Opredelitev polimerov, uporabe, razvrstitev, struktura in lastnosti

Definicija polimera

Polimer je makromolekula ali znan tudi kot velikanska molekula, sestavljena iz več monomerov (ki so preproste majhne molekule). Majhne molekule / monomeri, ki tvorijo polimer, so lahko ali pa so v obliki dvojno vezanih spojin ali spojin, ki imajo funkcionalne skupine.

---

Lastnosti polimerov

Ti polimeri so makromolekule, ki so sestavljeni iz različnih razredov naravnih in sintetičnih materialov z različnimi lastnostmi. Razlika med tema dvema materialoma je v tem, ali se polimer zlahka razgradi ali ga mikrobi tudi predelajo ali ne. Običajno bodo mikroorganizmi težje razgradili polimere za sintetične materiale v primerjavi s polimeri naravnih materialov.

---

Lastnosti polimerov glede na njihovo strukturo

Na razlike v lastnostih teh polimerov vpliva tudi struktura polimera, med drugim:

• Dolžina polimerne verige
  Daljša kot je polimerna veriga, večja je trdnost in tališče spojine.
• Medmolekularne sile
  Večje kot so medmolekularne sile v polimerni verigi, močnejši bo ta polimer in ga bo tudi težko taliti.
• Razvejanje
  Večrazvejene polimerne verige imajo nizko natezno trdnost in se bodo zlahka stopile.
• Zamreževanje med polimernimi verigami
  Več kot je povezav, bolj togi in krhki bodo polimeri, zato se bodo zlahka zlomili. To je zato, ker zamreženje polimernih verig povzroči trdno mrežo in tvori tudi trdi material.
• Lastnosti kristalnosti polimerne verige
  Višja kot je kristalnost, polimerna veriga bo močnejša in odpornejša na kemikalije in encime. Na splošno so tisti z visoko kristaliničnostjo polimeri z rednimi strukturami in za Nepravilno strukturirani polimeri imajo običajno nizko kristalnost in so amorfne narave težko).

---

Splošne lastnosti polimerov

Na splošno imajo ti polimeri več lastnosti, vključno z naslednjimi:

a. Toplotne lastnosti

Polimer je izolator z dobrimi toplotnimi lastnostmi, čeprav polimer ni prevodnik. Če pogledamo s vrste, nekateri segreti polimeri postanejo mehki, nekateri pa tudi trdi. Takšne spremembe so zelo pomembne kot material določenega sestavnega dela.

---

b. Prilagodljivost

Zaradi svoje prilagodljivosti bo polimer zagotovo enostavno predelan v želeni izdelek. Vendar pa so ti naravni polimeri bolj prilagodljivi kot sintetični polimeri.

---

c. Odpornost na mikroorganizme

Lastnosti odpornosti na te mikroorganizme imajo običajno sintetični polimeri. Medtem naravni polimeri, kot so svila, volna in drugi naravni polimeri, niso odporni na mikroorganizme.

---

d. Druge lastnosti

Druge lastnosti polimerov vključujejo naslednje:

1. Lahka, v smislu majhnega razmerja med težo in prostornino;
2. Odporen proti koroziji in poškodbam v agresivnem okolju;
3. Njegova dimenzija je stabilna, ker ima veliko molekulsko maso; pa tudi drugi.

---

Klasifikacija in struktura polimerov

Strukturo tega polimera odlikuje njegova razvrstitev. Načeloma klasifikacija polimerov obsega:

a. Razvrstitev polimerov na podlagi porekla

Glede na izvor so ti polimeri nato razdeljeni na 2 vrsti, vključno z:

1. Naravni polimer

Naravni polimeri, to so spojine, katerih število je precej omejeno in nastajajo tudi iz presnovnih procesov živih bitij. Narava tega polimera je tudi manj stabilna, lahko absorbira vodo, nestabilna zaradi segrevanja in tudi težka za oblikovanje.

Primer je lahko

1. beljakovine,
2. škrob,
3. glikogen,
4. celuloza,
5. naravni kavčuk (poliizopren),
6. nukleinska kislina.

---

2. Sintetični polimer

Sintetični polimer je polimer, ki v naravi ne obstaja, ampak se sintetizira iz njegovih monomerov. Polimer je namerno izdelan, da zadosti sekundarnim in terciarnim potrebam ljudi.

Primer je

1. polietilen,
2. polivinilklorid,
3. polipropilen,
4. tetrafluoroetilen.

---

b. Klasifikacija polimerov glede na vrsto monomera

Glede na vrsto monomera se ta polimer nato razdeli na 2 vrsti, vključno z:

Homopolimer je polimer, sestavljen iz podobnih monomerov s strukturo ——— A - A - A - A - A———.

Primeri so polistiren, polietilen, PVC, škrob, polipropilen, celuloza, teflon in poliizopren.

Kopolimer, to je polimer, sestavljen iz 2 ali več različnih monomerov z naslednjo strukturo - A - B - A - B - A - B -. Ta vrsta polimerov je sestavljena tudi iz 4 vrst, vključno z:

1. Izmenični kopolimer je vrsta kopolimera, ki ima več različnih ponovitvenih enot, izmenično prisotnih v polimerni verigi. Struktura je... -A-B-A-B-A- ...
2. Blok kopolimer, to je vrsta kopolimera, ki ima ponavljajočo se enoto, ki jo izmenjuje z drugimi ponavljajočimi se enotami v polimerni verigi. Struktura je v obliki... -A-A-AA-B-B-B-B-A-A-A-A- ...
3. Nepravilni kopolimeri, to je vrsta kopolimera z različnim številom ponavljajočih se enot in nato naključno razporejena v polimerni verigi. Struktura je v obliki... -A-B-A-A-B-B-A-A ...
4. Palica / grafitni kopolimer, to je vrsta kopolimera, ki ima pritrjeno eno vrsto ponavljajoče se enote ravni hrbtni polimeri, ki vsebujejo samo eno vrsto ponavljajočih se enot ene vrste monomer. Struktura je... A-A-A-A-A-A-A ...

---

c. Razvrstitev polimerov glede na njihovo elastičnost

Glede na svojo elastičnost so ti polimeri razdeljeni na:

1. Termoplastični polimeri, to so polimeri, ki niso toplotno odporni, zato se pri segrevanju držijo in jih lahko oblikujemo po želji.
2. Termoset polimer, to je toplotno odporen polimer, ki se pri segrevanju ne stopi (stopi). V nasprotju s termoplastičnimi polimeri bo ta polimer zelo težko oblikovati po želji.

d. Razvrstitev polimerov glede na obliko verižne razporeditve

Na podlagi oblike razporeditve verige nato polimer delimo na:

• Linearni polimer, to je polimer, ki je med seboj razporejen tako, da gre skozi iste ponavljajoče se enote, tako da nato tvori dolgo polimerno verigo. Ti polimeri imajo običajno trdne lastnosti pri običajnih temperaturah in se v nekaterih topilih lahko ali ne raztopijo. Primeri so PVC, polietilen, najlon 66 itd.
• Razvejan polimer, to je polimer, ki nastane, ko linearni polimer tvori veje.
• Zamrežen polimer (Cross-linking), to je polimer, ki nastane, ker je več polimernih verig povezanih med seboj v glavni verigi. Če pride do zamreženja polimera s kemično vezjo med verigami, se bo to zgodilo Nastanejo tridimenzionalne premrežne povezave, znane tudi kot 3-dimenzionalni ali tridimenzionalni mrežni polimeri omrežje.

---

Reakcija polimerizacije

Ta reakcija za tvorbo polimerov iz monomerov se imenuje reakcija polimerizacije. Ta reakcija polimerizacije je nato razdeljena na dve vrsti, in sicer:

Dodatna polimerizacija

Ta adicijska polimerizacija se običajno pojavi v monomerah, ki imajo dvojne vezi. Na splošno so monomeri, ki reagirajo pri tej dodatni polimerizaciji, alkenske spojine in njihovi derivati. Iz reakcije adicijske polimerizacije nato nastane adicijski polimer, in sicer kot en sam izdelek.

---

Primer reakcije adicijske polimerizacije:

a. Tvorba polietilena (PE) iz etena

b. Oblikovanje PVC iz vinilklorida

c. Tvorba poliizoprena iz izoprena

---

Kondenzacijska polimerizacija

Ta kondenzacijska polimerizacija je povezovanje monomera s kemično reakcijo, ki poteka med dvema različnima funkcionalnima skupinama vsakega monomera. Polimerizacija poteka v dimnomerih, od katerih ima vsak vsaj 2 reaktivni funkcionalni skupini. Iz rezultatov kondenzacijske polimerizacije nastanejo polimeri in majhne molekule, kot so H2O, HCl in CH3OH. Polimeri, kot so poliamid, poliester, polikarbonat in poliuretan, se sintetizirajo s pomočjo reakcije kondenzacijske polimerizacije.

---

Primer reakcije adicijske polimerizacije:

a. Tvorba poliestra: PET iz dimetil tereftalata in etilen glikola

PET-iz-dimetil-tereftalata-in-etilen-glikola

b. Tvorba poliamida: najlon 66 iz adipinske kisline in heksametilendiamina

---

Uporabe sintetičnih polimerov

PVC

Mehki poli (vinilklorid) (PVC) se uporablja za dežne plašče, cevi za vodo in električno izolacijo. Medtem se PVC, ki ima toge lastnosti, uporablja za cevi in ​​talne obloge.

PS

Polistiren (PS) ima več oblik. Polistiren, ki je tog in se zlahka lomi, se uporablja kot plastični jedilni pribor - žlice, vilice, kasete in noži. Ta polistiren v obliki pene je stiropor in ima dobre toplotno izolacijske lastnosti. Zato se stiropor zelo pogosto uporablja kot posoda za hrano / pijačo in tudi pluta za odpornost na udarce v embalaži elektronskih naprav.

PE (LDPE in HDPE)

Polietilen (PE) ima različne oblike. HDPE (polietilen visoke gostote) je polietilen z močnejšimi in trdnejšimi lastnostmi, ki se pogosto uporablja kot plastenke in igrače. LDPE (polietilen nizke gostote) je polietilen z več plastičnimi lastnostmi in tudi nižjim tališčem kot HDPE. LDPE se pogosto uporablja za plastične vrečke, pločevino in zavijanje kablov.

PP

Ta polipropilen (PP) se uporablja za vrvi, plastične steklenice, preproge, plastične vreče, laboratorijsko opremo in igrače.

PTFE

Polytetrafluoroethylene (PTFE), znan tudi kot ali pod trgovskim imenom Teflon, ima nereaktivne, močne in toplotno odporne lastnosti. PTFE se uporablja kot prevleka za kemične rezervoarje, tesnilo in prevleko proti sprijemanju.

PMMA

Poli (metil metakrilat) (PMMA), znan tudi kot ali pod trgovskim imenom Pleksi steklo ali Lucite ali Perspex, je trden, lahek, močan in prozoren. PMMA se uporablja kot pohištvo, optični instrumenti, letalska okna in škatlice za rokavice.

HIŠNE ŽIVALI

Poli (etilen tereftalat) (PET), znan tudi pod trgovskimi imeni, je Dacron ali Terilen, ki se pogosto uporablja kot tekstilna vlakna. Poleg tega se PET pogosto uporablja tudi kot steklenica za pijačo. V obliki tankega filma ima PET pod trgovskim imenom Mylar močne in odporne lastnosti solza, tako da se nato uporablja za optične instrumente, jadrnice za čolne, magnetne snemalne trakove, pa tudi za embalažo blaga.

Najlon

Najlon je polimer v obliki vlaken, ki imajo močne, lahke in odporne lastnosti. Zato se najlon pogosto uporablja za izdelavo padalov, šotorov, vrvi, mrež, dežnih plaščev, preprog itd.

---

Primer polimernih problemov

1. problem

Določite strukturo monomerov, ki tvorijo naslednji polimer:

Diskusija:

Iz polimerne strukture obstajajo 3 ponavljajoče se strukturne enote. Ti polimeri so nato razvrščeni kot adicijski polimeri, saj v glavni verigi ni amidne, estrske, karbonatne ali uretanske vezi. Monomerna struktura adicijskega polimera je na splošno zelo podobna strukturi ponavljajoče se strukturne enote.

Torej, monomerna struktura polimera je naslednja:

---

2. problem

Med naslednjimi polimeri:

1. bakelit
2. najlon
3. teflon
4. Dacron
5. stiropor

Kateri je kondenzacijski polimer ???

a. 2 in 4
b. 1 in 3
c. 1, 2 in 3
d. 3 in 5
e. vsi zgornji odgovori so napačni

Odgovor:

e. 2 in 4

Tako najlon kot dakron sta bila sintetizirana s kondenzacijsko polimerizacijo. Najlon je sam poliamid, dacron (PET) pa poliestrski.

---

3. problem

Naslednje spojine niso monomeri naravnih polimerov, vključno z ???

a. glukoza
b. izopren
c. nukleotid
d. aminokislina
e. akrilonitril

Odgovor:

e. akrilonitril (Akrilonitril je monomer sintetičnega polimera PAN (poliakrilonitril)).

Tako je razlaga definicije polimerov, aplikacij, razvrstitve, strukture in lastnosti, upam, da je zgoraj opisano lahko koristno za vas. Hvala vam