Главная | Обратная связь

Высокомолекулярные соединения

Полимеры - это химические соединения, молекулы которых состоят из многократно регулярно или нерегулярно повторяющихся атомных группировок, соединенных химическими связями в длинные цепи. Чем полимеры отличаются от низкомолекулярных веществ? В частности, разбавленные растворы высокомолекулярных соединений обладают вязкостью, значительно превосходящей вязкость концентрированных растворов низкомолекулярных соединений, большой молекулярной массой (от 5000 до 1000000), благодаря которой между молекулами возникают большие силы взаимодействия.К природным полимерам относят шерсть, натуральный шелк, на­туральный каучук, целлюлозу, крахмал, белки, графит и др. Синтетические полимеры получают из простых низкомолекулярных соединений (мономеров) двумя методами: полимеризацией и поликонденсацией. При полимеризации происходит последовательное соединение мономерных молекул в более крупные без выделения побочных низкомолекулярных продуктов и изменения элементарного состава реагирующих веществ. Поликонденсация, которую можно рассматривать как реакцию замещения, представляет собой процесс образования высокомолекулярного соединения, сопровождающийся отщеплением низкомолекулярных продуктов (воды, аммиака, хлористого водорода). По составу все полимеры делят на органические, элементорганические и неорганические. Органические полимеры представляют наиболее обширную группу соединений. Если основная молекулярная цепь таких соединений образована только углеродными атомами, то они называются карбоцепными полимерами. В гетероцепных полимерах в основной цепи кроме углерода присутствуют другие атомы, которые существенно изменяют свойства полимера. Элементорганические соединения содержат с составе основной цепи неорганические атомы (Si, Ti, Al), сочетающиеся с органическими радикалами. К неорганическим полимерам относятся силикатные стекла, слюда, асбест. В составе таких соединений углеродного скелета нет, а основу составляют оксиды кремния, алюминия, магния, кальция и др. Своеобразие свойств полимеров обусловлено структурой их макромолекул. По форме макромолекул полимеры делят на линейные (цеповидные), разветвленные, плоские, ленточные, пространственные или сетчатые.Гибкие макромолекулы линейных полимеров обеспечивают эластичность материала, способность размягчаться при нагреве (полиэтилен, полиамиды). Разветвленные молекулы отличаются наличием боковых ответвлений, что препятствует их плотной упаковке (полиизобутилен). Пространственные полимеры образуются при соединении макромолекул между собой в поперечном направлении прочными химическими связями. Такие полимеры теряют способность растворяться и плавиться, обладают упругостью, твердостью, повышенной теплостойкостью. К сетчатым полимерам относят также пластинчатые полимеры (графит). По фазовому составу полимеры делят на аморфные и кристаллические. Аморфные полимеры однофазны и построены из цепных молекул, собранных в пачки. Пачка состоит из многих рядов молекул, расположенных последовательно друг за другом. Кристаллические полимеры образуются в том случае, если их макромолекулы имеют регулярную структуру. По полярности полимеры подразделяют на полярные и неполярные. Полярность определяется наличием в составе диполей. Полярность придает полимерам жесткость и теплостойкость. Неполярные полимеры являются высококачественными высокочастотными диэлектриками, обладают хорошей морозостойкостью. Все полимеры по отношению к нагреву делятся на термопластичные и термореактивные Термопластичные полимеры при нагреве размягчаются, даже плавятся, а при охлаждении затвердевают, причем этот процесс обратим. Термореактивные полимеры на первой стадии образования имеют линейную структуру и при нагреве размягчаются. Затем, вследствие протекания химических реакций затвердевают (образуется пространственная структура) и в дальнейшем остаются твердыми. Особенности строения оказывают влияние на их физико-химические свойства. Вследствие высокой молекулярной массы они не способны переходить в газообразное состояние, при нагреве образовывать низковязкие жидкости. С повышением молекулярной массы уменьшается растворимость. Механические свойства полимеров зависят от их структуры, физического состояния, температуры и т.д. Полимеры могут находиться в трех физических состояниях: стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем. Стеклообразное состояние – твердое, аморфное, характеризуется отсутствием перемещений макромолекул. Высокоэластичное состояние присуще материалам, способным к большим обратимым изменениям формы при небольших нагрузках. Вязкотекучее состояние напоминает жидкое, но отличается от него большой вязкостью.