Общая химическая технология. В 2-х частях. Ч. II. Важнейшие химические производства. Изд. 3-е, перераб. и доп. - Мухленов И.П.
Скачать (прямая ссылка):
По химическому составу главной цепи можно все полимеры разбить на три группы.
Карбоцепные полимеры имеют главную цепь, состоящую только из атомов углерода, как, например, у полиэтилена, полиизобутилена, поливи'чіл-хлорида, полибутадиена и др. (см. табл. 16).
Гетер оце п иые полимеры содержат в основной цепи кроме аг* ов углерода еще и атомы кислорода или азота, кремния, фосфора и других элементов.
Температура
Рис. 91. Зависимость деформации полимера от температуры при постоянной нагрузке
Рис. 92. Разветвленная структура высокополимеров
К ним относятся целлюлоза, белки, полиамиды (в частности, капрон), полиэфиры, полиуретаны, кремнинорі анические полимеры и др.
Элементорганические полимеры содержат в основных цепях атомы кремния, алюминия, титана, фосфора и других элементов, не входящих в состав природных органических соединений, а их боковые цепи состоят из углеродных группировок Такие полимеры, как правило, отличаются своей прочностью, твердостью и стойкостью к высоким температурам.
По характеру расположения элементарных звеньев различают линейные, разветвленные и трехмерные структуры макромолекул. Каждая из этих групп
имеет еще свои подразделения Так, линейные макромолекулы бывают линейные прямые (у карбина), зигзагообразные (у полиэтилена) и циклоцепные (у поли-фенилена).
Линейная структура, при которой каждое элементарное звено связано только с двумя соседними, образуя нитевидные молекулы При этом достигается
как бы равномерное «распределение нагрузки» по всей цепи: —3—3—3—3-3—3... , где 3—элементарное звеио.
Подобные нитевидные молекулы могут располагаться параллельно, например в волокнах, переплетаться друг с другом и быть свернутыми в клубок, что и наблюдается в каучуке. Такая структура характерна для полиэтилена, полипропилена, целлюлозы, полиэфиров, полиамидов и многих других высокомолекулярных соединений, используемых для получения волокон, пленок, пластмасс, резины и пр. Полимеры с такой формой молекул проч-Рис. 93. Связи между звеньями в молекуле по- ны> эластичны, способны ра-лимера: створяться и могут плавить-
а — мономеры; б — полимер с линейными связями, ся В ходе синтеза может в - полимер с пространственными связями происходить разветвление
длинной цепи и образовываться измененная структура с боковыми ответвлениями, меньшими, чем основная цепь (рис,92). Такой формой молекул обладают крахмал, некоторые смолы в промежуточный" период смолообразования и так называемые «привитые» полимеры. Разветвленные полимеры труднее, чем линейные, растворяются и плавятся.
Линейные или разветвленные молекулы в определенных условиях могут быть химически связаны между собой поперечными мостиками из атомов или групп атомов, образуя «сшитые» молекулы Увеличение количества поперечных мостиков приводит к неограниченной по величине пространственной, трехмерной структуре (Рис. 93):
3—3—3—3—3—3— ...
1
3-3—3—3—3—3— ...
i ! 3—3—3—3—3—3— ...
Соединения с подобной структурой в зависимости от количества «мостиков» тверды нли каучукоподобны, не плавятся, нерастворимы, но некоторые ограниченно набухают. В качестве примеров можно привести резину, феноло-формаль-дегидные и мочевино-формальдегидные смолы в конечной стадии смолообразования и др С ростом числа поперечных связей уменьшается текучесть полимера и в конне концов он теряет способность переходить в высокоэластическое и пластическое состояние.
По физическим свойствам все полимеры можно с некоторым приближением разделить на две большие группы: пластомеры, для которых характерна повышенная прочность, высокий модуль упругости и слабая растяжимость иэластомеры: натуральный и синтетические каучуки, гуттаперча, полиизобутилен и другие с малым модулем упругости и высокой эластичностью. Такие каучукоподобные полимеры могут растягиваться в десятки раз по сравнению со своими первоначальными размерами. Высокомолекулярные соединения разделяют по их отношению к воздействию тепла на термопластичные и термореактивные.
Термопластичные — (полимеры или сополимеры линейной структуры) при повышении температуры размягчаются, а при охлаждении вновь возвращаются в твердое состояние, сохраняя все свои прежние свойства; растворимость, плавкость и пр.
Термореактивные полимеры при повышении температуры сначала Становятся пластичными,, но затем под влиянием катализаторов или отвердителей протекают реакции, в результате которых образуется трехмерная структура. Полимеры такого типа затвердевают, становятся неплавкими и нерастворимыми.
По методу получения различают полимеризацион-ные и поликонденсационные высокомолекулярные соединения И в том и в другом случае молекулы исходного вещества должны иметь в своем составе кратные углерод — углеродные связи или неустойчивые циклические группировки, или группы атомов (функциональные группы): =С-=С=, —C=C—, =C=N—, =С-0, CH2 — СНХ, где X — галоид, окси-, амино-, циангруппа и т. п., способные реагировать друг с другом или другими молекулами с образованием полимеров.
