ПОЛИМЕРЛЕРДІҢ НЕГІЗГІ ҚАСИЕТТЕРІ

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 18 бет
Таңдаулыға:

Курстық жұмыс
Тақырыбы:Полимерлердің ішкі құрылымы, химиялық қасиеттері, модификациялау жолдары
Орындаған: Маханбет Нұрай
Тобы:6в07211
Қаылдаған: Тулендиева Гүлмира

Жоспары:
Кіріспе
ПОЛИМЕРЛЕР ТУРАЛЫ ЖАЛПЫ МӘЛІМЕТ
Полимерлердің еРЕКШЕЛІГІ
пОЛИМЕРЛЕРДІҢ НЕГІЗГІ ҚАСИЕТТЕРІ
Полимердің химилық қасиеті
пОЛИМЕРЛЕРДІҢ ІШКІ ҚҰРЫЛЫМЫ
Модификациялау жолы
полимерлерді ӨНдіру
Қорытынды
Пайдаланылға әдебиеттер тізімі

КІРІСПЕ
Жоғары молекулалы қосылыстар немесе полимерлер (гр. PIολύ- -- көп, μέρος -- бөлік, бөлігі) -- молекула құрамында өзара химиялық немесе координаттық байланыстармен қосылған жүздеген, мыңдаған атомдары бар және өздеріне ғана тән қасиеттермен ерекшеленетін заттар тобы. Жоғары молекулалы қосылыстар көбіне молекулалары көп қайталанып отыратын мономерлер тізбегінен тұрады. Олардың ішіндегі ең қарапайымы -- полиэтилен, оның мономері -- этилен.
Қазіргі кезде адамзат ғарыштық биіктер мен өте терең бүрғылау ұңғымаларын бағындыра отырып, күрделі электронды есептегіш машиналардың микроскопиялық тетіктерінен бастап, үлкен каналдар мен су қоймаларының гидрооқшаулағыштарын жасауға дейінгі барлық жағдайда полимер бұйымдарымен жұмыс істейді. Сондықтан қолданылатын орнына, мақсатына, жұмыстың түріне қарай полимер материалдарын қасиеттеріне сай пайдалану қажет. Қазіргі кезде қолданылып жүрген полимер бұйымдарын жалпы қасиеттері мен олардан жасалатын заттардың түріне, сондай-ақ өндіру әдісіне қарай төрт типке бөледі:
Конструкциялық пластиктер. Оларды көбіне пластмассалар деп атайды. Басқа полимерлерден айырмашылығы мынадай: пластиктер -- бөліну беріктігі 50 -- 200 кгсм2 болатын қатты заттар.
Эластомерлер. Оған каучук, резеңке және осыларға ұқсас материалдар жатады. Эластомерлерге атына сәйкес жоғары (эластикалық) иілімділік, созылғыштық тән, деформациялығы қайтымды.
Талшықтар мен жіптер. Бұларға осы талшықтардан тоқылған маталар жатады. Бұл материалдардың қасиеттері молекулаларының үш өлшемінің қайсысын негізге алуға байланысты бір-бірінен айқын ерекшеленеді. Талшықты материалдардың беріктігі, иілімділігі, қаттылығы, кейде тіпті тығыздығы да анизотропиялық (дененің барлық немесе бірқатар физикалық қасиеттері әр бағытта әр түрлі) болады. Бұл бастапқы полимердің химиялық құрылымы мен жалпы қасиеттеріне байланысты.
Қабыршақтар, лактар, бояулар және басқа қорғағыш, әсемдегіш жабындар (пленкалар). Бұл заттарда қасиеттердің анизотропиялығы өте айқын байқалады. Лак, бояу материалдарының олар жабатын негізбен берік байланысында -- адгезияның да маңызы зор. Сондай-ақ бұл типтегі материалдардың тағы бір ерекшелігі -- алдын ала пішін жасауға болмайды. Оларды қорғалатын заттың бетіне жұқа қабатпен жағып, қолма-қол пайдаланады.
Полимер материалдарының осы негізгі төрт типінен басқа да қосымша түрлері бар. Мысалы, желімдеу, тығыздау үшін құйылатын қоспалар, газ толтырылған материалдар, т.б. Олардың барлығының да өзінің қолданылатын жері бар.

1.1.ПОЛИМЕРЛЕР ТУРАЛЫ ЖАЛПЫ МӘЛІМЕТ
Полимер-бұл ұзын молекулалары бірдей қайталанатын мономерлерден тұратын органикалық зат.Полимер молекуласының мөлшері N полимерлеу дәрежесімен анықталады, яғни тізбектегі сілтемелер саны. Егер n=10 болса...20, заттар-жеңіл майлар. P жоғарылаған сайын тұтқырлық жоғарылайды, зат балауыз болады, соңында N=1000 қатты полимер пайда болады. Полимерлеу дәрежесі шексіз: ол 104 болуы мүмкін, содан кейін молекулалардың ұзындығы микрометрге жетеді. Полимердің молекулалық массасы мономердің молекулалық массасының көбейтіндісіне және полимерлену дәрежесіне тең. Әдетте ол 103... 3*105 аралығында болады. Молекулалардың мұндай үлкен ұзындығы олардың дұрыс оралуына кедергі келтіреді, ал полимерлердің құрылымы аморфтан жартылай кристалға дейін өзгереді. Кристалдылық үлесі көбінесе тізбектердің геометриясымен анықталады. Тізбектер неғұрлым жақын болса, полимер соғұрлым кристалды болады. Әрине, кристалдылық тіпті ең жақсы жағдайда да жетілмеген.Аморфты полимерлер тек табиғатына ғана емес, сонымен қатар тізбектердің ұзындығына да байланысты температура диапазонында ериді; кристалдардың балқу нүктесі бар.Шығу тегі бойынша полимерлер үш топқа бөлінеді.Табиғи өсімдіктер мен жануарлардың тіршілік әрекеті нәтижесінде пайда болады және ағаш, жүн, теріде болады. Бұл ақуыз, целлюлоза, крахмал, шеллак, лигнин, латекс.
Әдетте табиғи полимерлер негізгі тізбектердің құрылымы өзгеріссіз қалатын тазарту, модификациялау операцияларынан өтеді. Мұндай өңдеудің өнімі жасанды полимерлер болып табылады. Мысалдарға латекстен жасалған табиғи резеңке, икемділікті арттыру үшін камфорамен пластификацияланған нитроцеллюлоза болып табылатын целлулоид жатады.Табиғи және жасанды полимерлер қазіргі заманғы технологияда үлкен рөл атқарды, ал кейбір салаларда олар әлі де қажет емес, мысалы целлюлоза және қағаз өнеркәсібінде. Алайда органикалық материалдарды өндіру мен тұтынудың күрт өсуі синтетикалық полимерлер -- төмен молекулалы заттардан синтездеу арқылы алынған және табиғатта теңдесі жоқ материалдар есебінен болды. Жоғары молекулалық заттардың химиялық технологиясының дамуы қазіргі заманғы ҒТР ажырамас және маңызды бөлігі болып табылады. Технологияның бірде-бір саласы полимерлерсіз жасай алмайды, әсіресе жаңа. Химиялық құрылымға сәйкес полимерлер сызықты, тармақталған, торлы және кеңістіктік болып бөлінеді. Сызықтық полимерлердің молекулалары бір-біріне қатысты химиялық инертті және тек Ван дер Вааль күштерімен байланысты. Қызған кезде мұндай полимерлердің тұтқырлығы төмендейді және олар алдымен жоғары серпімді, содан кейін тұтқыр күйге ауыса алады (сурет. 1). Қыздырудың жалғыз салдары пластиктің өзгеруі болғандықтан, сызықтық полимерлер термопластикалық деп аталады. "Сызықтық" термині түзу сызықты білдіреді деп ойламау керек, керісінше, мұндай полимерлерге механикалық күш беретін тісті немесе спиральды конфигурация оларға көбірек тән.
Термопластикалық полимерлерді ерітіп қана қоймай, ерітуге де болады, өйткені Ван-дер-Ваальс байланыстары Реактивтердің әсерінен оңай жыртылады.Тармақталған (егілген) полимерлер сызықтық полимерлерге қарағанда берік. Тізбектердің бақыланатын тармақталуы термопластикалық полимерлердің қасиеттерін өзгертудің негізгі өнеркәсіптік әдістерінің бірі болып табылады.Тор құрылымы тізбектердің бір-бірімен байланысты екендігімен сипатталады, бұл қозғалысты айтарлықтай шектейді және механикалық және химиялық қасиеттердің өзгеруіне әкеледі. Кәдімгі резеңке жұмсақ, бірақ күкіртпен Вулканизация кезінде s-0 типті коваленттік байланыс пайда болады және беріктігі артады. Полимер торлы құрылымға ие бола алады және өздігінен, мысалы, жарық пен оттегінің әсерінен икемділік пен өнімділіктің жоғалуымен қартаю пайда болады. Соңында, егер полимер молекулаларында реактивті топтар болса, онда олар қызған кезде көптеген көлденең күшті байланыстармен байланысады, полимер тігіледі, яғни кеңістіктік құрылымды алады. Осылайша, жылу материалдың қасиеттерін күрт және қайтымсыз өзгертетін реакцияларды тудырады, олар беріктік пен жоғары тұтқырлыққа ие болады, ерімейтін және ерімейтін болады. Температураның жоғарылауымен көрінетін молекулалардың үлкен реактивтілігіне байланысты мұндай полимерлер термосет деп аталады. Олардың молекулалары тек бір-біріне ғана емес, сонымен қатар бөтен денелердің беттеріне де белсенді екенін елестету қиын емес, сондықтан термосет полимерлері термопластикадан айырмашылығы, төмен температурада да жоғары адгезияға ие, бұл оларды қорғаныс жабыны, желім және байланыстырушы ретінде пайдалануға мүмкіндік береді.композициялық материалдарда.

Сур.1. Схемалық диаграмма тұтқырлығын термопластичных полимерлер температураға байланысты: Т1 - температура көшу стеклообразного жоғары майда жай-күйі, Т2 температура көшу высокоэластичного да вязкотекучее жай-күйі.
Сур.2 полимерлер түзілу реакциясы: а) - полимерлеу, б) - поликонденсация
Термопластикалық полимерлер алады реакция полимерлеу схемасы бойынша ағып өтетін өм--Мп (сур.2), мұнда М -- мономер молекуласы, Мп -- мономер буындарынан тұратын макромолекула, п -- полимерлеу дәрежесі.
Тізбекті полимерлеу кезінде молекулалық масса бірден артады, аралық өнімдер тұрақсыз, реакция қоспалардың болуына сезімтал және әдетте жоғары қысымды қажет етеді. Мұндай процестің табиғи жағдайда мүмкін еместігі таңқаларлық емес және барлық табиғи полимерлер басқа жолмен пайда болды. Қазіргі химия жаңа құрал -- полимерлеу реакциясын жасады, соның арқасында термопластикалық полимерлердің үлкен класы пайда болды. Полимерлеу реакциясы мамандандырылған өндірістердің күрделі жабдықтарында ғана жүзеге асырылады және тұтынушы термопластикалық полимерлерді дайын түрінде алады.

1.2.ПОЛИМЕРЛЕРДІҢ ЕРЕКШЕЛІГІ
Полимерлердің басты ерекшеліктерінің бірі-тізбектің жеке сегменттері (сегменттер) байланыс айналасында бұрылу және бұрышты өзгерту арқылы қозғалуы мүмкін (сурет.3). Мұндай ығысу, шынайы қатты денелердің серпімді деформациясы кезіндегі байланыстардың созылуынан айырмашылығы, көп энергияны қажет етпейді және төмен температурада жүреді. Ішкі қозғалыстың бұл түрлері-басқа қатты денелерге тән емес конформациялардың өзгеруі полимерлерге сұйықтықтарға ұқсастық береді. Сонымен қатар, бұралған және спираль тәрізді молекулалардың үлкен ұзындығы, олардың тармақталуы және өзара түйісуі жылжуды қиындатады, нәтижесінде полимер қатты заттың қасиеттерін алады.Концентрацияланған ерітінділер мен балқымалар түріндегі кейбір полимерлер үшін өрістің әсерінен (гравитациялық, электростатикалық, магниттік) кристалдық құрылымның түзілуі, макромолекулалардың параллель реттелуі шағын көлемде -- доменмен сипатталады. Бұл полимерлер -- сұйық кристалдар деп аталады-Жарық индикаторларын өндіруде кеңінен қолданылады.
Полимерлер әдеттегі серпімді деформациямен қатар оның өзіндік түрімен сипатталады -- жоғары серпімді деформация, ол температураның жоғарылауымен басым болады. Жоғары серпімді күйден тек серпімді деформациямен сипатталатын шыны тәрізді күйге ауысу шыны деп аталады. Тст әйнектену температурасынан төмен полимердің жағдайы қатты, шыны тәрізді, жоғары серпімді, жоғары серпімді. Егер әйнектену температурасы пайдалану температурасынан жоғары болса, онда Полимер шыны тәріздес күйде, егер ТстТэкс -- жоғары эластикалық жағдайда пайдаланылады. Әр түрлі полимерлердің әйнектеу температурасы 130 аралығында болады...300 К.арнайы жағдайларда полимерлердің егжей-тегжейлі сипаттамасы үшін анықтамалық әдебиеттерде сынғыш күйге және суыққа төзімділікке өту температурасының мәні де келтірілген.

Сур.3. Полимер молекуласы топтарының айналуы-этанаС2 Н6 молекуласындағы конформациялардың өзгеруі
Күшті (құрылымдық) полимерлер үшін созылу қисығы металдарға ұқсас қисық сызыққа ұқсас (сурет.4). Е серпімділік Модулінің мәні бойынша құрылымдық полимерлер төрт топқа бөлінеді: қатты E104 МПа, жартылай қатты E=(5...10). 103 МПа, жұмсақ E=(1...5)*103 МПа. Ең серпімді полимерлер-эластомерлер (каучуктар) E=10mpa икемділік модуліне ие. Көріп отырғаныңыздай, тіпті жоғары модульді полимерлер қаттылық жағынан металдардан ондаған және жүздеген есе төмен - бұл кемшілікті полимерге талшықты және жапырақ толтырғыштарын енгізу арқылы едәуір жеңуге болады.

1.3.ПОЛИМЕРЛЕРДІҢ НЕГІЗГІ ҚАСИЕТТЕРІ
Жоғары серпімді күйдегі полимерлер үшін Гук заңы қарапайым түрде қолданылмайды, яғни.кернеу пропорционалды емес деформация. Сондықтан полимерлерге қатысты механикалық қасиеттерді сынаудың әдеттегі әдістері екі жақты нәтиже бере алады. Дәл сол себепті полимерлерден бөлшектерді жобалаудың инженерлік есептеу әдістері әлі жоқ және эмпирикалық тәсіл басым.
Термофизикалық қасиеттері. Полимерлердің жылу өткізгіштік коэффициенті басқа қатты заттарға қарағанда едәуір төмен -- шамамен 0,2... 0,3 В(м*К), сондықтан олар жылу оқшаулағыштары болып табылады. Байланыстардың салыстырмалы қозғалғыштығына және конформациялардың өзгеруіне байланысты полимерлерде жоғары ТКЛР бар (10-4... 10-5 К-1 ). Сондықтан олар аз TKLR бар материалдармен -- металдармен және жартылай өткізгіштермен нашар үйлеседі деп болжауға болады. Алайда полимерлердің жоғары икемділігі және салыстырмалы түрде жұмыс температурасының қысқа аралығы оларды кез-келген материалдардың бетіне қолданылатын пленкалар түрінде кеңінен қолдануға мүмкіндік береді.
Полимерлерді олардың механикалық қасиеттерін нашарлатпай пайдалануға болатын температура диапазоны шектеулі. Көптеген полимерлердің жылу кедергісі, өкінішке орай, өте төмен -- тек 320...400 К және жұмсартудың басталуымен шектеледі (деформацияға төзімділік). Беріктікті жоғалтудан басқа, температураның жоғарылауы полимердің құрамындағы химиялық өзгерістерге әкелуі мүмкін, олар массаның жоғалуы ретінде көрінеді. Қыздыру кезінде полимерлердің құрамын сақтау қабілеті Жұмыс температурасына дейін қызған кезде массаның салыстырмалы төмендеуімен сипатталады. Массаның кемуінің рұқсат етілген мәні 0,1... 1% болып саналады. 500 К-ге төзімді полимерлер ыстыққа төзімді, ал 600-ге дейін...700 К-жоғары ыстыққа төзімді. Олардың дамуы, шығарылуы мен қолданылуының кеңеюі үлкен экономикалық нәтиже береді.
Химиялық қасиеттері. Полимерлердің химиялық төзімділігі әртүрлі жолдармен анықталады, бірақ көбінесе үлгіні тиісті ортада немесе реактивте ұстау кезінде массаның өзгеруімен анықталады. Алайда, бұл өлшем әмбебап емес және химиялық өзгерістердің (жоюдың) сипатын көрсетпейді. Тіпті стандарттарда (ГОСТ 12020-66) оның балдық жүйе бойынша сапалы бағалары ғана қарастырылған. Сонымен, 42 күнде массаны 3... 5% өзгертетін полимерлер тұрақты, 5... 8% -- салыстырмалы түрде тұрақты, 8... 10% -- дан астамы тұрақсыз болып саналады - әрине, бұл шектеулер өнімнің түріне және оның мақсатына байланысты.Полимерлер Бейорганикалық реактивтерге жоғары төзімділікпен және органикалық реактивтерге аз қарсылықпен сипатталады. Негізінде, барлық полимерлер айқын тотығу қасиеттері бар ортада тұрақсыз, бірақ олардың арасында химиялық төзімділігі алтын мен платинадан жоғары. Сондықтан полимерлер аса таза реактивтер мен су үшін контейнерлер ретінде, радиокомпоненттерді, әсіресе жартылай өткізгіш аспаптар мен АЖ қорғау және герметизациялау үшін кеңінен пайдаланылады.
Полимерлердің ерекшелігі-олар табиғатта вакуумдық емес. Газ тәрізді және сұйық заттардың молекулалары, әсіресе су, полимердің жеке сегменттері қозғалған кезде пайда болатын микропюстоттарға енуі мүмкін. оның құрылымы ақаусыз болса да.Полимерлердегі сорбциялық-диффузиялық процестерді сапалы бағалау үшін үш параметр қолданылады: диффузиялық коэффициент, м2 с; ерігіштік коэффициенті 5, кг(м3 *Па); өткізгіштік коэффициенті р, кг(м*Па*с), және p=DS. Сонымен, полиэтилендегі су үшін D=0,8-10-12 м2c, S=10-3 кг(м3 Па) және р=8*10-16 кг (м*Па*с).
Полимерлер металл беттерін коррозиядан қорғау рөлін атқарады:
1) қабат қалыңдығы үлкен
2) полимер металдың белсенді (ақаулы) орталықтарына пассивті әсер етеді, осылайша металдың бетіне енетін ылғалдың коррозиялық әсерін тежейді.
Көріп отырғаныңыздай, полимерлердің герметикалық мүмкіндіктері шектеулі, ал олардың пассивті әрекеті әмбебап емес. Сондықтан полимерлі герметизация қолайлы жағдайларда қолданылатын жауапсыз өнімдерде қолданылады.Көптеген полимерлер қартаюмен сипатталады-құрылымы мен қасиеттерінің қайтымсыз өзгеруі, бұл олардың беріктігінің төмендеуіне әкеледі. Агрессивті ортаның әсерінен (оттегі, озон, қышқылдар мен сілтілердің ерітінділері) құрылымы мен молекулалық массасының өзгеруіне әкелетін химиялық процестердің жиынтығы химиялық ыдырау деп аталады. Оның ең көп таралған түрі -- термоқышқылды жою -- жоғары температурада тотықтырғыштардың әсерінен болады. Жою кезінде барлық қасиеттер бірдей нашарлай бермейді: мысалы, органосиликон полимерлерінің тотығуымен олардың диэлектрлік параметрлері айтарлықтай нашарлайды, өйткені Si жақсы диэлектрик болып табылатын оксидке тотығады.

1.4.ПОЛИМЕРДІҢ ХИМИЯЛЫҚ ҚАСИЕТІ
Полимерлердің химиялық төзімділігі әртүрлі жолдармен анықталады, бірақ көбінесе үлгіні тиісті ортада немесе реактивте ұстау кезінде массаның өзгеруімен анықталады. Алайда, бұл өлшем әмбебап емес және химиялық өзгерістердің (жоюдың) сипатын көрсетпейді. Тіпті стандарттарда (ГОСТ 12020-66) оның балдық жүйе бойынша сапалы бағалары ғана қарастырылған. Сонымен, 42 күнде массаны 3... 5% өзгертетін полимерлер тұрақты, 5... 8% -- салыстырмалы түрде тұрақты, 8... 10% -- дан астамы тұрақсыз болып саналады - әрине, бұл шектеулер өнімнің түріне және оның мақсатына байланысты.Полимерлер Бейорганикалық реактивтерге жоғары төзімділікпен және органикалық реактивтерге аз қарсылықпен сипатталады. Негізінде, барлық полимерлер айқын тотығу қасиеттері бар ортада тұрақсыз, бірақ олардың арасында химиялық төзімділігі алтын мен платинадан жоғары. Сондықтан полимерлер аса таза реактивтер мен су үшін контейнерлер ретінде, радиокомпоненттерді, әсіресе жартылай өткізгіш аспаптар мен АЖ қорғау және герметизациялау үшін кеңінен пайдаланылады.
Полимерлердің ерекшелігі-олар табиғатта вакуумдық емес. Газ тәрізді және сұйық заттардың молекулалары, әсіресе су, полимердің жеке сегменттері қозғалған кезде пайда болатын микропюстоттарға енуі мүмкін. оның құрылымы ақаусыз болса да.
Полимерлердегі сорбциялық-диффузиялық процестерді сапалы бағалау үшін үш параметр қолданылады: диффузиялық коэффициент, м2 с; ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.