Полимерные материалы полимеры – молекулы с массой 10 5 -10 7, построенные многократным повторением соединения ковалентной связью молекул мономеров Природные. - презентация

1 Полимерные материалы полимеры – молекулы с массой , построенные многократным повторением соединения ковалентной связью молекул мономеров Природные полимеры – целлюлоза, крахмал (C 6 H 10 O 5 ) n белки, ДНК, РНК - отличие? Синтетические полимеры – пластмассы или каучуки мировой объем производства ок. 150 млн. т. - < прогнозов 25 лет назад +: пластичность, легкость формовки, малая плотность, хим. стойкость, стоимость синтез: полимеризация nA => (-A-) n nCH 2 =CH 2 => (-CH 2 -CH 2 -) n поликонденсация nA => (-B-) n +nC n C 6 H 12 O 6 => (-C 6 H 10 O 5 -) n +n H 2 O

2 Искусственные полимерные материалы – обработка природных полимеров: целлюлоза + HNO 3 => целлюлоид волокна на основе целлюлозы (вискоза) Первый синтетический пластик фенолформальдегидная смола «бакелит» (1909 г): поликонденсация C 6 H 5 OH с CH 2 O (-H 2 O) электроарматура «Полимерная революция» - использования в качестве сырья продуктов переработки нефти

3 Промышленно производится >100 пластиков, но 75% от всего производства составляют 4: полистирол (ПС), поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП) цена, потребительские свойства, доступность сырья, экологическая безопасность, возможность утилизации отходов, затраты на производство Полистирол: полимеризация стирола C 6 H 5 -CH 2 =CH 2 производится с 1920 г. (Германия, Остромынский) твердый, хрупкий (оргстекло), размягчается при 80 о С. Пенополистирол - вспенивание ПС, тепло- и звукоизоляция в строительстве САН – сополимер стирола с акрилонитрилом CH 2 =CH-CN ударопрочность АБС – сополимер стирола, акрилонитрила и бутадиена CH 2 =CH-CH=CH 2 – рекордная ударопрочность шлемы, авто-, бытовая техника, спорт

4 Поливинилхлорид: полимеризация CH 2 =CHCl один из самых универсальных – электроизоляция, водопроводные трубы, оконные и дверные рамы,… химически стоек, негорюч, 1.4 г/см 3 но – разложение >200 o C => образование диоксинов и др. вредных продуктов Полиэтилен (из этилена CH 2 =CH 2 ): получение при высоком (>1000 ат.) давлении (с 1936 г.) => ПЭ низкой плотности (ок г/см 3 ) при низком давлении – Циглер (1953 г.), катализатор TiCl 4 + Al(C 2 H 5 ) 3 => более высокая плотность, прочность

5 Полипропилен – впервые получен из пропилена (СН 3 -СН=СН 2 ) Натта с использованием катализатора Циглера (Нобелевская премия 1963 г.) легкий (0.9 кг/см 3 ), но превосходит ПЭ по прочности, однако несколько дороже Тефлон (фторопласт-4), мономер – CF 2 =CF 2 рекордно низкий коэффициент трения, термостойскость (до 300 о С), химическая стойкость, механическая, но дорог Проблема биоразложения: сейчас 50% закапывают, 25% сжигают, 25% - вторичная переработка экологическая безопасность – отход от ПВХ в пользу ПП

6 Термопласты – обратимый переход при нагревании в вязкотекучее состояние Реактопласты – необратимые изменения при нагреве Композиты на основе пластиков Наполнители – CaCO 3, такльк, сажа, слюда, SiO 2, стеклянные и C – волокна нанонаполнители

7 Каучуки Природные или синтетические (Лебедев, C 2 H 5 OH => CH 2 CHCHCH 2 => (CH 2 CHCHCH 2 ) n, промышленное пр-во в СССР с 1932 г.) полимеризация диенов СН 2 =СН-СН=CH 2 – бутадиен CH2=C-CH=CH2 – изопрен CH 3 в растворителях – глобулы (латекс), сшивка глобул – вулканизация (+S) => резины, эбониты наполнители – C (сажа), SiO 2 («белая сажа») Недостатки – длительность вулканизации, невозможность расплавить

8 Термоэластопласты – низкие температуры – эластомеры высокие температуры – термопласты, возможность литья Композит ПС + полибутадиен: ПС 3-м сетка, полибутадиен – матрица переход в текучее состояние – плавление ПС при 150 о С

9 Функциональные полимеры поливинилкарбазол: винилкарбазол фотопроводимость, ксерокс поливинилиденфторид (-CH 2 -CF 2 -) n пьезоэлектрик (мех. напр. или звук электрический заряд (диполь)) полифениленвинилен электропроводность, при охлаждении – СП полимерное оптоволокно, полимерные полупроводники, электрохромные полимерные пленки СВЕТАН (ИОНХ РАН)