По происхождению полимеры делят на: 1) природные, биополимеры (полисахариды, белки, нуклеиновые кислоты, каучук, гуттаперча); 2) искусственные - полученные из природных путём химических превращений (целлулоид, ацетатное, медноаммиачное, вискозное волокно); 3) синтетические - полученные из мономеров (синтетические каучуки, волокна/капрон, лавсан, пластмассы). По составу полимеры бывают: 1) органические (их большинство); 2) элементоорганические (поликарбонаты, кремнийорганические); 3) неорганические (некоторые простые вещества: полимерные олово, селен, теллур, аморфная сера, черный фосфор, карбин, поликумулен, полифосфазены, сульфаны - линейные, кварц, корунд, алюмосиликаты - сетчатые). По структуре макромолекулы: 1) линейные (высокоэластичные); 2) разветвленные; 3) сетчатые (низкоэластичные). По химическому составу: 1) гомополимеры (содержат одинаковые мономерные звенья); 2) гетерополимеры или сополимеры (содержат разные мономерные звенья). По составу главной цепи: ; 1) гомоцепные (в главную цепь входят атомы одного элемента); 2) гетероцепные (в главную цепь входят разные атомы). По пространственному строению 1) стереорегулярные - макромолекулы построены из звеньев одинаковой пространственной конфигурации, или из звеньев разной пространственной конфигурации, но чередующихся в цепи с определенной периодичностью; 2) нестереорегулярные (атактические) - с произвольным чередованием звеньев разной пространственной конфигурации. По физическим свойствам: 1) кристаллические (имеют длинные стереорегулярные макромолекулы); 2) аморфные: высокоэластическое, вязкотекучее, стеклообразное состояние. Если полимер переходит из высокоэластичного состояния в стеклообразное при температурах, ниже комнатной, его относят к эластомерам, при более высоких температурах - к пластикам. Полимеры, которые обратимо твердеют и размягчаются называют термопластичными; если при нагревании полимер утрачивает способность переходить в вязкотекучее состояние из-за образования сетчатой структуры, он называется термореактивным. Для характеристики полимера используют: степень полимеризации, строение мономерного звена, молекулярную массу. А также указываются другие особенности его строения, физических свойств. По способу получения полимеры бывают: 1) полимеризационные; 2) поликонденсационные. Области применения Механическая прочность, эластичность, электроизоляция и другие ценные технические свойства полимеров обусловливают их широкое применение в различных отраслях народного хозяйства и в быту. Высокомолекулярные соединения - основа пластических масс, волокон химических, резины, лакокрасочных материалов, клеев, герметиков, ионообменных смол. Биополимеры составляют основу всех живых организмов и участвуют во всех процессах жизнедеятельности. Природные смолы (натуральные смолы, естественные смолы) - продукты жизнедеятельности в основе некоторых растений (преимущественно тропических и хвойных, главным образом семейства сосновых), содержащиеся в жидкостях (бальзамах), которые выделяются на поверхность коры самопроизвольно или при их ранении. Смолы природные - окрашенные (иногда бесцветные) стеклообразные вещества, затвердевающие на воздухе; размягчаются (плавятся) при нагревании; не растворяются в воде, растворяются или набухают в органических растворителях. Основные компоненты растительных смол: смоляные кислоты; одно- или многоатомные спирты (резинолы); эфиры смоляных кислот и резиноловных или одноатомных фенолов; инертные углеводороды (резены). В состав смол могут входить также эфирные масла и вода. До 30-х гг. 20 в. натуральные смолы были главными пленкообразующими для лакокрасочных материалов и широко использовались, кроме того, как связующие в производствах клеев, сургуча, линолеума, шлифовальных и полировальных паст, грампластинок, медицинских пластырей, жевательной резинки, в качестве аппретов для тканей и бумаги и др. В настоящее время натуральные смолы успешно заменяются смолами синтетическими. К числу наиболее известных природных смол относят: акароид, даммара, канифоль, копалы, мастике, сандарак, шеллак, янтарь. Такие естественные смолы, как даммара и сандарак, применяют для специальных лаков (лакирование музыкальных инструментов и т.п.). В современной промышленности сохранили значение преимущественно канифоль, в меньшей степени-копалы, шеллак и янтарь. Копалы (испанский - copal - смола) - вещества от светло-желтого до темно-коричневого цвета; температура плавления до 360 0С; плотность 1,03-1,06 г/см3; кислотное число 35-140; растворим в алифатических спиртах, ацетоне, скипидаре, ароматических углеводородах. Состоят в основном из смоляных кислот. Содержатся в растениях семейства араукариевых (агатис), цезалышниевых (гименея, трахилобиум) и др. Получают подсочкой деревьев или добывают из их остатков в земле (ископаемые копалы). Название сортов происходит чаще от мест добычи, например, копалы Занзибар (Восточная Африка), каури (Новая Зеландия), конго (Западная Африка), манила (Юго-Восточная Азия). Копалы сорта манила - пленкообразующие спиртовых лаков, остальные сорта-компоненты масляных лаков, образующих атмосферостойкие покрытия. Шеллак (голландский- schellak) – тонкие непрозрачные чешуйки от лимонного до темно-коричневого цвета; температура размягчения 77-85 0С; плотность 1,14-1,22 г/см3; кислотное число 55-75; частично растворимы в алифатических спиртах (нерастворимый остаток – воск). Состоит преимущественно из алифатических и ароматических гидрокси-кислот, а также их лактонов и лактидов. Свето- и износостоек, обладает хорошими клеящими и электроизоляционными свойствами. Пленки лака имеют сильный блеск и значительную твердость, но недостаточно влагостойки. Получают очисткой смолы штоклак (стиклак), которую вырабатывает насекомое лаковый червец, паразитирующий на растениях семейства мимозовых (акация, альбиция); добывают в Индокитае и Индостане. Пленкообразующее спиртовых лаков и политур для отделки деревянных изделий. Канифоль является наболее доступной смолой растительного происхождения, применяемой в производстве лаков. Её добывают из живицы хвойных деревьев (сосна, ель, пихта) путем отгонки из нее скипидара. Остаток после отгонки представляет собой хрупкую стекловидную смолу от желтого до коричневого цвета - канифоль. Она термопластична и размягчается при температуре 65-75 0С. Канифоль представляет собой смесь смоляных кислот (главным образом абиетиновой), нерастворима в воде, но растворяется в спирте, ацетоне, бензине, скипидаре, бензоле, маслах, а также в водных растворах щелочей (с образованием канифольных мыл), применяют ее в мыловарении и бумажном производстве. Смоляные кислоты канифоли образуют нерастворимые мыла с некоторыми пигментами. Это приводит к преждевременному загустеванию красок (при хранении). Кроме того, пленки канифоли отличаются хрупкостью и легко размягчаются. Поэтому в производстве лаков применяют облагороженную канифоль, кислотные свойства которой понижены в результате образования эфиров канифоли (преимущественно глицериновых) и её солей (резинатов кальция, цинка). Эфиры канифоли водоустойчивы и в масляных, и масляно-эмалевых красках используются не только для внутренних, но и для наружных покрытий. Соли канифоли (резинаты) недостаточно водостойки и применяются для внутренних покрытий. Резинаты свинца, кобальта, марганца, цинка используют также как сиккативы. Янтарь (от литовского – gintaras, латышского – gzintaras) - ископаемая смола хвойных деревьев (встречается в отложениях третичного периода по берегам Балтийского моря). Температура плавления 280-320 0С, температура размягчения ~150 0С; плотность 1,05-1,10 г/см3; кислотное число 15-35. Цвет от желтого до желто-красного и желто-бурого; иногда светло-коричневый, молочно-белый, оранжевый; редко бледно-зеленый, голубой, черный; встречаются также бесцветные образцы. Вязкое вещество, легко поддающееся механической обработке. При сжигании испускает смолистый запах, по которому его отличают от поделок. Различается также по видовому составу смол и степени прозрачности, например прозрачный, облачный, непрозрачный, костяной (похож на слоновую кость), пенистый. Служит для получения янтарной кислоты, масляных лаков, медицинских препаратов, реактивов и др.; ювелирно-поделочный материал. Ценность природной смолы тем больше, чем выше ее температура размягчения (плавления), крупнее куски и светлее окраска. Синтетические смолы - термореактивные синтетические олигомеры, способные при переработке в результате отверждения превращаются в неплавкие и нерастворимые продукты (ранее синтетическими смолами называли все синтетические полимеры). Основной метод синтеза - поликонденсация. Синтетические смолы применяют как связующие для пластмасс, клеев, герметиков; пленкообразующие лакокрасочных материалов; аппреты для тканей; проклеивающие вещества для бумаги; модифицирующие добавки к различным полимерам. К синтетическим смолам относят, в частности, алкидные смолы, мочевино-формальдегидные смолы, полиэфирные смолы, феноло-формальдегидные смолы, эпоксидные смолы. Основные преимущества реактопластов по сравнению с термопластами - более широкие возможности регулирования вязкости, смачивающей и пропитывающей способности связующего; недостатки обусловлены экзотермическими эффектами, объемными усадками и выделением летучих веществ при отверждении и связанными с этим дефектностью и нестабильностью формы изделий и их хрупкостью. Процессы формования изделий из реактопластов обычно более длительны и трудоемки, чем из термопластов. На предельных стадиях отверждения реактопласты не способны к повторному формованию и сварке. Соединение деталей из реактопластов производят склеиванием и мехеическими методами. При низких степенях отверждения реактопласты способны к так называемой химической сварке и при формовке одной детали к другой. Основные достоинства пластмасс - возможность производства деталей сложной формы и полуфабрикатов (пленок, труб, профилей и т.п.) высокопроизводительными, малоэнергоемкими и безотходными методами формования, низкая плотность, устойчивость в агрессивных средах, к воздействиям вибрации и ударных нагрузок, радиационных излучений, атмосферостойкость, высокие оптические и диэлектрические свойства, легкость окрашивания. К недостаткам относятся горючесть, большое тепловое расширение, низкие термо- и теплостойкость, склонность к ползучести и релаксации напряжения, растрескивание под напряжением. Области применения Пластмассы применяют во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства в качестве материалов конструкционного, защитного, электротехнического, декоративного, фрикционного и антифрикционного назначений. Идентификационная маркировка пластиков В США популярны знаки в виде треугольника из трех замкнутых стрелок, внутри – цифра или латинские буквы. Сам знак означает замкнутый цикл (создание – применение – утилизация), а надписи определяют материал. Цифрами 1–19 обозначают пластики, 20–39 бумагу и картон, 40–49 металлы, 50–59 древесину, 60–69 ткани и текстиль, 70–79 стекло. В свою очередь для пластмасс, например, установлены такие обозначения: PETE – полиэтилен, V – поливинилацетат, LDPE – полиэтилен низкого давления, PP – полипропилен, PS – полистирол, HDPE – полиэтилен высокого давления, PAN – полиакрилонитрил. |
