Области применения полимеров

Образование полимеров

Все полимеры можно разделить на две группы: природные и синтетические. Природные создаются природой в результате жизнедеятельности живых организмов, растений.

Синтетические – искусственно созданные человеком. Производят полимеры на химических, нефтехимических, газохимических предприятиях. В основе производства лежат реакции полимеризации или поликонденсации.

Также следует отметить, что некоторые полимеры образуются не из мономеров, а из других полимеров, путем их модификации. Так, к примеру, при действии азотной кислоты на природный полимер целлюлозу образуется новый полимер – нитроцеллюлоза. 

Полимеризация – про процесс, в результате которого происходит присоединение повторяющихся звеньев (цепочек молекул) мономера к активному центру роста макромолекулы.

Пример реакции полимеризации: Синтез бутадиен-стирольного каучука из бутадиена-1,3 и стирола

Поликонденсация – это процесс образования полимеров из простых низкомолекулярных соединений при помощи перегруппировки атомов, в результате реакции происходит выделение побочных продуктов (например, воды).

Пример реакции поликонденсации:

Синтез формальдегидной смолы

Как производят полимеры

Каждое предприятие, производящее полимеры, имеет свой секретный рецепт синтеза, который держится в тайне. Мы можем рассмотреть общие химические процессы получения полимеров. В качестве примера, предлагаем взглянуть на синтез полиэтилена и полипропилена.

Для получения полимера, как отмечалось выше, нужно моно мерное звено. В случае синтеза полэтилена и полипропилена получают его из газа. Все, наверно, видели, проезжая возле «нефтяных качалок», факелы с огнем. До недавнего времени в них сжигали попутный газ, а теперь он служит сырьем для получения полимеров. Газонефтехимические компании приобретают газы для дальнейшей переработки, выделяют из них широкую фракцию легких углеводородов. Отсюда и начинают путь полимеры. Далее сырье проходит стадию пиролиза и разделения, главной целью которой является получения двух мономеров этилена и пропилена.

Теперь два полученных мономера этилен и пропилен отправляют на полимеризацию, в процессе которой мономеры сцепляются между собой. Данный процесс идет при определенных условиях – температуре, давлении и под действием катализатора.

Вот один из примеров рождения полимера.

Применение полимеров

Благодаря своим уникальным свойствам полимеры применяются во всех областях нашей жизни. Мы даже не замечаем, как много их вокруг. Они используются в машиностроении, сельском хозяйстве, медицине, в производстве тканей, быту и т.п.

Применение полимеров в строительстве

На сегодняшний день полимеры активно применяются на разных этапах строительства – начиная с фундамента, заканчивая отделкой.

• Полимербетон – бетон, усовершенствованный при помощи эпоксидных смол. Применяется для возведения фундамента в грунтах с агрессивными средами.
• Стеклопластик – замена привычной железной арматуре. Прочный, устойчивый к механическим и химическим воздействиям, легкий, удобный в работе.
• Поликарбонат – кроме укрытия теплиц применяется и в строительстве в качестве кровельного материала, а также для остекления, легкий, прочный, сохраняющий тепло.
• Теплоизоляция – современные утеплители пенополистирол, экструдированный пенополистирол, жесткий пенополиуретан и т.п. Эти материалы способные беречь тепло в жуткие морозы, оставаясь работоспособными на протяжении многих лет.
• Гидроизоялция – еще одна сфера строительства, усовершенствованная полимерами. Здесь есть битумные, эпоксидные пропитки для бетонов, дерева, полимерные мембранны, пленки. Композиты спасают материалы от попадания влаги, служат долго, удобны в использовании.
• Отделка. Краски, обои, покрытия для пола – все содержат полимеры.

Полимеры в машиностроении

Полимеры – уникальные материалы, они нашли широкое применение в машиностроении и занимают в данной области одно из лидирующих положений. Некоторые из них крепки как сталь, другие - невероятно эластичны.

• Полимеры применяются в приборостроении – при производстве плат.
• Известны миру и сверхпрочные пластмассы, они не уступаю в прочности алмазам, применяются в изготовлении режущего инструмента.
• Из «крепких» пластиков изготавливают зубчатые колеса, детали вращения. Полимерные шестерни характеризуются высокой износоустойчивостью, при работе с ними издается меньше шума, не требуют использования смазки.
• Полимеры в автомобилестроении позволили повысить комфорт и значительно снизить массу транспортных средств.
• В авиа- и ракетостроении используют полимерные композиты. Углепластик делает корпус более легким, снижая стоимость изготовления.

Полимеры в текстильной промышленности

Полимеры в текстильной промышленности применяются из покон веков. Изначально ткани производили из природных высокомолекулярных соединений: шелка, шерсти, хлопка. Со временем применение полимеров расширилось, и присоединились синтетические братья. Это произвело революцию в мире моды. Появились более яркие, нарядные, удобные, износостойкие, эластичные, теплые вещи. Искусственные шубы оказались более доступными для модниц, а еще и экологичными. Появились супер-ткани, сберегающие тепло человеческого тела, в них невозможно ни замерзнуть, ни вспотеть.

Из полимерных материалов производят химически, механически, огнестойкую спецодежду. Разработки в данной области продолжаются и с каждым днем появляются все более уникальные материалы.

Полимеры в сельском хозяйстве

Внедрение полимеров в сельское хозяйство позволило значительно повысить урожайность и снизить трудозатраты. Фермеры отошли от пленочных теплиц к более прочным, теплосберегающим, удобным поликарбонатным. Появление пластиковых трубок и гибких шлангов подарило возможность организовать систему орошения.

Полимеры в медицине

Медицина – это самая главная область использования полимеров. Применение высокомолекулярных соединений спасло множество жизней и подарило многим возможность стать полноценным человеком.

Из полиамидов изготавливают хирургические нити, из полиуретанов – искусственные камеры сердца. Из полимеров создают новые сосуды, суставы, имитирующие ткани, органы, изготавливают протезы и многое другое.

Полимеры в судостроении

В судостроении для изготовления корпусов применяются стекопластик, полимеры идут для тепло-, звуко- и виброизоляции, для соединения деталей и механизмов, герметизации, пропитки, покраски.

Полимеры в быту

Наш быт наполнен полимерами. Вставая утром, мы одеваем синтетическую одежду, идем в ванную, где пластиковый выключатель замыкает изолированные в полимер провода и зажигается лампочка. С помощью пластиковой щетки с синтетическими волокнами чистим зубы, при этом стоим ножками на приятном коврике из микрофибры. Отправляемся на кухню и включаем электрический чайник, кофе машину, тостер – все бытовые приборы содержат полимеры. Открываем пластиковое окно, ставим кружку на стол, накрытый полиэтиленовой скатертью.

Часы, телефоны, настольные лампы, клеи, краски, коврики, одежда, обувь – все производится с использованием полимеров. Это касается синтетических высокомолекулярных соединений, а есть еще природные, такие как крахмал, применяемый в кулинарии, целлюлоза – в производстве бумаги, тканей, шелк, шерсть и прочее. Мы и сами сплошные полимеры – молекула ДНК, РНК, глюкоза, протеины, полипептиды – это все высокомолекулярные соединения.

Также новости новости рынка полимерной индустрии читайте на Производства.рф и телеграм канале.