Polümeeride, rakenduste, klassifikatsiooni, struktuuri ja omaduste määratlus

Polümeeri määratlus

Polümeer on makromolekul või tuntud ka kui hiigelmolekul, mis koosneb mitmest monomeerist (mis on lihtsad väikesed molekulid). Polümeeri moodustavad väikesed molekulid / monomeerid võivad olla või võivad olla kaksiksidemega ühendite või funktsionaalrühmi omavate ühendite kujul.

---

Polümeeri omadused

Need polümeerid on makromolekulid, mis koosnevad erinevatest looduslike ja sünteetiliste materjalide klassidest, millel on erinevad omadused. Nende kahe materjali erinevus seisneb selles, kas mikroobid polümeeri kergesti lagundavad või üle vaatavad. Tavaliselt on sünteetiliste materjalide polümeere raskem lagundada mikroorganismide poolt, kui võrrelda looduslike materjalide polümeeridega.

---

Polümeeride omadused nende struktuuri põhjal

Nende polümeeride omaduste erinevusi mõjutab ka polümeeri struktuur, sealhulgas:

• Polümeerketi pikkus
  Mida pikem polümeerahel, seda kõrgem on ühendi tugevus ja sulamistemperatuur.
• Molekulidevahelised jõud
  Mida suuremad on polümeerahelas molekulidevahelised jõud, seda tugevam on see polümeer ja seda on ka raske sulatada.
• Hargnemine
  Mitmeharulised polümeerketid on väikese tõmbetugevusega ja sulavad kergesti.
• Ristsidumine polümeerahelate vahel
  Mida rohkem on ristsidemeid, seda jäigem ja habras on polümeer, nii et see puruneb kergesti. Seda seetõttu, et polümeerahelate vaheline ristsidumine põhjustab jäik võrku ja moodustab ka kõva materjali.
• Polümeerahela kristallilisuse omadused
  Mida kõrgem on kristallilisuse olemus, on polümeerahel tugevam ja ka kemikaalide ja ensüümide suhtes vastupidavam. Üldiselt on kõrge kristallilisusega polümeerid korrapärase struktuuriga ja Ebaregulaarse struktuuriga polümeeridel on tavaliselt madal kristallilisus ja nad on amorfse iseloomuga raske).

---

Polümeeride üldised omadused

Üldiselt on neil polümeeridel mitmeid omadusi, sealhulgas järgmised:

a. Termilised omadused

Polümeer on isoleer, millel on head soojusomadused, isegi kui polümeer pole juht. Tüübilt vaadates muutuvad mõned kuumutatud polümeerid pehmeks, kuid mõned ka kõvaks. Sellised muudatused on konkreetse materjalina väga olulised.

---

b. Paindlikkus

Tänu oma paindlikule olemusele saab polümeeri kindlasti hõlpsasti töödelda soovitud tooteks. Need looduslikud polümeerid on aga paremini kohandatavad kui sünteetilised polümeerid.

---

c. Resistentsus mikroorganismidele

Nende mikroorganismide suhtes resistentsuse omadused on tavaliselt sünteetiliste polümeeride käes. Samal ajal ei ole looduslikud polümeerid nagu siid, vill ja muud looduslikud polümeerid mikroorganismide suhtes vastupidavad.

---

d. Muud omadused

Muud polümeeride omadused hõlmavad järgmist:

1. Kerge, väikese massi / mahu suhte tähenduses;
2. Vastupidav korrosioonile ja agressiivse keskkonna kahjustamisele;
3. Selle mõõde on stabiilne suure molekulmassi tõttu; nagu ka teised.

---

Polümeeride klassifikatsioon ja struktuur

Selle polümeeri struktuuri eristab selle klassifikatsioon. Põhimõtteliselt koosneb polümeeride klassifikatsioon:

a. Polümeeride klassifikatsioon päritolu alusel

Päritolu põhjal jagunevad need polümeerid seejärel kahte tüüpi, sealhulgas:

1. Looduslik polümeer

Looduslikud polümeerid on need ühendid, mille arv on üsna piiratud ja neid toodetakse ka elusolendite ainevahetusprotsessides. Selle polümeeri olemus on ka vähem stabiilne, vett kergesti omastav, ebastabiilne kuumutamise tõttu ja samuti raskesti vormitav.

Näiteks võib olla

1. valgud,
2. tärklis,
3. glükogeen,
4. tselluloos,
5. looduslik kautšuk (polüisopreen),
6. nukleiinhape.

---

2. Sünteetiline polümeer

Sünteetiline polümeer on polümeer, mida looduses ei eksisteeri, kuid mis sünteesitakse selle monomeeridest. Polümeer on valmistatud tahtlikult inimeste sekundaarsete ja tertsiaarsete vajaduste rahuldamiseks.

Näide on

1. polüetüleen,
2. polüvinüülkloriid,
3. polüpropüleen,
4. tetrafluoroetüleen.

---

b. Polümeeride klassifikatsioon monomeeri tüübi põhjal

Monomeeri tüübi põhjal jaguneb see polümeer kahte tüüpi, sealhulgas:

Homopolümeer on polümeer, mis koosneb sarnastest monomeeridest struktuuriga ——— A - A - A - A - A———.

Näited hõlmavad polüstüreeni, polüetüleeni, PVC-d, tärklist, polüpropüleeni, tselluloosi, teflooni ja polüisopreeni.

Kopolümeer, see on polümeer, mis koosneb kahest või enamast erinevast järgmise struktuuriga monomeerist - A - B - A - B - A - B -. Seda tüüpi polümeer koosneb ka neljast tüübist, sealhulgas:

1. Vahelduv kopolümeer on see tüüpi kopolümeer, millel on polümeeri ahelas vaheldumisi mitu erinevat kordusühikut. Struktuur on… -A-B-A-B-A-…
2. Plokk-kopolümeer, see on teatud tüüpi kopolümeer, millel on korduv üksus, mis vaheldub selle polümeerahelas teiste korduvate üksustega. Struktuur on kujul… -A-A-AA-B-B-B-B-A-A-A-A-…
3. Ebaregulaarsed kopolümeerid, see on teatud tüüpi korduvate ühikute ja seejärel juhuslikult polümeeri ahelasse paigutatud kopolümeer. Struktuur on kujul... -A-B-A-A-B-B-A-A ...
4. Liim / grafiit kopolümeer, see on teatud tüüpi kopolümeer, millele on kinnitatud ühte tüüpi korduvad üksused sirged selgroogsed polümeerid, mis sisaldavad ainult ühte tüüpi ühte tüüpi korduvaid üksusi monomeer. Struktuur on… A-A-A-A-A-A ...

---

c. Polümeeride klassifitseerimine nende elastsuse põhjal

Elastsuse põhjal jagunevad need polümeerid:

1. Termoplastsed polümeerid, need on polümeerid, mis ei ole kuumuskindlad, nii et need kuumutamisel kleepuvad ja mida saab või saab kujundada vastavalt soovile.
2. Termoreaktiivne polümeer, see on kuumuskindel polümeer, mis kuumutamisel ei sula (sulata). Vastupidiselt termoplastilistele polümeeridele on seda polümeeri soovi järgi väga raske vormida.

d. Polümeeride klassifikatsioon ahela paigutuse kuju järgi

Kettide paigutuse kuju järgi jaguneb polümeer seejärel:

• Lineaarne polümeer, see on polümeer, mis on paigutatud üksteisega samade kordusühikute läbimisega nii, et see moodustab pika polümeeri ahela. Nendel polümeeridel on tavaliselt normaalsel temperatuuril tahked omadused ja need võivad mõnes lahustis lahustuda või mitte. Näiteks PVC, polüetüleen, nailon 66 jne.
• Hargnenud polümeer, see on polümeer, mis tekib siis, kui lineaarne polümeer moodustab harusid.
• Ristseotud polümeer (ristsiduv), see on polümeer, mis tekib seetõttu, et mitu peamist ahelat on omavahel seotud. Kui polümeeri ristsidumine toimub ahelate vahelise keemilise sidemega, siis see toimub Moodustuvad kolmemõõtmelised ristsidemed, mida tuntakse ka kui kolmemõõtmelisi või kolmemõõtmelisi võrgupolümeere võrku.

---

Polümerisatsioonireaktsioon

Seda reaktsiooni polümeeride moodustamiseks monomeeridest nimetatakse polümerisatsioonireaktsiooniks. See polümerisatsioonireaktsioon jaguneb seejärel kahte tüüpi:

Liitmispolümerisatsioon

See liitumispolümerisatsioon toimub tavaliselt kaksiksidemetega monomeerides. Üldiselt on selles liitumispolümerisatsioonis reageerinud monomeerid alkeeniühendid ja nende derivaadid. Liitmispolümerisatsiooni reaktsioonist saadakse seejärel liitpolümeer, nimelt ühe produktina.

---

Liitmispolümerisatsiooni reaktsiooni näide:

a. Polüetüleeni (PE) moodustumine eteenist

b. PVC moodustamine vinüülkloriidist

c. Polüisopreeni moodustumine isopreenist

---

Kondensatsioonipolümerisatsioon

See kondenseerumispolümerisatsioon on monomeeri ühendamine keemilise reaktsiooniga, mis toimub iga monomeeri 2 erineva funktsionaalse rühma vahel. Polümerisatsioon toimub dimonomeerides, millest igaühel on vähemalt 2 reaktiivset funktsionaalset rühma. Kondensatsioonpolümerisatsiooni tulemustest saadakse polümeere ja väikseid molekule, näiteks H2O, HCl ja CH30H. Polümeerid nagu polüamiidid, polüestrid, polükarbonaadid ja polüuretaanid sünteesitakse kondensatsioonpolümerisatsiooni reaktsiooni abil.

---

Liitmispolümerisatsiooni reaktsiooni näide:

a. Polüestri moodustumine: PET dimetüültereftalaadist ja etüleenglükoolist

PET-dimetüül-tereftalaadist ja etüleenglükoolist

b. Polüamiidi moodustumine: nailon 66 adipiinhappest ja heksametüleendiamiinist

---

Sünteetilised polümeerirakendused

PVC

Pehme polü (vinüülkloriid) (PVC) kasutatakse vihmakeepide, veevoolikute ja elektriisolatsiooni jaoks. Vahepeal kasutatakse jäikade omadustega PVC-d torude ja põrandakatete jaoks.

PS

Polüstüreenil (PS) on mitu vormi. Polüstüreeni, mis on jäik ja kergesti purunev, kasutatakse plastikust söögiriistadena - lusikad, kahvlid, kassettkarbid ja noad. See vahtpolüstürool on vahtpolüstürool, millel on head soojust isoleerivad omadused. Seetõttu kasutatakse vahtpolüstüreeni väga laialdaselt toidu- ja joogimahutina ning ka korgina löögikindluse tagamiseks elektroonikaseadmete pakendites.

PE (LDPE ja HDPE)

Polüetüleenil (PE) on erinevaid vorme. HDPE (suure tihedusega polüetüleen) on tugevamate ja jäigemate omadustega polüetüleen, mida kasutatakse laialdaselt plastpudelite ja mänguasjadena. LDPE (madala tihedusega polüetüleen) on polüetüleen, millel on rohkem plastilisi omadusi ja ka madalam sulamistemperatuur kui HDPE-l. LDPE-d kasutatakse laialdaselt kilekottide, lehtplasti ja kaablite mähkimiseks.

PP

Seda polüpropüleeni (PP) kasutatakse trosside, plastpudelite, vaipade, plastkotikeste, laboriseadmete ja mänguasjade jaoks.

PTFE

Polütetrafluoroetüleenil (PTFE), tuntud ka kui kaubanimi Teflon, on reageerimatud, tugevad ja kuumuskindlad omadused. PTFE-d kasutatakse keemilise paagi kattena, tihendina ja kleepuva pannikattena.

PMMA

Polü (metüülmetakrülaat) (PMMA), tuntud ka kui kaubanimi Plexiglas või Lucite või Perspex, on kõva, kerge, tugev ja läbipaistev. PMMA-d kasutatakse mööbli, optiliste instrumentide, lennukiakende ja kindakastidena.

PET

Polü (etüleentereftalaat) (PET), tuntud ka kaubanimede all, on Dacron või Terylene, mida kasutatakse laialdaselt tekstiilkiuduna. Peale selle kasutatakse PET-i laialdaselt ka joogipudelina. Õhukese kile kujul on PET kaubamärgi Mylar all tugevate ja vastupidavate omadustega pisar, nii et seda kasutatakse seejärel optiliste instrumentide, paadipurjede, magnetiliste lindistuste, aga ka pakkimiseks kaupu.

Nailon

Nailon on polümeer kiudude kujul, millel on tugevad, kerged ja stressikindlad omadused. Seetõttu kasutatakse nailonit laialt langevarjude, telkide, köite, võrkude, vihmamantlite, vaipade jms valmistamiseks.

---

Näide polümeeride probleemidest

1. probleem

Määrake järgmise polümeeri moodustavate monomeeride struktuur:

Arutelu:

Polümeerstruktuurist on 3 korduvat struktuuriüksust. Seejärel klassifitseeritakse need polümeerid liitpolümeerideks, kuna peaahelas ei ole amiidi-, estri-, karbonaat- ega uretaanisidet. Liitpolümeeri monomeerne struktuur on üldiselt väga sarnane korduva struktuuriüksuse struktuuriga.

Niisiis, polümeeri monomeerne struktuur on järgmine:

---

2. probleem

Järgmiste polümeeride hulgas:

1. bakeliit
2. nailon
3. teflon
4. Dacron
5. vahtpolüstürool

Kumb on kondensatsioonipolümeer ???

a. 2 ja 4
b. 1 ja 3
c. 1, 2 ja 3
d. 3 ja 5
e. kõik ülaltoodud vastused on valed

Vastus:

e. 2 ja 4

Nii nailon kui ka dacron sünteesiti kondensatsioonpolümerisatsiooni teel. Nailon ise on polüamiid ja dacron (PET) on polüester.

---

3. probleem

Järgmised ühendid on looduslike polümeeride mittemonomeerid, sealhulgas ???

a. glükoos
b. isopreen
c. nukleotiid
d. aminohappe
e. akrüülnitriil

Vastus:

e. akrüülnitriil (Akrüülnitriil on sünteetilise polümeeri PAN (polüakrüülnitriil) monomeer).

Seega võib polümeeride, rakenduste, klassifikatsiooni, struktuuri ja omaduste määratluse selgitus loodetavasti teile kasulik olla. aitäh