Глава 9. Химия полимеров

Лабораторная работа № 20

Физико-химические свойства полимеров

Цель работы:

1. Ознакомиться с растворимостью пластмасс и получением полимерных покрытий.

2. Освоить метод приготовления клеевой композиции и её применение.

3. Освоить один из методов определения температуры размягчения полимеров.

4. Изучить один из методов определения вязкости растворов полимеров.

Теоретическая часть

Полимеры – это вещества, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся атомных группировок (структурных звеньев), соединенных ковалентными связями.

Различают неорганические, органические и элементоорганические полимеры. Органические полимеры в свою очередь подразделяются на природные, к которым относятся, например, крахмал, клетчатка, белки; модифицированные, полученные соответствующей обработкой природных, и синтетические, т. е. получаемые искусственным путем из синтетических мономеров.

В качестве конструкционных материалов различного назначения используют синтетические и природные полимеры как в чистом виде, так и в составе различных композиций.

Полимеры получают методами полимеризации или поликонденсации. Полимеризация – это реакция образования полимеров путем последовательного присоединения молекул низкомолекулярною вещества (мономера). При полимеризации не образуются побочные продукты и соответственно элементарный состав макромолекул не отличается от состава молекул мономера. В качестве мономеров используются соединения с кратными связями, либо соединения с циклическими группировками, способными раскрываться. В процессе полимеризации происходит разрыв кратных связей, например

nCH₂ = CH₂  (–CH₂ – CH₂ –)_n ,

этилен полиэтилен

или раскрытие циклов у мономеров и возникновение химических связей между группами с образованием макромолекул, например

n H₂C ––– CH₂  (–CH₂ – CH₂O–)_n.

O

Поликонденсация – это реакция синтеза полимера из соединений, имеющих две или более функциональные группы, сопровождающаяся образованием низкомолекулярных продуктов (H₂O, NH₃, HCl, CH₂O и др.). Методом поликонденсации получают примерно четвертую часть выпускаемых полимеров, например, поликапроамид (капрон), полиуретаны, фенолоформальдегидные смолы, мочевиноформальдегидные смолы и др.

Большинство полимеров обычно находится в аморфном состоянии. Однако некоторые полимеры в определенных условиях могут иметь кристаллическую структуру. Свойства кристаллических и аморфных полимеров существенно различаются. Так, аморфные полимеры характеризуются областью температур размягчения, т. е. областью постепенного перехода из твердого состояния в жидкое, а кристаллические полимеры – температурой плавления.

Полимеры обладают наиболее широким диапазоном механических свойств среди всех известных материалов. Большое число структурных параметров определяет особенности физических свойств полимеров. Кроме того, большое влияние на свойства полимеров оказывают внешние факторы, такие как температура, длительность, частота и скорость нагрузки, давление, термообработка и др.

Теплостойкость и термопластичность полимеров – это основные понятия, определяющие термические, качества полимеров. Изменение физических свойств в зависимости от температуры является важной характеристикой полимеров, так как позволяет уточнить тот температурный интервал, в котором данный полимер имеет достаточную механическую прочность и может применяться в практических целях.