Полимерами называют набор органических макромолекул, которые являются результатом связывания более простых молекул, называемых мономерами, с помощью химических связей ковалентного типа. Таким образом, образуются длинные молекулярные структуры, связанные друг с другом различными силами (водородные мосты , силы Ван-дер-Ваальса или гидрофобные взаимодействия).
Полиэтиленовая продукция от производителя — https://avant-pack.ru/
Полимеры могут быть естественного или синтетического происхождения, но всегда в результате процесса, называемого полимеризации, в котором такие явления, как температура, время реакции или характер мономеров будет определять длину полученной цепи.
Эти сложные структуры жизненно важны для эволюции сложных живых существ (молекула ДНК является полимером), а также чрезвычайно универсальных органических промышленных веществ в современном мире, таких как пластик и другие нефтепродукты .
Происхождение полимеров
Слово полимеры происходит от соединения двух греческих слов: polys (”многие») и meros («части, сегменты»”, и были названы так впервые в 1866 году Марселин Бертелот.
Многие из материалов, используемых человечеством с древних времен, являются полимерами , такими как дерево, шерсть или шелк, и от их модификации можно было получить более прочные и полезные формы из них, прежде чем даже понять большую вещь о их молекулярной сложности. Первый полностью синтетический полимер был получен в 1907 году, когда голландец Лео Хендрик Пэкеланд разработал бакелит из фенола и формальдегида.
Тем не менее , формальное исследование полимеров началось в 1922 году, когда Герман Стаудингер определил (1926), что они были длинными молекулярными цепями, и начал процесс их номенклатуры и понимания, заложив основу для макромолекулярной науки. После Второй мировой войны, а со второй половины ХХ века наступит настоящая революция синтетических полимеров.
Номенклатура полимеров
Помимо стандартов IUPAC, установленных для обозначения химических веществ, полимеры обычно называются по имени базового мономера для их формирования, предшествующего префиксу Poly (“многие»”. Таким образом, мы говорим о полистироле, полиэтилене и т. д.
Другим распространенным способом является добавление слова «резина”, “резина” или «акрил» перед названием сополимеров, таких как стирол-бутадиеновая резина или фенолформальдегидная смола.
Наконец, существуют некоторые полимеры с собственными именами, обычно производные от товарных знаков, которые их продавали, например, нейлон (полиамид), тефлон (политетрафторэтилен) или неопрен (полихлоропрен).
Типы полимеров
Полимеры обычно классифицируются по их происхождению, в:
- Природный. Те, которые имеют естественное происхождение, происходящие от природы, такие как аминокислоты или белки .
- Полусинтетические. Они получены из трансформации натуральных полимеров.
- Синтетические. Промышленно полученные путем обработки органических мономеров.
Кроме того, они могут быть классифицированы на основе их химической структуры, в:
- Органические. Те, чья цепь молекул состоит в основном из углерода (C).
- Органическое вино. Они в основном представляют собой атомы углерода, но в сочетании с другими образованиями галогенов, растяжек или олефинов.
- Не-виниловые органические. Они содержат кислород (О) и азот (Н) В дополнение к атомам углерода.
- Неорганические. Они могут быть основаны на сере (Ы) или кремнии (Си).
Наконец, согласно его структуре, мы сможем говорить о:
- Гомополимеры. Состоит из той же макромолекулы, которая повторяется.
- Сополимеры. Состоит из двух молекул, которые последовательно повторяются в цепи.
Химические характеристики полимеров
Они часто являются плохими проводниками электричества, поэтому их часто используют в качестве изоляторов . Они также часто проявляют электрохромизм (изменение цвета перед электричеством), а в некоторых случаях фосфоресценцию или флуоресценцию.
Синтетические полимеры являются слабо реагирующими , хотя наличие органических кислот и растворителей обычно быстро разъедает их.
Физические характеристики полимеров
Полимеры, как правило, кристаллические, в случаях более упорядоченных структур, хотя их представление может быть очень разнообразным. При низких температурах они реагируют, приобретая большую твердость и стекловидные свойства, в то время как при высоких температурах они становятся более эластичными, пока они не достигнут своей температуры плавления (Tf), в которой плавятся их кристаллические клетки. Гораздо выше температура разложения, при которой связи между мономерами растворяются.
В целом наиболее интересными для полимеров являются их механические свойства: вязкоупругость, эластичность, пластиковый поток и перелом , что делает их подходящими для многих промышленных видов деятельности.
Структура полимеров
Обычно в полимерах идентифицируются три типа структуры: линейные (длинные цепи мономеров по прямой линии), радиальные (полимеры круговой структуры) и разветвленные (расходящиеся цепи полимеров, такие как ветви дерева).
Полимеризация
Процесс строительства полимеров-это полимеризация, и он состоит из ковалентного соединения различных мономеров, которые его интегрируют. Такой процесс может быть двух типов:
- Конденсацией. Это приводит к сополимерам и гомополимерам, через потерю небольшой молекулы (например, воды) в каждом соединении мономеров. Он также известен как поэтапная полимеризация.
- К тому же. Это происходит в трехфазном процессе: инициирование, распространение и прекращение, в ходе которых происходит гомолитический разрыв и мономеры собираются вместе.
Дефекты полимеров
Промышленные полимеры часто имеют дефекты, связанные с неравномерным распределением их мономеров или загрязнением цепи элементами, не относящимися к веществу. Обычно такие дефекты не замечаются невооруженным глазом и требуют обследования со стороны микроскопов LUMOS.
Применение полимеров
Полимеры чрезвычайно универсальны. Их устойчивость к электрической проводимости сделали их идеальными для покрытий и изоляторов, а некоторые из очень высокой температуры плавления также служат для изоляции посуды. В других случаях они являются подходящими строительными материалами для покрытия и гидроизоляции или в качестве конструкционного материала.
Многие нефтеполимеры являются сырьем для производства пластмасс всех видов и функций, от упаковки, инструментов, деталей, игрушек и т. д.
Примеры полимера
Полимеры чрезвычайно многочисленны в мире. Некоторые известные:
- Целлюлоза. Белок, из которого сделана древесина и бумага .
- ADN. Дезоксирибонуклеиновая кислота, присутствующая в ядре наших клеток, является хорошим примером натурального полимера.
- PCV. Поливинилхлорид, получаемый путем полимеризации винилхлорида и является одним из самых универсальных производных пластика.
- Крахмал. Крахмал представляет собой белое, непахучее и безвкусное вещество, состоящее из двух видов сахаров растениями в качестве энергетического резервного материала.
- Nylon. Известный как нейлон или нейлон, это полиамид, используемый в производстве традиционных женских чулок, а также для струн, парашютов и других тысяч текстильных материалов.
- Бакелит. Первое синтетическое пластиковое вещество используется в промышленном производстве корпусов электроприборов, кухонных принадлежностей и форсунок традиционных винных сапог.