Полимеры
Полимеры — это высокомолекулярные химические соединения (ВМС), макромолекулы которых образованы из множества мономерных звеньев. Молекулы полимеров характеризуются огромной молекулярной массой, от нескольких тысяч до нескольких миллионов атомных единиц массы. Существует несколько вариантов классификации полимеров.
- По химическому составу полимеры подразделяют на органические (полиэтилен), неорганические (силикаты) и элементоорганические (фторопласт-4).
- В зависимости от происхождения полимеры бывают природными, искусственными (модифицированными) и синтетическими.
- Классификация полимеров по составу их мономерных звеньев подразделяет полимеры на гомополимеры и гетерополимеры (или сополимеры).
- В зависимости от строения главной цепи, выделяют: гомоцепные и гетероцепные полимеры.
- По пространственному строению мономерных звеньев, полимеры подразделяются на стереорегулярные и нестереорегулярные (или атактические).
- По строению макромолекул полимеры бывают: линейные, разветвленные, лестничные и трехмерные сшитые (сетчатые, пространственные).
- В зависимости от реакции получения полимеры подразделяются также на полимеризационные и поликонденсационные.
- Важное практическое значение имеет классификация полимеров по отношению к температурному воздействию. По отношению к нагреванию выделяют термопластичные (полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол) и термореактивные полимеры (эпоксидные смолы).
Читайте также: Энциклопедия himfaq.ru
Источник: Органическая Химия, Ким А. М
Термопласты и их сокращенные обозначения
- АБС – привитой сополимер акрилонитрила, стирола с бутадиеновым или бутадиен-стирольным каучуком.
- АЦ – ацетат целлюлозы (ацетилцеллюлоза).
- ЛПЭНП – линейный полиэтилен низкой плотности.
- МС – сополимер стирола с метилметакрилатом.
- МСН – сополимер стирола с метилметакрилатом и акрилонитрилом.
- ПАН – полиакрилонитрил.
- ПА – полиамиды.
- ПАК – полиамидокислота.
- ПАР – полиарилаты.
- ПАС – полиалкилсульфон.
- ПБТ – полибутилентерефталат.
- ПВА – поливинилацетат.
- ПВС — поливиниловый спирт.
- ПВФ, фторопласт-1 – поливинилфторид.
- ПВХ – поливинилхлорид.
- ПВДФ, фторопласт-2 – поливинилиденфторид.
- ПВДХ – поливинилиденхлорид.
- ПИ – полиимиды.
- ПК – поликарбонаты.
- ПММА – полиметилметакрилат.
- ПО – полиолефины.
- ПП – полипропилен.
- ПС – полистирол.
- ППС – пенополистирол.
- ПСФ – полисульфон.
- ПТП – пентапласт.
- ПТФЭ, фторопласт-4, фторлон-4, тефлон – политетрафторэтилен
- ПТФХЭ, фторопласт-3. фторлон-3– политрифторхлорэтилен.
- ПУ – полиуретаны.
- ПФ – полиформальдегид.
- ПФО – полифениленоксид.
- ПЭ – полиэтилен.
- ПЭИ – полиэфиримид.
- ПЭВП, ПЭНД, ПНД – полиэтилен высокой плотности (низкого давления).
- ПЭНП, ПЭВД, ПВД – полиэтилен низкой плотности (высокого давления).
- ПЭО – полиэтиленоксид.
- ПЭСД – полиэтилен среднего давления.
- ПЭТФ – полиэтилентерефталат.
- САМ – сополимер стирола с α-метилстиролом.
- САН – сополимер стирола с акрилонитрилом.
- СТД — сополимер триоксана с диоксоланом.
- СФД – сополимер формальдегида с диоксаланом.
- ТАЦ – триацетат целлюлозы.
- ФН – фенилон.
- ХПЭ — хлорированный полиэтилен.
- ХСПЭ – хлорсульфированный полиэтилен.
Реактопласты и их сокращенные обозначения
- БФ – фенолоформальдегидный олигомер, совмещенный с поливинилбутиралем.
- КС – кремнийогранические смолы.
- МАС – меламиноальдегидные смолы.
- НПС – ненасыщенные полиэфирные смолы.
- ПИ – полиимиды.
- ПЭЭК – полиэфирэфиркетон.
- ПУ – полиуретаны.
- ППУ — пенополиуретаны.
- ФС — фурановые смолы.
- ФФС — фенолформальдегидные смолы.
- ЭС – эпоксидные смолы.
Эластомеры и их сокращенные обозначения
- БК – статический сополимер изобутилена и 0,6 -3,0 % изопрена.
- ДСТ-30 – термоэластопласт с 30% блоков стирола.
- СКД — цис-полибутадиеновый.
- СКДЛ – цис-полиизобутиленовый (литиевый катализатор).
- СКИ – цис-полиизопреновый.
- СКМС-30 – бутадиен-метилстирольный.
- СКН-18, СКН-26 – бутадиен-нитрильные с указанным содержанием нитрила акриловой кислоты в макромолекуле (в %) и т.д.
- СКС-30, СКМС-30 – бутадиен-стирольный, бутадиен-метилстирольный с 30% стирола в молекуле.
- СКС-30А – бутадиен-стирольный низкотемпературной полимеризации.
- СКТВ – метилвинилсилоксановый [до 1% (мол.) винилового мономера]
- СКЭП – сополимер этилена (40-70%) и пропилена.
- СКЭПТ – сополимер этилена, пропилена и 1-2% несопряженного диена.
- СКУ – полиуретановый.
- ТЭП – термоэластопласт, блок-сополимер бутадиена и стирола.
Применение полимеров
Сложно переоценить значение полимеров с точки зрения их практического применения. В современном мире практически не найдется ни одной сферы жизни человека и общества, науки и бизнеса где не применялся бы хотя бы один вид полимеров.
Наиболее активное применение полимерные материалы получили в производстве автомобилей, машин и оборудования; в авиационной и аэрокосмической индустриях; в индустрии разработки и создания медицинских аппаратов и инвентаря. Остановимся на некоторых из направлений практического использования полимерных материалов более подробно.
Применение полимеров в автомобильной индустрии
Основная статья: Полимеры в автомобилестроении
Надежность работы современного автомобиля, долговечность и комфорт его эксплуатации, а также (что важно) безопасность передвижения могут быть обеспечены только при условии применения полимерных материалов — пластмасс, резин, лаков и красок и прочее.
Из пластмасс изготовляют кузова и кабины автомобилей и их отдельные крупногабаритные детали, разнообразные малогабаритные детали конструкционного и декоративного назначения, теплоизоляционные и звукоизоляционные детали и др.
К важнейшим и наиболее материалоемким резиновым изделиям для автомобилестроения относятся шины. Большое значение в этой отрасли промышленности имеют также многочисленные резино-технические изделия, от качества которых во многом зависит надежность работы автомобиля.
Лакокрасочные материалы применяемые для грунтования и окончательной отделки металлических поверхностей, должны образовывать покрытия, которые надежно защищают металл от коррозии (см. Защитные лакокрасочные покрытия), обладают высокой твердостью, эластичностью, ударопрочностью, термо- и износостойкостью.
Применение полимеров в авиастроении
Основная статья: Полимеры в авиастроении
Еще одним масштабным направлением практического применения широкой гаммы полимерных материалов является индустрия разработки, производства и эксплуатации летательных аппаратов.
Целесообразность применения полимеров в указанном направлении обусловлено их легкостью, вариабельностью состава и строения и следовательно, широким диапазоном технических свойств. Тенденция к расширению границ применения полимерных материалов характерна также и для производства ракет и космических аппаратов.
Основные полимеры и сегменты использования:
- Реактопласты;
- Термопласты;
- Пенопласты и сотопласты;
- Резина;
- Герметики и клеи;
- Лакокрасочные материалы.
Развернутую информацию на предмет использования полимеров по указанным сегментам в авиастроении вы найдете в основной статье, ссылка на которую указана в начале абзаца.
Применение полимеров в машиностроении
Основная статья: Применение полимеров в машиностроении
Пожалуй одним из ключевых направлений использования полимеров и материалов на их основе является машиностроение. Так например потребление пластических масс в этой отрасли уже становится соизмеримым (в единицах объема) с потреблением стали. Непрерывно, отмечают аналитики, возрастает также применение лакокрасочных материалов, синтетических волокон, клеев, резины и прощих веществ ии материалов на полимерной основе.
Целесообразность применения полимеров в машиностроении определяется, прежде всего, возможностью удешевления продукции. При этом улучшаются также важнейшие технико-экономические параметры машин: уменьшается масса, повышаются долговечность, надежность и прочие существенные свойства.
Применение полимеров в медицине
Основная статья: Полимеры в медицине
Благодаря широкой гамме свойств и физико-химических характеристик получаемых изделий полимеры и материалы на их основе получили огромное применение в медицине.
Применение полимерных материалов с целью изготовления изделий и техники медицинского назначения позволяет осуществлять серийный выпуск инструментов, предметов ухода за больными, специальной посуды и различных видов упаковок для лекарств, обладающих рядом преимуществ перед аналогичными изделиями из металлов и стекла: экономичностью, в ряде случаев — повышенной стойкостью к воздействию различных сред, возможностью выпуска изделий разового использования и прочее.
Особое внимание следует уделить вопросу применения полимерных материалов в фармакологии. Роль данной категории материалов в фармакологическом аспекте, пока относительно невелика. В лечебной практике их используют мало. К веществам, вводимым в организм, тем более к таким, которые должны в растворенном виде попасть в кровь, лимфу, межклеточные и клеточные полости и могут достигнуть любой части тела, любого его рецептора, предъявляются, естественно, очень жесткие требования.
Также отдельно следует остановиться и на вопросе практического использования полимерных материалов в таком медицинском сегменте, как — хирургия. Учитывая свойства получаемых изделий полимерные материалы получили активное применение сразу в нескольких сегментах современной хирургии:
- Восстановительная хирургия;
- Сердечно-сосудистая хирургия;
- Хирургия внутренних органов и тканей;
- Травматология и ортопедия;
- Применение полимеров в функциональных узлах хирургических аппаратов.
В заключении отметим, что полимеры в медицинском аспекте применяются также в вопросе создания кровезаменителей и плазмозаменителей.
Применение полимеров в пищевой промышленности
Основная статья: Полимеры в пищевой промышленности
Пожалуй самым известным для массового потребителя является вопрос использования полимеров для нужд пищевой промышленности.
Следует отметить, что полимеры в пищевой промышленности должны соответствовать комплексу определенных санитарно-гигиенических требований, обусловленных контактом этих материалов с продуктами питания. Обязательное условие применения полимерных материалов в пищевой промышленности — разрешение органов санитарного надзора, которое выдается на основании комплекса испытаний, включающих оценку органолептических свойств, а также санитарно-химическиеи токсикологические исследования полимеров и отдельных ингредиентов, входящих в состав композиционных материалов и изделий.
К числу наиболее крупных потребителей полимерных материалов в пищевой промышленности выступают «пищевое машиностроение» и производство тары и упаковки для хранения и транспортировки продуктов питания. При этом, в последнем случае, полимеры могут выступать и как основной материал (например, пластиковые бутылки), так и в качестве вспомогательных элементов и добавок, призванных (например) уберечь металлический контейнер от коррозии.
Применение полимеров в судостроении
Основная статья: Полимеры в судостроении
Благодаря использованию полимерных материалов значительно улучшаются технические и эксплуатационные характеристики судов, повышаются их надежность и долговечность, сокращается продолжительность и снижается трудоемкость постройки.
Современная судостроительная промышленность — один из крупнейших потребителей синтетических полимерных материалов, причем области их применения очень разнообразны, а перспективы использования практически неограниченны. Полимеры применяют для изготовления корпусов судов и корпусных конструкций, в производстве деталей судовых механизмов, приборов и аппаратуры, для окраски судов, отделки помещений и их тепло-, звуко- и виброизоляции, а также прочие полезные свойства.
Полимеры будущего
Полимеры и материалы на их основе приобретают все большее значение в различных областях и, как ожидается, будут играть еще большую роль в будущем. Здесь мы рассмотрим перспективы полимеров (по состоянию на начало 2023) на разных временных горизонтах, включая следующие: 5, 10, 20 лет и далее.
Полимеры через 5 лет: достижения в области биоразлагаемости
Одним из ключевых направлений деятельности на следующие 5 лет является биоразлагаемость. Цель состоит в том, чтобы разработать полимеры, которые могут быстрее и эффективнее разрушаться в естественной среде, уменьшая их воздействие на планету. Исследователи изучают использование биоразлагаемых материалов, изготовленных из возобновляемых ресурсов, таких как полимеры на растительной основе, а также новые технологии для улучшения биоразлагаемости традиционных полимеров на нефтяной основе. Эти усилия не только принесут пользу окружающей среде, но и создадут новые возможности для предприятий и отраслей, которые стремятся внедрить более устойчивые методы.
Полимеры через 10 лет: «умные» полимеры и перспективные приложения
Ожидается, что в следующем десятилетии умные полимеры и передовые приложения займут центральное место. Эти материалы будут иметь возможность реагировать на различные раздражители, такие как температура, свет и давление, что позволит им выполнять широкий спектр функций. Например, «умные» полимеры можно использовать при разработке новых медицинских устройств, самовосстанавливающихся материалов и «умной» упаковки. Они также могут найти применение в энергетическом секторе, например, для создания гибких и легких солнечных элементов и эффективных систем хранения энергии.
Полимеры через 20 лет: развитие 3D-печати и настраиваемых полимеров
Заглядывая в будущее, 3D-печать и настраиваемые полимеры должны произвести революцию в том, как мы проектируем, производим и используем полимерные материалы. 3D-печать позволит создавать сложные и замысловатые формы, что позволит разрабатывать новые и инновационные продукты.
С другой стороны, настраиваемые полимеры предоставят производителям возможность адаптировать свойства материалов для удовлетворения конкретных потребностей, что сделает их идеальными для широкого спектра применений. Вместе эти разработки откроют новые возможности для сотрудничества и творчества, позволяя ученым, инженерам и дизайнерам работать вместе над созданием решений, которые не только функциональны, но также устойчивы и безвредны для окружающей среды.
Полимеры через 20 лет и далее: будущее полимеров и человеческой жизни
Будущее полимеров и человеческой жизни безгранично. Исследователи изучают использование полимеров в различных областях, включая биомедицину, исследование космоса и устойчивое производство энергии. Разработка новых полимеров с уникальными свойствами также окажет значительное влияние на то, как мы живем и работаем, и может даже привести к новым прорывам в областях, которые мы пока не можем себе представить.
В заключение следует отметить, что у полимеров захватывающее будущее, и достижения в этой области окажут большое влияние на наш мир в ближайшие годы. Будь то биоразлагаемые материалы, «умные» полимеры, 3D-печать или что-то еще, потенциал для роста и инноваций в этой области огромен, и мы можем ожидать появления поистине революционных разработок в ближайшие годы.
Интересные факты о полимерах
Полимеры имеют богатую историю и широкую область практического применения. Вот лишь некоторые интересные факты о полимерах и их использовании:
- Полимеры существуют уже тысячи лет, но понять их химическую структуру удалось только в начале 20 века. Термин «полимер» был придуман британским химиком в конце 1800-х годов.
- Синтетические полимеры, такие как пластмассы и синтетический каучук, произвели революцию в современном обществе, предложив дешевые и прочные материалы для широкого спектра продуктов.
- В настоящее время разрабатываются биоразлагаемые полимеры, такие как полимолочная кислота, для снижения воздействия пластиковых отходов на окружающую среду.
- Полимеры также используются в медицине, в том числе в качестве шовного материала, контактных линз и систем доставки лекарств.
- Полимеры являются важными компонентами многих современных технологий, включая электронику и возобновляемые источники энергии. Например, фотоэлементы в солнечных панелях изготавливаются из полимерных материалов.
- Некоторые полимеры, такие как шелк паука и коллаген, встречаются в природе и обладают уникальными механическими свойствами, которые делают их полезными в различных отраслях промышленности.
- Изучение полимеров известно как наука о полимерах и включает изучение как синтетических, так и встречающихся в природе полимеров, их свойств и областей применения. Область продолжает расти и развиваться, что приводит к разработке новых и инновационных применений полимеров.
Мы продолжим следить за развитием событий.
Узнать больше о полимерах и полимерных материалах, прочитав свежие новости, изучив прочие материалы энциклопедии и библиотеки на портале MPlast.by вы можете на персональной странице темы — полимеры.
Читайте также: Энциклопедия himfaq.ruИсточник: Органическая Химия, Ким А. М |