Главные характеристики
На данный момент есть очень много видов неорганических полимерных материалов, как природных, так и искусственных, которые обладают разными составом, качествами, областью использования и агрегатного состояния.
Современный уровень развития химической промышленности дает возможность делать неорганические полимерные материалы в значительных объемах. Дабы получить материал такого рода необходимо создать условия очень высокого давления и большой температуры. Сырьем для изготовления выступает чистое вещество, которое поддается процессу полимеризации.
Неорганические полимерные материалы свойственны тем, что обладают очень высокой прочностью, гибкостью, сложно поддаются действию веществ на основе химии и устойчивые к большим температурам. Однако некоторые виды могут быть хрупкими и не владеть эластичностью, однако при этом очень прочными. Самыми популярными из них считаются графит, керамика, асбест, минеральное стекло, слюда, кварц и алмаз.
Самые популярные полимерные материалы в основе имеют цепочки подобных элементов, как кремний и алюминий. Это связано с популярностью таких элементов в природе, особенно кремния. Самые популярные среди них такие неорганические полимерные материалы как силикаты и алюмосиликаты.
Свойства и характеристики различаются не только в зависимости от химического полимерного состава, но и от молекулярной массы, степени полимеризации, сооружения атомной структуры и полидисперсности.
Большинство неорганических соединений отличаются такими критериями:
- Пластичность. Подобная характеристика, как пластичность, показывает возможность материала становится больше в размерах под влиянием посторонней силы и вернутся в изначальное состояние после снятия нагрузки. К примеру, каучук способен увеличиться в семь-восемь раз без изменения структуры и разных повреждений. Возврат формы и размеров возможен благодаря сохранению расположения полимерных молекул в составе, перемещаются лишь некоторые их участки.
- Кристаллическая структура. От расположения в пространстве составных компонентов, что именуется кристаллической структурой, и их взаимные действия зависят свойства и специфики материала. Исходя из таких параметров, полимерные материалы делят на кристаллические и аморфные.
Кристаллические имеют стабильную структуру, в которой выполняется определенное расположение полимерных молекул. Аморфные состоят из полимерных молекул ближнего порядка, которые только в некоторых зонах имеют стабильную структуру.
Структура и степень кристаллизации зависит от определенных факторов, например как температура кристаллизации, молекулярная масса и концентрированность раствора полимерного материала.
- Стеклообразность. Данное свойство отличительно для аморфных полимерных материалов, которые при снижении температуры или увеличении давления обретают стеклообразную структуру. В данном случае заканчивается тепловое движение полимерных молекул. Температурные интервалы, при которых происходит процесс стеклообразования, зависит от типа полимерного материала, его структуры и параметров структурных компонентов.
- Вязкотекучее состояние. Данное свойство, при котором происходят необратимые изменения формы и объема материала под влиянием посторонних сил. В вязотекущем состоянии структурные детали перемещаются в линейном направлении, что оказывается основой изменения его формы.
Строение неорганических полимерных материалов
Это свойство чрезвычайно важно в определенных промышленных отраслях. Наиболее нередко его применяют при переработки термопластов при помощи подобных вариантов как литье под давлением, экструзия, вакуум-формирования и прочих
При этом полимерный материал расплавляется при очень высоких температурах и большом давлении.
Где используются полимеры?
Благодаря своим свойствам, полимеры используются сейчас во многих отраслях. Их используют для производства множества материалов.
Например, в строительстве — как материал для электротехнических конструкций, кабелей, проводов, труб, изоляционных эмалей и лаков. Полимеры химическим путём добавляют в состав бетона и железобетона, чтобы улучшить их качества. Полимеры используют при производстве плёнок и защитных покрытий, сеток и ограждений.
Полимеры также используют в автомобилестроении. Из них делают детали для машин: резину, решётки радиаторов, колпаки для колёс, чехлы для сидений, вентиляционные решётки, коврики; их добавляют в лаки и краски. Они используются также при производстве клея.
В нефтегазовой промышленности также используются полимеры: при производстве оборудования, например насосов, камер и т. д.
В медицине полимеры применяют для изготовления капсул для лекарств. Полимер поликарбонат используют даже при разработке искусственного сердца. А гиалуроновая кислота, которая также является полимером, используется в процессе наращивания тканей.
Органические полимеры
Органическими называют обширный класс веществ, содержащих в своей основе углерод. Кроме углерода в этих веществах содержится обычно водород, кислород, азот, сера, фосфор. Соединения, в которых содержатся также и другие элементы, называют элементоорганическими. Органические вещества обладают молекулярной структурой, т. е. состоят из отдельных молекул, внутри которых атомы связаны преимущественно весьма прочными ковалентными связями. Между собой молекулы связаны сравнительно слабыми поляризационными силами.
Большинство органических веществ не содержит свободных электронов и ионов, поэтому они являются диэлектриками. Так как силы поляризационной связи между отдельными молекулами невелики, то органические вещества с малой молекулярной массой являются при обычной температуре газами или жидкостями. Вещества с более высокой молекулярной массой являются твердыми уже при обычной температуре.
Ввиду поляризационного характера связи, обусловливающего большие расстояния между молекулами, и малого атомного веса элементов, образующих органические соединения, они отличаются невысоким удельным весом. Поляризационный характер связи определяет также невысокую механическую прочность. Органические вещества сравнительно легкоплавки и за некоторыми исключениями отличаются низкой нагревостойкостью. Подавляющее большинство из них горючи. Легкое горение органических веществ объясняется тем, что связи атомов углерода между собой и с водородом в молекулах органических веществ значительно менее прочным, чем связи углерода и водорода с кислородом. Поэтому при реакциях окисления выделяется большое количество тепла, которое разлагает органические вещества перед горением, облегчая их реакцию с кислородом. Горению органических веществ благоприятствует и то, что конечные продукты их окисления — газы легко удаляются от очага горения и не препятствуют его развитию.
Легкая горючесть большинства органических материалов является их существенным недостатком. Однако в последнее время получен ряд плохо горючих или негорючих элементоорганических соединений. Так, замена водорода органических веществ фтором практически полностью препятствует их воспламенению или горению. Хлор, вводимый в больших количествах в органические вещества, также препятствует их горению и гасит пламя, обрывая развитие цепных реакций горения. Существенно затрудняется горючесть и при образовании кремнийорганических соединений. Различия в свойствах отдельных органических веществ объясняются различиями в их составе и строении.
Особенно широкое распространение в качестве электроизоляционных материалов получили полимеры.
По происхождению полимеры могут быть природными материалами (целлюлоза, натуральный каучук, янтарь и др.) или синтетическими продуктами (бакелит, полистирол, полиэтилен и др.). Они приобретают все возрастающее значение в технике и быту благодаря удачному сочетанию многих важных качеств, особенно у новых синтетических высокополимеров. Часто они отличаются высокими электроизоляционными свойствами в широком диапазоне рабочих напряжений и частот (вплоть до СВЧ), при высокой влажности окружающей среды и в широком интервале рабочих температур. Они обладают также хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами. Как правило, не подвержены коррозии, гниению и во многих случаях отличаются высокой химической стойкостью.
Ввиду малой плотности, сочетающейся с достаточной прочностью, на основе полимеров можно получить материалы (пластмассы, ткани) с высокой удельной прочностью. Многие полимеры отличаются ценными специальными свойствами: прозрачностью, радиопрозрачностью, диамагнетизмом, антифрикционными свойствами, высокой эластичностью и т. д.
Большинство полимеров легко поддаются различным видам технологической обработки (литье, прессование, вытяжка, обработка резанием, распыление и т. д.) и на их основе производят весьма разнообразные по свойствам продукты: пластмассы и резины, электроизоляционные лаки и лакокрасочные материалы, клеи, компаунды, волокнистые и пленочные материалы. Они находят широкое применение в промышленности и в быту.
Большинство полимеров может быть получено из дешевого сырья — природных и попутных газов нефтедобычи и переработки нефти, угля в сочетании с водой и воздухом. Поэтому производство полимерных материалов развивается быстрыми темпами.
Виды неорганических полимеров
Асбест — один из самых распространенных полимеров. По своей структуре это тонковолоконный материал – силикат. В своем составе он включает молекулы железа, магния, кальция и натрия. Производство этого полимера относится к числу вредных для человека, но изделия из него абсолютно безопасны.
Силикон также нашел свое применение благодаря тому, что по многим характеристикам превосходит природный каучук. Прочность и эластичность обеспечивает соединение кислорода и кремния. Полисиликонсан выдерживает механические, температурные, деформационные воздействие. При этом форма и структура остается неизменной.
Карбин пришел на смену алмазу. Он также прочен, что необходимо во многих отраслях промышленности. Для этого полимера характерна способность выдерживать температуру до 5 000 ºC. Особенность – увеличение электропроводности под воздействием световых волн.
Графит известен всем, кто когда-либо брал в руки карандаш. Особенность углеводородистых полимеров – плоскостная структура. Они проводят электрические разряды, тепло, но полностью поглощают световую волну.
Также производятся полимеры, в основе которых применен селен, бор и другие элементы, что обеспечивает разнообразие характеристик.
Сфера применения
Полимеры отличаются огромным разнообразием. С каждым годом ученые разрабатывают новые технологии, которые позволяют производить материалы с различными качественными показателями. И сейчас полимеры встречаются как в промышленности, так и в быту. Ни одно строительство не обходится без асбеста. Он присутствует в составе шифера, специальных труб и т.д. В качестве вяжущего элемента применяется цемент.
Силикон – отличный герметик, используемый строителями. Автостроение, производство промышленного оборудования, товаров народного потребления основано на полимерах, которые позволяют добиться высокой прочности, долговечности, герметичности.
А возвращаясь к асбесту, нельзя не упомянуть, что способность удерживать тепло позволило создать костюмы для пожарных.
Говоря об алмазах, принято отождествлять их с бриллиантами (обработанными алмазами). Некоторые неорганические полимеры не уступают этому природному кристаллу, что необходимо в различных промышленных сферах, и при производстве бриллиантов, в том числе. В виде крошки этот материал наносится на режущие кромки. В итоге получаются резцы, способные разрезать что угодно. Это отличный абразив, применяемый при шлифовании. Эльбор, боразон, киборит, кингсонгит, кубонит относятся к сверхпрочным соединениям.
Если требуется обработать металл или камень, применяются неорганические полимеры, изготовленные методом синтеза бора. Любой шлифовальный круг, продаваемый в строительных супермаркетах, имеет в своем составе этот материал. Для производства декоративных элементов используется, например, карбид селена. Из него получается аналог горного хрусталя. Но и этим перечень достоинств и список сфер применения не ограничен.
Фосфорнитридхлориды образуются при соединении фосфора, азота и хлора. Свойства могут меняться, и зависят от массы. Когда она велика, образуется аналог природного каучука. Только теперь он выдерживает температуру до 350 градусов. Под действием органических соединений реакций не наблюдается. А в допустимом температурном диапазоне свойства изделий не меняются.
Применение
Благодаря преимуществам полимерных материалов перед другими видами сырья, их использование с каждым годом становится более популярным. Применение полимеров встречается повсюду: в легкой и тяжелой индустрии, сельскохозяйственной и медицинской отрасли. Каждый день приходится сталкиваться с продукцией из полимерных материалов.
При строительстве зданий стали заменять металлические конструкции – пластиковыми. Это окна, армирующие сетки, а также приспособления и инструмент. Геосинтетические материалы широко используются при возведении дорог.
С помощью сеток из синтетических материалов изготавливают поддерживающую оснастку вьющимся растениям для сельского хозяйства. Устройство декоративных заборов с применением пластика также стало популярным благодаря устойчивости к коррозии, которой обладает полимерная сетка.
Геотекстиль и геомембрана используют при возведении бассейнов и искусственных водоемов. Такие полимеры защищают мембрану от грунта и обладают гидроизоляцией.
Упаковка различных товаров производится с помощью полимерных пленок и других видов упаковок, как в супермаркете, так и на рынке. Изготовление несущих конструкций авто- и мототехники позволяет облегчить вес транспортных средств и избежать пагубного воздействия коррозии.
Применение полимерных материалов в производстве и быту становится все популярнее с каждым годом. Низкая стоимость и желаемые технические параметры сырья постепенно вытесняют привычные изделия текстильной, строительной и даже металлургической промышленности. Удобство обработки и химические свойства полимерных изделий повышают качество и продлевают срок службы привычных предметов, создающих комфортные условия для активной жизнедеятельности человека.
Рейтинг: /5 – голосов
Неорганические полимер
Неорганические полимеры имеют неорганические основные цепи и не содержат органических боковых радикалов. Их классифицируют по тем же признакам, что и органические полимеры: па конфигурации – линейные, разветвленные и пространственные; по происхождению – природные и синтетические, по составу основной цепи – гомо – и гетероцепные. Неорганические гомо – и гетера атомные цепи способны образовывать элементы групп III – VI Периодической системы. Такие гетероатомные частично ионные связи обычно прочнее чисто ковалентных. В отличие от органических полимеров неорганические ВМС не имеют длинных цепей и соответственно для них не характерно эластичное состояние. Так как, кроме углерода, другие элементы не могут образовывать ненасыщенных соединений, то синтез неорганических полимеров осуществляется, главным образом, путем поли-конденсации. Некоторую способность образовывать гомоцепные неорганические полимеры имеют бор, сера, олово. Большинство же элементов образуют гетероцепные полимеры, и в основном трех мерной структуры. Наиболее типичными представителями гетеро-цепных неорганических полимеров являются оксиды, которые можно считать продуктами поликонденсацин гндроксидов.
Неорганические полимеры отличаются по химическим и физическим свойствам от органических или элементоорганических полимеров, прежде всего, вследствие различной электронной структуры главной цепи и отсутствия органических обрамляющих групп. Электронная структура определяет возможность образования цепей полимерной молекулы. Обрамляющие группы модифицируют электронную структуру, защищают главную цепь полимеров от атаки нуклеофильными или электрофильны-ми реагентами и определяют характер меж.
Неорганические полимеры отличаются от органических и элементоорганических полимеров высокоупорядоченной кристаллической структурой. Они имеют больший модуль упругости и обладают повышенной стойкостью к термической и термоокислительной деструкции. Их температуры размягчения и плавления, а также нагревостойкость и термостойкость значительно выше, чем органических и элементоорганических полимеров.
Неорганические полимеры, относящиеся к группе сетчатых, широко распространены в земной коре в виде минералов. Часть их перерабатывается и используется в виде неорганических стекол или керамических материалов.
Неорганические полимеры находят все более широкое применение в качестве высокотемпературных материалов: покрытий, волокон, наполнителей для пластиков. Прочность на растяжение волокна из АЬОз составляет 70500 кГ / см2, а волокно из ZrO2 выдерживает повторные нагревания до 2480 С.
Неорганические полимеры построены из неорганических цепей.
Неорганические полимеры обладают не только термостойкостью и твердостью, но и, подобно органическим, могут быть эластичными. Например, стеклянное волокно не горит, не гниет, не впитывает влагу, не боится действия большинства кислот и щелочей; или синтетический асбест, отличающийся от природного большим постоянством свойств и химического состава, а также более высокой термостойкостью; или полученный полимер сульфида кремния, имеющий асбестоподобную структуру. Ныне твердо установлено, что неорганическая природа многих больших молекул не исключает эластичности и других типичных свойств органических полимеров. Таким образом, на границе органической и неорганической химии оформилась и успешно развивается новая ветвь – неорганические полимеры. Все новые и новые открытия совершаются в этой области.
Неорганические полимеры еще очень мало изучены, и в настоящее время расположение их в какие-либо классы затруднительно.
Неорганические полимеры еще очень мало изучены, и в настоящее время разделение их на классы затруднительно. Поэтому ниже перечислены только некоторые неорганические полимеры.
Неорганические полимеры состоят из неорганических атомов и не содержат органических боковых радикалов.
Неорганические полимеры – это полимеры, не содержащие углерод. В нефтепромысловой практике в основном используют органические и элементоорганические полимеры.
Неорганические полимеры имеют неорганические основные цепи и не содержат органических боковых радикалов.
Неорганические полимеры привлекают внимание многих исследователей при создании материалов, обладающих высокими техническими свойствами.
Неорганические полимеры отличаются от органических и элементоорганических полимеров высокоупорядоченной кристаллической структурой. Они имеют большой модуль упругости и повышенную стойкость к термоокислительной деструкции.
Неорганические полимеры, содержащие галогенные группы, обсуждаются в разд.
Особенности
Синтетические полимеры имеют в своей основе низкомолекулярные органические соединения (мономеры), которые в результате реакций полимеризации или поликонденсации образуют длинные цепочки. Расположение и конфигурация молекулярный цепей, тип их связи во многом определяют механические характеристики полимеров.
Искусственные и синтетические полимеры обладают радом специфических особенностей. На первом месте следует отметить их высокую эластичность и упругость – способность противостоять деформациям и восстанавливать первоначальную форму. Пример – полиамид, резина. Полиуретановая нить – эластан, способна без разрыва изменять свою длину на 800 % и затем восстанавливать первоначальный размер. Наличие длинных молекулярных цепочек в структуре синтетических материалов обусловило низкую хрупкость пластиковых изделий. В большинстве случаев увеличение хрупкости у некоторых типов пластмасс происходит при понижении температуры. Органические материалы практически полностью лишены этого недостатка.
Указанные свойства дополняются высокой коррозионной стойкостью, износостойкостью. Большинство известных полимеров имеют высокое электрическое сопротивление, низкую теплопроводность.
Отмечая высокие эксплуатационные и технологические качества, нельзя забывать и про отрицательные стороны:
- Сложность утилизации. Вторичное использование допускает только термопластичный материал и только в случае правильной сортировки. Смесь полимеров с различным химическим составом вторичной переработке не подлежит. В природе пластики разлагаются чрезвычайно медленно – вплоть до десятков и сотен лет. При сжигании некоторых типов пластмасс в атмосферу выделяется большое количество высокотоксичных веществ и соединений. Особенно это касается пластиков, содержащих галогены. Наиболее известный материал такого типа – поливинилхлорид (ПВХ).
- Слабая устойчивость к ультрафиолетовому излучению. Под действием ультрафиолетовых лучей длинные полимерные цепочки разрушаются, увеличивается хрупкость изделий, снижается прочность, холодостойкость.
- Трудность или невозможность соединения отдельных типов синтетических материалов.
Пластмассы
Химические свойства полимеров показывают их высокую стойкость к агрессивным веществам, но в ряде случаев затрудняет использование клеевых составов. Поэтому для термопластичных полимеров используют метод сварки – соединение разогретых элементов. Некоторые вещества, например, фторопласты, вообще не подлежат соединениям, кроме механических.
Тест с ответами: “Полимеры”
1. Полимеры – это: а) высокомолекулярные соединения + б) неорганические вещества в) органические вещества
2. К полимерам относится: а) сахароза б) крахмал + в) гликоген
3. К полимерам относится: а) гликоген б) сахароза в) белок +
4. К полимерам относится: а) целлюлоза + б) крахмал в) гликоген
5. Целлюлоза входит в состав: а) бактериальной клетки б) клетки гриба в) растительной клетки +
6. Гликоген содержится в клетках: а) желудка б) печени + в) костей
7. В клубнях картофеля содержится: а) гликоген б) глюкоза в) крахмал +
8. К искусственным полимерам относится: а) пластмасса + б) гликоген в) целлюлоза
9. Слоистый пластик на основе ткани, пропитанный термореактивной синтетической смолой, устойчив к нагрузкам. Необходим для изготовления шарикоподшипников и шестерен: а) полиэтилен б) карболит в) текстолит +
10. По способам получения полимеры делятся только на: а) синтетические и искусственные б) натуральные и химические + в) искусственные и химические
11. Волокна – полимеры, которые: а) располагаются с высокой упорядоченностью + б) аморфные и разветвленные в) не могут вытягиваться
12. Полимерам свойственна: а) химическая активность б) прочность + в) растворимость в воде
13. Полимерам свойственна: а) легкость + б) быстрая окисляемость в) химическая активность
14. Полимерам свойственна: а) растворимость в воде б) быстрая окисляемость в) неокисляемость +
15. К искусственным полимерам относится: а) ацетатцеллюлоза + б) декстран в) гепарин
16. К сетчатым полимерам относится: а) гликоген б) резина + в) амилопектин
17. К сетчатым полимерам относится: а) амилопектин б) гликоген в) фенолформальдегидные смолы +
18. В результате реакции полимеризации образуются из соответствующих мономеров: а) желатин б) натуральный каучук + в) нуклеиновые кислоты
19. В результате реакции полимеризации образуются из соответствующих мономеров: а) нуклеиновые кислоты б) желатин в) полипропилен +
20. В результате реакции поликонденсации образуются из соответствующих мономеров: а) полипропилен б) полисахариды + в) полиэтилен
21. В результате реакции поликонденсации образуются из соответствующих мономеров: а) белки + б) натуральный каучук в) полипропилен
22. В результате реакции поликонденсации образуются из соответствующих мономеров: а) полиэтилен б) нуклеиновые кислоты + в) натуральный каучук
23. В реакцию полимеризации вступают: а) насыщенные углеводороды б) ароматические углеводороды в) ненасыщенные углеводороды +
24. В реакцию поликонденсации вступают: а) непредельные мономеры б) мономеры, являющиеся монофункциональными или гетерофункциональными соединениями + в) только кислородсодержащие мономеры
25. Полисахарид из соответствующих моносахаридов образуется в результате: а) окисления б) полимеризации в) поликонденсации +
26. Линейные (неразветвлённые) макромолекулы крахмала называются: а) амилопектин б) амилоза + в) гликоген
27. Полиэфирным волокном является: а) лавсан + б) шерсть в) капрон
28. Растворы полимеров, в отличие от коллоидных растворов гидрофобных веществ: а) не способны образовываться самопроизвольно без наличия стабилизаторов и затрат внешней энергии б) являются гетерогенными системами в) могут быть гомогенными системами +
29. Растворы полимеров, в отличие от коллоидных растворов гидрофобных веществ: а) способны образовываться самопроизвольно, не требуя для этого стабилизаторов + б) не способны образовываться самопроизвольно без наличия стабилизаторов и затрат внешней энергии в) являются гетерогенными системами
30. Первичный этап растворения твердого образца полимера называется иначе: а) высаливание б) набухание + в) старение
Органические полимеры
Органические полимеры – это разнообразные материалы, обычно получаемые из доступного и дешевого сырья; на их основе получают пластические массы (пластмассы) — сложные композиции, в которые вводят различные наполнители и добавки, придающие полимерам необходимый комплекс технических свойств, а также синтетические волокна.
К ним также относятся: полимеризационные смолы, полиэтилен (высокого, среднего и низкого давления), полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, полиакрилаты, каучуки, конденсационные смолы, фенолоформальдегидные смолы, полиэфирные смолы, полиэтилентерефталат, полиамидные смолы, капрон, этант, анид и т.д..
Типы полимеров
По химическому составу различают:
- органические;
- элементоорганические;
- неорганические.
Органические полимеры:
- природные;
- искусственные (модифицированные);
- синтетические.
Природные полимеры
Такие полимеры можно найти в природе. Человек не участвует в производстве таких полимеров. В качестве примера можно привести белки, крахмал, натуральный каучук, хлопок, шерсть и др.
Искусственные полимеры
Чтобы получить такие полимеры, человек проводит химические опыты. Например, чтобы получить модифицированный полимер, который затем будет применён при производстве красок, химики добавляют в раствор стирола в толуоле или ксилоле льняное или касторовое масло и нагревают его.
Пример такого полимера — целлюлоза.
Синтетические полимеры
Произвести такие полимеры можно с помощью химического синтеза (т. е. химическим путём). В синтезе участвуют высокомолекулярные органические продукты. Например, чтобы получить синтетический полимер лавсан нужно поликонденсировать (т. е. провести химический опыт) терефталевую кислоту и этиленгликоль.
Пример — капрон, нейлон, полиэтилен, полипропилен, полистирол, фенолформальдегидные смолы.
Элементоорганические полимеры
Содержат атомы других химических элементов, например кремния, алюминия, титана и др. Выделяют:
- термостойкие полимеры;
- полимеры с высокой электропроводностью и полупроводниковыми свойствами;
- вещества с высокой твёрдостью и эластичностью;
- биологические активные полимеры и др.
Химики получают такие полимеры при взаимодействии определённых органических веществ с солями или заменяя некоторые атомы углерода в молекулах на другие составляющие. Пример — полисилоксаны, полититаноксаны и др.
Неорганические полимеры
Полимеры, молекулы которых построены из неорганических боковых цепей (или неорганических радикалов). Неорганические полимеры можно обнаружить в составе земной коры.
Полимеры могут отличаться составом мономерных звеньев. Мономерное звено — это составная часть макромолекулы полимера. Различают:
- гомополимеры;
- гетерополимеры (или сополимеры).
Гомополимеры
Это такие полимеры, у которых одинаковые мономерные звенья. Например: полихлорвинил, поливинилацетат и полистирол.
Гетерополимеры
Это полимеры, которые имеют различные мономерные звенья. Например: сополимер хлористого винила с винилацетатом, сополимер стирола с бутадиеном.
Полимеры могут также подразделяются также на карбоцепные (или гомоцепные) и гетероцепные полимеры.
Гетероцепные полимеры
Главные цепи макромолекул таких полимеров включают не только атомы углерода, но ещё и атомы кислорода, азота и серы. Например: простые эфиры (например, полиэтиленгликоль), сложные эфиры (глифталевые смолы, полипептиды (белки) и др.).
Полимеры также могут подразделяться в зависимости от расположения мономерных цепей в пространстве. Различают:
- стереорегулярные (полимеры с линейной структурой);
- нестереорегулярные (или атактические).
Строение макромолекул полимеров может быть различным. Таким образом, есть полимеры:
- линейные;
- разветвлённые;
- лестничные;
- трёхмерные сшитые (сетчатые, пространственные).
Полимеры можно получить разными способами:
- если полимер получают с помощью поликонденсации, то такой полимер называют поликонденсационным (или реактопластами);
- если с помощью полимеризации — речь идёт о полимеризационном полимере.
В зависимости от реакции полимера на нагревание выделяют:
- термопластичные (полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол);
- термореактивные полимеры (полиэфиры, эпоксидные, меламиновые и фенольные смолы).
Классификация
Все полимеры по своему химическому составу делятся на органические, органоэлементные и неорганические.
Органические полимеры.
Элементоорганические полимеры. Они содержат неорганические атомы (Si, Ti, Al), которые сочетаются с органическими радикалами в основной цепи органических радикалов. Таких полимеров в природе не существует. Искусственно созданными представителями являются кремнийорганические соединения.
Следует отметить, что в технических материалах часто используются комбинации различных полимерных групп. Это композитные материалы (например, стеклопластик).
В зависимости от формы макромолекул полимеры делятся на линейные, разветвленные (особый случай – звездообразные), ленточные, плоские, гребнеобразные, полимерные сети и так далее.
Полимеры подразделяются в соответствии с их полярностью (что влияет на растворимость в различных жидкостях). Полярность полимерных единиц определяется наличием диполей – молекул с раздельным распределением положительных и отрицательных зарядов. В неполярных соединениях дипольные моменты атомных связей уравновешивают друг друга. Полимеры, единицы которых имеют высокую полярность, называются гидрофильными или полярными.
Полимеры с неполярными связями называются неполярными или гидрофобными. Полимеры, содержащие как полярные, так и неполярные единицы, называются амфифильными. Гомополимеры, в которых каждый член содержит как полярные, так и неполярные большие группы, считаются амфифильными гомополимерами.
С точки зрения нагрева полимеры делятся на термопласты и термостаты. Термопластичные полимеры (полиэтилен, полипропилен, полистирол) размягчаются, даже плавятся при нагревании и затвердевают при охлаждении. Этот процесс обратим. Термореактивные полимеры необратимо химически разрушаются при нагревании без расплавления. Молекулы термореактивных полимеров имеют нелинейную структуру, которая образуется путем сшивания (например, вулканизации) молекул цепных полимеров. Упругие свойства термореакторов выше, чем у термопластов, но термореакторы практически не обладают текучестью и поэтому имеют более низкое разрушающее напряжение.
Природные органические полимеры образуются в растительных и животных организмах. Наиболее важными из них являются полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты, из которых в основном состоят тела растений и животных и которые обеспечивают функционирование жизни на Земле. Считается, что решающим этапом в зарождении жизни на Земле было образование более сложных, высокомолекулярных органических молекул из простых органических молекул (см. Химическая эволюция).
