Wabashpress.ru

Техника Гидропрессы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Общие сведения о полимерах и их классификация. Синтез полимеров

Общие сведения о полимерах и их классификация. Синтез полимеров.

Общие сведения о полимерах и материалах на их основе. Использование полимеров и их пожарная опасность.

Классификация полимеров (по составу основной цепи макромолекул, по структуре макромолекул, по поведению при нагревании, по горючести, по способу получения).

Классификация реакций синтеза полимеров (полимеризация, поликонденсация).

Физико-химические, пожароопасные и токсикологические свойства полимеров.

Основные реакции термического разложения и горения полимеров

(основные виды деструкции, термическое и термоокислительное

Общие сведения о полимерах и материалах на их основе. Использование полимеров на объектах хозяйствования, их пожарная опасность

Полимером называют химическое вещество, имеющее большую молекулярную массу и состоящее из большого числа периодически повторяющихся фрагментов, связанных химическими связями. Указанные фрагменты называются элементарными звеньями.

Таким образом, признаки полимеров следующие: 1. очень большая молекулярная масса (десятки и сотни тысяч). 2. цепное строение молекул (чаще простые связи).

Следует отметить, что полимеры уже сегодня успешно конкурируют со всеми другими материалами, используемыми человечеством с древности.

полимеры биологического и медицинского назначения

ионно — и электронно-обменные материалы

тепло- и термостойкие пластики

строительные и конструкционные материалы

ПАВы и материалы, стойкие к агрессивной среде.

Быстрое расширение производства полимеров привело к тому, что их пожароопасность (а все они горят лучше, чем дерево) стала национальным бедствием для многих стран. При их горении и разложении образуются различные вещества, в основном токсичные для человека. Знать опасные свойства образующихся веществ необходимо для успешной борьбы с ними.

Классификация полимеров по составу основной цепи макромолекул (наиболее распространенная):

I. Карбоцепные ВМС – основные полимерные цепи построены только из углеродных атомов

II. Гетероцепные ВМС – основные полимерные цепи, помимо атомов углерода, содержат гетероатомы (кислород, азот, фосфор, серу и т.д.)

III. Элементоорганические полимерные соединения – основные цепи макромолекул содержат элементы, не входящие в состав природных органических соединений (Si, Al, Ti, B, Pb, Sb, Sn и др.)

Каждый класс подразделяется на отдельные группы в зависимости от строения цепи, наличия связей, количества и природы заместителей, боковых цепей. Гетероцепные соединения классифицируются, кроме того, с учетом природы и количества гетероатомов, а элементоорганические полимеры – в зависимости от сочетания углеводородных звеньев с атомами кремния, титана, алюминия и т.д.

а) полимеры с насыщенными цепями: полипропилен – [-CH2-CH-]n,

полиэтилен – [-CH2-CH2-]n; CH3

б) полимеры с ненасыщенными цепями: полибутадиен – [-CH2-CH=CH-CH2-]n;

в) галоген замещенные полимеры: тефлон – [-CF2-CF2-]n, ПВХ – [-CH2-CHCl-]n;

г) полимерные спирты: поливиниловый спирт – [-CH2-CH-]n;

д) полимеры производных спиртов: поливинилацетат – [-CH2-CH-]n;

е) полимерные альдегиды и кетоны: полиакролеин – [-СН2-СН-]n;

ж) полимеры карбоновых кислот: полиакриловая кислота – [-СН2-СН-]n;

з) полимерные нитрилы: ПАН – [-СН2-СН-]n;

и) полимеры ароматических углеводородов: полистирол – [-СН2-СН-]n.

Полимеры, содержащие в основной цепи атомы кислорода:

а) простые полиэфиры: полигликоли – [-СН2-СН2-О-]n;

б) сложные полиэфиры: полиэтиленгликольтерефталат –

в) полимерные перекиси: полимерная перекись стирола – [-СН2-СН-О-О-]n;

2. Полимеры, содержащие в основной цепи атомы азота:

а) полимерные амины: полиэтилендиамин – [-СН2–СН2–NН-]n;

б) полимерные амиды: поликапролактам – [-NН—(СH2)5—С-]n;

3.Полимеры, содержащие в основной цепи одновременно атомы азота и кислорода – полиуретаны: [-С—NН—R—NН—С—О—R—О-]n;

4.Полимеры, содержащие в основной цепи атомы серы:

а) простые политиоэфиры [-(СН2)4– S-]n;

б) политетрасульфиды [-(СН2)4-S — S-]n;

5.Полимеры, содержащие в основной цепи атомы фосфора,

1.Кремнийорганические полимерные соединения

а) полисилановые соединения R R

б) полисилоксановые соединения

в) поликарбосилановые соединения

г) поликарбосилоксановые соединения

2. Титанорганические полимерные соединения, например:

3. Алюминийорганические полимерные соединения, например:

Классификация полимеров по структуре макромолекул

Макромолекулы могут иметь линейную, разветвленную и пространственную трехмерную структуру.

Линейные полимеры состоят из макромолекул линейной структуры; такие макромолекулы представляют собой совокупность мономерных звеньев (-А-) , соединённых в длинные неразветвлённые цепи:

nA ® (…-A — A-…)m + (…- A — A -…)R + …., где (…- А — А -…) — макромолекулы полимера с различным молекулярным весом.

Разветвлённые полимеры характеризуются наличием основных цепях макромолекул боковых ответвлений, более коротких, чем основная цепь, но также состоящих из повторяющихся мономерных звеньев:

…- A – A – A – A – A – A – A- …

Пространственные полимеры с трёхмерной структурой характеризуются наличием цепей макромолекул, связанных между собой силами основных валентностей при помощи поперечных мостиков, образованных атомами (-В-) или группами атомов, например мономерными звеньями (-А-)

-A – A – A – A – A – A – A –

-A – A – A – A – A – A –

— A – A – A – A – A – A —

Пространственными полимерами с частым расположением поперечных связей называют — сетчатые полимеры. Для трёхмерных полимеров понятие молекула теряет смысл, так как в них отдельные молекулы соединены между собой во всех направлениях, образуя огромные макромолекулы.

Классификация по поведению при нагревании

Читайте так же:
Сколько стоит красить пульверизатором

термопластичные — полимеры линейной или разветвлённой структуры, свойства которых обратимы при многократном нагревании и охлаждении;

термореактивные — некоторые линейные и разветвлённые полимеры, макромолекулы которых при нагревании в результате происходящих между ними химических взаимодействий соединяются друг с другом; при этом образуются пространственные сетчатые структуры за счёт прочных химических связей. После прогрева, термореактивные полимеры обычно становятся неплавкими и нерастворимыми – происходит процесс их необратимого отверждения.

Классификация по горючести

Эта классификация весьма приближенная, так как воспламенение и горение материалов зависят не только от природы материала, но и от температуры источника зажигания, условий воспламенения, формы изделия или конструкций и т.д.

Согласно этой классификации полимерные материалы делят на горючие, трудногорючие и негорючие. Из сгораемых материалов выделяют трудновоспламеняемые, а из них и трудносгораемые — самозатухающие.

Примеры сгораемых полимеров: полиэтилен, полистирол, полиметилметакрилат, поливинилацетат, эпоксидные смолы, целлюлоза и т.д.

Примеры трудносгораемых полимеров: ПВХ, тефлон, фенолформальдегидные смолы, мочевиноформальдегидные смолы.

Классификация по способу получения (происхождения)

— природные (белки, нуклеиновые кислоты, природные смолы) (животного и

— синтетические (полиэтилен, полипропилен и т. д.);

— искусственные (химическая модификация природных полимеров – эфиры

Органические и неорганические полимеры

Неорганические: кварц, силикаты, алмаз, графит, корунд, карбин, карбид бора и т. д.

Органические: каучуки, целлюлоза, крахмал, органическое стекло и

Физико-химические свойства полимеров

1. Степень полимеризации – величина средняя (смесь молекул).

2. Труднорастворимы (растворимость падает с увеличением молекулярной

4. Нет точной Тпл. (усредненная).

5. Полимеры, содержащие в своём составе галогены, устойчивы к кислотам и

щелочам (тефлон, ПВХ).

Полимеры, содержащие CN-группы, устойчивы к действию света, масла,

Смачиваемость зависит от наличия гидрофильных групп (-NH-, -COOH,

8. Существует только два агрегатных соединения – твёрдое и жидкое.

9. Вязкость полимерных материалов очень большая.

10. Отдельные звенья макромолекул могут самостоятельно вступать

в химические реакции, т.е. вести себя как самостоятельные единицы.

11. Свойства полимера зависят от геометрической формы макромолекул.

12. Появление водородных связей между макромолекулами значительно

повышает прочность полимера:

13. Кратные связи обусловливают жёсткость и высокую термическую

стойкость, (-CH=CH-)4 — полиены устойчивы до 800 оС, -CºC- полиины

(карбин —СºС— ) — до 2300 оC.

Основные реакции термического разложения и горения полимеров

химическая (+Н2О, + кислоты, + щёлочи и т. д.);

механическая (необратимая деформация под действием нагрузки);

окислительная (О2 + нагрев);

радиационные (n, a, b, g- излучения);

биологическая (нитраты целлюлозы, ряд каучуков разлагаются под действием микроорганизмов).

При разложении полимеров образуется твердый (коксовый остаток), жидкие и газообразные вещества. Жидкие и газообразные вещества называются, «летучими». Выделение «летучих» веществ – признак разложения полимеров.

Температура, при которой начинают выделяться «летучие» вещества — температура начала разложения.

Конечными продуктами разложения сложного вещества (полимеров) является простые вещества (C2H2 – C, H2 , капрон – C, H2, O2, N2). Распад на простые вещества возможен при Т — 3000 оС.

На пожаре Т » 1500 оС и состав выделяющихся веществ сложный — (H2, CO, C2H4, C2H6, СН4, СО2, НСN, NН3 и т.д.)

Молекулы с более высокой молекулярной массой составляют сложные вещества. Таким образом, при воздействии сравнительно низких температур (до 500-600 оС) на полимер, летучие вещества в своём составе будут содержать больше смолистых и меньше газообразных веществ. С повышением температуры образование газообразных веществ увеличивается.

В зависимости от того, разложение полимеров идёт в присутствии или отсутствии О2 воздуха, различают термическое и термоокислительное разложение.

Под термическим разложением понимают распад полимерного материала под действием температуры в отсутствии окислителя (относительное движение составляющих приводит к разрушению связей). Термическая деструкция обычно идёт по радикальному механизму. При этом происходит деполимеризация, т.е. отщепление мономеров.

При 300 оС полистирол деполимеризуется на 60-70%, органическое стекло – на 90-95 % :

CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3

COOCH3 COOCH3 COOCH3 COOCH3 COOCH3 COOCH3

Термоокислительная деструкция – процесс разрушения макромолекул под действием высоких температур в присутствии кислорода. Этот процесс может идти при более низких температурах, чем термическая деструкция.

Первичные продукты – перекиси, при распаде которых образуются свободные радикалы.

Подробное описание

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).

Читайте так же:
Чем отличается ударная дрель от перфоратора

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.

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.
Различают натуральные смолы:
1) «молодые» (собирают непосредственно с деревьев);
2) ископаемые (извлекают из земли).
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 0 С; плотность 1,03-1,06 г/см 3 ; 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 0 С; плотность 1,14-1,22 г/см 3 ; 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 0 С.
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 0 С, температура размягчения

Читайте так же:
Металлографические исследования металлов и сплавов

150 0 С; плотность 1,05-1,10 г/см 3 ; 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.

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.

Общая характеристика полиэтилена и где он применяется

Полиэтилен (ПЭ) — что это за материал, где используется

Полиэтилен является термопластичным полимером этилена из класса полиолефинов, представляет собой соединение с высокой молекулярной массой, содержащее повторяющиеся фрагменты.

— C H 2 — C H 2 — C H 2 — C H 2 —

Химическая формула полиэтилена:

( — C H 2 — C H 2 — ) n или ( C 2 H 4 ) n , г д е n — степень полимеризации.

Атомы углерода в веществе образуют ковалентные связи. Молекула характеризуется структурой в виде цепочки атомов углерода с двумя присоединенными атомами водорода.

Вещества из класса полиолефинов являются высокомолекулярными соединениями (полимерами), которые синтезируют из низкомолекулярных олефинов, или алкенов (мономеров), то есть непредельных углеводородов таких, как этилен, пропилен, бутилен и др. Полиолефины получают с помощью реакции полимеризации из одинаковых или различных мономеров, являющихся продуктами переработки нефти или природного газа.

Полиэтилен характеризуется молекулярной массой от 20 тыс. до 3 млн., которая определяется способом получения материала. Вещество обладает высокой химической стойкостью, плохо проводит тепло и электричество. Масса белого цвета после обработки преобразуется в тонкие бесцветные и прозрачные листы.

Первые упоминания об открытии полиэтилена датируются 1899 годом. Благодаря инженерам Гибсону и Фосету полиэтилен получил практическое применение и распространение в промышленности.

Сферы применения полиэтилена:

  • упаковка продукции и товаров;
  • транспортировка хрупких предметов;
  • покрытие парников и теплиц;
  • производство тары в виде бутылок, ящиков, канистр и других резервуаров;
  • изготовление садового и бытового инвентаря, в том числе леек и горшков;
  • выпуск трубопроводов для канализации, дренажа, газо- и водоснабжения;
  • получение термоклея;
  • производство деталей судоходного транспорта, моторов, технической аппаратуры;
  • устройство теплоизоляции, пароизоляции, гидроизоляции;
  • накопление твердых и жидких отходов.

Какие бывают виды

Материал характеризуется устойчивостью к низким температурам и допускается к эксплуатации при температурных показателях до –70°С. В некоторых случаях полиэтилен способен сохранять стабильность технических характеристик при –120°С. Разные типы материала производят из одинакового мономера, но продукция отличается по эксплуатационным качествам и целевому назначению. Это объясняется неодинаковыми строением молекул и разным характером их взаимодействия.

  • линейный;
  • нелинейный (разветвленный).
Читайте так же:
Ресанта саи 190 фото

В первом случае мономеры образуют линейные цепи, имеют степень полимеризации от 5000, отличаются отсутствием боковых ответвлений от основной цепи. Нелинейный полиэтилен характеризуется наличием многочисленных боковых цепей, хаотично присоединенных к основной цепи.

Исходя из условий полимеризации, выделяют следующие виды полиэтилена.

  1. Полиэтилен высокого давления ( В Д ) или низкой плотности ( Н П ) , который получают в процессе радикальной полимеризации при воздействии давления в 1000-3000 атм. и температуры примерно в 180°С. В результате макромолекулы материала приобретают разветвленное строение, что служит причиной низкой плотности полиэтилена, то есть макромолекулы менее плотно упакованы.
  2. Полиэтилен среднего давления ( С Д ) является результатом реакции в среде разбавителя при давлении в 35-40 атм. и температуре 125-150°С на металлооксидных катализаторах.
  3. Полиэтилен низкого давления ( Н Д ) или высокой плотности ( В П ) . Материал производят с помощью полимеризации в среде органического растворителя при давлении примерно в 5 атм. и температуре менее 80°С. Катализаторами реакции являются металлоорганические комплексы, то есть катализаторы Циглера-Натта. Процесс осуществляется по ионному механизму.

Молекулярная масса полиэтилена высокого давления составляет от 80000 до 500000. Данный тип материала отличается легкостью, теплостойкостью, морозоустойчивостью. По мере увеличения плотности повышаются такие качества продукции, как прочность, жесткость, стойкость к агрессивным средам. Полиэтилен низкого давления устойчив к высоким и низким температурам, отличается глянцевой и блестящей поверхностью, ударопрочен, является хорошим диэлектриком.

Дополнительная классификация полиэтилена:

  • сшитый полиэтилен ( Р Е Х ) ;
  • вспененный полиэтилен ( П П ) ;
  • сверхвысокомолекулярный полиэтилен ( С В М П ) ;
  • хлорсульфированный полиэтилен ( Х С П ) .

Способ получения, уравнение

Основное сырье для производства полиэтилена — чистый этилен. Существует два способа получения материала.

  1. Радикальная полимеризация, протекающая в газовой фазе. В результате получают полиэтилен высокого давления.
  2. Координационно-ионная полимеризация, осуществляемая в жидкой среде бензина. Конечным продуктом является полиэтилен низкого давления.

Технология производства полиэтилена высокого давления включает следующие этапы:

  • исходное сырье смешивают с возвратным газом и кислородом;
  • газовая смесь сжимается под давлением в два цикла;
  • полимеризуется исходное сырье;
  • непрореагировавшее сырье отделяют от продукта;
  • жидкое вещество переводят в твердое состояние.

Виды технологического процесса выпуска полиэтилена низкого давления:

  • полимеризация, реализуемая в суспензии;
  • полимеризация, которая протекает в растворе, например, гексане;
  • полимеризация в газовой среде.

Процесс получения полиэтилена высокого давления протекает при повышенной температуре.

В том случае, когда полимеризация сырья осуществляется в условиях атмосферного давления и комнатной температуры при наличии триэтилалюминия и хлорида титана (IV), на выходе будет получен материал в виде полиэтилена низкого давления.

Свойства полиэтилена

Полиэтилен способен проявлять различные свойства. Данное качество обусловлено особенностями молекулярной структуры вещества. Свойства соединения зависят от молекулярной массы, степени кристалличности и разветвления полимерной цепи. С уменьшением разветвления повышается степень кристалличности полиэтилена. Можно сделать вывод о наличии линейной зависимости между показателями плотности и кристалличности материала.

Физические свойства полиэтилена:

  1. Чистый материал обладает белой окраской, непрозрачен при определенной толщине. Тонкие полиэтиленовые полотна отличаются прозрачностью и отсутствием цвета.
  2. Кристаллизация полиэтилена происходит при температуре от –60°С до –369°С.
  3. Вещество не имеет запаха.
  4. Полиэтилен обладает малым весом, плотность материала меняется в зависимости от вида и технологии изготовления.
  5. Материал устойчив к ударным нагрузкам, представляет собой амортизатор.
  6. Характеризуется низкой адгезией.
  7. Материал обладает малым коэффициентом трения.
  8. Полиэтилен абсолютно водонепроницаем, не смачивается водой и не впитывает влагу. В том случае, когда материал обрабатывают кислотой или окислителями, поверхность окисляется и смачивается водой, полярными жидкостями, клеями.
  9. Нагрев до 80-120°С приводит к размягчению материала. Полиэтилен не устойчив к высокотемпературному воздействию, не допускается к эксплуатации в экстремальных условиях.
  10. Полимер отличается стойкостью к низким температурам, сохраняет стабильность технических характеристик при температуре от –70-100°С. Определенные виды материала способны выдерживать мороз до –120°С.
  11. Тонкие полиэтиленовые пленки характеризуются высокой гибкостью и прозрачностью. Листовой материал приобретает жесткость, степень его прозрачности снижается.
  12. Полиэтилен обладает хорошими диэлектрическими свойствами.
  13. Вещество характеризуется устойчивостью к влаге.
  14. Материал используется для паро- и гидроизоляции, проницаем для кислорода и углекислого газа.
  15. Соединение, подвергаясь воздействию ультрафиолетового излучения, приобретает хрупкость. В качестве защиты от данного явления при производстве в продукт добавляют стабилизатор в виде углеродной сажи.

Химические свойства полиэтилена:

  1. Полиэтилен представляет собой химически стойкое вещество.
  2. Материал не вступает в химические реакции со щелочью в любой концентрации, с растворами нейтральных, кислых, основных солей, органическими и неорганическими кислотами, концентрированной серной кислотой.
  3. Разрушение соединения происходит при контакте полиэтилена с 50%-й азотной кислотой в условиях комнатной температуры, а также при взаимодействии с жидким и газообразным хлором и фтором. При температуре выше 60°С вещество разрушается при воздействии серной и азотной кислоты.
  4. В условиях комнатной температуры полимер не растворяется в растворителях органического происхождения. Если температура превышает 80°С, вещество набухает, а затем растворяется при взаимодействии с углеводородами и их галогенопроизводными.
  5. В процессе горения полиэтилена можно наблюдать голубоватое пламя слабого свечения с желтым острием, парафиновый запах. При отстранении материала от источника огня горение продолжается, появляются потеки.
  6. Процесс разложение полиэтилена, как и пластмассы, длится порядка 500 лет и наносит большой вред окружающей среде. Данный срок определяется видом и составом полимера.
  7. Материал биологически инертен.
Читайте так же:
Техника безопасности при выполнении электросварочных работ

С целью расщепления на полиэтилен воздействуют 50%-й азотной кислотой, галогенами в виде хлора и фтора. Данное свойство материала активно используют для его утилизации и получения новых соединений. Особенностью продукции является простота переработки. Материал стареет в течение короткого времени. Увеличить эксплуатационный ресурс продукта можно с помощью добавок в виде специальных соединений (аминов, фенолов, газовой сажи).

Разложение материала, реакция, опасность для окружающей среды

Полиэтилен характеризуется удобством эксплуатации и универсальным применением, что объясняет его популярность в разных отраслях промышленности. При этом материал сложно утилизировать. Многие государства вводят лимиты на производство, сбыт и использования полиэтиленовых пакетов. Существует два метода переработки пластика:

  • литье под давлением;
  • экструзия.

Полиэтилен утилизируют путем сжигания. Данный способ применяют редко по причине большого количества выбросов продуктов горения в атмосферу, что приводит к ее загрязнению и отравляет окружающую среду.

Технология получения продукции из переработанного полиэтиленового материала состоит из нескольких основных стадий:

  • промывка исходного сырья;
  • измельчение;
  • отделение от влаги и загрязнений путем обработки массы в центрифуге;
  • повторная промывка;
  • сушка.

Полученное вторсырье допускается использовать повторно. С помощью экструдирования из него изготавливают компоненты трубопроводных систем и второсортный пленочный материал. Существует природный способ утилизации полиэтилена. Плесневелые грибы особой разновидности расщепляют материал, предварительно обработанный азотной кислотой, в течение 3 месяцев.

Наиболее распространены в качестве упаковки и тары полиэтиленовые пакеты, которые разлагаются за 100-200 лет. Срок разложения материала в естественной среде может достигать 5 веков. Это обстоятельство наносит существенный вред окружающей среде и ухудшает экологическую обстановку в целом. В связи с этим на постоянной основе в некоторых странах проводят мероприятия по борьбе с загрязнением природы. Одним из способов является введение в состав полиэтилена специальных добавок-деградантов, которые ускоряют время разложения материала в естественной среде до 1-3 лет. В результате образуются:

  • вода;
  • углекислый газ;
  • биомасса.

Если тара и упаковка изготовлены из чистого материала низкого или высокого давления, даже при использовании стабилизаторов такая продукция разлагается не быстрее, чем за 100 лет. Процесс можно ускорить, если на этапе экструдирования добавить в состав оксо-окислитель. Наиболее эффективным является d2w, запускающий окислительный процесс при контакте полиэтилена с ультрафиолетом, влагой или свежим воздухом.

Повышенное внимание мирового сообщества к проблеме загрязнения окружающей среды полиэтиленом обусловлено масштабными негативными последствиями разложения материала, в том числе рисками отравления людей и животных. Продукты распада материала проникают в почву и попадают напрямую в живой организм вместе с пищей и водой.

Полимеры по способу получения примеры

<center><script async src=»http://pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js»></script>
<!— SuperHimik — верх —>
<ins
style=»display:inline-block;width:728px;height:90px»
data-ad-client=»ca-pub-1238826088183094″
data-ad-slot=»6840044768″></ins>
<script>
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push(<>);
</script></center>

Дополнительные задания к теме 11

1. Приведите два примера получения полимеров, имеющих большое промышленное значение: а) из природного газа; б) из воздуха, воды, некоторых продуктов неорганического синтеза и попутного нефтяного газа. image45

2. Приведите примеры термопластичных пластмасс. Изобразите структурные формулы мономеров и структурные звенья соответствующих полимеров. image46

image47
3. Укажите экономически выгодный вид сырья производства: а) термопластичных пластмасс; б) термореактивных пластмасс; в) синтетических каучуков; г) синтетических волокон; д) искусственных волокон. image48

4. Сырьем для получения органического стекла является метиловый эфир метакриловой кислоты image49
Какой тип реакции лежит в основе получения: а) мономера; б) полимера? Составьте схему реакции получения полимера. image50

5. Фторкаучуки – высокоэластичные, термостойкие и химически стойкие полимеры. Их получают сополимеризацией трифторхлорэтилена CF₂=CFCl винилиденфторида CH₂=CF₂. Составьте уравнение этой реакции. image51

6. Дайте определения следующим понятиям: полимер, мономер, структурное звено, степень полимеризации. Является ли степень полимеризации постоянной величиной? Приведите схему реакции полимеризации бутена – 1. image52

7. Если линейный полимер образуется в результате поликонденсации, то сколько функциональных групп должно быть в молекулах мономеров? Поясните на конкретном примере.

image53

8. Инициатор и катализатор – не однозначные понятия. В чем их различие? image54

9. Перечислите области применения полиэтилена и полипропилена. image55

10. Каковы общие физические свойства полимеров? Дайте им объяснение. image56

image57
11. Напишите уравнение реакции получения фенолформальдегидной пластмассы. К какому типу относят эту реакцию? Чем характеризуются изделия, изготовленные из такой пластмассы? image58

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector