Структура и классификация полимеров

Тема 1. Основы строения полимеров

Структура и классификация полимеров

Полимерами являются высокомолекулярные соединения,состоящие из одинаковых или различных звеньев, соединенных химическими связями в длинные цепи. Полимер означает много частей (от греческого polus -много и meros -части). Звеньями цепи могут быть отдельные атомы, или группы атомов:

-полимерная сера (–S–S–S–S–);

-полиэтилен (–СН₂–СН₂–СН₂–).

Число повторяющихся звеньев в цепи – степень полимеризации (Р). Она определяет молекулярную массу полимера (М)

М = m Р,

где m – молекулярная масса звена.

В зависимости от значений М различают высокомолекулярные соединения, олигомеры и низкомолекулярные соединения.

При М>5 000–10000 –высокомолекулярное соединение,

М =500 –5000 – олигомер, (от 2 до 12 мономерных звеньев)

М <500 – низкомолекулярное соединение.

Названия полимеров и олигомеров складывается из названия мономера и приставки «поли»: полиэтилен, полистирол или «олиго»: олигостирол, олигобутадиен, сополимер этилена с пропиленом. Химические формулы пишут без концевых групп:

~СН₂–СН₂–СН₂~ или (– СН₂ –СН₂–) _n.

Для некоторых полимеров используются торговые названия: (найлон или поли–ε–капролактам, фенопласт или фенолформальдегидная смола, тефлон или политетрафторэтилен). По числу мономерных звеньев в цепи полимеры классифицируют на гомополимеры и сополимеры. Гомополимеры состоят из одинаковых звеньев (–А–А–А–), а сополимеры – из двух или более звеньев: (–А–В–С–).

Сополимеры подразделяют на статистические

–А–В–В–А–В–А–А–А–В–В–

(имеют нерегулярное расположение звеньев) и чередующиеся А–В–А–В– (имеют регулярное расположение звеньев).

Различают блок-сополимеры и привитые сополимеры.

Блок-сополимеры имеют длинные последовательности звеньев каждого типа ~АААААВВВВВААААА~ и в названии указываются составляющие звенья: [поли(стирол– блок –метилакрилат)].

Привитые сополимеры основную цепь имеют из звеньев одного мономера, а боковую – из звеньев другого мономера:

~ ААААААААААА ~

| |

ВВВВВ ВВВВВ

 

По структурной форме полимеры делят на линейные, разветвленные и сшитые.

 

Линейные

Разветвленные имеют длинную основную цепь с боковыми ответвлениями

Сетчатые имеют цепи, соединенные химическими связями

 

По строению основной цепи полимеры делят на гомоцепные и гетероцепные. Гомоцепные полимеры имеют основную цепь из одинаковых атомов: (например, –S–S–S–; –С–С–С–; –Р–Р–Р–). Полимеры, построенные из атомов углерода называются карбоцепными. Гетероцепные полимеры имеют основную цепь из различных атомов (например, –С–О–; –Si–О–;).

Устойчивость гомоцепных и гетероцепных полимеров зависит от прочности связей между атомами. Наиболее прочными являются связи между атомами углерода, а наименее прочными являются связи между атомами азота и между атомами кислорода.

У гетероцепных полимеров энергия связи между атомами выше, чем у гомоцепных. Поэтому гетероцепные полимеры являются высокоплавкими и высокопрочными.

По происхождению полимеры делят на природные, синтетические и искусственные. Природные полимеры:натуральный каучук, целлюлоза, белки, алмаз, графит. Синтетическими полимерами, полученными в колбе или реакторе, являются полиэтилен, полистирол, полипропилен. Искусственными являются модифицированные природные полимеры, например, нитрат целлюлозы и ацетат целлюлозы.