Полимерлер

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Жоспар:

Кіріспе;

1. 1. Полимерлер туралы негізгі ұғымдар

Негізгі бөлім;

2. 1. Полимерлерді алу әдістері

2. 3. Полимерлердің химиялық, физикалық, механикалық қасиеттері.

2. 4. Полимерлердің электр өткізгіштігі

2. 5. Полимерлердің жылу өткізгіштігі.

Қорытынды. Полимерлердің қолданылуы.
Пайдаланылған әдебиеттер.

Полимерлер туралы негізгі ұғымдар. Жоғары молекулалы қосылыстар табиғи және синтетикалық болуы мүмкін. Табиғи түрлеріне полсахаридтер, белоктар, крахмал, каучук, және тағы басқалары жатса, синтетикалық полимерлерге монмерлерден жасанды жолмен алынатын полиамидтер, полиэтилен, полистирол, синтетикалық иониттер, химиялық талшықтар жатады.

Ең органикалық полимер - полиэтилен, ол этиленнің полимерленуінен түзіледі. Этиленнің екі молекуласы қосылып, бутилен молекуласын түзеді:

СН ₂ = СН ₂ + СН ₂ = СН ₂ → СН ₃ - СН ₂ - СН ₂ = СН ₂

Бастапқы зат этилен - мономер деп, ал түзілген бутилен - димер деп аталады. Егер этиленнің үш молекуласы қосылатын болса - тример, төртеуі - тетрамер болады.

Мономердің n молекуласы қосылса, полимер түзіледі («поли» - көп деген сөз)

nCH ₂ = СН ₂ →[ - СН ₂ - СН ₂ - ] n

Қайталанатын мономерлерден немесе мономерлердің негізгі бөлігінен тұратын топтар буындар деп, ал буындардан құралған үлкен молекула - макромолекула деп аталады. Полимерлік тізбектің соңында тұратын топтар - соңғы топтар деп аталады.

Макромолекуланың құрамына кіретін буындар саны жоғары молекулалық қосылыстардың полимерлену дәрежесін көрсетеді, оны Р әрпімен белгілейді. Полимерлену дәрежесі жоғары молекулалық қосылыстың молекулалық массасымен (М _n ) мынадай қатынаста:

P = M _n / m

Мұндағы: m - буынның молекулалық массасы.

Молекулалық массасы 500 - 5000 аралығындағы қосылыстарын олигомерлер деп атайды.

Бірдей мономерлерден құралған полимерлер - гомополимерлер деп, ал тізбегінде бірнеше типті мономерлік буындар бар сополимерлер деп аталады.

Химиялық табиғатына байланысты полимерлер органикалық, бейорганикалық және элементорганикалық болып бөлінеді.

Органикалық полимерлерге көміртектен, сутектен, оттектен, оттектен және азоттан тұратын қосылыстар кіреді.

Бейорганикалық полимерлердің молекуласы кремний, алюминий, стронций және тағы басқа да элементтердің атомынан құралған.

Элементорганикалық полимерлер екі түрлі бола алады: негізгі полимерлік тізбектің болады да, ал негізгі тармақтары органикалық болады және керісінше.

Полимерлердің төмен молекулалық қосылыстармен салыстырғанда бірқатар ерекше қасиеттері бар:

Полимерлердің молекулалық массасы үлкен.
Олар полидисперсті.
Полимерлер ұшқыш зат емес.
Макромолекулалар ерудің алдында ісінеді.
Макромолекула ерітінділерінің тұтқырлығыөте жоғары.
Ерітіндіден еріткішті ұшырып жібергенде полимер кристалл қабықша түзеді.
Полимерлердің химиялық реакцияларының төмен молекулалық қосылыстардың реакцияларынан ерекшеліктері бар.
Тек полимерлерге тән қасиет, олар жоғары иілгіш (эластикалық) күйде бола алады.

Полимерлерді алу әдістері. Полимерлерді полимерлеу және полконденсациялау әдістері арқылы алады.

Полимерлену. Бұл мономерлердің тізбектеліп шығуы нәтижесінде полимерлердің түзілу реакциясы. Полимерлену процесін зерттеуде үлкен үлес қосқан ғалымдар: С. В. Лебедев, С. С. Медведев және басқалары.

Полимерлену реакциясы жалпы түрде былай жазылады:

nM → ( - M - ) n

Реакция нәтижесінде қосалқы заттар бөлінбейді, ал алынған полимердің құрамы мономерге сәйкес келеді.

Полимерлеуге мономер ретінде қос немесе үш байланысты қосылыстар:

С = C - C = C - C ≡ N - C = O C = N -

немесе циклді тобы бар қосылыстар:

C - C C - C C - C

O N C - O

қолданылады.

Полимерлену порцесі кезінде мономерлерде қос байланыстар үзіліп немесе циклдер ашылып, топтар арсында химиялық байланыстардың пайда болуынан макромолекулалар түзіледі, мысалы:

nRC ≡ N → - (C = N - ) n nCH ≡ CH → ( - CH = CH - ) n

нитрил R ацетилен полиацетилен

CH ₃

nCH = CCH ₃ COOCH ₃ → ( - CH ₂ - C - ) n

метилметакрилат COOCH ₃

полиметакрилат

Полимерленуге қатысқан монмерлердің түріне байланысты гомополимерлену (бір түрлі мономер) және сополимерлену (екі және одан да көп әр түрлі мономер қатысса) болып бөлінеді.

Полимерлену - өздігінен жүретін экзотермиялық процесс (∆G < 0, ∆H < 0), себебі қос байланыстың үзілуі жүйенің энергиясының төмендеуіне әкеледі. Алайда, сырттан әсер болмаса (инциаторлар, катализаторлар), полимерлену әдетте баяу жүреді. Полимерлену тізбекті реакция болып табылады.

Активтік орталықтың табиғатына байланысты радикалдық және иондық болып полимерлену деп бөлінеді.

Радикалдық полимерлену. Радикалдық полимерленудің активті орталығы еркін радикал болып табылады. Реакция бірнеше сатыда жүреді:

а) Инцирлеу - активті орталықтың түзілуі - радикалдар мен макрорадикалдар - олар термиялық, фотохимиялық, химиялық, радиациялық әсерлер нәтижесінде түзіледі.

Полимерленуде инциатор ретінде пероксидтер (асқын тотықтар), азоқосылыстар (құрамында - И = N - функционалдық тобы бар) және тағы басқалары жиірек қолданылады. Алғашқыда радикалдар түзіледі, мысалы:

(C ₆ H ₅ COO) ₂ → 2C ₆ H ₅ COO ( R)

бензоил асқын тотығы

Инициатордың (тізбек бастаушы) түзілуі:

б) тізбектің өсуі - радикалдарға түзілген мономерлердің қосылуы нәтижесінде жаңа радикалдың алынуы арқылы жүзеге асады.

в) тізбектің үзілуі - активті орталықтың басқа молекулаларға берілуіне негізделген (мономер, полимер, еріткіш молекулалары) .

R - ( - CH ₂ - CHCl ) n - CH ₂ - CHCl + CH ₂ = CHCl →

R - ( - CH ₂ - CHCl -) n - CH ₂ - CH ₂ Cl + CH ₂ = CHCl

Радикалдық полимерлеу көптеген маңызды полимерлерді синтездеуге қолданылатын өнеркәсіптік әдіс. Бұл әдіс арқылы поливинилхлоридті [ - CH - CHCl - ] n, поливинлацетатты [CH(OCOCH ₃ ) - ] n, полистиролды [ - CH ₂ - CH(C ₆ H ₅ ) - ] n және әр түрлі сополимерлерді алады.

Иондық полимерлену. Иондық полимерлену активті орталықтардың түзілуі, өсуі және тізбектің үзілуі сатылары арқылы жүзеге асады. Мұнда активті орталықтар рөқлін аниондар мен катиондар атқарады. Осыған сәйкес анионды және катионды полимерлену болып бөлінеді.

Катионды полимеризацияда инициаторлар ретінде электрон акцепторлы қосылыстар, сондай - ақ протонды қышқылдар (H ₃ SO ₄ , HCl), және бейорганикалық апротонды қосылыстар (SnCl ₄ , TiCl ₄ , AlCl ₃ ), металлорганикалық қосылыстар Al(C ₂ H ₅ ) ₃ және басқалары алынады.

Анионды полимерленуге инциаторлар ретінде электрон донорлы заттар мен қосылыстар, сондай - ақ сілтілік және сілтілік - жер металдар және тағы басқалар қолданылады.

Иондық полимерлену әдісі пллиизобутилен [ - CH ₂ - C(CH ₃ ) ₂ - ] n, полиформальдегид [ - CH ₂ O - ] n, полиамид, синтетикалық каучук өндірісінде қолданылады.

Өндірілетін полимерлердің ¾ бөлігі осы әдіс арқылы алынады.

Полконденсациялау. Поликонденсация реакцияларына, әдетте, қосфункциялы (бифункциялы) немесе көпфункциялы мономерлер катысады. Олар бір-бірімен әрекеттескенде, қарапайым кіші молекулалы затты (көбіне суды) бөле отырып бірігеді. Мысалы, адипин қышқылының гексаметилендиаминмен поликонденсациялануы негізінде полиамидтік материал - найлонның алынуы:

Поликонденсация процесі сатылап жүреді: бір молекуладан кейін келесісі қосылып жалғасады. Аралық өнімдері - тұрақты қосылыстар, әрі қарай процесс барысында олардың үнемі белсенділігін арттырып отыру қажет. Ол үшін көбіне температураны жоғарылатады. Сонда әрекеттесуші заттарды біртіндеп қыздырғанда молекулалық массасы да өседі.

Поликонденсациялау процесін зерттеуге үлкен үлес қосқан Ресей ғалымдары В. Коршак, Г. Петров және тағы басқалар болды.

Барлық шығарылатын полимерлердің ¼ бөлігі поликонденсациялану әдісімен алынады.

Полимерлердің химиялық қасиеттері. Химиялық қасиеттер полимердің құрамына, молекулалық массасына және құрылымына байланысты.

Полимерлер деструкцияға тез ұшырайды, яғни оттегі, жарық, жылу, және радиация әсерінен бұзылуы. Жиірек деструкция бір уақытта бірнеше факторлардың әсерінен туындайды. Деструкция нәтижесінде макромолекуланың молекулалық массасы төмендейді, полимерлердің химиялық және физикалық қасиеттері өзгереді, соңында полимер қолдануға жарамсыз болады. Осындай полимердің қасиеттерінің нашарлау прцесі, полимердің тозу деп аталады.

Деструкцияны баяулату үшін полимерлердің құрамына стабилизаторлар, жиірек антиоксииданттар, яғни тотығу реакциясының ингибиторларын (фосфиттер, фенол, ароматтық аминдер) қосады.

Кейбір полимерлердің физикалық қасиеттері.

Қасиеттері

Полимерлер

полиэтилен

полипропилен

полистирол

поливинилхлорид

полиметилметакрилат

политетрафторэтилен

Қасиеттері: Тығыздығы г/см ³

Полимерлер: 0, 91-0, 97

0, 90-0, 92

1, 04-1, 05

1, 35-1, 43

1, 19

2, 15-2, 24

Қасиеттері: Шынылану температурасы, ⁰ С

Полимерлер: 102-137*

160-175*

82-95

75-80

115-120

327*

Қасиеттері: Созған кездегі беріктігі, МПа

Полимерлер:

7-45

24-20

40-50

40-60

14-29

Қасиеттері: Диэлектрлік өткізгіштігі

Полимерлер: 2, 2-2, 4

2, 5-2, 6

3, 5-4, 5

2, 8-3, 5

1, 9-2, 2

Полимерлердің механикалық қасиеттері. Механикалық қасиеттер макромолекуланың элемент құрамы, молекулалық массасы, құрылысы және физикалық күйімен анықталады.

Полимерлердің механикалық беріктігі сызықтыдан тармақталған, одан кейін торланған құрылымға ауысқанда, олардың молекулалық массалары өскен сайын артады. Стереореттеуші құрылымды полимерлердің беріктігі ретсіз құрылымды полимерлермен салыстырғанда жоғары

Полимерлердің механикалық беріктігін арттыру үшін, оған толтырғыштар күйе, бор және тағы басқалар қосады.

Полимерлердің электр өткізгіштігі. Полимердің электр өткізгіштігі , әдетте, өте нашар. Олардың электрлік қасиетіне оған электр өрісін бергенде көрсететін қасиеттері сияқты диэлектриктер, жартылай өткізгіштер және электр өткізгіштер болып бөлінеді.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.