Хэрэв макромолекулуудын хоорондын холбоог ван дер Ваальсийн сул хүчийг ашиглан хийдэг бол тэдгээрийг термопластик, химийн холбоогоор дамжуулан термосец гэж нэрлэдэг. Шугаман полимерууд нь жишээлбэл, целлюлоз, салаалсан полимерууд, жишээлбэл, амилопектин, орон зайн гурван хэмжээст бүтэцтэй полимерүүд байдаг.
Полимерийн бүтцэд мономер нэгжийг ялгаж салгаж болно - хэд хэдэн атомыг агуулсан бүтцийн давтагдах хэсэг. Полимерууд нь ижил бүтэцтэй олон тооны давтагдах бүлгүүдээс (нэгжээс) тогтдог, жишээлбэл, поливинил хлорид (-CH 2 -CHCl-) n, байгалийн резин гэх мэт. Өндөр молекулт нэгдлүүд, молекулууд нь хэд хэдэн төрлийн давтагдах бүлгүүдийг сополимер эсвэл гетерополимер гэж нэрлэдэг.
Полимержилт эсвэл поликонденсацийн урвалын үр дүнд мономеруудаас полимер үүсдэг. Полимерууд нь олон тооны байгалийн нэгдлүүдийг агуулдаг: уураг, нуклейн хүчил, полисахарид, резин болон бусад органик бодисууд. Ихэнх тохиолдолд энэ ойлголт нь органик нэгдлүүдийг хэлдэг боловч олон тооны органик бус полимерүүд байдаг. Полимержих урвал, поликонденсац, химийн хувиргалтаар байгалийн гаралтай элементүүдийн хамгийн энгийн нэгдлүүд дээр үндэслэн олон тооны полимерийг синтетик аргаар олж авдаг. Полимерүүдийн нэрс нь угтвар бүхий мономерын нэрнээс үүсдэг поли-: полиэтилен, полипропилен, поливинил ацетат гэх мэт.
Нэвтэрхий толь бичиг YouTube
-
1 / 5
Тусгай механик шинж чанарууд
- уян хатан байдал - харьцангуй бага ачаалал (резин) дор өндөр урвуу хэв гажилтанд өртөх чадвар;
- шилэн ба талст полимер (хуванцар, органик шил) бага эмзэг байдал;
- чиглэсэн механик талбайн нөлөөн дор макромолекулуудын чиг баримжаа олгох чадвар (мяндас ба хальс үйлдвэрлэхэд ашигладаг).
Полимер уусмалын онцлогууд:
- бага полимер концентрацитай уусмалын өндөр зуурамтгай чанар;
- Полимерийг уусгах нь хаван үүсэх үе шатанд явагддаг.
Химийн тусгай шинж чанарууд:
- бага хэмжээний урвалжийн нөлөөн дор түүний физик, механик шинж чанарыг эрс өөрчлөх чадвар (резинийг вулканжуулах, арьс ширийг боловсруулах гэх мэт).
Полимеруудын онцгой шинж чанарыг зөвхөн том молекул жинтэй төдийгүй макромолекулууд нь гинжин бүтэцтэй, уян хатан байдагтай холбон тайлбарладаг.
Ангилал
Химийн найрлагын дагуу бүх полимерүүд хуваагдана органик, эрхтэний элемент, органик бус.
- Органик полимер.
- Органик элементийн полимерүүд. Эдгээр нь органик радикалуудтай нэгддэг органик радикалуудын үндсэн гинжин хэлхээнд органик бус атомуудыг (Si, Ti, Al) агуулдаг. Тэд байгальд байдаггүй. Зохиомлоор олж авсан төлөөлөгч нь цахиурын органик нэгдлүүд юм.
- Органик бус полимер. Эдгээр нь давтагдах нэгжид CC-ийн холбоо агуулаагүй боловч органик радикалуудыг хажуугийн орлуулагч болгон агуулж чаддаг.
Технологийн хувьд полимерийг ихэвчлэн нийлмэл материалын бүрэлдэхүүн хэсэг болгон, жишээлбэл, шилэн материал болгон ашигладаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь полимер (өөр өөр найрлага, шинж чанартай) нийлмэл материалууд боломжтой.
Макромолекулуудын хэлбэрээс хамааран полимерууд нь шугаман, салаалсан (тусгай тохиолдол нь од хэлбэртэй), тууз, хавтгай, сам хэлбэртэй, полимер сүлжээ гэх мэт хуваагддаг.
Полимеруудыг туйлшралын дагуу (янз бүрийн шингэн дэх уусах чанарт нөлөөлдөг) ангилдаг. Полимер нэгжийн туйлшралыг тэдгээрийн найрлагад эерэг ба сөрөг цэнэгийн тусгаарлагдсан хуваарилалт бүхий диполууд - молекулууд байгаа эсэхээр тодорхойлно. Поляр бус нэгжид атомын бондын диполь моментууд харилцан нөхөгддөг. Нэгж нь мэдэгдэхүйц туйлшралтай полимеруудыг нэрлэдэг гидрофильэсвэл туйл. Туйл бус нэгж бүхий полимерууд - туйлшралгүй, гидрофобик. Туйлт ба туйлтгүй нэгжийг агуулсан полимеруудыг нэрлэдэг хоёр нутагтан. Нэгж бүр нь туйл ба туйлт бус том бүлгүүдийг агуулсан гомополимеруудыг нэрлэхийг санал болгож байна. амфифил гомополимерууд.
Халаалтын хувьд полимерийг дараахь байдлаар хуваана термопластикТэгээд термостат. Термопластикполимер (полиэтилен, полипропилен, полистирол) нь халах үед зөөлөрч, бүр хайлж, хөргөхөд хатуурдаг. Энэ үйл явц нь буцаах боломжтой. ТермостатХалах үед полимерууд хайлахгүйгээр эргэлт буцалтгүй химийн устгалд ордог. Термостат полимерийн молекулууд нь гинжин полимер молекулуудын хөндлөн холбоосоор (жишээлбэл, вулканжуулалт) олж авсан шугаман бус бүтэцтэй байдаг. Термопластикийн уян хатан шинж чанар нь термопластикаас өндөр байдаг боловч термостат полимерууд нь бараг шингэн чанаргүй байдаг тул хугарлын дарамт бага байдаг.
Байгалийн органик полимерууд нь ургамал, амьтны организмд үүсдэг. Тэдгээрийн хамгийн чухал нь ургамал, амьтны биеийг бүрдүүлдэг полисахарид, уураг, нуклейн хүчил бөгөөд дэлхий дээрх амьдралын үйл ажиллагааг хангадаг. Дэлхий дээр амьдрал үүсэх шийдвэрлэх үе шат нь энгийн органик молекулуудаас илүү нарийн төвөгтэй, өндөр молекулт молекулууд үүссэн гэж үздэг (Химийн хувьслыг үзнэ үү).
Төрөл
Синтетик полимерууд. Хиймэл полимер материал
Хүн амьдралынхаа туршид байгалийн полимер материалыг удаан хугацаанд хэрэглэж ирсэн. Эдгээр нь хувцас үйлдвэрлэхэд хэрэглэгддэг арьс шир, үслэг эдлэл, ноос, торго, хөвөн гэх мэт, янз бүрийн холбогч (цемент, шохой, шавар) бөгөөд зохих боловсруулалт хийснээр гурван хэмжээст полимер биетүүдийг үүсгэдэг бөгөөд барилгын материал болгон өргөн хэрэглэгддэг. . Гэсэн хэдий ч гинжин полимерийн үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэл 20-р зууны эхэн үеэс эхэлсэн боловч үүний урьдчилсан нөхцөл бүр эрт гарч ирсэн.
Бараг тэр даруйдаа полимерийн үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэл нь байгалийн органик полимерийг хиймэл полимер материал болгон боловсруулах, органик бага молекулын нэгдлээс синтетик полимер үйлдвэрлэх гэсэн хоёр чиглэлд хөгжсөн.
Эхний тохиолдолд их хэмжээний үйлдвэрлэл нь целлюлоз дээр суурилдаг. Физикийн хувьд өөрчлөгдсөн целлюлозоос анхны полимер материал болох целлулоидыг 19-р зууны дунд үед олж авсан. Целлюлозын эфир, эфирийн томоохон үйлдвэрлэл Дэлхийн 2-р дайны өмнө болон дараа нь бий болсон бөгөөд өнөөг хүртэл үргэлжилж байна. Тэдгээрийн үндсэн дээр хальс, утас, будаг, лак, өтгөрүүлэгч үйлдвэрлэдэг. Зөвхөн тунгалаг нитроцеллюлоз хальс үүссэний ачаар кино урлаг, гэрэл зургийн хөгжил боломжтой гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.
1906 онд Лео Бэкеланд фенол ба формальдегидийн конденсацийн бүтээгдэхүүн болох бакелит давирхайг патентжуулснаар нийлэг полимерийн үйлдвэрлэл эхэлсэн бөгөөд энэ нь халаахад гурван хэмжээст полимер болж хувирдаг. Хэдэн арван жилийн турш энэ нь цахилгаан хэрэгсэл, батерей, телевизор, залгуур гэх мэт зориулалттай орон сууц хийхэд ашиглагдаж ирсэн бөгөөд одоо ихэвчлэн холбогч, наалдамхай бодис болгон ашигладаг.
Генри Фордын хүчин чармайлтын ачаар Дэлхийн нэгдүгээр дайны өмнө автомашины үйлдвэрлэлийн хурдацтай хөгжил эхлээд байгалийн, дараа нь синтетик резинэн дээр тулгуурлан эхэлсэн. Сүүлчийн үйлдвэрлэлийг Дэлхийн 2-р дайны өмнөхөн Зөвлөлт Холбоот Улс, Англи, Герман, АНУ-д эзэмшсэн. Эдгээр жилүүдэд маш сайн цахилгаан тусгаарлагч материал болох полистирол, поливинил хлоридын үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэл, түүнчлэн полиметилметакрилатыг эзэмшсэн - "plexiglass" гэж нэрлэгддэг органик шилгүйгээр дайны жилүүдэд массын онгоц үйлдвэрлэх боломжгүй байсан.
Дайны дараа дайн эхлэхээс өмнө эхэлсэн полиамид утас, даавууны үйлдвэрлэл (нейлон, нейлон) дахин эхэлсэн. 20-р зууны 50-аад онд полиэфир эслэгийг боловсруулж, лавсан эсвэл полиэтилен терефталат гэсэн нэрээр түүн дээр суурилсан даавуу үйлдвэрлэх ажлыг эзэмшсэн. Полипропилен ба нитрон - полиакрилонитрилээр хийсэн хиймэл ноос - орчин үеийн хүмүүсийн хувцас, үйлдвэрлэлийн үйл ажиллагаанд ашигладаг синтетик утаснуудын жагсаалтыг хаадаг. Эхний тохиолдолд эдгээр утаснууд нь ихэвчлэн целлюлоз эсвэл уураг (хөвөн, ноос, торго) байгалийн утастай нийлдэг. 20-р зууны 50-аад оны дундуур Полимерийн ертөнцөд нэгэн эрин үеийн үйл явдал болсон нь Зиглер-Натта катализаторын үйлдвэрлэлийн хурдацтай хөгжил нь полиолефин, юуны түрүүнд полипропилен, бага агууламжтай полимер материалуудыг бий болгоход хүргэсэн юм. -нягт полиэтилен (үүнээс өмнө полиэтилен үйлдвэрлэх ажлыг 1000 атм даралтаар эзэмшсэн), түүнчлэн талсжих чадвартай стереорегуляр полимерууд. Дараа нь полиуретануудыг масс үйлдвэрлэлд нэвтрүүлсэн - хамгийн түгээмэл чигжээсүүд,
Ижил найрлагатай бодисууд (полимерууд) өөр өөр молекул жинтэй, тухайлбал этилен ба бутилен, хүчилтөрөгч, озон зэрэг изомерийн тусгай төрлийг тодорхойлох зорилгоор "полимеризм" гэсэн нэр томъёог 1833 онд Ж.Берзелиус шинжлэх ухаанд нэвтрүүлсэн. Тиймээс энэ нэр томъёоны агуулга нь полимерүүдийн талаархи орчин үеийн санаатай нийцэхгүй байв. "Жинхэнэ" синтетик полимерууд тэр үед хараахан мэдэгдээгүй байсан.
19-р зууны эхний хагаст хэд хэдэн полимер олж авсан бололтой. Гэсэн хэдий ч химичүүд дараа нь ихэвчлэн полимержилт, поликонденсацийг дарах гэж оролдсон бөгөөд энэ нь үндсэн химийн урвалын бүтээгдэхүүнийг "дахин дахин боловсруулах", өөрөөр хэлбэл полимер үүсэхэд хүргэсэн (одоо хүртэл полимеруудыг ихэвчлэн "давирхай" гэж нэрлэдэг байсан). Синтетик полимерүүдийн тухай анх дурдсан нь 1838 () ба 1839 (полистирол) онуудад бий.
Полимер хими нь зөвхөн А. М. Бутлеров химийн бүтцийн онолыг бий болгосонтой холбоотой (1860-аад оны эхэн үе) үүссэн. А.М.Бутлеров полимержих урвалаар илэрдэг молекулуудын бүтэц, харьцангуй тогтвортой байдлын хоорондын хамаарлыг судалсан. А.М. Бутлеров ханаагүй нэгдлүүдийн полимержих чадварыг тэдгээрийн урвалын шалгуур болгон авч үзэхийг санал болгов. Эндээс А.Е.Фаворский, В.Н.Ипатиев, С.В.Лебедев нарын полимержилт ба изомержих үйл явцын сонгодог бүтээлүүд эхтэй. В.В.Марковников, дараа нь Н.Д.Зелинскийн хийсэн нефтийн нүүрсустөрөгчийн судалгаанаас эхлээд газрын тосны түүхий эдээс бүх төрлийн мономерыг нэгтгэх орчин үеийн ажил хүртэл үргэлжилсэн.
Полимерийн үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэл анхнаасаа байгалийн полимерийг хиймэл полимер материал болгон боловсруулах, органик бага молекулын нэгдлээс синтетик полимер үйлдвэрлэх гэсэн хоёр чиглэлээр хөгжиж байсныг энд тэмдэглэх нь зүйтэй. Эхний тохиолдолд том хэмжээний үйлдвэрлэл нь целлюлоз дээр суурилдаг бөгөөд физикийн хувьд өөрчлөгдсөн целлюлозоос анхны материал болох гилгэр хальсыг 1908 онд гаргаж авсан.
Мономеруудаас полимер нийлэгжүүлэх шинжлэх ухаан нь эрдэмтдийн өмнө тулгарч буй зорилтуудын хувьд илүү том үзэгдэл болж хувирав.
20-р зууны эхээр Бэкеланд фенол формальдегидийн давирхайг үйлдвэрлэх аргыг зохион бүтээсэн ч полимержих үйл явцын талаар ямар ч ойлголтгүй байв. Зөвхөн 1922 онд Германы химич Херман Штаудингер макромолекулын тодорхойлолтыг дэвшүүлсэн - ковалент холбоогоор холбогдсон атомуудын урт бүтэц. Тэрээр полимерийн молекулын жин ба түүний уусмалын зуурамтгай чанар хоорондын хамаарлыг анх тогтоосон. Үүний дараа Америкийн химич Херман Марк уусмал дахь макромолекулуудын хэлбэр, хэмжээг судалжээ.
Дараа нь 1920-1930-аад онд. Н.Н.Семеновын гинжин урвалын чиглэлээр хийсэн дэвшилтэт ажлын ачаар Н.Н.Семеновын судалсан гинжин урвалтай полимержих механизмын гүн ижил төстэй байдал илэрсэн.
30-аад онд чөлөөт радикал (Г. Стаудингер болон бусад) ба ионы (Ф. Уитмор болон бусад) полимержих механизмууд байгаа нь батлагдсан.
1930-аад оны дундуур ЗХУ-д. С.С. Медведев хэт ислийн нэгдлүүдийн задралын үр дүнд радикал үүсэх замаар полимержих "эхлэл" гэсэн ойлголтыг томъёолжээ. Тэрээр мөн гинжин дамжуулалтын урвалыг молекулын жинг зохицуулдаг процесс гэж тодорхойлсон. Чөлөөт радикал полимержих механизмын судалгааг 1950-иад он хүртэл явуулсан.
Поликонденсацын талаархи санаа бодлыг хөгжүүлэхэд мономерийн функциональ байдал, шугаман болон гурван хэмжээст поликонденсацын тухай ойлголтыг өндөр молекулын нэгдлүүдийн химид нэвтрүүлсэн В.Каротерсийн бүтээл гол үүрэг гүйцэтгэсэн. 1931 онд Ж.А.Ньюландтай хамтран хлоропрен резин (неопрен) нийлэгжүүлж, 1937 онд нейлон төрлийн утас цутгах полиамид үйлдвэрлэх аргыг боловсруулсан.
1930-аад онд Полимерийн бүтцийн тухай сургаал мөн хөгжсөн бөгөөд 30-аад онд А.П.Александров үүнийг анх боловсруулсан. полимер биетүүдийн хэв гажилтыг тайвшруулах шинж чанарын талаархи санаа; V.A. Kargin үүнийг 30-аад оны сүүлээр суулгасан. Полимер уусмалын термодинамик урвуу байдлын баримтыг гаргаж, аморф өндөр молекулын нэгдлүүдийн физикийн гурван төлөвийн талаархи санаа бодлын системийг боловсруулсан.
Дэлхийн 2-р дайны өмнө хамгийн өндөр хөгжилтэй орнууд SC, полистирол, поливинил хлорид, полиметилметакрилат зэрэг үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэлийг эзэмшсэн.
1940-өөд онд Америкийн физик химич Флори полимер уусмалын онол, макромолекулын статистик механикт ихээхэн хувь нэмэр оруулсан; Флори наалдамхай чанар, тунадасжилт, тархалтыг хэмжих замаар макромолекулын бүтэц, шинж чанарыг тодорхойлох аргыг бий болгосон.
1950-иад онд К.Зиглер нээсэн нь полимер химийн шинжлэх ухаанд нэгэн эрин үеийг бий болгосон явдал юм. полиолефин дээр суурилсан полимер үүсэхэд хүргэсэн металлын цогцолбор катализаторууд: полиэтилен ба полипропилен нь атмосферийн даралтаар үйлдвэрлэгдэж эхэлсэн. Дараа нь полиуретан (ялангуяа хөөс резин), түүнчлэн полисилоксануудыг масс үйлдвэрлэлд нэвтрүүлсэн.
1960-1970-аад онд. Өвөрмөц полимерүүдийг олж авсан - анхилуун үнэрт полиамидууд, полиимидүүд, полиэфир кетонууд нь тэдгээрийн бүтэц дэх үнэрт цагираг агуулсан бөгөөд асар их хүч чадал, халуунд тэсвэртэй байдаг. Ялангуяа 1960-аад онд. Каргин В.А. болон Кабанов В.А. шинэ төрлийн полимер үүсэх үндэс суурийг тавьсан - нийлмэл радикал полимержилт. Тэд радикал полимержих урвал дахь ханаагүй мономеруудын идэвхийг органик бус давстай нэгдэл болгон холбох замаар мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжтойг харуулсан. Идэвхгүй мономеруудын полимерүүдийг ийм байдлаар олж авсан: пиридин, хинолин гэх мэт.
Хүн резинтэй анхны танилцсан нь 15-р зуунд болсон. Ойролцоогоор. Гаити Х.Колумб болон түүний хамтрагчид уян хатан модны давирхайгаар хийсэн бөмбөгөөр уугуул иргэдийн зан үйлийн тоглоомуудыг үзсэн. 1735 онд хэвлэгдсэн Чарльз Мари де ла Кондамины тэмдэглэлээс үзэхэд европчууд резин гаргаж авдаг модыг Перугийн индианчуудын хэлээр "Хеве" гэж нэрлэдэг болохыг олж мэдсэн. Модны холтосыг таслахад шүүс ялгардаг бөгөөд үүнийг испаниар латекс гэж нэрлэдэг. Даавууг шингээхэд латекс ашигласан.
19-р зууны эхээр резинэн судалгаа эхэлсэн. 1823 онд англи хүн Карл Макинтош ус нэвтэрдэггүй резинэн даавуу, тэдгээрийн үндсэн дээр борооны цув үйлдвэрлэх ажлыг зохион байгуулжээ. Английн иргэн Томас Хэнкок 1826 онд резинийг хуванцаржуулах үзэгдлийг нээжээ. Дараа нь хуванцаржуулсан резинэнд янз бүрийн нэмэлтүүдийг нэвтрүүлж эхэлсэн бөгөөд дүүргэсэн резинэн нэгдлүүдийн технологи гарч ирэв. 1839 онд Америкийн Чарльз Гүүдэр хар тугалганы исэл, хүхэртэй резинийг халааж, наалддаггүй, удаан эдэлгээтэй резин үйлдвэрлэх аргыг нээсэн. Уг процессыг вулканизаци гэж нэрлэдэг. 19-р зууны хоёрдугаар хагаст байгалийн каучукийн эрэлт хурдацтай өссөн. 1890-ээд онд. Эхний резинэн дугуйнууд гарч ирдэг. Төрөл бүрийн халуун орнуудад (одоогийн Индонез, Малайз) олон тооны резинэн тариалангууд бий болж, байгалийн резин үйлдвэрлэлээрээ тэргүүлдэг.
1825 онд Майкл Фарадей байгалийн каучукийн пиролизийг судалж байхдаа түүний хамгийн энгийн томъёо нь C 5 H 8 болохыг олж мэдэв. 1835 онд Германы химич Ф.К. Химмли нь изопрен С5Н8-ийг анхлан тусгаарласан. 1866 онд Францын химич Пьер Бертелот этилен ба ацетиленийн холимогийг халаасан төмрийн хоолойгоор дамжуулж бутадиен гаргаж авсан.
1860-1870-аад онд. А.М. Бутлеров олон олефины бүтцийг тодорхойлж, тэдгээрийн ихэнхийг, ялангуяа хүхрийн хүчлийн нөлөөн дор изобутиленийг полимержүүлсэн.
1878 онд Оросын химич А. Кракау шүлтлэг металлын нөлөөн дор ханаагүй нэгдлүүдийг полимержүүлэх чадварыг нээсэн.
1884 онд Английн химич В.Тилден турпентины дулааны задралаас изопрен гарган авсан гэдгээ баталж, мөн изопренийн найрлага, бүтцийг тогтоож, изопрений полимержих хандлагыг ашиглан синтетик каучук гаргаж авах боломжтой гэж санал болгосон. 1870-аад онд. Францын химич Г.Бушар резинийг дулааны задралын бүтээгдэхүүнээс изопренийг ялган авч, өндөр температур, давсны хүчлээр боловсруулснаар резинтэй төстэй бүтээгдэхүүн гаргаж авсан.
1901-1905 онд В.Н.Ипатиев этилийн спиртээс бутадиенийг 400-500 атм өндөр даралтаар нийлэгжүүлсэн. Тэрээр 1913 онд анх удаа этиленийг полимержүүлсэн бөгөөд өмнө нь ямар ч судлаач хийж чадаагүй юм.
1908 онд М.К. Кучеров натрийн изопрен резинийг олж авсан (үр дүн нь 1913 онд хэвлэгдсэн).
1909 онд С.В. Лебедев анх удаа дивинилээс гаргаж авсан резинийг харуулсан.
1899 онд I. L. Кондаков диметилбутадиен үйлдвэрлэх аргыг боловсруулж, сүүлийнх нь гэрлийн нөлөөн дор резин шиг бодис, түүнчлэн натри гэх мэт тодорхой урвалжууд болж хувирах чадвартай болохыг нотолсон. Кондаковын 1916 онд Германд хийсэн ажил дээр үндэслэн Фриц Хоффманн нэрлэсэн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх ажлыг зохион байгуулжээ. метил резин: хатуу ("H") ба зөөлөн ("W") синтетик резин.
1910 онд Карл Дитрих Харри натрийн металлын нөлөөн дор изопренийг полимержүүлэх аргыг патентжуулсан. 1902 онд тэрээр резинийг озонжуулах аргыг боловсруулж, энэ аргыг ашиглан янз бүрийн төрлийн каучукийн бүтцийг тогтоожээ.
1911 онд I. I. Ostromyslensky ацетальдегидээс бутадиен гаргаж авсан. 1915 онд Б.В.Бызов газрын тосны пиролизийн аргаар бутадиен үйлдвэрлэх патент авчээ.
19-р зууны хоёрдугаар хагасаас эхлэн янз бүрийн орны олон химичүүдийн хүчин чармайлт нь мономер үйлдвэрлэх арга, тэдгээрийг резинэн нэгдлүүд болгон полимержуулах аргуудыг судлахад чиглэв. 1911 онд I. I. Ostromyslensky архинаас бутадиеныг гурван үе шаттайгаар 12% -ийн гарцаар үйлдвэрлэхийг санал болгов. Орос улсад энэ ажил маш өндөр үнэлгээ авсан. Баримт нь Оросын химичүүд барууны химичүүдээс ялгаатай нь изопренээс бус бутадиенээс синтетик резин авахыг эрэлхийлсэн явдал юм. Үүний ачаар Орост нийлэг резин үйлдвэрлэх техникийн баазыг бий болгох боломжтой болсон нь Орост архины томоохон бааз бий болсон юм.
1926 онд ЗСБНХУ-ын Эдийн засгийн дээд зөвлөл синтетик резин үйлдвэрлэх технологи боловсруулах уралдаан зарласан бөгөөд түүний нөхцлийн дагуу 1928 оны 1-р сарын 1-нд үйл явцын тодорхойлолтыг ирүүлэх шаардлагатай байв. хамгийн багадаа 2 кг резинийг энэ аргаар олж авна. Лебедев С.В., Бызов Б.В. нарын төслүүд хамгийн хөгжсөн нь болсон. Хоёр төсөл нь бутадиенээс синтетик резин үйлдвэрлэхтэй холбоотой байв. Лебедев усгүйжүүлэх, усгүйжүүлэх шинж чанартай өөрийн боловсруулсан катализаторыг ашиглан архинаас бутадиеныг нэг үе шаттайгаар үйлдвэрлэхийг санал болгов. Бызов газрын тосны нүүрсустөрөгчөөс бутадиен үйлдвэрлэхийг санал болгов. Орос, Зөвлөлтийн химич нар газрын тос боловсруулах салбарт асар их ололт амжилт гаргасан ч Бызовын аргаар бутадиен үйлдвэрлэх түүхий эдийн бааз байгаагүй. Тиймээс 1931 оны 1-р сард Хөдөлмөр, Батлан хамгаалахын зөвлөл Лебедевийн аргаар ижил төстэй гурван том SK үйлдвэр барих шийдвэр гаргажээ. Ленинградын "Литер В" туршилтын үйлдвэр (одоо VNIISK) байгуулагдаж, 1931 онд дивинил резинийн анхны багц үйлдвэрлэжээ. 1932-1933 онд SK үйлдвэрүүд Ярославль, Воронеж, Ефремов, Казань хотод ажиллаж эхэлсэн.
1941 онд Ереван хотод хлоропрен резинийн үйлдвэр нээгдэв.
1935 онд нийлэг каучук үйлдвэрлэхэд шинэ эрин үе эхэлсэн - тэдгээрийг стирол, акрилонитрил болон бусад нэгдлүүдийн дэргэд 1,3-бутадиеныг радикал полимержих замаар олж авсан сополимеруудаас хийж эхэлсэн. 1938 онд Германд стирол-бутадиен каучукийн үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэл, 1942 онд АНУ-д нийлэг каучукийн томоохон үйлдвэрлэлийг зохион байгуулжээ.
1945 оноос хойш хүнсний спиртээс бутадиен үйлдвэрлэхээс аажмаар аажмаар газрын тосноос мономер үйлдвэрлэхэд шилжсэнийг энд тэмдэглэх нь зүйтэй.
1948 онд Коротков cis-1,4 байрлал дахь нэмэлт нэгжийн агууламж нэмэгдэхийн хэрээр полимерийн физик-механик шинж чанар сайжирч байгааг тогтоосон бөгөөд хамгийн олон тооны cis нэгж нь органолитийн нэгдлүүдийн оролцоотойгоор үүсдэг.
1955 онд К.Зиглер литийн оролцоотойгоор олж авсантай төстэй полимер материалыг үйлдвэрлэх ионы механизмыг ашиглан полимержих процессыг удирддаг катализаторын шинэ системийг нээсэн. Дараа нь эдгээр судалгааг Италид Жулио Наттагийн лабораторид гүнзгийрүүлсэн.
Лити катализатор дээр үйлдвэрлэсэн дотоодын үйлдвэрлэлийн полиизопренийг SKI гэж нэрлэдэг байсан бөгөөд Зиглер-Натта катализаторын системд олж авсан нэгийг нь SKI-3 товчлолоор мэддэг байв.
1956 онд байгалийн резин болон SKI-3-аас гаргаж авсан резинээс хүйтэнд тэсвэртэй, элэгдэлд тэсвэртэй стереорегуляр полибутадиен резин (SKD) үйлдвэрлэх аргыг санал болгосон.
Полимерүүдийг этилен ба пропиленийн давхар сополимерууд - SKEPs (1955-1957) дээр үндэслэн гаргаж авсан. Эдгээр резинүүд нь полимер бүтцэд давхар холбоогүй тул тэдгээрт суурилсан резин нь түрэмгий орчинд маш тэсвэртэй, үүнээс гадна элэгдэлд тэсвэртэй байдаг.
1960-аад онд Стерлитамак, Тольятти, Волжск хотод SKD, SKI-3 резинийг үйлдвэрлэлийн аргаар үйлдвэрлэжээ. Ерөнхийдөө эдгээр бүх аж ахуйн нэгжүүд архинаас бус газрын тосноос гаргаж авсан мономеруудыг түүхий эд болгон ашигладаг байсан.
Автомашины дугуй үйлдвэрлэхэд бутадиен ба изопренийн сополимерууд байгалийн резинийг хурдан сольж эхлэв. Тэгэхээр, хэрэв 1950 онд К.-ийн эзлэх хувь. байгалийн болон синтетик каучукийн нийт үйлдвэрлэл 22 орчим хувь, 1960 онд 48 орчим хувь байсан бол 1971 он гэхэд ~60 хувь (5 сая тонн синтетик, 3 сая тонн байгалийн резин), 1985 онд 12 сая болжээ. тонн синтетик резин үйлдвэрлэж, ердөө 4 сая тонн байгалийн резин үйлдвэрлэжээ. 1970-аад оны эхээр. Синтетик резин нь байгалийн резинийг орлох болно гэсэн үзэл бодол байсан. Гэсэн хэдий ч 1973 онд газрын тосны хоригийн үр дүнд газрын тосны үнэ огцом өсч, үүний зэрэгцээ Малайзад байгалийн каучук үйлдвэрлэхэд ихээхэн ахиц гарсан нь түүний үнийг огцом бууруулах боломжтой болсон. Өнөөдрийг хүртэл дугуйны үйлдвэрт байгалийн каучукаас салах боломжгүй юм. Тиймээс өөрийн гэсэн байгалийн нефтийн нөөцгүй Япон улс байгалийн резинийг Малайз, Индонезээс авах нь илүү ашигтай юм. Газрын тосны асар их нөөцтэй Орос улс синтетик резин үйлдвэрлэх одоо байгаа технологи, хүчин чадлыг үл тоомсорлож болохгүй.
Дэлхийн 2-р дайны өмнө ЗХУ, Германд резинэн технологийн салбарт эрчимтэй хөгжиж байсан нь эдгээр улсууд дайн гарсан тохиолдолд байгалийн каучукийн нийлүүлэлтээс татгалзана гэдгээ ойлгосонтой холбон тайлбарлаж байна. АНУ энэ асуудалд өөрөөр хандаж, АНУ байгалийн каучукийн стратегийн нөөц бий болгохыг эрмэлзэж байв. 1941 онд Япон Зүүн өмнөд Ази руу довтлоход нөөц хүрэлцэхгүй байсныг амьдрал харуулсан. Өмнө нь бичсэн зүйлээс харахад резин нь дэлхийн улс төрд чухал үүрэг гүйцэтгэсэн нь тодорхой байна.
Фенол формальдегидийн давирхай.
Бүрэн нийлэг полимерийг үйлдвэрийн аргаар үйлдвэрлэх дэлхийн хамгийн анхны процессыг 1907 онд Л.Баекеланд патентжуулжээ. Бакелит давирхай нь фенол ба формальдегидийн конденсацийн бүтээгдэхүүн бөгөөд халаахад гурван хэмжээст полимер болж хувирдаг. Бакелит нь олон арван жилийн турш цахилгаан хашлага хийх материал болгон ашиглагдаж ирсэн бөгөөд одоо холбогч, наалдамхай бодис болгон ашиглаж байна. Фенол ба формальдегидийн хоорондох урвалыг нээсэн хүн нь 1872 онд энэ урвалын давирхай үүсэхийг ажигласан А.Байер байсан боловч үр дүнг нь сонирхоогүй юм. 1940-өөд оноос 1970-аад оны дунд үе хүртэл. Шинэ төрлийн хуванцарууд гарч ирснээр фенолын давирхайн эзлэх хувь хурдацтай буурч байв. Гэвч 1975 оноос хойш эдгээр полимерүүдийн үйлдвэрлэл хурдацтай өсч, нисэх, пуужин, сансрын нисгэгч гэх мэт хэрэгцээнд зориулж, мөн газрын тосны нөөц буурсантай холбоотойгоор дахин эхэлсэн. Үнэн хэрэгтээ фенолыг нүүрснээс гаргаж авдаг бөгөөд түүний нөөц нь газрын тосныхтой зүйрлэшгүй өндөр байдаг. Нэмж дурдахад фенол-формальдегидийн давирхай дээр үндэслэн дулаан тусгаарлах хэрэгцээнд зориулагдсан өргөн хүрээний материалууд (чип хавтан, шилэн хавтан) байсан бөгөөд энэ нь эрчим хүчний хямралын эсрэг тэмцэхэд чухал ач холбогдолтой болсон.
Полиэтилен ба полипропилен.
Этилен нь полимержихэд маш хэцүү байдаг. Этилен полимержих нь анх 1933 онд гаж урвал хэлбэрээр ажиглагдсан. Аль хэдийн 1937 онд Английн химичүүд полиэтилен үйлдвэрлэх анхны үйлдвэрлэлийн аргыг боловсруулж, 1946 онд полиэтилен сав үйлдвэрлэж эхэлжээ.
1954 онд Карл Зиглер, Жулио Натта нар шинэ металлын органик катализаторыг нээсэн бөгөөд үүний ачаар тэд атмосферийн даралт, 60 хэмийн температурт полиэтиленийн ионы полимержилтийг хийж чадсан юм.
Тэд мөн металлын цогцолбор катализатор ашиглан стереорегляр полипропиленийг олж авсан.
Политетрафторэтилен (Тефлон).
Үүнийг 1938 онд Р.Планкетт санамсаргүйгээр нээж, тетрафторэтилентэй цилиндрт цагаан нунтаг масс аяндаа үүсэхийг ажиглажээ. 1941 онд тэрээр өөрийн технологийг патентжуулсан (АНУ, DuPont). 1954 онд Францын инженер Марк Грегор тефлоныг аяга тавагны бүрээс болгон ашиглахыг санал болгов. Teflon нь химийн хувьд маш идэвхгүй бөгөөд зөөлрүүлэх температур нь бараг 300 0 С хүрдэг.
Полистирол.
1866 онд М.Бертелот халаахад стиролоос хатуу масс үүсэхийг полимержих процесс гэж тодорхойлсон. 1946 онд Г.Штаудингер энэ урвалын механизмыг тогтоожээ. Полистиролыг анх 1931 онд Германд үйлдвэрлэж байжээ.
Полиметилметакрилат.
Полиметил метакрилат (PMMA) буюу plexiglass буюу plexiglass нь 1928 онд бүтээгдсэн. 1933 онд Германд PMMA үйлдвэрлэж эхэлсэн бол 1936 онд ЗСБНХУ-д Хуванцар судлалын хүрээлэнгээс PMMA-г авчээ. Полимер нь нисэхийн үйлдвэрлэл, автомашины үйлдвэрлэл, барилгын салбарт өргөн хэрэглэгддэг.
Поливинил хлорид.
Винил хлоридын полимержилтийг анх 1872 онд Германы химич Евген Бауманн хийсэн. Энэхүү судлаачийн гавьяа нь винил хлоридыг органик хэт исэлийн орчинд радикал полимержих аргыг боловсруулсан явдал байв. Поливинил хлоридын (PVC) идэвхтэй практик хэрэглээ зөвхөн 20-р зууны дунд үеэс эхэлсэн. Асуудал нь цэвэр PVC олон сул талуудтай байсан. Өрөөний температурт энэ нь маш хэврэг, уян хатан бус байдаг. Үүнээс гадна полимерийг дахин боловсруулахад маш хэцүү байдаг тул уусгах эсвэл хайлахад хэцүү байдаг. 30-аад онд Эрдэмтэд PVC-ийн дулаан, гэрэлд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлдэг тогтворжуулагчийг олж чадсан. Шинэ материал болох хуванцаржуулсан поливинил хлорид өргөн тархсан.
Анхны химийн эслэгийг 1884 онд Францын химич Н.Шардонне гаргаж авсан. Түүний гол судалгаа нь нитроцеллюлозын шилэн технологи (nitrosilk) боловсруулахтай холбоотой юм. 1892 онд наалдамхай утас үйлдвэрлэх аргыг эзэмшсэн. Анхны ацетат утаснууд Англи, АНУ-д нэгэн зэрэг үйлдвэрлэгдэж эхэлсэн.
Поливинил хлоридын утас 1934 онд үйлдвэрлэгдэж эхэлсэн ба 1937 оноос винил хлоридын винил ацетаттай сополимер (виньон) дээр суурилсан утаснууд 1939 онд. полиамид утаснууд гарч ирсэн бөгөөд 1943 онд полиакрилонитрил (Орлон).
Шилэн технологи бий болсон нь 1913 онд поливинил хлоридоос утас үйлдвэрлэх боломжийг таамаглаж байсан Клоета, 1927 онд полиоксиметилен ба полиэтилен ислийн хайлмалаас утас гаргаж авсан Г.Штаудингер зэрэг эрдэмтдийн нэртэй холбоотой юм.
ЗХУ-д АНУ, Германаас үл хамааран 1947 онд Кнунянц, Роговин, Ромашевский нарын полиамид утас үйлдвэрлэх судалгааны үр дүнг нийтлэв.
1936 онд синтетик полигексаметилен адипамидын технологийг бий болгосон бөгөөд үүний үндсэн дээр 1939 онд нейлон эслэг үйлдвэрлэж эхэлсэн.
АНУ-д 1939 онд капролактам дээр суурилсан нейлон-6,6 эслэг үйлдвэрлэж эхэлсэн.
Полиакрилонитрил утас үйлдвэрлэх технологийг АНУ, Герман улсад нэгэн зэрэг, бие даан боловсруулж, 1934 онд АНУ DuPont үйлдвэрт полиамид утас үйлдвэрлэж эхэлсэн. Германд түүний үйлдвэрлэл хэдэн жилийн дараа эхэлсэн.
ЗХУ-д 1948 онд нейлон эслэгийн анхны багцыг үйлдвэрлэж, 1957 онд лавсан эслэг үйлдвэрлэх анхны суурилуулалтыг 1960-аад онд үйлдвэрлэж эхэлсэн. полиакрилонитрил дээр суурилсан "нитрон" эслэг үйлдвэрлэж эхлэв.
Химийн утас үйлдвэрлэдэг аж ахуйн нэгжүүд эхэндээ маш нарийн мэргэшсэн байсан бол утаснуудын нэр төрөл нэмэгдэхийн хэрээр химийн шилэн үйлдвэрүүдийн цар хүрээ өргөжиж, 3-4 төрлийн утас үйлдвэрлэдэг болжээ.
1930-аад оны дунд үе хүртэл. Манай улсын будаг лакны бүх үйлдвэрлэл импортын түүхий эдэд түшиглэсэн. Зөвхөн 1936 онд л харгалзах лак үйлдвэрлэх зориулалттай глифтал давирхайн үйлдвэрлэл хөгжиж эхэлсэн. Глицерин, жилий, тунг тосыг урвалд оруулах замаар алкидийн давирхайг нийлэгжүүлсэн нь тус улсыг копалын импортоос чөлөөлсөн (копал бол хатуу, хув шиг байгалийн давирхай юм).
1947-1948 онд Москва, Ярославль хотод мочевин, меламин, фенол-формальдегидийн давирхай үйлдвэрлэх цехүүд нээгдэв. Пентафталийн давирхайг боловсруулж эхэлсэн бөгөөд глицериныг пентаэртритолоор сольсон.
1951 оноос хойш нисэхийн үйлдвэр, төмөр замын тээврийн салбарт перхлоровинилийн давирхайд суурилсан лак үйлдвэрлэж эхэлсэн. 1950-иад онд Метил метакрилат, метакриламид, акрилонитрил, метакрилийн хүчилтэй бутил метакрилатын сополимерууд дээр үндэслэн архинд уусдаг лакуудыг бүтээсэн. Хэдэн арван брэндийн лак, праймер, пааланг бий болгосон. лак DS-583, өнөөг хүртэл үйлдвэрлэгдэж байна. Үүний зэрэгцээ винил ацетаттай винил хлоридын сополимер болох А-15-ийн үйлдвэрлэлийг эзэмшсэн. А-15-ийг эпокси давирхайтай хослуулснаар зэврэлтээс хамгаалах будаг бий болгож, хэрэглэх явцад будгийн давхаргын тоог багасгах боломжтой болсон.
1956 оноос хойш автомашины нитро пааланг алкид-меламин паалангаар бүрэн сольсон.
1963 онд будаг, лак үйлдвэрлэлийн хэрэгцээнд зориулсан эпокси давирхай, хлоржуулсан поливинил хлорид дээр суурилсан бохирдлоос хамгаалах бүрэх үйлдвэрлэлийг эзэмшсэн.
1976-1980 онд Эрдэм шинжилгээ, үйлдвэрлэлийн холбоод, органик бус пигмент, хөлөг онгоцны өнгөлгөөний бие даасан судалгаа, дизайны хүрээлэн байгуулагдсан.
Одоогийн байдлаар бараг бүх төрлийн полимер материалыг янз бүрийн зориулалтаар будаг, лакны найрлага үйлдвэрлэхэд ашигладаг: эпокси давирхай, уретан эластомер, хлоропрен резин, фторын резин, полиакрилат, полиорганосилоксан гэх мэт.
1. Полимерийн нэвтэрхий толь 3 боть М.: "Зөвлөлтийн нэвтэрхий толь" хэвлэлийн газар, 1974-1977.
2. Химийн нэвтэрхий толь 5 боть М.: Оросын агуу нэвтэрхий толь, 1992.
3. К.Маналов Их химич 2 боть, М.: Мир, 1986.
4. О.И.Тужиков Полимерийн шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлийн хөгжлийн түүх, арга зүй, Волгоград: 1999 он.
5. V. Strube. Химийн хөгжлийн арга замууд 2 боть, 2-р боть., М.: Мир, 1984.
6. J. H. Briston, L. L. Katan Polymer films M.: Chemistry, 1993.
7. Ю.Д.Семчиков Өндөр молекулын нэгдлүүд М.: "Академи" хэвлэлийн төв, 2003 он.
Полимер
Гэсэн хэдий ч аварга молекулуудыг энх тайвны зорилгоор ашиглах боломжийг олгодог олон чиглэл байдаг. Хэрэв бүрэн нитратжуулсан целлюлоз нь тэсрэх бодис бөгөөд зөвхөн ийм байдлаар ашиглах боломжтой бол хэсэгчлэн нитратжуулсан целлюлоз ( пироксилин) ашиглахад илүү аюулгүй бөгөөд зөвхөн цэргийн зориулалтаар ашиглах боломжгүй.
Америкийн зохион бүтээгч Жон Уэсли Хайатт (1837-1920) билльярдын бөмбөгийг зааны ясан орлуулагч бүтээхэд зориулж шагнал хүртэх гэж оролдож байхдаа хамгийн түрүүнд хэсэгчлэн нитратжуулсан целлюлозыг анхаарч үзсэн. Тэрээр шинэ бодисыг боловсруулахад хялбар болгохын тулд түүнийг спирт, эфирийн холимогт уусгаж, гавар нэмсэн. 1869 он гэхэд Hyatt түүний нэрлэсэн зүйлтэй болжээ целлюлоид, мөн шагнал хүртсэн. Целлулоид бол анхны синтетик юм хуванцар- хэвэнд цутгаж болох материал.
Гэсэн хэдий ч хэсэгчлэн нитратжуулсан целлюлозыг зөвхөн бөмбөлөг хэлбэрээр цутгаад зогсохгүй утас, хальс болгон зурж болно. Францын химич Луи Мари Гилард Берниго, Шардоннегийн гүн (1839-1924) нитроцеллюлозын уусмалыг маш нимгэн нүхээр дарж ийм утас гаргаж авсан. Уусгагч бараг тэр даруй ууршсан.
Үүссэн утаснуудаас гялалзсан торготой төстэй материалыг нэхэх боломжтой байв. 1884 онд Чардонне түүний патентыг авсан район. Шардоннай энэ даавууг нэрлэжээ бүс нутаг- даавуу нь гялалзаж, гэрэл цацарч байгаа мэт санагдсан тул гэрэл цацруулж байна.
Бид Америкийн зохион бүтээгч Жорж Истман (1854-1932) -д хуванцар хальс бий болсон. Истман гэрэл зураг сонирхдог байв. Хөгжлийн үйл явцыг хялбарчлахын тулд тэрээр мөнгөн нэгдлүүдийн эмульсийг желатинтай хольж, эмульсийг хуурай болгож эхлэв. Ийм аргаар олж авсан хольцыг хадгалж, улмаар ирээдүйд ашиглахад бэлтгэж болно. 1884 онд Истман шилэн хавтанг целлюлоид хавтангаар сольсон.
Целлюлоид нь тэсэрч дэлбэрэх чадваргүй боловч галын аюулд өртөх өндөр чадвартай тул Истман галын аюул багатай материалыг хайж эхэлжээ. Нитро бүлгийн оронд ацетил бүлгүүдийг целлюлоз руу оруулахад үүссэн бүтээгдэхүүн нь нитроцеллюлоз шиг хуванцар хэвээр үлдсэн боловч шатамхай байхаа больсон. 1924 оноос эхлэн целлюлозын ацетат хальсыг киноны үйлдвэрлэлд ашиглаж эхэлсэн, учир нь хөгжиж буй кино үйлдвэрлэлд целлюлоид орлуулагч маш их хэрэгцээтэй байсан.
Өндөр молекул жинтэй байгалийн нэгдлүүдийг судалснаар химичүүд зөвхөн тэдгээрийн нийлэг аналогийг олж авахаас гадна шинэ төрлийн нэгдлүүдийг нээнэ гэж найдаж байв. Аварга том молекулуудыг нэгтгэх аргуудын нэг юм мономеруудын полимержилт(мономер нь молекулууд нь өөр хоорондоо эсвэл бусад бодисын молекулуудтай харилцан үйлчилж, полимер үүсгэх чадвартай бодис юм).
Мономеруудыг аварга молекул болгон нэгтгэх аргыг ядаж этилен C 2 H 4 жишээн дээр тайлбарлаж болно. Хоёр этилений молекулын бүтцийн томьёог бичье.
Устөрөгчийн атом нэг молекулаас нөгөөд шилжсэн гэж төсөөлөөд үз дээ, үүний үр дүнд энэ молекулд давхар бондын оронд чөлөөт нэг холбоо үүсдэг. Устөрөгч үлдсэн эхний молекулд ч чөлөөт холбоо үүссэн. Тиймээс эдгээр хоёр молекулууд хоорондоо холбогдож чаддаг.
Ийм молекул нь аль хэдийн анхны этилен молекул шиг дөрвөн нүүрстөрөгчийн атом, нэг давхар холбоог агуулдаг. Иймээс энэ молекул өөр этилен молекултай харилцан үйлчлэхэд устөрөгчийн атомын шилжилт, давхар холбоо тасрах тохиолдол ч бий. Үүссэн молекул нь зургаан нүүрстөрөгчийн атом, нэг давхар холбоо агуулна. Ингэснээр найм, арав ба түүнээс дээш нүүрстөрөгчийн атом бүхий молекулыг дараалан олж авах боломжтой. Үнэн хэрэгтээ энэ аргаар бараг ямар ч урттай молекулыг олж авах боломжтой.
Америкийн химич Лео Хендрик Бэкеланд (1863-1944) халуун орны зарим төрлийн шавжнаас ялгардаг лавлаг бодис болох shellac-ийг орлуулагч хайж байв. Үүний тулд түүнд наалдамхай давирхайтай төстэй бодисын уусмал хэрэгтэй байв. Бэкеланд фенол, формальдегидийг полимержүүлж, уусгагчийг олж чадаагүй полимер олж авах замаар эхэлсэн. Энэ баримт нь түүнийг ийм хатуу, бараг уусдаггүй, дамжуулагч бус полимер нь үнэ цэнэтэй материал болж хувирдаг гэсэн санааг төрүүлэв. Жишээлбэл, машин дээр амархан боловсруулах боломжтой эд ангиудыг цутгаж болно. 1909 онд Бэкеланд олж авсан материалаа тайлагнаж, тэр утсаар ярьжээ бакелит. Энэхүү фенол-формальдегидийн давирхай нь хэд хэдэн шинж чанараараа бусдаас үл давтагдах анхны синтетик хуванцар юм.
Синтетик утаснууд нь бас хэрэглээгээ олсон. Энэ чиглэлийг Америкийн химич Уоллес Хьюм Каротерс (1896-1937) удирдаж байжээ. Америкийн химич Жулиус Артур Ньюландтай (1878-1936) хамт резинтэй холбоотой судалгаа хийжээ. эластомер. Түүний ажлын үр дүн нь 1932 онд хүлээн авсан баримт юм. неопрен- синтетик резинүүдийн нэг.
Каротерс полимерийн судалгаагаа үргэлжлүүлэхдээ диамин ба дикарбоксилын хүчлүүдийн холимогийг полимержүүлэх оролдлого хийж, фиброз полимер гаргаж авсан. Энэхүү полимерийн урт молекулууд нь торгоны уураг дахь пептидийн холбоотой төстэй атомуудын хослолыг агуулдаг ("Уураг" хэсгийг үзнэ үү). Эдгээр утаснуудыг сугалж авснаар бид өнөөдрийн гэж нэрлэдэг зүйлээ олж авдаг нейлон. Каротерс түүнийг дутуу нас барахынхаа өмнөхөн энэ ажлыг дуусгасан. Дэлхийн 2-р дайны дэгдэлт нь химичдийг Каротерсийн нээлтийг түр зуур мартахад хүргэв. Гэсэн хэдий ч дайн дууссаны дараа нейлон торго нүүлгэн шилжүүлж эхэлсэн бөгөөд удалгүй түүнийг сольсон (ялангуяа оймсны үйлдвэрлэлд).
Тэр үед аварга молекулуудын бүтэц, полимержих механизмын талаар бага мэддэг байсан тул анхны синтетик полимеруудыг дүрмээр бол санамсаргүй байдлаар, туршилт, алдаагаар олж авсан. Германы химич Херман Штаудингер (1881-1965) полимерийн бүтцийг анхлан судалж, энэ чиглэлээр их зүйлийг хийсэн. Штаудингер олон өндөр молекул байгалийн болон хиймэл бодисыг бүтээх ерөнхий зарчмыг нээж, тэдгээрийг судлах, нэгтгэх арга замыг тодорхойлж чадсан. Staudinger-ийн ажлын ачаар бие биедээ мономер нэмэх нь санамсаргүй тохиолдож, хүч чадал нь хамаагүй бага байдаг салаалсан гинж үүсэхэд хүргэдэг нь тодорхой болсон.
Шугаман, салаалаагүй полимер авах арга замыг эрчимтэй эрэлхийлж эхлэв. Мөн 1953 онд Германы химич Карл Зиглер (1898-1973) ердийн бүтэцтэй полиэтилен үйлдвэрлэсэн өөрийн алдартай титан-хөнгөн цагаан катализаторыг нээсэн.
Италийн химич Жулио Натта (1903-1979) Зиглерийн катализаторыг өөрчилж, синтетик өндөр молекулын нэгдлүүдийн шинэ анги болох стерео тогтмол полимерийг үйлдвэрлэх аргыг боловсруулсан. Хүссэн шинж чанартай полимер үйлдвэрлэх аргыг боловсруулсан.
Шинэ синтетик бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд шаардлагатай органик нэгдлүүдийн гол эх үүсвэрийн нэг юм тос. Энэ шингэнийг эрт дээр үеэс мэддэг байсан ч их хэмжээгээр хэрэглэхийн тулд газрын доорхи асар их ордуудаас газрын тос шахах аргыг нээх шаардлагатай байв. Америкийн зохион бүтээгч Эдвин Лорентиан Дрейк (1819-1880) 1859 онд газрын тосны цооног өрөмдөж эхэлсэн анхны хүн юм. Зуун зууны дараа газрын тос нь органик нэгдлүүд, дулаан, эрчим хүчний гол эх үүсвэр болсон.
Органик бүтээгдэхүүний хамгийн чухал эх үүсвэр бол нүүрс боловч дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн эрин үед бид үүнийг мартах хандлагатай байдаг. Оросын химич Владимир Николаевич Ипатиев (1867-1952) зууны эхэн үед газрын тос, нүүрсний давирхайд агуулагдах цогц нүүрсустөрөгчийг судалж, ялангуяа өндөр температурт үүсэх урвалыг судалж эхэлсэн. Германы химич Фридрих Карл Рудольф Бергиус (1884-1949) Ипатиевын мэдээллийг ашиглан 1912 онд нүүрс, тосыг устөрөгчөөр боловсруулж, бензин үйлдвэрлэх практик аргыг боловсруулсан.
Гэсэн хэдий ч дэлхийн нөөц Чулуужсан түлш(нүүрс нэмсэн газрын тос) хязгаарлагдмал бөгөөд орлуулшгүй. Бүх урьдчилсан мэдээнээс харахад чулуужсан түлшний нөөц шавхагдах өдөр ирнэ, ялангуяа дэлхийн хүн ам хурдацтай нэмэгдэж, улмаар эрчим хүчний хэрэгцээ нэмэгдэж байгаа тул энэ өдөр тийм ч хол биш байгааг харуулж байна.
ОХУ-ын Боловсрол, шинжлэх ухааны яам
холбооны улсын бие даасан боловсролын байгууллага
дээд мэргэжлийн боловсрол
"ҮНДЭСНИЙ СУДАЛГАА
ТОМСКИЙН ПОЛИТЕХНИКИЙН ИХ СУРГУУЛЬ"
Байгалийн нөөцийн хүрээлэн
Сургалтын чиглэл (мэргэжлийн) Химийн технологи
Түлш, химийн кибернетикийн химийн технологийн тэнхим
Эссэ
Хураангуй гарчиг:
“ Байгалийн полимер, бидний эргэн тойрон дахь полимерууд "
"Инженерийн танилцуулга" чиглэлээр
Гүйцэтгэсэн оюутнууд гр. 2Д42 Никонова Нюргуяана
Прокопчук Кристина
Даянова Регина
Хураангуй хүлээн авсан:
Моизс О.Э.
(Гарын үсэг)
2014 он
(мэйл баталгаажуулсан огноо)
Томск 2014 он
1.Танилцуулга………………………………………………………………………………………..2
2. Полимерийн тухай ойлголт ба ангилал ……………………………………………….3
3. Целлюлоз………………………………………………………………………………………………………………3
4. Цардуул…………………………………………………………………………………………………………5
5. Цавуулаг…………………………………………………………………………………………………………..6
6.Казейн………………………………………………………………………………………………………6
7. Резин……………………………………………………………………………………………………………….7
8. Резин…………………………………………………………………………………………………………7
9. Синтетик полимер………………………………………………………………9
10. Шинж чанар ба хамгийн чухал шинж чанарууд…………………………………………10
11. Химийн урвал………………………………………………………………………………….11
12. Баримт бичиг…………………………………………………………………………………………………………12
13.Хөдөө аж ахуй дахь полимерууд…………………………………………………………..12
14.Үйлдвэр дэх полимерууд………………………………………………………….14
Оршил
Ижил найрлагатай бодисууд (полимерууд) өөр өөр молекул жинтэй, тухайлбал этилен ба бутилен, хүчилтөрөгч, озон зэрэг изомерийн тусгай төрлийг тодорхойлох зорилгоор "полимеризм" гэсэн нэр томъёог 1833 онд И.Берзелиус шинжлэх ухаанд нэвтрүүлсэн. Энэ нэр томъёоны агуулга нь полимерүүдийн талаархи орчин үеийн санаатай нийцэхгүй байв. "Жинхэнэ" синтетик полимерууд тэр үед хараахан мэдэгдээгүй байсан.
Хэд хэдэн полимерийг 19-р зууны эхний хагаст бэлтгэсэн бололтой. Гэсэн хэдий ч дараа нь химичүүд ихэвчлэн полимержилт, поликонденсацийг дарах гэж оролдсон бөгөөд энэ нь үндсэн химийн урвалын бүтээгдэхүүнийг "дахин дахин боловсруулах", өөрөөр хэлбэл полимер үүсэхэд хүргэсэн (полимеруудыг ихэвчлэн "давирхай" гэж нэрлэдэг). Синтетик полимерүүдийн тухай анх дурдсан нь 1838 (поливинилиден хлорид) ба 1839 (полистирол),
Полимер хими нь зөвхөн А.М.Бутлеров химийн бүтцийн онолыг бий болгосонтой холбогдуулан үүссэн. А.М.Бутлеров полимержих урвалаар илэрдэг молекулуудын бүтэц, харьцангуй тогтвортой байдлын хоорондын хамаарлыг судалсан. Полимерийн шинжлэх ухаан нь олон орны тэргүүлэх эрдэмтэд (Г. Бушарда, В. Тилден, Германы эрдэмтэн К. Харриес, И. Л. Кондаков, С. В. Лебедев) оролцсон резинийг нийлэгжүүлэх аргыг эрчимтэй эрэлхийлсний ачаар цаашдын хөгжлийг олж авсан. мөн бусад ). 30-аад онд чөлөөт радикал ба ионы полимержих механизмууд байгаа нь батлагдсан. Поликонденсацийн тухай санааг хөгжүүлэхэд В.Каротерсийн бүтээлүүд гол үүрэг гүйцэтгэсэн.
20-р зууны 20-иод оны эхэн үеэс полимерийн бүтцийн тухай онолын санаанууд бий болж байна.Эхэндээ целлюлоз, цардуул, резин, уураг зэрэг биополимерууд, түүнчлэн тэдгээртэй ижил төстэй зарим синтетик полимерууд байдаг гэж үздэг. шинж чанарууд (жишээлбэл, полиизопрен) нь ковалент бус бондын улмаас коллоид шинж чанартай цогцолбор руу уусмалд нэгдэх ер бусын чадвартай жижиг молекулуудаас бүрддэг ("жижиг блокуудын онол"). Ер бусын том молекул жинтэй бөөмс болох макромолекулуудаас бүрдэх бодис болох полимерийн тухай цоо шинэ ойлголтын зохиогч нь Г.Штаудингер байв. Энэ эрдэмтний санаа ялалт нь биднийг полимерийг хими, физикийн судалгааны чанарын шинэ объект гэж үзэхэд хүргэв.
Полимерийн тухай ойлголт ба ангилал
Полимер- өндөр молекул жинтэй химийн нэгдлүүд (хэдэн мянгаас олон сая хүртэл), тэдгээрийн молекулууд (макромолекулууд) нь олон тооны давтагдах бүлгээс (мономерын нэгж) бүрддэг. Макромолекулуудыг бүрдүүлдэг атомууд нь үндсэн ба (эсвэл) зохицуулалтын валентын хүчээр бие биетэйгээ холбогддог.
Ангилал.
Гарал үүслийн дагуу полимерүүдийг дараахь байдлаар хуваана.
байгалийн (биополимер), жишээлбэл уураг, нуклейн хүчил, байгалийн давирхай
синтетик, жишээлбэл, полиэтилен, полипропилен, фенол-формальдегидийн давирхай.
Хэвлэлд ашигладаг байгалийн полимерууд нь: полисахарид (целлюлозын цардуул, бохь), гацуур, глютин, казеин, альбумин), полидиен (резин).
Целлюлоз
Целлюлоз буюу эслэг (Латин "cellulula" - эс) гэдэг нь байгальд өргөн тархсан байдаг. Целлюлоз нь бүх ургамлын (ургамлын эс) тулгуур эдийг бүрдүүлдэг органик гаралтай хүчтэй утаслаг бодис юм.
Целлюлозын физик шинж чанар
Целлюлозын утаснууд нь цагаан, уян хатан чанар, хүч чадал, уян хатан чанараараа ялгагдана. механик ачаалал ихтэй, ус, органик уусгагчид уусдаггүй, уусдаггүй нөхцөлд ч эвдрэлгүйгээр буцаах чадвартай.
Целлюлоз нь устгалгүйгээр 150 ° хүртэл халалтыг тэсвэрлэх чадвартай; өндөр температурт целлюлозын деполимеризаци ба түүнтэй холбоотой хүч чадлын алдагдал ажиглагдаж, 270 ° ба түүнээс дээш температурт дулааны задрал нь задралын бүтээгдэхүүн болох цууны хүчил, метилийн спирт, кетон, үлдсэн хэсэг нь давирхай, нүүрс ялгарснаар эхэлдэг.
Целлюлозын шилэн бүтэц.
Ургамлын эслэг бүр, жишээлбэл, хөвөн, маалинга, мод гэх мэт нь нэг эс бөгөөд бүрхүүл нь гол төлөв целлюлозоос бүрддэг. Шилэн дотор нь агаар, чийг нэвтрэх боломжтой хялгасан судас байдаг суваг байдаг. Техникийн целлюлозын утас нь дунджаар 2.5-3 мм (гацуур, нарс, хус, улиас), 20-25 мм (маалингын, хөвөн, олсны ургамал) 25 микрон диаметртэй байдаг.
Целлюлозын ургамлын эслэг нь фибрилляр бүтэцтэй байдаг. Фибрил нь утас шиг, энгийн өнхрөх цонхнууд - 50 мкм урт, 0.1-0.4 мкм диаметртэй устөрөгчийн холбоогоор бие биетэйгээ нягт холбогдсон целлюлозын молекулуудын багц юм. Целлюлоз нь утаснуудын дотоод суваг (хялгасан судас) -ын эргэн тойронд илүү нягт байрладаг ба гадна давхаргад илүү сул байрладаг утаснуудын эмх цэгцтэй системийг бүрдүүлдэг. Фибрилүүдийн хоорондох зайд мицеллюлоз ба лигнин байдаг бөгөөд тэдгээрийн агууламж эсийн бүтцийн дотоод давхаргаас гаднах давхарга хүртэл нэмэгддэг. Целлюлозын эс хоорондын зай нь ихэвчлэн лигнинээр дүүрдэг.
Целлюлозын гол эх үүсвэр нь мод... Мод нь модны холтос дор хэвтэж байдаг, модны гол эдийг бүрдүүлдэг модны дотоод хэсэг юм.
Өсөн нэмэгдэж буй модны амьд эс нь целлюлозын бүрхүүл (хана), протоплазмаар дүүрсэн дотоод хөндий, цөмтэй байдаг. Амьд эс нь жилээс жилд ургаж буй модны холтос дор, камбийн давхаргад ургаж, шинэ модны формац үүсгэх чадвартай.
Амьд эсүүд цаг хугацааны явцад lignification-д ордог бөгөөд эцэст нь бүрэн үхэлд хүргэдэг. Эсийн lignification нь голчлон доторх лигнин гарч ирсний үр дүнд үүсдэг. Мод нь ийм үхсэн эсүүдийн 90-95% -аас бүрддэг - протоплазм, цөмгүй, харин хуваагдах чадвартай, дотоод хөндий нь агаар, усаар дүүрдэг.
Целлюлозын химийн бүтэц, шинж чанар. Целлюлоз нь нүүрс усны ангилалд хамаарах байгалийн полисахаридын полимер юм. Целлюлозын аварга молекул (макромолекул) нь дахин дахин давтагдах бүтцийн нэгжүүд - β-глюкозын үлдэгдэл (O6H10O5) p. n тоо буюу полимержих коэффициент нь целлюлозын макромолекулд бүтцийн нэгж болох β-глюкозын үлдэгдэл хэдэн удаа давтагдаж байгааг харуулдаг тул молекулын гинжин хэлхээний уртыг (молекулын урт) тодорхойлж, молекулын жинг урьдчилан тодорхойлдог.
Өөр өөр гарал үүслийн целлюлозын полимержих коэффициент өөр өөр байдаг. Тиймээс, модны целлюлозын хувьд 3000, хөвөнгийн хувьд - 12,000, маалингын хувьд - 36,000 (ойролцоогоор). Энэ нь хөвөн ба маалингын утаснуудын модны целлюлозын утастай харьцуулахад асар их хүч чадлыг тайлбарладаг.
Целлюлозыг натрийн гидроксидын уусмалаар эмчлэх замаар шүлтлэг целлюлозыг гаргаж авдаг. Энэ тохиолдолд спиртийн гидроксилуудын устөрөгчийн атомууд нь натрийн атомуудаар хэсэгчлэн эсвэл бүрэн солигддог. Шүлтлэг целлюлоз нь утаслаг бүтэцээ алдалгүйгээр целлюлозын эфир, жишээлбэл, карбоксиметилцеллюлозыг үйлдвэрлэхэд ашигладаг химийн идэвхжилээр тодорхойлогддог.
Карбоксиметилцеллюлоз (CMC) нь целлюлоз ба гликолийн хүчлийн эфир юм. Карбоксиметилцеллюлозыг үйлдвэрлэх үйлдвэрлэлийн арга нь шүлтлэг целлюлозыг монохлорацетик хүчилтэй харилцан үйлчлэхэд суурилдаг.
Хемицеллюлоз нь целлюлоз ба цардуулын хоорондох хөндлөн огтлолцол юм. Эдгээр нь мөн полисахарид юм. Хемицеллюлозын молекулууд нь моносахаридын үлдэгдэлээс үүсдэг: манноз (гексоз) ба ксилоз (пентоз). Гемицеллюлоз нь фиброз бүтэцтэй байдаггүй. Тэд ургамлын нөөц тэжээл болж, халдвараас хамгаалдаг. Гемицеллюлоз нь усанд хавдаж, маш шингэрүүлсэн хүчилд ч харьцангуй амархан гидролизд ордог бөгөөд 18.5% шүлтлэгт уусдаг. Хемицеллюлоз нь цаас үйлдвэрлэхэд ашигладаг целлюлозын хортой хольц биш юм. Үүний эсрэгээр, гемицеллюлозын өндөр агууламжтай модны целлюлозыг нунтаглахад хялбар байдаг бөгөөд гемицеллюлоз нь маш сайн байгалийн хэмжээсийг тодорхойлдог тул үүнээс хийсэн цаас нь хүч чадал (ялангуяа гадаргуу) нэмэгдсэн.
Лигнин нь химийн хувьд тогтворгүй бодис юм: гэрэл, чийг, хүчилтөрөгч, агаар, дулааны нөлөөн дор лигнин устдаг бөгөөд үүний үр дүнд ургамлын утас хүчээ алдаж, харанхуйлдаг. Лигнин нь целлюлозоос ялгаатай нь шингэрүүлсэн хүчил, шүлтлэгт уусдаг. Мод, сүрэл, зэгс болон бусад ургамлын эдээс целлюлозыг үйлдвэрлэх арга нь лигниний энэ шинж чанарт суурилдаг. Лигниний бүтэц нь маш нарийн төвөгтэй бөгөөд хараахан хангалттай судлагдаагүй байна; Лигнин бол байгалийн полимер бөгөөд бүтцийн нэгж нь маш идэвхтэй үнэрт спирт - β-гидроксикониферилийн үлдэгдэл юм.
Полимер бол өндөр моль агуулсан химийн нэгдлүүд юм. масс (хэдэн мянгаас олон сая хүртэл), тэдгээрийн молекулууд (макромолекулууд) нь олон тооны давтагдах бүлгүүдээс (мономерын нэгж) бүрддэг. Макромолекулуудыг бүрдүүлдэг атомууд нь үндсэн ба (эсвэл) зохицуулалтын валентын хүчээр бие биетэйгээ холбогддог.
Гарал үүслээр нь полимерууд нь байгалийн (биополимерууд), жишээлбэл, уураг, нуклейн хүчил, байгалийн давирхай, синтетик, жишээлбэл, полиэтилен, полипропилен, фенол-формальдегидийн давирхайд хуваагддаг. Атомууд эсвэл атомын бүлгүүд нь макромолекулд дараахь хэлбэрээр байрлаж болно: нээлттэй гинж эсвэл уртассан мөчлөгийн дараалал (шугаман полимер, жишээлбэл, байгалийн резин); салаалсан гинж (салбарласан полимер, жишээлбэл, амилопектин), гурван хэмжээст сүлжээ (хөндлөн холбоост полимер, жишээ нь хатуурсан эпокси давирхай). Молекулууд нь ижил мономер нэгжээс бүрддэг полимеруудыг гомополимер гэж нэрлэдэг (жишээлбэл, поливинил хлорид, поликапроамид, целлюлоз). химийн полимер синтетик supramolecular
Ижил химийн найрлагатай макромолекулуудыг өөр өөр орон зайн тохируулгын нэгжээс барьж болно. Хэрэв макромолекулууд нь ижил стереоизомер эсвэл гинжин хэлхээнд тодорхой давтамжтайгаар ээлжлэн оршдог өөр өөр стереоизомеруудаас бүрддэг бол полимерүүдийг стереорегуляр гэж нэрлэдэг.
Макромолекулууд нь хэд хэдэн төрлийн мономер нэгж агуулсан полимеруудыг сополимер гэж нэрлэдэг. Төрөл бүрийн нэгжүүд нь макромолекул дотор бие биенээ орлох хангалттай урт тасралтгүй дараалал үүсгэдэг сополимеруудыг блок сополимер гэж нэрлэдэг. Нэг химийн бүтцийн макромолекулын дотоод (терминал бус) холбоосуудад өөр бүтцийн нэг буюу хэд хэдэн гинжийг холбож болно. Ийм сополимеруудыг залгаас сополимер гэж нэрлэдэг.
Нэг макромолекул дотор бие биенээ орлох хангалттай урт тасралтгүй дараалал үүсгэдэг полимеруудыг стерео блок сополимер гэж нэрлэдэг.
Үндсэн (үндсэн) гинжин хэлхээний бүтцээс хамааран полимеруудыг дараахь байдлаар хуваадаг: гол гинж нь янз бүрийн элементийн атомуудыг агуулдаг гетерогинж, ихэвчлэн нүүрстөрөгч, азот, цахиур, фосфор, гомогинж, үндсэн гинж нь баригдсан байдаг. ижил атомуудаас. Гомочейн полимеруудаас хамгийн түгээмэл нь нүүрстөрөгчийн гинжин полимерууд бөгөөд тэдгээрийн гол хэлхээ нь зөвхөн нүүрстөрөгчийн атомуудаас бүрддэг, жишээлбэл, полиэтилен, полиметилметакрилат, политетрафторэтилен. Гетерогинжин полимеруудын жишээ бол полиэфир (полиэтилентерефталат, поликарбонат), полиамид, мочевин-формальдегидийн давирхай, уураг, цахиурын органик полимерууд юм. Макромолекулууд нь нүүрсустөрөгчийн бүлгүүдийн хамт органик бус элементийн атомуудыг агуулсан полимеруудыг organoelement гэж нэрлэдэг. Полимеруудын тусдаа бүлгийг органик бус полимерууд, жишээлбэл, хуванцар хүхэр, полифосфонитрил хлорид үүсгэдэг.
Шинж чанар ба хамгийн чухал шинж чанарууд. Шугаман полимерууд нь тодорхой физик-химийн болон механик шинж чанартай байдаг. Эдгээр шинж чанаруудын хамгийн чухал нь: өндөр бат бэх анизотроп өндөр чиг баримжаатай утас, хальс үүсгэх чадвар, их хэмжээний, урт хугацааны эргэлт буцалтгүй хэв гажилтанд өртөх чадвар; уусахаас өмнө өндөр уян хатан төлөвт хавдах чадвар; уусмалын өндөр зуурамтгай чанар. Энэхүү багц шинж чанарууд нь өндөр молекул жинтэй, гинжин хэлхээний бүтэц, макромолекулуудын уян хатан чанараас шалтгаална. Шугаман гинжээс салаалсан, сийрэг гурван хэмжээст сүлжээ, эцэст нь нягт торон бүтэц рүү шилжих үед эдгээр шинж чанарууд улам бүр багасдаг. Өндөр хөндлөн холбоос бүхий полимерууд нь уусдаггүй, уусдаггүй, өндөр уян хатан хэв гажилт хийх чадваргүй байдаг.
Полимерууд нь талст болон аморф төлөвт байж болно. Талсжих зайлшгүй нөхцөл бол макромолекулын хангалттай урт хэсгүүдийн тогтмол байдал юм. Талст полимерүүдэд янз бүрийн супрамолекулын бүтэц (фибрил, бөмбөрцөг, нэг талст) гарч ирж болох бөгөөд тэдгээрийн төрөл нь полимер материалын шинж чанарыг ихээхэн тодорхойлдог.Талстжаагүй (аморф) полимер дэх супрамолекулын бүтэц нь талстаас бага тод илэрдэг.
Талстжаагүй полимерууд нь шилэн, уян хатан, наалдамхай гэсэн гурван физик төлөвт байж болно. Шилэн хэлбэрээс уян харимхай төлөвт шилжих бага (өрөөнөөс доош) температуртай полимеруудыг эластомер гэж нэрлэдэг бол өндөр температуртай полимеруудыг хуванцар гэж нэрлэдэг. Макромолекулуудын химийн найрлага, бүтэц, харьцангуй зохион байгуулалтаас хамааран полимерүүдийн шинж чанар нь маш өргөн хүрээнд өөр өөр байж болно. Иймээс 1,4.-цисполибутадиен, уян хатан нүүрсустөрөгчийн гинжнээс баригдсан, ойролцоогоор 20 ° С-ийн температурт уян хатан материал бөгөөд -60 ° С-ийн температурт шилэн төлөвт хувирдаг; Илүү хатуу гинжээр хийгдсэн полиметил метакрилат нь 20 хэмийн температурт хатуу шилэн бүтээгдэхүүн бөгөөд зөвхөн 100 хэмд өндөр уян хатан төлөвт хувирдаг. Молекул хоорондын устөрөгчийн бондоор холбогдсон маш хатуу гинж бүхий полимер целлюлоз нь задралын температураас өмнө ерөнхийдөө өндөр уян хатан байдалд байж чадахгүй.
Макромолекулуудын бүтцийн ялгаа нь эхлээд харахад бага байсан ч полимерүүдийн шинж чанарын томоохон ялгааг ажиглаж болно. Иймд стереорегуль полистирол нь 235 ° C орчим хайлах цэгтэй талст бодис бөгөөд стереорегуляторгүй полистирол нь огт талсжих чадваргүй бөгөөд 80 ° C-ийн температурт зөөлөрдөг.
Полимерууд дараах үндсэн төрлийн урвалд орж болно: макромолекулуудын хооронд химийн холбоо үүсэх (хөндлөн холбоос гэж нэрлэгддэг), жишээлбэл, резинийг вулканизаци хийх, арьсыг идээлэх үед; макромолекулуудыг салангид, богино фрагмент болгон задлах, үндсэн гинжин хэлхээнд нөлөөлдөггүй бага молекул жинтэй бодис бүхий полимерүүдийн хажуугийн функциональ бүлгүүдийн урвал (полимер аналоги хувиргалт гэж нэрлэгддэг); нэг макромолекулын функциональ бүлгүүдийн хооронд үүсдэг молекулын урвал, жишээлбэл, молекулын циклизаци. Хөндлөн холболт нь ихэвчлэн устгалын зэрэгцээ тохиолддог. Полимер-аналог хувиргалтын жишээ бол политил ацетатыг саванжуулах, поливинил спирт үүсэхэд хүргэдэг. Бага молекул жинтэй бодисуудтай полимерүүдийн урвалын хурд нь ихэвчлэн сүүлийнх нь полимер фаз руу тархах хурдаар хязгаарлагддаг. Энэ нь хөндлөн холбоос бүхий полимеруудын хувьд хамгийн тод илэрдэг. Макромолекулуудын бага молекултай бодисуудтай харилцан үйлчлэх хурд нь урвалж буй нэгжтэй харьцуулахад хөрш зэргэлдээх нэгжүүдийн шинж чанар, байршлаас ихээхэн хамаардаг. Нэг гинжин хэлхээнд хамаарах функциональ бүлгүүдийн хоорондын молекулын урвалд мөн адил хамаарна.
Полимерүүдийн зарим шинж чанар, жишээлбэл, уусах чадвар, наалдамхай урсах чадвар, тогтвортой байдал нь макромолекулуудтай урвалд ордог бага хэмжээний хольц эсвэл нэмэлт бодисын нөлөөнд маш мэдрэмтгий байдаг. Тиймээс шугаман полимерийг уусдаг полимерээс бүрэн уусдаггүй болгон хувиргахын тулд макромолекул бүрт 1-2 хөндлөн холбоос үүсгэхэд хангалттай.
Полимерүүдийн хамгийн чухал шинж чанарууд нь тэдгээрийн химийн найрлага, молекулын жин ба молекул жингийн тархалт, макромолекулуудын салаалсан байдал, уян хатан байдал, стереорегуляр байдал болон бусад зүйлс юм. Полимерүүдийн шинж чанар нь эдгээр шинж чанаруудаас ихээхэн хамаардаг.
Байгалийн полимерууд нь амьд организмын эсэд биосинтезийн явцад үүсдэг. Олборлолт, бутархай тунадас болон бусад аргыг ашиглан тэдгээрийг ургамал, амьтны гаралтай материалаас тусгаарлаж болно. Синтетик полимерийг полимержилт ба поликонденсацын аргаар үйлдвэрлэдэг. Карбогинжин полимерууд нь ихэвчлэн нэг буюу хэд хэдэн нүүрстөрөгчийн холбоо бүхий мономерууд эсвэл тогтворгүй карбоциклик бүлэг агуулсан мономерууд (жишээлбэл, циклопропан ба түүний деривативуудаас) полимержих замаар нийлэгждэг. нүүрстөрөгчийн элементийн холбоо (жишээ нь, C=O, C=N, N=C=O) эсвэл сул гетероцикл бүлгүүд.
Өнөөдөр бид полимер материалыг хөдөө аж ахуйд ашиглах дор хаяж дөрвөн үндсэн чиглэлийн талаар ярьж болно. Дотоодын болон дэлхийн практикт аль алинд нь кино нэгдүгээрт ордог. Талбайд цоолбортой хальсыг ашигласнаар зарим ургацын ургац 30% хүртэл нэмэгдэж, боловсорч гүйцэх хугацаа 10-14 хоногоор хурдасдаг.
Үүсгэсэн усан санг ус үл нэвтрэх зориулалттай полиэтилен хальс ашиглах нь хадгалсан чийгийн алдагдлыг мэдэгдэхүйц бууруулах боломжийг олгодог. Хадлан, дарш, бүдүүн тэжээлийг хальсаар хучих нь цаг агаарын тааламжгүй нөхцөлд ч илүү сайн хадгалагдана. Хөдөө аж ахуйд хальсан полимер материалыг ашиглах гол чиглэл бол хальсан хүлэмж барих, ажиллуулах явдал юм. Одоогийн байдлаар 16 м хүртэл өргөнтэй хальс үйлдвэрлэх техникийн боломжтой болсон бөгөөд энэ нь үндсэн өргөн нь 7.5 хүртэл, 200 м хүртэл урттай хальсан хүлэмж барих боломжтой болж байна.Ийм хүлэмжинд хөдөө аж ахуйн бүх ажлыг механикжуулах боломжтой; Түүгээр ч барахгүй эдгээр хүлэмжүүд нь жилийн турш үр тариа ургуулах боломжийг олгодог. Хүйтэн улиралд хүлэмжийг 60-70 см-ийн гүнд хөрсөнд булсан полимер хоолойг ашиглан дахин халаана.
Энэ төрлийн хүлэмжинд ашигладаг полимеруудын химийн бүтцийн үүднээс авч үзвэл полиэтилен, хуванцаржуулаагүй поливинил хлорид, бага хэмжээгээр полиамидууд давамгайлж байгааг тэмдэглэж болно. Полиэтилен хальс нь илүү сайн гэрлийн дамжуулалт, илүү бат бөх шинж чанартай боловч цаг агаарын эсэргүүцэл муу, дулааны алдагдал харьцангуй өндөр байдаг. Тэд зөвхөн 1-2 улирлын турш зохих ёсоор үйлчлэх боломжтой. Полиамид болон бусад хальсыг харьцангуй ховор ашигладаг.
Хөдөө аж ахуйд полимер материалыг ашиглах бусад хоёр үндсэн чиглэл нь барилга, ялангуяа мал аж ахуйн барилга байгууламж, механик инженерчлэл юм.
Микробын тусгай өсгөвөрийг 38 ° C-ийн температурт тусгай исгэх саванд зарцуулсан сульфитын шингэн дээр ургуулж, аммиак нэмдэг. Тэжээлийн уургийн гарц 50-55%; үүнийг гахай, шувууны маханд дуршуулж иддэг.
Уламжлал ёсоор олон спортын арга хэмжээг зүлгэн талбайд зохион байгуулдаг. Хөлбөмбөг, теннис, крокет... Харамсалтай нь спортын динамик хөгжил, зорилгодоо хүрэх эсвэл торны хамгийн их ачаалал нь өвс нэг тэмцээнээс нөгөөд ургах цаг завгүй болоход хүргэдэг. Цэцэрлэгчдийн ямар ч заль мэх үүнийг даван туулж чадахгүй. Мэдээжийн хэрэг, асфальтан гадаргуу дээр ижил төстэй тэмцээнүүдийг зохион байгуулах боломжтой, гэхдээ уламжлалт спортын талаар юу хэлэх вэ? Синтетик материалууд аврах ажилд ирэв. 1/40 мм (25 микрон) зузаантай полиамид хальсыг 1.27 мм өргөн тууз болгон хувааж, сунгаж, нугалж, дараа нь өвсийг дуурайлган хөнгөн, эзэлхүүнтэй массыг олж авна. Гал түймрээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд полимерт галд тэсвэртэй бодис нэмж, тамирчдын хөл дор цахилгаан оч унахаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд антистатик бодис хэрэглэдэг. Синтетик өвсний дэвсгэрийг бэлтгэсэн суурь дээр нааж, дараа нь зүлэг, хөл бөмбөгийн талбай эсвэл бусад спортын талбай бэлэн болно. Тоглоомын талбайн бие даасан хэсгүүд элэгдэж байгаа тул тэдгээрийг ижил технологи, ижил ногоон өнгөөр хийсэн шинэ дэвсгэрээр сольж болно.
Энэ салбар нь манай улсад үйлдвэрлэсэн бараг бүх материал, тэр дундаа полимерийн гол хэрэглэгч нь болсон нь гайхах зүйл биш юм. Механик инженерчлэлд полимер материалын хэрэглээ хүн төрөлхтний түүхэнд байгаагүй хурдацтай нэмэгдэж байна. Тухайлбал, 1976 онд 1. манай улсын механик инженерчлэл 800 мянган тонн хуванцар, 1960 онд ердөө 116 мянган тонн хуванцар материал хэрэглэж байсан нь анхаарал татаж байна.10 жилийн өмнө манай улсад үйлдвэрлэсэн нийт бүтээгдэхүүний 37-38 хувь нь механик инженерийн хуванцар, 1980 онд хуванцар ашиглахад механик инженерийн эзлэх хувь 28% хүртэл буурчээ. Энд гол нь хэрэгцээ багасч байгаа юм биш, харин үндэсний эдийн засгийн бусад салбарууд полимер материалыг хөдөө аж ахуй, барилга, хөнгөн, хүнсний үйлдвэрт илүү эрчимтэй ашиглаж эхэлсэн явдал юм.
Сүүлийн жилүүдэд аль ч салбарт полимер материалын үйл ажиллагаа бага зэрэг өөрчлөгдсөнийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Полимеруудад улам бүр хариуцлагатай ажлуудыг даалгаж эхлэв. Машин, механизмын харьцангуй жижиг, гэхдээ бүтцийн хувьд нарийн төвөгтэй, чухал хэсгүүдийг полимерээр хийж эхэлсэн бөгөөд үүнтэй зэрэгцэн полимерууд нь машин, механизмын том оврын биеийн хэсгүүдийг үйлдвэрлэхэд улам бүр ашиглагдаж эхэлсэн. мэдэгдэхүйц ачаалал. Полимерүүдийн өөр нэг онцлог шинж чанар нь бусад материалаас давуу тал нь хамгийн тод илэрдэг газар бол дотоод болон гадна өнгөлгөөний талбай юм.
Механик инженерчлэлд полимер материалыг ашиглах өөр нэг чиглэл бол металл хайчлах хэрэгсэл үйлдвэрлэх явдал юм. Хүчтэй ган, хайлшийн хэрэглээ өргөжиж байгаа тул боловсруулах хэрэгсэлд улам бүр хатуу шаардлага тавьдаг. Энд бас хуванцар нь багаж үйлдвэрлэгч, машинистыг аврах ажилд ирдэг. Гэхдээ хэт өндөр хатуулагтай, тэр ч байтугай алмазтай өрсөлдөх зүрхтэй хуванцар нь тийм ч энгийн биш юм. Хатуу байдлын хаан алмаз сэнтийнээсээ хараахан буулгаагүй байгаа ч бүх зүйл ойртсоор байна. Зарим исэл (жишээлбэл, куб цирконы төрөл зүйл), нитрид, карбидууд нь өнөөдөр аль хэдийн хатуулаг, мөн илүү их халуунд тэсвэртэй байдаг. Асуудал нь тэдгээр нь байгалийн болон синтетик алмаазаас илүү үнэтэй хэвээр байгаа бөгөөд үүнээс гадна тэд "хааны дутагдал" -тай байдаг - тэдгээр нь ихэвчлэн эмзэг байдаг. Тиймээс тэдгээрийг хагарахаас сэргийлэхийн тулд ийм зүлгүүрийн үр тариа бүрийг ихэвчлэн фенол-формальдегидийн давирхайгаар хийсэн полимер савлагаагаар хүрээлэх хэрэгтэй. Тиймээс өнөөдөр зүлгүүрийн хэрэгслийн дөрөвний гурвыг синтетик давирхай ашиглан үйлдвэрлэж байна.
Эдгээр нь механик инженерийн салбаруудад полимер материалыг нэвтрүүлэх үндсэн чиг хандлагын зарим жишээ юм. Автомашины салбар одоо бусад дэд салбаруудын дунд хуванцар хэрэглээний өсөлтийн хувьд эхний байрыг эзэлж байна. Арван жилийн өмнө 7-12 төрлийн хуванцарыг автомашинд ашигладаг байсан бол 70-аад оны эцэс гэхэд энэ тоо 30-аас давжээ.Химийн бүтцийн үүднээс авч үзвэл эзэлхүүнээрээ эхний байруудыг эзэлжээ. стирол хуванцар, поливинил хлорид, полиолефин эзэлдэг. Тэдгээр нь тэднээс арай доогуур хэвээр байгаа боловч полиуретан, полиэфир, акрилат болон бусад полимерүүд идэвхтэй гүйцэж байна.
Өнөө үед зарим загварт полимерээр хийсэн машины эд ангиудын жагсаалтад нэгээс илүү хуудас хэрэгтэй болно. Их бие, кабин, багаж хэрэгсэл, цахилгаан тусгаарлагч, дотоод засал чимэглэл ба бампер, радиатор ба гарын түшлэг, хоолой, суудал, хаалга, бүрээс. Түүгээр ч барахгүй гадаадад хэд хэдэн өөр өөр компаниуд хуванцар машин үйлдвэрлэж эхэлснээ аль хэдийн зарласан. Автомашины үйлдвэрлэлд хуванцар ашиглах хамгийн онцлог хандлага нь бусад салбаруудынхтай адил юм. Нэгдүгээрт, энэ нь материалыг хэмнэдэг: том блок, угсралтыг хаягдалгүй эсвэл хаягдал багатай хэвлэх. Хоёрдугаарт, хөнгөн, хөнгөн полимер материал ашигласны ачаар машины нийт жин буурч, энэ нь ашиглалтын явцад түлш хэмнэх болно гэсэн үг юм. Гуравдугаарт, нэг нэгжээр хийгдсэн хуванцар эд ангиудын блокууд нь угсралтыг ихээхэн хялбарчилж, хөдөлмөрийг хэмнэдэг.
Дашрамд хэлэхэд, ижил давуу тал нь агаарын тээврийн салбарт полимер материалын өргөн хэрэглээг өдөөдөг. Жишээлбэл, онгоцны далавчны хавтанг үйлдвэрлэхэд хөнгөн цагаан хайлшийг бал чулууны хуванцараар солих нь эд ангиудын тоог 47-аас 14, бэхэлгээний хэрэгслийг 1464-аас 8 боолт болгон бууруулж, жинг 22%, өртөгийг 25% бууруулах боломжийг олгоно. Үүний зэрэгцээ бүтээгдэхүүний аюулгүй байдлын түвшин 178% байна. Нисдэг тэрэгний ир, тийрэлтэт хөдөлгүүрийн сэнсний ирийг алюминосиликат утасаар дүүргэсэн поликонденсацийн давирхайгаар хийхийг зөвлөж байна, энэ нь бат бөх, найдвартай байдлыг хадгалахын зэрэгцээ онгоцны жинг бууруулдаг. Английн 2047188 тоот патентын дагуу нисэх онгоц, нисдэг тэрэгний роторын ирний даацын гадаргууг ердөө 0.65 мм-ийн зузаантай полиуретан давхаргаар бүрэх нь борооны элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг 1.5-2 дахин нэмэгдүүлдэг. Англо-Францын анхны дуунаас хурдан зорчигч тээврийн Конкорд онгоцны зохион бүтээгчдийн өмнө хатуу шаардлага тавьсан. Агаар мандалтай үрэлтийн улмаас онгоцны гаднах гадаргууг 120-150 хэм хүртэл халаана гэж тооцоолсон бөгөөд үүнтэй зэрэгцэн дор хаяж 20,000 цагийн турш элэгдэлд орохгүй байхыг шаарддаг. Онгоцны хамгаалалтын гадаргууг фторопластикаар нимгэн бүрэх замаар асуудлыг шийдэх шийдлийг олсон.