Высокомолекулярные соединения

Полимеры - это химические соединения, молекулы которых состоят из многократно регулярно или нерегулярно повторяющихся атомных группировок, соединенных химическими связями в длинные цепи. Чем полимеры отличаются от низкомолекулярных веществ? В частности, разбавленные растворы высокомолекулярных соединений обладают вязкостью, значительно превосходящей вязкость концентрированных растворов низкомолекулярных соединений, большой молекулярной массой (от 5000 до 1000000), благодаря которой между молекулами возникают большие силы взаимодействия.К природным полимерам относят шерсть, натуральный шелк, на­туральный каучук, целлюлозу, крахмал, белки, графит и др. Синтетические полимеры получают из простых низкомолекулярных соединений (мономеров) двумя методами: полимеризацией и поликонденсацией. При полимеризации происходит последовательное соединение мономерных молекул в более крупные без выделения побочных низкомолекулярных продуктов и изменения элементарного состава реагирующих веществ. Поликонденсация, которую можно рассматривать как реакцию замещения, представляет собой процесс образования высокомолекулярного соединения, сопровождающийся отщеплением низкомолекулярных продуктов (воды, аммиака, хлористого водорода). По составу все полимеры делят на органические, элементорганические и неорганические. Органические полимеры представляют наиболее обширную группу соединений. Если основная молекулярная цепь таких соединений образована только углеродными атомами, то они называются карбоцепными полимерами. В гетероцепных полимерах в основной цепи кроме углерода присутствуют другие атомы, которые существенно изменяют свойства полимера. Элементорганические соединения содержат с составе основной цепи неорганические атомы (Si, Ti, Al), сочетающиеся с органическими радикалами. К неорганическим полимерам относятся силикатные стекла, слюда, асбест. В составе таких соединений углеродного скелета нет, а основу составляют оксиды кремния, алюминия, магния, кальция и др. Своеобразие свойств полимеров обусловлено структурой их макромолекул. По форме макромолекул полимеры делят на линейные (цеповидные), разветвленные, плоские, ленточные, пространственные или сетчатые. Гибкие макромолекулы линейных полимеров обеспечивают эластичность материала, способность размягчаться при нагреве (полиэтилен, полиамиды). Разветвленные молекулы отличаются наличием боковых ответвлений, что препятствует их плотной упаковке (полиизобутилен). Пространственные полимеры образуются при соединении макромолекул между собой в поперечном направлении прочными химическими связями. Такие полимеры теряют способность растворяться и плавиться, обладают упругостью, твердостью, повышенной теплостойкостью. К сетчатым полимерам относят также пластинчатые полимеры (графит). По фазовому составу полимеры делят на аморфные и кристаллические. Аморфные полимеры однофазны и построены из цепных молекул, собранных в пачки. Пачка состоит из многих рядов молекул, расположенных последовательно друг за другом. Кристаллические полимеры образуются в том случае, если их макромолекулы имеют регулярную структуру. По полярности полимеры подразделяют на полярные и неполярные. Полярность определяется наличием в составе диполей. Полярность придает полимерам жесткость и теплостойкость. Неполярные полимеры являются высококачественными высокочастотными диэлектриками, обладают хорошей морозостойкостью. Все полимеры по отношению к нагреву делятся на термопластичные и термореактивные Термопластичные полимеры при нагреве размягчаются, даже плавятся, а при охлаждении затвердевают, причем этот процесс обратим. Термореактивные полимеры на первой стадии образования имеют линейную структуру и при нагреве размягчаются. Затем, вследствие протекания химических реакций затвердевают (образуется пространственная структура) и в дальнейшем остаются твердыми. Особенности строения оказывают влияние на их физико-химические свойства. Вследствие высокой молекулярной массы они не способны переходить в газообразное состояние, при нагреве образовывать низковязкие жидкости. С повышением молекулярной массы уменьшается растворимость. Механические свойства полимеров зависят от их структуры, физического состояния, температуры и т.д. Полимеры могут находиться в трех физических состояниях: стеклообразном, высокоэластичном и

Химические текстильные материалы

Производство химических волокон и нитей включает в себя несколько основных этапов: получение сырья и его предварительную обработку, приготовление прядильного раствора и расплава, формование нитей и волокон, их отделку и текстильную переработку. Вискозные волокна. Обладает хорошей гигроскопичностью, светостойкостью и мягкостью, применяется при производстве тканей для одежды, бельевого и верхнего трикотажа. Полинозное волокно — это модифицированное вискозное волокно. По свойствам оно приближается к хлопку. Полиамидные волокна - капрон, анид, энант, полимерные волокна, состоящие из чередующихся амидных (‑NH‑CO‑) и метиленовых (‑СН₂‑) групп. Полиамидные волокна отличаются высокой прочностью при растяжении, стойки к истиранию, морозоустойчивостью, устойчивостью к действию микроорганизмов. Недостатками являются низкая гигроскопичность и светостойкость, высокая электризуемость и малая термостойкость. Используется при выработке чулочно-носочных и трикотажных изделий, швейных ниток, кружев, канатов, рыболовных сетей. Полиэфирное волокно – лавсан. Волокно является термостойким, обладает низкой теплопроводностью и большой упругостью. Недостатки: повышенная жесткость и сильная электризуемость. Применяется при производстве нетканых полотен, швейных ниток, используется в медицине для изготовления хирургических нитей. Нитрон. Используется при производстве верхнего трикотажа, плательных тканей, ковровых изделий, одеял. Винол отличается повышенной гигроскопичностью, что дает возможность использовать его при выработке тканей для белья и верхней одежды. Мтилан обладает антимикробными свойствами и используется в медицине в качестве нитей для временного скрепления хирургических швов. Спандекс обладает низкой гигроскопичностью.

 

 

Пластмассы

Пластмассами называются искусственные твердые материалы, получаемые на основе органических полимерных связующих веществ. Эти материалы способны при нагреве размягчаться, становиться пластичными, и им можно придать заданную форму, которая в последствии сохраняется. В зависимости от природы связующего переход отформованной массы в твердое состояние совершается или при дальнейшем нагреве, или при последующем охлаждении. Характерные свойства пластмасс - высокая механическая прочность, устойчивость к действию агрессивных сред, красивый внешний вид, возможность изготовления изделий в законченной форме, тепло-, звуко- и электроизоляция. Обязательным компонентом пластмасс является связующие вещества, в качестве которых используют синтетические смолы, реже применяют эфиры целлюлозы. Другим важным компонентом пластмасс является наполнитель (порошкообразные, волокнистые и другие вещества как органического, так и неорганического происхождения). Наполнители повышают механические свойства, снижают усадку при прессовании и придают материалу те или иные специфические свойства. Свойства пластмасс зависят от состава отдельных компонентов, их сочетания и количественного соотношения, что позволяет изменять их характеристики в достаточно широких пределах. По характеру связующего пластмассы подразделяют на термопластичные (термопласты), получаемые на основе термопластичных полимеров, и термореактивные (реактопласты), получаемые на основе термореактивных смол. По виду наполнителя пластмассы делят на порошковые (карболиты с наполнителями в виде древесной муки, графита, талька и др.; волокнистые с наполнителями в виде очесов хлопки и льна (волокниты), стеклянного волокна (стекловолокниты), асбеста (асбоволокниты); слоистые, содержащие листовые наполнители (листы бумаги в гетинаксе, хлопчатобумажные, стекланные, асбестовые ткани в текстолите, древесный шпон в древеснослоистых пластиках; газонаполненные – воздух или нейтральные газы (пено- и поропласты). По применению пластмассы можно подразделить на силовые (конструкционные, фрикционные, антифрикционные, электроизоляционные) и несиловые (оптически прозрачные, химически стойкие, электроизоляционные, теплоизоляционные, декоративные, уплотнительные, вспомогательные). Особенностями пластмасс являются малая плотность, низкая теплопроводность, значительное тепловое расширение, хорошие электроизоляционные свойства, высокая химическая стойкость, фрикционные и антифрикционные свойства. Недостатками пластмасс являются невысокая теплостойкость, низкие модуль упругости и ударная вязкость, а для некоторых видов пластмасс - склонность к старению. Термопластичные пластмассы. В основе термопластичных пластмасс лежат полимеры линейной или разветвленной структуры. Термопласты делят на полярные и неполярные. К неполярным пластмасса относят полиэтилен, полипропилен, полистирол и фторопласт-4. К полярным термопластам относят фторопласт-3, органические стекло, поливинилхлорид, полиамиды, полиуретаны, полиэтилентерефталат, поликарбонат, полиарилаты, пентапласт, полиформальдегид. На основе термопластичных полимеров изготавливают термостойкие пластики: ароматический полиамид (фенилон), арилокс-полифениленоксид, полисульфон, полибензимидазы и полиимиды, которые сохраняют устойчивость при достаточно высоких температурах (до 600°С и выше). Из них изготавливают пленки, волокна, ткани, бумагу (номекс), детали автомобилей, станков, бытовых машин, хирургические инструменты, изоляцию на высокочастотных установках, матрицы для типографских клише и др. Термореактивные пластмассы. В термореактивных пластмассах в качестве связующих применяют термореактивные смолы, в которые вводят пластификаторы, отвердители, ускорители или замедлители, растворители. В зависимости от формы частиц наполнителя термопласты можно разделить на три группы: порошковые, волокнистые и слоистые. В пластмассах с порошковыми наполнителями в качестве наполнителей используют органические (древесная мука) и минеральные (кварц, асбест, слюда, графит и др.) порошки. К группе пластмасс с волокнистыми наполнителями относят волокниты, асбоволокниты и стекловолокниты. Слоистые пластмассы являются силовыми конструкционными и поделочными материалами. Листовые наполнители, уложенные слоями, придают пластику анизотропность. Материалы выпускают в виде листов, плит, труб, заготовок, из которых механической обработкой получают различные детали. Газонаполненные пластмассы. Газонаполненные пластмассы представляют собой гетерогенные дисперсные системы, состоящие их твердой и газообразной фаз. В зависимости от структуры газонаполненные пластмассы делят на пенопласты, поропласты и сотопласты. Пенопласты – материалы с ячеистой структурой, в которых газообразные наполнители изолированы друг от друга и окружающей среды тонкими слоями полимерного связующего. Поропласты (губчатые материалы) имеют открытую структуру пор, вследствие чего, присутствующие в них газовые включения свободно сообщаются друг с другом и с окружающей атмосферой. Мягкие и эластичные поропласты (поролон, винипор) применяют для амортизаторов, губок, мягких сидений при производстве мебели. Сотопласты изготавливают из тонких листовых материалов, которым вначале придается вид гофра, после чего листы гофра склеиваются в виде пчелиных сот. В соответствии с товарной классификациейпластмассы подразделяют на сырьевые (выпускаемые в виде гранул, крошки, волокнитов, масс для литья) и поделочные (в виде листов, пластин, блоков, пленок, заготовок).

 

Бумажные материалы

Бумага - это материал из растительных волокон, соответствующим образом обработанных и беспорядочно соединенных в тонкий лист, в котором волокна связаны между собой поверхностными силами сцепления. Исходным сырьем для производства бумажной продукции является древесина, тростник, льно-пеньковые и хлопковые отходы, макулатура. Клас-ция бумаги по назначению: для печати (газетная, типографская, литографическая, офсетная), для письма (писчая, почтовая, конвертная), переводная (копировальная, основа для восковки), оберточная (общего и специального назначения), для аппаратов (перфокарточная, телеграфная лента, диаграммная), папиросная (мундштучная, курительная), промышленно-технического назначения (шпульная, патронная, наждачная). Бумагу классифицируют по следующим признакам: назначению- (вышеперечисленное), свойствам- армированная, с водяными знаками, влагопрочная, водо- и жиронепроницаемая, бактерицидная, виду поверхности- - тисненая, крепированная, металлизированная, мелованная, в зависимости от степени проклейки- неклеенная, слабоклееная, клееная, высококлеенная. Картон -это твердый толстый листовой или лентообразный материал, состоящий преимущественно из растительных волокон, с массой квадратного метра более 250 г. Картон подразделяют на 6 классов: переплетный, коробочный, электроизоляционный, промышленно-технического назначения, строительный и обувной.