Свойства полимеров

Химические свойства зависят от состава, молекулярной массы и структуры полимеров. Наличие у макромолекул двойных связей и функциональных групп обусловливает повышение реакционной способности полимеров. По той же причине отдельные макромолекулы могут сшиваться поперечными связями. Примерами образования поперечных связей могут быть вулканизация и перевод линейных макромолекул термореактивных полимеров в сетчатые структуры. При вулканизации происходит взаимодействие каучука с вулканизующим агентом, обычно с серой, с образованием резины (0,5 % серы) или эбонита (20% и более серы). Атомы серы присоединяются по месту двойной связи, например:

|

- [-СН₂-СН=СН-СН₂ ]_n - - [-СН₂-СН-СН-СН₂ ]_n –

|

S S

|

- [-СН₂-СН=СН-СН₂ ]_n - - [-СН₂-СН-СН-СН₂ ]_n -

|

К реакциям взаимодействия функциональных групп с низкомоле­кулярными веществами относятся галогенирование полиолефинов, гидролиз полиакрилатов и др.

Полимеры могут подвергаться деструкции, т.е. разрушению под действием кислорода, света, теплоты и радиации. В результате деструкции уменьшается молекулярная масса макромолекул, изменяются химические и физические свойства полимеров, и полимеры становятся непригодными для дальнейшего применения. Процесс ухудшения свойств полимеров во времени в результате деструкции макромолекул называют старением полимеров. Для замедления деструкции в состав полимеров вводят стабилизаторы, чаще всего антиоксиданты, т.е. ингибиторы реакций окисления (фосфиты, фенолы, ароматические амины).

Механическая прочность полимеров возрастает с увеличением их молекулярной массы, при переходе от линейных к разветвленным и далее сетчатым структурам. Стереорегулярные структуры имеют более высокую прочность, чем полимеры с неупорядоченной структурой. Дальнейшее увеличение механической прочности полимеров наблюдается при их переходе в кристаллическое состояние. Например, разрывная прочность кристалли­ческого полиэтилена на 1,5 – 2,0 порядка выше, чем прочность аморфного полиэтилена.

В качестве конструкционных материалов различного назначения используются синтетические и природные полимеры, которые могут быть использованы как в чистом виде, так и в составе различных композиций. Пластмассы – это материалы с комплексом ценных свойств. Они обладают низкой плотностью (900 – 1900 кг/м³), высокой механической прочностью, устойчивы к действию агрессивных сред, имеют низкую тепло- и звукопроводность. Специфический недостаток пластмасс – низкая термостойкость. Большинство пластмасс при температуре выше 60 – 150⁰С деформируются, теряют прочностные свойства.

Пластические массы - материалы, главной составной частью которых являются синтетические или натуральные полимеры (от 20 % и больше), способные при повышенных температурах и давлении переходить в пластическое состояние, формоваться под действием внешних сил и сохранять форму при эксплуатации. В состав пластмасс, кроме связующего полимера входят наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, смазывающие вещества, пигменты и красители, которые придают пластмассам определенные свойства.

Полимеры (связующие), обладающие в процессе переработки текучестью и вязкостью, обусловливают сцепление компонентов в массу, способную формоваться и переходить через короткий промежуток времени в твердое состояние.

Наполнители придают пластмассам прочность, термостойкость, улучшают диэлектрические свойства, снижают стоимость изделий. В качестве наполнителей используются дешевые неорганические и органические вещества в виде порошков, волокон, слоистых материалов: древесная мука, торфяная мука, графит, сажа, кварцевая мука, хлопковые очесы, асбестовое волокно, стеклянное волокно хлопчатобумажная и стеклянная ткани, бумага, асбестовые листы и др. Они сообщают пластическим массам прочностные свойства, термостойкость.

Пластификаторы – органические соединения, повышающие пластичность, эластичность композиции.

Отвердители – вещества, способствующие переводу линейной структуры макромолекул полимера в пространственную в результате сшивания (образование трехмерных форм с поперечными связями).

Красители – вещества, придающие пластмассам требуемую окраску, вводят или непосредственно в полимер или добавляют в смесь при смешивании.

В зависимости от назначения изделий в их состав вводят смазывающие вещества, облегчающие удаление изделий из форм; стабилизаторы, способствующие сохранению в пластмассе первоначальных свойств и др.

Для закрепления материала студент готовит реферат по выбранной тематике. Процесс подготовки реферата включает следующие основные этапы: выбор темы; подбор литературы; оформление реферата.

Объем реферата 10-15 рукописных листов или 5-10 печатных. В конце реферата приведен список использованной литературы. Текст пишется с одной стороны листа, поля составляют по 2,5 см со всех сторон. Все листы должны быть аккуратно сброшюрованы, страницы пронумерованы.

Литература

1. Коровин Н.В. Общая химия: учебн. для техн. направл. и спец.вузов -М.: Высш. шк.,1998. - 560 с.

2. Глинка Н.А. Химия. – Изд.23.- Л.: Химия, 1986. - 702 с.

3. Фролов В.В. Химия: учеб. пособ. для вузов. - М.: Высшая школа, 2002. - 527 с.

4. Павлов Н.Н. Теоретические основы общей химии. – Л., 1980. - 380 с.

5. Артеменко А.И. Органическая химия. – М.: Высш. шк., 1985. - 560 с.

6. Амелин А.А.Общая химическая технология. – М.: Химия, 1977. – 400 с.

7. Тагер А.А. Физико-химия полимеров. – М.: Химия, 1968. - 536 с.

8. Стрепихеев А.А., Деревицкая В.А., Слонимский Г.Л. Основы химии высокомолекулярных соединений. – М.: Химия.1967. - 512 с.

9. Кулезнев В.Н., Шершнев В.А. Химия и физика полимеров. – М.: Высшая школа, 1988. - 312 с.

10. Химический энциклопедический словарь. – М.: Советская энциклопедия, 1983. - 790 с.

11. Лучинский. Г.П. Курс химии. – М.: Высшая школа,1985. - 416 с.

12. Федосова Н.А., Румянцева В.Е. Химически основы полимеров и вяжущих веществ: учеб. пособие. – М.: Издательство строительных вузов, 2005. - 176 с.