Nuostabu, kokie įvairūs yra mus supantys objektai ir medžiagos, iš kurių jie pagaminti. Anksčiau, apie XV–XVI a., pagrindinės medžiagos buvo metalai ir mediena, kiek vėliau stiklas, beveik visada – porcelianas ir keramikos dirbiniai. Tačiau šiandieninis šimtmetis yra polimerų laikas, apie kurį bus kalbama toliau.

Polimerų samprata

Polimeras. Kas tai yra? Galite atsakyti iš skirtingų požiūrių. Viena vertus, tai moderni medžiaga, iš kurios gaminama daug buities ir technikos daiktų.

Kita vertus, galime sakyti, kad tai yra specialiai susintetinta sintetinė medžiaga, gauta su iš anksto nustatytomis savybėmis, skirta naudoti plačioje specializacijoje.

Kiekvienas iš šių apibrėžimų yra teisingas, tik pirmasis buitiniu, o antrasis cheminiu požiūriu. Kitas cheminis apibrėžimas yra toks. Polimerai yra junginiai, sudaryti iš trumpų molekulinės grandinės atkarpų – monomerų. Jie kartojami daug kartų, suformuojant polimerinę makrograndinę. Monomerai gali būti tiek organiniai, tiek neorganiniai junginiai.

Todėl klausimas: "polimeras - kas tai yra?" - reikalauja išsamaus atsakymo ir visų šių medžiagų savybių ir taikymo sričių įvertinimo.

Polimerų rūšys

Yra daug polimerų klasifikacijų pagal įvairius kriterijus (cheminė prigimtis, atsparumas karščiui, grandinės struktūra ir pan.). Žemiau esančioje lentelėje trumpai aptariame pagrindinius polimerų tipus.

Polimerų klasifikacija

Principas	Rūšys	Apibrėžimas	Pavyzdžiai
Pagal kilmę (išvaizdą)	Natūralus (natūralus)	Tie, kurie rasti gamtinės sąlygos, gamtoje. Sukurta gamtos.	DNR, RNR, baltymai, krakmolas, gintaras, šilkas, celiuliozė, natūralus kaučiukas
	Sintetinis	Laboratorinėmis sąlygomis gauta žmonių, neturi ryšio su gamta.	PVC, polietilenas, polipropilenas, poliuretanas ir kt
	Dirbtinis	Sukurtas žmogaus laboratorinėmis sąlygomis, bet remiantis	Celiuliozė, celiuliozės acetatas, nitroceliuliozė
Cheminiu požiūriu	Ekologiška gamta	Dauguma žinomų polimerų. Jis pagrįstas organinės medžiagos monomeru (susideda iš C atomų, galbūt įskaitant N, S, O, P ir kitus atomus).	Visi sintetiniai polimerai
	Neorganinė prigimtis	Pagrindas yra tokie elementai kaip Si, Ge, O, P, S, H ir kt. Polimerų savybės: jie nėra elastingi, nesudaro makrograndelių.	Polisilanai, polidichlorfosfazenas, poligermanai, polisilicio rūgštys
	Organinių elementų prigimtis	Organinių ir neorganinių polimerų mišinys. Pagrindinė grandinė yra neorganinė, šoninės - organinės.	Polisiloksanai, polikarboksilatai, poliorganociklofosfazenai.
Pagrindinis grandinės skirtumas	Homochain	Pagrindinė grandinė yra anglis arba silicis.	Polisilanas, polistirenas, polietilenas ir kt.
	Hetero grandinė	Pagrindinis skeletas sudarytas iš skirtingų atomų.	Polimerų pavyzdžiai yra poliamidai, baltymai, etilenglikolis.

Taip pat yra linijinės, tinklinės ir šakotos struktūros polimerų. Polimerų pagrindas leidžia jiems būti termoplastiniams arba termoreaktingiems. Jie taip pat skiriasi savo gebėjimu deformuotis įprastomis sąlygomis.

Polimerinių medžiagų fizinės savybės

Pagrindinės dvi polimerams būdingos agregacijos būsenos yra šios:

• amorfinis;
• kristalinis.

Kiekvienas iš jų pasižymi savo savybių rinkiniu ir turi svarbią praktinę reikšmę. Pavyzdžiui, jei polimeras egzistuoja amorfinėje būsenoje, tai reiškia, kad tai gali būti klampus tekantis skystis, į stiklą panaši medžiaga arba labai elastingas junginys (gumos). Jis plačiai naudojamas chemijos pramonėje, statyboje, inžinerijoje ir pramoninių prekių gamyboje.

Polimerų kristalinė būsena yra gana sąlyginė. Tiesą sakant, ši būsena kaitaliojasi su amorfinėmis grandinės atkarpomis ir apskritai visa molekulė pasirodo esanti labai patogi gaminant elastingus, bet kartu didelio stiprumo ir kietus pluoštus.

Polimerų lydymosi temperatūra skiriasi. Daugelis amorfinių tirpsta kambario temperatūroje, o kai kurie sintetiniai kristaliniai gali atlaikyti gana aukštą temperatūrą (plexiglass, stiklo pluoštas, poliuretanas, polipropilenas).

Polimerus galima dažyti daugiausia skirtingos spalvos, be limitų. Dėl savo struktūros jie sugeba sugerti dažus ir įgauna ryškiausius bei neįprastiausius atspalvius.

Cheminės polimerų savybės

Cheminės savybės polimerai skiriasi nuo mažos molekulinės masės medžiagų. Tai paaiškinama molekulės dydžiu, įvairių funkcinių grupių buvimu jos sudėtyje ir bendru aktyvavimo energijos rezervu.

Apskritai galima išskirti keletą pagrindinių polimerams būdingų reakcijų tipų:

1. Reakcijos, kurias lems funkcinė grupė. Tai yra, jei polimere yra OH grupė, būdinga alkoholiams, tada reakcijos, kuriose jie pateks, bus identiškos oksidacijos, redukcijos, dehidrogenavimo ir tt).
2. Sąveika su NMC (mažos molekulinės masės junginiais).
3. Polimerų reakcijos tarpusavyje susidaro kryžminiai makromolekulių tinklai (tinkliniai polimerai, šakotieji).
4. Reakcijos tarp funkcinių grupių vienoje polimero makromolekulėje.
5. Makromolekulės skilimas į monomerus (grandinės destrukcija).

Visos aukščiau išvardintos reakcijos yra labai svarbios praktikoje gaminant polimerus, turinčius iš anksto nustatytas ir žmogui patogias savybes. Polimerų chemija leidžia sukurti karščiui atsparias, rūgštims ir šarmams atsparias medžiagas, kurios tuo pat metu turi pakankamai elastingumo ir stabilumo.

Polimerų naudojimas kasdieniame gyvenime

Šių junginių naudojimas yra plačiai paplitęs. Galima prisiminti keletą pramonės sričių Nacionalinė ekonomika, mokslas ir technologijos, kurioms nereikėtų polimero. Kas tai – polimerų auginimas ir platus panaudojimas, ir kuo tai baigiasi?

1. Chemijos pramonė (plastikų, taninų gamyba, esminių organinių junginių sintezė).
2. Mechaninė inžinerija, orlaivių gamyba, naftos perdirbimo gamyklos.
3. Medicina ir farmakologija.
4. Dažų ir pesticidų bei herbicidų, žemės ūkio insekticidų gavimas.
5. Statybos pramonė (plieno legiravimas, garso ir šilumos izoliacinės konstrukcijos, statybinės medžiagos).
6. Žaislų, indų, vamzdžių, langų, namų apyvokos reikmenų ir buities reikmenų gamyba.

Polimerų chemija leidžia gauti vis daugiau naujų medžiagų, visiškai universalių savybių, kurioms nėra lygių metalams, medžiui ar stiklui.

Gaminių, pagamintų iš polimerinių medžiagų, pavyzdžiai

Prieš vardinant konkrečius gaminius, pagamintus iš polimerų (visų išvardinti neįmanoma, per daug įvairovės), pirmiausia reikia suprasti, ką polimeras suteikia. Medžiaga, gauta iš karinio jūrų laivyno, bus būsimų gaminių pagrindas.

Pagrindinės medžiagos, pagamintos iš polimerų, yra:

• plastikai;
• polipropilenai;
• poliuretanai;
• polistirenas;
• poliakrilatai;
• fenolio-formaldehido dervos;
• epoksidinės dervos;
• nailonai;
• viskozė;
• nailonai;
• klijai;
• filmai;
• taninai ir kt.

Tai tik nedidelis šiuolaikinės chemijos siūlomos įvairovės sąrašas. Na, o čia jau tampa aišku, kokie daiktai ir gaminiai gaminami iš polimerų – beveik bet kokie buities daiktai, vaistai ir kitos vietos (plastikiniai langai, vamzdžiai, indai, įrankiai, baldai, žaislai, plėvelės ir pan.).

Polimerai įvairiose mokslo ir technologijos srityse

Jau palietėme klausimą, kokiose srityse naudojami polimerai. Pavyzdžiai, rodantys jų svarbą mokslui ir technologijoms, yra šie:

• Antistatinės dangos;
• elektromagnetiniai ekranai;
• beveik visų buitinių prietaisų korpusai;
• tranzistoriai;
• LED ir pan.

Šiuolaikiniame pasaulyje polimerinių medžiagų panaudojimo fantazijai nėra ribų.

Polimerų gamyba

Polimeras. Kas tai yra? Tai praktiškai viskas, kas mus supa. Kur jie pagaminti?

1. Naftos chemijos (naftos perdirbimo) pramonė.
2. Specialūs polimerinių medžiagų ir iš jų gaminių gamybos įrenginiai.

Tai yra pagrindiniai pagrindai, kurių pagrindu gaunamos (sintezuojamos) polimerinės medžiagos.

Polimerinių medžiagų privalumai yra gana didelis stiprumas ir atsparumas dilimui, geros antifrikcinės savybės ir cheminis atsparumas. Detalių taisymas naudojant polimerines medžiagas nereikalauja sudėtingos įrangos, yra mažai pastangų reikalaujantis, lydimas mažo detalės įkaitimo (250-320 °C), leidžia labai susidėvėti (1-1,2 mm), o kai kuriais atvejais nereikia. vėlesnis apdirbimas. Jis naudojamas įtrūkimams, įlenkimams, skylėms, ertmėms, drožlėms sandarinti, susidėvėjusių detalių dydžiui atkurti, susidėvėjusių dalių ar jų gamybai. atskiros dalys, skirta apsaugai nuo korozijos. Ačiū vertingų savybių polimerai naudojami mechaninėje inžinerijoje, tekstilės pramonėje, Žemdirbystė ir medicina, automobilių ir laivų statyba, orlaivių gamyba, kasdieniame gyvenime (tekstilės ir odos gaminiai, indai, klijai ir lakai, papuošalai ir kiti gaminiai). Gumos, pluoštai, plastikai, plėvelės ir dažų dangos. Visi gyvų organizmų audiniai yra didelės molekulinės masės junginiai.

Tradiciškai gaminiai, pagaminti iš polimerų, išsiskiria savo patikimumu ir aukšta kokybe.

Polimerinių medžiagų naudojimas namuose nuo pat pradžių buvo vienas iš pirmųjų polimerų gamybos pramonės tikslų. Tam buvo daug prielaidų. Juos lengva dažyti bet kokia spalva, todėl jie gali papuošti mūsų kasdienybę.

Polietileniniai kibirai ir baseinai yra daug lengvesni nei metaliniai – tai sveikintinas atleidimas nuo darbo. Maitinimo įstaigose randame nedūžtančių, lengvų plastikinių indų. Tuo pačiu metu lėkštės, puodeliai ir kiti indai, pagaminti iš melamino dervos, puikiai pasirodė naudojami.

Acto ir aliejaus buteliai gaminami iš PVC ir polietileno, naudojant aukštos kokybės metodus.

Baldų gamyboje vis dažniau naudojamos polimerinės medžiagos. Dekoratyvinės presuotos plėvelės stalams, spintelėms ir kitiems objektams suteikia šventiškumo ir daro juos atsparius smūgiams, kurių neatlaiko medienos dangos. Tuo pačiu metu juos itin lengva prižiūrėti.

Plaunami tapetai iš putplasčio medžiagos suteikia patalpoje ir komforto, ir šventinės atmosferos.

Šiuolaikinės, patikimos grindų dangos iš polimerinių medžiagų taip pat palengvina valymą. Ypač atkreiptinas dėmesys į tai, kad jų gamybai gali būti naudojamos polimerų perdirbimo atliekos.

Šiandien jau nieko nestebina vandens jungiamosios detalės iš polistireno, polivinilchlorido, polietileno ar aminoplastų. Telefonų aparatai iš polimerinių medžiagų tapo įprasti.

Maždaug 25% pagamintų plastikų yra naudojami statyboje įvairių formų. Tradiciškai naudojamas kaip grindų danga, vidaus kanalizacijos pamušalas, sanitarinės patalpos ir kt. daugiau nekalbėsime.

Pastaraisiais metais vis dažniau naudojami surenkami konstrukciniai elementai, kuriuose vyrauja polimerinės medžiagos. Jų mažas svoris yra naudingas transportuojant ir montuojant. Didelis šviesos pralaidumas, medžiagos galimybė dažyti bet kokia spalva ir mažos eksploatacijos sąnaudos yra esminės šių naujų medžiagų savybės.

Puikiai termoizoliacinės savybės, ypač putplasčio, taip pat jaudina architektų ir statybininkų mintis. Permatomi kupolai leidžia apšviesti be šešėlių. Nedūžtantys skaidrūs elementai, dažniausiai pagaminti iš stiklo pluošto, keičia tradicines konstrukcijas iš armuoto, dūžtančio stiklo. Tokie skliautai, kurių sudedamųjų dalių storis ne didesnis kaip 2 mm, gali uždengti iki 12 m pločio tarpatramius. Tokios konstrukcijos naudojamos, pavyzdžiui, šiltnamių statybai, nes drėgnoje atmosferoje nerūdija ir. , be to, yra pralaidūs šviesai. Galima būtų vardinti daugybę kitų polimerų panaudojimo patalpų dangai pavyzdžių. Stadionams dengti jau naudojamos plokštės su didelių plotų elementais.

Yra žinomos iki 43 m skersmens ir iki 36 m aukščio plastikinės konstrukcijos, kurios apsaugo radarų įrenginius nuo atmosferos poveikio. (Aukšto dažnio spinduliuotė praeina per stiklo pluoštą, neprarasdama daug galios.) Įspūdingas konstrukcijos dydis pabrėžia polimerinių medžiagų galimybes. Taip pat verta pažvelgti į svaiginančiame aukštyje sumontuotus cilindrus, kurie apsaugo anteną. televizijos bokštas nuo apledėjimo (63).

Pastaraisiais metais statyboje pradėtos naudoti daugiasluoksnės lengvos medžiagos. pastato elementai grindims (64). Vadinamosios sumuštinių konstrukcijos susideda iš aliuminio, asbestcemenčio arba standaus pluošto audinio dangos sluoksnių, kurie derinami su standžiomis poliuretano putomis arba putų polistirenu. Kai elementų storis nuo 50 iki 80 mm, priklausomai nuo dengiančių sluoksnių sistemos, paviršiaus masė svyruoja nuo 6 iki 25 kg/m2. Darbinės temperatūros diapazonas išplečiamas iki 100 °C.

Daugiau nei 30% pagamintų plastikų yra naudojami mechanikos ir aparatų inžinerijoje kaip konstrukcinės medžiagos. Mechaninės inžinerijos srityje, žinoma, pagrindinis dėmesys skiriamas konstrukcinių elementų gamybos ekonomiškumui. Visų tipų sandarikliai, krumpliaračiai su ašimis ir įvorėmis, diskiniai kumšteliai, ašiniai ir radialiniai ratai, sankabos elementai, slydimo guoliai, krumpliaračių ritės ir daugelis kitų profilio dalių yra labai veiksmingos. Didelis tvirtumas, gebėjimas tiksliai išlaikyti nurodytus matmenis, geras slydimas ir atsparumas dilimui yra privalumai, užtikrinantys įvestų polimerinių medžiagų universalumą.

Kartu su dauguma plastikų, vis dar naudojamų mechaninėje inžinerijoje (kieti poliamidai, presiniai junginiai fenolio dervos pagrindu), šiandien galima rasti naujų pritaikymo sričių, visų pirma, stiklo pluošto plastikai, pagaminti iš termoplastinio rišiklio. Jei stiklo pluošto masė siekia 30%, tempiamasis stipris yra 2-3 kartus didesnis nei nesutvirtinto polimero, o tamprumo modulis net 3-4 kartus didesnis. Priešingai, šiluminis linijinis plėtimasis yra nuo 1/4 iki x/3 pradinės vertės, pailgėjimas trūkimo metu yra tik apie 1/20. Be to, sumažėja polinkis plyšti, o tai taip pat rodo, kad polimero efektyvumas padidėja.

Poliuretano elastomerai taip pat atveria naujas technines galimybes mechaninei inžinerijai. Kadangi ši medžiaga taip pat yra atspari korozijai, nereikia apdoroti paviršiaus ir, svarbiausia, dengti metalinius ir nemetalinius apsauginius sluoksnius. Tai žymiai sumažina gaminių geros būklės gamybos ir priežiūros išlaidas.

Techninės įrangos inžinerijoje, ypač chemijos pramonė, polimerų svarbą lemia didelis jų atsparumas korozijai. Esant temperatūrai iki 100 °C ir esant vidutinėms mechaninėms apkrovoms, susidaro palankios sąlygos labai legiruotą plieną pakeisti polimerinėmis medžiagomis. Polivinilchloridas, polietilenas aukštas spaudimas, šiuo požiūriu įdomiausios medžiagos yra polipropilenas, polibutenas, politetrafluoretilenas ir stiklo pluoštas. Konstrukcijose, kurios yra veikiamos agresyvios aplinkos ir mechaninių apkrovų, ypač svarbų vaidmenį atlieka stiklo pluošto plastikai, kurių pagrindą sudaro termoplastinės dervos.

Termoplastiniai vamzdžiai gali būti gaminami ekstruzijos būdu, kurių išorinis skersmuo yra iki 1200 mm, o vamzdžiai, kurių skersmuo iki 3000 mm – apvijos būdu.

Sandėliavimo ir transportavimo cisternos (65) gali būti gaminamos iki 85 m3 (geležinkelio cisternos) arba iki 22 m3 (kelių priekabos) talpos. Pageidautina medžiaga yra stiklo pluoštas. Yra įrengtos iki 9 m skersmens ir iki 7 m aukščio druskos rūgšties saugyklos.

Taip pat gana reikšmingas yra plastiko įvedimas į technologinių aparatų ir su jais susijusių vamzdynų sistemų sritį. Polimerinių medžiagų naudojimas vėdinimo įrenginiai agresyvioms dujoms ištraukti. Korozinių išmetamųjų dujų valymo bokštai, kaminai, dangtelių padėklų ventiliacijos elementai, galvanizavimo įranga, įrenginiai chloro šarmų gamybai elektrolitiniu metodu, reakcijos kolonėlės, siurbliai ir daugelis kitų panašių pritaikymų yra polimerų kaip konstrukcinių medžiagų naudojimo pavyzdžiai. . Dėl atsparumo dilimui, cheminio inertiškumo ir apdirbimo paprastumo kiekvienu konkrečiu atveju galima sutaupyti, o tai reiškia, kad sumažinamos geros būklės įrenginių palaikymo kaštai ir pailgėja jų eksploatavimo trukmė bei saugumas, palyginti su panašiais, pagamintais iš metalo arba kitos medžiagos.

Pakavimo technologijai sunaudojama 20-25% viso pagaminamo plastiko, tai yra tiek pat, kiek ir statybai. Tradicinės pakavimo medžiagos, tokios kaip popierius, mediena, virvės ir augaliniai pluoštai, genda daug greičiau. Polimerinės plėvelės ir putos ne tik pakeičia šias „senamadiškas“ medžiagas, bet ir davė pradžią iš esmės naujai pakavimo technologijai.

Pakavimo plėvelės atitinka platesnius reikalavimus nei tradicinės medžiagos. Jie yra skaidrūs ir gali būti spausdinami, tai užtikrina pakuotė patraukli išvaizda. Pakuojant maisto produktus ypač vertinamas fiziologinis inertiškumas, nepralaidumas dujoms ir vandens garams. Plėvelės gaminamos iš polietileno, polipropileno, polivinilchlorido, poliamido, polivinilo alkoholio ir celofano, kurių storis nuo 20 iki 200 mikronų. Žinoma, jie turi skirtingas stiprumo charakteristikas ir pralaidumą dujoms ir vandens garams. Kai kurių iš šių medžiagų tempiamasis stipris gali būti pakankamai didelis, kad atitiktų, pavyzdžiui, maišų (pakrautų iki 50 kg medžiagos ir sukrautų iki 30 sluoksnių) reikalavimus.

Tais atvejais, kai reikalinga dujoms nepralaidi medžiaga, naudojamos vadinamosios kombinuotos plėvelės. Labiausiai žinomos dubliuotos plėvelės medžiagos: polietilenas-celofanas, polietilenas-poliamidas, polivinilchloridas-celofanas, polivinilidenchloridas-celofanas. Specialioms labai jautrioms pakuotėms techniniai prietaisai, ypač jūrų transportui, reikalingos trisluoksnės plėvelės. Polietileno – poliamido – polietileno, polietileno – polipropileno – polietileno, polietileno – polikarbonato – polietileno deriniai atitinka griežčiausius reikalavimus.

Polimerinės plėvelės atvėrė naujas pakavimo technologijos galimybes. Specialiomis technologinėmis savybėmis pasižymi vadinamosios susitraukiančios plėvelės. Jas gavus, fiksuojami vidiniai įtempiai, kurie vėliau „atleidžiami“ veikiant šilumai ir taip atsiranda susitraukimas.

Plėvelė dengia pakavimui skirtą gaminį, o baigus susitraukimą yra paruošta transportuoti, apsaugota nuo dulkių ir drėgmės. Papildomo tvarsčio nereikia. Dėl pakuotės kompaktiškumo galima optimaliai išnaudoti pakrovimo erdvę, o tai prilygsta naudingos transporto apimties padidinimui 20%. Nesunku įsivaizduoti su tuo susijusio transporto panaudojimo padidėjimo nacionalinę ekonominę reikšmę.

Kitos naujos galimybės pakavimo technologijoje atsirado dėl putplasčio, pirmiausia polistireninio putplasčio, kurio tankis 25-30 kg/m3. 1 m3 šios medžiagos yra apie 350 000 sferinių ląstelių, atskirtų 1-2 mikronų storio sienelėmis. Medžiagoje yra iki 97% oro. Ląstelėse esantis oras slopina transportavimo metu atsirandančius smūgius ir vibracijas. Putų stiprumas turi būti pakankamas, kad atlaikytų gaminį. Bloko viduje lengva padaryti įdubą, tiksliai atitinkančią išorinę gaminio formą.

Nauja pakavimo technologija ypač vertinga gabenant trapius, brangius, kokybiškus prietaisus, tokius kaip vakuuminiai vamzdeliai, rašomosios mašinėlės, televizoriai, nes gali gerokai apriboti žalą. Termiškai apsauginė pakuotė tam tikrą laiką, be papildomų priemonių, užtikrina, kad vežamų krovinių, jautrių karščiui ar šalčiui temperatūra bus palaikoma tam tikrame lygyje. Taigi, norint išsaugoti žuvį, vežamą polistireninio putplasčio dėžėse, reikia tik maždaug pusės ledo, kurio paprastai reikia.

Tačiau naujų problemų sukėlė ir atliekos, susidarančios panaudojus polimerines pakavimo medžiagas. Dalis jo nedega, o kai kurių tipų polimerams degant, nuodingi produktai išsiskiria. Plastikinės atliekos negali pūti.

Norint visiškai pakeisti pakavimo technologiją, reikia toliau tobulinti šias medžiagas ir kurti būdus, kaip saugiai sunaikinti susidariusias plastiko atliekas.

Galima sakyti, kad plastikai, pasižymintys puikiomis dielektrinėmis savybėmis, pastūmėjo elektrotechnikos ir elektronikos vystymąsi. Ričių ir kontaktų korpusai, kištukinės jungtys, plokštės, relių lizdai, programų jungikliai, taip pat spausdintinės plokštės– tai tik keli polimerų naudojimo šiose svarbiose pramonės šakose pavyzdžiai.

Aukšto dažnio kabelis su septyniomis bendraašėmis sistemomis savo konstrukciją ir galią taip pat slypi dėl minėtos specifinės plastiko savybės.

Anksčiau elektros izoliacijos užduotis buvo priskirta keramikai, porcelianui ir gumai. Šiandien didėja reikalavimai elektros izoliacinėms savybėms ir būtinybė juos sumažinti elektros nuostoliai patenkinti beveik vien polimerais. Taigi aukšto dažnio technologijoje reikalaujama, kad medžiagos eksploatacinės savybės būtų nepriklausomos nuo dažnio ir temperatūros. Be to, šios savybės neturėtų keistis dėl senėjimo, pavyzdžiui, esant drėgnam, šiltam klimatui. Korozinių medžiagų skilimas esant aukštai temperatūrai ir didelė drėgmė eksploatacijos metu dažnai riboja metalinių kontaktų veikimą.

Pastaruoju metu kaip izoliacinės medžiagos buvo naudojami kieti liejimo mišiniai, kurių pagrindą sudaro termoreaktingos dervos: fenolio, melamino, karbamido, poliesterio ir epoksidinės dervos. Šios medžiagos, kurių savybės skiriasi renkantis dervą, užpildą ir kitus komponentus, pasižymi atsparumu karščiui, mažu šiluminiu plėtimu ir matmenų stabilumu aukštesnėje temperatūroje. Ypač vertinamas jų atsparumas organiniams tirpikliams, mažas degumas ir degumas bei nemažai kitų išskirtinių savybių.

Termoplastiko įvedimas į elektrotechniką iš pradžių buvo reikšmingiausias kabelių izoliacijos srityje. Didelis inertiškumas ir geros technologinės savybės leido vis dažniau pakeisti gumą, ypač laidų izoliacijai.

Elektronikoje itin ekonomiška masinė sudėtingų detalių gamyba, ypač atsižvelgiant į didėjantį jų miniatiūrizavimą, sudarė geras prielaidas termoplastikų įvedimui. Stiklo pluošto plastikai, pagaminti iš termoplastiko, savo stiprumu ir deformacinėmis savybėmis yra panašūs į medžiagas, kurių pagrindą sudaro termoreaktingos medžiagos. Kur iki šiol padidėję reikalavimai formų stabilumui ties šiluminiai efektai tenkina tik termoreaktingi polimerai, dabar yra Platus pasirinkimas medžiagų.

Nors elektrines savybes Mes teikiame didelę reikšmę medžiagoms, jų kainas visada reikia palyginti. Štai kodėl valdymo ir reguliavimo, perdavimo technologijų ir kitose susijusiose srityse randame įvairių tipų plastikų, atitinkančių šias specifines sritis.

Išvada.

Šiuo metu polimerai pateko į kiekvienus namus, o polimerinių medžiagų panaudojimas apėmė daugybę skirtingų sričių, kurios, atrodytų, neturi nieko bendro. Kiekvienais metais auga polimerinių medžiagų vartojimo lygis ir jų paklausa, plečiasi polimerinių gaminių panaudojimo sfera ir rinka. Šiuolaikinės technologijos leidžia kurti kokybiškesnius ir pažangesnius gaminius iš polimerinių medžiagų, todėl jie yra ekologiškesni ir saugesni. Didelis naudojamų polimerinių gaminių privalumas yra tai, kad jie yra perdirbami, todėl šiam klausimui skiriama vis daugiau dėmesio. Taigi, polimerus galima neperdėti vadinti ateities medžiagomis.

Polimerai arba makromolekulės yra labai didelės molekulės, sudarytos iš daugelio mažų molekulių ryšių, vadinamų sudedamųjų dalių vienetais arba monomerais. Molekulės yra tokios didelės, kad pridėjus arba pašalinus keletą šių statybinių blokų, jų savybės reikšmingai nepasikeičia. Terminas „polimerinės medžiagos“ yra bendras terminas. Jis jungia tris plačias sintetinių plastikų grupes, būtent: polimerus; plastikai ir jų morfologinė įvairovė- polimeras kompozicinės medžiagos(PCM) arba, kaip jie dar vadinami, sustiprinti plastikai. Išvardintoms grupėms būdinga tai, kad privaloma jų dalis yra polimerinis komponentas, kuris lemia pagrindinę medžiagos šiluminę deformaciją ir technologines savybes. Polimero komponentas yra organinė didelės molekulinės masės medžiaga, gaunama vykstant cheminei reakcijai tarp pradinių mažos molekulinės masės medžiagų – monomerų – molekulių.

Polimerai paprastai vadinami didelės molekulinės masės medžiagomis (homopolimerais) su priedais, būtent stabilizatoriais, inhibitoriais, plastifikatoriais, tepalais, antiradikalais ir kt. Fiziškai polimerai yra homofazinės medžiagos, jie išlaiko visas homopolimerams būdingas fizikines ir chemines savybes.

Plastikai yra polimerinės kompozicinės medžiagos, kurių sudėtyje yra disperguotų arba trumpo pluošto užpildų, pigmentų ir kitų birių komponentų. Užpildai nesudaro ištisinės fazės. Jie (dispersinė terpė) yra polimerinėje matricoje (dispersinėje terpėje). Fiziškai plastikai yra heterofazinės medžiagos, turinčios izotropines (visomis kryptimis identiškas) fizines makrosavybes.

Plastikus galima suskirstyti į dvi pagrindines grupes – termoplastinius ir termoreaktingus. Termoplastikai yra tie, kurie, susiformavę, gali būti išlydyti ir perdaryti; termoreaktingas, susidaręs, nebetirpsta ir negali įgauti kitos formos, veikiamas temperatūros ir slėgio. Beveik visi pakuotėse naudojami plastikai yra termoplastikai, tokie kaip polietilenas ir polipropilenas (poliolefinų šeimos nariai), polistirenas, polivinilchloridas, polietileno tereftalatas, nailonas (nailonas), polikarbonatas, polivinilacetatas, polivinilo alkoholis ir kt.

Plastikai taip pat gali būti skirstomi į kategorijas pagal metodą, naudojamą polimerizuojant juos į polimerus, gaunamus pridedant polikondensacijos. Papildomi polimerai gaminami naudojant mechanizmą, apimantį arba laisvuosius radikalus, arba jonus, kai mažos molekulės greitai įsilieja į augančią grandinę, nesudarant kompanioninių molekulių. Polikondensaciniai polimerai gaminami funkcines grupes molekulėse reaguojant viena su kita taip, kad etapais susidarytų ilga polimero grandinė, ir paprastai kiekvieno reakcijos etapo metu susidaro mažos molekulinės masės šalutinis produktas, pavyzdžiui, vanduo. Dauguma pakavimo polimerų, įskaitant poliolefinus, polivinilchloridą ir polistireną, yra pridėtiniai polimerai.

Plastikų chemines ir fizines savybes lemia jų cheminė sudėtis, vidutinė molekulinė masė ir molekulinės masės pasiskirstymas, apdorojimo (ir naudojimo) istorija ir priedų buvimas.

Polimerais sustiprintos medžiagos yra plastiko rūšis. Jie skiriasi tuo, kad juose naudojami ne dispersiniai, o sutvirtinantys, tai yra sutvirtinantys užpildai (pluoštai, audiniai, juostos, veltinis, pavieniai kristalai), kurie sudaro nepriklausomą ištisinę fazę PCM. Tam tikros tokių PCM rūšys vadinamos laminuotu plastiku. Ši morfologija leidžia gauti plastikų, kurių deformacinis atsparumas, nuovargis, elektrinės, akustinės ir kitos tikslinės savybės atitinka aukščiausias šiuolaikiniai reikalavimai.

Polimerizacijos reakcija – tai nuoseklus nesočiųjų junginių molekulių pridėjimas viena prie kitos, kad susidarytų didelės molekulinės masės produktas – polimeras. Alkeno molekulės, kurios polimerizuojasi, vadinamos monomerais. Elementariųjų vienetų skaičius, pasikartojantis makromolekulėje, vadinamas polimerizacijos laipsniu (žymimas n). Priklausomai nuo polimerizacijos laipsnio, iš tų pačių monomerų gali būti gaunamos skirtingų savybių medžiagos. Taigi, trumpos grandinės polietilenas (n = 20) yra skystis, turintis tepimo savybių. Polietilenas, kurio grandinės ilgis yra 1500-2000 grandžių, yra kieta, bet lanksti plastikinė medžiaga, iš kurios galima gaminti plėveles, butelius ir kitus stiklo dirbinius, elastinius vamzdžius ir pan. Galiausiai polietilenas, kurio grandinės ilgis yra 5-6 tūkst. medžiaga, iš kurios galima paruošti liejamus gaminius, standžius vamzdžius ir tvirtus sriegius.

Jei polimerizacijos reakcijoje dalyvauja nedidelis molekulių skaičius, susidaro mažos molekulinės masės medžiagos, pavyzdžiui, dimerai, trimeriai ir kt. Polimerizacijos reakcijų sąlygos yra labai skirtingos. Kai kuriais atvejais reikalingi katalizatoriai ir aukštas slėgis. Tačiau pagrindinis veiksnys yra monomero molekulės struktūra. Nesotieji (nesotieji) junginiai patenka į polimerizacijos reakciją dėl kelių jungčių skilimo. Polimerų struktūrinės formulės trumpai parašytos taip: skliausteliuose įterpiama elementariojo vieneto formulė, o dešinėje apačioje – n. Pavyzdžiui, polietileno struktūrinė formulė yra (-CH2-CH2-)n. Nesunku daryti išvadą, kad polimero pavadinimą sudaro monomero pavadinimas ir priešdėlis poli-, pavyzdžiui, polietilenas, polivinilchloridas, polistirenas ir kt.

Polimerizacija yra grandininė reakcija, o tam, kad ji prasidėtų, reikia suaktyvinti monomero molekules vadinamųjų iniciatorių pagalba. Tokie reakcijos iniciatoriai gali būti laisvieji radikalai arba jonai (katijonai, anijonai). Priklausomai nuo iniciatoriaus pobūdžio, išskiriami radikalinės, katijoninės arba anijoninės polimerizacijos mechanizmai.

Labiausiai paplitę angliavandenilių polimerai yra polietilenas ir polipropilenas.

Polietilenas gaunamas polimerizuojant etileną: polipropilenas gaunamas stereospecifiškai polimerizuojant propileną (propeną). Stereospecifinė polimerizacija – tai polimero su griežtai sutvarkyta erdvine struktūra gavimo procesas. Daugelis kitų junginių gali polimerizuotis – etileno dariniai, kurių bendra formulė CH2 = CH-X, kur X yra įvairūs atomai arba atomų grupės.

Polimerų tipai:

Poliolefinai yra tos pačios cheminės prigimties polimerų klasė (cheminė formulė -(CH2)-n) su įvairia erdvine molekulinių grandinių struktūra, įskaitant polietileną ir polipropileną. Beje, visi angliavandeniai, pvz. gamtinių dujų cukrus, parafinas ir mediena turi panašią cheminę struktūrą. Iš viso pasaulyje kasmet pagaminama 150 milijonų tonų polimerų, o poliolefinai sudaro apie 60 % šio kiekio. Ateityje poliolefinais būsime apsupti daug daugiau nei šiandien, todėl pravartu į juos pažvelgti atidžiau.

Poliolefinų savybių kompleksas, įskaitant atsparumą ultravioletinei spinduliuotei, oksiduojančius agentus, plyšimą, pradūrimą, susitraukimą kaitinant ir plyšstant, kinta labai plačiose ribose, priklausomai nuo molekulių orientacinio tempimo laipsnio gaminant polimerines medžiagas ir gaminius.

Ypač reikėtų pabrėžti, kad poliolefinai aplinkai švaresni nei dauguma žmonių naudojamų medžiagų. Stiklo, medžio ir popieriaus, betono ir metalo gamybai, transportavimui ir apdirbimui sunaudojama daug energijos, kurią gaminant neišvengiamai teršiama aplinka. Išmetant tradicines medžiagas taip pat išsiskiria kenksmingos medžiagos, sunaudojama energija. Poliolefinai gaminami ir panaudojami neišskiriant kenksmingų medžiagų ir naudojant minimalias energijos sąnaudas, o deginant poliolefinus išsiskiria didelis kiekis švarios šilumos su šalutiniais produktais vandens garų ir anglies dioksido pavidalu. Polietilenas

Apie 60 % visų pakavimui naudojamų plastikų yra polietilenas, daugiausia dėl mažos kainos, bet taip pat dėl ​​puikių savybių daugeliui pritaikymų. Didelio tankio polietilenas (HDPE - žemas spaudimas) turi paprasčiausią struktūrą iš visų plastikų, susidedančių iš pasikartojančių etileno vienetų. -(CH2CH2)n- didelio tankio polietilenas. Mažo tankio polietilenas (LDPE – aukštas slėgis) turi tą pačią cheminę formulę, tačiau skiriasi tuo, kad jo struktūra yra šakota. -(CH2CHR)n- mažo tankio polietilenas, kur R gali būti -H, -(CH2)nCH3 arba sudėtingesnė struktūra su antriniu išsišakojimu.

Polietilenas dėl savo paprastos cheminės struktūros lengvai susilanksto į kristalinę gardelę, todėl turi aukštą kristališkumo laipsnį. Grandinės išsišakojimas trukdo šiam gebėjimui kristalizuotis, todėl tūrio vienete susidaro mažiau molekulių, taigi ir tankis.

LDPE – didelio tankio polietilenas. Plastikas, šiek tiek matinis, vaškinis liesti, apdorotas ekstruzijos būdu į pūstą arba plokščią plėvelę per plokščią štampą ir atšaldytą volelį. LDPE plėvelė yra stipri įtempimo ir gniuždymo atžvilgiu, atspari smūgiams ir plyšimui bei patvari žemoje temperatūroje. Jis turi ypatumą - gana žemą minkštėjimo temperatūrą (apie 100 laipsnių Celsijaus).

HDPE – mažo tankio polietilenas. HDPE plėvelė yra standi, patvari ir mažiau vaškinė liesti, palyginti su LDPE plėvelėmis. Jis gaunamas išspaudžiant prapūstą žarną arba išspaudžiant plokščią žarną. 121°C minkštėjimo temperatūra leidžia sterilizuoti garais. Šių plėvelių atsparumas šalčiui yra toks pat kaip ir LDPE plėvelių. Atsparumas tempimui ir gniuždymui yra didelis, o atsparumas smūgiams ir plyšimui yra mažesnis nei LDPE plėvelių. HDPE plėvelės puikiai apsaugo nuo drėgmės. Atsparus riebalams ir aliejams. „Šurzgantis“ marškinėlių krepšys („šiuksėjimas“), į kurį pakuojate pirkinius, yra pagamintas iš HDPE.

Yra du pagrindiniai HDPE tipai. „Senesnis“ tipas, pirmą kartą pagamintas 1930-aisiais, polimerizuojasi esant aukštai temperatūrai ir slėgiui, pakankamai energingoms, kad įvyktų reikšmingos grandininės reakcijos, dėl kurių susidaro tiek ilgos, tiek trumpos grandinės. Šis HDPE tipas kartais vadinamas didelio tankio polietilenu (DTPE, HDPE, dėl didelio slėgio), jei reikia atskirti nuo linijinio mažo tankio polietileno, „jaunesnio“ LDPE tipo. Kambario temperatūroje polietilenas yra gana minkštas ir lanksti medžiaga. Jis puikiai išlaiko šį lankstumą šaltomis sąlygomis, todėl tinka šaldytų maisto produktų pakavimui. Tačiau esant aukštesnei temperatūrai, pvz., 100°C, kai kuriais atvejais jis tampa per minkštas. HDPE trapumas ir minkštėjimo taškas yra didesnis nei LDPE, bet vis tiek netinka karšto užpildymo indams.

Apie 30% visų pakavimui naudojamų plastikų yra HDPE. Tai yra plačiausiai naudojamas plastikas buteliams dėl savo mažos kainos, lengvo formavimo ir puikaus veikimo daugeliu atvejų. Natūralios formos HDPE turi pieno baltumo, permatomą išvaizdą, todėl netinka naudoti, kur reikalingas išskirtinis skaidrumas. Vienas iš HDPE naudojimo kai kuriose srityse trūkumas yra jo polinkis įtrūkti aplinkos poveikiui, kuris apibrėžiamas kaip plastikinės talpyklos gedimas tuo pačiu metu veikiant įtempiams ir sąlyčiui su gaminiu, o tai savaime nesukelia gedimo. Išorinis įtempių įtrūkimas polietilene yra susijęs su polimero kristališkumu.

LDPE yra plačiausiai naudojamas pakavimo polimeras, kuris sudaro maždaug trečdalį visų pakuočių plastikų. Dėl mažo kristališkumo tai yra minkštesnė, lankstesnė medžiaga nei HDPE. Tai yra pageidaujama medžiaga plėvelėms ir maišeliams dėl mažos kainos. LDPE užtikrina didesnį skaidrumą nei HDPE, tačiau vis tiek trūksta kristalinio skaidrumo, kurio reikia kai kurioms pakuotėms.

PP - polipropilenas. Puikus skaidrumas (su greitu aušinimu formavimo proceso metu), aukšta lydymosi temperatūra, atsparumas cheminėms medžiagoms ir vandeniui. PP leidžia prasiskverbti vandens garams, todėl jis yra būtinas maisto produktų (duonos, žolelių, bakalėjos) „antiraso“ pakavimui, taip pat statyboje, skirtoje hidroizoliacijai nuo vėjo. PP yra jautrus deguoniui ir oksiduojančioms medžiagoms. Jis apdorojamas ekstruzijos pūtimu arba per plokščią štampą, pilant ant būgno arba aušinant vandens vonioje. Jis pasižymi geru skaidrumu ir blizgesiu, dideliu cheminiu atsparumu, ypač aliejams ir riebalams, ir netrūkinėja nuo aplinkos poveikio.

PVC – polivinilchloridas. Dėl savo trapumo ir neelastingumo jis retai naudojamas gryna forma. Nebrangus. Galima perdirbti į plėvelę pūtimo ekstruzijos arba plokščio plyšio ekstruzijos būdu. Lydulys yra labai klampus. PVC yra termiškai nestabilus ir korozinis. Perkaitęs ir sudegęs išsiskiria labai toksiškas chloro junginys – dioksinas. Paplitęs 60–70 m. Pakeičiamas aplinkai draugiškesniu polipropilenu.

Polimero identifikavimas

Polimerinių plėvelių vartotojai dažnai susiduria su praktine užduotimi – atpažinti polimerinių medžiagų, iš kurių jos pagamintos, prigimtį. Kaip gerai žinoma, pagrindines polimerinių medžiagų savybes lemia jų makromolekulinių grandinių sudėtis ir struktūra. Taigi aišku, kad norint identifikuoti polimerines plėveles pagal pirmąjį apytikslį, gali pakakti įvertinti funkcines grupes, įtrauktas į makromolekulių sudėtį. Kai kurie polimerai dėl hidroksilo grupių (-OH) traukiasi link vandens molekulių. Tai paaiškina didelį, pavyzdžiui, celiuliozės plėvelių higroskopiškumą ir pastebimus jų pokyčius. veikimo charakteristikos kai drėkinamas. Kituose polimeruose (polietileno tereftalate, polietilenuose, polipropilene ir kt.) tokių grupių visai nėra, o tai paaiškina gana gerą jų atsparumą vandeniui.

Tam tikrų funkcinių grupių buvimą polimere galima nustatyti remiantis esamais ir moksliškai pagrįstais instrumentiniais tyrimo metodais. Tačiau praktinis šių metodų įgyvendinimas visada yra susijęs su gana didelėmis laiko sąnaudomis ir dėl to, kad yra tinkamos rūšies gana brangi bandymo įranga, kuriai reikia tinkamos kvalifikacijos. Tačiau yra gana paprastų ir „greitų“ praktiniais būdais polimerinių plėvelių prigimties atpažinimas. Šie metodai yra pagrįsti tuo, kad polimerinės plėvelės, pagamintos iš įvairių polimerinių medžiagų, skiriasi viena nuo kitos išoriniai ženklai, fizikines ir mechanines savybes, taip pat kaitinimą, jų degimo pobūdį ir tirpumą organiniuose ir neorganiniuose tirpikliuose.

Daugeliu atvejų polimerinių medžiagų, iš kurių gaminamos polimerinės plėvelės, pobūdį galima nustatyti išoriniais požymiais, tiriant Ypatingas dėmesys Reikėtų atsižvelgti į šias savybes: paviršiaus būklę, spalvą, blizgesį, skaidrumą, kietumą ir elastingumą, atsparumą plyšimui ir kt. Pavyzdžiui, neorientuotos plėvelės iš polietileno, polipropileno ir polivinilchlorido lengvai tempiasi. Plėvelės iš poliamido, celiuliozės acetato, polistireno, orientuoto polietileno, polipropileno ir polivinilchlorido blogai tempiasi. Celiuliozės acetato plėvelės nėra atsparios plyšimui, lengvai skyla jų orientacijai statmena kryptimi, o sutraiškytos taip pat ošia. Poliamido ir lavsano (polietileno tereftalato) plėvelės yra atsparesnės plyšimui, o suglamžytos taip pat ošia. Tuo pačiu metu plėvelės, pagamintos iš mažo tankio polietileno ir plastifikuoto polivinilchlorido, gniuždomos nešiurkšnoja ir turi didelį atsparumą plyšimui. Tiriamos polimerinės plėvelės išorinių charakteristikų tyrimo rezultatus reikėtų palyginti su charakteristikomis, pateiktomis lentelėje. 1, po to galima padaryti kai kurias preliminarias išvadas.

1 lentelė. Išoriniai ženklai

Polimero tipas	Mechaniniai simptomai	Paviršiaus būklė liesti	Spalva	Skaidrumas	Šviesti
	Minkštas, elastingas, atsparus plyšimui	Minkštas, lygus	Bespalvis	Skaidrus
		Šiek tiek riebus, lygus, saldžiai ošiantis	Bespalvis	Permatomas
	Tvirtas, šiek tiek elastingas, atsparus plyšimui	Sausas, lygus	Bespalvis	Skaidrus arba skaidrus
	Grubus, atsparus plyšimui	Sausas, lygus	Bespalvis	Skaidrus
	Minkštas, atsparus plyšimui	Sausas, lygus	Bespalvis	Skaidrus
	Tvirtas, atsparus plyšimui		Bespalvis	Skaidrus
		Sausas, lygus	Bespalvis arba šviesiai geltonas	Permatomas
	Tvirtas, silpnai atsparus plyšimui	Sausas, lygus, labai šiugždantis	Bespalvis arba su melsvu atspalviu	Skaidrus
	Tvirtas, silpnai atsparus plyšimui	Sausas, lygus, labai šiugždantis	Bespalvis, su gelsvu arba melsvu atspalviu	Labai skaidrus
	Kietas, neatsparus plyšimui	Sausas, lygus	Bespalvis	Labai skaidrus
Celofanas	Kietas, neatsparus plyšimui	Sausas, lygus	Bespalvis	Labai skaidrus

Tačiau, kaip lengva suprasti iš lentelėje pateiktų duomenų analizės. 2, ne visada galima vienareikšmiškai nustatyti polimero, iš kurio pagaminta plėvelė, prigimtį pagal išorinius ženklus. Tokiu atveju reikia pabandyti kiekybiškai įvertinti kai kurias esamos polimerinės plėvelės mėginio fizines ir mechanines charakteristikas. Kaip matyti, pavyzdžiui, iš lentelėje pateiktų duomenų. 2, kai kurių polimerinių medžiagų (LDPE, HDPE, PP) tankis yra mažesnis už vienetą, todėl šių plėvelių pavyzdžiai turi „plūduriuoti“ vandenyje. Siekiant išsiaiškinti polimerinės medžiagos, iš kurios pagaminta plėvelė, tipą, reikia nustatyti esamo mėginio tankį, išmatuojant jo svorį ir apskaičiuojant arba išmatuojant jo tūrį. Eksperimentiniai duomenys apie tokias fizines ir mechanines charakteristikas kaip tempiamasis stipris ir santykinis pailgėjimas veikiant vienaašiam įtempimui, taip pat lydymosi temperatūra (2 lentelė) taip pat padeda išsiaiškinti polimerinių medžiagų prigimtį. Be to, kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų analizės. 2, polimerinių plėvelių pralaidumas įvairių terpių atžvilgiu taip pat labai priklauso nuo medžiagos, iš kurios jos pagamintos, tipo.

2 lentelė. Fizinės ir mechaninės charakteristikos 20°C temperatūroje

Polimerų tipas	Tankis kg/m3	Tempimo stipris, MPa	Pailgėjimas lūžio metu, %	Vandens garų laidumas, g/m2 per 24 val	Deguonies pralaidumas, cm 3 / (m 2 khatm) per 24 val	CO 2 pralaidumas, cm 3 / (m 2 khatm) per 24 val	Lydymosi temperatūra, 0 C
Celofanas

Be išskirtinių fizikinių ir mechaninių savybių, reikia pažymėti, kad įvairių polimerų degimo metu būdingos savybės skiriasi. Šis faktas leidžia praktiškai naudoti vadinamąjį terminį polimerinių plėvelių identifikavimo metodą. Jį sudaro tai, kad plėvelės pavyzdys padegamas ir laikomas atviroje liepsnoje 5-10 sekundžių, kartu įrašant šias savybes: gebėjimą degti ir jos pobūdį, liepsnos spalvą ir pobūdį, kvapą. degimo produktai ir pan.. Būdingi degimo požymiai aiškiausiai pastebimi bandinių užsidegimo momentu. Norint nustatyti polimerinės medžiagos, iš kurios pagaminta plėvelė, tipą, būtina palyginti bandymo rezultatus su duomenimis apie būdingi bruožai polimerų elgsena degimo metu, pateikta lentelėje. 3.

3 lentelė. Degimo charakteristikos. Cheminis atsparumas

Polimero tipas	Degumas	Liepsnos spalva	Degimo produktų kvapas	Chem. atsparumas rūgštims	Chem. atsparumas šarmams
		Vidus melsvas, be suodžių	Degantis parafinas	Puikiai
	Degina liepsnoje ir pašalinus	Vidus melsvas, be suodžių	Degantis parafinas	Puikiai
	Degina liepsnoje ir pašalinus	Vidus melsvas, be suodžių	Degantis parafinas	Puikiai
		Žalsva su suodžiais	Vandenilio chloridas
	Sunku užsidegti ir užgesti	Žalsva su suodžiais	Vandenilio chloridas	Puikiai	Puikiai
	Užsidega ir dega už liepsnos ribų	Gelsva su stipriais suodžiais	Saldus, nemalonus	Puikiai
	Nudegina ir savaime užgęsta	Mėlyna, gelsvi pakraščiai	Apdegęs ragas ar plunksna
	Sunku užsidegti ir užgesti	Švytinti	Saldus	Puikiai	Puikiai
	Sunku užsidegti ir užgesti	Gelsva su suodžiais	Sudegintas popierius
	Dega liepsnose	Kibirkščiuojantis	Acto rūgštis
Celofanas	Dega liepsnose		Sudegintas popierius

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų. 3, pagal degimo pobūdį ir degimo produktų kvapą poliolefinai (polietilenas ir polipropilenas) primena parafiną. Tai visiškai suprantama, nes elementari šių medžiagų cheminė sudėtis yra tokia pati. Dėl to sunku atskirti polietileną nuo polipropileno. Tačiau turėdami tam tikrų įgūdžių, galite atskirti polipropileną pagal aštresnius degimo produktų kvapus su degusios gumos ar degančio vaško užuominomis.

Taigi, visapusiško atskirų polimerinių plėvelių savybių įvertinimo pagal aukščiau aprašytus metodus rezultatai leidžia daugeliu atvejų gana patikimai nustatyti polimerinės medžiagos, iš kurios pagaminti tiriamieji pavyzdžiai, tipą. Jei kyla sunkumų nustatant polimerinių medžiagų, iš kurių gaminamos plėvelės, pobūdį, būtina atlikti papildomus jų savybių tyrimus naudojant cheminius metodus. Norėdami tai padaryti, mėginiai gali būti termiškai skaidomi (pirolizė) ir būdingi atomai (azotas, chloras, silicis ir tt) arba atomų grupės (fenolis, nitro grupės ir kt.), galinčios sukelti specifines reakcijas. aiškiai apibrėžtame indikatoriaus efekte. Pirmiau aprašyti praktiniai metodai, skirti nustatyti polimerinių medžiagų, iš kurių gaminamos polimerinės plėvelės, tipą yra tam tikru mastu subjektyvaus pobūdžio, todėl negali garantuoti jų identifikavimo šimtu procentų. Jeigu toks poreikis vis dėlto iškyla, tuomet reikėtų pasinaudoti specialių bandymų laboratorijų paslaugomis, kurių kompetenciją patvirtina atitinkami sertifikavimo dokumentai.

Lydymosi srauto greitis

Polimerinės medžiagos lydalo srautas yra polimero masė gramais, išspaudžiama per kapiliarą tam tikroje temperatūroje ir tam tikru slėgio kritimu per 10 minučių. Lydymosi srauto greičio nustatymas atliekamas specialius įrenginius vadinami kapiliariniais viskozimetrais. Kartu standartizuoti kapiliaro matmenys: ilgis 8.000±0.025 mm; skersmuo 2,095±0,005 mm; vidinis viskozimetro cilindro skersmuo yra 9,54±0,016 mm. Ne sveikųjų kapiliarų dydžių vertės atsiranda dėl to, kad pirmą kartą tirpalo srauto indekso nustatymo metodas pasirodė šalyse, kuriose taikoma angliška matavimo sistema. Sąlygos, rekomenduojamos nustatyti lydalo srauto greitį, yra reglamentuojamos atitinkamais standartais. GOST 11645-65 rekomenduoja 2,16 kg, 5 kg ir 10 kg apkrovas ir 10 °C temperatūrą. ASTM 1238-62T (JAV) rekomenduoja temperatūrą nuo 125°C iki 275°C, o apkrovas – nuo ​​0,325 kg iki 21,6 kg. Dažniausiai lydalo srautas nustatomas esant 190°C temperatūrai ir 2,16 kg apkrovai.

Įvairių polimerinių medžiagų takumo indekso reikšmė nustatoma esant įvairioms apkrovoms ir temperatūroms. Todėl reikia turėti omenyje, kad absoliučios srauto vertės yra palyginamos tik tos pačios medžiagos. Pavyzdžiui, galite palyginti skirtingų prekių ženklų mažo tankio polietileno lydalo srauto indeksą. Palyginus didelio ir mažo tankio polietileno sklandumo rodiklių vertes, negalima tiesiogiai palyginti abiejų medžiagų sklandumo. Kadangi pirmasis nustatomas su 5 kg apkrova, o antrasis - 2,16 kg.

Reikėtų pažymėti, kad polimero lydalo klampumas labai priklauso nuo taikomos apkrovos. Kadangi tam tikros polimerinės medžiagos išeigos indeksas matuojamas tik esant vienai apkrovos vertei, šis rodiklis apibūdina tik vieną tašką visoje srauto kreivėje santykinai mažų šlyties įtempių srityje. Todėl polimerai, kurie šiek tiek skiriasi makromolekulių išsišakojimu arba molekuline svoriu, bet kurių lydalo srautas yra vienodas, priklausomai nuo apdorojimo sąlygų, gali elgtis skirtingai. Tačiau nepaisant to, daugelio polimerų lydalo srautas nustato rekomenduojamas ribas technologinius parametrus apdorojimo procesas. Didelį šio metodo paplitimą lemia jo greitis ir prieinamumas. Ekstruzijos plėvelės gamybos procesams reikalingas didelis lydalo klampumas, todėl naudojamos žaliavos su mažu lydalo srautu.

Remiantis bendrovės "NPL Plastic" medžiagomis

Polimerinės medžiagos. Polimerinių medžiagų naudojimas kasdieniame gyvenime

Turinys

Įvadas.

Polimerinių medžiagų klasifikacija. Polimerų naudojimas.

Polimerų sandara ir cheminės savybės.

Polimerų naikinimo rūšys.

Toksiškų produktų išsiskyrimas iš polimerų, veikiant įvairiems poveikiams ir laikui bėgant.

Įvadas

POLIMERINĖS MEDŽIAGOS - medžiagos, kurių pagrindą sudaro didelės molekulinės masės junginiai; dažniausiai daugiakomponentis ir daugiafazis. Polimerinės medžiagos yra svarbiausia šiuolaikinių medžiagų klasė, plačiai naudojama visose inžinerijos ir technologijų srityse, žemės ūkyje ir kasdieniame gyvenime. Jie išsiskiria plačiomis sudėties, struktūros ir savybių reguliavimo galimybėmis. Pagrindiniai polimerinių medžiagų privalumai: maža kaina, palyginus paprastumas, didelis našumas, mažas energijos intensyvumas ir mažai atliekų reikalaujantys gamybos ir perdirbimo būdai, mažas tankis, didelis atsparumas agresyviai aplinkai, atominiam ir radiaciniam poveikiui bei smūginėms apkrovoms, mažas šilumos laidumas, aukštos optinės, radijo ir elektrinės . savybės, geros sukibimo savybės. Polimerinių medžiagų trūkumai: mažas atsparumas karščiui ir temperatūrai, didelis šiluminis plėtimasis, polinkis šliaužti ir streso atsipalaidavimas; daugeliui polimerinių medžiagų – degumas.

Pagrindiniai polimerinių medžiagų tipai:

Plastikai ir kompozitinės medžiagos (kompozitai), gumos, dažai ir lakai, klijai, polimeriniai junginiai, sandarikliai, polimerinis betonas, pluoštinės plėvelės ir lakštinės medžiagos (pluoštai, audiniai, neaustinės medžiagos, polimerinės plėvelės, dirbtinė oda, popierius ir kt.). ).

Pagal paskirtį polimerinės medžiagos skirstomos į: 1. konstrukcines bendrosios paskirties ir funkcines – pvz. trintis ir antifrikcija,

2. šilumos ir elektros izoliacija,

3. elektrai laidus,

4. temperatūros indikatorius,

5. pjezoelektrinis,

6. optiškai aktyvus,

7.magnetinis,

8.fotorezistorius,

9.antikorozinė.

Pagal pagrindinės (polimero) fazės pobūdį (rišiklis arba plėvelę sudarantis polimeras) polimerinės medžiagos gali būti natūralios (natūralios) ir cheminės (dirbtinės arba sintetinės).

Atsižvelgiant į fizikinių ir cheminių virsmų, vykstančių polimero fazėje gamybos ir perdirbimo etapuose pobūdį, polimerinės medžiagos, kaip ir plastikinės masės, skirstomos į termoplastines ir termoreaktyviąsias.

Gaminant termoreaktyvias polimerines medžiagas iš natūralių polimerų, iš sintetinių plačiausiai naudojami celiuliozės dariniai, plačios klasės karbo- ir heterograndiniai homopolimerai, atsitiktiniai, kintamieji, blokiniai ir skiepyti kopolimerai, jų mišiniai ir lydiniai.

Termoreaktingų polimerinių medžiagų gamyboje plačiausiai naudojami monomerai, oligomerai, prepolimerai, alyvos ir dervos, kuriose yra nesočiųjų ir ciklinių junginių. grupės, kurios reaguoja neišskirdamos mažos molekulinės masės medžiagų ir su santykinai mažu tūriniu susitraukimu, nesotieji poli- ir oligoesteriai, epoksidiniai oligomerai ir dervos, oligoizocianatai, bismaleinimidai, spirocikliniai. monomerai ir oligomerai ir kt. Jų sudėtis ir struktūra, kietiklio, kryžminio ryšio agento, iniciatoriaus ir katalizatoriaus, greitintuvo ar inhibitoriaus tipas ir kiekis priklauso nuo polimerinės medžiagos tipo (plastiko masės, armuoto plastiko, dažų ir lako medžiagos, klijų ir kt.) ir reikalavimai jo technologijai ir eksploatacinėms savybėms.

Makro- arba mikroheterogenai plačiai naudojami kaip polimero fazė arba nepriklausoma polimerinė medžiaga. polimerų-polimerų kompozicijos (polimerų mišiniai ir lydiniai; blokiniai ir skiepyti kopolimerai, įskaitant tinklelį, įsiskverbiančius tinklus; putoti arba porėti polimerai, pvz., putplasčiai. Tarp jų labiausiai paplitusios dispersinės-elastinės sistemos, susidedančios iš ištisinio stiklinio ir dispersinio elastingumo fazės, pvz., smūgiams atsparus polistirenas, ABS plastikas, guma modifikuotos kietėjimo kompozicijos, taip pat termoplastiniai elastomerai, elastingi tinkleliai ir jonomerai.

Polimerinių medžiagų polimerinės fazės technologinėms ir (ar) eksploatacinėms savybėms reguliuoti įvedami chemiškai inertiški arba aktyvūs modifikatoriai-tirpikliai, plastifikatoriai, arba minkštikliai, skiedikliai, tirštikliai ar tepalai, struktūros formuotojai, dažikliai, antipirenai, antioksidantai. tai polimerų sintezės arba medžiagų kūrimo stadijoje, antiozonantai, antioksidantai, šilumos ir šviesos stabilizatoriai, antiradikalai, užpildai ir paviršinio aktyvumo medžiagos. Akytoms polimerinėms medžiagoms gauti taip pat įvedami porogenai.

Polimerinių medžiagų struktūrą ir savybes reguliuoja ne tik jų sudėtis ir komponentų bei fazių pasiskirstymo pobūdis, bet ir terminio bei mechaninio poveikio formavimosi sąlygos.

Polimerinių medžiagų apdirbimo būdus ir sąlygas lemia medžiagos tipas (termoplastinis arba termoreaktingas) ir jos pradinė būsena, t.y. pusgaminio tipas (lydieji milteliai, granulės, tirpalai arba lydalai, dispersijos), taip pat užpildų tipas – siūlai, gijos, juostos, audiniai, popierius, plėvelės ir jų deriniai su polimero faze.

Polimerų sandara ir cheminės savybės

Konstrukcijos ypatybės.

Žodis „polimeras“ pažodžiui reiškia daug segmentų (iš graikų kalbos polus many ir teros dalys, segmentai).

Šis terminas apima visas medžiagas, kurių molekulės sudarytos iš daugelio elementų arba vienetų. Šie elementai apima tiek atskirus atomus, tiek (dažniau) mažas atomų grupes, sujungtas cheminiais ryšiais. Polimero su elementais, sudarytais iš elementarių atomų, pavyzdys yra vadinamoji „plastinė siera“. Jis gaunamas išlydytą sierą (atitinkamos temperatūros) pilant į šaltą vandenį. Polimerinės sieros struktūra gali būti pavaizduota kaip atomų grandinė, sujungta viena su kita cheminiais ryšiais

Šioje būsenoje sieros fizinės savybės skiriasi nuo įprastos kristalinės ar uolienų sieros – jos labiau būdingos guminiams polimerams. Minkštas, labai elastingas ir permatomas, jis neturi specifinės lydymosi temperatūros, skirtingai nei kristalinės medžiagos. Kylant temperatūrai, siera pirmiausia suminkštėja, o paskui teka kaip labai klampus skystis. Tačiau polimerinė siera nėra stabili ir kambario temperatūroje po kelių dienų grįžta į įprastą miltelių arba kristalinę formą.

Daugumos polimerų pasikartojantis struktūros elementas yra mažos atomų grupės, sujungtos tam tikru būdu. Vienas iš paprasčiausių polimerų cheminės struktūros požiūriu, polietilenas turi CH2 grupę kaip pasikartojantį elementą.

Pradinė molekulė, iš kurios susidaro polimeras, vadinama monomero vienetu (iš graikų monos – viengubas). Kaip rodo šis pavyzdys, monomero vienetas ne visada yra pasikartojantis grandinės elementas.

Tačiau grandinės grandys ne visada yra vienodos. Daugelis polimerų susidaro sąveikaujant dviems įvairių tipų monomeriniai vienetai arba cheminiai junginiai. Dėl to susidaro tokia struktūra kaip

kuriose grandys [A] ir [B] reguliariai kaitaliojasi per visą grandinės ilgį.

Kitų tipų polimeruose (vadinamuose kopolimeruose) dviejų skirtingų vienetų [A] ir [B] santykis nėra pastovus, o jų išsidėstymas grandinėje dažniausiai būna atsitiktinis, pvz.

Ši konstrukcija būdinga daugeliui sintetinių kaučiukų.

Viena iš grandžių, tarkime, B, gali prisijungti prie A ne tik galuose, bet ir trečiame taške. Tai leidžia grandinėms šakotis:

Toks polimeras gali „išaugti“ iš kiekvieno šakos taško, sudarydamas sudėtingą, labai šakotą trimatę struktūrą.

Iki šiol nekreipėme dėmesio į elementarių vienetų skaičių molekulėje, reikalingą, kad medžiaga būtų klasifikuojama kaip polimeras. Koks yra šis skaičius, kuris sudaro daugelio sąvoką?

Tikslaus atsakymo į šį klausimą nėra. Paprastai tariant, bet koks dviejų ar daugiau skaičius atitinka polimerą. Tačiau polimerai, turintys kelis vienetus, dažniausiai vadinami dimerais, trimeriais, tetramerais ir pan., atsižvelgiant į juose esančių pradinių molekulių ar monomerų vienetų skaičių, o terminas polimeras (tiksliau, didelis polimeras) reiškia atvejį, kai jų skaičius. pakankamai dideli vienetai, įtraukti į grandinę. Minimalus didelio polimero monomerų skaičius yra apie 100. Maksimalus vienetų skaičius teoriškai neribojamas.

Cheminės polimerų savybės.

Nustatomas polimerų cheminis atsparumas Skirtingi keliai, bet dažniausiai dėl masės pokyčio, kai mėginys laikomas atitinkamoje terpėje arba reagente. Tačiau šis kriterijus nėra universalus ir neatspindi cheminių pokyčių (sunaikinimo) pobūdžio. Netgi standartai (GOST 1202066) pateikia tik kokybinius įvertinimus naudojant balų sistemą. Taigi polimerai, kurie per 42 dienas pakeičia savo masę 3...5 %, laikomi stabiliais, 5...8 % santykinai stabiliais ir daugiau nei 8...10 % nestabiliais. Žinoma, šios ribos priklauso nuo gaminio tipo ir paskirties.
Polimerai pasižymi dideliu atsparumu neorganiniams reagentams ir mažesniu atsparumu organiniams. Iš esmės visi polimerai yra nestabilūs aplinkoje su ryškiomis oksidacinėmis savybėmis, tačiau tarp jų yra ir tokių, kurių cheminis atsparumas yra didesnis nei aukso ir platinos. Todėl polimerai plačiai naudojami kaip labai grynų reagentų ir vandens talpyklos, radijo komponentų, ypač puslaidininkinių įtaisų ir IC, apsaugai ir sandarinimui.
Kita polimerų ypatybė yra ta, kad jie iš prigimties nėra atsparūs vakuumui. Dujinių ir skystų medžiagų, ypač vandens, molekulės gali prasiskverbti į mikrotuštumus, susidariusius judant atskiriems polimero segmentams, net jei jo struktūra yra be defektų.
Kokybiškai įvertinti sorbcijos-difuzijos procesus polimeruose, naudojami trys parametrai: difuzijos koeficientas.D , m2/s; tirpumo koeficientas 5, kg/(m3*Pa); pralaidumo koeficientasR, kg/(m*Pa*s) irp=DS. Taigi, vandeniui polietilene D = 0,8-10-12 m2/s, S = 10-3 kg (m3 Pa) ir p = 8*10-16 kg/(m*Pa*s).
Polimerai atlieka metalinių paviršių apsaugą nuo korozijos tais atvejais, kai:

sluoksnio storis didelis

polimeras pasyvina aktyvius (defektuotus) metalo centrus, taip slopindamas į metalo paviršių prasiskverbiančios drėgmės korozinį poveikį.

Kaip matyti, polimerų sandarinimo galimybės yra ribotos, o jų pasyvinamasis poveikis nėra universalus. Todėl polimerinis sandarinimas naudojamas nekritiškiems gaminiams, eksploatuojamiems palankiomis sąlygomis.
Daugumai polimerų būdingisenėjimo negrįžtamas struktūros ir savybių pasikeitimas, dėl kurio sumažėja jų stiprumas. Cheminių procesų rinkinys, kuris, veikiant agresyviai aplinkai (deguoniui, ozonui, rūgščių ir šarmų tirpalams), keičia struktūrą ir molekulinę masę, vadinamas cheminiu.sunaikinimas. Dažniausias jo tipas yra terminis oksidacinis sunaikinimas, kuris vyksta veikiant oksiduojantiems agentams aukštesnėje temperatūroje. Destrukcijos metu ne visos savybės blogėja vienodai: pavyzdžiui, oksiduojant silicio organinius polimerus, jų dielektriniai parametrai blogėja nežymiai, nes Si oksiduojasi iki oksido, kuris yra geras dielektrikas.

Polimerinių medžiagų toksiškumas ir kitos neigiamos savybės

Vertindami polimerinių statybinių medžiagų ekologiškumą, jie vadovaujasi šiais pagrindiniais joms keliamais reikalavimais:
polimerinės medžiagos kambaryje neturėtų sukurti nuolatinio specifinio kvapo;
į orą išleisti lakias medžiagas, kurių koncentracija pavojinga žmogui;
skatinti patogeninės mikrofloros vystymąsi jo paviršiuje;
pabloginti patalpų mikroklimatą;
turi būti prieinama šlapiai dezinfekcijai;
Statinės elektros lauko stipris polimerinių medžiagų paviršiuje turi būti ne didesnis kaip 150 V/cm (esant santykinei oro drėgmei patalpoje 60-70%).
Daugybė tyrimų parodė, kad beveik visos polimerinės statybinės ir apdailos medžiagos, sukurtos mažos molekulinės masės junginių pagrindu, naudojimo metu gali išskirti (migruoti) toksiškus lakius komponentus, kurie, ilgai veikiami, gali neigiamai paveikti gyvus organizmus, įskaitant žmonių sveikatą.
Tarptautinė vėžio tyrimų agentūra (IARC) atkreipia dėmesį į polimerų, gaunamų iš naftos ir anglies, kancerogeninį pavojų, o Toksinių medžiagų ir ligų registro agentūra (ATSDR) teigia, kad plastiko gamyboje naudojamos medžiagos, įtrauktos į tarptautinių medžiagų sąrašą. dvidešimt pavojingiausių toksiškų medžiagų .
Čia pateikiamos kai kurių polimerinių konstrukcijų charakteristikos ir apdailos medžiagos galintis išskirti toksiškas medžiagas.

Karbamido dervos pagrindu pagamintos medžiagos
Medienos drožlių plokštės (medžio drožlių plokštės) išskiria formaldehidą 2,5-3 kartus arba daugiau nei leistina norma. Laisvos būsenos formaldehidas yra dirginančios, bendro toksiškumo dujos. Jis slopina daugelio gyvybiškai svarbių fermentų veikimą organizme, todėl gali išsivystyti kvėpavimo sistemos ir centrinės nervų sistemos ligos.

Medžiagos, pagamintos iš fenolio-formaldehido dervų (FFR)
Medienos plaušo plokštės (medžio drožlių plokštės), medžio drožlių plokštės (medžio drožlių plokštės) ir medienos drožlių plokštės. Fenolis ir formaldehidas išsiskiria į patalpų orą. Formaldehido koncentracija gyvenamosiose patalpose su baldais ir statybinės konstrukcijos turinčios medžio drožlių plokštės gali viršyti didžiausią leistiną koncentraciją 5-10 kartų. Ypač didelis leistinos normos viršijimas pastebimas surenkamuosiuose skydiniuose namuose. Išleidžiamų medžiagų toksiškumas labai priklauso nuo dervos prekės ženklo.

Medžiagos epoksidinių dervų pagrindu.
Kaip ir kitose dervose: karbamido, fenolio, furano ir poliuretano, epoksidinėse dervose yra lakiųjų toksiškų medžiagų: formaldehido, dibutilftolato, erichlorhidino ir kt. Pavyzdžiui, polimerinis betonas (PB), pagamintas Ed-6 epoksidinės dervos pagrindu su MGF. -plastifikatorius 9 sumažina ECH išsiskyrimą ir gali būti rekomenduojamas tik pramoniniams ir visuomeniniams pastatams.

Polivinilchlorido medžiagos (PVC)
PVC linoleumai turi bendrą toksiškumą, eksploatacijos metu gali sukurti statinį elektrinį lauką, kurio stiprumas siekia iki 2000-3000 V/cm. Naudojant polivinilchlorido plyteles, patalpų ore aptinkami ftalatai ir bromintos medžiagos. Labai neigiama plytelių savybė yra žemos šilumos apsaugos savybės, dėl kurių atsiranda peršalimas. Rekomenduojama tik pagalbinėse patalpose ir koridoriuose.

Guminis linoleumas (Relin)
Nepriklausomai nuo buvimo patalpoje trukmės, jis skleidžia nemalonų specifinį kvapą. Stireno turintys guminiai linoleumai išskiria stireną. Relinas, kaip ir visi plastikai, savo paviršiuje kaupia didelius statinės elektros krūvius. Svetainėse nerekomenduojama grindų dengti relinu.

Nitrolinoleumas.
Išskiria dibutilftalatą ir fenolį kiekiais, viršijančiais leistiną normą.

Polivinilacetato dangos (PVA)
Esant nepakankamam vėdinimui, formaldehidas ir metanolis patenka į patalpų orą 2 ar daugiau kartų viršijančiais didžiausią leistiną koncentraciją.

Dažai ir lakai.
Pavojingiausi yra tirpikliai ir pigmentai (švinas, varis ir kt.). Be to, dažų ir lakų dangos teršia gyvenamųjų patalpų oro aplinką toluenu, ksilenu, butilmetakrilatu ir kt. Toksiškos bituminės mastikos, pagamintos sintetinių medžiagų pagrindu, turi mažos molekulinės masės ir kitų lakiųjų toksinių junginių.
Pastatų ekologijos instituto Švedijoje mokslininkai izocianatus, kadmį ir antipirenus priskiria prie pavojingiausių cheminių junginių, patenkančių į namų atmosferą iš polimerinių statybinių medžiagų.
Izocianatai - pavojingi toksiški junginiai, prasiskverbiantys į gyvenamąsias patalpas iš poliuretano medžiagų (plombos, jungtys ir kt.). Kaip pastebi Švedijos specialistai, poliuretano putos yra labai patogios naudoti, tačiau gali būti nesaugios būsimam būstui. Žalingas izocianatų poveikis, sukeliantis astmą, alergijas ir kitas ligas, sustiprėja, kai poliuretano medžiagas kaitina saulės šviesa arba šiluma šildymo baterijos. Galimas izocianatų išmetimas į atmosferą reikalauja nuolatinio stebėjimo, tačiau, Švedijos Pastatų ekologijos instituto ekspertų teigimu, esami metodai yra nepakankami, o nauji dar tik kuriami.
Labai pavojingaskadmis - sunkiųjų metalų, esančių dažuose ir lakuose, plastikiniai vamzdžiai, grindų dangos ir tt Patekęs į žmogaus organizmą sukelia negrįžtamus skeleto pokyčius, sukelia inkstų ligas ir anemiją.
Kita grėsmė aplinkai, kurią kelia polimerinės statybinės medžiagos, yra gaisro gesinimo medžiagos – antipirenai, esantys nedegiame plastike. Nustatytas ryšys tarp iš jų išsiskiriančių kenksmingų medžiagų ir gyventojų susirgimo alergija, bronchine astma ir kt.
Pastaraisiais metais atlikti išsamūs tyrimai parodė, kad polimerinės statybinės medžiagos gali būti kenksmingų medžiagų, tokių kaip benzenas, toluenas, ksilenas, aminai, akrilatai ir kt., išsiskyrimo šaltinis.
Šių ir kitų toksinių medžiagų migracija iš polimerinių medžiagų vyksta dėl jų cheminio sunaikinimo, t.y. senėjimo, tiek veikiant cheminiams, tiek fiziniams veiksniams (oksidacijai, temperatūros pokyčiams, insoliacijai ir kt.), tiek dėl nepakankamos aplinkos švaros. žaliavos, jų gamybos technologijos pažeidimas ar netinkamas naudojimas. Dujinių toksinių medžiagų išsiskyrimo lygis pastebimai didėja didėjant polimerinių medžiagų paviršiaus temperatūrai ir santykinei oro drėgmei patalpoje.
Vienas iš galimų gyvenamųjų patalpų aplinkos būklės pablogėjimo šaltinių yra mikrofloros (grybų, samanų, bakterijų ir kt.) nusėdimas ant polimerinių medžiagų paviršiaus. Vieni plastikai daro žalingą poveikį mikroorganizmams, o kiti, priešingai, juos stimuliuoja, skatina intensyvų dauginimąsi. Kiek pavojinga ši savybė, galima spręsti pagal patogenų išgyvenimo laiką ant grindų iš polimerinių medžiagų paviršių:
difterija - 150 dienų, vidurių šiltinė ir dizenterija - daugiau nei 120 dienų
Šiuo atžvilgiu medicinos įstaigose ir visuomeniniai pastatai Naudojamos tik baktericidinėmis savybėmis pasižyminčios polimerinės medžiagos, pavyzdžiui, grindys polivinilacetato emulsijos pagrindu.
Ne mažiau pavojinga yra polimerinių statybinių medžiagų savybė ant jų paviršiaus kaupti statinės elektros krūvius. Ši problema yra labai aktuali, atsižvelgiant į tikimybę, kad polimerai ir kiti neigiami veiksniai gali turėti bendrą poveikį organizmui elektrifikuojantis.
Visų pirma, nustatyta, kad polimerų elektrifikacija skatina patogeninės mikrofloros vystymąsi, taip pat palengvina lakiųjų toksinių medžiagų, gavusių elektros krūvį, lengvesnį įsiskverbimą į organizmą.
Linoleumo polivinilchlorido ir kitų grindų plastiko pagrindu paviršiai pasižymi ypač dideliu elektrifikacijos laipsniu (daugiau nei 65 V/kv. cm).
Antistatinė medžiaga, t.y. cheminis junginys, neutralizuojantis statinės elektros krūvius, polimerinės medžiagos paviršiuje sudaro į gumą panašią plėvelę. Šiems tikslams naudojami įvairūs nitro junginiai (aminai, amidai ir kt.), poliglikoliai ir jų dariniai, sulfonrūgštys, fosforo turinčios rūgštys ir kt. Antistatinės medžiagos pasirinkimas priklauso nuo polimerinės medžiagos paskirties ir tipo. Neseniai ruošiant ir klojant polimerą apdailos medžiagos Elektrostatinių krūvių pašalinimas nuo jų paviršiaus taip pat atliekamas naudojant statinės elektros neutralizatorius – NES/A ir kt.
Kitas labai rimtas pavojus, susijęs su jų naudojimu, degant polimerinėms statybinėms medžiagoms išsiskiria dujinės nuodingos medžiagos. Dujiniai produktai (NH3, HCI, CI2, SO2, HCN), tirpūs vandenyje, absorbuojami per nosies ertmę.

Vandenyje netirpūs produktai (CO) prasiskverbia į plaučius, kur vyksta intensyvūs dujų mainai su krauju.

Hopcalite yra 60% MnO2 ir 40% CuO mišinys (užpildas kasetėms dujokaukėje, skirtas CO oksidacijai).

(CO + MnO2 CO2 + MnO)

(2MnO + O2 (V- X) 2MnO2)]

Kietieji degimo produktai prasiskverbia ir į kvėpavimo takus (bronchus, plaučius).

Toksiški degimo produktai: CO, CO2, NH3, Br2, CI2, COCI2, HCN, H2S, SO2, HCI, HBr, HF, COF2, CH3CI, C2H5Br, CH2=CHCI, HCOH, CH3COH ir kt. Jų toksinis poveikis didėja mažėjant O2 koncentracijai atmosferoje.

Deguonies ore 21%, bp. = -185 oC; 14% - galvos svaigimas, galvos skausmas, nuovargis; 6% - mirtis per 6-8 minutes. CO2 (0,05-0,04 % ore).

Narkotinis poveikis. Esant 9% - po 4 valandų slėgio kritimas ir mirtis.

CO – šiek tiek tirpsta vandenyje. Jis susidaro nevisiškai sudegus organinėms medžiagoms. CO lengvai prasiskverbia pro porėtas medžiagas. Hemoglobino ryšys su CO yra stipresnis nei su O2. Įkvėpus 5% CO oro mišinyje 5-10 minučių yra mirtina.

HCl turi aštrų kvapą ir gerai tirpsta vandenyje. Dirgina akių ir nosies gleivines. Susidaro degant Cl turintiems polimerams. Sukelia metalų koroziją, ardo betoną ir cementą.

PVC dega. Tuo pačiu jis išsiskiria anglies dioksidas, vandens garai, kietosios dalelės dūmų ir iš dalies HCl garų pavidalu.

HF – aitrus kvapas, gerai tirpsta vandenyje (fluoro vandenilio rūgštis). Susidaro degant fluoro turintiems polimerams. Stipriai dirgina viršutinius žmogaus kvėpavimo takus. Sukelia metalų koroziją.

H2S – supuvusių kiaušinių kvapas. Kaupiasi šulinių dugne ir kt. Degios Susidaro deginant vilną, gumą ir kt. Mažais kiekiais sukelia deginimą, ašarojimą ir fotofobiją. Didelėse koncentracijose - traukuliai ir mirtis nuo kvėpavimo sustojimo. Angliavandeniai sustiprina jo poveikį.

SO2 turi būdingą aštrų kvapą. Dirgina gleivines, pažeidžia plaučius. Sausas kosulys, deginimas ir gerklės skausmas, ašarojančios akys, kraujavimas.

HCN yra bespalvis, labai nejudrus skystis. Tipas =25,7 oC. Lengvesnis už orą. Gerai ištirpiname vandenyje. Esant drėgmei ir šarmams, hidrolizuojasi iki NH3 ir HCOOH, dalinai polimerizuojasi. Degios Gerai prasiskverbia ir veikia nervų sistemą. Tekstilės pluoštai ir porėtos medžiagos lengvai sugeria garus (100 g šlapių šiaudų – iki 126,3 mg HCN).

Deginant celiulioidui, gali susidaryti cianido rūgštis. Šios rūgšties pėdsakų randama tabako dūmuose.

NO – susidaro degant azoto turintiems polimerams. Įtakoja kraują. NO2 yra rudos dujos. Gleivinių dirginimas. Plaučių edema.

NH3 – degant azoto turintiems polimerams susidaro amoniakas. Turi aštrų kvapą. Gerai ištirpiname vandenyje. Degios Dirginantis poveikis.

COCI2 – supuvusių vaisių ar šieno kvapas. Sunkesnis už orą. Gerai tirpsta organinėse medžiagose, blogai tirpsta saltas vanduo. Kaitinant gali suirti:

COCI2=CO+CI2.

Greitai hidrolizuojasi vandenyje:

COCI2+H2O = HCI+CO2.

Chloras veikia plaučius.

Paprastai degimo produktų mišinys paveikia žmogų. Temperatūros ir drėgmės padidėjimas, dalinio O2 slėgio sumažėjimas sustiprina toksinį nuodų poveikį.

Liepsna, aukšta temperatūra, toksiški degimo produktai, dūmai, sumažėjęs deguonies kiekis, spinduliavimo šilumos srautas, matomumo praradimas yra pavojingi gaisro veiksniai, nes tam tikru lygiu jie kenkia kūnui arba neleidžia organizuoti evakuacijos proceso. Jų normalizuotos vertės pateiktos lentelėje. 1.

1 lentelė. Gaisro metu išsiskiriančių lakiųjų toksinių medžiagų koncentracijos ir jų poveikis

12% tūrio.

20 % tūrio.

Sąmonės netekimas, mirtis per kelias minutes.

Staigus sąmonės netekimas ir mirtis.

Vandenilio chloridas, vandenilio chloridas, HCl

Sumažina žmogaus orientacijos galimybę: susilietus su šlapiu akies obuoliu virsta druskos rūgštimi.

Sukelia kvėpavimo spazmus, uždegiminį patinimą ir dėl to kvėpavimo sutrikimus.Susidaro degant chloro turintiems polimerams, ypač PVC.

2000-3000 mg/m 3

Mirtina koncentracija, kai veikiama per kelias minutes.

Vandenilio cianidas, (vandenilio cianidas, vandenilio cianido rūgštis), HCN

Sutrinka audinių kvėpavimas dėl geležies turinčių fermentų, atsakingų už deguonies panaudojimą oksidaciniuose procesuose, aktyvumo slopinimo. Sukelia nervų centrų paralyžių.Išsiskiria deginant azoto turinčias medžiagas (vilną, poliakrilnitrilą, poliuretano putas, laminatus, poliamidus ir kt.)

240-360 mg/m 3

420-500 mg/m 3

Mirtis per 5-10 minučių

Greita mirtis

Vandenilio fluoridas (vandenilio fluoridas, HF)

Sukelia opų susidarymą akių ir kvėpavimo takų gleivinėse, kraujavimą iš nosies, gerklų ir bronchų spazmus, pažeidžia centrinę nervų sistemą ir kepenis. Pastebimas širdies ir kraujagyslių sistemos nepakankamumas.Išsiskiria degant fluoro turinčioms polimerinėms medžiagoms.

45-135 mg/m 3

Pavojinga gyvybei po kelių minučių poveikio

Azoto dioksidas, NO 2

Patekę į kraują susidaro nitritai ir nitratai, kurie oksihemoglobiną paverčia methemoglobinu, dėl kurio dėl kvėpavimo takų pažeidimo atsiranda deguonies trūkumas organizme.Spėjama, kad per gaisrus m gyvenamieji pastatai intensyviam degimui būtinų sąlygų nėra. Tačiau yra žinomas masinės mirties atvejis klinikinėje ligoninėje dėl sudegusios rentgeno juostos .

510-760 mg/m 3

950 mg/m 3

Įkvėpus per 5 minutes, išsivysto bronchopneumonija

Plaučių edema

Amoniakas, NH 3

Jis turi stiprų dirginantį ir kauterizuojantį poveikį gleivinėms. Sukelia gausų ašarojimą ir skausmą akyse, dusimą, stiprius kosulio priepuolius, galvos svaigimą, vėmimą, balso stygų ir plaučių patinimą.Susidaro deginant vilną, šilką, poliakrilnitrilą, poliamidą ir poliuretaną.

375 mg/m 3

1400 mg/m 3

Leidžiama 10 minučių

Mirtina koncentracija

Akroleinas (akrilo aldehidas, CH 2 =CH-SHO)

Nedidelis galvos svaigimas, kraujo tekėjimas į galvą, pykinimas, vėmimas, lėtas pulsas, sąmonės netekimas, plaučių edema. Kartais yra stiprus galvos svaigimas ir dezorientacija.Garų išsiskyrimo šaltiniai yra polietilenas, polipropilenas, mediena, popierius, naftos produktai.

13 mg/m 3

75-350 mg/m 3

Toleruotina ne ilgiau kaip 1 minutę

Mirtina koncentracija

Sieros dioksidas (sieros dioksidas, sieros dioksidas, SO 2 )

Ant drėgno gleivinės paviršiaus jie paeiliui virsta sieros ir sieros rūgštimi. Sukelia kosulį, kraujavimą iš nosies, bronchų spazmą, sutrikdo medžiagų apykaitos procesus, skatina methemoglobino susidarymą kraujyje, veikia kraujodaros organus.Išsiskiria, kai dega vilna, veltinis, guma ir kt.

250-500 mg/m 3

1500-2000 mg/m 3

Pavojinga koncentracija

Mirtina koncentracija, jei veikiama kelias minutes.

Vandenilio sulfidas. N 2 S

Akių ir kvėpavimo takų dirginimas. Traukulių atsiradimas, sąmonės netekimas.Susidaro degant sieros turinčioms medžiagoms.

700 mg/m 3

1000 mg/m 3

Sunkus apsinuodijimas

Mirtis per kelias minutes

Dūmų, garų-dujų-aerozolio kompleksas

Jame yra kietų suodžių dalelių, skystų dervos dalelių, drėgmės ir kondensacinių aerozolių, kurie kvėpavimo metu atlieka toksinių medžiagų pernešimo funkciją. Be to, dūmų dalelės savo paviršiuje sugeria deguonį, sumažindamos jo kiekį dujų fazėje. Didelės dalelės (> 2,5 µm) nusėda viršutiniuose kvėpavimo takuose, sukeldamos mechaninį ir cheminį gleivinės dirginimą. Mažos dalelės prasiskverbia į bronchus ir alveoles. Prarijus dideliais kiekiais, gali užsikimšti kvėpavimo takai.

Šiuo metu ribinės gaisro pavojaus vertės, vertinamos nepriklausomai viena nuo kitos, yra standartizuotos. Šiuolaikiniai duomenys rodo, kad tuo pačiu metu į žmogaus organizmą patekus degimo produktams, pastebimas kompleksinis sąnarių poveikio poveikis. Yra trys poveikių tipai: sumavimas / adityvumas (galutinis kelių nuodų vienu metu veikimo rezultatas yra lygus kiekvieno iš jų poveikio sumai), stiprinimas / sinergizmas (galutinis rezultatas yra didesnis už aritmetinę nuodų sumą). individualus poveikis) ir antagonizmas (nuodų bendro veikimo poveikio sumažėjimas, palyginti su numatoma individualaus poveikio suma), lentelė. 2.

2 lentelė. Pavyzdžiai įvairių tipų degimo metu išsiskiriančių pavojingų gaisro veiksnių įtaka

Gaminiai iš polivinilchlorido (PVC), pavyzdžiui, linoleumo apdaila, kai kurios pakuotės rūšys 3 , degant susidaro žaislai, dirbiniai iš odos, polimerine plėvele dengti audiniai, izoliuoto elektros kabelio likučiai ir kt. visa linija toksinės medžiagos.

Jei degimas vyksta žemesnėje nei 1100 °C temperatūroje, chlorinti polimerai paverčiami chloruotais poliaromatiniais angliavandeniliais (PAH), kurių sudėtyje yra labai toksiškų ir kancerogeninių medžiagų, tokių kaip dioksinai. 4 ir dibenzofuranai. Deginant polivinilchlorido plastiką 6000 C temperatūroje deguonies trūkumo sąlygomis susidaro beveik idealios sąlygos šiam ir kitiems dioksinams susidaryti. Tokiomis pačiomis sąlygomis gali susidaryti nedideli karbonilchlorido (COCl) kiekiai 2 ), geriau žinomas kaip fosgenas. Tai tik dalis dujų, susidarančių deginant PVC – iš viso susidaro mažiausiai 75 potencialiai toksiškos medžiagos.

Esant labai žemai degimo temperatūrai, žemesnei nei 600 °C, poliuretano putos neišskiria cianido, o išskiria tankius, dusinančius geltonus dūmus, kuriuose yra izocianatų, įskaitant tolueno diizocianatą – labai stiprų alergeną ir dirgiklį. Jei laužą kursite iš poliuretanu išklotų baldų gabalų, ypač šaltu, drėgnu oru, gausite didelį tirštų geltonų dūmų debesį, kuris plačiai pasklinda ir labai ilgai kabo ore.

Sintetinės medžiagos, kurios yra gryni angliavandeniliai, pavyzdžiui, polietilenas, polipropilenas ir polistirenas, nesukelia didelės žalos, jei dega aukštos temperatūros– jie tiesiog virsta anglies dioksidu ir vandens garais. Tačiau tam neužtenka ugnies temperatūros – šios medžiagos dažniausiai rūko lėtai, sudarydamos tankius juodus dūmus, kuriuose yra kancerogeninių aromatinių angliavandenilių ir dirgiklių, tokių kaip akroleinas.

Pastaruoju metu vis dažniau užsidega medžio drožlių plokštės, medienos plaušų plokštės ir fanera. Juose yra daug formaldehido dervų, kurios degdamos išskiria cianidą ir formaldehidą

Alternatyva paprastam degimui yra polimerinių medžiagų terminis apdorojimas specialiose kamerose, siekiant iš jų gauti antrines medžiagas.
Apibendrinant, reikia pabrėžti, kad statybose aplinkos saugos sumetimais gali būti naudojamos tik tos polimerinės medžiagos ir gaminiai (apdailos dangos, lipdiniai, klijai, mastika ir kt.), kurie atitinka galiojančių GOST, techninių specifikacijų ir turi patenkinamus sanitarinius ir higieninius rodiklius.
Pavyzdžiui, grindų dangoms rekomenduojamos šių tipų polivinilchlorido dangos: ant šilumą izoliuojančio pagrindo (GOST 18108-80), ant medžiaginio pagrindo (GOST 7251-77), be pagrindo (GOST 14632-79) ir PVC grindų plytelės. (GOST 16475-81), taip pat putų linoleumas (TU 21-29-102-84), dekolinas (TU 21-29-103-84), kilimas (TU 400-1-184-79).
Pertvarų ir grindų dangų įrengimui buvo patvirtintos medienos drožlių plokštės su organiniu-mineraliniu rišikliu (TU 110-028-90), taip pat medienos drožlių plokštės su fenolio-formaldehido rišikliu (TU 0 ir TU 674045-90), pagamintos Krasnojarsko gamykla. Likusių plokščių nebuvo leista naudoti gyvenamuosiuose rajonuose dėl jų toksiškumo.
Šiuo metu „Statyboje patvirtintų polimerinių medžiagų ir gaminių sąrašo“ leidimas nutrauktas. Kiekvienam naujų polimerinių statybinių medžiagų ir gaminių tipui dabar reikalingas GOST ir atskiras higienos sertifikatas. Polimerinių medžiagų, esančių konstrukcijų storiuose ir susisiekiančių su patalpų oru tik per siūles ir plyšius, bei klijų ir kitų mažai toksiškų medžiagų naudojimas nereglamentuojamas ir neribojamas. Ši nuostata netaikoma labai toksiškoms medžiagoms, pavyzdžiui, iš poliuretano sandariklių išsiskiriantiems izocianatams, kurie net ir labai mažomis dozėmis gali sukelti kvėpavimo takų ligas ir alergijas.
Kartu su higieniniu reglamentavimu ir sertifikavimu, naujų tipų netoksiškų polimerinių statybinių medžiagų ir gaminių kūrimas yra itin svarbus siekiant padidinti naudojamų medžiagų aplinkosaugos lygį. Žalinimas taip pat svarbus technologinis procesas jų gamyba, griežta pradinių žaliavų komponentų kokybės kontrolė.
Aplinkosaugos požiūriu bendra tendencija naudojant polimerines medžiagas statybose turėtų būti tokia: būtina kuo plačiau naudoti netoksiškas medžiagas, riboti mažai toksiškų medžiagų naudojimą ir vengti toksiškų medžiagų.

Bibliografija

1. Vrublevskis A.V., Butylina I.B. Polimerai ir jų pagrindu pagamintos medžiagos.

2. Pisarenko A.P., Khavin Z.Ya. Organinės chemijos kursas.

3. Nechajevas A.P. Organinė chemija.

4. Artemenko A.I. Organinė chemija.

5. Berezin B.D. Šiuolaikinės organinės chemijos kursas.

6. Kim A.M. Organinė chemija.

7. Knunyants I.L. Cheminė enciklopedija, t.2.

8. Kargin V. A., Slonimsky G. L., Trumpi esė apie polimerų fizikinę chemiją.

9. Cheminiai pluoštai, red. MM. Lamašas.

Šiam darbui parengti buvo panaudotos medžiagos iš aikštelės

Šio straipsnio autorius akademikas Viktoras Aleksandrovičius Kabanovas yra puikus mokslininkas stambiamolekulinių junginių chemijos srityje, akademiko V.A. mokinys ir įpėdinis. Karginas, vienas pasaulio polimerų mokslo lyderių, didelės mokslinės mokyklos kūrėjas, daugybės darbų, knygų ir vadovėlių autorius.

Polimerai (iš graikų kalbos polimerai - susidedantys iš daugelio dalių, įvairūs) yra didelės molekulinės masės (nuo kelių tūkstančių iki daugelio milijonų) cheminiai junginiai, kurių molekulės (makromolekulės) susideda iš daugybės pasikartojančių grupių (monomerų vienetų). . Atomai, sudarantys makromolekules, yra sujungti vienas su kitu pagrindinių ir (arba) koordinacinių valentų jėgomis.

Polimerų klasifikacija

Pagal kilmę polimerai skirstomi į natūralius (biopolimerus), pavyzdžiui, baltymus, nukleino rūgštis, natūralias dervas, ir sintetinius, pavyzdžiui, polietileno, polipropileno, fenolio-formaldehido dervas.

Atomai arba atominės grupės gali būti makromolekulėje tokia forma:

• atvira grandinė arba pailginta ciklų seka (linijiniai polimerai, pavyzdžiui, natūralus kaučiukas);
• šakotos grandinės (šakotieji polimerai, tokie kaip amilopektinas);
• trimatis tinklas (kryžminiai polimerai, pvz., sukietintos epoksidinės dervos).

Polimerai, kurių molekulės susideda iš identiškų monomerų vienetų, vadinami homopolimerais, pavyzdžiui, polivinilchloridas, polikaproamidas, celiuliozė.

Tos pačios cheminės sudėties makromolekulės gali būti sudarytos iš skirtingų erdvinių konfigūracijų vienetų. Jei makromolekulės susideda iš tų pačių stereoizomerų arba skirtingų stereoizomerų, besikeičiančių grandinėje tam tikru periodiškumu, polimerai vadinami stereoreguliariais (žr. Stereoreguliarūs polimerai).

Kas yra kopolimerai
Polimerai, kurių makromolekulėse yra kelių tipų monomerų vienetų, vadinami kopolimerais. Kopolimerai, kuriuose kiekvieno tipo vienetai sudaro pakankamai ilgas nenutrūkstamas sekas, kurios viena kitą pakeičia makromolekulėje, vadinami blokiniais kopolimerais. Prie vienos cheminės struktūros makromolekulės vidinių (negalinių) grandžių gali būti prijungta viena ar daugiau kitos struktūros grandinių. Tokie kopolimerai vadinami skiepiniais kopolimerais (taip pat žr. Kopolimerai).

Polimerai, kuriuose kiekvienas ar kai kurie vieneto stereoizomerai sudaro pakankamai ilgas ištisines sekas, kurios pakeičia viena kitą vienoje makromolekulėje, vadinami stereoblokiniais kopolimerais.

Heterochain ir homochain polimerai

Priklausomai nuo pagrindinės (pagrindinės) grandinės sudėties, polimerai skirstomi į: heterograndinę, kurios pagrindinėje grandinėje yra atomai. įvairių elementų, dažniausiai anglies, azoto, silicio, fosforo ir homograndinės, kurių pagrindinės grandinės yra sudarytos iš identiškų atomų. Iš homograndinių polimerų labiausiai paplitę yra anglies grandinės polimerai, kurių pagrindinės grandinės susideda tik iš anglies atomų, pavyzdžiui, polietilenas, polimetilmetakrilatas, politetrafluoretilenas. Heterograndinių polimerų pavyzdžiai. - poliesteriai (polietileno tereftalatas, polikarbonatai ir kt.), poliamidai, karbamido-formaldehido dervos, baltymai, kai kurie organiniai silicio polimerai. polimerai, kurių makromolekulėse kartu su angliavandenilių grupėmis yra neorganogeninių elementų atomų, vadinami organinių elementų polimerais (žr. Organoelementų polimerus). Atskira polimerų grupė. sudaryti neorganinius polimerus, pavyzdžiui, plastikinę sierą, polifosfonitrilo chloridą (žr. Neorganinius polimerus).

Polimerų savybės ir svarbiausios charakteristikos

Linijiniai polimerai turi specifinį kompleksą ir. Svarbiausios iš šių savybių: gebėjimas formuoti didelio stiprumo anizotropinius labai orientuotus pluoštus ir plėveles; gebėjimas į dideles, ilgalaikes grįžtamas deformacijas; gebėjimas išsipūsti labai elastingoje būsenoje prieš tirpstant; didelis tirpalų klampumas (žr. Polimerų tirpalai, Brinkimas). Šis savybių rinkinys atsiranda dėl didelės molekulinės masės, grandinės struktūros ir makromolekulių lankstumo. Pereinant nuo linijinių grandinių prie šakotų, retų trimačių tinklų ir galiausiai prie tankių tinklinių struktūrų, šis savybių rinkinys tampa vis mažiau ryškus. Labai kryžminiai polimerai yra netirpūs, nelydimi ir nepajėgūs labai elastingai deformuotis.

Polimerai gali egzistuoti kristalinės ir amorfinės būsenos. Būtina kristalizacijos sąlyga yra pakankamai ilgų makromolekulės dalių reguliarumas. Kristaliniuose polimeruose. galimas įvairių supramolekulinių struktūrų (fibrilių, sferulitų, pavienių kristalų ir kt.) atsiradimas, kurių tipas daugiausia lemia polimerinės medžiagos savybes. Supramolekulinės struktūros nekristalizuotuose (amorfiniuose) polimeruose yra mažiau ryškios nei kristaliniuose.

Nekristalizuoti polimerai gali būti trijų fizinių būsenų: stikliniai, labai elastingi ir klampūs. Polimerai, kurių žemesnė (žemesnė nei kambario) temperatūra pereina iš stiklinės į labai elastingą būseną, vadinami elastomeru, o tie, kurių temperatūra aukšta, vadinami plastikais. Priklausomai nuo makromolekulių cheminės sudėties, struktūros ir santykinio išsidėstymo, polimerų savybės. gali skirtis labai plačiose ribose. Taigi 1,4-cis-polibutadienas, pagamintas iš lanksčių angliavandenilių grandinių, maždaug 20 laipsnių C temperatūroje yra elastinga medžiaga, kuri esant -60 laipsnių C virsta stikline būsena; polimetilmetakrilatas, pastatytas iš standesnių grandinių, maždaug 20 laipsnių C temperatūroje yra kietas stiklinis produktas, kuris virsta labai elastinga tik 100 laipsnių C temperatūroje.

Celiuliozė, polimeras su labai standžiomis grandinėmis, sujungtomis tarpmolekuliniais vandeniliniais ryšiais, paprastai negali egzistuoti labai elastingoje būsenoje iki jos skilimo temperatūros. Didelių P. savybių skirtumų galima pastebėti net jei makromolekulių struktūros skirtumai iš pirmo žvilgsnio yra nedideli. Taigi stereoreguliarus polistirenas yra kristalinė medžiaga, kurios lydymosi temperatūra yra apie 235 laipsnių C, o nestereoreguliarus (ataktinis) visiškai nesugeba kristalizuotis ir suminkštėja maždaug 80 laipsnių C temperatūroje.

Polimerai gali dalyvauti šiose pagrindinėse reakcijose: cheminių ryšių tarp makromolekulių susidarymas (vadinamasis kryžminis ryšys), pavyzdžiui, vulkanizuojant gumas ir rauginant odą; makromolekulių suskaidymas į atskirus trumpesnius fragmentus (žr. Polimerų sunaikinimas); polimerų šoninių funkcinių grupių reakcijos. su mažos molekulinės masės medžiagomis, kurios neturi įtakos pagrindinei grandinei (vadinamosios polimero analogiškos transformacijos); intramolekulinės reakcijos, vykstančios tarp vienos makromolekulės funkcinių grupių, pavyzdžiui, intramolekulinė ciklizacija. Kryžminis susiejimas dažnai vyksta kartu su sunaikinimu. Polimerui analogiškų transformacijų pavyzdys yra polivinilacetato muilinimas, dėl kurio susidaro polivinilo alkoholis.

Polimerinių reakcijų greitis. su mažos molekulinės masės medžiagomis dažnai riboja pastarųjų difuzijos į polimero fazę greitis. Tai akivaizdžiausia kryžminių polimerų atveju. Makromolekulių sąveikos su mažos molekulinės masės medžiagomis greitis dažnai labai priklauso nuo gretimų vienetų pobūdžio ir vietos, palyginti su reaguojančiu vienetu. Tas pats pasakytina apie intramolekulines reakcijas tarp funkcinių grupių, priklausančių tai pačiai grandinei.

Kai kurios polimerų savybės, tokios kaip tirpumas, klampus srautas ir stabilumas, yra labai jautrios nedidelių priemaišų ar priedų, reaguojančių su makromolekulėmis, poveikiui. Taigi, norint paversti linijinius polimerus iš tirpių į visiškai netirpius, pakanka sudaryti 1-2 kryžminius ryšius vienoje makromolekulėje.

Svarbiausios polimerų charakteristikos yra jų cheminė sudėtis, molekulinės masės ir molekulinės masės pasiskirstymas, makromolekulių šakojimosi ir lankstumo laipsnis, stereoreguliarumas ir kt. Polimerų savybės. labai priklauso nuo šių savybių.

Polimerų paruošimas

Natūralūs polimerai susidaro vykstant biosintezės procesui gyvų organizmų ląstelėse. Ekstrahavimo, frakcinio nusodinimo ir kitais metodais juos galima išskirti iš augalinės ir gyvulinės kilmės žaliavų. Sintetiniai polimerai gaminami polimerizacijos ir polikondensacijos būdu. Karbochaininiai polimerai paprastai sintetinami polimerizuojant monomerus su vienu ar keliais anglies-anglies ryšiais arba monomerus, turinčius nestabilių karbociklinių grupių (pavyzdžiui, iš ciklopropano ir jo darinių). Heterograndinės polimerai gaunami polikondensacijos būdu, taip pat polimerizuojant monomerus, turinčius daug anglies elementų ryšių (pavyzdžiui, C = O, C º N, N = C = O) arba silpnas heterociklines grupes (pavyzdžiui, olefinų oksiduose, laktamuose). ).

Polimerų taikymas

Dėl savo mechaninio stiprumo, elastingumo, elektros izoliacijos ir kitų vertingų savybių polimeriniai gaminiai naudojami įvairiose pramonės šakose ir kasdieniame gyvenime. Pagrindinės polimerinių medžiagų rūšys yra plastikai, gumos, pluoštai (žr. Tekstilės pluoštai, Cheminiai pluoštai), lakai, dažai, klijai, jonų mainų dervos. Biopolimerų svarbą lemia tai, kad jie sudaro visų gyvų organizmų pagrindą ir dalyvauja beveik visuose gyvybės procesuose.

Istorinė nuoroda. Terminą „polimerizmas“ į mokslą įvedė J. Berzelius 1833 m., norėdamas įvardyti ypatingą izomerijos rūšį, kai tos pačios sudėties medžiagos (polimerai) turi skirtingą molekulinę masę, pavyzdžiui, etilenas ir butilenas, deguonis ir ozonas. Taigi termino turinys neatitiko šiuolaikinių idėjų apie polimerus. „Tikrieji“ sintetiniai polimerai tuo metu dar nebuvo žinomi.

Nemažai polimerų, matyt, buvo gauta dar XIX amžiaus pirmoje pusėje. Tačiau chemikai tada dažniausiai stengdavosi slopinti polimerizaciją ir polikondensaciją, o tai paskatino pagrindinės cheminės reakcijos produktų „dervinimą“, t. y. iš tikrųjų susidarė polimeras. (iki šiol polimerai dažnai buvo vadinami „dervomis“). Pirmieji sintetinių polimerų paminėjimai datuojami 1838 m. (polivinilideno chloridas) ir 1839 m. (polistirenas).

Polimerų chemija atsirado tik tada, kai A. M. Butlerovas sukūrė cheminės struktūros teoriją (XIX a. 60-ųjų pradžioje). A. M. Butlerovas tyrė ryšį tarp molekulių struktūros ir santykinio stabilumo, pasireiškiančio polimerizacijos reakcijose. Polimerų mokslas toliau vystėsi (iki XX a. XX a. pabaigos) daugiausia dėl intensyvių kaučiuko sintezės metodų paieškos, kuriose dalyvavo daugelio šalių pirmaujantys mokslininkai (G. Bushard, W. Tilden, vokiečių mokslininkas K. Harisas, I. L. Kondakovas, S. V. Lebedevas ir kt.). 30-aisiais buvo įrodytas laisvųjų radikalų (G. Staudinger ir kt.) ir joninių (amerikiečių mokslininkas F. Whitmore'as ir kt.) polimerizacijos mechanizmų egzistavimas. W. Carotherso darbai suvaidino didelį vaidmenį plėtojant idėjas apie polikondensaciją.

Nuo 20-ųjų pradžios. 20 amžiaus Taip pat kuriamos teorinės idėjos apie polimerų struktūrą. Iš pradžių buvo manoma, kad biopolimerai, tokie kaip celiuliozė, krakmolas, kaučiukas, baltymai, taip pat kai kurie sintetiniai polimerai, panašūs į juos savybėmis (pavyzdžiui, poliizoprenas), susideda iš mažų molekulių, turinčių neįprastą gebėjimą tirpale susijungti į kompleksus. koloidinis pobūdis dėl nekovalentinių jungčių ("mažų blokelių" teorija). Iš esmės naujos polimerų kaip medžiagų, susidedančių iš makromolekulių, neįprastai didelės molekulinės masės dalelių, sampratos autorius buvo G. Staudingeris. Šio mokslininko idėjų pergalė (XX a. 40-ųjų pradžioje) privertė mus laikyti polimerus kokybiškai nauju chemijos ir fizikos tyrimo objektu.

Literatūra .: Polimerų enciklopedija, t. 1-2, M., 1972-74; Strepiheev A. A., Derevitskaya V. A., Slonimsky G. L., Didžiųjų molekulinių junginių chemijos pagrindai, 2 leidimas, [M., 1967]; Losev I.P., Trostyanskaya E.B., Sintetinių polimerų chemija, 2 leidimas, M., 1964; Korshak V.V., Bendrieji didelės molekulinės masės junginių sintezės metodai, M., 1953; Kargin V. A., Slonimsky G. L., Trumpi esė apie polimerų fiziką ir chemiją, 2 leidimas, M., 1967; Oudian J., Polimerų chemijos pagrindai, vert. iš anglų k., M., 1974; Tager A. A., Fizikinė ir polimerų chemija, 2 leidimas, M., 1968; Tenford Ch., Fizikinė polimerų chemija, trans. iš anglų k., M., 1965 m.

V. A. Kabanovas. Šaltinis www.rubricon.ru