- •Неметаллические материалы
- •Полимеры: состав, строение, свойства
- •В зависимости от химического состава полимеры бывают: органические, элементоорганические и неорганические.
- •По форме макромолекул различают линейные, разветвленные, лестничные и пространственные полимеры (рис.)
- •По поведению при нагреве все полимеры делят на термопластичные и термореактивные.
- •Пластические массы (пластмассы, пластики)
- •Вопросы
В зависимости от химического состава полимеры бывают: органические, элементоорганические и неорганические.
Органические полимеры содержат в молекулярной цепи в основном атомы углерода, водорода, фосфора, серы, хлора и фтора.
Карбоцепные полимеры содержат в основной цепи только атомы углерода.
Гетероцепные – все остальные.
Элементоорганические полимеры содержат в составе основной молекулярной цепи атомы кремния, титана, алюминия в сочетании с органическими радикалами. Это синтетические полимеры, т.е. в природе таких соединений не существует.
Неорганические полимеры – это стекла, керамика, слюда, асбест, графит. Их основу чаще всего составляют оксиды алюминии, кремния, магния, кальция и др.
По форме макромолекул различают линейные, разветвленные, лестничные и пространственные полимеры (рис.)
Линейные макромолекулы – это длинные зигзагообразные или закрученные в спираль цепочки с высокой прочностью химической связи вдоль цепи и слабыми межмолекулярными связями.
Разветвленные макромолекулы характеризуются наличием боковых ответвлений от основной молекулярной цепи.
Для линейных и разветвленных полимеров характерна способность образовывать анизотропные волокна и пленки, а также существовать в высокоэластическом состоянии.
Лестничный полимер имеет макромолекулу, состоящую из двух молекулярных цепей, соединенных химическими связями.
Пространственные (сетчатые) полимеры образуются при соединении молекулярных цепей между собой в поперечном направлении. В результате образуется пространственная сетчатая структура с различной частотой сетки. Частным случаем сетчатых полимеров являются паркетные (пластинчатые) полимеры.
По поведению при нагреве все полимеры делят на термопластичные и термореактивные.
Термопластичные полимеры при нагреве размягчаются, а при охлаждении затвердевают. Это процесс можно повторять многократно. Поэтому термопластичные полимеры можно неоднократно перерабатывать в изделия. (Термопластичные полимеры - это полимеры с линейной или разветвленной структурой макромолекулы.)
Термореактивные полимеры первоначально имеют линейную структуру и при нагревании размягчаются. При высокой температуре происходит образование поперечных связей и образование пространственной сетчатой структуры. При охлаждении такие полимеры становятся твердыми, и при повторном нагревании выше определенной температуры происходит их деструкция, т.е. разрушение молекулы. Поэтому термореактивные полимеры не возможно повторно перерабатывать.
Полимеры могут находиться в одном из трех физических состояний: стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем.
В стеклообразном состоянии полимеры находятся в твердом состоянии. При этом наблюдается только упругая деформация. Стеклообразное состояние связано с колебаниями атомов около положения своего равновесия. Движения звеньев и тем более макромолекул при этом не происходит. В стеклообразном состоянии могут находиться все полимеры. Полимеры с пространственной (сетчатой) структурой могут находиться только в стеклообразном состоянии.
Высокоэластическое состояние характеризуется способностью полимера к большим обратимым деформациям при небольших нагрузках. При этом могут колебаться звенья и изгибаться макромолекулы. Спиралевидные макромолекулы выпрямляются, а при снятии нагрузки вновь закручиваются в спираль. Подобное состояние достигается в полимерах с линейной, разветвленной и редкосетчатой структурой макромолекул.
Вязкотекучее состояние сходно с жидким, но отличается очень высокой вязкостью. При этом подвижной становится вся макромолекула. Это состояние наблюдается у линейных и разветвленных полимеров.
Полимер может находиться в одном из физических состояний в зависимости от температуры. По мере повышения температуры линейные и разветвленные полимеры переходят из стеклообразного в высокоэластическое состояние, а затем в вязкотекучее. Этот переход является плавным, не скачкообразным. Температура перехода из стеклообразного состояния в высокоэластическое состояние называется температурой стеклования, а температура перехода из высокоэластического в вязкотекучее состояние называется температурой текучести. Эти граничные температуры переходов являются важными характеристиками полимеров.
Практически все полимеры склонны к старению. Старение полимеров – это самопроизвольное необратимое ухудшение важнейших свойств в результате химических и физических процессов, развивающихся в полимере при эксплуатации и хранении при воздействии повышенной температуры, света, кислорода, озона, а также многократных деформаций. При старении полимеры могут размягчаться или, наоборот, их твердость возрастает, теряется эластичность, они становятся хрупкими.
