænoplast, baseret på urinstof-formaldehydharpikser-aminoplast. Fyldstoffer til fenol og aminoplaster er papir eller pap (getinax), stof (tekstolit), træ, kvarts og glimmermel osv. Fenoplaster er resistente over for vand, sure opløsninger, salte og baser, organiske opløsningsmidler, flammehæmmende, vejrbestandig og god dielektrik. Anvendes i produktionen printkort, huse til elektriske og radiotekniske produkter, foliebeklædte dielektrikker. Aminoplast er karakteriseret ved høje dielektriske og fysikomekaniske egenskaber, er modstandsdygtige over for lys og UV -stråler, er næppe brændbare, modstandsdygtige over for svage syrer og baser og mange opløsningsmidler. De kan males i enhver farve. De bruges til fremstilling af elektriske produkter (instrumenthuse

1. På basis af polymerer opnås fibre ved at tvinge opløsninger eller smelte gennem matricer med efterfølgende størkning - det er polyamider, polyacrylonitriler osv.

2. Polymerfilm fremstilles ved ekstrudering gennem slidser eller ved påføring på et bevægeligt bælte. De bruges som elektrisk isolerende og emballagemateriale, grundlaget for magnetbånd.

3. Lakker - opløsninger af filmdannende stoffer i organiske opløsningsmidler.

4. Klæbemidler, sammensætninger, der er i stand til at forbinde forskellige materialer på grund af dannelsen af ​​stærke bindinger mellem deres overflader med et klæbende lag.

5. Plast

6. Kompositter (kompositmaterialer) - polymerbase forstærket med fyldstof.

10.4.2. Anvendelsesområder for polymerer

1. Polyethylen er modstandsdygtigt over for ætsende miljø, fugtbestandigt, er et dielektrikum. Rør, elektriske produkter, dele af radioudstyr, isoleringsfilm, kabelkapper til telefon og elledninger er fremstillet af det.

2. Polypropylen - mekanisk stærk, modstandsdygtig over for bøjning, slid, elastisk. De bruges til fremstilling af rør, film, lagertanke osv.

3. Polystyren - resistent over for syrer. Det er mekanisk stærkt, det er et dielektrikum.Det bruges som elektrisk isolerende og strukturelt materiale inden for elektroteknik, radioteknik.

4. Polyvinylchlorid er et flammehæmmende, mekanisk stærkt, elektrisk isolerende materiale.

5. Polytetrafluorethylen (fluoroplast) - dielektrikumet opløses ikke i organiske opløsningsmidler. Har høje dielektriske egenskaber i et bredt temperaturområde (fra -270 til 260 ° C). Det bruges også som et antifriktions- og hydrofobt materiale.

6. Polymethylmethacrylat (plexiglas) - bruges inden for elektroteknik som konstruktionsmateriale.

7. Polyamid - har høj styrke, slidstyrke, høje dielektriske egenskaber.

8. Syntetiske gummier (elastomerer).

9. Phenol -formaldehydharpikser - grundlaget for klæbemidler, lakker, plast.

10.5. Organiske polymermaterialer

10.5.1. Polymeriserede termoplastiske harpikser

Polypropylen- termoplastisk polymer opnået fra propylengas C3H6. (CH 2 = CH - CH 3)

Strukturformel

[-CH2 -CH (CH3) -] n.

Polymerisation udføres i benzin ved en temperatur på 70 ° C ifølge Natta -metoden. En polymer med en regelmæssig struktur opnås. Det har høj kemisk resistens og ødelægges kun under virkningen af ​​98% H 2 SO 4 og 50% HNO 3 ved temperaturer over 70 °.

Elektriske egenskaber svarende til polyethylen. Filmen har lav gas- og dampgennemtrængelighed. Det bruges til at isolere højfrekvente kabler og ledninger, som et dielektrikum af højfrekvente kondensatorer.

Polyisobutylen- produkt af isobutylengaspolymerisation. Strukturformel:

Der er flere typer polyisobutylen, flydende lavmolekylær vægt (1000) og fast højmolekylær vægt (400000). De der. afhængig af polymerisationsgraden kan den være flydende med forskellige viskositeter og elastisk som gummi. Molekylerne har en filamentøs symmetrisk struktur med forgrening i sidegrupper. Dette kan forklare materialets klæbrighed, større elasticitet i sammenligning med polyethylen. Det er et dielektrikum med ρ = 10 15 - 10 16 Ohm cm, ε = 2,25 - 2,35, dielektrisk styrke - 16 - 23 kV / mm.

Frostresistensen af ​​polyisobutylen afhænger af dens molekylvægt; jo højere vægten er, desto mere frostbestandig polyisobutylen.

I ren form eller i sammensætninger anvendes polyisobutylen til fremstilling af isolerende bånd; isolering af højfrekvente kabler (i sammensætninger med polyethylen); sæler; isolerende potteforbindelser; klæbende materialer.

På grund af den kolde fluiditet af polyisobutylen bruges en gummilignende blanding af 90% polyisobutylen og 10% polystyren med et lag polystyrenfilm (styroflex) til at isolere højfrekvente kabler. Denne blanding har høje elektriske egenskaber ved høj luftfugtighed.

Polystyren- produkt af styrenpolymerisation - umættede carbonhydrider - vinylbenzen eller phenylethylen - CH 2 CHC 6 H 5.

Styrenmolekylet er noget asymmetrisk på grund af tilstedeværelsen af ​​phenoliske grupper i det.

Ved normale temperaturer er styren en farveløs gennemsigtig væske. Blandt metoderne til styrenpolymerisation og fast dielektrisk produktion er de mest almindelige metoder blok- og emulsionspolymerisation.

Styren er giftig, irriterende for hud, øjne og åndedrætsorganer. Polystyrenstøv danner eksplosive koncentrationer med luft.

Massefylde - 1,05 g / cm3

ρ , Ohm cm, 10 14 - 10 17

ε = 2,55 - 2,52

Polystyren er kemisk resistent, koncentrerede syrer (HNO 3 er en undtagelse) og alkalier virker ikke på det, det opløses i etere, ketoner, aromatiske kulbrinter og opløses ikke i alkoholer, vand, vegetabilske olier.

Graden af ​​polymerisation afhænger af betingelserne. Du kan få en polymer med en molekylvægt på op til 600.000. Disse vil være faste polymerer. Polymerer med M.M. fra 40.000 til 150.000. Ved opvarmning til 180 - 300 ºС er depolymerisering mulig. Elektriske egenskaber afhænger også af polymerisationsmetoden og tilstedeværelsen af ​​polære urenheder, især emulgatorer.

Polystyrenprodukter fremstilles ved presning og sprøjtestøbning. Det bruges til at lave: film (styroflex), lampepaneler, spolestativer, isolerende dele til kontakter, antenneisolatorer; film til kondensatorer osv. Polystyren i form af bånd, skiver, hætter bruges til at isolere højfrekvente kabler.

Ulemper: lav varmebestandighed og tendens til hurtig ældning - små revner vises på maskeoverfladen; i dette tilfælde falder den dielektriske styrke og ε stiger.

Polydichlorostyren- adskiller sig fra polystyren i indholdet af to chloratomer i hvert kædeled og som følge heraf i høj varmebestandighed, varmebestandig.

ε = 2,25 - 2,65

PVC- en termoplastisk syntetisk højpolymerforbindelse med en lineær struktur af molekyler med en asymmetrisk struktur. Den udtalte asymmetri og polaritet af PVC er forbundet med chlor.

Opnået ved polymerisation af vinylchlorid H2C = CH -Cl. Råmaterialerne til produktionen er dichlorethan og acetylen. Vinylchlorid er et halogeneret derivat af ethylen. Ved normal temperatur er det en farveløs gas, ved en temperatur på 12 - 14 ºС er det en væske, og ved -159 ºС er det et fast stof. Polymerisering af vinylchlorid kan udføres på tre måder: blok, emulsion og i opløsninger. Den mest anvendelige er vandbaseret. Der er mærker af PVC med tilsætning af blødgørere og fyldstoffer med forskellige mekaniske egenskaber, frostbestandighed og varmebestandighed.

PVC -molekylet har formen

ε = 3,1 - 3,4 (ved 800 Hz)

ρ = 10 15 - 10 16 Ohm. cm

Polyvinylchlorid er lavhygroskopisk, ændringen i dielektriske egenskaber i en fugtig atmosfære er ubetydelig.

Produkter fremstilles ved at trykke, sprøjtestøbning, stempling, støbning.

PVC bruges i form af plast af forskellig elasticitet, i form af lakker til beskyttende belægninger. Det er kemisk resistent over for alkalier, syrer, alkohol, benzin og mineralolier... Estere, ketoner, aromatiske kulbrinter opløser det delvist eller får det til at svulme op.

PVC bruges i den elektriske industri i følgende produkter:

a) batteribanker

b) slanger til elektrisk isolering og kemisk beskyttelse;

c) isolering af telefonledninger og kabler (blyerstatning);

d) isolerende pakninger, bøsninger og andre produkter.

Det bruges ikke i højfrekvente kredsløb som dielektrikum på grund af høje dielektriske tab (høj ledningsevne) og ved temperaturer over 60-70 ºС.

Polyvinylacetat- polymerer af flydende vinylacetat opnået som følge af den kemiske interaktion mellem acetylen (C 2 H 2) og eddikesyre:

eller CH 2 = CHOCOCH 3. Fra det får vinylacetat- en farveløs, let mobil væske med en æterisk lugt, der nedbrydes ved 400 ° C.

Materiale polyvinylacetat- farveløs, lugtfri, indtager midten mellem harpikser og gummi. Dens egenskaber afhænger af polymerisationsgraden. MM. fra 10.000 til 100.000. Blødgøringspunktet er 40 - 50 ° C.

Højpolymerprodukter ved 50 - 100 ° C bliver gummiagtige, og ved lave temperaturer - faste, tilstrækkeligt elastiske.

Alle polymerer er lysægte, selv ved 100 ° C. Ved opvarmning depolymeriseres polyvinylacetat ikke til en monomer, men dekomponeres med eliminering af eddikesyre. Ikke brandfarligt. Det er en polær polymer. Lad os opløse i ethere, ketoner (acetone), methyl (CH30H) og ethyl (C2H5OH) alkoholer, uopløselige i benzin. Det svulmer lidt op i vand, men opløses ikke.

Det bruges hovedsageligt til fremstilling af triplex sikkerhedsglas. Det bruges i elektrisk isoleringsteknologi. Lakker baseret på det er værdsat for deres gode elektriske isolerende egenskaber, elasticitet, lysægthed, farveløshed.

Polymethylmethacrylat(plexiglas, plexiglas) - en stor gruppe af højpolymerestere af methacrylsyre, som har en stor teknisk anvendelse

I den elektriske industri bruges det som hjælpemateriale.

Det opnås ved polymerisation af methacrylsyre -methylester (methylmethacrylat) i nærvær af en initiator.

Ved 573 K depolymeriseres polymethylmethacrylat med dannelsen af ​​udgangsmonomeren methylmethacrylat.

Kompositionelt adskiller det sig fra polyvinylacetat i nærvær af en methylgruppe i sidekæden i stedet for hydrogen og i nærvær af en valensbinding mellem carbon i hovedkæden og ethergruppen, ikke gennem oxygen, men gennem carbon.

Har en lav varmebestandighed (ca. 56 ° C); ε = 3,3 - 4,5; ρ = 2,3 · 10 13 - 2 · 10 12 Ohm. m. Ikke egnet til elektrisk isolering.

Det bruges som et strukturelt, optisk og dekorativt materiale, farvet med anilinfarvestoffer i forskellige farver. Det bruges til at lave etuier og instrumentvægte, gennemsigtige beskyttelsesbriller og hætter, gennemsigtige dele af udstyr osv. Plexiglas behandles let: boret, savet, slebet, slebet, poleret. Det bøjer godt, stemplet og limet med opløsninger af polymethylmethacrylat i dichlorethan.

Polyvinylalkohol-fast polymer med sammensætning (-CH2-CHOH-) n. Det opnås ved hydrolyse af polyvinylacetat med syre eller alkali. Formel af polyvinylalkohol

Usymmetrisk lineær polymer. Tilstedeværelsen af ​​en OH -gruppe i hvert kædeled bestemmer alkoholens høje hygroskopicitet og polaritet. Det opløses kun i vand. Har ρ = 10 7 Ohm · cm. Anvendes som hjælpemateriale til fremstilling af trykte radiokredsløb.

Modstandsdygtig over for skimmelsvamp og bakterier. Et godt materiale til fremstilling af olie- og benzinresistente membraner, slanger, paneler. Opvarmning ved 170 ° C i 3-5 timer øger vandmodstanden og reducerer opløseligheden af ​​polyvinylalkohol.

Oligoester acrylater

Oligomerer- kemiske forbindelser med en gennemsnitlig molekylvægt (mindre end 1000), højere i sammenligning med monomerer og lavere i sammenligning med polymerer. Deres hovedegenskab er evnen til at polymerisere på grund af umættede bindinger, som bestemmer den rumlige eller lineære struktur af det færdige produkt. Under polymerisation frigives produkter med lav molekylvægt ikke, derfor er isoleringen opnået ved hældning med oligomerer fast uden hulrum og porer. De kræver ikke særlige betingelser for polymerisering (højt tryk, temperatur, miljø osv.).

Industrien producerer polyester, polyurethan, organosilicium oligomere forbindelser og deres modifikationer.