1. Polimerlarning tarkibi Polimerlarning tasnifi Polimerlarning tuzilishi

Fan va texnikaning turli sohalarida polimerlar
Polimerlar qaysi sohalarda qo'llaniladi, degan savolga biz allaqachon to'xtalib o'tdik. Ularning fan va texnologiyadagi ahamiyatini ko'rsatadigan misollar quyidagilarni o'z ichiga oladi:

• 
  antistatik qoplamalar;
  
• 
  elektromagnit ekranlar;
  
• 
  deyarli barcha uy jihozlarining korpuslari;
  
• 
  tranzistorlar;
  
• 
  LEDlar va boshqalar.
  

Zamonaviy dunyoda polimer materiallardan foydalanishning tasavvurida hech qanday cheklovlar yo'q.

Polimer ishlab chiqarish
Polimer. Bu nima? Bu bizni o'rab turgan deyarli hamma narsa. Ular qayerda ishlab chiqariladi?

1. 
   Neft-kimyo (neftni qayta ishlash) sanoati.
   
2. 
   Polimer materiallar va ulardan mahsulotlar ishlab chiqarish uchun maxsus zavodlar.
   

Bular asosiy asoslar bo'lib, ular asosida polimer materiallar olinadi (sintezlanadi).
Polimerlardan olingan materiallar... Polimerlar, tolalar, plyonkalar, kauchuklar, laklar, yopishtiruvchi moddalar, plastmassalar va kompozit materiallar(kompozitlar).
Elyaflar eritmalar yoki polimer eritmalarini plastinkaning nozik teshiklari (spinnerets) orqali majburlash orqali olinadi, so'ngra qattiqlashadi. Elyaf hosil qiluvchi polimerlarga poliamidlar, poliakrilonitrillar va boshqalar kiradi.
Polimer plyonkalar polimer eritmalaridan tirqishli teshiklari bo'lgan qoliplardan o'tkazish yoki polimer eritmalarini harakatlanuvchi kamarga qo'llash yoki "polimerlarni kalendarlash" yo'li bilan ishlab chiqariladi. Filmlar elektr izolyatsiyalash va qadoqlash materiallari sifatida, magnit lentalar va boshqalar uchun asos sifatida ishlatiladi.
Laklar - plyonka hosil qiluvchi moddalarning organik erituvchilardagi eritmalari. Polimerlar bilan bir qatorda, laklar plastisitivlikni oshiradigan moddalarni (plastiklashtiruvchi), eruvchan bo'yoqlarni, sertleştiricilarni va boshqalarni o'z ichiga oladi. Ular elektr izolyatsiyalovchi qoplamalar uchun, shuningdek, astar va bo'yoq va lak emallari uchun asos sifatida ishlatiladi.
Yopishtiruvchi moddalar ulanishga qodir kompozitsiyalardir turli materiallar ularning sirtlari va yopishtiruvchi qatlam o'rtasida kuchli bog'lanishlar hosil bo'lishi tufayli. Sintetik organik yopishtiruvchi moddalar monomerlar, oligomerlar, polimerlar yoki ularning aralashmalariga asoslangan. Tarkibi sertleştiriciler, plomba moddalari, plastifikatorlar va boshqalarni o'z ichiga oladi.
Yelimlar termoplastik, termoset va kauchuk yopishtiruvchi moddalarga bo‘linadi. Termoplastik yopishtiruvchi moddalar quyilish nuqtasidan sovutish paytida qattiqlashib, sirt bilan bog'lanadi xona harorati yoki erituvchining bug'lanishi. Termosetting yopishtiruvchi moddalar qattiqlashuv (o'zaro bog'lanish) natijasida sirt bilan bog'lanadi. kauchuk yopishtiruvchi moddalar- vulkanizatsiya natijasida.
Fenol- va karbamid-formaldegid va epoksi qatronlar, poliuretanlar, poliesterlar va boshqa polimerlar, termoplastik yopishtiruvchi moddalar - poliakrillar, poliamidlar, polivinilsetallar, polivinilxlorid va boshqa polimerlar termoset yopishtiruvchi moddalar uchun polimer asos bo'lib xizmat qiladi. Yopishqoq qatlamning kuchi, masalan, fenol-formaldegid yopishtiruvchi moddalar (BF, VK) kesish bilan 20 ° C da, 15 dan 20 MPa gacha, epoksi - 36 MPa gacha.
Plastmassalar - bu mahsulot hosil bo'lishida yopishqoq oqim holatida bo'lgan va ish paytida shishasimon holatda bo'lgan polimerni o'z ichiga olgan materiallar. Barcha plastmassalar termosetlar va termoplastiklar sifatida tasniflanadi. Termosetlarni qoliplashda, tarmoq strukturasini shakllantirishdan iborat bo'lgan qaytarilmas qotib qolish reaktsiyasi paydo bo'ladi. Termosetlar fenol-formaldegid, karbamid-formaldegid, epoksi va boshqa qatronlar asosidagi materiallarni o'z ichiga oladi. Termoplastiklar qizdirilganda bir necha marta yopishqoq oqim holatiga, sovutilganda esa shishasimon holatga o'tishga qodir. Termoplastiklarga polietilen, politetrafloroetilen, polipropilen, polivinilxlorid, polistirol, poliamidlar va boshqa polimerlar asosidagi materiallar kiradi.
Polimerlardan tashqari plastmassalar plastifikatorlar, bo'yoqlar va plomba moddalarni o'z ichiga oladi. Dioktil ftalat, dibutil sebakat, xlorli kerosin kabi plastifikatorlar shisha o'tish haroratini pasaytiradi va polimerning suyuqligini oshiradi. Antioksidantlar polimer degradatsiyasini sekinlashtiradi. Plomba moddalar polimerlarning fizik va mexanik xususiyatlarini yaxshilaydi. To'ldiruvchi sifatida kukunlar (grafit, kuyikish, bo'r, metall va boshqalar), qog'oz, mato ishlatiladi. Maxsus guruh plastmassalar kompozitdir.
Kompozit materiallar (kompozitlar) - yuqori quvvatli tolalar yoki mo'ylovlar shaklida plomba bilan mustahkamlangan asosdan (organik, polimer, uglerod, metall, keramika) iborat. Asos sifatida ishlatiladi sintetik qatron(alkid, fenol-formaldegid, epoksi va boshqalar) va polimerlar (poliamidlar, floroplastiklar, silikonlar va boshqalar).
Tolalar va kristallarni mustahkamlovchi metall, polimer, noorganik (masalan, shisha, karbid, nitrid, borik) bo'lishi mumkin. Kuchaytiruvchi plomba moddalar asosan polimerlarning mexanik, termofizik va elektr xususiyatlarini aniqlaydi. Ko'pgina kompozit polimer materiallari mustahkamligi bo'yicha metallardan kam emas. Shisha tolalar (shisha tolali) bilan mustahkamlangan polimerlar asosidagi kompozitlar yuqori mexanik kuchga ega (tortishish kuchi 1300-2500 MPa) va yaxshi elektr izolyatsiyalash xususiyatlariga ega. Uglerod tolalari (uglerod tolasi bilan mustahkamlangan plastmassalar) bilan mustahkamlangan polimerlarga asoslangan kompozitlar yuqori quvvat va tebranish kuchini yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi va kimyoviy qarshilik bilan birlashtiradi. Boroplastiklar (plomba moddalar - bor tolalari) yuqori mustahkamlik, qattiqlik va past o'rmalanishga ega.
Polimer asosidagi kompozitlar konstruktiv, elektr va issiqlik izolyatsiyalovchi, korroziyaga chidamli, ishqalanishga qarshi materiallar sifatida avtomobilsozlik, stanoksozlik, elektrotexnika, aviatsiya, radio, konchilik, kosmik texnologiyalar, kimyo va qurilish sanoatida qo'llaniladi.
Redoksit. Oksidlanish-qaytarilish xossalariga ega polimerlar - redoksitlar (qaytarilish-qaytarilish guruhlari yoki redoksionitlar bilan) keng qo'llaniladi.
Polimerlardan foydalanish. Bugungi kunda juda ko'p turli xil polimerlar keng qo'llaniladi. Ba'zi termoplastiklarning fizik va kimyoviy xossalari jadvalda keltirilgan.
Polietilen [-CH2-CH2-] n - 320 ° C gacha bo'lgan haroratda va 120-320 MPa (yuqori bosimli polietilen) yoki murakkab katalizatorlar (past-past) yordamida 5 MPa gacha bosimda radikal polimerizatsiya natijasida olingan termoplastik. bosimli polietilen). Past bosimli polietilen yuqori bosimli polietilenga qaraganda yuqori quvvat, zichlik, elastiklik va yumshatilish nuqtasiga ega. Polietilen ko'pgina muhitlarda kimyoviy jihatdan barqaror, ammo oksidlovchi moddalar ta'sirida qariydi. Yaxshi dielektrik, -20 dan +100 ° S gacha bo'lgan harorat oralig'ida ishlashi mumkin. Nurlanish polimerning issiqlikka chidamliligini oshirishi mumkin. Polietilendan quvurlar, elektrotexnika mahsulotlari, radiotexnika qismlari, izolyatsion plyonkalar va kabellarning qobiqlari (yuqori chastotali, telefon, quvvat), plyonkalar, qadoqlash materiallari, shisha idishlar o'rnini bosuvchi moddalar tayyorlanadi.
Polipropilen [-CH (CH3) -CH2-] n - stereospesifik polimerizatsiya natijasida olingan kristalli termoplastik. Polietilenga qaraganda yuqori termal barqarorlikka ega (120-140 ° S gacha). Yuqori mexanik kuchga ega, takroriy egilish va aşınmaya qarshilik, elastik. U quvurlar, plyonkalar, saqlash tanklari va boshqalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Stirolning radikal polimerizatsiyasi natijasida olingan termoplastik.
Polimer oksidlovchi moddalarga chidamli, ammo kuchli kislotalarga chidamli emas, aromatik erituvchilarda eriydi.
Polistirol yuqori mexanik mustahkamlik va dielektrik xususiyatlarga ega (14.2-jadvalga qarang) va yuqori sifatli elektr izolyatori, shuningdek, asbobsozlik, elektrotexnika, radiotexnika va boshqa sohalarda qurilish va dekorativ pardozlash materiali sifatida ishlatiladi. maishiy texnika... Issiq tortilgan, moslashuvchan elastik polistirol kabellar va simlarni qoplash uchun ishlatiladi. Styrofoam, shuningdek, polistirol asosida ishlab chiqariladi.
Polivinilxlorid [-CH2-CHCl-] n - vinilxloridning polimerizatsiyasi natijasida olingan, kislotalar, ishqorlar va oksidlovchilarga chidamli termoplastik. Keling, siklogeksanonda, tetrahidrofuranda, cheklangan - benzol va asetonda eritamiz. Olovga chidamli, mexanik kuchli (14.2-jadvalga qarang). Dielektrik xossalari polietilennikidan ham yomonroq. Sifatida qo'llaniladi izolyatsion material payvandlash yo'li bilan birlashtirilishi mumkin. Undan yozuvlar, yomg'irlar, quvurlar va boshqa narsalar tayyorlanadi.
Politetrafloroetilen (ftoroplastik) [- CF2-CF2-] n - tetrafloroetilenning radikal polimerizatsiyasi usuli bilan olingan termoplastik. Kislotalarga, ishqorlarga va oksidlovchilarga nisbatan ajoyib kimyoviy qarshilikka ega. Ajoyib dielektrik. Juda keng harorat chegaralari ishlash (-270 dan +260 ° S gacha). 400 ° C da ftorning chiqishi bilan parchalanadi, suv bilan namlanmaydi. Ftoroplastik kimyo sanoatida kimyoviy chidamli strukturaviy material sifatida ishlatiladi. Eng yaxshi dielektrik sifatida u kimyoviy qarshilik bilan elektr izolyatsiyalash xususiyatlarining kombinatsiyasi talab qilinadigan sharoitlarda qo'llaniladi. Bundan tashqari, u ishqalanishga qarshi, hidrofobik va qo'llash uchun ishlatiladi himoya qoplamalar, kostryulkalar qopqoqlari.
Polimetil metakrilat (pleksiglaz)
Metil metakrilat polimerizatsiyasi natijasida olingan termoplastik. Mexanik jihatdan kuchli (14.2-jadvalga qarang), kislotaga chidamli, ob-havoga chidamli. Dixloroetan, aromatik uglevodorodlar, ketonlar, efirlarda eriydi. Rangsiz va optik shaffof. U elektrotexnikada, konstruktiv material sifatida, shuningdek, yopishtiruvchi moddalar uchun asos sifatida ishlatiladi.
Poliamidlar asosiy zanjirda -NHCO- amido guruhini o'z ichiga olgan termoplastiklardir, masalan, poli-e-neylon [-NH- (CH2) 5-CO-] n, poliheksametilen adipinamid (neylon) [-NH- (CH2) 5 -NH-CO- (CH2) 4-CO-] n, polidodekanamid [-NH- (CH2) 11-CO-] n va boshqalar Ular polikondensatsiya va polimerizatsiya yo'li bilan olinadi. Polimerlarning zichligi 1,0 - 1,3 g / sm3 ni tashkil qiladi. Ular yuqori quvvat, aşınma qarshilik va dielektrik xususiyatlari bilan ajralib turadi. Yog'lar, benzin, suyultirilgan kislotalar va konsentrlangan ishqorlarga chidamli. Ulardan tolalar, izolyatsion plyonkalar, konstruktiv, ishqalanishga qarshi va elektr izolyatsion mahsulotlar olish uchun foydalaniladi.
Poliuretanlar asosiy zanjirda -NH (CO) O- guruhlari, shuningdek, efir, karbamat va boshqalarni o'z ichiga olgan termoplastiklardir. Ular izosiyantlar (bir yoki bir nechta NCO-guruhlarni o'z ichiga olgan birikmalar) polialkogollar bilan o'zaro ta'sir qilish natijasida olinadi, masalan, glikollar va glitserin bilan. Suyultirilgan mineral kislotalar va ishqorlar, moylar va alifatik uglevodorodlarga chidamli.
Ular poliuretan ko'piklari (ko'pikli kauchuk), elastomerlar shaklida ishlab chiqariladi, laklar, yopishtiruvchi moddalar, mastiklarning bir qismidir. Ular issiqlik va elektr izolyatsiyasi uchun, filtrlar va qadoqlash materiallari sifatida, poyabzal, sun'iy charm, rezina buyumlar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Polyesterlar umumiy formulasi HO [-RO-] nH yoki [-OC-R-COO-R "-O-] n boʻlgan polimerlardir. Yoki siklik oksidlarni, masalan, etilen oksidi, laktonlarni (kislotali efirlar) polimerlash yoʻli bilan tayyorlanadi. ), yoki polikondensatsiya glikollar, diesterlar va boshqa birikmalar orqali Alifatik poliesterlar gidroksidi eritmalar ta'siriga chidamli, aromatik - shuningdek, mineral kislotalar va tuzlar eritmalari ta'siriga.
Ular tolalar, laklar va emallar, plyonkalar, koagulyantlar va flotatsiya reagentlari, gidravlik suyuqliklarning tarkibiy qismlari va boshqalarni ishlab chiqarishda qo'llaniladi.
Sintetik kauchuklar (elastomerlar) emulsiya yoki stereospesifik polimerizatsiya yo'li bilan olinadi. Vulkanlashtirilganda ular yuqori elastiklik bilan ajralib turadigan kauchukga aylanadi. Sanoatda ko'p sonli turli xil sintetik kauchuklar (SC) ishlab chiqariladi, ularning xususiyatlari monomerlarning turiga bog'liq. Ko'pgina kauchuklar ikki yoki undan ortiq monomerlarni birgalikda polimerlash orqali tayyorlanadi. Umumiy va maxsus maqsadli SClar mavjud. K SC umumiy maqsad butadienni o'z ichiga oladi [-CH2-CH = CH-CH2-] n va butadien stirol [-CH2-CH = CH-CH2-] n - [- CH2-CH (C6H5) -] n. Ularga asoslangan kauchuklar ommaviy ishlatiladigan mahsulotlarda (shinalar, kabellar va simlarning himoya qoplamalari, lentalar va boshqalar) ishlatiladi. Ushbu kauchuklardan elektrotexnikada keng qo'llaniladigan ebonit ham olinadi. Maxsus maqsadli SC dan olingan kauchuklar, elastiklikdan tashqari, ba'zi bir maxsus xususiyatlar bilan tavsiflanadi, masalan, benzo va yog 'qarshiligi (butadien nitril SC [-CH2-CH = CH-CH2-] n - [- CH2-CH ( CN) -] n), benzo -, yog 'va issiqlikka chidamliligi, yonmaydiganligi (xloropren SK [-CH2-C (Cl) = CH-CH2-] n), aşınma qarshilik (poliuretan va boshqalar), issiqlik, yorug'lik, ozon qarshilik (butil kauchuk) [-C ( CH3) 2-CH2-] n - [- CH2C (CH3) = CH-CH2-] m.
Eng ko'p ishlatiladigan stirol butadien (40% dan ortiq), butadien (13%), izopren (7%), xloropren (5%) va butil kauchuk (5%). Kauchuklarning asosiy ulushi (60-70%) shinalar ishlab chiqarishga, taxminan 4% - poyabzal ishlab chiqarishga to'g'ri keladi.
Organosilikon polimerlari (silikonlar) - makromolekulalarning elementar birliklarida kremniy atomlarini o'z ichiga oladi, masalan:
Kremniyorganik polimerlarni yaratishga rus olimi K.A.Andrianov katta hissa qo'shgan. Xarakterli xususiyat bu polimerlar yuqori issiqlik va sovuqqa chidamliligi, elastikligi. Silikonlar ishqorlarga chidamli emas va ko'plab aromatik va alifatik erituvchilarda eriydi. Organosilikon polimerlari laklar, yopishtiruvchi moddalar, plastmassa va kauchuk ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Organosilikon kauchuklar [-Si (R2) -O-] n, masalan, dimetilsiloksan va metil vinil siloksan 0,96-0,98 g / sm3 zichlikka ega, shisha o'tish harorati 130 ° S. Uglevodorodlarda, galogenli uglevodorodlarda, efirlarda eriydi. Organik peroksidlar bilan vulkanizatsiyalangan. Kauchuklar -90 dan + 300 ° C gacha bo'lgan haroratlarda ishlashi mumkin, ob-havoga chidamliligi, yuqori elektr izolyatsiyalash xususiyatlariga ega (r = 1015-1016 Ohm × sm). Ular katta harorat farqlari sharoitida ishlaydigan mahsulotlar uchun, masalan, kosmik kemalar uchun himoya qoplamalar uchun ishlatiladi va hokazo.
Fenolik va aminoformaldegid qatronlari formaldegidni fenol yoki aminlar bilan polikondensatsiya qilish yo'li bilan tayyorlanadi (14.2-bandga qarang). Bu termoset polimerlar bo'lib, ularda o'zaro bog'lanish natijasida tarmoq hosil bo'ladi fazoviy tuzilish bunga aylantirib bo'lmaydi chiziqli tuzilish, ya'ni. jarayon qaytarilmasdir. Ular elimlar, laklar, ion almashinuvchilar va plastmassalar uchun asos sifatida ishlatiladi.
Fenol-formaldegid smolalari asosidagi plastmassalar fenoplastiklar, karbamid-formaldegid smolalari asosidagi plastmassalar - aminoplastikalar deb ataladi. Fenoplastlar va aminoplastlar uchun plomba moddalari qog'oz yoki karton (getinaks), mato (tekstolit), yog'och, kvarts va slyuda uni va boshqalardir. Fenoplastlar suvga, kislota eritmalariga, tuzlar va asoslarga, organik erituvchilarga, qiyin yonuvchan, ob-havoga chidamli va yaxshi dielektriklardir. Ishlab chiqarishda qo'llaniladi bosilgan elektron platalar, elektrotexnika va radiotexnika mahsulotlarining korpuslari, folga bilan qoplangan dielektriklar. Aminoplastiklar yuqori dielektrik va fizik-mexanik xossalari bilan ajralib turadi, yorugʻlik va ultrabinafsha nurlariga chidamli, yonmaydi, kuchsiz kislota va asoslarga, koʻplab erituvchilarga chidamli. Ular har qanday rangga bo'yalgan bo'lishi mumkin. Ular elektr mahsulotlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi (asbob korpuslari
1833 yilda J. Berzelius "polimeriya" atamasini kiritdi, u izomeriya turlaridan biri deb ataydi. Bunday moddalar (polimerlar) bir xil tarkibga ega bo'lishi kerak edi, lekin etilen va butilen kabi turli xil molekulyar og'irliklarga ega bo'lishi kerak edi. J. Berzeliusning xulosasi «polimer» atamasi haqidagi zamonaviy tushunchaga to‘g‘ri kelmaydi, chunki o‘sha davrda haqiqiy (sintetik) polimerlar hali ma’lum emas edi. Sintetik polimerlar haqida birinchi eslatmalar 1838 (polivinilidenxlorid) va 1839 (polistirol) ga to'g'ri keladi.
Polimerlar kimyosi A.M.Butlerov organik birikmalarning kimyoviy tuzilishi nazariyasini yaratgandan keyingina vujudga kelgan va yanada rivojlantirish kauchuk sintezi usullarini jadal izlash tufayli (G. Bouchard, V. Tilden, K. Garries, I. L. Kondakov, S. V. Lebedev). 20-asrning 20-yillari boshidan polimerlarning tuzilishi haqidagi nazariy tushunchalar rivojlana boshladi.
TA’RIF