أنواع المواد البوليمرية. تطبيقات المواد البوليمرية

المواد البوليمرية هي مركبات كيميائية جزيئية عالية تتكون من العديد من المونومرات الجزيئية الصغيرة (وحدات) من نفس البنية. غالبًا ما تستخدم المكونات الأحادية التالية لتصنيع البوليمرات: الإيثيلين ، كلوريد الفينيل ، ثنائي كلوريد الفينيل ، أسيتات الفينيل ، البروبيلين ، ميثيل ميثاكريلات ، رباعي فلورو الإيثيلين ، الستايرين ، اليوريا ، الميلامين ، الفورمالديهايد ، الفينول. في هذه المقالة ، سننظر بالتفصيل في ماهية المواد البوليمرية ، وما هي المواد الكيميائية الخاصة بها و الخصائص الفيزيائيةوالتصنيف والأنواع.

أنواع البوليمرات

سمة من سمات جزيئات هذه المادة كبيرة والتي تتوافق مع القيمة التالية: М> 5 * 103. تسمى المركبات ذات المستوى الأدنى من هذه المعلمة (M = 500-5000) أوليغومرات. في المركبات ذات الوزن الجزيئي المنخفض ، تكون الكتلة أقل من 500. يتم تمييز الأنواع التالية مواد البوليمر: اصطناعي وطبيعي. وتشمل الأخيرة المطاط الطبيعي ، والميكا ، والصوف ، والأسبستوس ، والسليلوز ، وما إلى ذلك. ومع ذلك ، فإن المكان الرئيسي هو البوليمرات الاصطناعية ، التي يتم الحصول عليها نتيجة لهذه العملية. التوليف الكيميائيمن المركبات ذات الوزن الجزيئي المنخفض. اعتمادًا على طريقة تصنيع المواد عالية الجزيئات ، يتم تمييز البوليمرات ، والتي يتم إنشاؤها إما عن طريق التكثيف المتعدد أو عن طريق تفاعل إضافة.

البلمرة

هذه العملية عبارة عن مزيج من مكونات ذات وزن جزيئي منخفض إلى وزن جزيئي مرتفع للحصول على سلاسل طويلة. مستوى البلمرة هو عدد "المرات" في جزيئات تركيبة معينة. في أغلب الأحيان ، تحتوي المواد البوليمرية من ألف إلى عشرة آلاف وحدة من وحداتها. يتم الحصول على المركبات الشائعة الاستخدام التالية عن طريق البلمرة: بولي إيثيلين ، بولي بروبيلين ، بولي فينيل كلوريد ، بولي تترافلورو إيثيلين ، بوليسترين ، بولي بوتادين ، إلخ.

كثرة التكاثف

هذه العملية عبارة عن تفاعل تدريجي ، يتكون من الجمع بين عدد كبير من المونومرات من نفس النوع ، أو زوج من المجموعات المختلفة (A و B) في مكثفات متعددة (جزيئات كبيرة) مع التكوين المتزامن للمنتجات الثانوية التالية: الكربون ثاني أكسيد ، كلوريد الهيدروجين ، الأمونيا ، الماء ، إلخ. عندما يتم الحصول عليها بمساعدة التكثيف المتعدد ، والسيليكون ، والبولي سلفون ، والبولي كربونات ، والبلاستيك الأميني ، والبلاستيك الفينولي ، والبوليستر ، والبولي أميد والمواد البوليمرية الأخرى.

تعدد الإضافات

تُفهم هذه العملية على أنها تكوين بوليمرات نتيجة تفاعلات إضافة متعددة لمكونات أحادية تحتوي على تركيبات تفاعل محدودة لمونومرات مجموعات غير مشبعة (دورات نشطة أو روابط مزدوجة). على عكس التكاثف المتعدد ، يستمر تفاعل الإضافة المتعددة بدون أي منتجات ثانوية. أهم عمليةتعتبر هذه التقنية معالجة والحصول على البولي يوريثان.

تصنيف البوليمرات

حسب التركيب ، تنقسم جميع المواد البوليمرية إلى مواد عضوية غير عضوية وعضوية. أولها (الميكا ، الأسبستوس ، السيراميك ، إلخ) لا تحتوي على الكربون الذري. وهي تعتمد على أكاسيد الألومنيوم والمغنيسيوم والسيليكون وما إلى ذلك. تشكل البوليمرات العضوية الفئة الأكثر شمولاً ؛ فهي تحتوي على ذرات الكربون والهيدروجين والنيتروجين والكبريت والهالوجين والأكسجين. المواد البوليمرية العضوية هي مركبات تحتوي في السلاسل الرئيسية ، بالإضافة إلى تلك المدرجة ، على ذرات السيليكون والألمنيوم والتيتانيوم وعناصر أخرى يمكن أن تتحد مع الجذور العضوية. مثل هذه التوليفات لا تحدث في الطبيعة. هذه هي البوليمرات الاصطناعية حصرا. الممثلون المميزون لهذه المجموعة هم مركبات على أساس السليكون العضوي ، وسلسلتها الرئيسية مبنية من ذرات الأكسجين والسيليكون.

للحصول على بوليمرات بالخصائص المطلوبة ، لا تستخدم التكنولوجيا في كثير من الأحيان مواد "نقية" ، ولكن تستخدم تركيباتها مع مكونات عضوية أو غير عضوية. مثال جيدتستخدم مواد البناء البوليمرية: البلاستيك المعدني ، البلاستيك ، الألياف الزجاجية ، الخرسانة البوليمرية.

هيكل البوليمرات

تعود خصوصية خصائص هذه المواد إلى بنيتها ، والتي بدورها تنقسم إلى الأنواع التالية: الخطية المتفرعة ، الخطية ، المكانية ذات المجموعات الجزيئية الكبيرة والهياكل الهندسية المحددة للغاية ، وكذلك السلم. دعونا نفكر بإيجاز في كل منهم.

المواد البوليمرية ذات البنية المتفرعة خطيًا ، بالإضافة إلى السلسلة الرئيسية للجزيئات ، لها فروع جانبية. تشمل هذه البوليمرات البولي بروبلين والبولي إيزوبوتيلين.

المواد ذات الهيكل الخطي لها سلاسل طويلة متعرجة أو لولبية. تتميز جزيئاتها الكبيرة بشكل أساسي بتكرار المواقع في مجموعة هيكلية واحدة لوصلة أو وحدة كيميائية في السلسلة. تتميز البوليمرات ذات البنية الخطية بوجود جزيئات كبيرة طويلة جدًا مع اختلاف كبير في طبيعة الروابط على طول السلسلة وفيما بينها. يشير هذا إلى الروابط الجزيئية والكيميائية. الجزيئات الكبيرة لهذه المواد مرنة للغاية. وهذه الخاصية هي أساس سلاسل البوليمر ، مما يؤدي إلى خصائص جديدة نوعياً: مرونة عالية ، فضلاً عن عدم وجود هشاشة في الحالة المتصلبة.

الآن دعنا نتعرف على المواد البوليمرية ذات البنية المكانية. تتشكل هذه المواد ، عندما يتم دمج الجزيئات الكبيرة مع بعضها البعض ، روابط كيميائية قوية في الاتجاه العرضي. نتيجة لذلك ، يتم الحصول على بنية شبكية لها أساس غير موحد أو مكاني للشبكة. تتمتع البوليمرات من هذا النوع بمقاومة أكبر للحرارة وصلابة أكبر من البوليمرات الخطية. هذه المواد هي أساس العديد من المواد الهيكلية غير المعدنية.

تتكون جزيئات المواد البوليمرية ذات الهيكل السلمي من زوج من السلاسل المتصلة بواسطة رابطة كيميائية. وتشمل هذه البوليمرات السليكون العضوي ، والتي تتميز بصلابة متزايدة ومقاومة للحرارة ، بالإضافة إلى أنها لا تتفاعل مع المذيبات العضوية.

تكوين المرحلة من البوليمرات

هذه المواد عبارة عن أنظمة تتكون من مناطق غير متبلورة وبلورية. أولهما يساعد على تقليل الصلابة ، ويجعل البوليمر مرنًا ، أي قادر على إحداث تشوهات كبيرة قابلة للانعكاس. تزيد المرحلة البلورية من قوتها وصلابتها ومعامل المرونة وغيرها من المعلمات ، مع تقليل المرونة الجزيئية للمادة. تسمى نسبة حجم كل هذه المناطق إلى الحجم الكلي درجة التبلور ، حيث يحتوي الحد الأقصى (حتى 80 ٪) على بولي بروبيلين ، فلوروبلاست ، بولي إيثيلين كثافة عالية. كلوريد البوليفينيل ، البولي إيثيلين منخفض الكثافة لديهم درجة أقل من التبلور.

اعتمادًا على كيفية تصرف المواد البوليمرية عند تسخينها ، يتم تقسيمها عادةً إلى التلدن بالحرارة واللدائن الحرارية.

البوليمرات الحرارية

هذه المواد لها هيكل خطي في المقام الأول. عندما يتم تسخينها ، فإنها تنعم ، ولكن نتيجة التفاعلات الكيميائية التي تحدث فيها ، تتغير البنية إلى بنية مكانية ، وتتحول المادة إلى مادة صلبة. في المستقبل ، يتم الحفاظ على هذه الجودة. تُبنى بوليمرات البوليمر على هذا المبدأ ، ولا يؤدي تسخينها اللاحق إلى تليين المادة ، بل يؤدي فقط إلى تحللها. لا يذوب خليط التصلد الحراري النهائي أو يذوب ، لذلك فإن إعادة معالجته غير مقبولة. يشتمل هذا النوع من المواد على سيليكون إيبوكسي وفينول فورمالديهايد وراتنجات أخرى.

بوليمرات لدن بالحرارة

هذه المواد ، عند تسخينها ، تنعم أولاً ثم تذوب ، ثم تتصلب عند التبريد اللاحق. لا تخضع البوليمرات اللدائن الحرارية لتغييرات كيميائية أثناء هذا العلاج. نعم هو كذلك هذه العمليةقابل للعكس تمامًا. المواد من هذا النوع لها بنية خطية متفرعة أو خطية من الجزيئات الكبيرة ، والتي تعمل بينها قوى صغيرة ولا توجد على الإطلاق روابط كيميائية. وتشمل هذه البولي إيثيلين ، البولي أميد ، البوليسترين ، إلخ. توفر تقنية المواد البوليمرية من نوع لدن بالحرارة تصنيعها عن طريق القولبة بالحقن في قوالب مبردة بالماء ، والضغط ، والبثق ، والنفخ ، وطرق أخرى.

الخواص الكيميائية

يمكن أن تكون البوليمرات في الحالات التالية: الحالة الصلبة والسائلة وغير المتبلورة والمرحلة البلورية ، وكذلك التشوه عالي المرونة واللزج والزجاجي. يرجع الاستخدام الواسع للمواد البوليمرية إلى مقاومتها العالية لمختلف الوسائط العدوانية ، مثل الأحماض المركزة والقلويات. لا تتأثر بالإضافة إلى ذلك ، مع زيادة وزنها الجزيئي ، تقل قابلية ذوبان المادة في المذيبات العضوية. والبوليمرات ذات التركيب المكاني لا تتأثر عمومًا بالسوائل المذكورة.

الخصائص الفيزيائية

معظم البوليمرات عازلة للكهرباء ، بالإضافة إلى أنها مواد غير مغناطيسية. من بين جميع المواد الإنشائية المستخدمة ، تمتلك فقط أقل الموصلية الحرارية وأعلى سعة حرارية ، فضلاً عن الانكماش الحراري (حوالي عشرين مرة أكبر من المعدن). إن سبب فقدان إحكام الإحكام لمختلف مجموعات الختم تحت ظروف درجات الحرارة المنخفضة هو ما يسمى بالتزجج للمطاط ، بالإضافة إلى الاختلاف الحاد بين معاملات تمدد المعادن والمطاط في الحالة المزججة.

الخواص الميكانيكية

تتميز المواد البوليمرية بمجموعة واسعة من الخصائص الميكانيكية التي تعتمد بشدة على هيكلها. بالإضافة إلى هذه المعلمة ، يمكن أن يكون للعوامل الخارجية المختلفة تأثير كبير على الخواص الميكانيكية للمادة. وتشمل هذه: درجة الحرارة ، التردد ، المدة أو معدل التحميل ، نوع حالة الإجهاد ، الضغط ، طبيعة البيئة ، المعالجة الحرارية ، إلخ. ميزة الخصائص الميكانيكية للمواد البوليمرية هي قوتها العالية نسبيًا مع صلابة منخفضة جدًا (مقارنة للمعادن).

تنقسم البوليمرات عادة إلى صلبة ، معامل المرونة الذي يتوافق مع E = 1-10 GPa (ألياف ، أفلام ، بلاستيك) ، ومواد لينة عالية المرونة ، معامل المرونة منها هو E = 1-10 ميجا باسكال (المطاط) . نظاميات وآلية تدمير هؤلاء وغيرهم مختلفة.

تتميز المواد البوليمرية بتباين واضح للخصائص ، وكذلك انخفاض في القوة ، وتطور الزحف في حالة التحميل على المدى الطويل. إلى جانب ذلك ، لديهم مقاومة عالية إلى حد ما للتعب. بالمقارنة مع المعادن ، فهي تختلف في اعتماد أكثر حدة للخصائص الميكانيكية على درجة الحرارة. إحدى الخصائص الرئيسية للمواد البوليمرية هي قابلية التشوه (المرونة). وفقًا لهذه المعلمة ، في نطاق درجات حرارة واسع ، من المعتاد تقييم خصائصها التشغيلية والتكنولوجية الرئيسية.

مواد الأرضيات البوليمرية

الآن فكر في أحد الخيارات تطبيق عمليالبوليمرات ، التي تكشف عن النطاق الكامل لهذه المواد. تستخدم هذه المواد على نطاق واسع في أعمال البناء والإصلاح والتشطيب ، لا سيما في الأرضيات. تفسر الشعبية الهائلة بخصائص المواد المعنية: فهي مقاومة للتآكل ، وموصلية حرارية منخفضة ، وامتصاص قليل للماء ، وقوية وصلبة للغاية ، ولها صفات عالية من الطلاء والورنيش. يمكن تقسيم إنتاج المواد البوليمرية بشكل مشروط إلى ثلاث مجموعات: لينوليوم (ملفوف) ومنتجات البلاط ومخاليط للأرضيات غير الملحومة. الآن دعونا نلقي نظرة موجزة على كل منهم.

Linoleums مصنوعة من أنواع مختلفةالحشو والبوليمرات. وقد تشمل أيضًا الملدنات ومساعدات المعالجة والأصباغ. اعتمادًا على نوع مادة البوليمر ، يتم تمييز البوليستر (glyphthalic) والبولي فينيل كلوريد والمطاط والكولوكسيلين والطلاءات الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، وفقًا للهيكل ، يتم تقسيمها إلى قاعدة عازلة للصوت والحرارة ، وطبقة واحدة ومتعددة الطبقات ، مع سطح أملس ، مصقول ومموج ، بالإضافة إلى لون واحد ومتعدد الألوان.

مواد الأرضيات غير الملحومة هي الأكثر ملاءمة وصحة في التشغيل ، ولديها قوة عالية. عادة ما يتم تقسيم هذه المخاليط إلى أسمنت بوليمر وخرسانة بوليمر وخلات بولي فينيل.

1. استنادًا إلى البوليمرات ، يتم الحصول على الألياف عن طريق إجبار المحاليل أو الذوبان من خلال المغازل ، ثم التصلب - وهي بولي أميدات ، بولي أكريلونيتريل ، إلخ.

2. يتم الحصول على الأغشية البوليمرية عن طريق البثق من خلال قوالب ذات فتحات مشقوقة أو يتم وضعها على شريط متحرك. يتم استخدامها كمادة عازلة كهربائية ومواد التعبئة والتغليف ، وأساس الأشرطة المغناطيسية.

3. الورنيش - محاليل المواد المكونة للفيلم في المذيبات العضوية.

4. المواد اللاصقة والتركيبات القادرة على ربط المواد المختلفة نتيجة تكوين روابط قوية بين أسطحها بطبقة لاصقة.

5. بلاستيك

6. المركبات (المواد المركبة) - قاعدة بوليمر مدعمة بمادة مالئة.

10.4.2. تطبيقات البوليمرات

1. البولي إيثيلين مقاوم للبيئات العدوانية ، ومقاوم للرطوبة ، وعازل للكهرباء. يتم تصنيع الأنابيب والمنتجات الكهربائية وأجزاء أجهزة الراديو والأفلام العازلة وأغلفة الكابلات الخاصة بخطوط الهاتف والكهرباء.

2. البولي بروبلين - قوي ميكانيكيًا ، مقاوم للانحناء ، التآكل ، المرونة. تستخدم لتصنيع الأنابيب والأفلام وخزانات التخزين وما إلى ذلك.

3. البوليسترين - مقاوم للأحماض. قوي ميكانيكيًا ، عازل للكهرباء يستخدم كعزل كهربائي ومواد إنشائية في الهندسة الكهربائية وهندسة الراديو.

4. بولي فينيل كلوريد - بطيء الاحتراق ، قوي ميكانيكيًا ، مادة عازلة كهربائية.

5. Polytetrafluoroethylene (PTFE) - لا يذوب العازل في المذيبات العضوية. لها خصائص عازلة عالية في نطاق درجات حرارة واسع (من -270 إلى 260 درجة مئوية). كما أنها تستخدم كمواد مضادة للاحتكاك وكارهة للماء.

6. بولي ميثيل ميثاكريلات (زجاج شبكي) - يستخدم في الهندسة الكهربائية كمادة إنشائية.

7. مادة البولي أميد - لديها قوة عالية ، ومقاومة للتآكل ، وخصائص عازلة عالية.

8. المطاط الصناعي (اللدائن).

9. راتنجات الفينول فورمالدهايد - أساس المواد اللاصقة والورنيشات والبلاستيك.

10.5. مواد البوليمر العضوية

10.5.1. راتنجات لدن بالحرارة البلمرة

البولي بروبلين- بوليمر لدن بالحرارة مشتق من غاز البروبيلين C3H6. (CH 2 \ u003d CH - CH 3)

الصيغة الهيكلية

[-CH 2 -CH (CH 3) -] ن.

تتم البلمرة بالبنزين عند درجة حرارة 70 درجة مئوية حسب طريقة النطا. احصل على بوليمر بهيكل منتظم. يتمتع بمقاومة كيميائية عالية ولا يتم تدميره إلا تحت تأثير 98٪ H 2 SO 4 و 50٪ HNO 3 عند درجات حرارة أعلى من 70 درجة.

الخواص الكهربائية مشابهة لمادة البولي إيثيلين. يحتوي الفيلم على نفاذية منخفضة للغاز والبخار. يتم استخدامه لعزل الكابلات عالية التردد وأسلاك التركيب ، كعزل كهربائي للمكثفات عالية التردد.

بوليزوبوتيلينهو منتج بلمرة لغاز الايزوبيوتيلين. الصيغة الهيكلية:

هناك عدة أنواع من البولي إيزوبوتيلين ، السائل ذو الوزن الجزيئي المنخفض (1000) والصلب عالي الوزن الجزيئي (400000). هؤلاء. اعتمادًا على درجة البلمرة ، يمكن أن يكون سائلًا بلزوجة مختلفة ومرنة مثل المطاط. للجزيئات بنية متناظرة خيطية تتفرع في مجموعات جانبية. هذا يمكن أن يفسر لزوجة المادة ، ومرونة أكبر مقارنة بالبولي إيثيلين. إنه عازل كهربائي مع ρ = 10 15-10 16 أوم سم ، ε = 2.25 - 2.35 ، القوة الكهربائية - 16-23 كيلو فولت / مم.

تعتمد مقاومة الصقيع للبولي إيزوبوتيلين على وزنه الجزيئي ، فكلما زاد الوزن ، زادت مقاومة البولي إيزوبوتيلين للصقيع.

في شكل نقي أو في تركيبات ، يستخدم البولي إيزوبوتيلين لتصنيع الأشرطة العازلة ؛ عزل الكابلات عالية التردد (في التركيبات مع البولي إيثيلين) ؛ الأختام؛ مركبات القدر العازلة مواد لاصقة.

بسبب التدفق البارد للبولي إيزوبوتيلين ، يتم استخدام خليط شبيه بالمطاط مكون من 90٪ بولي إيزوبوتيلين و 10٪ بوليسترين مع طبقة من فيلم البوليسترين (الستايروفليكس) لعزل الكابلات عالية التردد. هذا الخليط له خصائص كهربائية عالية في الرطوبة العالية.

البوليسترين- ناتج بلمرة ستيرين - هيدروكربون غير مشبع - فينيل بنزين أو فينيل إيثيلين - CH 2 CHC 6 H 5.

جزيء الستايرين غير متماثل إلى حد ما ، بسبب وجود مجموعات فينولية فيه.

في درجات الحرارة العادية ، يكون الستايرين سائلًا شفافًا عديم اللون. من بين طرق بلمرة الستيرين والحصول على عازل صلب ، فإن أكثر الطرق شيوعًا هي بلمرة الكتلة والمستحلب.

الستيرين مادة سامة وتسبب تهيج الجلد والعين والجهاز التنفسي. يشكل غبار البوليسترين تراكيز متفجرة مع الهواء.

الكثافة - 1.05 جم / سم 3

ρ , أوم سم ، 10 14-10 17

ε = 2.55 - 2.52

البوليسترين مقاوم كيميائيًا ، لا يتأثر بالأحماض المركزة (HNO 3 استثناء) والقلويات ، يذوب في الإيثرات والكيتونات والهيدروكربونات العطرية ولا يذوب في الكحول والماء والزيوت النباتية.

درجة البلمرة تعتمد على الظروف. يمكنك الحصول على بوليمر بوزن جزيئي يصل إلى 600000. ستكون هذه بوليمرات صلبة. تم العثور على تطبيقات للبوليمرات مع M.M. من 40000 إلى 150000. عند التسخين إلى 180 - 300 درجة مئوية ، يمكن إزالة البلمرة. تعتمد الخواص الكهربائية أيضًا على طريقة البلمرة ووجود الشوائب القطبية ، خاصة المستحلبات.

يتم إنتاج منتجات البوليسترين بالضغط والحقن. يتم استخدامه لصنع: فيلم (ستايروفلكس) ، ألواح المصابيح ، إطارات الملفات ، الأجزاء العازلة للمفاتيح ، عوازل الهوائي ؛ أغشية للمكثفات ، إلخ. البوليسترين على شكل أشرطة ، غسالات ، أغطية تستخدم لعزل الكابلات عالية التردد.

العيوب: مقاومة الحرارة المنخفضة والميل إلى الشيخوخة السريعة - ظهور تشققات صغيرة على سطح الشبكة ؛ في هذه الحالة ، تنخفض القوة الكهربائية وتزداد.

بولي كلوروستيرين- يختلف عن البوليسترين في محتوى ذرتين من الكلور في كل حلقة من حلقات السلسلة ونتيجة لذلك مقاومة عالية للحرارة ومقاومة للحرارة.

ε = 2.25 - 2.65

PVC- مركب بوليمر عالي اللدائن الحرارية الاصطناعية مع هيكل خطي من جزيئات ذات هيكل غير متماثل. يرتبط التباين الواضح والقطبية في PVC بالكلور.

يتم الحصول عليها عن طريق بلمرة كلوريد الفينيل H 2 C = CH -Cl. المواد الأولية للإنتاج هي ثنائي كلورو الإيثان والأسيتيلين. الكلوروفينيل مشتق هاليد من الإيثيلين. في درجة الحرارة العادية يكون غازًا عديم اللون ، عند درجة حرارة 12-14 درجة مئوية يكون سائلًا ، وفي -159 درجة مئوية يكون صلبًا. يمكن إجراء بلمرة كلوريد الفينيل بثلاث طرق: الكتلة ، والمستحلب ، وفي المحاليل. الأكثر قابلية للتطبيق هو الماء. توجد درجات من مادة PVC مع إضافة مواد ملدنة ومواد مالئة بخصائص ميكانيكية مختلفة ومقاومة الصقيع ومقاومة الحرارة.

جزيء PVC له الشكل

ε = 3.1 - 3.4 (عند 800 هرتز)

ρ = 10 15-10 16 أوم. سم

بولي كلوريد الفينيل منخفض الرطوبة ، والتغيير في خصائص العزل الكهربائي في جو رطب ضئيل.

يتم تصنيع المنتجات عن طريق الضغط ، التشكيل بالحقن ، الختم ، التشكيل.

يستخدم PVC في شكل مواد بلاستيكية ذات مرونة مختلفة ، في شكل ورنيش لطلاءات واقية. إنه مقاوم كيميائياً للقلويات والأحماض والكحول والبنزين والزيوت المعدنية. الاسترات والكيتونات والهيدروكربونات العطرية تذوبها جزئيًا أو تسبب التورم.

يستخدم PVC في الصناعة الكهربائية في المنتجات التالية:

أ) بنوك البطاريات ؛

ب) خراطيم العزل الكهربائي والحماية الكيميائية ؛

ج) عزل أسلاك وكابلات الهاتف (بديل للرصاص) ؛

د) الحشيات والبطانات العازلة وغيرها من المنتجات.

لا يتم استخدامه في الدوائر عالية التردد كعزل كهربائي بسبب الخسائر العازلة العالية (الموصلية العالية) ، وفي درجات حرارة أعلى من 60-70 درجة مئوية.

خلات البولي فينيل- بوليمرات أسيتات الفينيل السائلة المتحصل عليها نتيجة التفاعل الكيميائي للأسيتيلين (C 2 H 2) وحمض الخليك:

أو CH 2 = CHOCOCH 3. تم الحصول عليها منه خلات الفينيل- سائل متنقل عديم اللون له رائحة أثيري ، يتحلل عند 400 درجة مئوية.

مادة خلات البولي فينيل- عديم اللون والرائحة ويحتل مكانًا متوسطًا بين الراتنجات والمطاط. تعتمد خصائصه على درجة البلمرة. مم. من 10000 إلى 100000 درجة حرارة التليين 40-50 درجة مئوية.

تصبح المنتجات عالية البوليمر عند 50-100 درجة مئوية شبيهة بالمطاط ، وفي درجات الحرارة السلبية - صلبة ومرنة للغاية.

جميع البوليمرات خفيفة الوزن حتى عند 100 درجة مئوية. عند تسخينها ، لا تتحلل أسيتات البولي ينيل إلى مونومر ، ولكنها تتحلل بإزالة حمض الأسيتيك. لا تشتعل. إنه بوليمر قطبي. قابل للذوبان في كحول الإيثرات والكيتونات (الأسيتون) والميثيل (CH 3 OH) والإيثيل (C 2 H 5 OH) ، غير قابل للذوبان في البنزين. ينتفخ قليلاً في الماء ، لكنه لا يذوب.

وهي تستخدم أساسا لإنتاج زجاج الأمان "ثلاثي". يتم استخدامه في تكنولوجيا العزل الكهربائي. الورنيش الذي يعتمد عليه يتم تقييمه لخصائص العزل الكهربائي الجيدة والمرونة وثبات الضوء وعديم اللون.

ميتاكريلات(زجاج عضوي ، زجاج شبكي) - مجموعة كبيرة من إسترات البوليمر عالية من حمض الميثاكريليك ، والتي لها تطبيقات تقنية كبيرة

في الصناعة الكهربائية ، يتم استخدامه كمادة مساعدة.

يتم الحصول عليها عن طريق بلمرة إستر ميثيل حمض الميثاكريليك (ميثيل ميثاكريلات) في وجود البادئ.

عند 573 كلفن ، يتم إزالة بلمرة البولي ميثيل ميثاكريلات لتشكيل مونومر ميثيل ميثاكريلات الأولي.

في التركيب ، يختلف عن أسيتات البولي فينيل في وجود مجموعة ميثيل في السلسلة الجانبية بدلاً من الهيدروجين وفي وجود رابطة تكافؤ لكربون السلسلة الرئيسية مع مجموعة الأثير ليس من خلال الأكسجين ، ولكن من خلال الكربون.

لديه مقاومة منخفضة للحرارة (حوالي 56 درجة مئوية) ؛ ε = 3.3 - 4.5 ؛ ص = 2.3 10 13 - 2 10 12 أوم. م غير مناسب للعزل الكهربائي.

يتم استخدامه كمادة هيكلية وبصرية وزخرفية ، مصبوغة بأصباغ الأنيلين بألوان مختلفة. تصنع منها أغلفة ومقاييس الأدوات ، والنظارات والأغطية الواقية الشفافة ، والأجزاء الشفافة للمعدات ، وما إلى ذلك. تتم معالجة الزجاج العضوي بسهولة: يتم حفره ، ونشره ، وتدويره ، وطحنه ، وصقله. ينحني جيدًا ، ويتم ختمه ولصقه مع محاليل بولي ميثيل ميثاكريلات في ثنائي كلورو إيثان.

كحول بولي فينيل- تكوين بوليمر صلب (-CH 2-CHOH-) ن. يتم الحصول عليها عن طريق التحلل المائي لأسيتات البولي فينيل مع حمض أو قلوي. صيغة كحول البولي فينيل

بوليمر خطي ذو بنية غير متماثلة. يحدد وجود مجموعة OH في كل رابط سلسلة الرطوبة العالية والقطبية للكحول. يذوب فقط في الماء. ρ = 10 7 أوم سم. يتم استخدامه كمادة مساعدة في تصنيع دوائر الراديو المطبوعة.

مقاوم للعفن والبكتيريا. مادة جيدة لتصنيع الأغشية والخراطيم والألواح المقاومة للنفط والبنزين. التسخين عند 170 درجة مئوية لمدة 3-5 ساعات يزيد من مقاومة الماء ويقلل من قابلية ذوبان كحول البولي فينيل.

قلة الأكريلات

قلة قليلة- مركبات كيميائية ذات وزن جزيئي متوسط ​​(أقل من 1000) ، أكبر من المونومرات وأقل من البوليمرات. الخاصية الرئيسية لها هي القدرة على البلمرة بسبب الروابط غير المشبعة ، والتي تحدد الهيكل المكاني أو الخطي للمنتج النهائي. أثناء البلمرة ، لا يتم إطلاق المنتجات ذات الوزن الجزيئي المنخفض ، وبالتالي ، فإن العزل الذي يتم الحصول عليه عن طريق صب أوليغومرات يكون صلبًا ، بدون فراغات ومسام. لا تتطلب شروطًا خاصة للبلمرة (ضغط مرتفع ، درجة حرارة ، بيئة ، إلخ).

تنتج الصناعة مركبات البوليستر والبولي يوريثين والسليكون العضوي وتعديلاتها.

إنه لأمر مدهش مدى تنوع الأشياء من حولنا والمواد التي صنعت منها. في السابق ، في حوالي القرنين الخامس عشر والسادس عشر ، كانت المعادن والخشب هي المواد الرئيسية ، والزجاج بعد ذلك بقليل ، وفي جميع الأوقات تقريبًا الخزف والخزف. لكن قرن اليوم هو وقت البوليمرات ، والتي ستتم مناقشتها بمزيد من التفصيل.

مفهوم البوليمرات

بوليمر. ما هذا؟ يمكنك الإجابة من وجهات نظر مختلفة. من ناحية ، هذا مادة حديثةتستخدم لتصنيع العديد من الأدوات المنزلية والتقنية.

من ناحية أخرى ، يمكن القول أن هذه مادة اصطناعية مركبة خصيصًا تم الحصول عليها بخصائص محددة مسبقًا للاستخدام في مجموعة واسعة من التخصصات.

كل من هذه التعريفات صحيح ، فقط الأول من وجهة نظر الأسرة ، والثاني - من وجهة نظر المادة الكيميائية. تعريف كيميائي آخر هو التالي. البوليمرات هي مركبات تعتمد على أقسام قصيرة من سلسلة الجزيء - المونومرات. تتكرر عدة مرات ، وتشكل بوليمر macrochain. يمكن أن تكون المونومرات مركبات عضوية وغير عضوية.

لذلك السؤال هو: "البوليمر - ما هو؟" - يتطلب إجابة مفصلة ودراسة جميع خصائص ومجالات تطبيق هذه المواد.

أنواع البوليمرات

هناك العديد من تصنيفات البوليمرات وفقًا لـ ميزات مختلفة(الطبيعة الكيميائية ، مقاومة الحرارة ، هيكل السلسلة ، وما إلى ذلك). في الجدول أدناه ، نستعرض بإيجاز الأنواع الرئيسية للبوليمرات.

تتميز أيضًا بوليمرات الهيكل الخطي والشبكة والمتفرعة. يسمح أساس البوليمرات لهم أن يكونوا لدن بالحرارة أو بالحرارة. لديهم أيضًا اختلافات في قدرتهم على التشوه في ظل الظروف العادية.

الخصائص الفيزيائية للمواد البوليمرية

الحالتان الرئيسيتان للتجميع المميز للبوليمرات هما:

• عديم الشكل؛
• بلوري.

كل منها يتميز بمجموعته الخاصة من الخصائص وله أهمية قيمة عملية. على سبيل المثال ، إذا كان البوليمر موجودًا في حالة غير متبلورة ، فيمكن أن يكون سائلًا لزجًا ومادة زجاجية ومركبًا عالي المرونة (المطاط). هذا يجد تطبيقًا واسعًا في الصناعات الكيماويةالصناعة والبناء والهندسة وإنتاج السلع الصناعية.

الحالة البلورية للبوليمرات مشروطة نوعًا ما. في الواقع دولة معينةتتخللها أقسام غير متبلورة من السلسلة ، وبشكل عام ، تبين أن الجزيء بأكمله مناسب جدًا للحصول على ألياف مرنة ، ولكن في نفس الوقت عالية القوة والألياف الصلبة.

نقاط انصهار البوليمرات مختلفة. تذوب العديد من تلك غير المتبلورة في درجة حرارة الغرفة ، ويمكن لبعض البلورات الاصطناعية أن تتحمل درجات حرارة عالية نسبيًا (زجاج شبكي ، ألياف زجاجية ، بولي يوريثين ، بولي بروبيلين).

يمكن صبغ البوليمرات في أغلب الأحيان ألوان مختلفة، بلا حدود. نظرًا لبنيتها ، فهي قادرة على امتصاص الطلاء والحصول على الظلال الأكثر سطوعًا والأكثر غرابة.

الخواص الكيميائية للبوليمرات

تختلف الخصائص الكيميائية للبوليمرات عن تلك الخاصة بالمواد ذات الوزن الجزيئي المنخفض. يفسر ذلك حجم الجزيء ، ووجود مجموعات وظيفية مختلفة في تكوينه ، والاحتياطي الكلي لطاقة التنشيط.

بشكل عام ، هناك عدة أنواع رئيسية من التفاعلات المميزة للبوليمرات:

1. ردود الفعل التي تحددها المجموعة الوظيفية. بمعنى ، إذا كان البوليمر يحتوي على مجموعة OH ، التي تتميز بها الكحوليات ، فإن التفاعلات التي يدخلون فيها ستكون مماثلة لتلك الخاصة بالأكسدة ، والاختزال ، ونزع الهيدروجين ، وما إلى ذلك).
2. التفاعل مع NMS (مركبات ذات وزن جزيئي منخفض).
3. تفاعلات البوليمرات مع بعضها البعض مع تكوين شبكات متشابكة من الجزيئات الكبيرة (بوليمرات الشبكة ، المتفرعة).
4. التفاعلات بين المجموعات الوظيفية داخل جزيء بوليمر كبير.
5. تحلل جزيء ضخم إلى مونومرات (تدمير سلسلة).

جميع ردود الفعل المذكورة أعلاه لها في الممارسة أهمية عظيمةللحصول على بوليمرات ذات خصائص محددة سلفًا وصديقة للإنسان. تجعل كيمياء البوليمرات من الممكن إنشاء مواد مقاومة للحرارة ومقاومة للأحماض والقلويات ، والتي تتمتع في نفس الوقت بمرونة واستقرار كافيين.

استخدام البوليمرات في الحياة اليومية

استخدام هذه المركبات في كل مكان. بالكاد يمكن للمرء أن يتذكر مجالات الصناعة والاقتصاد الوطني والعلوم والتكنولوجيا التي لن تكون هناك حاجة فيها إلى البوليمر. ما هو - اقتصاد البوليمر وانتشاره ، وما الذي يقتصر عليه؟

1. الصناعة الكيميائية (إنتاج البلاستيك ، العفص، تركيب أهم المركبات العضوية).
2. الهندسة الميكانيكية وبناء الطائرات ومصافي النفط.
3. الطب والصيدلة.
4. الحصول على الأصباغ والمبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب والمبيدات الزراعية.
5. صناعة البناء (صناعة السبائك الفولاذية ، الهياكل العازلة للصوت والحرارة ، مواد البناء).
6. تصنيع الألعاب والأطباق والأنابيب والنوافذ والأدوات المنزلية والأواني المنزلية.

تجعل كيمياء البوليمرات من الممكن الحصول على المزيد والمزيد من المواد العالمية تمامًا في خصائصها ، والتي لا تتساوى بين المعادن ولا بين الخشب أو الزجاج.

أمثلة على المنتجات المصنوعة من مواد بوليمرية

قبل تسمية منتجات معينة مصنوعة من البوليمرات (من المستحيل سردها جميعًا ، تنوعها كبير جدًا) ، تحتاج أولاً إلى معرفة ما يقدمه البوليمر. ستكون المواد التي يتم الحصول عليها من البحرية أساس المنتجات المستقبلية.

المواد الرئيسية المصنوعة من البوليمرات هي:

• البلاستيك.
• بولي بروبيلين.
• البولي يوريثين.
• البوليسترين.
• بولي أكريلات.
• راتنجات الفينول فورمالديهايد.
• راتنجات الايبوكسي؛
• كابرون.
• فسكوزي؛
• النايلون.
• مواد لاصقة؛
• أفلام.
• العفص وغيرها.

هذه ليست سوى قائمة صغيرة من التنوع الذي تقدمه الكيمياء الحديثة. حسنًا ، يتضح هنا ما هي الأشياء والمنتجات المصنوعة من البوليمرات - تقريبًا أي أدوات منزلية ، وأدوية ومناطق أخرى (النوافذ البلاستيكية ، والأنابيب ، والأطباق ، والأدوات ، والأثاث ، والألعاب ، والأفلام ، وما إلى ذلك).

البوليمرات في مختلف فروع العلوم والتكنولوجيا

لقد تطرقنا بالفعل إلى مسألة المناطق التي تستخدم فيها البوليمرات. يمكن إعطاء أمثلة توضح أهميتها في العلوم والتكنولوجيا على النحو التالي:

• طلاءات مضادة للكهرباء الساكنة
• الشاشات الكهرومغناطيسية
• حالات جميع الأجهزة المنزلية تقريبًا ؛
• الترانزستورات.
• المصابيح وهلم جرا.

لا توجد حدود للخيال على استخدام المواد البوليمرية في العالم الحديث.

إنتاج البوليمر

بوليمر. ما هذا؟ عمليا كل ما يحيط بنا. أين يتم إنتاجها؟

1. صناعة البتروكيماويات (تكرير البترول).
2. مصانع خاصة لإنتاج المواد البوليمرية والمنتجات منها.

هذه هي القواعد الرئيسية التي يتم على أساسها الحصول على المواد البوليمرية (المركبة).

أدى تطوير التقنيات الحديثة إلى ظهور مواد ذات أداء استثنائي. يمكن أن تحتوي المواد البوليمرية على أوزان جزيئية تتراوح من عدة آلاف إلى عدة ملايين. تحدد الصفات الرئيسية لهذه المواد توزيعها على نطاق واسع. كل عام البوليمرات مسؤولة عن كل شيء كمية كبيرةمنتجات مصنعة. هذا هو السبب في أننا سننظر في ميزاتها بمزيد من التفصيل.

خصائص البوليمر

استخدام البوليمرات واسع جدا. هذا يرجع إلى الصفات الخاصة التي تمتلكها المادة المعنية. اليوم ، توجد معظم المواد البوليمرية مناطق مختلفةموجودة في كل منزل تقريبًا. يتم تحسين عملية إنتاج المواد البوليمرية باستمرار ، ويتم تغيير التركيب ، مما يكتسب صفات تشغيلية جديدة.

يمكن وصف الخصائص الفيزيائية للبوليمرات على النحو التالي:

1. معامل توصيل حراري منخفض. هذا هو السبب في أنه يمكن استخدام بعض البوليمرات كعزل لبعض الوظائف.
2. يرجع ارتفاع TCLE إلى الحركة العالية نسبيًا للروابط والتغير المستمر في معامل التشوه.
3. على الرغم من ارتفاع CLTE ، تعتبر المواد البوليمرية مثالية للرش. في الآونة الأخيرة ، يمكن للمرء أن يواجه في كثير من الأحيان موقفًا يتم فيه تطبيق بوليمر على السطح في شكل طبقة رقيقة لإعطاء المعدن والمواد الأخرى صفات مقاومة للتآكل. التقنيات الحديثةتسمح التطبيقات بالحصول على طبقة رقيقة واقية.
4. يمكن أن تختلف الجاذبية النوعية على مدى واسع إلى حد ما اعتمادًا على خصائص تركيبة معينة.
5. ترجع قوة الشد العالية إلى حد ما إلى زيادة الليونة. بالطبع ، المؤشر أدنى بكثير من تلك الموجودة في المعدن أو السبائك.
6. قوة البوليمرات منخفضة نسبيًا. من أجل زيادة قيمة قوة التأثير ، تتم إضافة العديد من المكونات الإضافية إلى التركيبة ، بسبب الحصول على أنواع خاصة من البوليمرات.
7. ضع في اعتبارك درجة حرارة التشغيل المنخفضة. المواد البوليمرية لا تتكيف بشكل جيد مع الحرارة. هذا هو السبب في أن العديد من الإصدارات يمكن أن تعمل في درجات حرارة لا تتجاوز 80 درجة مئوية. إذا تم تجاوز عتبة درجة الحرارة الموصى بها ، فهناك احتمال أن يؤدي التسخين القوي إلى زيادة ليونة مادة البوليمر. تؤدي اللدونة العالية جدًا إلى انخفاض القوة وتغيير في الخصائص الفيزيائية الأخرى.
8. يمكن أن تختلف المقاومة على مدى واسع إلى حد ما. مثال على هذه البوليمرات هو PVC الصلب ، الذي يبلغ 10 17 أوم × سم.
9. زادت العديد من المواد البوليمرية من القابلية للاشتعال. تحدد هذه اللحظة أنه لا يمكن استخدام البوليمرات في بعض الصناعات. بالإضافة إلى ذلك ، يحدد التركيب الكيميائي أنه أثناء الاحتراق ، يمكن إطلاق مواد سامة أو دخان لاذع.
10. عند استخدام تقنية إنتاج خاصة ، قد يكون للسطح معامل احتكاك منخفض ضد الفولاذ. نتيجة لهذا ، يستمر الطلاء لفترة أطول ، ولا تظهر عليه عيوب.
11. معامل التمدد الخطي من 70 إلى 200 10-6 لكل درجة مئوية.

بالنظر إلى خصائص البوليمرات الشائعة ، لا تنس الصفات التالية:

1. تسمح الخصائص العازلة الجيدة باستخدام مادة بوليمرية دون خوف من حدوث صدمة كهربائية. هذا هو السبب في استخدام البوليمرات غالبًا في إنشاء الأدوات والمعدات المصممة للعمل مع الكهرباء.
2. البوليمرات الخطية قادرة على استعادة شكلها الأصلي بعد التعرض الطويل للإجهاد. مثال على ذلك هو تأثير الحمل المستعرض ، الذي ينحني جزءًا ، ولكن بعد أن يختفي ، لا يتم الحفاظ على الشكل.
3. تعتبر الجودة المهمة لجميع البوليمرات حدوث تغيير كبير في الأداء عند إدخال كمية صغيرة من الشوائب.
4. اليوم ، تم العثور على المواد البوليمرية في مجموعة متنوعة من حالات التجميع. مثال على ذلك هو الغراء والشحوم والمواد المانعة للتسرب والدهانات وبعض المواد البوليمرية الصلبة. أصبحت اللدائن الصلبة ، التي تستخدم في تصنيع مجموعة متنوعة من المعدات ، منتشرة على نطاق واسع. كما لوحظ سابقًا ، تتمتع المادة بمرونة عالية ، بسبب الحصول على السيليكون والمطاط والمطاط الرغوي ومواد بوليمرية أخرى مماثلة.

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن التركيب الكيميائي للمواد البوليمرية يمكن أن يختلف بشكل كبير. يقدم GOST إجراء التقييم النوعيالذي يعتمد على الدرجات.

تستخدم المواد البوليمرية على نطاق واسع في الصناعة ، حيث تتمتع بمقاومة متزايدة للكواشف غير العضوية. هذا هو السبب في أنها تستخدم في إنتاج خزانات ل ماء نظيفأو الكواشف عالية النقاء.

تحدد جميع المعلومات المذكورة أعلاه أن البوليمرات أصبحت منتشرة على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من الصناعات. ومع ذلك ، لا تنس أن هناك عشرات الأنواع الأساسية من المواد البوليمرية ، وكلها لها خصائصها الخاصة. هذا هو السبب في أنه من الضروري النظر بالتفصيل في تصنيف المواد البوليمرية.

تصنيف البوليمرات

هناك عدد كبير نسبيًا من المؤشرات التي يمكن من خلالها تصنيف المواد البوليمرية التركيبية. في الوقت نفسه ، يؤثر التصنيف أيضًا على الصفات التشغيلية الرئيسية. هذا هو السبب في أننا ننظر في أنواع المواد البوليمرية بمزيد من التفصيل.

يتم التصنيف وفقًا لحالة التجميع:

1. صلب. معظم الناس على دراية بالبوليمرات ، حيث يتم استخدامها في تصنيع العلب للأجهزة المنزلية والأدوات المنزلية الأخرى. اسم آخر لهذه المادة هو البلاستيك. في الحالة الصلبة ، تتمتع المادة البوليمرية بقوة عالية وليونة عالية.
2. مواد مرنة. تم استخدام المرونة العالية للهيكل في إنتاج المطاط والمطاط الرغوي والسيليكون وغيرها من المواد المماثلة. تم العثور على معظمها في البناء كعزل ، والذي يرتبط أيضًا بالأداء الأساسي.
3. السوائل. يتم إنتاج عدد كبير نسبيًا من المواد السائلة المختلفة على أساس البوليمرات ، معظموهو قابل للتطبيق أيضًا في البناء. ومن الأمثلة على ذلك الدهانات والورنيشات ومانعات التسرب وغير ذلك الكثير.

بوليمرات سائلة - دهانات
بوليمرات مرنة - طلاء مطاطي

أنواع مختلفةمواد البوليمر لها خصائص أداء مختلفة. هذا هو السبب في أنه ينبغي النظر في ميزاتها. هناك بوليمرات متوفرة تجاريًا موجودة في الحالة السائلة، ولكن بعد دخول التفاعل يصبح صلبًا.

تصنيف البوليمرات حسب المنشأ:

1. مواد اصطناعية تتميز بوزن جزيئي مرتفع.
2. البوليمرات الحيوية ، والتي تسمى أيضًا طبيعية.
3. اصطناعي.

أصبحت المواد البوليمرية ذات الأصل الصناعي أكثر انتشارًا ، حيث يتم تحقيق أداء استثنائي من خلال خلط مجموعة متنوعة من المواد. تم العثور على البوليمرات الاصطناعية في كل منزل تقريبًا اليوم.

يتم تصنيف المواد الاصطناعية أيضًا وفقًا لخصائص الشبكة الجزيئية:

1. خطي.
2. متفرعة.
3. مكاني.

يتم التصنيف أيضًا وفقًا لطبيعة الذرة غير المتجانسة:

1. قد تتضمن السلسلة الرئيسية ذرة أكسجين. يتيح هيكل السلسلة هذا الحصول على بوليستر وبيروكسيدات معقدة وبسيطة.
2. اللولب ، والذي يتميز بوجود ذرة كبريتية في السلسلة الرئيسية. بسبب هذا الهيكل ، يتم الحصول على البولي إيثيثير.
3. يمكنك أيضًا العثور على مركبات في السلسلة الرئيسية التي توجد فيها ذرات الفوسفور.
4. يمكن أن تشمل السلسلة الرئيسية ذرات الأكسجين والنيتروجين. يمكن تسمية المثال الأكثر شيوعًا لمثل هذا الهيكل بالبولي يوريثان.
5. تعد البولي أمينات والبولي أميدات ممثلين بارزين للمواد البوليمرية التي تحتوي على ذرات نيتروجين في سلسلتها الرئيسية.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك نوعان مجموعات كبيرةمواد البوليمر:

1. Carbochain - متغير يحتوي على السلسلة الرئيسية لجزيء HMC مع ذرة كربون واحدة.
2. Heterochain - هيكل يحتوي ، بالإضافة إلى ذرة الكربون ، على ذرات من مواد أخرى.

يوجد ببساطة عدد كبير من أنواع بوليمرات سلسلة الكربون:

1. مركبات عالية الوزن الجزيئي تسمى تفلون.
2. كحول بوليمر.
3. الهياكل ذات السلاسل الرئيسية المشبعة.
4. السلاسل ذات الروابط الأساسية المشبعة ، والتي تتمثل في البولي إيثيلين والبولي بروبيلين. لاحظ أن هذه الأنواع من البوليمرات اليوم منتشرة على نطاق واسع ببساطة ، فهي تستخدم في إنتاج مواد بناءواشياء اخرى.
5. القوات البحرية ، والتي يتم الحصول عليها على أساس معالجة الكحول.
6. المواد المشتقة من معالجة حمض الكربوكسيل.
7. المواد المشتقة من النتريل.
8. المواد التي تم الحصول عليها على أساس الهيدروكربونات العطرية. الممثل الأكثر شيوعًا لهذه المجموعة هو البوليسترين. لقد تم استخدامه على نطاق واسع بسبب صفاته العازلة العالية. اليوم ، يتم استخدام البوليسترين لعزل السكن و المباني غير السكنية, عربةوغيرها من التقنيات.

تحدد جميع المعلومات المذكورة أعلاه أن هناك عددًا كبيرًا من أنواع المواد البوليمرية. تحدد هذه اللحظة أيضًا توزيعها الواسع وتطبيقها في جميع صناعات ومجالات النشاط البشري تقريبًا.

تطبيق البوليمرات

لا يمكن للاقتصاد الحديث وحياة الناس الاستغناء عن المواد البوليمرية. هذا يرجع إلى حقيقة أن لديهم تكلفة منخفضة نسبيًا ، إذا لزم الأمر ، يمكن تغيير الأداء الرئيسي لمهام محددة.

تطبيق المواد البوليمرية

بالنظر إلى استخدام البوليمرات ، يجب الانتباه إلى النقاط التالية:

1. بدأ الإنتاج النشط في بداية القرن العشرين. في البداية ، كانت تقنية الإنتاج تتألف من معالجة المواد الخام منخفضة الجزيئات والسليلوز. نتيجة لمعالجتها ، ظهرت الدهانات والأفلام.
2. أثرت البوليمرات الحديثة على تطور جميع الصناعات. في وقت تطور السينما ، أتاح ظهور الأفلام الشفافة التقاط الصور الأولى.
3. في العالم الحديث ، تُستخدم المواد البوليمرية المدروسة في جميع الصناعات تقريبًا. مثال على ذلك هو استخدام البوليمرات في تصنيع الألعاب ، المعدات ، الأدويةوالأقمشة ومواد البناء وأكثر من ذلك بكثير. بالإضافة إلى ذلك ، فإنها تصبح جزءًا من مواد أخرى لتغيير أدائها الأساسي ، وتستخدم في المعالجة جلد اصليأو المطاط. من خلال استخدام البلاستيك ، تمكن المصنعون من تقليل تكلفة أجهزة الكمبيوتر والأجهزة المحمولة ، مما يجعلها أخف وزنا وأقل سمكًا. إذا قارنا المعدن والبوليمرات ، فإن الفرق في التكلفة يمكن أن يكون كبيرًا ببساطة.
4. أدى التحسين في تكنولوجيا إنتاج المواد البوليمرية إلى ظهور مركبات أكثر حداثة ، والتي تم استخدامها في الهندسة الميكانيكية والعديد من الصناعات الأخرى.
5. يرتبط استخدام البوليمر أيضًا بالفضاء. يمكن الاستشهاد بإنشاء كل من الطائرات والأقمار الصناعية المختلفة كمثال. يسمح لك الانخفاض الكبير في الكتلة بالتغلب على جاذبية الأرض بتكلفة أقل. بالإضافة إلى ذلك ، تشتهر البوليمرات بقدرتها على تحمل الضغوط البيئية مثل تقلبات درجات الحرارة والرطوبة.

في البداية ، تم استخدام المواد منخفضة الجودة منخفضة الجزيئات كمواد خام في إنتاج البوليمرات. هذا هو السبب في وجود عدد كبير من أوجه القصور. ومع ذلك ، أدى تحسين تقنيات الإنتاج إلى حقيقة أن البوليمرات اليوم تتمتع بسلامة عالية في الاستخدام ، ولا تنبعث منها مواد ضارة في بيئة. لذلك ، أصبحت مستخدمة بشكل متزايد في صناعة الأشياء المستخدمة في الحياة اليومية.

في الختام ، نلاحظ أن المنطقة قيد الدراسة تتطور باستمرار ، بسبب ظهور المواد المركبة. إنها أغلى بكثير من البوليمرات ، لكن لها خصائص فيزيائية وكيميائية وميكانيكية استثنائية. في المستقبل القريب ، سيستمر استخدام المواد البوليمرية بنشاط في مجموعة متنوعة من المجالات ، حيث لا توجد بدائل لاستبدالها حتى الآن.

ستحاول المقالة أدناه الإجابة على سؤال حول ماهية البوليمر. هنا سنلقي نظرة على تعريف هذا المصطلح ، وخصائص العلاقات التي تنشأ في الجزيئات ، والتعليم ، والبيانات التاريخية ، وأكثر من ذلك بكثير.

مقدمة

ما هو البوليمر؟ هذه مادة لها طبيعة عضوية أو غير عضوية وتتشكل من خلال روابط كيميائية تسببها وتعطيها شكلاً غير متبلور أو بلوري. ينشأ البوليمر من خلال الجمع بين عدد كبير من وحدات المونومرات البسيطة ، ويسمى الهيكل الناتج جزيء ضخم. يمكن أن يكون نوع الاتصال: تنسيق أو الأنواع الكيميائية. يرتبط مفهوم البوليمر ارتباطًا وثيقًا بالبلاستيك.

تواصل الجزيئات

عند الإجابة على سؤال حول ماهية البوليمر ، من المهم معرفة كيفية ترابط الجزيئات في هذه المادة. في حالة دمج الجزيئات الكبيرة عن طريق قوة فان دير فالس الضعيفة ، يشار إليها باسم اللدائن الحرارية. إذا كان الاتصال الذي يتصلون به هو الطبيعة الكيميائية، إذن - هذا لدن بالحرارة.

هناك أشكال خطية من البوليمرات (السليلوز) والأخرى المتفرعة (الأميلوبكتين). هذا الأخير له هيكل ثلاثي الأبعاد معقد. يحدد هيكل البوليمر مسبقًا وجود وحدة مونومر. هذا جزء من سلسلة يتكرر بانتظام ويتكون من عدة ذرات.

تعليم

البوليمر مادة تتشكل في سلسلة ظواهر مختلفةأثناء تفاعل البلمرة ، وكذلك التكثيف المتعدد. تحتوي هذه المجموعة من المركبات على العديد من المكونات الغذائية الطبيعية ، من بينها: البروتينات (البروتين) ، السكريات الكربوهيدراتية ، سأعلم ، عددًا احماض نوويةعلى الرغم من حقيقة أن هذه هي في الغالب مواد ذات طبيعة عضوية ، فإن المركبات غير العضوية لها أيضًا عدد كبير من التكوينات الكيميائية المماثلة. يتم الحصول على العديد منهم عن طريق التوليف الاصطناعي.

النوعية

المواد المذكورة في هذه المقالة لها العديد من الخصائص التي تسبب حاجة كبيرة لاستخدامها من قبل البشر.
تشمل خصائص الخواص الميكانيكية مرونتها ، وهشاشة منخفضة لسلسلة البوليمرات الزجاجية والبلورية ، بالإضافة إلى القدرة التي يتم من خلالها توجيه الجزيئات الكبيرة في المركب من خلال نشاط المجالات الميكانيكية الموجهة.

حلول البوليمر لها تصنيف عالياللزوجة بتركيزات منخفضة. يمكن أن تذوب بعد اجتياز مرحلة التورم.
الخاصية الرئيسية للنوع الكيميائي هي قدرتها على التغيير السريع لمجموعة خواصها الفيزيائية والميكانيكية تحت تأثير كمية صغيرة من الكواشف. تتميز الجزيئات بمرونة عالية.

أنواع

يتم تحديد تصنيف البوليمرات وفقًا لعدة معايير.

إن النظر إليها من وجهة نظر الكيمياء يسمح لنا بالتمييز بين العناصر غير العضوية والعضوية. تشتمل الأخيرة على مواد تحتوي على مجموعات من الجذور غير العضوية في قاعدة السلسلة. هنا ، يتم تتبع قدرة البوليمرات على تكوين علاقات بين المواد ذات الطبيعة المختلفة. مثال على ذلك مركب السليكون العضوي الذي تم الحصول عليه صناعيا. تستغني الأنواع غير العضوية من البوليمرات مع الكربون في وحدات متكررة ، ولكنها قد تدرجه في بدائل جانبية.

وفقًا للشكل ، يتم تمييز عدة أنواع رئيسية من الوصلات: خطي ، شبكي ، مشط ، مسطح ، متفرع ، وأحيانًا على شكل نجمة (جزء من المجموعة المتفرعة) وغيرها.

يمكن تمييز أنواع أخرى من البوليمرات عن طريق تحديد قطبيتها ، والتي يمكن إيجاد قيمتها بحساب عدد ثنائيات الأقطاب. ما هذا؟

ثنائي القطب هو جزيء له شكل منفصل لتوزيع الشحنات "+" و "-". الارتباط غير القطبي يعوض بشكل متبادل العزم ثنائي القطب للرابطة بين الذرات. تصنف البوليمرات ، التي تتميز بوجود درجة كبيرة من القطبية ، على أنها محبة للماء. المادة البرمائية هي مركب من المونومرات التي تحتوي على وحدات قطبية وغير قطبية.

تجعل تفاعلات البوليمرات مع التسخين من الممكن التمييز بينها بالحرارة والبلاستيك الحراري. الأول يشمل المواد التي تلين عند تسخينها وتتصلب عند التعرض لها درجات الحرارة المنخفضة. العملية قابلة للعكس. البوليمرات بالحرارة تحت تأثير درجات حرارة عاليةلا يتم استعادتها ، ويعتبر رد الفعل لا رجوع فيه.

عمليات التطوير

ما هو البوليمر؟ هذا السؤال نابع من العصور القديمة. ومع ذلك ، فقد تمت صياغته في هذا الشكل مؤخرًا نسبيًا. استخدم الإنسان هذه المواد منذ العصور القديمة. استخدم أسلافنا الحرير ، والمواد القطنية ، والجلود ، والصوف وأكثر من ذلك بكثير لإنشاء عناصر من الملابس ، كمركبات ملزمة ، أثناء المعالجات المختلفة ، إلخ. الطابع العام.
تشغيل المؤسسات الصناعيةبدأ تصنيع البوليمرات المتسلسلة في بداية القرن العشرين. منذ بداية الصناعة لإنتاجها ، تم تقسيم مسارات تكوين المركبات إلى فرعين. الأول كان يعمل في معالجة البوليمرات والأشكال العضوية والطبيعية. بمساعدتهم ، خلقوا مناظر اصطناعية. تتم عملية التوليف ، كقاعدة عامة ، بمشاركة سلسلة من المركبات ذات الوزن الجزيئي المنخفض.

حاليًا ، يستخدم السليلوز كأساس في أحد أكبر الإنتاجات على نطاق واسع. لم تتحسن العملية على الفور. المادة الأولى التي تم الحصول عليها عن طريق التعديل الفيزيائي للسليلوز هي بوليمر السليلويد. ومع ذلك ، تم اكتشافه الأول قبل القرن العشرين - في منتصف القرن التاسع عشر. أعطت حيازة براءة اختراع راتنجات الباكليت ، التي ابتكرها ليو بايكيلاند ، زخماً لبداية التطور السريع للصناعات التي صنعت فيها البوليمرات. حدث هذا في عام 1906. الراتنج المذكور هو نتاج عملية تكثيف الفورمالديهايد المقترن بالفينول. كان من الممكن ملاحظة التحول أثناء التسخين ، ونتيجة لهذه الظاهرة تشكلت مركبات ثلاثية الأبعاد. لعقود من الزمان ، تم استخدام هذا الراتينج في تصنيع العلب لآليات مختلفة ، مثل البطاريات وأجهزة التلفاز والمآخذ وما إلى ذلك.

مساهمة هنري فورد

يعود إنتاج البوليمرات إلى حد كبير إلى الجهود التي بذلها جي فورد. قبل اندلاع الحرب العالمية الأولى ، طور بنشاط صناعة السيارات. في البداية ، استخدم المطاط الطبيعي ، ثم بدأ في تصنيعه بشكل مصطنع. تمت دراسة تصنيع هذا الأخير بقوة وإتقانه في 1937-1939. الدول الرئيسية التي استثمرت الكثير من الوقت والمال والوسائل الأخرى في ذلك هي الاتحاد السوفيتي وإنجلترا والولايات المتحدة الأمريكية وألمانيا. في نفس الفترة ، تم إتقان البوليسترين والبولي فينيل كلوريد ، والذي تم عزل الأسلاك الكهربائية بشكل مثالي. أتاح اكتشاف البولي ميثيل ميثاكريلات إمكانية إنشاء إنتاج واسع النطاق للطائرات خلال سنوات الحرب.

بعد انتهاء الحرب ، بدأ تصنيع أقمشة وألياف البولي أميد في استئناف العمل. بدأ إنتاجهم في التطور حتى قبل الصراع الثاني بين البلدان. في الخمسينيات من القرن العشرين ، تم تطوير طرق للحصول على ألياف البوليستر ، كما تم إتقان تصنيع مواد مثل lavsan و polyethylene tereflatate. مادة البولي بروبيلين (الصوف الصناعي) هي مادة أخرى مثال رئيسيتشغيل الألياف التي تم الحصول عليها أثناء تفاعل البلمرة والتكثيف المتعدد.

هيكل حراري

البوليمر - ما هو؟ بالنظر إلى مثل هذا السؤال ، ذكرنا قدرتها على الاستجابة للمعالجة الحرارية.

عند الخوض في هذا ، من المهم معرفة أن العديد من البوليمرات قابلة للاشتعال. هذه المواد قابلة للاحتراق بسهولة. ومع ذلك ، فإن هذا غير مقبول في معظم الحالات أثناء تصنيعها وتشغيلها. من أجل منع احتمال حدوث مثل هذا الحادث ، تتم إضافة سلسلة خاصة من المواد المضافة إلى تركيبة البوليمر.

هناك مفهوم للبوليمرات المهلجنة ، والتي يتم إنشاؤها عن طريق تضمين تفاعلات التكثيف ، مجموعة مختلفة من المونومرات المكلورة أو المبرومة. تتمتع هذه المركبات بدرجة عالية من المقاومة للصهر ، ولكن عيبها يكمن في حقيقة أنها عند تعرضها لدرجات حرارة عالية ، فإنها تبدأ في تكوين غازات تؤدي إلى عمليات التآكل. هذا يؤثر سلبًا على المعدات الكهربائية الموجودة في مكان قريب.

طرق التشغيل

بمراجعة البوليمرات والبلاستيك ، يمكننا القول أن لديهم خصائص جودة مشتركة. يستخدم كلا المركبين في فروع مختلفة من النشاط البشري ، على سبيل المثال ، في تصنيع الآلات ، للأغراض الزراعية ، في الطب ، في تصنيع الطائرات ، في بناء السفن ، إلخ. لا يمكن لبيئة الشخص اليومية الاستغناء عن هذه المواد. بفضل المركبات ذات النوع الجزيئي العالي ، من الممكن إنتاج ألياف مختلفة ، ومطاط ، وفي الواقع ، بلاستيك. لا ننسى أيضًا أن أجسامنا تعمل بسبب وجود عدد كبير من البوليمرات فيه ، والتي لا تبني الأعضاء والأنسجة فحسب ، بل تعمل أيضًا كوسيلة لاستخراج موارد الطاقة ، على سبيل المثال ، ATP أو NADP ، التي تشكلت أثناء الأكسدة البيولوجيةوالهضم.

دراسة البوليمرات

تمت صياغة تعريف البوليمرات منذ أكثر من 150 عامًا. ومع ذلك ، لم يصبح العلم الذي يدرسها مستقلاً إلا قبل اندلاع الحرب العالمية الثانية ، التي بدأت في عام 1939. لقد حصلت على تطور أقوى بالفعل في الخمسينيات من القرن العشرين ثم تمت دراستها بالتفصيل. في ذلك الوقت ، تم تحديد دور البوليمرات ، وعلاقتها بتطور التقدم في الطبيعة التقنية ، وتأثيرها على الكائنات البيولوجية ، وما إلى ذلك. يرتبط فرع العلم الذي يدرس هذه المركبات ارتباطًا وثيقًا بأقسام مختلفة من الكيمياء والفيزياء و مادة الاحياء.