SINTETIČNI POLIMERI: LASTNOSTI, VRSTE IN PRIMERI - KEMIJA

V sintetični polimeri so tisti, ki jih človeško roko v laboratoriju ali industrijski lestvici. Strukturno so sestavljeni iz združitve majhnih enot, imenovanih monomere, ki povezujejo in tvorijo tisto, kar je znano kot polimerna veriga ali mreža.

Spodnja zgornja slika prikazuje polimerno strukturo tipa „špageti“. Vsaka črna pika predstavlja monomer, ki ga z drugo povezuje kovalentna vez. Zaporedje točk povzroči rast polimernih verig, katerih identiteta bo odvisna od narave monomera.

Poleg tega velika večina njegovih monomerov izvira iz nafte. To dosežemo z vrsto postopkov, ki so sestavljeni iz zmanjšanja velikosti ogljikovodikov in drugih organskih vrst, da dobimo majhne in sintetično vsestranske molekule.

Lastnosti

Tako kot so možne strukture polimerov raznolike, tako so tudi njihove lastnosti. Ti gredo z roko v roki z linearnostjo, razvejanjem (odsoten na sliki verig), vezmi in molekulskimi utežmi monomerov.

Kljub temu, da obstajajo strukturni vzorci, ki določajo lastnost polimera - in s tem njegovo vrsto - ima večina skupnih lastnosti in značilnosti. Nekatere od teh so:

- Imajo razmeroma nizke proizvodne stroške, vendar visoke stroške recikliranja.

- Zaradi velike prostornine, ki jo lahko zasedajo njihove strukture, niso zelo gosti materiali in poleg tega mehansko zelo odporni.

- so kemično inertne ali zadostne za odpor proti napadu kislih (HF) in bazičnih (NaOH) snovi.

- pomanjkanje prevodnih pasov; zato so slabi prevodniki električne energije.

Vrste

Polimere lahko razvrstimo na podlagi njihovih monomerov, mehanizma polimerizacije in njihovih lastnosti.

Homopolimer je tisti, ki je sestavljen iz enotnih monomernih enot:

100A => AAAAAAA …

Kopolimer je tisti, ki je sestavljen iz dveh ali več različnih monomernih enot:

20A + 20B + 20C => ABCABCABC…

Zgornje kemijske enačbe ustrezajo polimeri, sintetizirani z dodatkom. V njih raste polimerna veriga ali mreža, ko se nanjo veže več monomerov.

Po drugi strani za polimere s pomočjo kondenzacije vezavo monomera spremlja sproščanje majhne molekule, ki se "kondenzira":

A + A => AA + p

AA + A => AAA + p…

V mnogih polimerizacije p = H ₂ O, ko pride s polifenoli sintetiziranih s formaldehidom (HC ₂ = O).

Po svojih lastnostih lahko sintetične polimere uvrstimo med:

Termoplastika

So linearni ali rahlo razvejeni polimeri, katerih medmolekulske interakcije je mogoče premagati z vplivom temperature. To povzroči njihovo mehčanje in oblikovanje ter olajša recikliranje.

Termostabilna

Za razliko od termoplastike imajo termosetni polimeri v svojih polimernih strukturah veliko vej. To jim omogoča, da prenesejo visoke temperature, ne da bi se deformirale ali stalile zaradi močnih medmolekulskih interakcij.

Elastomeri

To so tisti polimeri, ki lahko prenesejo zunanji tlak, ne da bi se zlomili, deformirali, vendar se nato vrnili v prvotno obliko.

To je zato, ker so njihove polimerne verige povezane, vendar so medmolekulske interakcije med njimi dovolj šibke, da lahko pridejo pod pritisk.

Ko se to zgodi, popačen material ponavadi razporedi svoje verige v kristalni razpored, "upočasni" gibanje, ki ga povzroča pritisk. Potem, ko to izgine, se polimer vrne v prvotno amorfno razporeditev.

Vlakna

So polimeri z nizko elastičnostjo in razteznostjo zaradi simetrije njihovih polimernih verig in velike afinitete med njimi. Ta pripadnost jim omogoča močno medsebojno delovanje, kar tvori linearno kristalno postavitev, odporno na mehansko delo.

Ta vrsta polimera najde uporabo pri izdelavi tkanin, kot so bombaž, svila, volna, najlon itd.

Primeri

Najlon

Najlon je popoln primer vlaknastega polimera, ki v tekstilni industriji najde veliko uporab. Njegova polimerna veriga je sestavljena iz poliamida z naslednjo strukturo:

Ta veriga ustreza strukturi najlona 6,6. Če štejete ogljikove atome (sive), ki se začnejo in končajo s tistimi, ki so pritrjeni na rdečo kroglo, jih je šest.

Prav tako je šest ogljikov, ki ločujejo modre krogle. Po drugi strani modra in rdeča krogla ustrezata amidni skupini (C = ONH).

Ta skupina je sposobna interakcije preko vodikovih vezi z drugimi verigami, ki lahko tudi zaradi svojih pravilnosti in simetrije sprejmejo kristalno ureditev.

Z drugimi besedami, najlon ima vse lastnosti, ki so potrebne za določitev vlaknine.

Polikarbonat

Gre za prozoren plastični polimer (predvsem termoplastičen), s katerim so izdelana okna, leče, strop, stene itd. Zgornja slika prikazuje rastlinjak iz polikarbonatov.

Kakšna je njegova polimerna struktura in od kod izvira ime polikarbonat? V tem primeru se ne nanaša izključno na anionski CO ₃^2- , ampak na to skupino, ki sodeluje v kovalentnih vezih v molekularni verigi:

Tako je lahko R katera koli vrsta molekule (nasičene, nenasičene, aromatične itd.), Kar ima za posledico široko družino polikarbonatnih polimerov.

Polistiren

Je eden najpogostejših polimerov v vsakdanjem življenju. Plastične skodelice, igrače, računalniški in televizijski predmeti ter glava manekenke na zgornji sliki (kot tudi drugi predmeti) so narejeni iz polistirena.

Njegova polimerna struktura je sestavljena iz združitve n stiren, ki tvorijo verigo z visoko aromatično komponento (šesterokotni obroči):

Polistiren lahko uporabimo za sintezo drugih kopolimerov, kot je SBS (Poly (stiren-butadien-stiren)), ki se uporablja v tistih aplikacijah, ki potrebujejo odporno gumo.

Politetrafluoroetilen

Znan tudi kot teflon, je polimer, ki je prisoten v številnih kuhinjskih pripomočkih s protilepkovinskim učinkom (črne ponve). To omogoča, da se hrana ocvrti brez dodajanja masla ali druge maščobe.

Njena struktura je sestavljena iz polimerne verige, "pokrita" z atomi F na obeh straneh. Ti F delujejo zelo slabo z drugimi delci, kot so na primer mastni, in preprečujejo, da bi se prilepili na površino ponve.

Reference

Charles E. Carraher Jr. (2018). Sintetični polimeri. Pridobljeno 7. maja 2018 z: chemistryexplained.com
Wikipedija. (2018). Seznam sintetičnih polimerov. Pridobljeno 7. maja 2018 z: en.wikipedia.org
Univerza Carnegie Mellon. (2016). Naravni vs sintetični polimeri. Pridobljeno 7. maja 2018, iz: cmu.edu
Center za učenje polimerov. (2018). Sintetični polimeri. Pridobljeno 7. maja 2018, iz: pslc.ws
Yassine Mrabet. (29. januar 2010). Najlon 3D. . Pridobljeno 7. maja 2018 z: commons.wikimedia.org
Izobraževalni portal. (2018). Lastnosti polimerov. Pridobljeno 7. maja 2018 z: portaleducativo.net
Znanstvena besedila. (23. junij 2013). Sintetični polimeri. Pridobljeno 7. maja 2018, z besedila: textcientistos.com

SINTETIČNI POLIMERI: LASTNOSTI, VRSTE IN PRIMERI - KEMIJA - 2026