Полимеры: определение, характеристика, виды и классификация

Особенности полимеров

Впервые термин «полимеры» появился в 19-м веке. Он был предложен Берцелиусом – шведским ученым, химиком и минералогом. Он дал данное название соединениям, которые отличались по молекулярной массе, но при этом имели одинаковое химическое содержание. Более полное изучение высокомолекулярных соединений началось позже, в 20-м веке. Полимеры имеют особенное строение, что лежит в основе их уникальных физико-химические свойств.

Полимеры (высокомолекулярные соединения) – это химические соединения, состоящие из мономерных звеньев. Звенья связаны при помощи координационных или химических связей в длинные макромолекулы. В связи с тем, что соединения имеют огромную молекулярную массу, они лишены возможности переходить в газообразное состояние, при повышении температуры образовывать жидкости с низкой вязкостью, а термостабильные образцы даже не размягчаются. Чем больше молекулярная масса, тем меньше растворимость соединений.

Для высокомолекулярных соединений характерно три агрегатных состояния: высокоэластичное, вязкотекучее, стеклообразное.

Высокоэластичное – это уникальное состояние, присущее высокополимерным образцам. Название говорит само за себя, материалы способны менять свою форму при минимальных нагрузках. В данном состоянии происходит колебание звеньев, большая макромолекула приобретает способность к изгибанию. Вязкотекучее состояние очень похоже на жидкое, но отличается высокой вязкостью. Движется вся макромолекула.

Стеклообразное – это твердое состояние, аморфное. В данном состоянии движения мономерных звеньев не происходит, макромолекула не перемещается. Атомы, входящие в состав цепи, «волнуются» около равновесного положения.

Основные характеристики полимерных соединений

Характеристики полимерных соединений:

1. Химический состав. Полимеры бывают неорганические, органические, элементоорганические.
2. Молекулярная масса всей молекулы и отдельных звеньев.
3. Степень полимеризации – это число звеньев, которые повторяются в полимере.
4. Степень разветвлённости – насколько «раскидист» повторяющийся фрагмент.
5. Стериорегулярность.

Классификация полимеров

Разделить, классифицировать полимеры – не простая задача. В настоящее время существует несколько делений полимерам по видам.

По типу происхождения:

• А) природные (например, белки, целлюлоза),
• Б) синтетические (например, полиэтилен, полипропилен)

По молекулярной массе:

• А) мономеры – низкомолекулярные.
• Б) олигомеры - полимеры с молекулярной массой менее 5х10³.
• В) полимеры – с молекулярной массой от 5х10³ до 5х10⁵.
• Г) сверхвысокомолекулярные полимеры имеют молекулярную массу более 5х10⁵.

По химическому составу:

• А) органические – в звеньях нет неорганических соединений. Например, полипропилен.
• Б) неорганические – не содержат в цепи органических соединений. Например, полимеризированный пентафторид висмута

По разветвлённости цепи:

• А) линейные – молекула состоит из открытой цепочки мономеров. Например, каучук.
• Б) разветвлённые – цепочка состоит из звеньев, имеющих боковые ответвления. Например, амилопектин
• В) пространственные или сшитые – между макромолекулами, расположенными по соседству, существуют поперечные связи.

По составу:

• А) гомополимеры – полимеры, состоящие из звеньев, имеющих одинаковое строение.
• Б) сополимеры – полимеры, состоящие из звеньев разного строения, чаще всего это полимеры с улучшенными свойствами.

По чувствительности к нагреву:

• А) термопласты – после формирования сохраняют способность к переработке. Можно нагреть, перевести в текучее состояние, после понижения температуры возвращаются в исходное твердое состояние без потери свойств.
• Б) реактопласты – после нагревания происходит разрушение, без восстановления исходных свойств. Образуется неплавкое, нерастворимое, отвержденное соединение.

По реакции образования:

• А) полимеризационные;
• Б) поликонденсированные.

Виды полимеров по природе происхождения

Природа происхождения – это самое основное деление полимеров. По данной классификации, как отмечалось ранее, есть два основных вида высокомолекулярных соединений: природные и искусственные (синтетические).

Природные полимеры

Данный вид полимеров появился на нашей Земле с момента его основания. Это высокомолекулярные соединения, созданные самой природой. Мы привыкли к важности синтетических полимеров, что наша жизнь плотно связанна с ними и редко не обращаем внимание на их природных собратьев, хотя их роль в жизни человека намного важнее.

Природные полимеры в свою очередь делятся на:

• Органические.
• Неорганические.

Органические природные полимеры или как их еще называют биополимеры, содержатся в организмах живых существ, в растениях. Отвечают за процессы их жизнедеятельности.

Неорганические природные полимеры мы встречаем в окружающей среде. Например, в земной коре. В базальтовых породах содержится оксид кремния. Он является типичным полимерным кристаллическим телом. Таким образом, природные полимеры – это соединения, без которых невозможна жизнь на нашей планете.

Искусственные полимеры

Искусственные (синтезированные) полимеры – это созданные человеком для тех или иных целей высокомолекулярные соединения. Это вещества с заранее запланированными свойствами. Для синтеза используют химические реакции полимеризации и поликонденсации. Процесс синтезирования чаще всего многостадийный, и идет под действием внешних сил: повышенного давления, температуры, катализатора. Производством полимеров занимаются нефте-, газо-, химические заводы.

Применение полимеров

Полимеры, благодаря своим уникальным свойствам, занимают основополагающее место в нашей жизни. Они используются во множестве областей:

• Строительстве.
• Медицине.
• Сельском хозяйстве.
• Машиностроении.
• Авиа-, ракето-, автомобилестроении.
• Текстильной промышленности.
• В быту.

Жизнь без полимерных соединений для всего живого невозможна. Все, что нас окружает, содержит полимеры – одежда, обувь, косметика, предметы обихода, приборы, бытовая техника и т.п. Полимеры делают жизнь не только возможной, но и максимально комфортной.

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