ПОЛІМЕРИ
Склад і будова поліетилену. Молекули етилену здатні вступати в реакцію
сполучення між собою, утворюючи довші ланцюги з високими значеннями
молекулярних мас. У результаті реакції утворюється так званий полімер.
Процес послідовного сполучення молекул називається
низькомолекулярної речовини з утворенням високомолекулярної називається
полімеризацією (від грец. полі – численний, багато, і мерос – частина).
Унаслідок полімеризації етилену утворюється полімер
СН2 = СН2 + СН2 = СН2 + СН2 = СН2 + …
СН2 – СН2 – + – СН2 – СН2 – + – СН2 – СН2 – СН2 – + …
СН2 – СН2 – СН2 – СН2 – СН2 – СН2 -…
Або у скороченому вигляді:
nСН2 + СН2 (- СН2 – СН2 -)n
Етилен Поліетилен
Реакція відбувається за підвищених тиску і температури та за наявності
каталізатора.
Вихідні низькомолекулярні речовини називаються мономерами (від грец.
моно – один) . Етилен – мономер у реакції полімеризації.
У структурі полімеру можна визначити фрагменти, що повторюються по всій
довжині ланцюга, у поліетилені це групи – СН2 – СН2 -. Такі групи
атомів, що повторюються і становлять основу хімічної будови полімерного
ланцюга, називаються мономер ними ланками.
Число n, що показує, скільки молекул мономера сполучається, утворюючи
полімери, називається ступенем полімеризації.
Мономерна ланка
nСН2 + СН2 (- СН2 – СН2 -)n
Етилен Поліетилен
Ступінь полімеризації
У масі полімеру є молекули довші й коротші, з вищим і нижчим ступенями
полімеризації, відповідно з більшою і меншою молекулярними масами. Тому
заведено говорити про середню молекулярну масу полімеру.
Властивості поліетилену. На дотик поліетилен ніби масний, нагадує
твердий парафін. Причина цього – подібність складу й хімічної будови цих
речовин: парафін належить до вищих вуглеводів (С18- С35), у його
структурі, як і в структурі поліетилену, повторюються групи – СН2 -.
Поліетилен у масі – тверда речовина білого кольору, але легко
забарвлюється в різні кольори, не тоне у воді. Плавиться у межах
102-105оС або 125 – 137 оС, залежно від способу добування полімеру.
Процес плавлення полімерів має свої особливості, зумовлені взаємодією
між молекулами, що мають значну довжину. У процесі нагрівання в
розплавлений стан переходять насамперед коротші молекули, потім – довші,
звідси широкий інтервал температур плавлення, а не точка плавлення, як у
низькомолекулярних речовин.
У розплавленому стані поліетилену можна надати будь-якої форми, що
зберігається після тверднення полімеру. Така властивість називається
термопластичністю.
Поліетилен – доволі міцний матеріал. Плівку з поліетилену можна зігнути,
зім’яти, але важко розірвати. Поліетилен не проводить електричного
струму. Він стійкий проти дії кислот, лугів, бромної води, розчину
перманганату калію і тим самим нагадує насичені вуглеводні, до яких,
власне, і належить за своєю хімічною будовою.
Щоб надавати полімеру потрібних експлуатаційних властивостей, тобто
перетворити його на пластмасу, матеріал, з якого можна виготовляти різні
вироби, в полімерну масу добавляють спеціальні речовини. Наприклад,
завдяки пластифікаторами твердий полімер перетворюється на еластичний
матеріал. Щоб зробити пластичну масу поруватою, до неї додають речовини,
в результаті розкладання яких виділяються гази; таким чином виготовляють
пінопласти. Для підвищення термо-, світло- і хімічної стійкості
добавляють проти окисники *(антиоксиданти), для забарвлення – пігменти,
щоб запобігти наелектризованості – антистатики; у пластмаси вводять
також наповнювачі – кварц, крейду, волокна тощо. Завдяки різним добавкам
з того самого полімеру можна виробляти різні за властивостями матеріали,
а з них виготовляти різні вироби, наприклад деталі конструкцій і взуття.
Пластмаси належать до найважливіших сучасних матеріалів, що
застосовуються в техніці, сільському господарстві, побуті. Це зумовлено
тим, що вони мають властивості, завдяки яким їх використання є
економічно вигідним. До них належать: низька густина (легкість), хімічна
стійкість, низька теплопровідність, легкість забарвлювання, високі
оптичні якості, а також можливість змінювати ці властивості в широких
межах через зміну структури полімерів.
Величезні достоїнства пластмас полягають у технічній і технологічній
простоті виготовлення виробів, маловідхіності методів добування і
переробки, низькій енергоємності цих процесів, а звідси – високій
продуктивності виробництва.
Експлуатаційні недоліки пластмас пов’язані переважно з їхньою низькою
термостійкістю, горючістю, крихкістю. Використання поліетилену,
наприклад, обмежується його низькою температурою плавлення.
З якими недоліками пластмасових виробів ви зустрічалися у процесі їх
використання? Наведіть приклади.
Дуже близький за властивостями до поліетилену поліпропілен. Фрагмент
ланцюга цього полімеру можна представити такою структурною формулою:
(- СН2 – СН2 – СН2 – СН2 – СН2 – СН2 -)n
CH3 CH3 CH3
За фрагментом молекули поліпропілену визначте мономер, мономерну ланку
полімеру, напишіть структурні формули.
З поліпропілену виготовляють деталі машин, труби, плівку, риболовні
сітки, побутові вироби, волокна. Недоліком цієї пластмаси є чутливість
до світла, кисню, крихкість на холоді.
Якщо в молекулі етилену замінити один атом Гідрогену на атом Хлору,
матимемо хлорвініл СН2 = СН ( за назвою радикала вінілу СН2 = СН – ).
З
Cl
хлорвінілу добувають полімер поліхлорвініл: (- СН2 – СН-)n .
Cl
Пластмаси, вироблені на основі поліхлорвінілу, використовують газо- та
водогінні труби, технічні волокна. Ці матеріали стійкі проти дії кислот,
лугів, легко забарвлюються, разом з тим важко загоряються і мають
здатність до само гасіння.
Які властивості, на вашу думку, зумовлюють використання поліхлорвінілу
для виготовлення лінолеуму?
Унікальні властивості має полімерний матеріал тефлон, який добувають з
тетрафторетилену: ( – СF2 – СF2 -)n/
За особливу хімічну стійкість його назвали “органічною платиною”. Він не
розчиняється ні в “царській воді” (суміш нітратної та хлоридної
кислоти), ні в органічних розчинниках, стійкий проти холоду й
нагрівання, неотруйний, світлостійкий. Завдяки цим властивостям з
поліетрафторетилену виготовляють деталі машин і приладів, апаратів, що
працюють у хімічно агресивному середовищі та у харчовий промисловості. З
побутових виробів ва знайомі сковороди і каструлі з антипригарним
тефлоновим покриттям.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
