- Полимеры: свойства и классификация
- Полимеры и их характеристики
- Термопластичные полимеры
- Примеры применения свойств термопласта
Понять, что такое термопластичные полимеры поможет строение полимеров. Особенностью строения полимерной молекулы является повторяемость мономеров, которые в соединении полимеризируются. Кратко строение полимера можно изобразить формулой: 2 короткоживущих радикала метиленовой группы полимеризируются, создав прочный мономер этилена (СН2 = СН2). Несколько идентичных мономеров также способны создать прочную связь, только уже не двойную.
В полимеризации может участвовать n мономеров (их количество варьируется от 1 и свыше 1000), тогда формула получившегося элемента будет изображена следующим образом: (СН2-СН2)n - это формула простейшего полимера - полиэтилена. Если в строении полимера участвует один вид мономера - это гомополимер, если два вида и более - это сополимер.
Полимеры: свойства и классификация
Самая распространенная классификация полимеров по их составу:
- высокомолекулярное органическое;
- элементоорганическое;
- неорганическое высокомолекулярное.
Классификация полимеров по происхождению:
- природное происхождение, в естественной среде у природных полимеров (основополагающие в этом виде - полимеры белков, где мономер - аминокислота, полисахариды);
- искусственное происхождение у высокомолекулярных веществ- измененные химически модифицированные природные вещества (так из целлюлозы делается пластмасса);
- добытые синтетическим путем, используя полимеризацию или поликонденсацию различной структуры и длины. От длины цепочки зависит свойство и применение полимера.
Располагаться мономеры в пространстве могут по разному, отсюда различия в структурах. Она может быть:
- линейной;
- лестничной;
- пространственной.
Смотрите видео о том, что такое полимеры.
Линейная структура может быть прямой цепочкой, протянувшейся зигзагом или спиралью. Участки цепи повторяются и прочно соединяются между аналогичными участками такой же цепи.
Характеризующая особенность первой структуры - обладание гибкостью. Отсюда особенность продуктов - высокая эластичность и малая изменяемость структуры при низких температурах, отсутствует хрупкость, ломкость на морозе. (Например, полиэтилен).
Во второй структуре участвует две цепочки, химически связанные между собой. Свойства данного вида полимеров: Жесткость, выносливость высоких температур и нерастворимость в растворителях органики.
Пространственное соединение образуется из не мелких мономеров, но целых молекул поперечно. Внешне это строение напоминает сетку с ячейками разного размера. Жесткость и теплостойкость в этом соединении значительно выше, чем у линейной структуры.
Полимеры и их характеристики
При нагреве различные вещества ведут себя не одинаково. В некоторых зафиксирована термореактивная реакция. Первоначальная линейная структура под влиянием высокой температуры видоизменяет структуру на пространственную, становясь твердым веществом, сохраняя высокую твердость в дальнейшем. Получившееся соединение нельзя расплавить и растворить. Повторному нагреву получившиеся соединения не подлежат. Их примером служат различные смолы, эпоксидные, фенолоформальдегидные и пр.
В отличие от термореактивных соединений термопластичные можно нагревать много раз. Каждый раз после плавления при охлаждении они вновь затвердевают. Причиной тому служит их первоначальная структура. Линейное соединение не отягощено крепкими химическими связями. Нагревом рушатся имеющиеся слабые связи и при охлаждении они восстанавливаются в прежнем или измененном виде.
Вещество, обладающее термопластичной характеристикой (например, полиэтилен, полиамид, полистирол и пр.) при нагреве становится аморфным, если повышать температуру - даже жидким. Это свойство зачастую используется для литья под давлением, прессования, экструзии, выдувания, чтобы срастить несколько деталей сваркой.
Термопластичные полимеры
В практике свойство становиться жидкими или мягкими не время применяется весьма эффективно. Но для того, чтоб процесс прошел без затруднений, необходимо разобраться температурой термического разложения вещества. У различных полимеров она отличается, это напрямую зависит от строения молекулы вещества.
Для эффективности процесса размягчения используются технологии, снижающие низкий предел вязкости вещества или повышающие температуру восстановления, проводя процесс в помещениях с инертным газом.
Читайте о принципах расчета плотности тела и формулы объема тела по плотности.
А также о составе, строении и свойствах металлических сплавов.
Термопласт способен раздуваться и измельчаться в растворяющем веществе. Причина та же - линейная структура его молекулы и ее крупный размер. При испарении растворителя молекулярное строение термопласта принимает первоначальный вид. Это свойство применяется в создании клея, вяжущего компонента мастики, красящих веществ на полимерной основе.
Отрицательные особенности полимеров, имеющих термопластичную характеристику:
- низкая теплостойкость;
- повышенная хрупкость при отрицательных температурах;
- повышенная текучесть, при высоких температурах;
- утрата свойств при попадании ультрафиолетовых лучей;
- окисление на воздухе;
- пониженная твердость поверхности.
Примеры применения свойств термопласта
Наиболее популярными термопластами на стройках и в бытовом применении стали: полиэтилены, полипропилены и полистиролы.
Создание полиэтилена возможно при полимеризации этилена. Поддерживая давление на высоком уровне обрабатывается очень высокой температурой нефтяной газ или добытый нефтепродукт подвергается гидролизу. Для процесса важно соблюдать оптимальный градус по Цельсию, добавлять способствующее процессу вещество и вводить кислород.
Отрицательные характеристики полиэтилена:
- Низкие теплостойкость и твердость.
- Высокие горючесть.
- Старение под ультрафиолетом.
Продукты, используемые в быту - трубы, пленки, электро-, звуко-, теплоизоляция и пр., иные полимеры и пластмассы.
Полипропилен получается полимеризацией газа с использованием растворителя. Тверже и прочнее полиэтилена, но становится хрупким уже при - 20. Используется в виде битума, резины. А полистирол получается из стирола и используется для теплоизоляционного слоя, для создания облицовочной плитки и мелкой фурнитуры. В вариациях с растворителями же можно получать клеи.
Как вы считаете, термопластичные полимеры - спасение человечества в распределении ресурсов или наоборот - лишний материал, засоряющий нашу планету? Оставьте свое сообщение в комментариях. А также смотрите видео об изготовлении и обработке деталей из термопластичных полимеров.
