POLIMERY SYNTETYCZNE: WŁAŚCIWOŚCI, RODZAJE I PRZYKŁADY - CHEMIA - 2026

Te syntetyczne polimery są produkowane przez ludzką ręką w laboratorium lub skali przemysłowej. Strukturalnie składają się z połączenia małych jednostek, zwanych monomerami, które łączą się, tworząc tak zwany łańcuch lub sieć polimeru.

Dolna górna ilustruje polimerową strukturę typu „spaghetti”. Każda czarna kropka przedstawia monomer, połączony z innym wiązaniem kowalencyjnym. Kolejność punktów powoduje wzrost łańcuchów polimeru, których tożsamość będzie zależała od natury monomeru.

Co więcej, zdecydowana większość jego monomerów pochodzi z ropy naftowej. Osiąga się to poprzez szereg procesów polegających na zmniejszaniu wielkości węglowodorów i innych substancji organicznych w celu uzyskania małych i syntetycznie wszechstronnych cząsteczek.

Nieruchomości

Tak jak różnorodne są możliwe struktury polimerów, tak i ich właściwości. Idą one w parze z liniowością, rozgałęzieniami (nieobecnymi na obrazie łańcuchów), wiązaniami i masami cząsteczkowymi monomerów.

Jednak pomimo faktu, że istnieją wzorce strukturalne określające właściwości polimeru - a tym samym jego typ - większość z nich ma pewne cechy wspólne. Oto niektóre z nich:

- Mają stosunkowo niskie koszty produkcji, ale wysokie koszty recyklingu.

- Ze względu na dużą objętość, jaką mogą zajmować ich struktury, są to materiały mało zwarte, a ponadto bardzo wytrzymałe mechanicznie.

- Są chemicznie obojętne lub wystarczające, aby oprzeć się działaniu substancji kwaśnych (HF) i zasadowych (NaOH).

- Brak pasm przewodzących; dlatego są słabymi przewodnikami elektryczności.

Rodzaje

Polimery można klasyfikować na podstawie ich monomerów, mechanizmu polimeryzacji i ich właściwości.

Homopolimer to taki, który składa się z jednostek monomerycznych jednego typu:

100A => AAAAAAA …

Podczas gdy kopolimer to taki, który składa się z dwóch lub więcej różnych jednostek monomerycznych:

20A + 20B + 20C => ABCABCABC…

Powyższe równania chemiczne odpowiadają polimerom syntetyzowanym przez addycję. W nich łańcuch lub sieć polimeru rośnie, gdy wiąże się z nim więcej monomerów.

Z drugiej strony, w przypadku polimerów poprzez kondensację, wiązaniu monomeru towarzyszy uwolnienie małej cząsteczki, która „kondensuje”:

A + A => AA + p

AA + A => AAA + p…

W wielu polimeryzacjach p = H ₂ O, jak to ma miejsce w przypadku polifenoli syntetyzowanych z formaldehydem (HC ₂ = O).

Ze względu na swoje właściwości polimery syntetyczne można podzielić na:

Tworzywa termoplastyczne

Są to polimery liniowe lub lekko rozgałęzione, których oddziaływania międzycząsteczkowe można przezwyciężyć pod wpływem temperatury. Powoduje to ich zmiękczenie i uformowanie oraz ułatwia recykling.

Termostabilne

W przeciwieństwie do tworzyw termoplastycznych, polimery termoutwardzalne mają wiele gałęzi w swoich strukturach polimerowych. To pozwala im wytrzymać wysokie temperatury bez deformacji lub topienia, ze względu na ich silne interakcje międzycząsteczkowe.

Elastomery

Są to te polimery, które są w stanie wytrzymać ciśnienie zewnętrzne bez pękania, deformacji, ale następnie powrotu do swojego pierwotnego kształtu.

Dzieje się tak, ponieważ ich łańcuchy polimerowe są połączone, ale interakcje międzycząsteczkowe między nimi są wystarczająco słabe, aby ustąpić pod wpływem ciśnienia.

Kiedy to nastąpi, zniekształcony materiał ma tendencję do układania łańcuchów w układ krystaliczny, „spowalniając” ruch wywołany ciśnieniem. Następnie, gdy to zniknie, polimer powraca do swojego pierwotnego amorficznego układu.

Włókna

Są to polimery o małej elastyczności i rozciągliwości dzięki symetrii ich łańcuchów polimerowych i dużemu powinowactwu między nimi. To powinowactwo pozwala im na silną interakcję, tworząc liniowy układ krystaliczny odporny na pracę mechaniczną.

Ten rodzaj polimeru znajduje zastosowanie w produkcji tkanin takich jak bawełna, jedwab, wełna, nylon itp.

Przykłady

Nylon

Nylon jest doskonałym przykładem polimeru typu włóknistego, który znajduje wiele zastosowań w przemyśle tekstylnym. Jego łańcuch polimerowy składa się z poliamidu o następującej budowie:

Ten łańcuszek odpowiada strukturze nylonu 6,6. Jeśli policzysz atomy węgla (szary), zaczynając i kończąc na atomach przyłączonych do czerwonej kuli, jest ich sześć.

Podobnie jest sześć węgli, które oddzielają niebieskie kule. Z drugiej strony niebieskie i czerwone kule odpowiadają grupie amidowej (C = ONH).

Grupa ta jest zdolna do interakcji poprzez wiązania wodorowe z innymi łańcuchami, które również mogą przyjąć układ krystaliczny dzięki swoim regularnościom i symetriom.

Innymi słowy, nylon ma wszystkie właściwości niezbędne do zakwalifikowania go jako włókno.

Poliwęglan

Jest to przezroczysty plastikowy polimer (głównie termoplastyczny), z którego wykonane są okna, soczewki, sufity, ściany itp. Zdjęcie powyżej przedstawia szklarnię wykonaną z poliwęglanów.

Jaka jest jego struktura polimerowa i skąd wzięła się nazwa poliwęglan? W tym przypadku nie odnosi się to stricte do anionu CO ₃ ^2- , ale do tej grupy uczestniczącej w wiązaniach kowalencyjnych w łańcuchu molekularnym:

Zatem R może być cząsteczką dowolnego typu (nasyconą, nienasyconą, aromatyczną itp.), Co daje szeroką rodzinę polimerów poliwęglanowych.

Polistyren

Jest to jeden z najpowszechniejszych polimerów w życiu codziennym. Plastikowe kubki, zabawki, komputer i telewizor oraz głowa manekina na powyższym obrazku (a także inne przedmioty) są wykonane z polistyrenu.

Jego polimerowa struktura składa się z połączenia n styrenów, tworzących łańcuch o dużej zawartości składników aromatycznych (pierścienie heksagonalne):

Polistyren można wykorzystać do syntezy innych kopolimerów, takich jak SBS (Poli (styren-butadien-styren)), który jest używany w zastosowaniach wymagających odpornej gumy.

Politetrafluoroetylen

Znany również jako teflon, jest to polimer obecny w wielu naczyniach kuchennych o działaniu zapobiegającym przywieraniu (czarne patelnie). Pozwala to na smażenie potraw bez konieczności dodawania masła lub innego tłuszczu.

Jego struktura składa się z łańcucha polimeru „pokrytego” atomami F z obu stron. Te F bardzo słabo oddziałują z innymi cząsteczkami, na przykład tłustymi, zapobiegając przywieraniu ich do powierzchni naczynia.

Bibliografia

1. Charles E. Carraher Jr. (2018). Polimery syntetyczne. Pobrane 7 maja 2018 r. Z: chemistryexplained.com
2. Wikipedia. (2018). Lista polimerów syntetycznych. Pobrane 7 maja 2018 r. Z: en.wikipedia.org
3. Carnegie Mellon University. (2016). Polimery naturalne vs syntetyczne. Pobrane 7 maja 2018 z: cmu.edu
4. Centrum nauki o polimerach. (2018). Polimery syntetyczne. Pobrane 7 maja 2018 z: pslc.ws
5. Yassine Mrabet. (29 stycznia 2010). Nylon 3D. . Pobrane 7 maja 2018 z: commons.wikimedia.org
6. Portal edukacyjny. (2018). Właściwości polimerów. Pobrane 7 maja 2018 z portalu: portaleducativo.net
7. Teksty naukowe. (23 czerwca 2013). Polimery syntetyczne. Pobrane 7 maja 2018 r. Z: textcientificos.com