Лекция 18. Мономеры, олигомеры, полимеры.

Раздел 6. Понятие об органических соединениях и полимерных материалах.

Лекция 18. Мономеры, олигомеры, полимеры.

Все органические соединения в зависимости от их молекулярной массы делятся на три группы: М < 500 – низкомолекулярные; M ~ 500-5000 – олигомеры; M > 5000 – высокомолекулярные соединения (ВМС). Молекулы ВМС называют макромолекулами.

Высокомолекулярные соединения (ВМС), макромолекулы которых состоят из большого числа одинаковых структурных звеньев, называются полимерами. Пример:

Группа, многократно повторяющаяся в структуре полимера, изображается в квадратных скобках и называется мономерным, или элементарным звеном. Число n – это степень полимеризации. Она показывает, сколько раз в молекуле полимера повторяется элементарное звено:

Величина n может достигать сотен тысяч и даже миллионов.

Название полимера образуется прибавлением приставки "поли" к названию элементарного звена или к названию исходного мономера (дать пример). Мономер – это низкомолекулярное соединение, из которого образуется полимер.

Способы классификации полимеров:

1. По происхождению полимеры делятся на: а) природные, или биополимеры (белки, полисахариды, битумы, природный каучук); б) синтетические, которые получают химическим путем из мономеров (примеры: полиэтилен, поливинилхлорид, капрон); в) искусственные, которые получают химической переработкой природных полимеров (примеры: искусственный шелк вискоза, производные целлюлозы).

2. По составу полимеры делятся на неорганические (алмаз, кварц, графит, силикаты), органические и элементорганические.

3. По составу элементарных звеньев полимеры делятся на гомополимеры, которые состоят из мономерного звена только одного вида, и сополимеры, которые состоят из разных мономерных звеньев:

Если боковые заместители в цепи располагаются в определенном пространственном порядке, то такие полимеры называются стереорегулярными.

5. В зависимости от степени разветвленности полимеры делятся на линейные, разветвленные и пространственные (сетчатые, сшитые) (их макромолекулы имеют вид трехмерных сеток, образующихся за счет сшивки линейных цепей, поэтому образец сшитого полимера представляет собой одну гигантскую макромолекулу):

6. Различают термопластичные и термореактивные полимеры. Первые при воздействии повышенной температуры не меняют своей структуры и свойств, например полиэтилен. Вторые после размягчения при нагревании переходят в твердое неплавкое состояние вследствие образования сетчатой структуры, например фенолоформальдегидные смолы.

7. По направлению использования различают: а) конструкционные полимеры, которые обладают высокой прочностью и используются для изготовления оборудования, деталей машин, трубопроводов и др.; б) термо-, звуко-, электро- и гидроизоляционные полимеры (пенопласты, лаки, краски, герметики, кровельные изделия и т.д.); в) упаковочные материалы (пленки, пакеты и т.п.); г) адгезионные материалы (клеи, лаки, герметики); д) пищевые полимеры (белки, крахмал и т.п.); е) антифрикционные материалы (покрытия из фторопласта); ж) полимерные ПАВ (пенообразователи, деэмульгаторы, СМС).

Полимеры легко получаются и перерабатываются, отличаются высокой прочностью, водо- и газонепроницаемостью, химической и коррозионной стойкостью, имеют длительный срок службы. Многие полимеры обладают исключительной гибкостью, пластичностью и эластичностью, способны образовывать высокопрочные волокна и пленки.

Растворы полимеров обладают высокой вязкостью, одновременно проявляют свойства коллоидных и истинных растворов, используются для получения буровых растворов.

Полимеры бывают кристаллическими и аморфными. Аморфные полимеры могут находиться в следующих состояниях: а) стеклообразное, в котором полимер имеет повышенную жесткость; б) высокоэластичное, в котором полимеры могут сильно растягиваться, а при снятии нагрузки возвращаются в исходное состояние; в) вязкотекучее, в котором полимер необратимо деформируется даже при небольших нагрузках. Каждое из этих состояний наблюдается в определенном температурном диапазоне. Полимеры, которые переходят из высокоэластичного состояния в стеклообразное при температурах ниже комнатной, называют эластомерами. Если для перехода требуется более высокая температура, то это – пластики. Для снижения температуры этого перехода и, следовательно, для снижения хрупкости полимеров и повышения их эластичности в них вводят специальные пластификаторы.