Ang kasaysayan ng kimika ng mga high-molecular compound (polymers) bilang isang agham ay dapat na napetsahan noong 1831, nang si J. Berzelius, na isinasaalang-alang ang mga phenomena ng isomerism, ay iminungkahi na makilala ang pagitan ng metamerism at polymerization bilang mga espesyal na kaso. Iminungkahi niya ang terminong "metamerism" (mula sa Greek na "meta" - pagkatapos at "meros" - bahagi) para sa mga compound na may parehong komposisyon ng kemikal, ngunit magkakaibang mga istraktura na may parehong laki ng molekular. Ang terminong "polymeria," ayon kay J. Berzelius (mula sa Griyegong "pol" - marami at "meros" - bahagi), ay tumutukoy sa mga compound na may parehong komposisyon, ngunit mga molekula ng iba't ibang laki. Halimbawa, itinuring ni J. Berzelius ang trioxymethylene bilang polymeric kaugnay ng formaldehyde (CH20)3 at CH2O. Noong 1833, nakuha ni J. Berzelius ang polyoxypropylene sa pamamagitan ng esterification.
Tila, ang polystyrene ay dapat ituring na unang polimer na nakuha sa isang laboratoryo sa panahon ng polymerization ng orihinal na hydrocarbon. Noong 1839, pinatunayan ni E. Simon na mula sa ilang mga resin ng halaman (sa partikular, mula sa styrax, kung saan nagmula ang pangalang "styrene") posible na makakuha ng pabagu-bago ng langis, na kung saan ay ang hydrocarbon styrene. Iminungkahi niya na ito ay isang isomer ng benzene. Nakuha rin nina C. Gerard at A. Kaur ang styrene sa pamamagitan ng agnas ng cinnamic acid at natukoy ang komposisyon nito. Noong 1845, ipinakita ni G. Kopp na ang mga sangkap na ibinukod nina E. Simon, C. Gerard at A. Kaur ay magkapareho. Natuklasan ni E. Simon, heating styrene, na bumubuo ito ng mala-dagta na masa, na tinawag niyang metastyrene:
rC6H5-CH = CH2 - synthesized styrene mula sa benzene at acetylene, na dumadaan sa kanilang mga singaw sa isang mainit na tubo.
Sa buong ika-19 na siglo. Isinagawa ang pananaliksik na sa isang paraan o iba pa ay nabuo ang istraktura ng hinaharap na kimika ng polimer. Noong 1835, nakuha ni A. Regnault ang vinyl chloride sa pamamagitan ng pagdaragdag ng hydrogen chloride sa acetylene. Ngunit pagkaraan lamang ng maraming taon, ang sangkap na ito ay nagsimulang gamitin upang makagawa ng polyvinyl chloride, na naging kapalit ng kahoy, metal, salamin, atbp. Noong 1838, binanggit nina J. Liebig at G. Fehling ang kakayahan ng acetaldehyde na gumawa ng "polymerizates." A. Bayer ay nag-aral ng mga kakaibang "polymer" noong 1885. Isinagawa niya ang mga sumusunod na serye ng mga reaksyon:

Ang kumbinasyon ng tatlong molekula ng acetylene sa benzene sa mataas na temperatura, na isinagawa ni M. Berthelot noong 1866, ay itinuturing din bilang isang reaksyong polimerisasyon (alinsunod sa kahulugan ng J. Berzelius).
Noong 1871, sina G. Glasivetz at J. Haberman, batay sa isang pag-aaral ng mga proseso ng agnas ng mga protina—mga natural na polimer ng mga amino acid (p. 280)—nagmungkahi ng hypothesis tungkol sa polymeric na istraktura ng ilang mga sangkap. Iminungkahi nila ang pag-uuri ng mga compound na binuo mula sa magkatulad na mga alternating unit bilang polimer. Ngunit ang hypothesis na ito ay hindi suportado ng eksperimentong ebidensya o kahit na maaasahang mga obserbasyon.

Nakapagtataka kung gaano magkakaibang ang mga bagay sa paligid natin at ang mga materyales kung saan ginawa ang mga ito. Noong nakaraan, sa paligid ng ika-15-16 na siglo, ang mga pangunahing materyales ay mga metal at kahoy, isang maliit na mamaya salamin, at halos palaging porselana at earthenware. Ngunit ang siglo ngayon ay ang panahon ng mga polimer, na tatalakayin pa.

Ang konsepto ng polimer

Polimer. Ano ito? Maaari kang sumagot mula sa iba't ibang mga punto ng view. Sa isang banda, ito ay isang modernong materyal na ginagamit sa paggawa ng maraming gamit sa bahay at teknikal.

Sa kabilang banda, maaari nating sabihin na ito ay isang espesyal na synthesized na sintetikong sangkap na nakuha na may paunang natukoy na mga katangian para magamit sa isang malawak na pagdadalubhasa.

Ang bawat isa sa mga kahulugan na ito ay tama, ang una lamang mula sa isang sambahayan na pananaw, at ang pangalawa mula sa isang kemikal na pananaw. Ang isa pang kahulugan ng kemikal ay ang mga sumusunod. Ang mga polimer ay mga compound batay sa mga maikling seksyon ng isang molecular chain - monomer. Ang mga ito ay paulit-ulit nang maraming beses, na bumubuo ng isang polymer macrochain. Ang mga monomer ay maaaring parehong organic at inorganic na compound.

Samakatuwid, ang tanong: "polimer - ano ito?" - nangangailangan ng isang detalyadong sagot at pagsasaalang-alang ng lahat ng mga katangian at lugar ng aplikasyon ng mga sangkap na ito.

Mga uri ng polimer

Mayroong maraming mga pag-uuri ng mga polimer ayon sa iba't ibang pamantayan (kalikasan ng kemikal, paglaban sa init, istraktura ng chain, at iba pa). Sa talahanayan sa ibaba ay maikli nating isaalang-alang ang mga pangunahing uri ng polimer.

Pag-uuri ng mga polimer

Prinsipyo	Mga uri	Kahulugan	Mga halimbawa
Ayon sa pinagmulan (hitsura)	Natural (natural)	Ang mga natural na nangyayari, sa kalikasan. Nilikha ng kalikasan.	DNA, RNA, protina, almirol, amber, sutla, selulusa, natural na goma
	Sintetiko	Nakuha sa mga kondisyon ng laboratoryo ng mga tao, walang kaugnayan sa kalikasan.	PVC, polyethylene, polypropylene, polyurethane at iba pa
	Artipisyal	Nilikha ng tao sa mga kondisyon ng laboratoryo, ngunit batay sa	Celluloid, cellulose acetate, nitrocellulose
Mula sa isang kemikal na pananaw	Organikong kalikasan	Karamihan sa lahat ng kilalang polimer. Ito ay batay sa isang monomer ng organikong bagay (binubuo ng C atoms, posibleng kabilang ang N, S, O, P at iba pang atomo).	Lahat ng sintetikong polimer
	Di-organikong kalikasan	Ang batayan ay mga elemento tulad ng Si, Ge, O, P, S, H at iba pa. Mga katangian ng polimer: hindi sila nababanat, hindi bumubuo ng mga macrochain.	Polysilanes, polydichlorophosphazene, polygermanes, polysilicic acids
	Kalikasan ng organoelement	Isang pinaghalong organic at inorganic na polimer. Ang pangunahing chain ay hindi organiko, ang mga side chain ay organic.	Polysiloxanes, polycarboxylates, polyorganocyclophosphazenes.
Pangunahing kadena pagkakaiba	Homochain	Ang pangunahing kadena ay alinman sa carbon o silikon.	Polysilanes, polystyrene, polyethylene at iba pa.
	Heterochain	Ang pangunahing balangkas ay binubuo ng iba't ibang mga atomo.	Ang mga halimbawa ng polymers ay polyamides, proteins, ethylene glycol.

Mayroon ding mga polymer ng linear, network at branched na istraktura. Ang batayan ng mga polimer ay nagpapahintulot sa kanila na maging thermoplastic o thermosetting. Naiiba din sila sa kanilang kakayahang mag-deform sa ilalim ng normal na mga kondisyon.

Mga pisikal na katangian ng mga materyales na polimer

Ang pangunahing dalawang estado ng pagsasama-sama na katangian ng mga polimer ay:

• walang hugis;
• mala-kristal.

Ang bawat isa ay nailalarawan sa sarili nitong hanay ng mga katangian at may mahalagang praktikal na kahalagahan. Halimbawa, kung ang isang polimer ay umiiral sa isang amorphous na estado, nangangahulugan ito na maaari itong maging isang malapot na dumadaloy na likido, isang mala-salaming substance, o isang mataas na nababanat na tambalan (mga goma). Ito ay malawakang ginagamit sa mga industriya ng kemikal, konstruksiyon, inhinyero, at paggawa ng mga produktong pang-industriya.

Ang mala-kristal na estado ng mga polimer ay medyo may kondisyon. Sa katunayan, ang estado na ito ay kahalili ng mga amorphous na seksyon ng kadena, at sa pangkalahatan ang buong molekula ay lumalabas na napaka-maginhawa para sa paggawa ng nababanat, ngunit sa parehong oras ay mataas ang lakas at matitigas na mga hibla.

Ang mga punto ng pagkatunaw para sa mga polimer ay iba. Maraming mga amorphous ang natutunaw sa temperatura ng silid, at ang ilang mga sintetikong mala-kristal ay maaaring makatiis ng medyo mataas na temperatura (plexiglass, fiberglass, polyurethane, polypropylene).

Ang mga polimer ay maaaring lagyan ng kulay sa iba't ibang kulay, nang walang mga paghihigpit. Salamat sa kanilang istraktura, nakakakuha sila ng pintura at nakakuha ng pinakamaliwanag at hindi pangkaraniwang mga lilim.

Mga kemikal na katangian ng polimer

Ang mga kemikal na katangian ng mga polimer ay naiiba sa mga may mababang molekular na timbang na mga sangkap. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng laki ng molekula, ang pagkakaroon ng iba't ibang mga functional na grupo sa komposisyon nito, at ang kabuuang reserba ng activation energy.

Sa pangkalahatan, maraming mga pangunahing uri ng mga reaksyon na katangian ng mga polimer ay maaaring makilala:

1. Mga reaksyon na tutukuyin ng functional group. Iyon ay, kung ang polimer ay naglalaman ng isang pangkat ng OH, katangian ng mga alkohol, kung gayon ang mga reaksyon kung saan sila papasok ay magkapareho sa mga reaksyon ng oksihenasyon, pagbawas, dehydrogenation, at iba pa).
2. Pakikipag-ugnayan sa mga NMC (mababang molekular na compound).
3. Mga reaksyon ng polymers sa isa't isa upang bumuo ng mga cross-linked na network ng macromolecules (network polymers, branched).
4. Mga reaksyon sa pagitan ng mga functional na grupo sa loob ng isang polymer macromolecule.
5. Pagkawatak-watak ng isang macromolecule sa mga monomer (pagkasira ng kadena).

Ang lahat ng mga reaksyon sa itaas ay may malaking kahalagahan sa pagsasanay para sa paggawa ng mga polimer na may paunang natukoy at maginhawang mga katangian para sa mga tao. Ginagawang posible ng polymer chemistry na lumikha ng heat-resistant, acid- at alkali-resistant na mga materyales na sa parehong oras ay may sapat na elasticity at katatagan.

Paggamit ng polimer sa pang-araw-araw na buhay

Ang paggamit ng mga compound na ito ay laganap. Mayroong ilang mga lugar ng industriya, pambansang ekonomiya, agham at teknolohiya na hindi nangangailangan ng polimer. Ano ito - pagsasaka ng polimer at malawakang paggamit, at saan ito nagtatapos?

1. Industriya ng kemikal (paggawa ng mga plastik, tannin, synthesis ng mahahalagang organikong compound).
2. Mechanical engineering, pagmamanupaktura ng sasakyang panghimpapawid, mga refinery ng langis.
3. Medisina at pharmacology.
4. Pagkuha ng mga tina at pestisidyo at herbicide, pamatay-insekto sa agrikultura.
5. Industriya ng konstruksiyon (steel alloying, sound at thermal insulation structures, mga materyales sa gusali).
6. Paggawa ng mga laruan, pinggan, tubo, bintana, gamit sa bahay at kagamitan sa bahay.

Ginagawang posible ng kimika ng mga polimer na makakuha ng higit pa at higit pang mga bagong materyales, ganap na unibersal sa mga katangian, na walang katumbas sa mga metal, kahoy o salamin.

Mga halimbawa ng mga produktong gawa sa mga polymer materials

Bago ang pagbibigay ng pangalan sa mga partikular na produkto na ginawa mula sa mga polimer (imposibleng ilista ang lahat ng ito, napakaraming pagkakaiba-iba), kailangan mo munang maunawaan kung ano ang ibinibigay ng polimer. Ang materyal na nakuha mula sa Navy ay magiging batayan para sa mga hinaharap na produkto.

Ang mga pangunahing materyales na ginawa mula sa mga polimer ay:

• mga plastik;
• polypropylenes;
• polyurethanes;
• polystyrenes;
• polyacrylates;
• phenol-formaldehyde resins;
• epoxy resins;
• naylon;
• viscose;
• naylon;
• pandikit;
• mga pelikula;
• tannin at iba pa.

Ito ay isang maliit na listahan lamang ng pagkakaiba-iba na inaalok ng modernong kimika. Buweno, narito na malinaw na kung anong mga bagay at produkto ang ginawa mula sa mga polimer - halos anumang mga gamit sa bahay, gamot at iba pang mga lugar (mga plastik na bintana, tubo, pinggan, kasangkapan, muwebles, laruan, pelikula, atbp.).

Mga polimer sa iba't ibang sangay ng agham at teknolohiya

Nahawakan na natin ang tanong kung anong mga lugar ang ginagamit ng mga polimer. Ang mga halimbawa na nagpapakita ng kanilang kahalagahan sa agham at teknolohiya ay kinabibilangan ng mga sumusunod:

• antistatic coatings;
• electromagnetic screen;
• mga pabahay ng halos lahat ng mga gamit sa bahay;
• transistor;
• LEDs at iba pa.

Walang mga limitasyon sa imahinasyon tungkol sa paggamit ng mga materyales na polimer sa modernong mundo.

Produksyon ng polimer

Polimer. Ano ito? Ito ay halos lahat ng bagay na nakapaligid sa atin. Saan sila ginawa?

1. Industriya ng petrochemical (pagpipino ng langis).
2. Espesyal na mga halaman para sa produksyon ng mga polymer na materyales at mga produkto na ginawa mula sa kanila.

Ito ang mga pangunahing batayan sa batayan kung saan nakuha ang mga materyales ng polimer (synthesized).

1.1 Kasaysayan ng pag-unlad ng mga materyales na polimer

Ang mga tao ay gumagawa ng mga artipisyal na polimer mula pa noong unang panahon. Halimbawa, ang pagluluto ng wood glue mula sa mga sungay at hooves o casein glue mula sa nasirang gatas o soybean ay kilala noon sa Sinaunang Egypt. Gayunpaman, ang kemikal na pagbabago ng mga natural na polimer ay natupad nang hindi nalalaman. Kung ano ang eksaktong nangyayari sa istraktura ng polimer ay naging malinaw lamang sa pagtatapos ng ika-19 at simula ng ika-20 siglo, pagkatapos na nilikha ni Butlerov ang teorya ng kemikal na istraktura ng mga organikong sangkap. Simula noon, ang pagbabago ay nagsimulang isagawa nang may kamalayan at may layunin.

Ang kasaysayan ng mga plastik ay karaniwang sinusubaybayan pabalik sa nitrocellulose - kapag inihalo sa camphor ito ay gumagawa ng celluloid plastic. Natuklasan ito ng Englishman Parkes, na-patent ito noong 1856, at noong 1956 ay nakatanggap siya ng bronze medal para dito sa Great International Exhibition. Sa pangkalahatan, ito ay selulusa na sumailalim sa pinakamalaking bilang ng mga pagbabago: ito ay nitrayd, na gumagawa ng walang usok na pulbura, at acetylated, at methylated. Ang celluloid ay itinuturing na ina ng cinematography - kung wala ang pelikulang ito imposibleng lumikha ng cinematography. Gayunpaman, ang panganib ng sunog ng plastik na ito ay humantong sa katotohanan na ang produksyon nito ay halos nahulog sa "0" sa simula ng ika-20 siglo.

Sa pagtatapos ng 20s, ang mabilis na pag-unlad ng electrical engineering, telepono at radyo ay nangangailangan ng paglikha ng mga bagong materyales na may mahusay na istruktura at electrical insulating properties: ang mga bagong materyales ay pinangalanan pagkatapos ng mga unang titik ng mga lugar na ito (kuryente, telepono, radyo) - etrol. Ang mga kaso ng instrumento at mga tool sa pagguhit ay ginawa mula sa kanila (hanggang ngayon). Ang polimer para sa mga etrol ay cellulose triacetate. (Ang mga hindi nasusunog na pelikula ay ginagawa pa rin mula dito, pinapalitan ang celluloid) (Ang triacetate ay nakukuha sa pamamagitan ng paggamot sa cellulose na may acetic anhydride at acetic acid)

Noong 1887, ang galalite ay ang unang plastic batay sa protina (casein). Ang produksyong pang-industriya ay pinagkadalubhasaan noong 1929 ng kumpanyang Ingles na ERINOID (At sa kasalukuyan ang kumpanyang ito ay gumagawa ng mga sheet at molded na produkto mula sa galalite). Sa kasalukuyan, ang materyal na ito ay halos nakalimutan, ngunit dahil sa pagtaas ng mga presyo para sa langis at mga monomer na nakuha mula dito, ang interes dito ay muling nabuhay.

Sa ikalawang kalahati ng ika-19 na siglo, natuklasan ang proseso ng bulkanisasyon ng natural na goma sa pamamagitan ng pagpainit na may asupre - paggawa ng goma.

Sa kabuuang dami ng pandaigdigang paggawa ng mga polymeric na materyales, ang mga plastik na selulusa ay sumasakop lamang ng 2-3%, ngunit ang mga porsyento na ito ay mahigpit na hawak, na nauugnay sa halos hindi mauubos na hilaw na materyal na base (maaaring makuha mula sa basura mula sa pagproseso ng cotton, pagproseso ng troso. industriya, anumang hilaw na materyales ng halaman (dahon ng saging, abaka))

Gayunpaman, unti-unting pinalitan ng natural at artipisyal na mga polimer ang mga sintetikong polimer.

Noong 1831, isinagawa ni Propesor Lebedev ang polymerization ng butadiene rubber.

Noong 1835, ang PVC ay nakuha ng chemist na si Regnault, at ang polystyrene ay nakuha noong 1939 ni Simon. Gayunpaman, walang pag-aaral ng mga sangkap na ito na nakuha sa panahon ng pananaliksik ng mga siyentipiko bilang isang by-product ng reaksyon. Ang parehong sitwasyon ay lumitaw sa FFS: noong 1872, pinag-aralan ng German chemist na si Bayer ang epekto ng formaldehyde sa mga phenol at napansin na ang mga resinous residues ay nabuo sa pinaghalong reaksyon, ngunit hindi pinag-aralan ang mga ito. Sa pagliko lamang ng ika-19 at ika-20 siglo, nang lumitaw ang teknikal na pangangailangan para sa mga materyales sa istruktura at elektrikal na insulating, lumitaw ang mga plastik na BAKELIT at CARBOLIT, batay sa FFS. Ang mga polymer na ito ay muling naimbento sa Belgium noong 1907 ni Bakelid at dito ni Petrov.

Noong 20-30s ng ika-20 siglo, ang urea-formaldehyde at polyester polymers ay ginamit sa industriya. Simula sa 30s, ang mga pamamaraan ng polymerization ay nagsimulang malawakang ginagamit at nakuha ang polystyrene, polyvinyl acetate, polyvinyl chloride, atbp. Nang maglaon, lumitaw ang mga bagong uri ng polycondensation plastic: polyamide, polyurethane, atbp.

Ang unang plastik na Ruso ay ginawa batay sa FFS sa nayon ng Dubrovka malapit sa Orekhovo-Zuevo.

Sa kabila ng kanilang kabataan, ang mga plastik ay matatag na kinuha ang kanilang lugar sa mga materyales sa gusali. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang buong hanay ng mga mahahalagang katangian sa mga plastik: paglaban sa iba't ibang mga agresibong impluwensya, mababang thermal conductivity, teknolohikal na kadalian ng pagproseso, ang kakayahang mag-glue at magwelding, atbp.

Pag-unlad ng isang pamantayan para sa organisasyon na "Arsenyevsky Dairy Plant" LLC "Sanitary processing ng kagamitan para sa paggawa ng cottage cheese"

Ayon sa desisyon ng Arsenyev City Council of People's Deputies, isang planta ng pagawaan ng gatas ng lungsod ang itinayo sa Arsenyev sa pamamagitan ng pagkakasunud-sunod ng mga residente ng lungsod. Ang konstruksyon ay tumagal mula Nobyembre 1984 hanggang Disyembre 1987...

Pagbuo ng isang yunit ng pagpapalamig

Kahit na 400 taon BC, alam ng mga inhinyero ng Persia kung paano mag-iingat ng yelo na dinala sa taglamig mula sa kalapit na mga bundok sa mainit na disyerto sa tag-araw. Ang mga dingding ng underground storage facility na tinatawag na "yakshal" ay hanggang dalawang metro ang kapal at gawa sa mga bloke...

Mga kalkulasyon ng feed

Ang industriya ng feed ng Russia ay halos 75 taong gulang. Ang unang feed mill sa Russia na may kapasidad na 100 tonelada/araw ay itinayo sa bukid ng estado ng Lesnye Polyany malapit sa istasyon ng Bolshevo sa rehiyon ng Moscow. Noong Enero 1928...

Pagpapanatili ng D-Link DGE-560T network adapter

Ang mga sistema ng radiator ay batay sa isang radiator kung saan maaaring i-mount ang isang fan (cooler). Ang pinakakaraniwang kumbinasyon sa mga computer ay isang radiator + fan. Sa kasalukuyan mayroong alinman sa aluminyo...

Mga turbocharger sa mga internal combustion engine

Ang kasaysayan ng pag-unlad ng mga turbocharger ay nagsimula nang humigit-kumulang kasabay ng pagtatayo ng mga unang modelo ng mga panloob na makina ng pagkasunog. Noong 1885--1896...

Electron beam welding ng mga bahagi ng gyroscope

Bago ang pag-imbento ng gyroscope, gumamit ang sangkatauhan ng iba't ibang mga pamamaraan para sa pagtukoy ng direksyon sa kalawakan. Mula noong sinaunang panahon, ang mga tao ay ginagabayan nang biswal ng malalayong bagay, lalo na ng Araw...

Ipadala ang iyong mabuting gawa sa base ng kaalaman ay simple. Gamitin ang form sa ibaba

Ang mga mag-aaral, nagtapos na mga estudyante, mga batang siyentipiko na gumagamit ng base ng kaalaman sa kanilang pag-aaral at trabaho ay lubos na magpapasalamat sa iyo.

Nai-post sa http://www.allbest.ru/

1. Mga polimer

Makasaysayang sanggunian.

Ang terminong "polymerism" ay ipinakilala sa agham ni I. Berzelius noong 1833 upang italaga ang isang espesyal na uri ng isomerism, kung saan ang mga sangkap (polymer) na may parehong komposisyon ay may iba't ibang mga molekular na timbang, halimbawa, ethylene at butylene, oxygen at ozone. Ang nilalaman ng terminong ito ay hindi tumutugma sa mga modernong ideya tungkol sa mga polimer. Ang "totoo" na mga sintetikong polimer ay hindi pa kilala noong panahong iyon.

Ang isang bilang ng mga polimer ay maliwanag na inihanda noong unang kalahati ng ika-19 na siglo. Gayunpaman, karaniwang sinubukan ng mga chemist na sugpuin ang polymerization at polycondensation, na humantong sa "resinization" ng mga produkto ng pangunahing reaksyon ng kemikal, ibig sabihin, sa katunayan, sa pagbuo ng mga polimer (ang mga polimer ay madalas na tinatawag na "resin"). Ang unang pagbanggit ng mga sintetikong polimer ay nagsimula noong 1838 (polyvinylidene chloride) at 1839 (polystyrene),

Ang kimika ng polimer ay lumitaw lamang na may kaugnayan sa paglikha ng teorya ng istraktura ng kemikal ni A.M. Butlerov. Pinag-aralan ni A.M. Butlerov ang kaugnayan sa pagitan ng istraktura at kamag-anak na katatagan ng mga molekula, na ipinakita sa mga reaksyon ng polymerization. Ang agham ng mga polimer ay tumanggap ng karagdagang pag-unlad nito higit sa lahat salamat sa masinsinang paghahanap para sa mga pamamaraan ng synthesizing goma, kung saan ang mga nangungunang siyentipiko ng maraming bansa ay lumahok (G. Buscharda, W. Tilden, ang Aleman na siyentipiko na si K. Harries, I. L. Kondakov, S. V. Lebedev at iba pa ). Noong 30s, napatunayan ang pagkakaroon ng mga free radical at ionic polymerization na mekanismo. Ang mga gawa ni W. Carothers ay may malaking papel sa pagbuo ng mga ideya tungkol sa polycondensation.

Mula noong simula ng 20s ng 20th century, umuunlad na rin ang mga teoretikal na ideya tungkol sa istruktura ng mga polimer. Sa simula, ipinapalagay na ang mga biopolymer tulad ng cellulose, starch, goma, protina, pati na rin ang ilang sintetikong polimer na katulad nila sa mga katangian (halimbawa, polyisoprene), ay binubuo ng maliliit na molekula na may di-pangkaraniwang kakayahang mag-ugnay sa solusyon sa mga complex na may likas na koloidal dahil sa mga non-covalent bond (ang teorya ng "maliit na bloke"). Ang may-akda ng isang panimula na bagong konsepto ng mga polimer bilang mga sangkap na binubuo ng mga macromolecule, mga particle ng hindi karaniwang malaking molekular na timbang, ay si G. Staudinger. Ang tagumpay ng mga ideya ng siyentipikong ito ay nagpilit sa amin na isaalang-alang ang mga polimer bilang isang husay na bagong bagay ng pag-aaral sa kimika at pisika.

Ang mga polimer ay mga kemikal na compound na may mataas na mol. mass (mula sa ilang libo hanggang maraming milyon), ang mga molekula kung saan (macromolecules) ay binubuo ng isang malaking bilang ng mga paulit-ulit na grupo (monomer units). Ang mga atomo na bumubuo sa mga macromolecule ay konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng mga puwersa ng punong-guro at (o) mga valence ng koordinasyon.

2. Pag-uuri

Batay sa kanilang pinagmulan, ang mga polimer ay nahahati sa natural (biopolymers), halimbawa mga protina, nucleic acid, natural na resin, at sintetiko, halimbawa polyethylene, polypropylene, phenol-formaldehyde resins. Ang mga atomo o mga grupong atomiko ay maaaring matatagpuan sa isang macromolecule sa anyo ng: isang bukas na kadena o isang pinahabang pagkakasunod-sunod ng mga cycle (linear polymers, halimbawa natural na goma); branched chain (branched polymers, tulad ng amylopectin), three-dimensional network (cross-linked polymers, tulad ng cured epoxy resins). Ang mga polimer na ang mga molekula ay binubuo ng magkaparehong mga yunit ng monomer ay tinatawag na mga homopolymer (halimbawa, polyvinyl chloride, polycaproamide, cellulose).

Ang mga macromolecule ng parehong komposisyon ng kemikal ay maaaring itayo mula sa mga yunit ng iba't ibang mga spatial na pagsasaayos. Kung ang mga macromolecule ay binubuo ng parehong mga stereoisomer o ng iba't ibang mga stereoisomer na nagpapalit-palit sa kadena sa isang tiyak na periodicity, ang mga polymer ay tinatawag na stereoregular.

Ang mga polimer na ang mga macromolecule ay naglalaman ng ilang uri ng mga yunit ng monomer ay tinatawag na mga copolymer. Ang mga copolymer kung saan ang mga yunit ng bawat uri ay bumubuo ng sapat na mahabang tuloy-tuloy na pagkakasunud-sunod na pumapalit sa isa't isa sa loob ng macromolecule ay tinatawag na block copolymer. Ang isa o higit pang mga kadena ng isa pang istraktura ay maaaring ikabit sa panloob (hindi terminal) na mga link ng isang macromolecule ng isang kemikal na istraktura. Ang ganitong mga copolymer ay tinatawag na graft copolymer.

Ang mga polimer kung saan ang bawat isa o ilang mga stereoisomer ng isang yunit ay bumubuo ng sapat na mahabang tuluy-tuloy na pagkakasunud-sunod na pumapalit sa isa't isa sa loob ng isang macromolecule ay tinatawag na stereoblock copolymer.

Depende sa komposisyon ng pangunahing (pangunahing) kadena, ang mga polimer ay nahahati sa: heterochain, ang pangunahing kadena na naglalaman ng mga atomo ng iba't ibang elemento, kadalasang carbon, nitrogen, silikon, posporus, at homochain, ang pangunahing kadena na kung saan ay binuo. mula sa magkatulad na mga atomo. Sa mga homochain polymers, ang pinakakaraniwan ay ang carbon chain polymers, ang mga pangunahing chain na binubuo lamang ng mga carbon atom, halimbawa polyethylene, polymethyl methacrylate, polytetrafluoroethylene. Ang mga halimbawa ng heterochain polymers ay polyester (polyethylene terephthalate, polycarbonates), polyamides, urea-formaldehyde resins, protina, at ilang organosilicon polymers. Ang mga polimer na ang mga macromolecule, kasama ng mga hydrocarbon group, ay naglalaman ng mga atomo ng mga inorganogenic na elemento ay tinatawag na organoelement. Ang isang hiwalay na grupo ng mga polimer ay nabuo ng mga inorganikong polimer, halimbawa plastic sulfur at polyphosphonitrile chloride.

3. Mga katangian at pinakamahalagang katangian

Ang mga linear polymer ay may isang tiyak na hanay ng mga katangian ng physicochemical at mekanikal. Ang pinakamahalaga sa mga katangiang ito: ang kakayahang bumuo ng mataas na lakas na anisotropic na mataas na nakatuon sa mga hibla at pelikula, ang kakayahang sumailalim sa malalaking, pangmatagalang nababaligtad na mga pagpapapangit; ang kakayahang bumukol sa isang mataas na nababanat na estado bago matunaw; mataas na lagkit ng mga solusyon. Ang hanay ng mga katangian na ito ay dahil sa mataas na molekular na timbang, istraktura ng chain, at flexibility ng macromolecules. Kapag lumilipat mula sa mga linear na chain patungo sa branched, hiwa-hiwalay na mga three-dimensional na network at, sa wakas, sa mga siksik na istruktura ng mesh, ang hanay ng mga katangian na ito ay nagiging mas kaunti at hindi gaanong binibigkas. Highly cross-linked polymers ay hindi matutunaw, infusible at hindi kaya ng mataas na elastic deformations.

Ang mga polimer ay maaaring umiral sa mala-kristal at walang hugis na mga estado. Ang isang kinakailangang kondisyon para sa pagkikristal ay ang pagiging regular ng sapat na mahabang mga seksyon ng macromolecule. Sa crystalline polymers, maaaring lumitaw ang iba't ibang supramolecular structures (fibrils, spherulites, single crystals), ang uri kung saan higit na tinutukoy ang mga katangian ng polymer material. Ang mga supramolecular structure sa non-crystallized (amorphous) polymers ay hindi gaanong binibigkas kaysa sa crystalline.

Ang mga di-crystallized na polimer ay maaaring umiral sa tatlong pisikal na estado: malasalamin, lubos na nababanat at malapot. Ang mga polimer na may mababang (sa ibaba ng silid) na temperatura ng paglipat mula sa isang malasalamin patungo sa isang mataas na nababanat na estado ay tinatawag na mga elastomer, habang ang mga may mataas na temperatura ay tinatawag na mga plastik. Depende sa komposisyon ng kemikal, istraktura at kamag-anak na pag-aayos ng mga macromolecule, ang mga katangian ng mga polimer ay maaaring mag-iba sa loob ng napakalawak na mga limitasyon. Kaya, ang 1,4.-cispolybutadiene, na binuo mula sa nababaluktot na mga kadena ng hydrocarbon, sa temperatura na halos 20 ° C ay isang nababanat na materyal, na sa temperatura na -60 ° C ay nagbabago sa isang malasalamin na estado; Ang polymethyl methacrylate, na binuo mula sa mas mahigpit na mga kadena, sa temperatura na humigit-kumulang 20 ° C ay isang solidong malasalamin na produkto na nagiging isang mataas na nababanat na estado lamang sa 100 ° C. Ang selulusa, isang polimer na may napakahigpit na mga kadena na konektado ng mga intermolecular hydrogen bond, sa pangkalahatan ay hindi maaaring umiral sa isang mataas na elastikong estado bago ang temperatura ng pagkabulok nito. Ang malalaking pagkakaiba sa mga katangian ng mga polimer ay maaaring maobserbahan kahit na ang mga pagkakaiba sa istruktura ng mga macromolecule ay, sa unang tingin, maliit. Kaya, ang stereoregular na polystyrene ay isang mala-kristal na substansiya na may punto ng pagkatunaw na humigit-kumulang 235 °C, habang ang hindi-stereoregular na polystyrene ay hindi kayang mag-kristal at lumambot sa temperatura na humigit-kumulang 80 °C.

Ang mga polimer ay maaaring pumasok sa mga sumusunod na pangunahing uri ng mga reaksyon: ang pagbuo ng mga kemikal na bono sa pagitan ng mga macromolecules (tinatawag na cross-linking), halimbawa, sa panahon ng bulkanisasyon ng mga rubber at pangungulti ng katad; agnas ng mga macromolecules sa hiwalay, mas maikling mga fragment, mga reaksyon ng side functional group ng mga polymers na may mababang molekular na timbang na mga sangkap na hindi nakakaapekto sa pangunahing kadena (tinatawag na polymer-analogous na mga pagbabagong-anyo); mga reaksyong intramolecular na nagaganap sa pagitan ng mga functional na grupo ng isang macromolecule, halimbawa intramolecular cyclization. Ang cross-linking ay madalas na nangyayari kasabay ng pagkasira. Ang isang halimbawa ng polymer-analogous na pagbabago ay ang saponification ng polytyl acetate, na humahantong sa pagbuo ng polyvinyl alcohol. Ang rate ng mga reaksyon ng mga polimer na may mababang molekular na timbang na mga sangkap ay kadalasang nalilimitahan ng rate ng pagsasabog ng huli sa yugto ng polimer. Ito ay pinaka-halata sa kaso ng mga cross-linked polymers. Ang rate ng pakikipag-ugnayan ng mga macromolecule na may mababang molekular na sangkap ay kadalasang nakadepende sa likas na katangian at lokasyon ng mga kalapit na yunit na nauugnay sa reacting unit. Ang parehong naaangkop sa intramolecular reaksyon sa pagitan ng mga functional na grupo na kabilang sa parehong chain.

Ang ilang mga katangian ng polimer, tulad ng solubility, malapot na daloy, at katatagan, ay napaka-sensitibo sa pagkilos ng maliit na halaga ng mga dumi o mga additives na tumutugon sa mga macromolecule. Kaya, upang ibahin ang anyo ng isang linear polymer mula sa natutunaw hanggang sa ganap na hindi matutunaw, ito ay sapat na upang bumuo ng 1-2 cross-link bawat macromolecule.

Ang pinakamahalagang katangian ng mga polimer ay ang kanilang kemikal na komposisyon, molekular na timbang at pamamahagi ng timbang ng molekular, ang antas ng pagsasanga at kakayahang umangkop ng mga macromolecule, stereoregularity, at iba pa. Ang mga katangian ng polimer ay nakasalalay nang malaki sa mga katangiang ito.

4. Resibo

Ang mga likas na polimer ay nabuo sa panahon ng proseso ng biosynthesis sa mga selula ng mga nabubuhay na organismo. Gamit ang pagkuha, fractional precipitation at iba pang mga pamamaraan, maaari silang ihiwalay sa mga materyales ng halaman at hayop. Ang mga sintetikong polimer ay ginawa ng polymerization at polycondensation. Ang mga carbochain polymers ay karaniwang synthesize sa pamamagitan ng polymerization ng mga monomer na may isa o higit pang maramihang carbon bond o monomer na naglalaman ng hindi matatag na carbocyclic group (halimbawa, mula sa cyclopropane at mga derivatives nito). Ang heterochain polymers ay nakukuha sa pamamagitan ng polycondensation, gayundin ang polymerization ng mga monomer na naglalaman ng maramihang mga bono ng isang elemento ng carbon (halimbawa, C=O , C=N, N=C=O) o mahinang heterocyclic na grupo.

5. Mga polimer sa agrikultura

Ngayon ay maaari nating pag-usapan ang tungkol sa hindi bababa sa apat na pangunahing mga lugar ng paggamit ng mga materyales ng polimer sa agrikultura. Parehong sa domestic at sa mundo na pagsasanay, ang unang lugar ay nabibilang sa mga pelikula. Salamat sa paggamit ng perforated mulching film sa mga bukid, ang ani ng ilang mga pananim ay tumataas ng hanggang 30%, at ang ripening time ay pinabilis ng 10-14 na araw. Ang paggamit ng polyethylene film para sa waterproofing na nilikha ng mga reservoir ay nagsisiguro ng isang makabuluhang pagbawas sa mga pagkawala ng nakaimbak na kahalumigmigan. Ang pagtatakip ng haylage, silage, at roughage na may pelikula ay nagsisiguro sa kanilang mas mahusay na pangangalaga kahit na sa masamang kondisyon ng panahon. Ngunit ang pangunahing lugar ng paggamit ng mga materyales sa polimer ng pelikula sa agrikultura ay ang pagtatayo at pagpapatakbo ng mga greenhouse ng pelikula. Sa kasalukuyan, naging teknikal na posible na gumawa ng mga sheet ng pelikula hanggang sa 16 m ang lapad, at ginagawang posible na magtayo ng mga greenhouse ng pelikula na may base na lapad na hanggang 7.5 at haba ng hanggang 200 m. Sa naturang mga greenhouse, lahat ng agrikultura ang trabaho ay maaaring isagawa sa mekanisado; Bukod dito, pinapayagan ka ng mga greenhouse na ito na palaguin ang ani sa buong taon. Sa malamig na panahon, ang mga greenhouse ay pinainit muli gamit ang mga polymer pipe na nakabaon sa lupa sa lalim na 60-70 cm.

Mula sa punto ng view ng kemikal na istraktura ng mga polymer na ginagamit sa mga greenhouse ng ganitong uri, mapapansin ng isa ang nangingibabaw na paggamit ng polyethylene, unplasticized polyvinyl chloride at, sa isang mas mababang lawak, polyamides. Ang mga polyethylene film ay nailalarawan sa pamamagitan ng mas mahusay na paghahatid ng liwanag, mas mahusay na mga katangian ng lakas, ngunit mas mahinang paglaban sa panahon at medyo mataas na pagkawala ng init. Maaari lamang silang maglingkod nang maayos sa loob ng 1-2 season. Ang polyamide at iba pang mga pelikula ay bihira pa ring ginagamit.

Ang isa pang lugar ng malawakang paggamit ng mga materyales ng polimer sa agrikultura ay ang pagbawi ng lupa. Mayroon ding iba't ibang anyo ng mga tubo at hose para sa irigasyon, lalo na para sa kasalukuyang pinaka-advanced na patubig na patubig; mayroon ding butas-butas na mga plastik na tubo para sa paagusan. Ito ay kagiliw-giliw na tandaan na ang buhay ng serbisyo ng mga plastik na tubo sa mga sistema ng paagusan, halimbawa, sa mga republika ng Baltic, ay 3-4 beses na mas mahaba kaysa sa kaukulang mga ceramic pipe. Bilang karagdagan, ang paggamit ng mga plastik na tubo, lalo na ang corrugated polyvinyl chloride, ay ginagawang posible na halos ganap na maalis ang manu-manong paggawa kapag naglalagay ng mga sistema ng paagusan.

Ang iba pang dalawang pangunahing lugar ng paggamit ng mga polymer na materyales sa agrikultura ay ang konstruksyon, lalo na ang mga gusali ng hayop, at mechanical engineering.

Mga tupa sa sintetikong fur coat

Ang tupa, tulad ng alam mo, ay isang hindi makatwirang hayop. Lalo na ang merino. Pagkatapos ng lahat, alam niya na ang may-ari ay nangangailangan ng malinis na lana, ngunit pa rin siya ay gumulong sa alikabok, pagkatapos, sa pagtawid sa kagat, siya ay nakakabit ng mga tinik sa kanyang sarili. Ang paglalaba at paglilinis ng lana ng tupa pagkatapos ng paggugupit ay isang masalimuot at matagal na proseso. Upang pasimplehin ito at protektahan ang lana mula sa dumi, ang mga magsasaka ng tupa ng Australia ay nag-imbento ng isang kumot na gawa sa polyethylene fabric. Inilalagay nila ito sa tupa kaagad pagkatapos ng paggugupit at hinihigpitan ito ng mga pangkabit na goma. Ang tupa ay lumalaki, at ang lana sa ibabaw nito ay lumalaki, sumasabog ang kumot, at ang nababanat na mga banda ay humihina, ang kumot ay laging tinatahi upang sukatin. Ngunit narito ang problema: sa ilalim ng araw ng Australia, ang polyethylene mismo ay nagiging malutong. At ito ay hinarap gamit ang mga amine stabilizer. Ito ay nananatiling sanayin ang mga tupa na huwag punitin ang plastik na tela sa mga tinik at bakod.

May bilang na mga hayop

Mula noong 1975, ang lahat ng mga baka, pati na rin ang mga tupa at kambing sa mga bukid ng estado sa Czechoslovakia ay dapat magsuot ng mga natatanging hikaw sa kanilang mga tainga - mga plastik na plato na nagpapahiwatig ng pangunahing impormasyon tungkol sa mga hayop. Dapat palitan ng bagong paraan ng pagpaparehistro ng hayop ang dating ginamit na branding, na kinilala ng mga eksperto bilang hindi malinis. Milyun-milyong plastic na karatula ang dapat gawin ng mga kooperatiba ng lokal na industriya.

Microbe ang breadwinner

Nalutas ng mga siyentipikong Finnish ang kumplikadong problema ng paggamot sa wastewater mula sa paggawa ng pulp at papel at sabay-sabay na paggawa ng feed para sa mga hayop. Ang isang espesyal na kultura ng mga microbes ay lumago sa mga ginugol na sulfite na alak sa mga espesyal na fermenter sa 38 ° C, habang ang ammonia ay idinagdag doon. Ang ani ng feed protein ay 50-55%; ito ay kinakain ng may gana sa mga baboy at manok.

Sintetikong damo

Ayon sa kaugalian, maraming mga sporting event ang ginaganap sa mga grass court. Football, tennis, croquet... Sa kasamaang palad, ang dynamic na pag-unlad ng sports, peak load sa layunin o sa net ay humahantong sa katotohanan na ang damo ay walang oras na lumago mula sa isang kumpetisyon patungo sa isa pa. At walang dami ng mga trick ng mga hardinero ang makayanan ito. Posible, siyempre, na magdaos ng mga katulad na kumpetisyon sa, halimbawa, mga ibabaw ng aspalto, ngunit paano ang mga tradisyonal na palakasan? Ang mga sintetikong materyales ay dumating upang iligtas. Ang polyamide film na may kapal na 1/40 mm (25 microns) ay pinutol sa mga piraso na 1.27 mm ang lapad, nakaunat, crimped, at pagkatapos ay pinag-intertwined upang makakuha ng magaan, malaking masa na gayahin ang damo. Upang maiwasan ang sunog, ang mga fire retardant ay idinagdag sa polimer nang maaga, at upang maiwasan ang mga electrical spark na mahulog sa ilalim ng mga paa ng mga atleta, isang antistatic agent ang ginagamit. Ang mga sintetikong banig ng damo ay nakadikit sa inihandang base - at pagkatapos ay handa na ang isang grass court o football field, o iba pang palakasan. At habang napuputol ang mga indibidwal na seksyon ng larangan ng paglalaro, maaari silang palitan ng mga bagong banig na ginawa gamit ang parehong teknolohiya at parehong berdeng kulay.

6. Mga polimer sa mechanical engineering

Hindi nakakagulat na ang industriyang ito ang pangunahing mamimili ng halos lahat ng mga materyales na ginawa sa ating bansa, kabilang ang mga polimer. Ang paggamit ng mga polymer na materyales sa mechanical engineering ay lumalaki sa bilis na walang precedent sa buong kasaysayan ng tao. Halimbawa, noong 1976 1. ang mechanical engineering ng ating bansa ay kumonsumo ng 800,000 tonelada ng mga plastik, at noong 1960 - 116,000 tonelada lamang. mechanical engineering plastics, at noong 1980 ang bahagi ng mechanical engineering sa paggamit ng plastic ay bumaba sa 28%. At ang punto dito ay hindi na ang pangangailangan ay maaaring bumaba, ngunit ang ibang mga sektor ng pambansang ekonomiya ay nagsimulang gumamit ng mga polymer na materyales sa agrikultura, konstruksiyon, at industriya ng ilaw at pagkain nang mas masinsinang.

Angkop na tandaan na sa mga nakaraang taon ang pag-andar ng mga materyales ng polimer sa anumang industriya ay medyo nagbago. Parami nang parami ang mga responsableng gawain ay nagsimulang pagkatiwalaan sa mga polimer. Parami nang parami ang medyo maliit, ngunit ang mga istrukturang kumplikado at kritikal na mga bahagi ng mga makina at mekanismo ay nagsimulang gawin mula sa mga polimer, at sa parehong oras, ang mga polimer ay lalong nagsimulang gamitin sa paggawa ng malalaking sukat na bahagi ng katawan ng mga makina at mga mekanismo na nagdadala. makabuluhang load. Sa ibaba ay pag-uusapan natin nang mas detalyado ang tungkol sa paggamit ng mga polimer sa mga industriya ng automotive at aviation, ngunit dito ay babanggitin lamang natin ang isang kapansin-pansing katotohanan: ilang taon na ang nakalilipas ang isang all-plastic na tram ay tumakbo sa paligid ng Moscow. Ngunit narito ang isa pang katotohanan: isang-kapat ng lahat ng maliliit na sasakyang-dagat - mga bangka, bangka, bangka - ay gawa na ngayon mula sa mga plastik na materyales.

Hanggang kamakailan lamang, ang malawakang paggamit ng mga polymer na materyales sa mechanical engineering ay nahahadlangan ng dalawang tila pangkalahatang kinikilalang disadvantages ng polymers: ang kanilang mababang (kumpara sa grade steels) lakas at mababang init na paglaban. Ang threshold ng mga katangian ng lakas ng mga polymer na materyales ay napagtagumpayan ng paglipat sa mga pinagsama-samang materyales, pangunahin ang salamin at carbon fiber reinforced plastic. Kaya ngayon ang pananalitang "plastic ay mas malakas kaysa sa bakal" ay medyo makatwiran. Kasabay nito, ang mga polimer ay nagpapanatili ng kanilang posisyon sa mass production ng isang malaking bilang ng mga bahagi na hindi nangangailangan ng partikular na mataas na lakas: mga plug, fitting, takip, hawakan, kaliskis at pabahay ng mga instrumento sa pagsukat. Ang isa pang lugar na tiyak sa mga polimer, kung saan ang kanilang mga pakinabang sa anumang iba pang mga materyales ay malinaw na ipinakita, ay ang lugar ng panloob at panlabas na pagtatapos.

Ang parehong ay maaaring sinabi tungkol sa mechanical engineering. Halos tatlong quarter ng interior decoration ng mga pampasaherong sasakyan, bus, eroplano, ilog at dagat sasakyang-dagat at pampasaherong sasakyan ay gawa na ngayon mula sa mga pampalamuti na plastik, sintetikong pelikula, tela, at artipisyal na katad. Bukod dito, para sa maraming mga makina at aparato, tanging ang paggamit ng anti-corrosion na pagtatapos na may mga sintetikong materyales ang nakasisiguro sa kanilang maaasahan at pangmatagalang operasyon. Halimbawa, ang paulit-ulit na paggamit ng isang produkto sa matinding pisikal at teknikal na mga kondisyon (espasyo) ay natiyak, sa partikular, sa pamamagitan ng katotohanan na ang buong panlabas na ibabaw nito ay natatakpan ng mga sintetikong tile, na nakadikit din ng synthetic polyurethane o polyepoxy glue. Paano ang mga kagamitan para sa paggawa ng kemikal? Mayroon silang mga agresibong kapaligiran sa loob na walang tatak na bakal ang makatiis sa kanila. Ang tanging paraan ay ang paggawa ng panloob na lining mula sa platinum o fluoroplastic film. Ang mga galvanic bath ay gagana lamang kung sila mismo at ang mga istruktura ng suspensyon ay natatakpan ng mga sintetikong resin at plastik.

Ang mga polymer na materyales ay malawak ding ginagamit sa mga sangay ng pambansang ekonomiya bilang paggawa ng instrumento. Dito nakuha ang pinakamataas na epekto sa ekonomiya, sa average na 1.5-2.0 beses na mas mataas kaysa sa iba pang mga sangay ng mechanical engineering. Ito ay ipinaliwanag, sa partikular, sa pamamagitan ng ang katunayan na ang karamihan sa mga polymer ay naproseso sa paggawa ng instrumento gamit ang pinaka-advanced na mga pamamaraan, na nagpapataas ng antas ng kapaki-pakinabang na paggamit (at walang basurang basura) ng thermoplastics at pinatataas ang rate ng pagpapalit ng mga mamahaling materyales. Kasabay nito, ang mga gastos sa paggawa ng tao ay makabuluhang nabawasan. Ang pinakasimpleng at pinaka-nakakumbinsi na halimbawa ay ang paggawa ng mga naka-print na circuit: isang proseso na hindi maiisip nang walang mga materyales na polimer, at sa kanila ay ganap na awtomatiko.

Mayroong iba pang mga sub-sektor kung saan ang paggamit ng mga polymer na materyales ay nagbibigay ng parehong pagtitipid sa materyal at mga mapagkukunan ng enerhiya at isang pagtaas sa produktibidad ng paggawa. Ang halos kumpletong automation ay natiyak sa pamamagitan ng paggamit ng mga polimer sa paggawa ng mga sistema ng preno para sa transportasyon. Ito ay hindi walang dahilan na halos lahat ng mga functional na bahagi ng mga sistema ng preno para sa mga kotse at tungkol sa 45% para sa railway rolling stock ay ginawa mula sa synthetic press materials. Humigit-kumulang 50% ng mga umiikot na bahagi at gear ay ginawa mula sa matibay na mga polimer ng engineering. Sa huling kaso, maaaring mapansin ang dalawang magkaibang trend. Sa isang banda, ang mga ulat ay lalong lumalabas tungkol sa paggawa ng mga gears para sa mga traktor mula sa naylon. Ang mga scrap ng mga ginamit na lambat sa pangingisda, lumang medyas at isang buhol-buhol na mga hibla ng nylon ay natutunaw at hinuhubog sa mga gear. Ang mga gear na ito ay maaaring gumana nang halos walang suot sa pakikipag-ugnay sa mga bakal, bilang karagdagan, ang naturang sistema ay hindi nangangailangan ng pagpapadulas at halos tahimik. Ang isa pang trend ay ang kumpletong pagpapalit ng mga bahagi ng metal sa mga gearbox na may mga bahagi na gawa sa carbon fiber. Nagpapakita din sila ng isang matalim na pagbawas sa mga pagkalugi sa makina at isang mahabang buhay ng serbisyo.

Ang isa pang lugar ng aplikasyon ng mga materyales ng polimer sa mechanical engineering, na karapat-dapat sa espesyal na pagbanggit, ay ang paggawa ng mga tool sa pagputol ng metal. Habang lumalawak ang paggamit ng malalakas na bakal at haluang metal, mas mahigpit na mga kinakailangan ang inilalagay sa mga tool sa pagpoproseso. At dito rin, ang mga plastik ay sumagip sa toolmaker at machine operator. Ngunit hindi masyadong ordinaryong mga plastik ng napakataas na tigas, ang mga naglalakas-loob na makipagkumpetensya kahit na sa brilyante. Ang hari ng katigasan, ang brilyante, ay hindi pa napapatalsik sa kanyang trono, ngunit ang mga bagay ay papalapit na. Ang ilang mga oxides (halimbawa, mula sa genus ng cubic zirconia), nitride, carbide, ngayon ay nagpapakita ng hindi gaanong katigasan, at mas mataas na paglaban sa init. Ang problema ay mas mahal pa rin ang mga ito kaysa sa natural at sintetikong mga diamante, at bukod pa, mayroon silang "royal flaw" - karamihan ay marupok. Kaya, upang maiwasan ang mga ito mula sa pag-crack, ang bawat butil ng naturang nakasasakit ay dapat na napapalibutan ng polymer packaging, kadalasang gawa sa phenol-formaldehyde resins. Samakatuwid, ngayon tatlong quarter ng mga nakasasakit na tool ay ginawa gamit ang mga sintetikong resin.

Ito ay ilan lamang sa mga halimbawa at ang mga pangunahing uso sa pagpapakilala ng mga polymer na materyales sa mga sub-sektor ng mechanical engineering. Ang industriya ng automotiko ngayon ay sumasakop sa unang lugar sa mga tuntunin ng paglago sa paggamit ng mga plastik sa iba pang mga sub-sektor. Sampung taon na ang nakalilipas, mula 7 hanggang 12 uri ng iba't ibang mga plastik ang ginamit sa mga kotse; sa pagtatapos ng 70s, ang bilang na ito ay lumampas sa 30. Mula sa punto ng view ng kemikal na istraktura, tulad ng inaasahan ng isa, ang mga unang lugar sa mga tuntunin ng lakas ng tunog ay inookupahan ng mga styrene plastic, polyvinyl chloride at polyolefins. Ang mga ito ay bahagyang mas mababa sa kanila, ngunit ang mga polyurethanes, polyester, acrylates at iba pang mga polymer ay aktibong nakakakuha. Ang listahan ng mga piyesa ng kotse na ginawa mula sa mga polymer sa ilang partikular na modelo sa mga araw na ito ay aabot ng higit sa isang pahina. Mga katawan at cabin, mga kasangkapan at insulation ng kuryente, panloob na trim at bumper, radiator at armrest, hose, upuan, pinto, hood. Bukod dito, maraming iba't ibang mga kumpanya sa ibang bansa ang nag-anunsyo ng pagsisimula ng paggawa ng mga all-plastic na kotse. Ang pinaka-katangiang mga uso sa paggamit ng mga plastik para sa industriya ng sasakyan ay, sa pangkalahatan, kapareho ng sa ibang mga sub-sektor. Una, nakakatipid ito ng mga materyales: walang basura o mababang basurang paghuhulma ng malalaking bloke at assemblies. Pangalawa, salamat sa paggamit ng magaan at magaan na polymer na materyales, ang kabuuang bigat ng kotse ay nabawasan, na nangangahulugan na ang gasolina ay mai-save sa panahon ng operasyon nito. Pangatlo, ginawa bilang isang yunit, ang mga bloke ng mga bahaging plastik ay makabuluhang pinasimple ang pagpupulong at nakakatipid sa paggawa.

Sa pamamagitan ng paraan, ang parehong mga pakinabang ay nagpapasigla sa malawakang paggamit ng mga materyales ng polimer sa industriya ng aviation. Halimbawa, ang pagpapalit ng isang aluminyo na haluang metal na may graphite na plastik sa paggawa ng isang wing slat ng sasakyang panghimpapawid ay nagbibigay-daan sa iyo upang bawasan ang bilang ng mga bahagi mula 47 hanggang 14, mga fastener mula 1464 hanggang 8 bolts, bawasan ang timbang ng 22%, at gastos ng 25%. Kasabay nito, ang margin ng kaligtasan ng produkto ay 178%. Ang helicopter blades at jet engine fan blades ay inirerekomenda na gawin mula sa polycondensation resins na puno ng aluminosilicate fibers, na nagpapababa sa bigat ng sasakyang panghimpapawid habang pinapanatili ang lakas at pagiging maaasahan. Ayon sa English patent No. 2047188, ang paglalagay ng mga bearing surface ng sasakyang panghimpapawid o helicopter rotor blades na may layer ng polyurethane na may kapal na 0.65 mm lamang ay nagpapataas ng kanilang paglaban sa pagguho ng ulan ng 1.5-2 beses. Ang mga mahigpit na kinakailangan ay itinakda sa harap ng mga taga-disenyo ng unang Anglo-French na supersonic na pampasaherong sasakyang panghimpapawid, Concorde. Kinakalkula na ang alitan sa atmospera ay magpapainit sa panlabas na ibabaw ng sasakyang panghimpapawid sa 120-150° C, at sa parehong oras ay kinakailangan na hindi ito dapat sumuko sa pagguho nang hindi bababa sa 20,000 oras. Ang isang solusyon sa problema ay natagpuan sa pamamagitan ng patong sa ibabaw ng proteksyon ng sasakyang panghimpapawid ng isang manipis na pelikula ng fluoroplastic.

Mga plastik na rocket

Ang shell ng rocket engine ay gawa sa carbon fiber sa pamamagitan ng pagbabalot ng carbon fiber tape na pre-impregnated na may epoxy resins sa paligid ng pipe. Matapos gamutin ang dagta at alisin ang auxiliary core, ang isang tubo na may nilalaman ng carbon fiber na higit sa dalawang katlo ay nakuha, sapat na malakas sa pag-igting at baluktot, lumalaban sa panginginig ng boses at pulsation. Ang natitira na lang ay punan ang blangko ng rocket fuel, ikabit ang isang compartment para sa mga instrumento at camera dito, at maaari mo itong ipadala sa paglipad.

Plastic na gateway

Ang unang all-plastic lock sa Poland (at marahil ang una sa mundo) ay inilagay sa isa sa mga kanal sa lugar ng Bygdoszcz. Ang gateway ay gumagana nang walang kamali-mali. Ang mga elemento ng plastik ay idinisenyo para sa higit sa 20 taon ng buhay ng serbisyo. Ang mga istrukturang gawa sa mga oak beam ay kailangang palitan tuwing 6 na taon.

Welding nang walang pag-init

Paano ilakip ang dalawang plastic panel sa bawat isa? Maaari mong idikit ito, ngunit pagkatapos ay kailangan mong magbigay ng kasangkapan sa iyong lugar ng trabaho ng isang sistema ng bentilasyon. Maaari mong i-screw o rivet ito, ngunit pagkatapos ay kailangan mong mag-drill ng mga butas nang maaga. Maaari itong welded kung ang parehong mga panel ay thermoplastic, ngunit kahit na dito ay hindi mo magagawa nang walang bentilasyon, at bukod pa, dahil sa lokal na overheating, ang koneksyon ay maaaring maging degraded at marupok. Ang pinakamahusay na paraan at kagamitan para dito ay binuo ng kumpanyang Pranses na Branson. Isang ultrasound generator na may lakas na 3 kW, dalas ng 20 kHz, "mga gabay sa tunog" - sonotrodes - at iyon lang. Ang dulo ng sonotrode, vibrating, ay tumagos sa tuktok ng mga fastened na bahagi hanggang sa 8 mm ang kapal. ay nahuhulog sa ibabang bahagi at dinadala sa kanila ang tunawin ng itaas na polimer. Ang enerhiya ng ultrasonic vibrations ay na-convert sa init lamang sa lokal, na nagreresulta sa spot welding. kemikal na molekular na polimer

Nai-post sa Allbest.ru

...

Mga katulad na dokumento

Ang kasaysayan ng pag-unlad ng agham ng mga polimer - mga high-molecular compound, mga sangkap na may malaking molekular na timbang. Pag-uuri at katangian ng mga organikong plastik na materyales. Mga halimbawa ng paggamit ng polymer sa medisina, agrikultura, mechanical engineering, at pang-araw-araw na buhay.

pagtatanghal, idinagdag noong 12/09/2013


Mga tampok ng istraktura at katangian. Pag-uuri ng mga polimer. Mga katangian ng polimer. Produksyon ng mga polimer. Paggamit ng polimer. Pelikula. Reclamation. Konstruksyon. Mga sintetikong banig ng damo. Enhinyerong pang makina. Industriya.

abstract, idinagdag 08/11/2002


Pangkalahatang katangian ng mga modernong uso sa pagbuo ng mga composite na nakabatay sa polimer. Ang kakanyahan at kahalagahan ng polymer reinforcement. Mga tampok ng paggawa at mga katangian ng mga polymer composite na materyales. Pagsusuri ng mga aspeto ng physicochemical ng pagpapalakas ng polimer.

abstract, idinagdag 05/27/2010


Mga katangian ng biodegradable (biodegradable) polymers - mga materyales na nawasak bilang resulta ng natural (microbiological at biochemical) na proseso. Mga katangian, paraan ng paggawa at mga lugar ng paggamit ng mga biodegradable polymers.

abstract, idinagdag noong 05/12/2011


Mga tampok ng mga reaksiyong kemikal sa mga polimer. Pagkasira ng mga polimer sa ilalim ng impluwensya ng init at kemikal na media. Mga reaksiyong kemikal sa ilalim ng impluwensya ng liwanag at ionizing radiation. Pagbubuo ng mga istruktura ng network sa mga polimer. Mga reaksyon ng mga polimer na may oxygen at ozone.

pagsubok, idinagdag noong 03/08/2015


Mga plastik at elastomer, pagkakatulad at pagkakaiba. Mga paghahambing na katangian ng malasalamin at mataas na nababanat na estado ng mga polimer. Chemistry ng polymerization at polycondensation. Mga teknolohiya para sa pagkuha ng mga tinukoy na katangian ng mga polimer, na pumipigil sa pagtanda.

lecture, idinagdag noong 10/09/2009


Ano ang mga polimer at mga tampok ng pag-unlad ng agham ng polimer. Paglalarawan ng mga pagkakaiba sa mga katangian ng mataas at mababang molekular na timbang na mga compound. Kasaysayan ng pag-unlad ng paggawa ng polimer. Teknolohikal na proseso ng pagbuo, paggawa at pamamahagi ng mga polimer.

abstract, idinagdag noong 06/12/2011


Pagbubuo ng mga materyales na polimer na may ibinigay na istraktura batay sa mga pinaghalong hindi magkatugma na mga polimer. Mga kondisyon para sa pagbuo ng hibla sa mga pinaghalong hindi tugmang polimer kapag nagbabago ang lagkit at pagpapakalat ng pinaghalong. Rheological na katangian ng mga pinag-aralan na polimer.

artikulo, idinagdag noong 03/03/2010


Mga pisikal at phase na estado at mga transition. Thermodynamics ng mataas na nababanat na pagpapapangit. Pagpapahinga at mekanikal na mga katangian ng mga kristal na polimer. Mga teorya ng kanilang pagkasira at tibay. Transition ng salamin, rheology ng polymer melts at solusyon.

pagsubok, idinagdag noong 03/08/2015


Formula at paglalarawan ng polyacytelene, ang lugar nito sa pag-uuri ng mga polimer. Istraktura, pisikal at kemikal na katangian ng polyacytelene. Isang paraan para sa paggawa ng polyacetylene sa pamamagitan ng polymerizing acetylene o polymeran sa pamamagitan ng mga lohikal na pagbabagong-anyo mula sa mga saturated polymer.

Ang terminong "polymerism" ay ipinakilala sa agham ni J. Berzelius noong 1833 upang italaga ang isang espesyal na uri ng isomerism, kung saan ang mga sangkap (polymer) na may parehong komposisyon ay may iba't ibang mga molekular na timbang, halimbawa, ethylene at butylene, oxygen at ozone. Kaya, ang nilalaman ng termino ay hindi tumutugma sa mga modernong ideya tungkol sa mga polimer. Ang "totoo" na mga sintetikong polimer ay hindi pa kilala noong panahong iyon.

Ang isang bilang ng mga polimer ay tila nakuha sa unang kalahati ng ika-19 na siglo. Gayunpaman, karaniwang sinubukan ng mga chemist na sugpuin ang polymerization at polycondensation, na humantong sa "resinization" ng mga produkto ng pangunahing reaksyon ng kemikal, ibig sabihin, sa katunayan, sa pagbuo ng mga polimer (hanggang ngayon ang mga polimer ay madalas na tinatawag na "resins"). Ang unang pagbanggit ng mga sintetikong polimer ay nagsimula noong 1838 (polyvinylidene chloride) at 1839 (polystyrene).

Ang kimika ng polimer ay lumitaw lamang na may kaugnayan sa paglikha ni A.M. Butlerov ng teorya ng istraktura ng kemikal (unang bahagi ng 1860s). Pinag-aralan ni A.M. Butlerov ang kaugnayan sa pagitan ng istraktura at kamag-anak na katatagan ng mga molekula, na ipinakita sa mga reaksyon ng polymerization. Iminungkahi ni A.M. Butlerov na isinasaalang-alang ang kakayahan ng mga unsaturated compound na mag-polymerize bilang isang criterion ng kanilang reaktibiti. Dito nagmula ang mga klasikal na gawa sa larangan ng polimerisasyon at mga proseso ng isomerization ni A.E. Favorsky, V.N. Ipatiev at S.V. Lebedeva. Mula sa mga pag-aaral ng petrolyo hydrocarbons ni V.V. Markovnikov at pagkatapos ay N.D. Pinalawak ni Zelinsky ang mga thread sa modernong trabaho sa synthesis ng lahat ng uri ng monomer mula sa mga hilaw na materyales ng petrolyo.

Dapat pansinin dito na sa simula pa lang, ang industriyal na produksyon ng mga polimer ay nabuo sa dalawang direksyon: sa pamamagitan ng pagproseso ng mga natural na polimer sa mga artipisyal na materyales na polimer at paggawa ng mga sintetikong polimer mula sa mga organikong low-molecular compound. Sa unang kaso, ang malakihang produksyon ay batay sa selulusa; ang unang materyal mula sa pisikal na binagong selulusa, cellophane, ay nakuha noong 1908.

Ang agham ng synthesizing polymers mula sa mga monomer ay naging isang mas malaking kababalaghan sa mga tuntunin ng mga gawain na kinakaharap ng mga siyentipiko.

Sa kabila ng pag-imbento ng isang paraan para sa paggawa ng phenol-formaldehyde resins ni Baekeland sa simula ng ika-20 siglo, walang pag-unawa sa proseso ng polymerization. Noong 1922 lamang, ipinasa ng Aleman na chemist na si Hermann Staudinger ang kahulugan ng isang macromolecule - isang mahabang istraktura ng mga atomo na konektado ng mga covalent bond. Siya ang unang nagtaguyod ng kaugnayan sa pagitan ng molekular na timbang ng isang polimer at ang lagkit ng solusyon nito. Kasunod nito, pinag-aralan ng Amerikanong chemist na si Herman Mark ang hugis at sukat ng mga macromolecule sa solusyon.

Pagkatapos noong 1920-1930s. Salamat sa advanced na gawain ni N. N. Semenov sa larangan ng mga reaksyon ng kadena, natuklasan ang isang malalim na pagkakapareho ng mekanismo ng polimerisasyon sa mga reaksyon ng kadena na pinag-aralan ni N. N. Semenov.

Noong 30s napatunayan ang pagkakaroon ng free radical (G. Staudinger at iba pa) at ionic (F. Whitmore at iba pa) na mga mekanismo ng polimerisasyon.

Sa USSR noong kalagitnaan ng 1930s. S.S. Binuo ni Medvedev ang konsepto ng "pagsisimula" ng polymerization bilang isang resulta ng agnas ng mga compound ng peroxide na may pagbuo ng mga radical. Tinukoy din niya ang mga reaksyon ng paglilipat ng kadena bilang mga prosesong kumokontrol sa bigat ng molekular. Ang pananaliksik sa mga mekanismo ng free radical polymerization ay isinagawa hanggang sa 1950s.

Ang isang pangunahing papel sa pagbuo ng mga ideya tungkol sa polycondensation ay nilalaro ng gawain ni W. Carothers, na nagpakilala ng mga konsepto ng pag-andar ng monomer, linear at tatlong-dimensional na polycondensation sa kimika ng mga high-molecular compound. Noong 1931 nag-synthesize siya kasama si J.A. Ang Newland chloroprene rubber (neoprene) at noong 1937 ay bumuo ng isang paraan para sa paggawa ng polyamide para sa pag-ikot ng mga fibers na uri ng nylon.

Noong 1930s Ang doktrina ng istraktura ng mga polimer ay nabuo din; una itong binuo ni A.P. Aleksandrov noong 30s. mga ideya tungkol sa likas na pagpapahinga ng pagpapapangit ng mga katawan ng polimer; V.A. Na-install ito ni Kargin noong huling bahagi ng 30s. ang katotohanan ng thermodynamic reversibility ng mga polymer solution at bumuo ng isang sistema ng mga ideya tungkol sa tatlong pisikal na estado ng mga amorphous na high-molecular compound.

Bago ang Ikalawang Digmaang Pandaigdig, pinagkadalubhasaan ng mga pinaka-maunlad na bansa ang pang-industriyang produksyon ng SC, polystyrene, polyvinyl chloride at polymethyl methacrylate.

Noong 1940s Ang American physical chemist na si Flory ay gumawa ng makabuluhang kontribusyon sa teorya ng polymer solutions at sa statistical mechanics ng macromolecules; Gumawa si Flory ng mga pamamaraan para sa pagtukoy ng istraktura at mga katangian ng macromolecules mula sa mga sukat ng lagkit, sedimentation at diffusion.

Isang epochal na kaganapan sa polymer chemistry ang natuklasan ni K. Ziegler noong 1950s. metal complex catalysts, na humantong sa paglitaw ng mga polymer batay sa polyolefins: polyethylene at polypropylene, na nagsimulang gawin sa atmospheric pressure. Pagkatapos polyurethanes (sa partikular na foam goma), pati na rin ang polysiloxanes, ay ipinakilala sa mass production.

Noong 1960-1970s. Ang mga natatanging polymer ay nakuha - aromatic polyamides, polyimides, polyether ketones, na naglalaman ng mga aromatic rings sa kanilang istraktura at nailalarawan sa pamamagitan ng napakalaking lakas at init na paglaban. Sa partikular, noong 1960s. Kargin V.A. at Kabanov V.A. inilatag ang pundasyon para sa isang bagong uri ng pagbuo ng polimer - kumplikadong radikal na polimerisasyon. Ipinakita nila na ang aktibidad ng mga unsaturated monomer sa radical polymerization reactions ay maaaring tumaas nang malaki sa pamamagitan ng pagbubuklod sa kanila sa mga complex na may mga inorganikong asing-gamot. Ito ay kung paano nakuha ang mga polimer ng mga hindi aktibong monomer: pyridine, quinoline, atbp.

Kasabay nito, ang pag-aaral ng mga biopolymer, lalo na ang mga protina at nucleic acid, ay hindi apektado sa lahat; pati na rin ang polymer liquid crystals. Ang pananaliksik sa lugar na ito ay namamalagi sa mga hangganan ng mga lugar sa pagitan ng kimika at iba pang mga natural na agham at lumalampas sa saklaw ng abstract na ito.