Strana 1
Nepovažujeme prírodné polyméry, pretože vzhľadom na obrovské množstvo výskumu v tejto oblasti je v rámci tejto monografie úplne nemožné.
Prírodné polyméry sú dostatočne rozšírené, napríklad proteíny a celulóza. Polyméry sú zlúčeniny s dlhými molekulami zostavené ako sekvencia opakujúcich sa identických chemických jednotiek spojených v reťazci kovalentnými väzbami. Je možné, že chemici získali základné informácie o spôsoboch syntézy polymérov v snahe získať syntetický analóg prírodného kaučuku. Dnes chemici vytvorili toľko polymérov s takým rôznorodým účelom, že je ťažké si predstaviť modernú spoločnosť zbavenú možnosti používať polymérne materiály. Jasným dôkazom dôležitosti polymérov je 100-násobné zvýšenie ich výroby v Spojených štátoch za posledných 40 rokov. Pokiaľ ide o objemové ukazovatele, vyrábajú sa viac ako oceľ, ktorých produkcia sa za rovnaké obdobie zdvojnásobila. Je zrejmé, aké hospodárske závery vyplývajú z tohto porovnania.
Prírodné polyméry nie sú dostatočne účinné.
Prírodné polyméry sú známe už dlhý čas, ale až na konci 19. storočia sa objavili prvé syntetické polyméry, ako je celulóza a bakelit. Rýchly rozvoj vedy o polyméroch a priemysle polymérových materiálov začal v 20. storočí a pokračuje dodnes.
Prírodné polyméry sú známe už v staroveku. Už tisíce rokov poskytujú ľuďom jedlo, oblečenie, teplo a strechu.
Prírodné polyméry a ich vo vode rozpustné deriváty sa stali známymi a nachádzajú uplatnenie v technológii oveľa skôr ako ich syntetické náprotivky. Koloidné vlastnosti prírodných polymérov sú tiež oveľa študované. Podrobné hodnotenie týchto diel však presahuje rámec tejto knihy.
Prírodné polyméry tvoria veľkú skupinu látok rastlinného a živočíšneho pôvodu, napríklad prírodný kaučuk, bavlna, hodváb, vlna atď. Nemôžu uspokojiť všetky moderné domáce a priemyselné potreby. Preto sa veľká väčšina polymérnych materiálov s rôznymi vlastnosťami získa syntézou z materiálov s nízkou molekulovou hmotnosťou. Nazývajú sa syntetické polyméry.
Prírodné polyméry tvoria veľkú skupinu látok rastlinného a živočíšneho pôvodu, napríklad prírodný kaučuk, bavlna, hodváb, vlna atď. Nemôžu uspokojiť všetky moderné domáce a priemyselné potreby. Preto sa veľká väčšina polymérnych materiálov s rôznymi vlastnosťami získa syntézou z materiálov s nízkou molekulovou hmotnosťou. Nazývajú sa syntetické polyméry.
Prírodné polyméry polyoxyflaván-3-4-diolov, napriek ich širokému rozloženiu, boli študované len málo. Počas polymerizácie leukoantokyanidzínov podľa Freidenberga sa vytvára CC väzba s odstránením molekuly vody v dôsledku hydroxylovej skupiny G4 jednej molekuly a atómu vodíka inej molekuly v polohe Ce - alebo Cz.
Existuje len veľmi málo prírodných polymérov vhodných na chemickú výrobu vlákien. Priemyselná hodnota má iba celulóza.
| Elastická deformácia. |
Niektoré prírodné polyméry sú podobné syntetickým polymérom, čo sa týka ich jednoduchosti konštrukcie a polymolekularity reťazcov.
Mnoho prírodných polymérov je vysoko usporiadaných. Molekuly bohaté na funkčné skupiny a vodíkové väzby sú zvlášť dôležité pri stanovovaní vonkajšieho a vnútorného usporiadania polymérnych reťazcov. Teraz sa zistilo, že polysacharidy a proteíny majú často tvar špirálovitého reťazca, takže medzi nesusediacimi jednotkami rovnakého reťazca dochádza k mnohým vodíkovým väzbám.
Mnoho prírodných polymérov (napríklad celulózy alebo proteínov), keď je prítomná voda, vytvára stabilné agregáty vo forme vlákien alebo bunkových štruktúr analogicky s procesom tvorby reverzibilných vodíkových väzieb.
1. Prírodné a syntetické polyméry. Polyméry sú zlúčeniny, bez ktorých sa človek nemôže obísť. Každý je s týmito zlúčeninami oboznámený - od najmenších po najstaršie, od manželiek po odborníkov v mnohých odvetviach. Čo sú to polyméry? Polyméry sú zlúčeniny s vysokou molekulovou hmotnosťoupozostáva z mnohých identických štruktúrnych jednotiek.
Syntetické polyméry sú početné plasty, vlákna, kaučuky. Zohrávajú významnú úlohu pri rozvoji všetkých priemyselných odvetví, poľnohospodárstva, dopravy a komunikácií. Rovnako ako život sám o sebe nie je možný bez prírodných polymérov, moderná civilizácia je nemysliteľná bez syntetických polymérov.
2. Metódy výroby polymérov. Ako vznikajú tieto nezvyčajné zlúčeniny? Polyméry sa získavajú hlavne dvoma spôsobmi - polymerizačnými reakciami a polykondenzačnými reakciami. Molekuly obsahujúce viacnásobnú (často dvojitú) väzbu vstupujú do polymerizačnej reakcie. Takéto reakcie prebiehajú podľa pripevňovacieho mechanizmu a všetko to začína prerušením dvojitých väzieb.
O polymerizačnej reakcii sme sa zoznámili na príklade výroby polyetylénu: nCH2 \u003d CH2 (- CH2 - CH2-) n Na polykondenzačnú reakciu sú potrebné špeciálne molekuly. Mali by obsahovať dve alebo viac funkčných skupín (-OH, -COOH, -NH2 atď.). Počas interakcie takýchto skupín sa oddeľuje produkt s nízkou molekulovou hmotnosťou (napríklad voda) a vytvára sa nová skupina, ktorá viaže zvyšky molekúl, ktoré spolu reagujú.
Napríklad aminokyseliny vstupujú do polykondenzačnej reakcie. V tomto prípade sa tvorí biopolymérny proteín a nízkomolekulárny vedľajší produkt, voda: ... + Н НН-СН (R) –COOH + ... Н НН-СН (R) –COOH + ... ... -NH-CH (R) -CO- NH- CH (R) -CO- ... + nH20 Mnohé polyméry, vrátane kapry, sa vyrábajú polykondenzačnou reakciou.
3. Základné pojmy chémie polymérov. 1. Makromolekula - z gréčtiny. makro je veľké, dlhé. 2. Monomér - východiskový materiál na výrobu polymérov. 3. Polymér - veľa opatrení (štruktúrna jednotka). 4. Štrukturálna jednotka - skupiny atómov, ktoré sa mnohokrát opakujú v makromolekule. 5. Stupeň polymerizácie n je počet štruktúrnych jednotiek v makromolekule.
NX (-X-) nX je monomér, (-X-) je štruktúrna jednotka, n je stupeň polymerizácie. (- X-) n - makromolekuly polymérov. V závislosti od štruktúry hlavného reťazca majú polyméry rôzne štruktúry: lineárne (napr. Polyetylén), rozvetvené (napr. Škrob) a priestorové (napr. Sekundárnu a terciárnu štruktúru proteínov).
4. Plasty a vlákna. Typicky sa polyméry používajú zriedka čistá forma, Spravidla sa z nich získavajú polymérne materiály. Tieto zahŕňajú plasty a vlákna. Plastický materiál je materiál, v ktorom polymér slúži ako spojivo a zostávajúcimi zložkami sú plnivá, plastifikátory, farbivá, antioxidanty a ďalšie látky.
Osobitnú úlohu majú plnivá, ktoré sa pridávajú k polymérom. Zvyšujú pevnosť a tuhosť polyméru, znižujú jeho náklady. Ako plnivá môžu byť použité sklenené vlákna, piliny, cementový prach, papier, azbest atď. Preto sa také plasty, ako napríklad polyetylén, polyvinylchlorid, polystyrén, fenolformaldehyd, široko používajú v rôznych priemyselných odvetviach, poľnohospodárstve, medicíne, kultúre, v každodennom živote.
Federálna agentúra pre vzdelávanie Ruskej federácie
Bryanská Štátna akadémia a technológia
Číslo skúšky 2
Podľa disciplíny : „Koncepty modernej vedy“
K téme : „Polyméry, ich príprava, vlastnosti a použitie“
riadil: Bazanova Elena Ilinichna
Kód: 05-2,254
Fakulta: Ekonomická
Skupina FC 103
Adresa: Klintsy
str. Mier d.113 kv.122
kontrola: Evtyukhov K.N.
bryansk 2006
1. Druhy polymérov, ich spoločné vlastnosti a výrobné metódy.
2. Prírodné IUD alebo biopolyméry. Vlastnosti, aplikácia, príjem.
3. Chemické IUD. Vlastnosti, aplikácia, príjem.
4. Zoznam použitej literatúry.
Druhy polymérov, ich všeobecné vlastnosti a spôsoby prípravy.
Polyméry alebo makromolekulárne zlúčeniny (IUD) sú komplexné látky s veľkou molekulovou hmotnosťou, ktorých molekuly (makromolekuly) pozostávajú z veľkého počtu pravidelne alebo nepravidelne sa opakujúcich štruktúrnych jednotiek (jednotiek) jedného alebo viacerých typov. Molekulová hmotnosť polymérov môže byť od niekoľko tisíc do miliónov.
Podľa pôvodu sa polyméry delia na:
1. Prírodné, biopolyméry (polysacharidy, proteíny, nukleové kyseliny, guma, gutaperča).
2. Chemická látka:
Umelé - získané z prírodných chemickými transformáciami (celulóza, acetát, meď-amoniak, viskózové vlákno).
1. Syntetický - získaný z monomérov (syntetické kaučuky, vlákna / nylon, lavsan /, plasty).
Podľa zloženia:
1. Organické.
2. Organoelementálne - sú rozdelené do troch skupín: hlavný reťazec je anorganický a vetvy sú organické; hlavný reťazec obsahuje uhlík a ďalšie prvky a vetvy sú organické; hlavný reťazec je organický a vetvy sú anorganické.
3. Anorganické - majú hlavné anorganické reťazce a neobsahujú organické bočné vetvy (prvky horných radov skupín III - VI).
Podľa štruktúry makromolekuly:
1. Lineárne (vysoko elastické).
2. Rozvetvené.
3. Sieťovina (nízka pružnosť).
1. Homopolyméry (obsahujú rovnaké monomérne jednotky).
2. Heteropolyméry alebo kopolyméry (obsahujú rôzne monomérne jednotky)
Zloženie hlavného okruhu:
1. Homo reťazec (atómy jedného prvku vstupujú do hlavného reťazca).
2. Hetero-reťazec (do hlavného reťazca vstupujú rôzne atómy)
Podľa priestorovej štruktúry:
1. Stereoregulárne - makromolekuly sú zostavené z jednotiek rovnakej alebo rozdielnej priestorovej konfigurácie, ktoré sa striedajú v reťazci s určitou periodicitou.
2. nestereoregulárne (ataktické) - s ľubovoľnou striedaním spojení rôznych priestorových konfigurácií.
Podľa fyzikálnych vlastností:
1. Kryštalické (majú dlhé stereoregulárne makromolekuly)
2. Amorfný
Spôsobom získania:
1. Polymerizácia.
2. Polykondenzácia.
Podľa vlastností a použitia:
1. Plasty.
2. Elastoméry.
3. Vlákna.
Všeobecné vlastnosti polymérov (charakteristické pre väčšinu IUD).
1. IUD nemajú špecifickú teplotu topenia, topia sa v širokom teplotnom rozmedzí, niektoré sa rozkladajú pod teplotou topenia.
2. Nepoužívajte destiláciu, pretože sa pri zahrievaní rozkladajú.
3. Nerozpúšťajte sa vo vode ani sa ťažko rozpúšťajte.
4. Majú vysokú pevnosť.
5. Inert v chemickom prostredí, odolný voči vplyvom prostredia.
Získanie polymérov.
Tri procesy vedú k vytvoreniu IUD:
1) Polymerizačná reakcia - proces, v ktorom sú molekuly zlúčeniny s nízkou molekulovou hmotnosťou (monoméry) spojené kovalentnými väzbami za vzniku polyméru. Táto reakcia je charakteristická pre zlúčeniny s viacerými väzbami.
2) Polykondenzačná reakcia - proces tvorby polyméru zo zlúčenín s nízkou molekulovou hmotnosťou obsahujúcich 2 alebo viac funkčných skupín, sprevádzaný uvoľňovaním takých látok, ako sú voda, amoniak, halogenovodík atď. (Kapron, nylon, fenolformaldehydové živice) v dôsledku týchto skupín.
3) Kopolymerizačná reakcia - proces tvorby polymérov z dvoch alebo viacerých rôznych monomérov. (Výroba styrén butadiénového kaučuku).
Teraz budeme uvažovať o polyméroch, ktoré kombinujú dve vlastnosti: podľa pôvodu - prírodné a chemické a podľa vlastností a aplikácie - proteíny, polysacharidy, nukleové kyseliny, plasty, elastoméry, vlákna.
Prírodné polyméry. Vlastnosti, aplikácia, príjem.
Prírodné polyméry sú IUD rastlinného alebo živočíšneho pôvodu. To zahŕňa:
2. Polysacharidy.
3. Elastoméry (prírodný kaučuk).
4. Nukleové kyseliny.
5. Vlákna.
Teraz zvážime každú položku podrobnejšie.
Proteíny.
Proteíny sú prírodné organické dusíkaté IUD (biopolyméry) obsahujúce dusíkaté látky, ktorých štruktúrnou základňou sú polypeptidové reťazce vyrobené z aminokyselinových zvyškov. Dodávajú sa v 2 typoch:
Bielkoviny (jednoduché proteíny) - pozostávajú iba z aminokyselín a proteíny (komplexné proteíny) - ako súčasť nielen aminokyselín, ale aj iných skupín atómov.
Štruktúra proteínových štruktúr.
Existujú 4 úrovne štruktúrnej organizácie proteínových molekúl.
1. Primárna štruktúra proteínu je toto je počet a sekvencia aminokyselinových zvyškov v polypeptidovom reťazci. Inštalované v roku 1954.
2. Sekundárna štruktúra proteínu je je to špirála, ktorá sa vytvára v dôsledku skrúcania polypeptidového reťazca v dôsledku vodíkových väzieb medzi skupinami: Bola založená v roku 1951.
3. Terciárna štruktúra proteínu je priestorová konfigurácia špirály. Vo väčšine proteínov sa polypeptidové reťazce skladajú špeciálnym spôsobom do „gule“ - kompaktného „globule“:
4. Kvartérna štruktúra proteínu (asociovaná) - Spôsob stohovania viacerých polypeptidových reťazcov dohromady:
Vlastnosti proteínov.
Vlastnosti proteínov sú rôzne. Niektoré sa rozpúšťajú vo vode, vytvárajú koloidné roztoky, iné v soľných roztokoch a iné sú nerozpustné. Bielkoviny vstupujú do reakcií oxidačnej redukcie, esterifikácie, alkylácie, nitrácie; sú amfoterní. Proteíny sú tiež schopné reverzibilne meniť svoju štruktúru.
Funkcie a použitie.
Plastické funkcie - proteíny slúžia ako stavebný materiál bunky.
Transportná funkcia - prepravujte rôzne látky.
Ochranná funkcia - neutralizuje cudzie látky.
Energetická funkcia - zásobuje organizmy energiou.
Katalytická funkcia - urýchľuje tok chemické reakcie v tele.
Zmluvná funkcia - vykonáva všetky druhy pohybov tela.
Regulačná funkcia - reguluje metabolické procesy v organizmoch.
Signál (receptor) - vykonáva komunikáciu s prostredím.
Bielkoviny sú nevyhnutnou súčasťou potravín pre ľudí, ktorých nedostatok môže viesť k vážnym chorobám. Bielkoviny sa tiež používajú takmer vo všetkých oblastiach ľudskej činnosti: v medicíne, potravinársky priemyselchemický priemysel a oveľa viac.
Polysacharidy.
Polysacharidy sú vysokomolekulárne sacharidy podobné sacharidom, ktoré obsahujú od 10 do 100 000 zvyškov monosacharidov spojených glykozidovými väzbami. Škrob a celulóza sú najdôležitejšími prírodnými predstaviteľmi. Všeobecný empirický vzorec (С Н О) n. Monomér je glukóza.
Škrob, jeho vlastnosti, použitie a príprava.
Amorfný prášok biela farba, bez chuti a vône, je ťažko rozpustný vo vode, v horúca voda napučiava za vzniku koloidného roztoku. Škrob pozostáva z 2 frakcií: amylózy (20 - 30%) a amylopektínu (70 - 80%).
Škrob sa tvorí ako výsledok fotosyntézy a ukladá sa „v rezerve“ do hľúz, oddenkov a zŕn. Získava sa ich spracovaním.
Škrob podlieha hydrolýze, v dôsledku ktorej sa uvoľňuje glukóza. V technike sa varí niekoľko hodín so zriedenou kyselinou sírovou, potom sa k nej pridá krieda, prefiltruje sa a odparí sa. Ukázalo sa, že hustá sladká hmota - škrobový sirupktorý sa používa na cukrárske a technické účely. Aby sa získala čistá glukóza, roztok sa varí dlhšie, glukóza sa zahusťuje a kryštalizuje.
Po zahriatí suchého škrobu sa získa zmes nazývaná dextrín, ktorá sa používa v ľahkom priemysle a na prípravu lepidla. Škrob je tiež surovinou na výrobu etyl, n-butylalkoholov, acetónu, kyselina citrónováGlycerol. Používa sa tiež v medicíne. Biologická úloha škrobu je veľká. Je to hlavná výživná substancia rastlín.
Celulóza alebo vláknina, jej vlastnosti, použitie, výroba.
Celulóza alebo vláknina je vláknitá látka, hlavná zložka rastlinnej bunky, syntetizovaná v rastlinách. Čistá celulóza je biela, vláknitá, nerozpustná, nerozpustná vláknina, ktorá je nerozpustná vo vode, dietyléteri a etylalkohole. Nerozkladá sa pod vplyvom zriedených kyselín a je odolný proti zásadám a slabým oxidačným činidlám. Pri spracovaní v chlade sa koncentrovaná kyselina sírová rozpustí, čím sa vytvorí viskózny roztok. Je hydrolyzovaný enzýmami, ktorých konečným produktom je glukóza. Vytvára estery, popáleniny.
príjem: Najbežnejšou priemyselnou metódou na oddelenie celulózy od dreva je spracovanie nasekaného dreva pri zvýšenej teplote a tlaku pomocou roztoku hydrogensíranu vápenatého. Drevo sa ničí, lignín prechádza do roztoku a celulóza zostáva nezmenená. Oddelí sa z roztoku, premyje, vysuší a odošle na ďalšie spracovanie.
použitie: Celulóza je neoddeliteľnou súčasťou dreva a používa sa v stavebníctve a tesárstve a ako palivo. Z dreva získajte papier a lepenku, etylalkohol. Vo forme vláknitých materiálov (bavlna, ľan, juta) sa celulóza používa na prípravu tkanín, nití. Étery celulózy sa používajú na výrobu nitro-lakov, filmových filmov, bezdymových strelných prachov, plastov, umelých vlákien, lekárskeho kolodiónu.
Elastoméry.
Elastoméry - prírodné alebo syntetické IUD s vysoko elastickými vlastnosťami. Najdôležitejšími predstaviteľmi prírodných elastomérov sú guma a gutaperča. Elastomérne makromolekuly sú reťazce skrútené do spleti, ktoré sa môžu natiahnuť pôsobením vonkajšej sily a po odstránení sa znova skrútia.
Prírodný kaučuk a gutaperča.
Prírodný kaučuk je nenasýtený uhľovodík s vysokou molekulovou hmotnosťou, ktorého molekuly obsahujú veľké množstvo dvojité väzby; jeho zloženie môže byť vyjadrené vzorcom (CH) n - kde n je od 1000 do 3000). Je to polymér izoprénu.
Prírodný kaučuk sa nachádza v mliečnej šťave gumovitých rastlín, najmä tropických (strom brazílsky Hevea). Získava sa z ich šťavy.
ostatné prírodný produkt - gutaperča. Je to tiež izoprénový polymér, ale s odlišnou molekulovou konfiguráciou.
Najdôležitejšie fyzikálne vlastnosti kaučuky sú:
Elasticita - schopnosť obnoviť tvar.
Nepriepustnosť pre vodu a plyny.
Surový kaučuk je lepkavý, nestabilný, s miernym poklesom teploty sa stáva krehkým. Aby výrobky vyrobené z gumy mali potrebnú pevnosť a elasticitu, guma sa vulkanizuje - zavedie sa síra a zahreje sa. Vulkanizovaná guma je guma.
Bohužiaľ nemáme schopnosť vyrábať prírodný kaučuk.
Nukleové kyseliny.
Nukleové kyseliny sú prírodné IUD (biopolyméry), ktorých makromolekuly sú zložené z mononukleotidov. Nukleové kyseliny sú väčšinou polynukleotidy. Objavil ich v roku 1868 švajčiarsky chemik F. Miescher v jadre bunky.
Schéma tvorby polynukleotidu:
Nukleové kyseliny sú 2 typov:
1. Deoxyribonukleové kyseliny - ukladanie a prenos genetických informácií.
2. Ribonukleové kyseliny - skopírujte genetické informácie, preneste ich na miesto syntézy proteínov, podieľajte sa na samotnej syntéze proteínov.
Fiber.
Vlákna - Navy prírodný syntetický pôvod, spracované na vlákna. Vyznačujú sa vysokým usporiadaním molekúl (lineárne polyméry).
Prírodné vlákna sa dodávajú v 2 typoch:
1. živočíšny pôvod - bielkoviny. Získavajú sa zo zvierat (vlna, hodváb).
2. rastlinný pôvod - celulóza. Vyrábajú sa z vegetácie (bavlna, ľan, juta).
Používajú sa v ľahkom priemysle na odevy a iné doplnky. Tiež na výrobu lán, lán atď.
Chemické IUD, vlastnosti, použitie, príprava.
Chemické polyméry sú IUD, ktoré sa získavajú buď spracovaním prírodných IUD (umelých) alebo syntézou z látok s nízkou molekulovou hmotnosťou (syntetických).
Chemické IUD sa delia na:
1. plasty.
2. elastoméry.
3. vlákno.
Plasty.
Plasty sú materiály na báze prírodného a syntetického námorníctva (často sú súčasťou plastov aj iné zložky), ktoré sú schopné pod vplyvom vysokej teploty a tlaku nadobudnúť akýkoľvek daný tvar a po ochladení (tažnosť) ich zachovajú. Pokiaľ polymér prechádza z vysoko elastického stavu do sklovitého stavu pri teplote pod teplotou miestnosti, označuje sa to ako elastomér a pre vyššie plasty.
Plasty sa delia na dva typy: termoplast a termoset.
Termoplast - plasty, ktoré reverzibilne stvrdnú a zmäknú.
vlastnosti:
1. Ich štruktúra je lineárna.
2. Chýbajú silné prepojenia medzi jednotlivými okruhmi.
3. Ľahko sa topí, používa sa na tavenie.
Termoset - plasty, ktoré pri zahrievaní strácajú svoju schopnosť stať sa viskóznymi v dôsledku tvorby sieťovej štruktúry.
vlastnosti:
1. Štruktúra oka.
2. Medzi jednotlivými obvodmi sú silné väzby.
3. Ťažko sa topia a nepodliehajú pretaveniu.
Pozrime sa bližšie na typy plastov.
Polymerizačné živice.
Polymerizačné živice sú polyméry získané polymerizačnou reakciou prevažne etylénových uhľovodíkov alebo ich derivátov.
Zástupcovia polymerizačných živíc.
1. Polyetylén - polymér vznikajúci pri polymerizácii etylénu. Keď je stlačený na 150 až 250 MPa a pri teplote 150 až 250 stupňov, získa sa polyetylén vysoký tlak, Pre (Ä Н) katalyzátory Al a TiCL (trietylalumínium a chlorid titaničitý IV) - polyetylén nízky tlak, Pri 10 MPa a oxidoch chrómu - vysokotlakový polyetylén.
Polyetylén je bezfarebný, priesvitný v tenkej a bielej v hrubých vrstvách, voskovitý, ale pevný materiál s teplotou topenia 110 až 125 ° C. Má vysokú chemickú odolnosť a odolnosť proti vode, nízku priepustnosť pre plyny. Vlastnosti polyetylénu závisia od spôsobu prípravy. Vysokotlakový polyetylén má nižšiu hustotu ako 5m nízkotlakový polyetylén. pre potravinárske výrobky používajte iba vysokotlakový polyetylén.
Polyetylén sa používa ako izolačný materiál, výroba fólií ako obalového materiálu, výroba ľahkých nerozbitných jedál, hadíc a potrubí pre chemický priemysel.
2. Polypropylén - propylénový polymér:
Získa sa polymerizáciou v prítomnosti katalyzátora. Vlastnosti polypropylénu sa líšia v závislosti od podmienok polymerizácie. Jedná sa o gumu podobnú hmotu, menej tvrdú a elastickú, vodotesnú. Polypropylén sa používa na elektrickú izoláciu, výrobu ochranných fólií, hadicových rúrok, ozubených kolies, častí nástrojov, vysoko pevných a chemicky odolných vlákien (laná, rybárske siete). Potraviny v polypropylénových obaloch je možné sterilizovať a dokonca variť.
3. Polystyrén - vznikajúce počas polymerizácie styrénu:
Môže sa získať vo forme priehľadnej sklenenej hmoty. Používa sa ako organické sklo, na výrobu priemyselného tovaru (gombíky), elektroizolačný materiál.
4. Polyvinylchlorid (polyvinylchlorid) - získané polymerizáciou vinylchloridu:
Je to elastická hmota, odolná voči kyselinám, zásadám, vode. Široko používaný na obloženie potrubí a plavidiel v chemickom priemysle, elektrický izolátor, na výrobu umelej kože, linolea, nemáčajúcich sa pršiplášťov. Chloráciou sa získa perchlorovinylová živica, z ktorej sa získa chemicky odolný vláknitý chlór.
5. Polytetrafluóretylén - tetrafluóretylénový polymér:
Je vo forme plastu zvaného teflón. Odolný voči zásadám a koncentrovaným kyselinám, v tom prevyšuje zlato a platinu. Nehorľavý, má vysoké dielektrické vlastnosti. Používa sa v chemickom inžinierstve, elektrotechnike.
6. Polyakryláty a polyakrylonitril. Najdôležitejšími predstaviteľmi sú metylakrylát a polymetylmetakrylát - pevný, priehľadný, odolný voči teplu a svetlu, prenášajúci ultrafialové svetlo. Z nich vyrábam listy organického skla. Z polyakrylonitrilu získajte nitrónové syntetické vlákno, ktoré ide na výrobu pletenín a textílií.
Kondenzačné živice.
Kondenzačné živice - zahŕňajú polyméry produkované polykondenzačnými reakciami.
Zástupcovia polykondenzačných živíc.
1. Fenolové formaldehydové živice - IUD vznikli ako výsledok interakcie fenolu (CHOH) s formaldehydom (CH \u003d O) v prítomnosti katalyzátorov. Tieto živice majú pozoruhodné vlastnosti: po zahriatí najskôr zmäknú a po ďalšom zahriatí (pomocou katalyzátora) stvrdnú. Z nich sa pripravujú plasty - fenoplasty: živice sa zmiešajú s rôznymi plnivami (drevná múka, azbest atď.), Z výslednej hmoty lisovaním za tepla sa vyrábajú farbivá, plastifikátory a rôzne produkty. Používajú sa tiež v stavebníctve a zlievárenstve.
2. Polyesterové živice. Príkladom je kondenzačný produkt kyseliny dibázovej s rovnakým alkoholom - polyetyléntereftalátom - polymérom, ktorého molekuly sa mnohokrát opakujú. Táto živica sa vyrába pod názvom LAVSAN. Vyrába sa z nej vlákno pripomínajúce vlnu, je však silnejšia a tkanina sa nekrčí. Lavsan má vysokú tepelnú, vlhkosť a odolnosť proti svetlu. Odolné proti zásadám, kyselinám a oxidačným činidlám.
3. Polyamidové živice - syntetické analógy proteínov (amidové väzby). Z nich sa získavajú vlákna - KAPRON, ENANT, ANID. V niektorých vlastnostiach prevyšujú prírodný hodváb. Viac v sekcii vlákien.
Elastoméry.
Hovorili sme o elastoméroch vyššie. Ako príklad sa skúmali prírodné gumy a gutaperče. Teraz zvážte syntetické elastoméry. Pretože v našej krajine neexistuje spôsob, ako získať prírodný kaučuk, naši chemici boli prví, ktorí vyvinuli a implementovali metódu výroby syntetického kaučuku (1928-1930). Podľa Lebedev, butadién, ktorý bol získaný z etylalkohol, Teraz je vyvinutý na jeho získanie zo snehovej búrky, súvisiaceho ropného plynu. Teraz chemický priemysel produkuje veľa rôzne druhy syntetické kaučuky majú v niektorých vlastnostiach lepšie vlastnosti ako prírodné. Okrem polybutadiénového kaučuku (SKB) sa často používajú kopolymérne kaučuky - produkty spoločnej polymerizácie butadiénu s inými nenasýtenými zlúčeninami, napríklad styrénom (SCS) alebo akrylonitrilom (SKN).
Vyrába sa tiež syntetický polyizoprénový kaučuk (SKI), ktorý má vlastnosti blízke prírodným vlastnostiam.
Syntetický kaučuk, podobne ako prírodný kaučuk, je vulkanizovaný, získava z neho kaučuk a ebonit.
V technológii sú pneumatiky pre vozidlá vyrobené z gumy, ktorá sa používa ako elektricky izolačný materiál, na výrobu priemyselného tovaru a zdravotníckych pomôcok, v ľahkých, stavebných a iných oblastiach.
Fiber.
Zvážili sme aj vlákna, ale prírodné. A teraz budeme uvažovať o chemikáliách. Existujú 2 typy chemických vlákien:
1. umelé výrobky - výrobky zo spracovania prírodných polymérov (viskóza, acetát, meď-amoniak).
2. syntetické polyméry vyrobené z látok s nízkou molekulovou hmotnosťou (polyestery, polyamidy).
Umelé vlákna.
Výroba umelých vlákien z celulózy sa uskutočňuje tromi spôsobmi: viskóza, acetát a meď-amoniak.
1. Viskóza. Celulóza reaguje s hydroxidom sodným a potom sírouhlíkom. Výsledná oranžová hmota (xantát) sa rozpustí v slabom roztoku hydroxidu sodného a získa sa viskóza. Protlačuje sa špeciálnymi uzávermi do zrážacieho kúpeľa s roztokom kyseliny sírovej. Vytvárajú sa lesklé vlákna, mierne zmenené zloženie celulózy - viskózové vlákno.
2. Acetát. Roztok octanu celulózy v acetóne sa pretlačuje cez matrice, aby dosiahol teplý vzduch. Kvapky roztoku sa premenia na najjemnejšie vlákna - acetátové vlákno.
3. Meď-amoniak. Jeho metóda je menej obvyklá. Z roztoku amoniaku oxidu medi, v ktorom je celulóza rozpustená, sa celulóza opäť získa pôsobením kyselín. Nite tvoria vlákninu.
Syntetické vlákna.
Syntetické vlákna sú vyrobené z polyesterových a polyamidových živíc. Považovali sme polyesterové živice v plastoch (lavsan). Teraz zvážte polyamidové živice a vlákna, ktoré sa z nich vyrábajú.
Kapron - polykondenzát kyseliny aminokaprónovej obsahujúci reťazec 6 atómov uhlíka.
Enant - polykondenzát kyseliny aminoetánovej (7 atómov uhlíka).
Anid (nylon) - polykondenzát kyseliny dibázovej adipovej a hexametyldioamínu. Štrukturálne spojenie:
Zoznam použitej literatúry.
1. Všeobecná chémia: Učebnica pre univerzity. - 23. vydanie, revidované / upravené V. A. Rabinovichom. - L., Chemistry, 704 pp.
2. Chémia. Manuál je inštruktorom pre uchádzačov o štúdium na univerzitách // 7. vydanie. - Rostov-on-Don: Phoenix Publishing House, 2003. - 768 s.
3. Organická chémia. / Ed. N.E. Kuzmenko. - M.: ONIX 21 Century Publishing House LLC: Mir and Education Publishing House LLC, 2002 - 640 strán
4. Všeobecná chémia. Učebnica pre technické školy. IG Khomchenko. - M .: Vydavateľstvo New Wave LLC. –2003 - 464 s.
Ministerstvo školstva a vedy Ruskej federácie
autonómna vzdelávacia inštitúcia federálneho štátu
vyššie odborné vzdelávanie
„NÁRODNÝ VÝSKUM
TOMSK POLYTECHNICKÁ UNIVERZITA »
Ústav prírodných zdrojov
Smer prípravy (špecialita) Chemická technológia
Oddelenie chemickej technológie palív a chemickej kybernetiky
abstraktné
Názov abstraktu:
“ Prírodné polyméry, polyméry okolo nás “
disciplína "Úvod do inžinierskych činností"
Účinkujú študenti gr. 2D42 Nikonova Nyurguyana
Prokopchuk Kristina
Dayanova Regina
Abstrakt akceptovaný:
Moises O. E.
(Podpis)
2014.
(dátum overenia správy)
Tomsk 2014
1. Úvod ……………………………………………………………………………………………………… ..2
2. Pojem polymér a klasifikácia ……………………………………………………… .3
3. Celulóza ……………………………………………………………………………………………………… 3
4. Škrob …………………………………………………………………………………………………………… 5
5. Glutín …………………………………………………………………………………………………………… ..6
6. Kazeín ………………………………………………………………………………………………………………… 6
7. Guma ………………………………………………………………………………………………… .7
8. Pradivo …………………………………………………………………………………………………………… 7
9. Syntetické polyméry ……………………………………………………………………… ... 9
10. Vlastnosti a najdôležitejšie vlastnosti …………………………………………… 10
11. Chemické reakcie ……………………………………………………………………………… .11
12. Získanie ……………………………………………………………………………………………………… 12
13. Polyméry v poľnohospodárstve …………………………………………………………… ..12
14. Polyméry v priemysle ……………………………………………………………… .14
15. Použitá literatúra ……………………………………………………………………… 19
úvod
Pojem „polymér“ bol do vedy zavedený I. Berzeliusom v roku 1833, čo označuje špeciálny typ izomérie, v ktorom látky (polyméry) s rovnakým zložením majú rôzne molekulové hmotnosti, ako je etylén a butylén, kyslík a ozón. Tento obsah pojmu nezodpovedal moderným konceptom polymérov. „Skutočné“ syntetické polyméry dovtedy neboli známe.
V prvej polovici 19. storočia bolo evidentne získaných niekoľko polymérov. Chemici sa však zvyčajne pokúšali potlačiť polymerizáciu a polykondenzáciu, ktorá viedla k „živici“ produktov hlavnej chemickej reakcie, tj v skutočnosti k tvorbe polymérov (doteraz sa polyméry často nazývajú „živice“). Prvá zmienka o syntetických polyméroch je z roku 1838 (polyvinylidénchlorid) a 1839 (polystyrén),
Polymérna chémia vznikla iba v súvislosti s vytvorením teórie chemickej štruktúry A.M.Butlerovom. A.M.Butlerov študoval vzťah medzi štruktúrou a relatívnou stabilitou molekúl, prejavujúci sa v polymerizačných reakciách. Ďalší rozvoj vedy o polyméroch bol spôsobený najmä intenzívnym hľadaním metód syntézy gumy, na ktorých sa zúčastnili poprední vedci z mnohých krajín (G. Bushard, W. Tilden, nemecký vedec K Harries, I.L. Kondakov, S.V. Lebedev a ďalšie). ). V 30. rokoch sa dokázala existencia mechanizmov voľných radikálov a iónovej polymerizácie. Veľkú úlohu pri vývoji myšlienok o polykondenzácii hrali diela W. Carosersa.
Od začiatku 20. rokov 20. storočia sa rozvíjajú aj teoretické predstavy o štruktúre polymérov, spočiatku sa predpokladalo, že biopolyméry ako celulóza, škrob, kaučuk, proteíny a niektoré syntetické polyméry s podobnými vlastnosťami (napríklad polyizoprén) pozostávajú z malé molekuly s neobvyklou schopnosťou asociácie v roztoku do komplexov koloidnej povahy v dôsledku nekovalentných väzieb (teória „malých blokov“). G. Staudinger bol autorom zásadne nového konceptu polymérov ako látok pozostávajúcich z makromolekúl, častíc s neobvykle veľkou molekulovou hmotnosťou. Víťazstvo myšlienok tohto vedca nás prinútilo považovať polyméry za kvalitatívne nový objekt výskumu v chémii a fyzike.
Pojem polymér a klasifikácia
polyméry - chemické zlúčeniny s vysokou molekulovou hmotnosťou (od niekoľkých tisíc do mnohých miliónov), ktorých molekuly (makromolekuly) pozostávajú z veľkého počtu opakujúcich sa skupín (monomérne jednotky). Atómy, ktoré tvoria makromolekuly, sú navzájom spojené silami hlavnej a (alebo) koordinačnej valencie.
Klasifikácia.
Podľa pôvodu sa polyméry delia na:
prírodné (biopolyméry), napríklad proteíny, nukleové kyseliny, prírodné živice
syntetické, napríklad polyetylénové, polypropylénové, fenolformaldehydové živice.
K prírodné polymérypoužívané v tlači zahŕňajú: polysacharidy (celulózový škrob, gumy), 6-strom, glutín, kazeín, albumín), polydién (guma).
celulóza
Celulóza alebo vláknina (z latinského slova „cellul“ - bunka) je v prírode rozšírená. Celulóza je silná vláknitá látka organického pôvodu, ktorá tvorí podporné tkanivo všetkých rastlín (rastlinných buniek).
Fyzikálne vlastnosti celulózy
Celulózové vlákna sa vyznačujú belosťou, pružnosťou, pevnosťou, elastickou elasticitou, t.j. schopnosť reverzibilne sa deformovať bez deštrukcie aj pri vysokom mechanickom namáhaní, nerozpustnosť vo vode a organických rozpúšťadlách a nerozpustnosť.
Celulóza vydrží bez tepelného poškodenia až 150 °; viac vysoká teplota je pozorovaná depolymerizácia celulózy a strata pevnosti, ktorá s ňou súvisí, a pri 270 ° a viac sa tepelný rozklad začína uvoľňovaním produktov rozkladu: kyselina octová, metylalkohol, ketóny, vo zvyšku - decht a uhlie.
Štruktúra celulózových vlákien.
Každé rastlinné vlákno, ako je bavlna, ľanové semeno, drevo atď., Je jedna bunka, ktorej obal pozostáva hlavne z celulózy. Vo vnútri vlákna je kanál - kapilára, prístupná pre prenikanie vzduchu a vlhkosti. Technické celulózové vlákna majú priemernú dĺžku 2,5 až 3 mm (smrek, borovica, breza, topoľ) a 20 až 25 mm (ľan, bavlna, konope) s priemerom 25 mikrónov.
Celulózové rastlinné vlákno má fibrilárnu štruktúru. Vlákna sú vláknité, elementárne okenné rolky - balíčky molekúl celulózy pevne prepojené vodíkovými väzbami, dlhé 50 mikrónov a priemerom 0,1 až 0,4 mikrónov. Celulóza s najväčšou pravdepodobnosťou vytvára usporiadaný systém vlákien - vlákien, ktorý sa nachádza hustejšie okolo vnútorného kanálika (kapiláry) vlákna a voľnejšie vo svojich vonkajších vrstvách. V priestoroch medzi vláknami sú micelulózy a lignín a ich obsah sa zvyšuje z vnútorných vrstiev bunkovej stoiky na vonkajšiu stranu. Medzibunkové priestory celulózy sú prevažne vyplnené lignínom.
Hlavným zdrojom celulózy je drevo ... Drevo je vnútornou časťou stromov ležiacich pod kôrou a tvoriacich hlavné rastlinné tkanivo, z ktorého sa vytvára kmeň stromu.
Živá bunka rastúceho stromu má škrupinu (steny) z celulózy, vnútornú dutinu vyplnenú protoplazmou a jadro. Živá bunka je schopná pridávať a tvoriť nové drevené útvary v kambínovej vrstve pod kôrou z roka na rok na rastúcom strome.
Živé bunky v priebehu času podliehajú stuhnutosti, čo nakoniec vedie k ich úplnej nekróze alebo ligácii. Lignifikácia bunky nastáva hlavne v dôsledku objavenia sa lignínu v nej. Drevo je z 90-95% zložených z takýchto mŕtvych buniek - vlákien bez protoplazmy a jadra, ale schopných delenia, s vnútornou dutinou naplnenou vzduchom a vodou.
Chemická štruktúra a vlastnosti celulózy. Celulóza je prirodzene sa vyskytujúci polysacharidový polymér patriaci do triedy uhľohydrátov. Obrovská molekula celulózy (makromolekula) je zostavená z opakovane sa opakujúcich štruktúrnych jednotiek - ß-glukózové zvyšky (О6Н10О5) s. Číslo n alebo koeficient polymerizácie ukazuje, koľkokrát sa štruktúrny zvyšok zvyšku ß-glukózy opakuje v makromolekule celulózy, a preto charakterizuje dĺžku molekulárneho reťazca (dĺžka molekuly) a určuje jeho molekulovú hmotnosť.
Koeficient polymerizácie celulózy rôzneho pôvodu je rôzny. Pre drevnú buničinu je to 3000, pre bavlnu - 12 000, pre ľan 36 000 (približne). Toto vysvetľuje veľkú pevnosť bavlnených a ľanových vlákien v porovnaní s vláknami z drevnej buničiny.
Alkalická celulóza sa získava pôsobením na celulózový roztok hydroxidu sodného. V tomto prípade sú atómy vodíka alkoholových hydroxylov čiastočne alebo úplne nahradené atómami sodíka. Alkalická celulóza, bez straty svojej vláknitej štruktúry, sa vyznačuje zvýšenou chemickou aktivitou, ktorá sa používa pri príprave éterov celulózy, napríklad karboxymetylcelulózy.
Karboxymetylcelulóza (CMC) je éter celulózy a kyseliny glykolovej. Priemyselný spôsob výroby karboxymetylcelulózy je založený na interakcii alkalickej celulózy s kyselinou monochlóroctovou.
Hemicelulózy sú krížom medzi celulózou a škrobom. Sú to tiež polysacharidy. Hemicelulózové molekuly sú tvorené z monosacharidových zvyškov: manózy (hexózy) a xylózy (pentózy). Hemicelulózy nemajú vláknitú štruktúru. Slúžia ako rezerva živín pre rastliny a chránia ich pred infekciami. Hemicelulózy napučiavajú vo vode a relatívne ľahko sa hydrolyzujú aj veľmi zriedenými kyselinami, rozpustia sa v 18,5% zásady. Hemicelulózy nie sú škodlivé nečistoty buničina na výrobu papiera. Naopak, drevná buničina s vysokým obsahom hemicelulóz sa ľahko drví a papier z nej vyrobený má zvýšenú pevnosť (najmä povrchy), pretože hemicelulózy sú veľmi dobrým prírodným glejením.
Lignin je chemicky nestála látka: pod vplyvom svetla, vlhkosti, kyslíka, vzduchu a tepla sa lignín ničí, v dôsledku čoho rastlinné vlákna strácajú svoju silu a stmavujú. Lignín, na rozdiel od celulózy, je rozpustný v zriedených kyselinách a zásadách. Metódy výroby celulózy z dreva, slamy, trstiny a iných rastlinných tkanív sú založené na tejto vlastnosti lignínu. Štruktúra lignínu je veľmi zložitá a stále nie je dobre pochopená; Je známe, že lignín je prírodný polymér, ktorého štruktúrna jednotka je zvyškom veľmi reaktívneho aromatického alkoholu - p-hydroxykoniferylu.
škrob
Škrob vo forme mikroskopických zŕn sa vytvára v zelených častiach rastliny z oxidu uhličitého vzduchu a vlhkosti pod vplyvom svetla a odvádza sa spolu s rastlinnými šťavami do hľúz a zŕn, kde sa ukladá ako rezervná živina.
Fyzikálne vlastnosti škrobu. Zrná škrobu rôznych rastlín majú rôzne tvary a veľkosti. Škrob nie je rozpustný v studenej vode, alkohole a éteri. V horúcej vode napučiavajú škrobové zrná, stonásobne zväčšujú svoj objem, potom strácajú tvar a tvoria viskózny a lepkavý roztok. Teplota rozpúšťania škrobu vo vode sa nazýva teplota želatíny. V prípade zemiakového škrobu je to 60 °, v prípade kukurice (kukurice) 70 °, pšenice a ryže - 80 °.
Škrob je veľmi hygroskopický, odvádza vlhkosť z okolitého vzduchu, zvyčajne obsahuje 10 až 20% vlhkosti. Hustota škrobu je 1,620 - 1 650 g / cm3. S roztokom jódu dáva škrobová pasta intenzívne modrú farbu, ktorá po varení zmizne a po ochladení sa znova objaví (kvalitatívna reakcia na škrob). Chemické vlastnosti škrobu. Škrob, rovnako ako celulóza, je prírodný polymér - polysaxapid, ktorý patrí do triedy uhľohydrátov a zodpovedá molekulovému vzorcu (C6K10O5) s. Štrukturálne spojenie v molekulárnom reťazci škrobu však bude zvyškom a-glukózy a celulózy - β-glukózy. Preto v škrobe každé dva zvyšky a-glukózy tvoria zvyšok disacharidu maltózy a v celulóze každé dva zvyšky p-glukózy tvoria zvyšok disacharidu celulózy. Maltóza je izomér celulózy.
Škrob obsahuje dve frakcie polysacharidov: amylózu a amylopektín. Amylóza má lineárnu štruktúru molekúl stočených do glomerúl. Jeho polymerizačný koeficient dosahuje 1000. Amylóza je bohatá na zemiakový škrob.
glyutin
Kostné lepidlo, lepidlo a želatína pozostávajú hlavne z bielkovinovej látky - glutínu a.
Kostné lepidlo vo forme tvrdých, krehkých dlaždíc alebo lepených želé - paličiek sa vyrába z kostí, rohov a zvieracích kopýt.
Hrubé lepidlo, ktoré vyzerá veľmi podobne ako lepidlo na kosti, sa vyrába z mezry, ktorá sa olupuje zo zvieracích koží.
Chemické zloženie želatíny je veľmi podobné lepidlu na kosti a oká, ale má oveľa vyššiu kvalitu, najmä pokiaľ ide o čistotu. Na získanie želatíny sa vyberajú najlepšie druhy čerstvého koženého odpadu: mezdra, orezané lýtkové kože a kosti hovädzieho dobytka.
Kosti, rohy a kopytá zvierat obsahujú bielkovinovú látku - kolagén (z gréckych slov „kola“ - lepidlo a „genos“ - rod, pôvod), nerozpustný vo vode. Kolagén sa však vplyvom dlhodobého zahrievania vo vode premieňa na iný typ proteínu, glutín, rozpustný v horúcej vode a majúci adhezívne vlastnosti.
Proteínové látky alebo proteíny pozostávajú z aminokyselinových zvyškov spojených amidovými skupinami -NH-CO do dlhých polypeptidových molekulových reťazcov. Koncové skupiny týchto reťazcov (molekúl) budú na jednej strane aminoskupiny a na druhej strane karboxylové skupiny.
kazeín
Kazeín je bielkovinová látka nachádzajúca sa v mlieku. Kravské mlieko obsahuje 3,2%, kozy - 3,8%, ovce - 4,5% kazeínu v rozpustenom stave. Ak do mlieka pridáte kyselinu alebo necháte mlieko kyslé, kazeín koaguluje a vytvára zrazeninu, ktorú je možné odfiltrovať zo srvátky, vysušiť a rozdrviť. Kaseínová koagulácia tiež nastáva, keď sa do mlieka pridáva syridlo, t. J. Šťava vylučovaná jednou z častí prežúvavcov v žalúdku. Preto sa v závislosti od výrobnej metódy rozlišujú dva typy kazeínu: kyslé a syridlo. V jeho čistej forme je kazeínom biely tvaroh. A kazeín sa nerozpúšťa vo vode, ale iba napučiava. Kaseín je však vysoko rozpustný v alkalických roztokoch. Na rozpustenie sa na každých 100 hmotnostných dielov kazeínu použije jedna z nasledujúcich alkalických prísad. Na výrobu lepidla na viazanie kníh sa používa iba kyslý kazeín, pretože sa lepšie rozpúšťa a poskytuje lepivejšie roztoky ako syridlo. Ten sa používa hlavne na výrobu bielkovinovej plastickej hmoty - halitu.
Sušený kazeín je veľmi hygroskopický a absorbuje vlhkosť zo vzduchu. Kazeín by sa preto mal uchovávať na suchom, dobre vetranom mieste.
guma
Guma sa extrahuje z latexu - šťavy niektorých tropických stromov, najmä brazílskej Hevea, ktoré rastú v Južnej Amerike, Indii, Afrike a Cejlóne.
Latex je koloidný systém, sol z gumových guľôčok a vody. Keď sa kyseliny pridávajú do latexu alebo pri zahrievaní, je narušená stabilita sólu a guma sa zráža vo forme zrazeniny, ktorá sa suší, valcuje, narezáva na listy. V tejto forme padá guma na gumárne.
Guma je pružná a odolná, ale v chlade stvrdne, pri zahrievaní sa topí a tiež absorbuje vodu a rozpúšťa sa v benzíne a niektorých ďalších organických rozpúšťadlách. Preto guma dlho nenašla praktickú aplikáciu. Guma sa začala používať na výrobu gumy až v 40. rokoch 20. storočia. XIX storočia. Potom, čo Charles Goodyear zistil, že v dôsledku zahrievania šedou gumou sa stáva guma. Proces interakcie gumy so sírou pri 125 - 150 ° sa nazýva vulkanizácia. (Počas vulkanizácie sa atómy síry viažu na molekuly gumy v mieste dvojitých väzieb a „spájajú“ molekulové reťazce gumy do súvislého trojrozmerného sieťového systému)
guma
Guma sa nazýva guma zmiešaná so sírou, urýchľovače vulkanizačného procesu, zosilňovače, plnivá, zmäkčovadlá, antioxidanty, farebné pigmenty a podrobené vulkanizačnému procesu.
Urýchľovače vulkanizácie, ako napríklad captax, tiuram atď., Významne znižujú čas vulkanizácie a súčasne zlepšujú mechanické vlastnosti gumy.
Zosilňovače, ako sú sadze, a plnivá, ako napríklad meld, niekoľkokrát zvyšujú mechanickú pevnosť gumy a súčasne šetria trochu gumy a znižujú náklady na gumu.
Zmäkčovadlá, ako sú minerálne oleje, uľahčujú spracovanie kaučukových zmesí a znižujú tvrdosť hotových výrobkov z gumy.
Antioxidanty, ako napríklad hrana, zabraňujú predčasnému stvrdnutiu gumy; strata pružnosti a pružnosti.
Farbivá dodávajú kaučuku jednu alebo druhú farbu. Funkcie farbiacich látok sú sadze, červený oxid železitý (oxid uhoľnatý), oxid titaničitý, oxid zinočnatý atď. Príkladné zloženie zlúčenín gumy je uvedené v piatej kapitole „Elastoméry“.
Všetky zložky gumovej hmoty sa miešajú na valcoch alebo v gumovej miešačke. Potom sa kaučuková hmota formuje do kalendárov alebo do „surových“ polotovarov budúcich výrobkov z gumy.
Aby sa fixoval tvar výrobkov a aby sa im dali vhodné vlastnosti, musia sa počas lisovania obrobkov s tlakom 15 - 25 kg / cm alebo pri normálnom tlaku po formovaní častí z obrobkov podrobiť procesu vulkanizácie pri 120 - 150 °.
Atómy alebo atómové skupiny môžu byť umiestnené v makromolekule vo forme: otvoreného reťazca alebo predĺženej sekvencie cyklov (lineárne polyméry, napríklad prírodný kaučuk); rozvetvené reťazce (rozvetvené polyméry, napríklad amylopektín), trojrozmerné siete (zosieťované polyméry, napríklad vytvrdené epoxidy). Polyméry, ktorých molekuly pozostávajú z rovnakých monomérnych jednotiek, sa nazývajú homopolyméry (napríklad polyvinylchlorid, polykaproamid, celulóza).
Makromolekuly rovnakého chemického zloženia sa môžu zostavovať z jednotiek rôznych priestorových konfigurácií. Ak makromolekuly pozostávajú z rovnakých stereoizomérov alebo rôznych stereoizomérov striedajúcich sa v reťazci pri určitej frekvencii, polyméry sa nazývajú stereoregulárne.
Polyméry, ktorých makromolekuly obsahujú niekoľko typov monomérnych jednotiek, sa nazývajú kopolyméry. Kopolyméry, v ktorých jednotky každého typu tvoria dostatočne dlhé kontinuálne sekvencie, ktoré sa navzájom nahradzujú v makromolekule, sa nazývajú blokové kopolyméry. Jeden alebo niekoľko reťazcov inej štruktúry môže byť pripojený k vnútorným (nekonečným) jednotkám makromolekuly jednej chemickej štruktúry. Takéto kopolyméry sa nazývajú vrúbľované.
Polyméry, v ktorých každý alebo niektoré zo stereoizomérov jednotky tvoria dostatočne dlhé kontinuálne sekvencie, ktoré sa navzájom nahrádzajú v rámci tej istej makromolekuly, sa nazývajú stereoblokové blokové kopolyméry.
V závislosti od zloženia hlavného (hlavného) reťazca sa polyméry delia na: hetero-reťazec, ktorého hlavný reťazec obsahuje atómy rôznych prvkov, najčastejšie uhlík, dusík, kremík, fosfor
homoreťazec, ktorého hlavné reťazce sú vyrobené z rovnakých atómov.
Z homopolymérnych polymérov sú najbežnejšie polyméry uhľovodíkov, ktorých hlavné reťazce pozostávajú iba z atómov uhlíka, napríklad polyetylén, polymetylmetakrylát, polytetrafluóretylén. Príkladmi heteroreťazcových polymérov sú polyestery (polyetyléntereftalát, polykarbonáty), polyamidy, močovino-formaldehydové živice, proteíny, niektoré kremík. organické polyméry, Polyméry, ktorých makromolekuly spolu s uhľovodíkovými skupinami obsahujú atómy anorganických prvkov, sa nazývajú organoelementálne. Samostatnú skupinu polymérov tvoria anorganické polyméry, napríklad plastová síra, polyfosfonitrilchlorid.
Syntetické polyméry
Polyetylén sa získava polymerizáciou etylénu dvoma spôsobmi: pri vysokom alebo nízkom tlaku. V dôsledku prísne symetrickej štruktúry molekuly sa etylén ťažko polymerizuje. Priesvitný polyetylén je bezfarebný, veľmi odolný termoplastický polymér s dobrými dielektrickými a antikoróznymi vlastnosťami. Vysoká pevnosť polyetylénu je spôsobená jeho kryštalickou štruktúrou. Polyetylén sa používa na výrobu filmových materiálov, obloženie elektrických drôtov, na výrobu potrubí, nádob pre domáce a priemyselné použitie. Polyetylénové filmy prenášajú ultrafialové lúče, čo je veľmi cenné, ak sa používajú ako ochranné povlaky v poľnohospodárstve namiesto skla. Polyetylén s nízkou molekulovou hmotnosťou - voskovitý produkt - sa používa ako prísada do tlačiarenských farieb.
Potlač na polyetylén je veľmi ťažká, pretože má extrémne hladký uzavretý povrch, nepriepustný pre farby a rozpúšťadlá a zlé adhézne vlastnosti vzhľadom na tlačiarenské farby. Preto je povrch polyetylénu pred tlačou aktivovaný rôznymi spôsobmi: je ionizovaný elektrickým silovým poľom, oxidovaný permanganátom a inými silnými oxidačnými činidlami a vystavený krátkodobému pôsobeniu plameňa. Potom je polyetylén akýmkoľvek spôsobom utesnený. Výhodná je však metóda hĺbkotlače, etmografia alebo elastografia.
Polyvinylchlorid (- CH2-CHC1-) je termoplastický tuhý rohový polymér. Začne zjemňovať pri 92 - 94 ° a topí sa pri 170 °. Stáva sa elasticko-elastickým a flexibilným, keď sa pridá zmäkčovadlo, napríklad 30 - 35% dibutylftalátu. Polyvinylchlorid so zmäkčovadlami a pigmentami, ktoré sa do neho zavádzajú, sa nazýva vinylplast. Vyrába sa vo forme dosiek a fólií, ktoré sa používajú na výrobu plochých a rotačných (valcovitých) stereotypov, duplikátov klišé, knižných väzieb a textovinitových ozdobných obalov.
Potlač textovinite je bavlnená tkanina s elastickou elastickou vrstvou z polyvinylchloridu, pigmentov, plnív a plastifikátora - naneseného dibutylftalátu. Používa sa ako decely (elastické elastické tesnenia) tlačiarenských strojov. Vyrába sa v hrúbke 0,65 mm (s toleranciou ± 0,05 mm).
Povlak by mal byť hladký, rovný, elastický, nelepivý a neznačkujúci, odolný proti vode, petroleju, benzínu, motorovému oleju a nemal by mať nepríjemný zápach.
Polyvinylidénchlorid - tento vinylidénchloridový polymér sa zriedka používa kvôli zlej rozpustnosti a nestabilite. Praktický význam však má kopolymér vinylidénchloridu a chlorinylu.
I Kopolymér vinylchloridu a vinylidénchloridu je dostupný pod obchodnou značkou Latex TSW. Používa sa na impregnáciu papiera a výrobu spojovacích materiálov - náhrady za lederín a kolenor.
Polystyrén je pevný, priehľadný, bezfarebný termoplastický polymér, ktorý mäkne pri 80 ° a topí sa pri 170 °. Vo forme kopolyméru s akrylonitrilom sa používa na odlievanie typografických typov písma. Kopolymér je dostupný pod obchodným názvom СНАК-15, obsahuje 85% styrénu a 15% akrylonitrilu, je vysoko odolný a odolný voči organickým rozpúšťadlám a pracím látkam
Vlastnosti a základné charakteristiky.
Lineárne polyméry majú špecifický komplex fyzikálno-chemických a mechanických vlastností. Najdôležitejšie z týchto vlastností: schopnosť vytvárať vysoko pevné anizotropné vysoko orientované vlákna a filmy, schopnosť veľkých, dlhodobých reverzibilných deformácií; schopnosť vo vysoko elastickom stave napučiavať pred rozpustením; vysoká viskozita roztokov. Tento súbor vlastností je spôsobený vysokou molekulovou hmotnosťou, štruktúrou reťazca, ako aj flexibilitou makromolekúl. Pri prechode z lineárnych reťazcov na rozvetvené, riedke trojrozmerné siete a nakoniec na husté sieťové štruktúry sa táto sada vlastností stáva čoraz menej výraznou. Silne zosieťované polyméry sú nerozpustné, netaviace sa a neschopné vysoko elastických deformácií.
Polyméry môžu existovať v kryštalických a amorfných stavoch. Nevyhnutnou podmienkou kryštalizácie je pravidelnosť dostatočne dlhých rezov makromolekuly. V kryštalických polyméroch je výskyt rôznych supramolekulárnych štruktúr (fibríl, sférolitov, monokryštálov) typom, ktorý do značnej miery určuje vlastnosti polymérneho materiálu. Supramolekulárne štruktúry v nekryštalizovaných (amorfných) polyméroch sú menej výrazné ako v kryštalických.
Nekryštalizované polyméry môžu byť v troch fyzikálnych stavoch: sklovité, vysoko elastické a viskózne. Polyméry s nízkou (pod izbovou) teplotou prechodu zo skleného na vysoko elastický stav sa nazývajú elastoméry s vysokoplastami. V závislosti od chemického zloženia, štruktúry a relatívnej polohy makromolekúl sa môžu vlastnosti polymérov meniť vo veľmi širokých medziach. Takže 1,4.-cispolybutadién, vyrobený z flexibilných uhľovodíkových reťazcov, je pri teplote asi 20 ° C elastický materiál, ktorý pri teplote -60 ° C prechádza do sklovitého stavu; polymetylmetakrylát, vyrobený z tuhších reťazcov, pri teplote asi 20 ° C je pevný sklovitý produkt, ktorý sa stáva vysoko elastickým iba pri 100 ° C. celulóza - polymér s veľmi tuhými reťazcami spojenými medzimolekulovými vodíkovými väzbami nemôže vo všeobecnosti existovať vo vysoko elastickom stave až do teploty rozkladu. Veľké rozdiely vo vlastnostiach polymérov je možné pozorovať, aj keď rozdiely v štruktúre makromolekúl sú na prvý pohľad malé. Stereoregulárny polystyrén je teda kryštalická látka s teplotou topenia asi 235 ° C, zatiaľ čo nestereoregulárny polystyrén nemôže vôbec kryštalizovať a zmäkčuje pri teplote asi 80 ° C.
Chemické reakcie
Polyméry môžu vstupovať do nasledujúcich hlavných typov reakcií:
tvorba chemických väzieb medzi makromolekulami (tzv. zosieťovanie), napríklad počas vulkanizácie kaučukov, opaľovania kože;
rozklad makromolekúl na oddelené kratšie fragmenty, reakcie laterálnych funkčných skupín polymérov s látkami s nízkou molekulovou hmotnosťou, ktoré neovplyvňujú hlavný reťazec (tzv. polymérne analogické transformácie);
intramolekulárne reakcie vyskytujúce sa medzi funkčnými skupinami jednej makromolekuly, napríklad intramolekulárna cyklizácia. Sieťovanie často prebieha spolu s degradáciou. Príkladom polymérovo analogických transformácií je zmydelnenie polyvinylacetátu, čo vedie k tvorbe polyvinylalkoholu.
