Примери за неорганични полимери с молекулна структура. Елементи на технологията на керамичните материали

През 1833 г. Й. Берцелиус въвежда термина "полимеризъм", който използва за назоваване на един от видовете изомерия. Такива вещества (полимери) трябваше да имат еднакъв състав, но различно молекулно тегло, като етилен и бутилен. Заключението на J. Berzelius не отговаря на съвременното разбиране на термина "полимер", тъй като по това време истинските (синтетични) полимери все още не са били известни. Първите споменавания на синтетични полимери датират от 1838 г. (поливинилиден хлорид) и 1839 г. (полистирен).

Химията на полимерите възниква едва след като А. М. Бутлеров създава теорията за химическата структура на органичните съединения и се доразвива благодарение на интензивното търсене на методи за синтезиране на каучук (G. Bushard, W. Tilden, K. Harries, I. L. Kondakov, S. V. Lebedev) . От началото на 20-те години на 20 век започват да се развиват теоретични идеи за структурата на полимерите.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Полимери- химични съединения с високо молекулно тегло (от няколко хиляди до много милиони), чиито молекули (макромолекули) се състоят от голям брой повтарящи се групи (мономерни единици).

Класификация на полимерите

Класификацията на полимерите се основава на три характеристики: техния произход, химическа природа и разлики в основната верига.

От гледна точка на произхода всички полимери се разделят на естествени (естествени), които включват нуклеинови киселини, протеини, целулоза, естествен каучук, кехлибар; синтетични (получени в лаборатория чрез синтез и без естествени аналози), които включват полиуретан, поливинилиден флуорид, фенолформалдехидни смоли и др.; изкуствени (получени в лаборатория чрез синтез, но на базата на естествени полимери) - нитроцелулоза и др.

Въз основа на тяхната химическа природа полимерите се разделят на органични полимери (на базата на мономер - органично вещество - всички синтетични полимери), неорганични (на базата на Si, Ge, S и други неорганични елементи - полисилани, полисилициеви киселини) и органоелементни (а смес от органични и неорганични полимери – полисоксани) на природата.

Има хомоверижни и хетероверижни полимери. В първия случай основната верига се състои от въглеродни или силициеви атоми (полисилани, полистирен), във втория - скелет от различни атоми (полиамиди, протеини).

Физични свойства на полимерите

Полимерите се характеризират с две агрегатни състояния - кристално и аморфно - и специални свойства - еластичност (обратими деформации при леко натоварване - каучук), ниска чупливост (пластмаси), ориентация под действието на насочено механично поле, висок вискозитет и разтваряне. на полимера става чрез неговото набъбване.

Получаване на полимери

Реакциите на полимеризация са верижни реакции, които представляват последователно добавяне на молекули на ненаситени съединения една към друга с образуването на продукт с високо молекулно тегло - полимер (фиг. 1).

ориз. 1. Обща схема за производство на полимер

Например полиетиленът се получава чрез полимеризация на етилен. Молекулното тегло на молекулата достига 1 милион.

n CH 2 =CH 2 = -(-CH 2 -CH 2 -)-

Химични свойства на полимерите

На първо място, полимерите ще се характеризират с реакции, характерни за функционалната група, присъстваща в полимера. Например, ако полимерът съдържа хидроксо група, характерна за класа алкохоли, следователно, полимерът ще участва в реакции като алкохоли.

Второ, взаимодействие със съединения с ниско молекулно тегло, взаимодействие на полимери помежду си с образуването на мрежа или разклонени полимери, реакции между функционални групи, които са част от един и същ полимер, както и разлагането на полимера в мономери (разрушаване на веригата) .

Приложение на полимери

Производството на полимери е намерило широко приложение в различни области на човешкия живот - химическата промишленост (производство на пластмаси), машиностроенето и самолетостроенето, нефтопреработвателните предприятия, медицината и фармакологията, селското стопанство (производство на хербициди, инсектициди, пестициди), строителната индустрия ( звуко- и топлоизолация), производство на играчки, дограма, тръби, предмети за бита.

Примери за решаване на проблеми

ПРИМЕР 1

Упражнение

Полистиролът е силно разтворим в неполярни органични разтворители: бензен, толуен, ксилен, тетрахлорметан. Изчислете масовата част (%) на полистирола в разтвор, получен чрез разтваряне на 25 g полистирол в бензол с тегло 85 g. (22,73%).

Решение

Записваме формулата за намиране на масовата част:

Нека намерим масата на разтвора на бензен:

m разтвор (C 6 H 6) = m (C 6 H 6)/(/100%)

Класификация по метод на производство (произход)

Класификация по запалимост

Класификация по поведение при нагряване

Класификация на полимерите според структурата на макромолекулите

КЛАСИФИКАЦИЯ НА ПОЛИМЕРИ

Синтез на полимери.

Полимерът е химическо вещество, което има голямо молекулно тегло и се състои от голям брой периодично повтарящи се фрагменти, свързани с химически връзки. Тези фрагменти се наричат елементарни единици.

Така характеристиките на полимерите са следните: 1. много високо молекулно тегло (десетки и стотици хиляди). 2. верижна структура на молекулите (обикновено прости връзки).

Трябва да се отбележи, че полимерите днес успешно се конкурират с всички други материали, използвани от човечеството от древни времена.

Приложение на полимери:

Полимери за биологични и медицински цели

Йоно- и електроннообменни материали

Пластмаси, устойчиви на топлина и топлина

Изолатори

Строителни и конструктивни материали

Повърхностноактивни вещества и материали, устойчиви на агресивни среди.

Бързото разширяване на производството на полимери доведе до факта, че тяхната опасност от пожар (и всички те горят по-добре от дървото) се превърна в национална катастрофа за много страни. При изгарянето и разлагането им се образуват различни вещества, предимно токсични за човека. Познаването на опасните свойства на получените вещества е необходимо за успешна борба с тях.

Класификация на полимерите според състава на основната верига от макромолекули (най-често срещаните):

аз. Въглеродно-верижни спирали - основните полимерни вериги са изградени само от въглеродни атоми

II. Хетероверижни BMCs - основните полимерни вериги, в допълнение към въглеродните атоми, съдържат хетероатоми (кислород, азот, фосфор, сяра и др.)

III. Органоелементни полимерни съединения - основните вериги на макромолекулите съдържат елементи, които не са част от естествените органични съединения (Si, Al, Ti, B, Pb, Sb, Sn и др.)

Всеки клас е разделен на отделни групи в зависимост от структурата на веригата, наличието на връзки, броя и характера на заместителите и страничните вериги. Освен това хетеро-верижните съединения се класифицират, като се вземат предвид естеството и броя на хетероатомите и органоелементните полимери - в зависимост от комбинацията на въглеводородни единици с атоми на силиций, титан, алуминий и др.

а) полимери с наситени вериги: полипропилен – [-CH 2 -CH-] n,

полиетилен – [-CH 2 -CH 2 -] n; CH 3

б) полимери с ненаситени вериги: полибутадиен – [-CH 2 -CH=CH-CH 2 -] n;

в) халоген-заместени полимери: тефлон - [-CF 2 -CF 2 -] n, PVC - [-CH 2 -CHCl-] n;

г) полимерни алкохоли: поливинилов алкохол – [-CH 2 -CH-] n;

д) полимери на алкохолни производни: поливинилацетат – [-CH 2 -CH-] n;

е) полимерни алдехиди и кетони: полиакролеин – [-CH 2 -CH-] n;

ж) полимери на карбоксилни киселини: полиакрилова киселина – [-CH 2 -CH-] n;

з) полимерни нитрили: PAN – [-CH 2 -CH-] n;

и) полимери на ароматни въглеводороди: полистирен – [-CH 2 -CH-] n.

а) полиетери: полигликоли – [-CH 2 -CH 2 -O-] n;

б) полиестери: полиетилен гликол терефталат –

[-O-CH2-CH2-O-C-C6H4-C-] n;

в) полимерни пероксиди: полимер стирен пероксид – [-CH 2 -CH-O-O-] n;

2. Полимери, съдържащи азотни атоми в основната верига:

а) полимерни амини: полиетилендиамин – [-CH 2 –CH 2 –NH-] n;

б) полимерамиди: поликапролактам – [-NН-(СH 2) 5 -С-] n;

3. Полимери, съдържащи едновременно азотни и кислородни атоми в основната верига - полиуретани: [-С-NН-R-NN-С-О-R-О-] n;

4. Полимери, съдържащи серни атоми в основната верига:

а) политиоетери [-(CH 2) 4 – S-] n;

b) политетрасулфиди [-(CH2)4-S-S-]n;

5. Полимери, съдържащи фосфорни атоми в основната верига

например: О

[- P – O-CH 2 -CH 2 -O-] n;

1. Органосилициеви полимерни съединения

а) полисиланови съединения R R

б) полисилоксанови съединения

[-Si-O-Si-O-]n;

в) поликарбосиланови съединения

[-Si-(-C-) n -Si-(-C-) n-] n;

г) поликарбосилоксанови съединения

[-O-Si-O-(-C-) n-] n;

2. Органотитанови полимерни съединения, например:

OC 4 H 9 OC 4 H 9

[-O – Ti – O – Ti-] n ;

OC 4 H 9 OC 4 H 9

3. Органоалуминиеви полимерни съединения, например:

[-O – Al – O – Al-] n ;

Макромолекулите могат да имат линейна, разклонена и пространствена триизмерна структура.

Линеенполимерите се състоят от макромолекули с линейна структура; такива макромолекули са набор от мономерни единици (-A-), свързани в дълги неразклонени вериги:

nA ® (…-A - A-…) m + (…- A - A -…) R + …., където (…- A - A -…) са полимерни макромолекули с различно молекулно тегло.

Разклонениполимерите се характеризират с наличието на странични разклонения в главните вериги на макромолекулите, по-къси от основната верига, но също така състоящи се от повтарящи се мономерни единици:

…- А – А – А – А – А – А – А- …

Пространствениполимерите с триизмерна структура се характеризират с наличието на вериги от макромолекули, свързани помежду си чрез сили на основни валентности, използващи кръстосани мостове, образувани от атоми (-B-) или групи от атоми, например мономерни единици (-A-)

А – А – А – А – А – А – А –

А – А – А – А – А – А –

А – А – А – А – А – А -

Триизмерните полимери с чести напречни връзки се наричат мрежови полимери. За триизмерните полимери концепцията за молекула губи смисъла си, тъй като в тях отделните молекули са свързани помежду си във всички посоки, образувайки огромни макромолекули.

термопластични- полимери с линейна или разклонена структура, чиито свойства са обратими при многократно нагряване и охлаждане;

термореактивни- някои линейни и разклонени полимери, макромолекулите на които при нагряване в резултат на протичащи между тях химични взаимодействия са свързани помежду си; в този случай се образуват пространствени мрежови структури поради силни химични връзки. След нагряване термореактивните полимери обикновено стават нетопими и неразтворими - настъпва процес на необратимо втвърдяване.

Тази класификация е много приблизителна, тъй като запалването и изгарянето на материалите зависи не само от естеството на материала, но и от температурата на източника на запалване, условията на запалване, формата на продукта или конструкциите и др.

Според тази класификация полимерните материали се разделят на запалими, слабо запалими и незапалими. От горимите материали се разграничават трудно запалимите, а трудногоримите са самозагасващи се.

Примери за горими полимери: полиетилен, полистирен, полиметилметакрилат, поливинилацетат, епоксидни смоли, целулоза и др.

Примери за огнеустойчиви полимери: PVC, тефлон, фенол-формалдехидни смоли, карбамид-формалдехидни смоли.

Естествени (протеини, нуклеинови киселини, естествени смоли) (животински и

растителен произход);

Синтетични (полиетилен, полипропилен и др.);

Изкуствен (химическа модификация на естествени полимери - етери

целулоза).

Неорганични: кварц, силикати, диамант, графит, корунд, карабин, борен карбид и др.

Органични: каучук, целулоза, нишесте, органично стъкло и

Полимерите са съединения с високо молекулно тегло, които се състоят от много мономери. Полимерите трябва да се разграничават от такова нещо като олигомери, за разлика от които при добавяне на друга номерирана единица свойствата на полимера не се променят.

Връзката между мономерните единици може да се осъществи чрез химични връзки, в който случай те се наричат реактивни, или поради силата на междумолекулно действие, което е характерно за така наречените термопласти.

Комбинацията от мономери за образуване на полимер може да възникне в резултат на реакция на поликондензация или полимеризация.

В природата има много подобни съединения, най-известните от които са протеини, каучук, полизахариди и нуклеинова киселина. Такива материали се наричат органични.

Днес голям брой полимери се произвеждат синтетично. Такива съединения се наричат неорганични полимери. Неорганичните полимери се произвеждат чрез комбиниране на естествени елементи чрез реакции на поликондензация, полимеризация и химическа трансформация. Това ви позволява да замените скъпи или редки естествени материали или да създадете нови, които нямат аналози в природата. Основното условие е полимерът да не съдържа елементи от органичен произход.

Неорганичните полимери, поради своите свойства, придобиха широка популярност. Обхватът на тяхното използване е доста широк и постоянно се намират нови области на приложение и се разработват нови видове неорганични материали.

Основни характеристики

Днес има много видове неорганични полимери, както естествени, така и синтетични, които имат различен състав, свойства, обхват на приложение и състояние на агрегат.

Сегашното ниво на развитие на химическата промишленост позволява производството на неорганични полимери в големи количества. За да се получи такъв материал, е необходимо да се създадат условия на високо налягане и висока температура. Суровината за производство е чисто вещество, което се поддава на процеса на полимеризация.

Неорганичните полимери се характеризират с това, че имат повишена здравина, гъвкавост, трудно се атакуват с химикали и са устойчиви на високи температури. Но някои видове може да са крехки и да нямат еластичност, но в същото време са доста здрави. Най-известните от тях са графит, керамика, азбест, минерално стъкло, слюда, кварц и диамант.

Най-често срещаните полимери се основават на вериги от елементи като силиций и алуминий. Това се дължи на изобилието от тези елементи в природата, особено силиций. Най-известните сред тях са неорганичните полимери като силикати и алумосиликати.

Свойствата и характеристиките варират не само в зависимост от химичния състав на полимера, но и от молекулното тегло, степента на полимеризация, атомната структура и полидисперсността.

Полидисперсността е наличието на макромолекули с различна маса в състава.

Повечето неорганични съединения се характеризират със следните показатели:

Еластичност. Характеристика като еластичността показва способността на материала да увеличава размера си под въздействието на външна сила и да се връща в първоначалното си състояние след премахване на натоварването. Например, каучукът може да се разшири седем до осем пъти, без да промени структурата си или да причини щети. Връщането на формата и размера е възможно чрез запазване на местоположението на макромолекулите в състава, само отделните им сегменти се движат.
Кристална структура. Свойствата и характеристиките на материала зависят от пространственото разположение на съставните елементи, което се нарича кристална структура, и техните взаимодействия. Въз основа на тези параметри полимерите се разделят на кристални и аморфни.

Кристалните имат стабилна структура, в която се наблюдава определено подреждане на макромолекулите. Аморфните се състоят от макромолекули от близък порядък, които имат стабилна структура само в определени зони.

Структурата и степента на кристализация зависи от няколко фактора, като температура на кристализация, молекулно тегло и концентрация на полимерния разтвор.

Стъкленост. Това свойство е характерно за аморфните полимери, които при понижаване на температурата или повишаване на налягането придобиват стъкловидна структура. В този случай топлинното движение на макромолекулите спира. Температурните диапазони, при които протича процесът на образуване на стъкло, зависят от вида на полимера, неговата структура и свойствата на структурните елементи.
Състояние на вискозен поток. Това е свойство, при което под въздействието на външни сили настъпват необратими промени във формата и обема на материала. Във вискозно течащо състояние структурните елементи се движат в линейна посока, което води до промяна на формата му.

Строеж на неорганични полимери

Това свойство е много важно в някои отрасли. Най-често се използва при обработката на термопласти чрез методи като леене под налягане, екструзия, вакуумно формоване и други. В този случай полимерът се топи при повишени температури и високо налягане.

Видове неорганични полимери

Днес има определени критерии, по които се класифицират неорганичните полимери. Основните от тях:

естество на произход;
видове химични елементи и тяхното разнообразие;
брой мономерни единици;
полимерна верижна структура;
физични и химични свойства.

В зависимост от естеството на произхода се класифицират синтетични и естествени полимери. Натуралните се образуват в естествени условия без човешка намеса, а синтетичните се произвеждат и модифицират в индустриални условия за постигане на необходимите свойства.

Днес има много видове неорганични полимери, сред които са най-широко използваните. Това включва азбест.

Азбестът е минерал с фини влакна, който принадлежи към групата на силикатите. Химическият състав на азбеста е представен от силикати на магнезий, желязо, натрий и калций. Азбестът има канцерогенни свойства и следователно е много опасен за човешкото здраве. Той е много опасен за работещите в добива му. Но под формата на готови продукти е доста безопасно, тъй като не се разтваря в различни течности и не реагира с тях.

Силиконът е един от най-разпространените синтетични неорганични полимери. Лесно се среща в ежедневието. Научното наименование на силикона е полисилоксан. Неговият химичен състав е връзка на кислород и силиций, което придава на силикона свойствата на висока якост и гъвкавост. Благодарение на това силиконът е в състояние да издържа на високи температури и физически натоварвания, без да губи здравина, запазвайки своята форма и структура.

Въглеродните полимери са много разпространени в природата. Има и много видове, синтезирани от хората индустриално. Сред естествените полимери диамантът се откроява. Този материал е невероятно издръжлив и има кристално чиста структура.

Carbyne е синтетичен въглероден полимер, който има повишени якостни свойства, които не са по-ниски от диаманта и графена. Произвежда се под формата на черна морошка с фина кристална структура. Има свойства на електропроводимост, която се увеличава под въздействието на светлина. Способен да издържа на температури от 5000 градуса без загуба на свойства.

Графитът е въглероден полимер, чиято структура се характеризира с равнинна ориентация. Поради това структурата на графита е слоеста. Този материал провежда електричество и топлина, но не пропуска светлина. Неговата разновидност е графенът, който се състои от един слой въглеродни молекули.

Борните полимери се характеризират с висока твърдост, не много по-ниска от диамантите. Способен да издържа на температури над 2000 градуса, което е много по-високо от граничната температура на диаманта.

Селеновите полимери са доста широк спектър от неорганични материали. Най-известният от тях е селеновият карбид. Селеновият карбид е издръжлив материал, който се появява под формата на прозрачни кристали.

Полисиланите имат специални свойства, които ги отличават от другите материали. Този тип провежда електричество и издържа на температури до 300 градуса.

Приложение

Неорганичните полимери се използват в почти всички сфери на нашия живот. В зависимост от вида те имат различни свойства. Тяхната основна характеристика е, че изкуствените материали имат подобрени свойства в сравнение с органичните материали.

Азбестът се използва в различни области, главно в строителството. Смеси от цимент и азбест се използват за производството на шисти и различни видове тръби. Азбестът се използва и за намаляване на киселинния ефект. В леката промишленост азбестът се използва за шиене на противопожарни костюми.

Силиконът се използва в различни области. Използва се за производство на тръби за химическата промишленост, елементи, използвани в хранително-вкусовата промишленост, а също така се използва в строителството като уплътнител.

Като цяло силиконът е един от най-функционалните неорганични полимери.

Диамантът е най-известен като материал за бижута. Той е много скъп поради красотата си и трудността на добива. Но диамантите се използват и в индустрията. Този материал е необходим в режещи устройства за рязане на много издръжливи материали. Може да се използва в чиста форма като фреза или като спрей върху режещи елементи.

Графитът се използва широко в различни области; от него се правят моливи, използва се в машиностроенето, в ядрената индустрия и под формата на графитни пръчки.

Графенът и карбинът все още са слабо разбрани, така че обхватът им на приложение е ограничен.

Борните полимери се използват за производство на абразиви, режещи елементи и др. Инструменти, изработени от такъв материал, са необходими за обработка на метал.

Селеновият карбид се използва за производството на планински кристал. Получава се чрез нагряване на кварцов пясък и въглища до 2000 градуса. Crystal се използва за производство на висококачествени съдове и предмети за интериора.

НЕОРГАНИЧНИ ПОЛИМЕРИ

Те имат неорганичен главни вериги и не съдържат орг. странични радикали. Основните вериги са изградени от ковалентни или йонно-ковалентни връзки; в някои N. p. веригата от йонно-ковалентни връзки може да бъде прекъсната от единични координационни връзки. характер. Структурно N. p. се извършва според същите характеристики като org. или elementoorg. полимери (вж Съединения с високо молекулно тегло).Сред естествените N. p. ретикуларните са често срещани и са част от повечето минерали на земната кора. Много от тях образуват вид диамант или кварц. Горните елементи могат да образуват линейни n.p. редове III-VI гр. периодичен системи. В рамките на групите, с увеличаване на броя на редовете, способността на елементите да образуват хомо- или хетероатомни вериги рязко намалява. Халогени, както в орг. полимери, играят ролята на агенти за прекъсване на веригата, въпреки че всички възможни комбинации от тях с други елементи могат да образуват странични групи. Елементи VIII гр. могат да бъдат включени в основната верига, образувайки координация. Последните по принцип са различни от орг. координационни полимери,къде е системата за координация облигациите образуват само вторична структура. Мн. или метални соли с променлива валентност макроскопски. Св. изглеждаш като мрежа N. p.

Дълги хомоатомни вериги (със степен на полимеризация n >= 100) образуват само елементите от VI група - S, Se и Te. Тези вериги се състоят само от основни атоми и не съдържат странични групи, но електронните структури на въглеродните вериги и веригите S, Se и Te са различни. Линеен въглерод - кумулени=C=C=C=C= ... и кошче за кола ChS = SChS = MF... (виж въглерод);освен това въглеродът образува съответно двуизмерни и триизмерни ковалентни кристали. графитИ диамант.Сярата и телурът образуват атомни вериги с прости връзки и много високи стр.Те имат характер на фазов преход, а температурната област на стабилност на полимера има размазана долна и добре изразена горна граница. Под и над тези граници са съответно стабилни. цикличен октамери и двуатомни молекули.

д-р елементи, дори най-близките съседи на въглерода в psriodic. система-B и Si вече не са способни да образуват хомоатомни вериги или циклични. олигомери с n >= 20 (независимо от наличието или отсъствието на странични групи). Това се дължи на факта, че само въглеродните атоми са способни да образуват чисто ковалентни връзки помежду си. Поради тази причина бинарният хетероверижен тип [HMPLH] е по-често срещан п(виж таблицата), където атомите M и L образуват йонно-ковалентни връзки един с друг. По принцип хетеро-верижните линейни вериги не е задължително да бъдат бинарни: редовно повтарящ се участък от веригата може. образувани от по-сложни комбинации от атоми. Включването на метални атоми в основната верига дестабилизира линейната структура и рязко намалява i.

КОМБИНАЦИИ ОТ ЕЛЕМЕНТИ, ФОРМИРАЩИ ДВОИЧНО ХЕТЕРОЦИНИЧНИ НЕОРГАНИЧНИ ПОЛИМЕРИ ТИП [HMMHLH] п(ОТБЕЛЕЖЕНО СЪС ЗНАК +)

* Също формира inorg. полимери със състав [CHVCHR] п.

Особеностите на електронната структура на основните вериги на хомоверижните нуклеотиди ги правят много уязвими за атака от нуклеофили. или електроф. агенти. Само поради тази причина веригите, съдържащи като компонент L или други, съседни на него по периодичност, са относително по-стабилни. система. Но тези вериги обикновено също се нуждаят от стабилизиране в природата. N.P. се свързва с образуването на мрежови структури и с много силна междумолекулна. взаимодействие странични групи (включително образуването на солни мостове), в резултат на което по-голямата част от равномерните линейни N. елементи са неразтворими и макроскопични. Св. вие сте подобни на ретикуларния N. p.

Практичен Интерес представляват линейните Н. т., които са най-разпространени. степени са подобни на органичните - те могат да съществуват в една и съща фаза, агрегатни или релаксационни състояния и да образуват подобни супермолове. структури и др. Такива наночастици могат да бъдат топлоустойчиви каучуци, стъкла, влакнообразуващи материали и др., а също така проявяват редица свойства, които вече не са присъщи на орг. полимери. Те включват полифосфазени,полимерни серни оксиди (с различни странични групи), фосфати, . Определени комбинации от M и L образуват вериги, които нямат аналози сред орг. полимери, например с широка проводяща лента и . Наличието на добре развит апартамент или пространство има широка проводяща лента. структура. Често срещан свръхпроводник при температури близо до 0 K е полимерът [ЧSNЧ] X; при повишени температури, той губи свръхпроводимост, но запазва своите полупроводникови свойства. Високотемпературните свръхпроводящи наночастици трябва да имат керамична структура, т.е. да съдържат кислород в състава си (в страничните групи).

Преработката на нитрати в стъкло, влакна, керамика и др. изисква стапяне и това обикновено е придружено от обратима деполимеризация. Следователно модифициращите агенти обикновено се използват за стабилизиране на умерено разклонени структури в стопилките.

Лит.:Енциклопедия на полимерите, том 2, М., 1974 г., с. 363-71; Бартенев Г.М., Свръхздрави и високоякостни неорганични стъкла, М., 1974; Коршак В.В., Козирева Н.М., "Напредък в химията", 1979 г., т. 48, к. 1, стр. 5-29; Неорганични полимери, в: Енциклопедия на полимерната наука и технология, v. 7, N.Y.-L.-Sydney, 1967, p. 664-91. С. Я. Френкел.

Химическа енциклопедия. - М.: Съветска енциклопедия. Изд. И. Л. Кнунянц. 1988 .

Вижте какво е "НЕОРГАНИЧНИ ПОЛИМЕРИ" в други речници:

Полимери, чиито молекули имат неорганични главни вериги и не съдържат органични странични радикали (рамкиращи групи). В природата са широко разпространени триизмерни мрежести неорганични полимери, които под формата на минерали са част от... ...

Полимери, които не съдържат C C връзки в повтарящата се единица, но могат да съдържат органичен радикал като странични заместители. Съдържание 1 Класификация 1.1 Хомоверижни полимери ... Wikipedia

Полимери с неорганична (без въглеродни атоми) основна верига на макромолекула (виж Макромолекула). Страничните (рамкиращи) групи обикновено също са неорганични; въпреки това полимерите с органични странични групи често също се класифицират като H...

Полимерите и макромолекулите имат неорганични гл. вериги и не съдържат органични странични вериги. радикали (рамкиращи групи). Практичен синтетични материи. полимер полифосфонитрил хлорид (полидихлорофазфазен) [P(C1)2=N]n. От него се получават други... ... Голям енциклопедичен политехнически речник

Полимери, молекули, които имат неорганични гл. вериги и не съдържат органични. странични радикали (рамкиращи групи). В природата са широко разпространени триизмерни мрежести НЧ, които под формата на минерали влизат в състава на земната кора (например кварц). В…… Естествена наука. Енциклопедичен речник

- (от поли... и гръцки meros споделят част), вещества, чиито молекули (макромолекули) се състоят от голям брой повтарящи се единици; Молекулното тегло на полимерите може да варира от няколко хиляди до много милиони. Полимери по произход... Голям енциклопедичен речник

Ov; мн. (единица полимер, a; m.). [от гръцки многобройни поли и мероси споделят, част] Високомолекулни химични съединения, състоящи се от хомогенни повтарящи се групи от атоми, широко използвани в съвременната технология. Естествени, синтетични продукти..... Енциклопедичен речник

- (от гръцки полимери, състоящи се от много части, разнообразни) химични съединения с високо молекулно тегло (от няколко хиляди до много милиони), чиито молекули (макромолекули (Виж Макромолекула)) се състоят от голям брой ... .. . Велика съветска енциклопедия

Органичните полимери играят важна роля в природата. В допълнение, те се използват широко в индустрията. След това се разглеждат съставът, свойствата и употребата на органични полимери.

Особености

Разглежданите материали се състоят от мономери, представени от повтарящи се фрагменти от структура от няколко атома. Те са свързани в триизмерни структури или вериги с разклонена или линейна форма поради поликондензация или полимеризация. Те често са ясно видими в структурата.

Трябва да се каже, че терминът "полимери" се отнася главно до органични варианти, въпреки че съществуват и неорганични съединения.

Принципът на именуване на разглежданите материали е да се добави префиксът поли към името на мономера.

Свойствата на полимерите се определят от структурата и размера на макромолекулите.

В допълнение към макромолекулите, повечето полимери включват други вещества, които служат за подобряване на функционалните характеристики чрез модифициране на свойствата. Те са представени:

стабилизатори (предотвратяват реакциите на стареене);
пълнители (включвания на различни фазови състояния, които служат за придаване на специфични свойства);
пластификатори (увеличават устойчивостта на замръзване, намаляват температурата на обработка и подобряват еластичността);
смазочни материали (позволява да се избегне залепването на метални елементи на оборудването, използвано при обработката);
багрила (служат за декоративни цели и за създаване на маркировки);
забавители на горенето (намаляват запалимостта на някои полимери);
фунгициди, антисептици, инсектициди (придават антисептични свойства и устойчивост на насекоми и гъбична плесен).

В естествената среда въпросните материали се образуват в организмите.

Освен това има съединения, близки до полимерите по структура, наречени олигомери. Разликите им се състоят в по-малък брой единици и промяна в първоначалните свойства, когато една или повече от тях се премахнат или добавят, докато параметрите на полимерите се запазват. Освен това няма ясно мнение относно връзката между тези съединения. Някои смятат, че олигомерите са варианти на полимери с ниско молекулно тегло, докато други ги смятат за отделен тип съединение, което не е с високо молекулно тегло.

Класификация

Полимерите се диференцират според състава на единиците на:

органични;
органоелемент;
неорганичен.

Първите служат като основа за повечето пластмаси.

Веществата от втория тип включват въглеводородни (органични) и неорганични фрагменти в техните единици.

Според структурата си те се разграничават на:

опции, при които атомите на различни елементи са оградени от органични групи;
вещества, в които въглеродните атоми се редуват с други;
материали с въглеродни вериги, рамкирани от органоелементни групи.

Всички представени типове имат главни вериги.

Най-често срещаните неорганични полимери са алумосиликатите и силикатите. Това са основните минерали на кората на планетата.

Според произхода си полимерите се класифицират на:

естествен;
синтетичен (синтезиран);
модифицирани (модифицирани варианти на първата група).

Последните се делят според начина на производство на:

поликондензация;
полимеризация

Поликондензацията е процес на образуване на макромолекули от мономерни молекули, съдържащи повече от една функционална група с освобождаване на NH3, вода и други вещества.

Полимеризацията се отнася до процеса на образуване на макромолекули с множество връзки от мономер.

Класификацията по макромолекулна структура включва:

разклонен;
линеен;
триизмерно зашити;
стълбища

Въз основа на тяхната реакция на топлинни ефекти полимерите се диференцират на:

термореактивни;
термопластични.

Веществата от първия тип са представени от пространствени варианти с твърда рамка. При нагряване те се разрушават, а някои се запалват. Това се дължи на еднаквата здравина на вътрешните връзки и верижните връзки. В резултат на това топлинният ефект води до разкъсване както на веригите, така и на структурата, следователно настъпва необратимо разрушаване.

Термопластичните опции са представени от линейни полимери, които се омекотяват обратимо при нагряване и се втвърдяват при охлаждане. Тогава свойствата им се запазват. Пластичността на тези вещества се дължи на разкъсването на междумолекулни и водородни връзки на вериги при умерено нагряване.

И накрая, според техните структурни характеристики органичните полимери се разделят на няколко класа.

Слаби и неполярни термопласти. Представени са във варианти със симетрична молекулна структура или със слабо полярни връзки.
Полярни термопласти. Този тип включва вещества с асиметрична молекулна структура и собствени диполни моменти. Понякога се наричат нискочестотни диелектрици. Поради своята полярност те привличат добре влагата. Освен това повечето от тях са мокри. Тези вещества също се различават от предишния клас по това, че имат по-ниско електрическо съпротивление. Освен това много от полярните термопласти се характеризират с висока еластичност, химическа устойчивост и механична якост. Допълнителната обработка позволява тези съединения да бъдат превърнати в гъвкави материали, подобни на гума.
Термореактивни полимери. Както бе споменато по-горе, това са вещества с пространствена система от ковалентни връзки. Те се различават от термопластичните варианти по твърдост, устойчивост на топлина и крехкост, по-висок модул на еластичност и по-нисък коефициент на линейно разширение. В допълнение, такива полимери не са податливи на конвенционални разтворители. Те служат като основа за много вещества.
Ламинирани пластмаси. Те са представени от слоести материали от листове хартия, импрегнирани със смола, фибростъкло, дървен фурнир, плат и др. Такива полимери се характеризират с най-голяма анизотропия на характеристиките и якостта. Но те са малко полезни за създаване на обекти със сложна конфигурация. Използват се в радиото, електротехниката и приборостроенето.
Металопластика. Това са полимери, които включват метални пълнители под формата на влакна, прахове и тъкани. Тези добавки служат за придаване на специфични свойства: магнитни, подобряват затихването, електрическата и топлопроводимостта, абсорбцията и отразяването на радиовълните.

Свойства

Много органични полимери имат добри електроизолационни параметри в широк диапазон от напрежения, честоти и температури, както и при висока влажност. В допълнение, те имат добри звуко- и топлоизолационни характеристики. Органичните полимери също обикновено се характеризират с висока устойчивост на химическа атака и не са подложени на гниене или корозия. И накрая, тези материали имат голяма здравина при ниска плътност.

Примерите по-горе демонстрират характеристики, общи за органичните полимери. Освен това някои от тях се отличават със специфични характеристики: прозрачност и ниска чупливост (органично стъкло, пластмаси), макромолекулна ориентация с насочено механично въздействие (влакна, филми), висока еластичност (каучук), бърза промяна на физико-механичните параметри под въздействието на влияние на реагент в малки количества (каучук, кожа и др.), както и висок вискозитет при ниски концентрации, радиопрозрачност, антифрикционни характеристики, диамагнетизъм и др.

Приложение

Благодарение на горните параметри, органичните полимери имат широк спектър от приложения. По този начин комбинацията от висока якост с ниска плътност позволява да се получат материали с висока специфична якост (тъкани: кожа, вълна, кожа, памук и др.; пластмаси).

В допълнение към изброените, от органични полимери се произвеждат и други материали: каучук, бои и лакове, лепила, електроизолационни лакове, влакнести и филмови вещества, съединения, свързващи материали (вар, цимент, глина). Използват се за промишлени и битови нужди.

Органичните полимери обаче имат значителен практически недостатък - стареене. Този термин се отнася до промяна в техните характеристики и размери в резултат на физични и химични трансформации, настъпващи под въздействието на различни фактори: абразия, нагряване, облъчване и др. Стареенето протича чрез определени реакции в зависимост от вида на материала и въздействащите фактори. Най-често срещаният сред тях е разрушаването, което предполага образуването на вещества с по-ниско молекулно тегло поради разкъсване на химичната връзка на основната верига. Въз основа на причините разрушаването се разделя на термично, химично, механично, фотохимично.

История

Изследванията на полимерите започват да се развиват през 40-те години. ХХ век и се обособява като самостоятелно научно направление в средата на века. Това се дължи на развитието на знанията за ролята на тези вещества в органичния свят и идентифицирането на възможностите за тяхното използване в промишлеността.

В същото време верижните полимери се произвеждат в началото на 20 век.

До средата на века те усвоиха производството на електроизолационни полимери (поливинилхлорид и полистирол) и плексиглас.

В началото на втората половина на века производството на полимерни тъкани се разширява поради връщането на предишни произведени материали и появата на нови опции. Сред тях са памук, вълна, коприна, лавсан. През същия период, благодарение на използването на катализатори, започва производството на полиетилен с ниско налягане и полипропилен и кристализиращи стереорегулярни варианти. Малко по-късно те усвоиха масовото производство на най-известните уплътнители, порести и лепилни материали, представени от полиуретани, както и органоелементни полимери, които се различават от органичните аналози с по-голяма еластичност и устойчивост на топлина (полисилоксани).

През 60-те – 70-те години. Създадени са уникални органични полимери с ароматни компоненти, характеризиращи се с висока топлоустойчивост и здравина.

Производството на органични полимери все още се развива интензивно. Това се дължи на възможността за използване на евтини материали като въглища, свързани газове от рафиниране и производство на нефт и природни газове, заедно с вода и въздух като суровина за повечето от тях.