В природе существует много высокомолекулярных соединений, которые можно разделить на три большие группы: неорганические, органические и элементоорганических. К неорганическим полимеров относят кварц, алмаз, графит, силикаты и др ..Органические полимеры разделяют на природные (каучук, целлюлоза, крахмал, шерсть, шелк, лен, хлопок), и синтетические (полиэтилен, капрон и т.д.).
Среди природных полимеров выделяют группу биополимеров — белковые вещества и нуклеиновые кислоты. Однако все большее значение приобрели синтетические высокомолекулярные соединения, такие как полимеры. Синтетические полимеры получают полимеризацией и поликонденсацией. Полимеры (гр.
Polimeres — «много частей») — это продукты сообщения многих молекул в одну большую молекулу, вследствие чего меняются свойства исходного продукта. Молекулы полимеров могут иметь линейную, разветвленную и сшитую структуру. Это сказывается на свойствах пластмасс, в частности, приводит такие их свойства, как термопластичность и термореактивнись.
Класификация текстильных волокон и нитей
Термопластичные полимеры — полимеры, которые после нагрева и последующего охлаждения сохраняют свои свойства (полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид).
Термореактивные полимеры — полимеры, которые после нагрева и последующего охлаждения теряют пластичность и некоторые другие свойства (фенолформальдегидные смолы). Свойства полимеров зависят от молекулярной массы, химического состава и структуры молекул.
Полимеризация — процесс последовательного соединения молекул низкомолекулярного вещества с образованием высокомолекулярного Полимеризацией этилена и его гомологов добывают полиэтилен, полипропилен и многие другие. Поликонденсация — реакция образования полимера вследствие взаимодействия функциональных групп молекул мономера, которая происходит с выделением воды, аммиака или других низкомолекулярных соединений Поликонденсацией формалина с карболовой кислотой добывают карболит.
Основными представителями полимерных материалов является пластмассы, каучуки и волокна.
2.Искусственные волокна(ацетатный шелк, вискоза), их свойства и применение.
Волокна – это вырабатываемые из природных или синтетических полимеров длинные гибкие нити, из которых изготавливается пряжа и другие текстильные изделия. Волокна подразделяются на природные и химические. Природные, или натуральные, волокна- это материалы животногоили растительного происхождения: шёлк, шерсть, хлопок, лён. Химические волокна получают путём химической переработки природных (прежде всего целлюлозы) или синтетических полимеров. К химическим волокнам относятся вискозные, ацетатные волокна, а также капрон, нейлон, лавсан и многие другие.
Синтетические волокна – вырабатываемые из синтетических полимеров (полиамидного, поливинилхлоридного).
Искусственные волокна – продукты химической переработки высокомолекулярных природных веществ (целлюлозы, природного каучука, белков).
Вискозное волокное —искусственное целлюлозное волокно, получаемое переработкой природной целлюлозы. Производится в виде текстильных и кордовых нитей и штапельного волокна.
Синтетические волокна
Вискозное волокно является одним из первых искусственных волокон, нашедших практическое применение. Основные качества вискозы: приятна на ощупь, воздухопроницаема, гигроскопична. Высокая интенсивность цвета позволяет создавать изделия ярких расцветок. Изменяя толщину и характер волокон, можно получать полотна, очень похожие на натуральные — на шерсть, хлопок, шелк и лен. В пряжу для вязания вискоза входит в составе смесового волокна, обычно с хлопком, а также с шерстью, с мохером.
Применяется главным образом для получения вискозного волокна, пленки (целлофан), искусственной кожи (кирза).
К недостаткам вискозного волокна относятся лёгкая сминаемость, значительная потеря прочности в мокром состоянии и недостаточная устойчивость к истиранию. Эти недостатки в той или иной степени могут быть устранены последующими модификациями и обработкой.
Ацетатные волокна — один из основных видов искусственных волокон; получают из ацетилцеллюлозы. В зависимости от типа исходного сырья различают триацетатное волокно (из триацетилцеллюлозы) и собственно ацетатные волокна (из частично омыленной, т. е. вторичной, ацетилцеллюлозы).
Ацетатные волокна вдвое превосходят вискозные и медноаммиачные волокна по эластичности; поэтому ткани из них отличаются пониженной сминаемостью. Кроме того, ацетатные волокна приятны на ощупь, мягки, обладают способностью пропускать ультрафиолетовые лучи. Окрашиваются ацетатные волокна только специальными типами красителей, которые непригодны для большинства других волокон. Это даёт возможность получать разнообразные колористические эффекты на изделиях из смеси ацетатных волокон и волокон других типов. Триацетатное волокно характеризуется более низкой гигроскопичностью, но большей эластичностью и меньшей сминаемостью, чем изделия из ацетатного волокна. При 65%-ной относительной влажности триацетатное волокно собирает 2,5—3 % влаги, а ацетатное 6—7 % .
Основные области применения ацетатных волокон — изготовление изделий широкого потребления (верхней одежды, женского нижнего белья, подкладочных и платяных тканей). Ацетатное штапельное волокно применяют для частичной замены шерсти при изготовлении тонких сукон и некоторых трикотажных изделий. Использование ацетатных волокон позволяет снижать сминаемость изделий. Триацетатные гидрофобные нити применяют как электроизоляционный материал.
Недостатки ацетатных волокон:
Прочность при разрыве ацетатных волокон невысока. Ацетатные волокна характеризуются недостаточно высокой термостабильностью. Поэтому изделия из ацетатных волокон можно гладить только через влажную ткань. К недостаткам изделий из ацетатных волокон относятся также низкая устойчивость к истиранию и высокая электризуемость.
3.Каучуки — натуральные или синтетическиематериалы,
характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём специальной обработки получают резину. Природный каучук получают из жидкости молочно-белого цвета, называемой латексом, — млечного сока каучуконосных растений.В технике из каучуков изготовляют шины для автотранспорта, самолётов, велосипедов; каучуки применяют для электроизоляции, а также производства промышленных товаров и медицинских приборов.
Натуральный (природный) каучук (НК) представляет собой высокомолекулярный непредельный углеводород, молекулы которого содержат большое количество двойных связей; состав его может быть выражен формулой (C5H8)n (где величина nсоставляет от 1000 до 3000); он является полимером изопрена:
В разработке синтеза каучука Лебедев пошёл по пути подражания природе. Поскольку натуральный каучук — полимер диенового углеводорода, то Лебедев воспользовался также диеновым углеводородом, только более простым и доступным — бутадиеном
В разработке синтеза каучука Лебедев пошёл по пути подражания природе. Поскольку натуральный каучук — полимер диенового углеводорода, то Лебедев воспользовался также диеновым углеводородом, только более простым и доступным — бутадиеном
В качестве катализатора полимеризации 1,3-бутадиена С. В. Лебедеввыбрал металлический натрий, впервые применённый для полимеризации непредельных углеводородов русским химиком А. А. Кракау
Контроль знаний:
1.Что называют полимерами? На конкретных примерах поясните чем отличается мономер и структурное звено полимера.
2.Опишите свойства полиэтилена, полипропилена и тефлона. Где применяют эти вещества?
3.Какие полимеры называют термопластичными? Приведите примеры.
Домашнее задание:
Проработать: Л1.стр 203-207,пересказ конспекта лекции №16.
Лекция № 17.
Синтетические полимеры. Получение синтетических полимеров реакциями полимеризации и поликонденсации. Структура полимеров: линейная, разветвленная и пространственная. Представители синтетических пластмасс: полиэтилен низкого и высокого давления, полипропилен и поливинилхлорид. Синтетические волокна: лавсан, нитрон и капрон.
Основные понятия и термины по теме:полимеры и их классификация,искусственные и синтетические полимеры, волокна: ацетатный шёлк, вискоза, лавсан, нитрон, капрон, полипропилен, поливинилхлорид.
План изучения темы:
(перечень вопросов, обязательных к изучению):
1. Синтетические полимеры.Представители синтетических пластмасс иих характеристика.
2.Синтетические волокна: лавсан, нитрон и капрон.
3. Разработка рекомендаций по использованию пластмасс в быту.
Содержание лекции:
Дата добавления: 2018-04-04 ; просмотров: 666 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник: studopedia.net
Полимеры
Высокомолекулярные вещества, состоящие из больших молекул цепного строения, называются полимерами (от греч. «поли» — много, «мерос» — часть). |
Например , полиэтилен, получаемый при полимеризации этилена CH2=CH2:
…-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-… или (-CH2—CH2-)n
Молекула полимера называется макромолекулой (от греч. «макрос» — большой, длинный). Молекулярная масса макромолекул достигает десятков — сотен тысяч (и даже миллионов) атомных единиц.
Соединения, из которых образуются полимеры, называются мономерами.
Например , пропилен (пропен) СН2=СH–CH3 является мономером полипропилена
Группа атомов, многократно повторяющаяся в цепной макромолекуле, называется ее структурным звеном.
Мономеры – низкомолекулярные вещества, из которых образуются полимеры. |
Степень полимеризации – число, показывающее количество элементарных звеньев в молекуле полимера.
Степень полимеризации обычно обозначается индексом «n» за скобками, включающими в себя структурное (мономерное) звено: (–CH2–CH2–)n.
Классификация полимеров
Полимеры, макромолекулы которых построены строго определенным способом, называют регулярными.
Полимер называется стереорегулярным, если заместители R в основной цепи макромолекул (–CH2–CHR–)n расположены упорядоченно.
Стереорегулярные полимеры обладают гораздо лучшими свойствами – пластичностью, прочностью и теплостойкостью; они способны кристаллизоваться, в отличие от нерегулярных.
Классификация по структуре
По структуре полимеры делятся на: линейные, разветвленные и пространственные.
Химические связи имеются и между цепями, образуя пространственную структуру
Линейные — макромолекулы состоят из последовательности повторяющихся звеньев с большим отношением длины молекулы к ее поперечному размеру (целлюлоза, полиэтилен низкого давления, капрон).
Разветвленные — макромолекулы которых имеют боковые ответвления от цепи, называемой главной или основной (крахмал).
Сетчатые (пространственные) — химические связи имеются и между цепями (резина, фенолформальдегидные смолы).
Классификация по происхождению
По способу получения полимеры делятся на: природные, синтетические и искусственные.
Природные полимеры непосредственно существуют в природе (крахмал, целлюлоза и др.).
Синтетические полимеры получают полностью химическим путем в реакциях полимеризации и поликонденсации (полиэтилен, полихлорвинил, фенол-формальдегидные смолы, метилметакрилат и т.д.). Не имеют аналогов в природе.
Искусственные – получают модификацией натуральных полимеров (вискоза –модифицированная целлюлоза, резина –модификация натурального каучука).
Классификация по химическому характеру
По химическому характеру и составу полимеры и химические волокна бывают: полиэфирные, полиамидные, элементоорганические (например, кремнийорганические полимеры).
Полиэфирные полимеры — содержат группу сложных эфиров -СОО-.
Полиамидные полимеры — содержат пептидную связь -СО-NH2-.
Элементоорганические полимеры — содержат атомы других химических элементов (помимо С, Н, О, N).
Классификация по способу получения
Полимеры получают либо реакциями полимеризации, либо поликонденсацией.
Полимеризация — процесс образования высокомолекулярного вещества(полимера) путём многократного присоединения молекул мономера к активным центрам в растущей молекуле полимера. |
Например , образование полиэтилена происходит по механизму полимеризации:
Поликонденсация – процесс образования высокомолекулярных соединений, протекающий по механизму замещения и сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных продуктов (обычно это вода). |
Например , образование капрона протекает по механизму поликонденсации:
Свойства полимеров
По свойствам полимеры можно разделить на: термореактивные, термопластичные и эластомеры.
Термореактивные полимеры — пластмассы, переработка которых в изделия сопровождается необратимой химической реакцией, приводящей к образованию неплавкого и нерастворимого материала.
Например , фенолформальдегидные смолы, полиуретан.
Термопластичные полимеры — меняют форму в нагретом состоянии и сохраняют её после охлаждения.
Например , полиэтилен, полистирол, полихлорвинил и т.д.
Эластомеры – обладают высокоэластичными свойствами в широком интервале температур.
Например , натуральный каучук.
Полимеризация и поликонденсация
Полимеризация
Степень полимеризации — это число, показывающее сколько молекул мономера соединилось в макромолекулу.
Степень полимеризации обычно обозначается индексом «n» за скобками, включающими в себя структурное (мономерное) звено: (–CH2–CH2–)n
- В основе полимеризации лежит реакция присоединения.
- Полимеризация – цепная реакция, включает стадии инициирования, роста и обрыва цепи.
- Элементный состав (молекулярные формулы) мономера и полимера одинаков.
Катализаторами полимеризации могут быть: металлический натрий, пероксиды, кислород, металлоорганические соединения, комплексные соединения.
Процесс образования высокомолекулярных соединений при совместной полимеризации двух или более различных мономеров называют сополимеризацией.
Например , схема сополимеризации этилена с пропиленом:
Важнейшие синтетические полимеры
Изображение с портала orgchem.ru
Важнейшие синтетические полимеры, получаемые реакцией полимеризации, и области их применения:
Метиловый эфир метакриловой кислоты
Термопластичный (t = 260-320 0 C)
Мономер: бутадиен-1,3 (дивинил)
Поликонденсация
Поликонденсация – процесс образования высокомолекулярных соединений, протекающий по механизму замещения и сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных продуктов, обычно это вода. |
- В основе поликонденсации лежит реакция замещения.
- Поликонденсация – процесс ступенчатый, т.к. образование макромолекул происходит в результате последовательного взаимодействия мономеров, димеров или n-меров как между собой, так и друг с другом.
- Помимо высокомолекулярного соединения, в реакции поликонденсации образуется второе, низкомолекулярное вещество (обычно это вода).
Важнейшие синтетические полимеры, получаемые реакцией поликонденсации, и области их применения:
Мономер: Рибоза, ортофосфорная кислота, азотистые основания
Источник: chemege.ru
Полимерные волокна
Очень широко для получения армирующих волокон используются высокопрочные высокомодульные полимеры. Предельно ориентированные арамидные волокна на основе ароматических полиамидов выпускаются в разных странах под различными названиями. В России — эго СВМ и армос, в США — кевлар. Из таких волокон изготовляют комплексные нити, жгуты, ленты, ткани, нетканые материалы и другие армирующие наполнители.
Высокомодульные органические волокна в силу своего химического строения и надмолекулярной организации обладают чрезвычайно высокими прочностью (до 5,0. 5,5 ГПа) и модулем упругости (до 160. 180 ГПа), они термо- и теплостойки, устойчивы к воздействию органических растворителей, нефтепродуктов и минеральных масел.
В последние годы появились волокна из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, которые наряду с высокой прочностью обладают отличными сопротивлением истиранию, светостойкостью, химсгой- костью и низкой плотностью. Однако они уступают арамидным волокнам по показателям ползучести, теплостойкости и горючести.
Органопластики — композиционные материалы, состоящие из полимерной матрицы и наполнителей — синтетических волокон — капрона, нитрона, лавсана. Органопластики обладают высокой удельной прочностью в сочетании с хорошими пластичностью и ударной вязкостью. Их характерной особенностью является единая полимерная природа матриц и армирующих волокон, им свойственно химическое взаимодействие и прочная связь. Полимерная природа волокнистого наполнителя придает органопластам способность к пластической деформации без хрупкого разрушения.
В органопласте, армированном полимерными волокнами, происходит диффузия полимерного связующего в поверхностные слои волокон с образованием промежуточного межфазного слоя. Благодаря этому свойства наполнителя в составе композиционного материала отличаются от свойств исходного волокна. Органопластики имеют бездефектную и практически беснористую структуру (пористость
1. 3 %). Слабым местом при нагружении материала являются межмолекулярные связи в самом волокне, а не граница его раздела с матрицей. Органопластики, особенно с эластичным наполнителем, имеют очень высокую ударную вязкость. Предельная деформация при сжатии определяется искривлением эластичных волокон. Повысить прочность при сжатии таких КМ можно дополнительным армированием органопластиков борными или углеродными волокнами.
Источник: ozlib.com
Полимеры и их классификация. Пластмассы и волокна: их характеристика.
В природе существует много высокомолекулярных соединений, которые можно разделить на три большие группы: неорганические, органические и элементоорганических. К неорганическим полимеров относят кварц, алмаз, графит, силикаты и др .. Органические полимеры разделяют на природные (каучук, целлюлоза, крахмал, шерсть, шелк, лен, хлопок), и синтетические (полиэтилен, капрон и т.д.).
Среди природных полимеров выделяют группу биополимеров — белковые вещества и нуклеиновые кислоты. Однако все большее значение приобрели синтетические высокомолекулярные соединения, такие как полимеры. Синтетические полимеры получают полимеризацией и поликонденсацией. Полимеры (гр.
Polimeres — «много частей») — это продукты сообщения многих молекул в одну большую молекулу, вследствие чего меняются свойства исходного продукта. Молекулы полимеров могут иметь линейную, разветвленную и сшитую структуру. Это сказывается на свойствах пластмасс, в частности, приводит такие их свойства, как термопластичность и термореактивнись.
Термопластичные полимеры — полимеры, которые после нагрева и последующего охлаждения сохраняют свои свойства (полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид).
Термореактивные полимеры — полимеры, которые после нагрева и последующего охлаждения теряют пластичность и некоторые другие свойства (фенолформальдегидные смолы). Свойства полимеров зависят от молекулярной массы, химического состава и структуры молекул.
Полимеризация — процесс последовательного соединения молекул низкомолекулярного вещества с образованием высокомолекулярного Полимеризацией этилена и его гомологов добывают полиэтилен, полипропилен и многие другие. Поликонденсация — реакция образования полимера вследствие взаимодействия функциональных групп молекул мономера, которая происходит с выделением воды, аммиака или других низкомолекулярных соединений Поликонденсацией формалина с карболовой кислотой добывают карболит.
Основными представителями полимерных материалов является пластмассы, каучуки и волокна.
2.Искусственные волокна(ацетатный шелк, вискоза), их свойства и применение.
Волокна – это вырабатываемые из природных или синтетических полимеров длинные гибкие нити, из которых изготавливается пряжа и другие текстильные изделия. Волокна подразделяются на природные и химические. Природные, или натуральные, волокна — это материалы животного или растительного происхождения: шёлк, шерсть, хлопок, лён. Химические волокна получают путём химической переработки природных (прежде всего целлюлозы) или синтетических полимеров. К химическим волокнам относятся вискозные, ацетатные волокна, а также капрон, нейлон, лавсан и многие другие.
Синтетические волокна – вырабатываемые из синтетических полимеров (полиамидного, поливинилхлоридного).
Искусственные волокна – продукты химической переработки высокомолекулярных природных веществ (целлюлозы, природного каучука, белков).
Вискозное волокное —искусственное целлюлозное волокно, получаемое переработкой природной целлюлозы. Производится в виде текстильных и кордовых нитей и штапельного волокна.
Вискозное волокно является одним из первых искусственных волокон, нашедших практическое применение. Основные качества вискозы: приятна на ощупь, воздухопроницаема, гигроскопична. Высокая интенсивность цвета позволяет создавать изделия ярких расцветок. Изменяя толщину и характер волокон, можно получать полотна, очень похожие на натуральные — на шерсть, хлопок, шелк и лен. В пряжу для вязания вискоза входит в составе смесового волокна, обычно с хлопком, а также с шерстью, с мохером.
Применяется главным образом для получения вискозного волокна, пленки (целлофан), искусственной кожи (кирза).
К недостаткам вискозного волокна относятся лёгкая сминаемость, значительная потеря прочности в мокром состоянии и недостаточная устойчивость к истиранию. Эти недостатки в той или иной степени могут быть устранены последующими модификациями и обработкой.
Ацетатные волокна — один из основных видов искусственных волокон; получают из ацетилцеллюлозы. В зависимости от типа исходного сырья различают триацетатное волокно (из триацетилцеллюлозы) и собственно ацетатные волокна (из частично омыленной, т. е. вторичной, ацетилцеллюлозы).
Ацетатные волокна вдвое превосходят вискозные и медноаммиачные волокна по эластичности; поэтому ткани из них отличаются пониженной сминаемостью. Кроме того, ацетатные волокна приятны на ощупь, мягки, обладают способностью пропускать ультрафиолетовые лучи. Окрашиваются ацетатные волокна только специальными типами красителей, которые непригодны для большинства других волокон. Это даёт возможность получать разнообразные колористические эффекты на изделиях из смеси ацетатных волокон и волокон других типов. Триацетатное волокно характеризуется более низкой гигроскопичностью, но большей эластичностью и меньшей сминаемостью, чем изделия из ацетатного волокна. При 65%-ной относительной влажности триацетатное волокно собирает 2,5—3 % влаги, а ацетатное 6—7 % .
Основные области применения ацетатных волокон — изготовление изделий широкого потребления (верхней одежды, женского нижнего белья, подкладочных и платяных тканей). Ацетатное штапельное волокно применяют для частичной замены шерсти при изготовлении тонких сукон и некоторых трикотажных изделий. Использование ацетатных волокон позволяет снижать сминаемость изделий. Триацетатные гидрофобные нити применяют как электроизоляционный материал.
Недостатки ацетатных волокон:
Прочность при разрыве ацетатных волокон невысока. Ацетатные волокна характеризуются недостаточно высокой термостабильностью. Поэтому изделия из ацетатных волокон можно гладить только через влажную ткань. К недостаткам изделий из ацетатных волокон относятся также низкая устойчивость к истиранию и высокая электризуемость.
3.Каучуки — натуральные или синтетическиематериалы,
характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём специальной обработки получают резину. Природный каучук получают из жидкости молочно-белого цвета, называемой латексом, — млечного сока каучуконосных растений. В технике из каучуков изготовляют шины для автотранспорта, самолётов, велосипедов; каучуки применяют для электроизоляции, а также производства промышленных товаров и медицинских приборов.
Натуральный (природный) каучук (НК) представляет собой высокомолекулярный непредельный углеводород, молекулы которого содержат большое количество двойных связей; состав его может быть выражен формулой (C5H8)n(где величина n составляет от 1000 до 3000); он является полимером изопрена:
В разработке синтеза каучука Лебедев пошёл по пути подражания природе. Поскольку натуральный каучук — полимер диенового углеводорода, то Лебедев воспользовался также диеновым углеводородом, только более простым и доступным — бутадиеном
В разработке синтеза каучука Лебедев пошёл по пути подражания природе. Поскольку натуральный каучук — полимер диенового углеводорода, то Лебедев воспользовался также диеновым углеводородом, только более простым и доступным — бутадиеном
В качестве катализатора полимеризации 1,3-бутадиена С. В. Лебедев выбрал металлический натрий, впервые применённый для полимеризации непредельных углеводородов русским химиком А. А. Кракау
Контроль знаний:
1.Что называют полимерами? На конкретных примерах поясните чем отличается мономер и структурное звено полимера.
2.Опишите свойства полиэтилена, полипропилена и тефлона. Где применяют эти вещества?
3.Какие полимеры называют термопластичными? Приведите примеры.
Домашнее задание:
Проработать: Л1.стр 203-207,пересказ конспекта лекции №16.
Лекция № 17.
Синтетические полимеры. Получение синтетических полимеров реакциями полимеризации и поликонденсации. Структура полимеров: линейная, разветвленная и пространственная. Представители синтетических пластмасс: полиэтилен низкого и высокого давления, полипропилен и поливинилхлорид. Синтетические волокна: лавсан, нитрон и капрон.
Основные понятия и термины по теме: полимеры и их классификация, искусственные и синтетические полимеры, волокна: ацетатный шёлк, вискоза, лавсан, нитрон, капрон, полипропилен, поливинилхлорид.
План изучения темы:
(перечень вопросов, обязательных к изучению):
1. Синтетические полимеры.Представители синтетических пластмасс и их характеристика.
2.Синтетические волокна: лавсан, нитрон и капрон.
3. Разработка рекомендаций по использованию пластмасс в быту.
Содержание лекции:
Источник: poisk-ru.ru