Природные полимеры линейного строения

Классификация полимеров

5. Искусственные – полученные из природных полимеров путем их химических превращений (целлулоид, волокна: ацетатное, медноамиачное, вискозное).

6. Синтетические – полученные из мономеров: каучуки, волокна, пластмассы.

Примечание: Волокна – высокомолекулярные вещества, имеющие линейное строение и сформированные в виде нитей.

Каучуки – продукты полимеризации алкадиенов и их производных.

Пластмассы – высокомолекулярные соединения, в состав которых входят также вещества улучшающие физические свойства полимера: стабилизаторы (повышают стойкость к свету), пластификаторы (улучшают эластичность, морозостойкость, огнестойкость), красители.

II. По составу полимеры подразделяют на:

2. Элементорганические (поликарбораны, кремнийорганические);

3. Неорганические полимерные (олово, селен, теллур, аморфная сера, черный фосфор, кварц, корунд, алюмосиликаты).

III. По химическому составу:

1. Гомополимеры (макромолекулы содержат одинаковые структурные звенья);

2. Гетерополимеры (состоят из разных остатков мономеров). Такие полимеры называют также сополимеры.

IV. По структуре макромолекулы:

1. Линейные (высокоэластичные)

В макромолекулах линейных полимеров структурные звенья последовательно соединены друг с другом в длинные цепи. Цепи изгибаются в различных направлениях или сворачиваются клубком. Именно эта особенность строения придает эластичность полимерам. Из природных полимеров линейное строение имеют целлюлоза, амилоза (составная часть крахмала) натуральный каучук, а из синтетических – полиэтилен низкого давления, капрон, найлон и многие другие полимеры.

Макромолекулы разветвленных полимеров – это длинные цепи с короткими боковыми ответвлениями. Такое строение имеют, например полиэтилен высокого давления, амилопектин (компонент крахмала).

3. Сетчатые (низкоэластичные)

Макромолекулы сетчатых полимеров представляют собой длинные цепи, связанные (сшитые) поперечными связями. Такая макромолекула имеет три измерения в пространстве. Высокомолекулярными соединениями с пространственной структурой являются: шерсть, фенолформальдегидные полимеры, резина.

V. По пространственному строению:

Определенное чередование элементарных звеньев разной пространственной конфигурации делит полимеры на: стереорегулярные (или изотактические) инестереорегулярные (или атактические).

Изоатактический полимер – полимер, в котором заместители расположены в пространстве по одну сторону от основной полимерной цепи.

Атактический полимер – полимер, в котором заместители расположены беспорядочно (по одну и по другую сторону от основной полимерной цепи).

Стереорегулярность полимера определяет высокие прочносные свойства, нестереорегулярный полимер представляет более мягкий материал, напоминающий каучук.

VI. По физическим свойствам:

Полимеры могут иметь аморфное или кристаллическое строение. Это определяет его физические и другие свойства.

Аморфное строение имеют полимеры, макромолекулы которых расположены неупорядоченно, хаотично. Аморфные полимеры при механической деформации в зависимости от температуры могут существовать в следующих физических состояниях: стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем. При низкой температуре полимер находится в стеклообразном состоянии, в котором он ведет себя как упругое тело (не деформируется при нагрузках). При повышении температуры полимер переходит в высокоэластичное состояние (изменяет свою форму под действием силы, а потом возвращается в исходное состояние).

Это обусловлено подвижностью звеньев и соответственно гибкостью макромолекул. Высокоэластичное состояние полимеров проявляется в интервале от температуры стеклования (tст) до температуры текучести (tт). Если данный температурный интервал tст – tт достаточно широк, то такие полимеры называют эластомерами или каучуками. Значительное повышение температуры (выше температуры текучасти) ведет к разрушению полимера. Вещество в вязкотекучем состоянии течет как вязкая жидкость, причем деформация полимера является необратимой Аморфные полимеры – мягкие, эластичные материалы.

Кристаллическое строение имеют полимеры только стереорегулярной структуры макромолекул. Кристаллические полимеры содержат области, в которых отдельные участки макромолекул имеют плотную упаковку. Эти участки называют кристаллитами. Кристаллические полимеры состоят из большого числа кристаллитов, между которыми находятся участки с неупорядоченной структурой (аморфные области). Кристаллические участки делают полимер более жестким, они снижают его способность к удлинению, поэтому полимеры имеют более высокую твердость, чем аморфные. Кристаллические полимеры характеризуются температурой плавления, а аморфные областью температур размягчения.

VII. По отношению к нагреванию. Полимеры могут быть термопластичными и термореактивными. К термопластичным (термопластам) относят полимеры с линейной и разветвленной структурой. Они размягчаются при нагревании, а при охлаждении снова затвердевают. Этот процесс обратим. Термореактивные (реактопласты) – это тоже линейные полимеры или разветвленные полимеры, но с большим числом активных функциональных групп. При нагревании эти группы вступают в химические взаимодействия – происходит «сшивание» полимеров. Так образуются твердые неплавкие вещества с пространственной структурой. Полученные полимеры уже не могут быть переведены в пластичное состояние.

VIII. По способу получения полимеры бывают:

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник

3.11.1. Природные полимеры.

К числу природных полимеров, имеющих значение в РЭА, относятся канифоль, шеллак и янтарь. При нагревании они размягчаются и плавятся, в воде нерастворимы, а в спирте, эфире и других органических растворителях растворимы.

Основные характеристики и области применения полимеров, встречающихся в природе, приведены в таблице 3.5.

Таблица 3.5. Основные свойства и области применения природных полимеров.

Хрупкая смола, получаемая из смолы хвойных деревьев

Для изготовления лаков и компаундов, а также как составная часть электроизоляционных смол

Продукт жизнедеятельности тропических насекомых

В виде спиртового раствора для изготовления клеящих лаков, для слюдяной изоляции, а также для лакирования деталей

Ископаемая смола растений

Слабополярный с высоким ρ

В электроизмерительных приборах, требующих высокое значение сопротивления изоляции (ограничена из-за дороговизны)

3.11.2. Линейные полимеры.

Химическая структура и основные параметры некоторых важнейших линейных полимеров, применяемых в РЭА, представлены в таблице 3.6, а основные достоинства и недостатки, области применения этих материалов приведены в таблице 3.7.

Как следует из таблицы 3.6, полиэтилен и фторопласт-4 относятся к неполярным диэлектрикам, полистирол – к слабополярным, а поливинилхлорид и фторопласт-3 – это полярные диэлектрики.

Таблица 3.6. Структура и основные параметры линейных полимеров.

Таблица 3.7. Особенности и области применения линейных полимеров.

Химическая инертность, водостойкость, легко обрабатывается

Низкая нагревостойкость, старение под действием света

“Король пластмасс”: широко используется для изоляции. Изоляция высокочастотных кабелей, изоляционные плёнки.

С различными добавками приобретает ударопрочность, атмосферостойкость, пенистость

Хрупкость, малая устойчивость к действию органических растворителей

Полистироловая плёнка – для производства конденсаторов. Вспененный полистирол – для теплоизоляции и герметизации изделий.

Негорючесть, химическая и радиационная стойкость, негигроскопичность, несмачиваемость водой и другими жидкостями, не изменяет электрическую длину в широком диапазоне температур и частот.

Адгезионно инертен: трудно поддаётся склеиванию. Обладает холодной текучестью и работает плохо под нагрузкой. Дорог из-за обработки на прецизионных станках.

Сплошная или плёночная изоляция, изоляция проводов на атомных станциях, проводов используемых в качестве нагревателей в растворах кислот и щелочей. Диэлектрические части СВЧ волноводов, разъёмов. Подложки тонкоплёночных ГИС СВЧ. Использование в РЭА с фазово-импульсной модуляцией и измерительных фазочувствительных системах.

Хорошие механические свойства, высокая химическая стойкость.

Большие потери на высоких частотах.

Изоляция монтажных проводов, кабелей. Использование как конструкционного материала.

Для изоляции проводов, плёнки для конденсаторов.

Источник

Классификация полимеров

Классификация по пространственному строению​

По пространственному строению полимеры делятся на:

• Стереорегулярные (или изотактические). Изотактический полимер – полимер, в котором заместители расположены в пространстве по одну сторону от основной полимерной цепи. Стереорегулярность полимера определяет высокие прочностные свойства;
• Синдиотактические. Синдиотактический полимер – полимер, в котором заместители расположены по одну и другую сторону от основной полимерной цепи периодически;
• Нестереорегулярные (или атактические). Атактический полимер – полимер, в котором заместители расположены беспорядочно (по одну и по другую сторону от основной полимерной цепи). Представляет собой более мягкий материал, напоминающий каучук.

Классификация по классам соединений​

По классам соединений полимеры делятся на:

• Полиолефины — полимеры, образованные из олефинов (алкенов). Пример:
• Полидиены — полимеры, образованные из алкадиенов. Пример:
• Полиэфиры (простые и сложные). Примеры:
• 1. простой:

1. сложный:

• Полиамиды. Пример:
• Поликарбонаты. Пример:
• Полиуретаны. Пример:
• Полисилоксаны (силиконы). Пример:

Классификация по регулярности строения​

Так как поливинилхлорид не симметричный (есть голова и есть хвост) — возможны следующие присоединения: г-г, г-хв, хв-хв. Это вызывает нерегулярность строения получаемого полимера.

Другой пример — хлоропрен. Здесь уже возможны присоединения 1-4, 1-2, 3-4.

Если есть двойная связь, то возможна цис- и транс-изомерия. Пример:

Источник

Линейные, разветвленные и пространственные

В зависимости от формы макромолекул высокомолекулярные соеди­нения бывают линейными, разветвленными и пространственными (трех­мерными).

Линейные макромолекулы можно представить в виде длинных нитей, поперечный размер которых ничтожно мал по сравнению с ее длиной.

Из природных полимеров линейное строение имеют целлюлоза, нату­ральный каучук, а из синтетических — полиэтилен, поливинилхлорид, по­лиамиды и многие другие полимеры.

Рисунок 20 — Схематическое изображение линейного полимера

В разветвленных полимерах основная цепь имеет длинные боковые ответвления, длина которых сопоставима с длиной основной цепи:

К таким полимерам относятся некоторые синтетические полимеры и привитые сополимеры.

Рисунок 21 — Схематическое изображение разветвлённого полимера

Пространственные (трехмерные) полимеры построены из соединен­ных между собой макромолекулярных цепей. В качестве таких «мостиков», осуществляющих поперечную химическую связь, могут выступать отдель­ные атомы или группы. Такие полимеры называют сетчатыми, или «сши­тыми». Это резина, фенолформальдегидные, мочевиноформальдегидные полимеры и некоторые другие:

Рисунок 22 — Схематическое изображение пространственного полимера

Источник