3.Классификация и применение органических полимеров и пленок.

Полимерами называют высокомолекулярные вещества, молекулы которых состоят из огромного количества структурных звеньев, взаимодействующих друг с другом посредством ковалентных связей с образованием макромолекул.

Полимеры разделяют на органические и неорганические. Главная особенность органических полимеров, отличающая их от неорганических, заключается в наличии в макромолекулах атомов углерода. Органические и неорганические полимеры подразделяют на природные и искусственные (синтетические).

По составу основной цепи макромолекул органические полимеры разделяются на карбоцепные, гетероцепные и элементоорганические.

Рис. - Строение молекул полимеров: а—линейная структура; б—разветвленная структура; в—структура пространственного полимера. Полимеры находят широкое применение в промышленности, сельском хозяйстве, в быту, в медицине. Сейчас трудно себе представить наше окружение без полимеров. Не зря 20 век называли веком полимеров.

4. Органические искусственные полимеры

Подавляющее большинство полимеров, используемых в народном хозяйстве — искусственные.

В зависимости от способа получения полимеры разделяют на две группы: полимеризационные (термопласты) и поликонденсационные (реактопласты).

Полимеризационные полимеры получают полимеризацией исходных мономеров с раскрытием кратных связей ненасыщенных углеводородов и соединением элементарных звеньев мономера в длинные цепи. Поскольку при полимеризации мономеров атомы и их группировки не отщепляются, то побочных продуктов в реакциях не образуется, а химический состав мономера и полимера остается одинаковым.

Поликонденсационные полимеры получают в процессе синтеза полимеров из полифункциональных соединений, обычно сопровождающийся выделением низкомолекулярных побочных продуктов (воды, спиртов и т. п.) при взаимодействии функциональных групп [1].

Используемые в процессах поликонденсации и полимеризации исходные сырьевые мономеры, способные при определенных условиях соединяться друг с другом, получают при переработке природных и нефтяных газов, каменного угля, аммиака, углекислоты и других веществ .

Полимеризационные синтетические полимеры. Полистирол изготовляется из синтетического стирола, благодаря чему он недефицитен и дешев (раньше применялся натуральный стирол из каменноугольной смолы). Различают полистирол блочный, получаемый при полимеризации непосредственно в среде стирола по радикальному механизму, и эмульсионный, получаемый в виде порошка по ионному механизму из водностирольной эмульсии. Полистирол бесцветен и прозрачен, имеет низкую влагопроницаемость.

Полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен.  Полиэтилен - продукт полимеризации газа этилена, практически не гигроскопичен, отличается большой гибкостью. При обычной температуре обладает значительной химостойкостью и не растворяется в большинстве органических растворителей. Применяется полиэтилен в виде пленок, изделий сложной формы, изоляции проводов и кабелей.

Полиизобутилен в зависимости от степени полимеризации может быть получен в виде вязкой жидкости, в вазелиноподобном состоянии или в виде твердого вещества с различной эластичностью. Свойства полиизобутилена близки к свойствам полиэтилена. Применяется полиизобутилен в смеси с полиэтиленом для изоляции проводов и кабелей. Такая смесь обладает большей эластичностью и морозостойкостью, чем чистый полиэтилен.

Из газа пропилена получают термопластичный, линейный неполярный полимер — полипропилен. Из полипропилена могут быть получены пленки, волокна, ткани, бумаги и фасонные детали методом литья под давлением. Он практически негигроскопичен. Следует отметить значительно более низкие холодостойкость и гибкость полипропилена по сравнению с полиэтиленом.

Поливинилхлорид — твердый полимер, сравнительно хрупкий, с низкой холодостойкостью (до —10° С), но высокой водо- и влагостойкостью, низкой газопроницаемостью. Поливинилхлоридный пластикат применяется для изготовления пленок, липких изоляционных лент, электроизоляционных трубок.

Фторопласты. Большую группу составляют фтороуглеродистые полимеры, одним из важнейших представителей которых является фторопласт-4.

Фторопласт - 4 - диэлектрик неполярный, термопластичный. Благодаря замене всех атомов водорода, имеющихся в структуре полиэтилена, атомами фтора, обеспечивающими большую энергию связи, этот продукт обладает исключительно высокой нагревостойкостью. Он исключительно холодостоек (сохраняет эластичность при температуре до минус 100° С). По химостойкости он превосходит благородные металлы: золото и платину..

Поликонденсационне синтетические полимеры. Фенолформальдегидные полимеры. Поликонденсационным полимером этого типа является фенол(крезол)формальдегидный, на практике называемый бакелитовой смолой. Путем поликонденсации фенола (С₆Н₅ОН) или крезола (СН₃C₆Н₄СН) с формальдегидом (СН₂О) при воздействии тепла в присутствии щелочного катализатора, например аммиака, получается олигомер, называемый резольной смолой, термореактивной, обладающей большой скоростью перехода в неплавкое и нерастворимое состояние при сравнительно невысокой температуре.

Анилинформальдегидный полимер получается при поликонденсации анилина (C₆H₅-NH₂) с формальдегидом. От фенолформальдегидного полимера отличается отсутствием способности полного отверждения при высокой температуре; даже после длительного воздействия анилинформальдегидный полимер сохраняет способность к размягчению, хотя и не плавится.

К числу полимеров пространственной конденсации относятся меламинформальдегидные и карбамидформальдегидные. Первые — продукт конденсации меламина (C₃H₆N₆) с формальдегидом, вторые — продукт конденсации карбамида (мочевины) (NH₂)₂∙СО с формальдегидом. Имеют меньшую нагревостойкость и большую влагопроиницаемость. Обладают невысокими электроизоляционными свойствами. Применяются в производстве пластмасс и лаков.

Полиамидные полимеры. Представителями этой группы полимеров являются анид и найлон. Полиамиды имеют высокие механические свойства, большую упругость, малый коэффициент трения, большую износостойкость при трении. Полиамиды хорошо перерабатываться в изделия методом литья под давлением с учетом высоких механических свойств, поэтому из них изготавливают различные изоляционно-конструкционные и чисто конструкционные детали: каркасы, втулки и пр. Из полиамидных смол изготавливаются очень прочные нити и ткани, а также пленки.

Эпоксидные полимеры. Называются также эпоксисмолами. Эпоксидные полимеры отличаются высокими механическими свойствами, хорошей короностойкостыо. На их основе, в частности, в сочетании с полиэфирами, изготовляют лаки разных назначений, пропиточные и заливочные составы без растворителей; слюдосодержащие материалы, в том числе ленточные, для высоковольтных электрических машин.