Тема 18. Полимеры и полимерные материалы

Полимеры (ВМС)

природные

искусственные

синтетические

Целлюлоза, белки, натуральный каучук

Химические модификации природных полимеров

Эфиры целлюлозы

Нет природных аналогов; созданы человеком

Полиэтилен, бакелиты, найлон

Полимеры

органические

неорганические

элементоорганические

а) карбоцепные – в цепи только атомы углерода

– СН₂ [– СН₂ – СН₂ –] СН₂ –

б) гетероцепные

–СН₂–О[–СН₂–О–] СН₂–О–

H H H H H

    

– Si – Si – Si – Si – Si –

    

H H H H H

полисиланы

R R R

  

– Si – О – Si – О – Si –

  

R R R

силоксаны

R - радикалы

Полимеры

линейные

разветвленные

лестничные

сетчатые

– А – А – А – А –



– А – А – А – А –



– А – А – А – А –



   

– А – А – А – А –

   

– А – А – А – А –

Трехмерные полимеры, звенья которых образуют единую пространственную сетку.

Каучук, найлон

Полисахарид амилопектин

Некоторые искусственные волокна

Бакелиты, полисахарид гликоген

Полимеры

термопластичные (термопласты)

термореактивные (реактопласты)

_{нагрев нагрев}

Тв  размягчение  разрушение

^{охлажд.}

_нагрев

Тв  разрушение (термическая де-

струкция)

Главным образом, линейные полимеры, полученные по реакции полимеризации

Сетчатые и пространственные структуры (главным образом, полученные по реакции поликонденсации)

Полимеры могут находиться в

кристаллическом состоянии

аморфном состоянии

Полимеры со стереорегулярной структурой (например, полипропилен)

Полимеры с неупорядоченным строением макромолекул (например, каучук, полиэтилен)

Физическое состояние аморфных полимеров

стеклообразное

высокоэластичное

вязкотекучее

Полимер представляет собой упругое, твердое тело, мало меняющее свою форму под воздействием механических нагрузок. После устранения нагрузки способны восстанавливать свою первоначальную форму.

Область обратимых деформаций. Под действием небольших механических нагрузок полимер легко возвращает свою первоначальную форму. При нагревании многие твердые полимеры становятся высокоэластичными (например, каучук, полистирол).

Область необратимых деформаций под воздействием механических нагрузок. В подобном состоянии находится полиэтилен, низкомолекулярный полиизобутилен. Значительное число полимеров переходит в из высокоэластичного в вязкотекучее состояние при нагревании.

Переход из стеклообразного состояния полимера в высокоэластичное (и наоборот) характеризуется температурой стеклования.

Температура стеклования определяет эксплуатационные характеристики полимерных материалов: теплостойкость пластмасс, морозостойкость каучуков и резин.

Так, например, водонепроницаемые покрытия плоских крыш (сополимер этилена с пропиленом) имеют t_{стеклования} = 15⁰С, а жевательная резинка +28⁰С.

Переход из высокоэластичного в вязкотекучее состояние характеризуется температурой текучести.

Температура текучести определяет нижнюю границу температурного интервала переработки полимеров. Так, для большинства пластмасс температура текучести невысока (150 – 250⁰С), что благоприятствует их переработке в изделия.

Высокие температуры текучести (более 250⁰С) близки к температуре плавления и разложения полимеров.

Если область высокоэластичного состояния находится в интервале обычных температур, то такие вещества называют эластомерами.