СИНТЕТИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ: СВОЙСТВА, ВИДЫ И ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ

Эти синтетические полимеры являются произведенным человеческой рукой в лабораторном или промышленных масштабах. Структурно они состоят из объединения небольших звеньев, называемых мономерами, которые соединяются в так называемую полимерную цепь или сеть.

Нижний верхний иллюстрирует полимерную структуру типа «спагетти». Каждая черная точка представляет собой мономер, связанный с другим ковалентной связью. Последовательность точек приводит к росту полимерных цепей, идентичность которых будет зависеть от природы мономера.

Кроме того, подавляющее большинство его мономеров получают из нефти. Это достигается с помощью серии процессов, которые заключаются в уменьшении размера углеводородов и других органических соединений для получения небольших и синтетически универсальных молекул.

Свойства

Возможные структуры полимеров разнообразны, равно как и их свойства. Они идут рука об руку с линейностью, разветвленностью (отсутствует на изображении цепей), связями и молекулярными массами мономеров.

Однако, несмотря на то, что существуют структурные шаблоны, определяющие свойства полимера - и, следовательно, его тип - большинство из них имеют некоторые общие свойства и характеристики. Вот некоторые из них:

- У них относительно низкие производственные затраты, но высокие затраты на переработку.

- Из-за большого объема, который могут занимать их конструкции, они не очень плотные материалы и, кроме того, очень механически устойчивы.

- Они химически инертны или достаточно устойчивы к воздействию кислотных (HF) и основных (NaOH) веществ.

- Отсутствие зон проводимости; следовательно, они плохо проводят электричество.

Типы

Полимеры можно классифицировать по их мономерам, механизму полимеризации и свойствам.

Гомополимер - это полимер, состоящий из мономерных единиц одного типа:

100А => ААААААА …

В то время как сополимер состоит из двух или более различных мономерных единиц:

20A + 20B + 20C => ABCABCABC…

Приведенные выше химические уравнения соответствуют полимерам, синтезированным путем добавления. В них полимерная цепь или сеть растет по мере того, как с ней связывается больше мономеров.

С другой стороны, для полимеров посредством конденсации связывание мономера сопровождается высвобождением небольшой молекулы, которая «конденсируется»:

А + А => АА + р

AA + A => AAA + p…

Во многих процессах полимеризации p = H ₂ O, как это происходит с полифенолами, синтезированными с формальдегидом (HC ₂ = O).

По своим свойствам синтетические полимеры можно разделить на:

Термопласты

Они представляют собой линейные или слаборазветвленные полимеры, межмолекулярные взаимодействия которых можно преодолеть под действием температуры. Это приводит к их размягчению и формованию, что упрощает переработку.

Термостабильный

В отличие от термопластов, термореактивные полимеры имеют много ответвлений в своих полимерных структурах. Это позволяет им выдерживать высокие температуры без деформации или плавления из-за их сильного межмолекулярного взаимодействия.

Эластомеры

Это те полимеры, которые способны выдерживать внешнее давление, не разрушаясь, не деформируясь, но затем возвращаясь к своей первоначальной форме.

Это связано с тем, что их полимерные цепи связаны, но межмолекулярные взаимодействия между ними достаточно слабы, чтобы уступить место под давлением.

Когда это происходит, деформированный материал имеет тенденцию выстраивать свои цепи в кристаллическую структуру, «замедляя» движение, вызванное давлением. Затем, когда это исчезает, полимер возвращается к своей первоначальной аморфной структуре.

Волокна

Это полимеры с низкой эластичностью и растяжимостью благодаря симметрии их полимерных цепей и большому сродству между ними. Это сродство позволяет им сильно взаимодействовать, образуя линейную кристаллическую структуру, устойчивую к механической работе.

Этот тип полимера находит применение при производстве таких тканей, как хлопок, шелк, шерсть, нейлон и т. Д.

Примеры

нейлон

Нейлон - прекрасный пример полимера волокнистого типа, который находит множество применений в текстильной промышленности. Его полимерная цепь состоит из полиамида со следующей структурой:

Эта цепочка соответствует структуре нейлона 6,6. Если вы посчитаете атомы углерода (серые), начиная и заканчивая атомами, прикрепленными к красной сфере, их шесть.

Точно так же есть шесть атомов углерода, разделяющих синие сферы. С другой стороны, синие и красные сферы соответствуют амидной группе (C = ONH).

Эта группа способна взаимодействовать через водородные связи с другими цепями, которые также могут принимать кристаллическое расположение благодаря своей регулярности и симметрии.

Другими словами, нейлон обладает всеми свойствами, необходимыми для того, чтобы считаться волокном.

Поликарбонат

Это прозрачный пластиковый полимер (в основном термопласт), из которого сделаны окна, линзы, потолки, стены и т. Д. На изображении выше показана теплица из поликарбоната.

Какова его полимерная структура и откуда произошло название «поликарбонат»? В данном случае это относится не строго к аниону CO ₃^2- , а к этой группе, участвующей в ковалентных связях внутри молекулярной цепи:

Таким образом, R может представлять собой молекулу любого типа (насыщенную, ненасыщенную, ароматическую и т. Д.), Что приводит к широкому семейству поликарбонатных полимеров.

Полистирол

Это один из самых распространенных полимеров в повседневной жизни. Пластиковые чашки, игрушки, компьютерные и телевизионные предметы, а также голова манекена на изображении выше (а также другие объекты) сделаны из полистирола.

Его полимерная структура состоит из объединения n стиролов, образующих цепь с высоким содержанием ароматических компонентов (гексагональные кольца):

Полистирол можно использовать для синтеза других сополимеров, таких как SBS (поли (стирол-бутадиен-стирол)), который используется в тех областях, где требуется стойкая резина.

Политетрафторэтилен

Также известный как тефлон, это полимер, присутствующий во многих кухонных принадлежностях, с антипригарным действием (черные сковороды). Это позволяет жарить пищу без добавления масла или других жиров.

Его структура представляет собой полимерную цепь, «покрытую» атомами F с обеих сторон. Эти F очень слабо взаимодействуют с другими частицами, например, с жирными, предотвращая их прилипание к поверхности сковороды.

Ссылки

Чарльз Э. Каррахер младший (2018). Синтетические полимеры. Получено 7 мая 2018 г. с: chemistryexplained.com
Wikipedia. (2018). Список синтетических полимеров. Получено 7 мая 2018 г. с сайта en.wikipedia.org.
Университет Карнеги Меллон. (2016). Натуральные и синтетические полимеры. Получено 7 мая 2018 г. с: cmu.edu
Учебный центр науки о полимерах. (2018). Синтетические полимеры. Получено 7 мая 2018 г. с: pslc.ws
Ясин Мрабет. (29 января 2010 г.). Нейлон 3D. . Получено 7 мая 2018 г. с: commons.wikimedia.org.
Образовательный портал. (2018). Свойства полимеров. Получено 7 мая 2018 г. с сайта portaleducativo.net.
Научные тексты. (23 июня 2013 г.). Синтетические полимеры. Получено 7 мая 2018 г. с: textcientificos.com

СИНТЕТИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ: СВОЙСТВА, ВИДЫ И ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2025