Полимеры — это химические соединения, молекулы которых состоят из многократно, регулярно или нерегулярно, повторяющихся атомных группировок (элементарных звеньев), соединенных химическими связями в длинные цепи. Значение полимеров велико, так как без них невозможно развитие отраслей, определяющих научно-технический прогресс. Без широкого использования надежных в эксплуатации, способных выдерживать высокое давление и температуру полимерных материалов немыслимо развитие автоматики, атомной, авиационной и реактивной техники, производство электронно-вычислительных машин. Создание защитных устройств радиолокационной аппаратуры, малогабаритных конденсаторов и мощных электродвигателей, высокочастотных кабелей, тепло- и звукоизоляционных устройств в самолето-, ракето- и судостроении стало реальным лишь благодаря полимерам. Все шире применяются полимеры в качестве конструкционного материала в производстве машин, строительстве и в быту. При этом некоторые их виды, в частности пластмассы, достигают прочности стали. Полимеры являются важнейшим резервом экономии многих дефицитных видов материалов, наращивания выпуска продукции. Особенно успешно они заменяют черные и цветные металлы. При этом повышается качество машин и оборудования, снижается их масса, улучшается внешний вид. Применяемость полимеров обусловлена рядом специфических физико-химических свойств. Так, небольшая плотность полимеров сочетается с высокой прочностью, эластичностью, легкостью и химической стойкостью к различным агрессивным средам. Большинство из них обладает высокими диэлектрическими свойствами, имеют низкую тепло- и температуропроводность. Новые полимерные материалы отличаются высокой термостойкостью, полупроводниковыми свойствами, достаточной механической прочностью при эксплуатации. Полимеры нелетучие, могут образовывать волокна и пленки, отличающиеся высокой анизотропией свойств, их растворам характерна высокая вязкость. Полимерам присущи и некоторые отрицательные свойства: способность к старению, снижение механических и физических свойств, а также ухудшение внешнего вида при повышенных температурах. Однако эти недостатки устраняются по мере появления новых, эффективных и экономичных полимерных материалов. Универсальность свойств, высокая эффективность использования, возможность получения изделий доступными и высокопроизводительными методами обусловили, особенно за последние 20 лет, неуклонный рост объемов производства полимерных материалов. Так, в СССР производство пластмасс и синтетических смол возрастает на протяжении каждого пятилетия примерно в два раза. Большинство полимеров в твердом состоянии представляет собой стеклообразные аморфные вещества, переходящие обычно с повышением температуры в высокоэластичное, каучукоподобное состояние. При более высоких температурах они приобретают текучесть, а при дальнейшем нагревании их молекулы разрушаются. Некоторые полимеры (полиэтилен, полиамиды, фторопласты) могут находиться в частично кристаллическом состоянии. По сравнению с аморфными полимерами они обладают большей прочностью на разрыв, твердостью, теплостойкостью. В зависимости от молекулярной массы полимеры подразделяются на высокомолекулярные, низкомолекулярные вещества и олигомеры. Высокомолекулярными называются вещества, молекулярная масса которых от 5000 до нескольких миллионов условных единиц, низкомолекулярными — с молекулярной массой менее 500. Олигомеры занимают промежуточное положение. Их молекулярная масса — от 500 до 5000. По происхождению полимеры подразделяются на природные и синтетические. К природным относятся животные и растительные белки (альбумин, глобулин, казеин, каротин), углеводы (целлюлоза и крахмал), натуральный каучук и др., к синтетическим — полимеры, получаемые путем синтеза из простых низкомолекулярных веществ (мономеров). По химическому составу полимеры подразделяются на органические (соединения углерода с органическими элементами), неорганические (полимеры селена, серы, теллура, германия и др.) и элементорганические, в зависимости от структуры — на линейные, разветвленные и пространственные, а по составу — карбоцепные (в главной цепи молекул содержатся только атомы углерода), гетероцепные, гомополимерные (состоят из звеньев одного и того же состава) и сополимерные (совместные полимеры, состоящие из различных структурных звеньев). По характеру размещения элементарных звеньев в макромолекулярной цепи полимеры подразделяются на нерегулярные, регулярные и стереорегулярные. В регулярных полимерах мономерные звенья расположены в определенном порядке в плоскости, в стереорегулярных — не только в плоскости, но и в пространстве. С точки зрения эксплуатации и производства изделий важной является классификация полимеров в зависимости от пластической деформации при нагреве. Они подразделяются на термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты). Первые при повышенных температурах размягчаются, затем становятся вязкотекучими, а при охлаждении расплава отвердевают, причем сохраняют способность к повторной тепловой обработке, вторые (фенолформальдегидные, полиэфирные, эпоксидные и карбамидные смолы) при нагревании после размягчения переходят необратимо в твердое неплавкое состояние. По способу получения полимеры подразделяются на полимеризационные и поликонденсационные. Полимеризацией называется реакция многократного присоединения молекул мономеров за счет разрыва связей вещества без выделения побочных низкомолекулярных продуктов, причем образующиеся полимеры имеют тот же элементарный состав, что и исходные мономеры. В зависимости от среды, в которой протекает реакция, и от метода выделения полимера различают пять основных способов полимеризации: блочную, суспензионную, эмульсионную, в растворе и в газовой фазе. К основным продуктам, получаемым полимеризацией, относятся полиэтилен, полиизобутилен, полиакрилонитрил, поливинилхлорид, политетрафторэтилен, полиформальдегид, полиизопрен, полиацетальдегид. Поликонденсация — химический процесс получения высокомолекулярных соединений из различных низкомолекулярных исходных веществ, сопровождающийся отщеплением побочных продуктов — воды, спирта, аммиака, хлористого водорода и др. Образующиеся в результате этого полимеры отличаются по составу от исходных веществ. Путем поликонденсации получают большое количество высокомолекулярных соединений, обычно называемых смолами, которые используются для изготовления пластмасс, синтетических волокон, лаков и других материалов. Правильный выбор метода переработки позволяет сформировать структуру полимера, которая является одной из определяющих их свойств. Она также регулируется такими технологическими приемами, как ориентация, текстурирование и радиационное облучение.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Общие сведения о полимерах» з дисципліни «Товарознавство сировини і матеріалів»
