Właściwości, typy i przykłady polimerów syntetycznych



The syntetyczne polimery wszystkie są opracowane przez ludzką rękę w laboratoriach lub w skali przemysłowej. Strukturalnie składają się z połączenia małych jednostek, zwanych monomerami, które są połączone ze sobą, tworząc łańcuch lub sieć polimeru..

Polimerowa struktura typu „spaghetti” jest przedstawiona w górnej dolnej części. Każda czarna kropka reprezentuje jeden monomer, połączony z innym przez wiązanie kowalencyjne. Sukcesja punktów powoduje wzrost łańcuchów polimerowych, których tożsamość zależy od charakteru monomeru.

Ponadto ogromna większość jego monomerów pochodzi z ropy naftowej. Osiąga się to poprzez szereg procesów, które polegają na zmniejszeniu wielkości węglowodorów i innych związków organicznych w celu uzyskania małych i syntetycznie wszechstronnych cząsteczek.

Indeks

  • 1 Właściwości
  • 2 typy
    • 2.1 Tworzywa termoplastyczne
    • 2.2 Termostabilny
    • 2.3 Elastomery
    • 2.4 Włókna
  • 3 Przykłady
    • 3.1 Nylon
    • 3.2 Poliwęglan
    • 3.3 Polistyren
    • 3.4 Politetrafluoroetylen
  • 4 odniesienia

Właściwości

Podobnie jak możliwe struktury polimerów są zróżnicowane, tak samo jak ich właściwości. Te idą w parze z liniowością, rozgałęzieniem (nieobecnym w obrazie łańcuchów), wiązaniami i masami cząsteczkowymi monomerów.

Jednakże, chociaż istnieją wzory strukturalne, które definiują właściwość polimeru, a zatem jego typ, większość ma wspólne pewne właściwości i cechy. Niektóre z nich to:

- Mają stosunkowo niskie koszty produkcji, ale wysokie koszty recyklingu.

- Ze względu na dużą objętość, która może zajmować ich struktury, nie są one bardzo gęstymi materiałami, a ponadto bardzo odpornymi mechanicznie.

- Są chemicznie obojętne lub wystarczające, aby wytrzymać atak kwasu (HF) i substancji podstawowych (NaOH).

- Brakuje im pasów jazdy; dlatego są złymi przewodnikami elektryczności.

Typy

Polimery można klasyfikować według ich monomerów, mechanizmu polimeryzacji i ich właściwości.

Homopolimer to taki, który składa się z jednostek monomeru jednego typu:

100A => A-A-A-A-A-A ...

Natomiast kopolimer to taki, który składa się z dwóch lub więcej różnych jednostek monomeru:

20A + 20B + 20C => A-B-C-A-B-C-A-B-C ...

Powyższe równania chemiczne odpowiadają polimerom syntetyzowanym przez dodanie. W tych sieciach łańcuch lub polimer rośnie, ponieważ są one połączone z większą liczbą monomerów.

Natomiast w przypadku polimerów poprzez kondensację wiązaniu monomeru towarzyszy uwalnianie małej cząsteczki, która „kondensuje”:

A + A => A-A + str

A-A + A => A-A-A + str...

W wielu polimeryzacjach str = H2Lub, jak w przypadku polifenoli zsyntetyzowanych z formaldehydem (HC2= O).

Zgodnie z ich właściwościami syntetyczne polimery można sklasyfikować jako:

Tworzywa termoplastyczne

Są to polimery liniowe lub mało rozgałęzione, których oddziaływania międzycząsteczkowe można pokonać dzięki wpływowi temperatury. Powoduje to jego zmiękczanie i formowanie oraz ułatwia ich recykling.

Termostabilny

W przeciwieństwie do termoplastów, polimery termoutwardzalne mają wiele konsekwencji w swoich strukturach polimerowych. To pozwala im wytrzymać wysokie temperatury bez deformacji lub topnienia, w wyniku ich silnych oddziaływań międzycząsteczkowych.

Elastomery

Czy te polimery są w stanie utrzymać ciśnienie zewnętrzne bez zerwania, deformacji, a następnie powrotu do pierwotnej postaci.

Dzieje się tak, ponieważ ich łańcuchy polimerowe są połączone, ale oddziaływania międzycząsteczkowe między nimi są na tyle słabe, że poddają się ciśnieniu.

Gdy tak się dzieje, zniekształcony materiał ma tendencję do porządkowania swoich łańcuchów w krystalicznym układzie, „spowalniając” ruch spowodowany ciśnieniem. Następnie, gdy znika, polimer powraca do swojego pierwotnego amorficznego układu.

Włókna

Są to polimery o niskiej elastyczności i rozciągliwości dzięki symetrii łańcuchów polimerowych i dużemu powinowactwu między nimi. To powinowactwo pozwala im silnie oddziaływać, tworząc liniowy układ krystaliczny odporny na pracę mechaniczną.

Ten rodzaj polimerów znajduje zastosowanie w produkcji tkanin takich jak bawełna, jedwab, wełna, nylon itp..

Przykłady

Nailon

Nylon jest doskonałym przykładem polimeru typu włóknistego, który znajduje wiele zastosowań w przemyśle włókienniczym. Łańcuch polimerowy składa się z poliamidu o następującej strukturze:

Łańcuch ten odpowiada strukturze nylonu 6,6. Jeśli policzysz atomy węgla (szare) zaczynające się i kończące na atomach połączonych z czerwoną kulą, jest ich sześć.

Podobnie istnieje sześć węgli, które oddzielają niebieskie kule. Z drugiej strony niebieskie i czerwone kule odpowiadają grupie amidowej (C = ONH).

Ta grupa jest zdolna do interakcji z wiązaniami wodorowymi z innymi łańcuchami, które mogą również przyjąć układ krystaliczny dzięki ich regularności i symetrii.

Innymi słowy, nylon ma wszystkie właściwości niezbędne do sklasyfikowania go jako włókno.

Poliwęglan

Jest to polimer z tworzywa sztucznego (głównie termoplastyczny) przezroczysty, z którego wykonywane są okna, soczewki, sufity, ściany itp. Górny obraz pokazuje szklarnię wykonaną z poliwęglanu.

Jak wygląda struktura polimeru i skąd pochodzi nazwa poliwęglan? W tym przypadku nie odnosi się ściśle do anionu CO32-, ale do tej grupy uczestniczącej w wiązaniach kowalencyjnych w łańcuchu molekularnym:

Tak więc R może być dowolnym rodzajem cząsteczki (nasyconym, nienasyconym, aromatycznym itp.), Co daje szeroką rodzinę polimerów poliwęglanowych.

Polistyren

Jest to jeden z najczęstszych polimerów codziennego życia. Plastikowe kubki, zabawki, elementy komputerowe i telewizyjne oraz głowa manekina na górnym obrazku (jak również inne przedmioty) są wykonane z polistyrenu.

Jego polimerowa struktura składa się z połączenia n styrenów, tworząc łańcuch o wysokim składniku aromatycznym (pierścienie sześciokątne):

Polistyren można stosować do syntezy innych kopolimerów, takich jak SBS (poli (styren-butadien-styren)), który jest stosowany w tych zastosowaniach, które wymagają odpornej gumy.

Politetrafluoroetylen

Znany również jako Teflon, jest polimerem obecnym w wielu naczyniach kuchennych o działaniu antyadhezyjnym (czarne patelnie). Pozwala to na smażenie żywności bez konieczności dodawania masła lub innego tłuszczu.

Jego struktura składa się z łańcucha polimerowego „powleczonego” atomami F po obu stronach. Te F oddziałują bardzo słabo z innymi cząstkami, takimi jak tłuste, zapobiegając przyleganiu ich do powierzchni patelni.

Referencje

  1. Charles E. Carraher Jr. (2018). Syntetyczne polimery. Źródło: 7 maja 2018 r. Z: chemistryexplained.com
  2. Wikipedia. (2018). Lista polimerów syntetycznych. Źródło: 7 maja 2018 r. Z: en.wikipedia.org
  3. Carnegie Mellon University. (2016). Polimery naturalne i syntetyczne. Źródło: 7 maja 2018 r. Z: cmu.edu
  4. Centrum nauki o polimerach. (2018). Syntetyczne polimery. Pobrano 7 maja 2018 r. Z: pslc.ws
  5. Yassine Mrabet (29 stycznia 2010 r.). Nylon 3D [Rysunek] Pobrano 7 maja 2018 r. Z: commons.wikimedia.org
  6. Portal edukacyjny. (2018). Właściwości polimerów. Źródło: 7 maja 2018 r. Z portalu portaleducativo.net
  7. Teksty naukowe (23 czerwca 2013 r.). Syntetyczne polimery Źródło: 7 maja 2018 r. Z: textoscientificos.com