Номенклатура

На сегодняшний день существуют две различные номенклатуры высокомолекулярных соединений: рациональная (исторически сложившаяся) и систематическая (рекомендованная ИЮПАК - Международным союзом по теоретической и прикладной химии). На практике для наименования полимера чаще применяют более простую рациональную номенклатуру. Рассмотрим ее основные положения.

Для полимеризационных полимеров название образуется от названия исходного мономера с приставкой поли-:

этилен n CH₂=CH₂ ® ~CH₂¾CH₂~ полиэтилен

акрилонитрил n CH₂=CH ® ~CH₂¾CH~ полиакрилонитрил

 

CºN CºN

Для поликонденсационных полимеров названия основываются на химическом строении повторяющегося составного звена. Название полимера состоит из приставки поли- и названия структурной повторяющейся группы, определяющей собой класс полимера (сложный эфир, амид и т.д.)

Классификация полимеров

Существует несколько признаков, положенных в основу классификации полимеров.

I. По происхождению полимеры подразделяют на природные (входящие в состав животных или растительных организмов), искусственные (получаемые модификацией природных) и синтетические (получаемые из низкомолекулярных веществ (мономеров)). К природным полимерам относятся белки, целлюлоза, хитин, натуральный каучук, крахмал, нуклеиновые кислоты и др.; к искусственным полимерам относятся многочисленные производные целлюлозы - ацетаты, нитраты и др.; к синтетическим полимерам относятся полиэтилен, полистирол, полиамиды, силиконы и многие другие.

II. По строению основной цепи макромолекулы полимеры подразделяются на две группы:

1. Гомоцепные полимеры. Содержат в основной цепи макромолекулы только атомы одного вида. В случае, когда цепь образована только атомами углерода полимеры называются карбоцепными.

H H H H H H

½ ½ ½ ½ ½ ½

~C¾C¾C¾C¾C¾C~ ~S¾S¾S¾S¾S¾S~

½ ½ ½ ½ ½ ½

H H H H H H

Полиэтилен Полимерная сера

2. Гетероцепные полимеры. Содержат в основной цепи атомы нескольких элементов (углерод, кислород, азот, сера, кремний и др.):

CH₃ CH₃ CH₃ H H

½ ½ ½ ½ ½

~Si¾O¾Si¾O¾Si¾O~ ~NH¾C¾CO¾NH¾C¾CO~

½ ½ ½ ½ ½

CH₃ CH₃ CH₃ R¹ R²

Полидиметилсилоксан Полипептид

III. По химической природе составного повторяющегося звена полимеры подразделяются на несколько групп. К наиболее многочисленным относятся:

Полиолефины - карбоцепные полимеры, содержащие в качестве заместителей атомы водорода или алкильные группы (полиэтилен, полипропилен, полибутен-1 и др.).

Галогенсодержащие полианы - карбоцепные полимеры, содержащие в качестве заместителей помимо атомов водорода атомы галогенов (поливинилхлорид, политетрафторэтилен и др.).

Полиэфиры - гетероцепные полимеры, содержащие в основной цепи сложноэфирные группы ¾CO¾O¾ (полибутилентерефталат, поли-b-гидроксибутират и др.).

Полиамиды - гетероцепные полимеры, содержащие в основной цепи амидные группы ¾CO¾NH¾ (полигексаметиленсебацинамид, поликапроамид и др.).

IV. По строению макромолекул полимеры могут быть линейными, разветвленными либо сшитыми (сетчатыми).

Линейные полимеры характеризуются плотной упаковкой и поэтому имеют высокую плотность, прочность на разрыв и температуру плавления (например, полиэтилен высокой плотности, полиоксиметилен и др.).

Разветвленные полимеры характеризуются рыхлой упаковкой и поэтому имеют меньшую прочность на разрыв и более низкие температуры плавления, чем линейные полимеры (например, полиэтилен низкой плотности и др.).

Сшитые или сетчатые полимеры образуются в результате соединения линейных или разветвленных макромолекул поперечными химическими связями с формированием пространственной трехмерной сетки и представляют собой фактически одну большую макромолекулу. Эти полимеры характеризуются высокими твердостью, жесткостью и хрупкостью (например отвержденные фенолформальдегидные смолы, эпоксидные смолы и др.).

V. По методу получения полимеры делятся на полимеризационные (получаемые в результате реакции полимеризации) и поликонденсационные (получаемые реакцией поликонденсации). К полимеризационным полимерам относятся полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол и др. К поликонденсационным относятся полиамиды, полиэфиры, поликарбонаты и др.

Материалы, получаемые на основе полимеров также относят к различным классам:

- пластические массы;

- эластомеры или каучуки;

- волокна.

Пластические массы (пластики, пластмассы) - материалы, основой которых являются высокомолекулярные соединения, которым можно придать необходимую форму при воздействии температуры и (или) давления. В зависимости от поведения при нагревании пластмассы делят на термопласты и реактопласты.

Термопласты (термопластические пластмассы) размягчаются при нагревании и в горячем состоянии формуются в изделия, а при охлаждении затвердевают и сохраняют заданную форму; причем цикл нагревания/охлаждения можно повторять многократно. Макромолекулы термопластов преимущественно линейные, иногда с небольшим разветвлением цепей, поэтому почти полностью отсутствуют сильные межмолекулярные взаимодействия. К термопластам относятся полиолефины, поливинилхлорид, линейные полиуретаны, полиоксиметилен и др.

Реактопласты (термореактивные полимеры) размягчаются при нагревании и способны при этом необратимо переходить в неплавкое и нерастворимое состояние, вследствие химических реакций, протекающих под влиянием высокой температуры или катализаторов. Реактопласты, как правило, являются сетчатыми полимерами. К ним относятся отвержденные эпоксидные смолы, полиэфирные смолы и др.

Эластомеры - материалы на основе высокомолекулярных соединений обладающие высокоэластическими свойствами, т.е. способные к большим по величине обратимым деформациям. Примером эластомеров являются натуральные и синтетические каучуки: полибутадиен, полиизопрен, полихлоропрен и др.