Полимеры

Полимеры.

Полимеры (греч. πολύ- — много; μέρος — часть) — неорганические и органические, аморфные и кристаллические вещества, состоящие из «мономерных звеньев», соединённых в длинные макромолекулы химическими или координационными связями.
Как правило, полимеры — вещества с молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольких миллионов.
Мономер (др.-греч. μόνος — один; μέρος — часть) — это низкомолекулярное вещество, образующее полимер в реакции полимеризации. Мономерами также называют повторяющиеся звенья (структурные единицы) в составе полимерных молекул.

Полимер образуется из мономеров в результате реакций полимеризации или поликонденсации.
К полимерам относятся многочисленные природные соединения: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, каучук и другие органические вещества. В большинстве случаев понятие относят к органическим соединениям, однако существует и множество неорганических полимеров.
Большое число полимеров получают синтетическим путём на основе простейших соединений элементов природного происхождения путём реакций полимеризации, поликонденсации и химических превращений. Названия полимеров образуются из названия мономера с приставкой поли-: полиэтилен, полипропилен, поливинилацетат и т. п.

Полимеризация и поликонденсация

Реакцию образования полимера из мономера называют полимеризацией. В процессе полимеризации вещество может переходить из газообразного или жидкого состояния в состояние весьма густой жидкости или твердое. Реакция полимеризации не сопровождается отщеплением каких-либо низкомолекулярных побочных продуктов. При полимеризации полимер и мономер характеризуются одинаковым элементным составом.

Помимо реакции полимеризации полимеры можно получить поликонденсацией — реакцией, при которой происходит перегруппировка атомов полимеров и выделение из сферы реакции воды или других низкомолекулярных веществ.

Особенности полимеров.

Особые механические свойства:
эластичность — способность к высоким обратимым деформациям при относительно небольшой нагрузке (каучуки);
малая хрупкость стеклообразных и кристаллических полимеров (пластмассы, органическое стекло);
способность макромолекул к ориентации под действием направленного механического поля (используется при изготовлении волокон и плёнок).

Особенности растворов полимеров:
высокая вязкость раствора при малой концентрации полимера;
растворение полимера происходит через стадию набухания.
Особые химические свойства:
способность резко изменять свои физико-механические свойства под действием малых количеств реагента (вулканизация каучука, дубление кож и т. п.).
Особые свойства полимеров объясняются не только большой молекулярной массой, но и тем, что макромолекулы имеют цепное строение и обладают гибкостью.

По происхождению полимеры делятся.

Получаются в ходе фото-, биосинтеза из простейших соединений (H2O, CO2 , NH4 ) под действием ферментов и УФ-лучей

Получаются химической модификацией природных полимеров(обычно обрабатывают природные полимеры кислотами, щелочами, ангидридами кислот, солями и др. реагентами.

Получают синтезом из простейших низкомолекулярных
соединений – мономеров.

Целлюлоза, крахмал, лигнин, гемицеллюлозы, белки(глоубилин, казеин, альбумин, гемоглобин), натуральный каучук, графит, алмаз и др.

Ацетаты, целлюлозы НЦ, нитраты, ксантогенаты целлюлозы, метил-, этил-, карбок симетилцеллюлоза КМЦ и др.

Полиэтилен ПЭ, полипропилен ПП, поливинилхлорид ПВХ, полистирол ПС, полиакрилонитрил ПА, поливинилацетат ПВА, поливиниловый спирт ПВС и др.

Органические полимеры подразделяются на природные и искусственные.
К природным полимерам относятся: целлюлоза, белки, крахмал, натуральный каучук, природные смолы (копал, канифоль, шеллак, янтарь). Природные полимеры редко применяются в строительстве.
Широкое распространение получили искусственные полимеры, получаемые в результате синтеза простых низкомолекулярных соединений - мономеров.

По составу основной цепи макромолекул органические полимеры разделяются на три класса.

Карбоцепные полимеры
Гетероцепные полимеры
Элементоорганические полимеры

Карбоцепные полимеры, основные цепи которых построены только из атомов углерода. К этому классу можно отнести полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, полибутадиен, полимеры производных этилена и диенов.

Гетероцепные полимеры, в основных цепях которых кроме атомов углерода содержатся атомы кислорода, азота, серы, реже фосфора и других элементов. К этой группе полимеров относятся полиэфиры, полиамиды, полиуретаны, полиэпоксидные соединения.

Элементоорганические полимеры, содержащие в основных цепях атомы кремния, алюминия, титана и других элементов, например, кремнийорганические соединения. Эти полимеры имеют в макромолекуле кремний-кислородные связи, называемые силоксановыми.

По форме макромолекулы органические полимеры можно разделить:

Применение полимеров.

Благодаря механической прочности, эластичности, электроизоляционным и другим свойствам изделия из полимеров применяют в различных отраслях. Основные типы полимерных материалов — пластические массы, резины, волокна, лаки, краски, клеи, ионообменные смолы. В технике полимеры нашли широкое применение в качестве электроизоляционных и конструкционных материалов. Полимеры – хорошие электроизоляторы, широко используются в производстве разнообразных по конструкции и назначению электрических конденсаторов, проводов, кабелей, На основе полимеров получены материалы, обладающие полупроводниковыми и магнитными свойствами.
Значение биополимеров определяется тем, что они составляют основу всех живых организмов и участвуют практически во всех процессах жизнедеятельности.