Nëse lidhja midis makromolekulave kryhet duke përdorur forca të dobëta van der Waals, ato quhen termoplastikë, nëse përmes lidhjeve kimike - termoset. Polimeret lineare përfshijnë, për shembull, celulozën, polimerët e degëzuar, për shembull, amilopektinën, dhe ka polimere me struktura komplekse hapësinore tre-dimensionale.
Në strukturën e një polimeri, mund të dallohet një njësi monomeri - një fragment strukturor i përsëritur që përfshin disa atome. Polimeret përbëhen nga një numër i madh grupesh (njësish) përsëritëse të së njëjtës strukturë, për shembull, klorur polivinil (-CH 2 -CHCl-) n, gome natyrale, etj. Komponime me peshë të lartë molekulare, molekulat e të cilave përmbajnë disa lloje të grupet përsëritëse quhen kopolimerë ose heteropolimerë.
Një polimer formohet nga monomeret si rezultat i reaksioneve të polimerizimit ose polikondensimit. Polimeret përfshijnë komponime të shumta natyrore: proteina, acide nukleike, polisaharide, gome dhe substanca të tjera organike. Në shumicën e rasteve, koncepti i referohet komponimeve organike, por ka edhe shumë polimere inorganike. Një numër i madh polimerësh përftohen në mënyrë sintetike bazuar në përbërjet më të thjeshta të elementeve me origjinë natyrore nëpërmjet reaksioneve të polimerizimit, polikondensimit dhe transformimeve kimike. Emrat e polimereve formohen nga emri i monomerit me parashtesën poli-: poli etilen, poli propileni, poli vinil acetat etj.
YouTube enciklopedik
-
1 / 5
Vetitë mekanike të veçanta
- elasticitet - aftësia për t'iu nënshtruar deformimeve të larta të kthyeshme nën një ngarkesë relativisht të vogël (goma);
- brishtësia e ulët e polimereve qelqi dhe kristalore (plastika, qelqi organik);
- aftësia e makromolekulave për t'u orientuar nën ndikimin e një fushe mekanike të drejtuar (përdoret në prodhimin e fibrave dhe filmave).
Karakteristikat e zgjidhjeve të polimerit:
- viskozitet i lartë i tretësirës në përqendrim të ulët të polimerit;
- Shpërbërja e polimerit ndodh përmes fazës së fryrjes.
Karakteristikat e veçanta kimike:
- aftësia për të ndryshuar në mënyrë dramatike vetitë e tij fizike dhe mekanike nën ndikimin e sasive të vogla të një reagjenti (vullkanizimi i gomës, rrezitja e lëkurës, etj.).
Vetitë e veçanta të polimereve shpjegohen jo vetëm nga pesha e tyre e madhe molekulare, por edhe nga fakti se makromolekulat kanë një strukturë zinxhir dhe janë fleksibël.
Klasifikimi
Sipas përbërjes së tyre kimike, të gjithë polimerët ndahen në organike, organoelement, inorganike.
- Polimere organike.
- Polimere organoelement. Ato përmbajnë atome inorganike (Si, Ti, Al) në zinxhirin kryesor të radikalëve organikë, të cilët kombinohen me radikalet organike. Ata nuk ekzistojnë në natyrë. Një përfaqësues i marrë artificialisht janë komponimet organosilicon.
- Polimere inorganike. Ato nuk përmbajnë lidhje C-C në njësinë përsëritëse, por janë të afta të përmbajnë radikale organike si zëvendësues anësor.
Duhet të theksohet se në teknologji, polimeret shpesh përdoren si përbërës të materialeve të përbëra, për shembull, tekstil me fije qelqi. Materialet e përbëra janë të mundshme, të gjithë përbërësit e të cilave janë polimere (me përbërje dhe veti të ndryshme).
Në bazë të formës së makromolekulave, polimeret ndahen në rrjete lineare, të degëzuara (një rast i veçantë është në formë ylli), shiriti, të rrafshët, në formë krehër, polimer, etj.
Polimerët klasifikohen sipas polaritetit (duke ndikuar në tretshmërinë në lëngje të ndryshme). Polariteti i njësive polimer përcaktohet nga prania në përbërjen e tyre të dipoleve - molekulave me një shpërndarje të izoluar të ngarkesave pozitive dhe negative. Në njësitë jopolare, momentet dipole të lidhjeve atomike kompensohen reciprokisht. Polimeret njësitë e të cilëve kanë polaritet të konsiderueshëm quhen hidrofile ose polare. Polimere me njësi jo polare - jo polare, hidrofobe. Polimeret që përmbajnë njësi polare dhe jopolare quhen amfifilike. Homopolimerë, secila njësi e të cilave përmban grupe të mëdha polare dhe jopolare, propozohet të quhen homopolimerë amfifilë.
Në lidhje me ngrohjen, polimeret ndahen në termoplastike Dhe termorregullues. Termoplastike polimeret (polietileni, polipropileni, polistireni) zbuten kur nxehen, madje shkrihen dhe ngurtësohen kur ftohen. Ky proces është i kthyeshëm. Termoset Kur nxehen, polimeret i nënshtrohen shkatërrimit të pakthyeshëm kimik pa shkrirje. Molekulat e polimereve termorregullues kanë një strukturë jolineare të përftuar nga ndërlidhja (për shembull, vullkanizimi) i molekulave të polimerit me zinxhir. Vetitë elastike të polimerëve termofiksues janë më të larta se ato të termoplastikës; megjithatë, polimerët termorregullues praktikisht nuk kanë rrjedhshmëri, si rezultat i të cilave ata kanë një stres më të ulët thyerjeje.
Polimeret organike natyrale formohen në organizmat bimore dhe shtazore. Më të rëndësishmit prej tyre janë polisaharidet, proteinat dhe acidet nukleike, të cilat kryesisht përbëjnë trupat e bimëve dhe kafshëve dhe që sigurojnë vetë funksionimin e jetës në Tokë. Besohet se faza vendimtare në shfaqjen e jetës në Tokë ishte formimi i molekulave më komplekse, me molekula të larta nga molekula të thjeshta organike (shiko Evolucioni kimik).
Llojet
Polimere sintetike. Materiale polimer artificiale
Njeriu ka përdorur materiale polimer natyrale në jetën e tij për një kohë të gjatë. Këto janë lëkura, leshi, leshi, mëndafshi, pambuku etj., që përdoren për prodhimin e veshjeve, lidhësve të ndryshëm (çimento, gëlqere, argjilë), të cilët, me përpunimin e duhur, formojnë trupa polimer tredimensionale, të përdorura gjerësisht si materiale ndërtimi. . Sidoqoftë, prodhimi industrial i polimereve zinxhir filloi në fillim të shekullit të 20-të, megjithëse parakushtet për këtë u shfaqën më herët.
Pothuajse menjëherë, prodhimi industrial i polimereve u zhvillua në dy drejtime - duke përpunuar polimere organike natyrale në materiale polimer artificiale dhe duke prodhuar polimere sintetike nga komponimet organike me molekulare të ulët.
Në rastin e parë, prodhimi në shkallë të gjerë bazohet në celulozë. Materiali i parë polimer nga celuloza e modifikuar fizikisht - celuloidi - u mor në mesin e shekullit të 19-të. Prodhimi në shkallë të gjerë i etereve dhe estereve të celulozës u krijua para dhe pas Luftës së Dytë Botërore dhe vazhdon edhe sot e kësaj dite. Mbi bazën e tyre prodhohen filma, fibra, bojëra dhe llaqe dhe trashës. Duhet të theksohet se zhvillimi i kinemasë dhe fotografisë ishte i mundur vetëm falë shfaqjes së filmit transparent të nitrocelulozës.
Prodhimi i polimereve sintetike filloi në vitin 1906, kur Leo Baekeland patentoi të ashtuquajturën rrëshirë bakelite - një produkt kondensimi i fenolit dhe formaldehidit, i cili kthehet në një polimer tredimensional kur nxehet. Për dekada është përdorur për të bërë strehë për pajisje elektrike, bateri, televizorë, priza, etj., dhe tani përdoret më shpesh si lidhës dhe ngjitës.
Falë përpjekjeve të Henri Fordit, para Luftës së Parë Botërore, filloi zhvillimi i shpejtë i industrisë së automobilave, fillimisht në bazë të gomës natyrale, pastaj edhe sintetike. Prodhimi i kësaj të fundit u zotërua në prag të Luftës së Dytë Botërore në Bashkimin Sovjetik, Angli, Gjermani dhe SHBA. Gjatë këtyre viteve, u përvetësua prodhimi industrial i polistirenit dhe klorurit polivinil, të cilat janë materiale të shkëlqyera izoluese elektrike, si dhe metakrilat polimetil - pa xhami organik të quajtur "pleksiglas", prodhimi masiv i avionëve do të ishte i pamundur gjatë viteve të luftës.
Pas luftës, rifilloi prodhimi i fibrave poliamide dhe pëlhurave (najlon, najlon), i cili kishte filluar para luftës. Në vitet 50 të shekullit të 20-të, u zhvillua fibra poliester dhe u përvetësua prodhimi i pëlhurave të bazuara në të me emrin lavsan ose polietileni tereftalat. Polipropileni dhe nitroni - leshi artificial i bërë nga poliakrilonitrili - mbyllin listën e fibrave sintetike që njerëzit modern përdorin për veshje dhe aktivitete industriale. Në rastin e parë, këto fibra shumë shpesh kombinohen me fibra natyrale nga celuloza ose proteina (pambuku, leshi, mëndafshi). Një ngjarje epokale në botën e polimereve ishte zbulimi në mesin e viteve 50 të shekullit të 20-të dhe zhvillimi i shpejtë industrial i katalizatorëve Ziegler-Natta, i cili çoi në shfaqjen e materialeve polimere të bazuara në poliolefina dhe, mbi të gjitha, polipropileni dhe të ulët. -polietileni me densitet (para kësaj, prodhimi i polietilenit zotërohej me një presion të rendit 1000 atm.), si dhe polimere stereore të afta për kristalizimin. Pastaj poliuretanët u futën në prodhim masiv - ngjitësit më të zakonshëm,
Termi "polimerizëm" u fut në shkencë nga J. Berzelius në 1833 për të përcaktuar një lloj të veçantë të izomerizmit, në të cilin substancat (polimere) që kanë të njëjtën përbërje kanë pesha të ndryshme molekulare, për shembull, etilen dhe butileni, oksigjen dhe ozon. Kështu, përmbajtja e termit nuk korrespondonte me idetë moderne rreth polimereve. Polimeret sintetike "të vërteta" nuk njiheshin ende në atë kohë.
Një numër polimeresh u përftuan me sa duket në gjysmën e parë të shekullit të 19-të. Sidoqoftë, atëherë kimistët zakonisht u përpoqën të shtypnin polimerizimin dhe polikondensimin, gjë që çoi në "rizinizimin" e produkteve të reaksionit kryesor kimik, d.m.th., në fakt, në formimin e polimereve (deri më tani polimerët shpesh quheshin "rrëshira"). Përmendjet e para të polimereve sintetike datojnë në 1838 () dhe 1839 (polistiren).
Kimia e polimerit u ngrit vetëm në lidhje me krijimin nga A. M. Butlerov të teorisë së strukturës kimike (fillimi i viteve 1860). A. M. Butlerov studioi marrëdhënien midis strukturës dhe stabilitetit relativ të molekulave, të manifestuara në reaksionet e polimerizimit. JAM. Butlerov propozoi marrjen në konsideratë të aftësisë së përbërjeve të pangopura për t'u polimerizuar si një kriter për reaktivitetin e tyre. Këtu filluan veprat klasike në fushën e proceseve të polimerizimit dhe izomerizimit nga A. E. Favorsky, V. N. Ipatiev dhe S. V. Lebedev. Nga studimet e hidrokarbureve të naftës nga V.V. Markovnikov dhe më pas nga N.D. Zelinsky, temat shtrihen në punën moderne për sintezën e të gjitha llojeve të monomerëve nga lëndët e para të naftës.
Këtu duhet theksuar se që në fillim, prodhimi industrial i polimereve u zhvillua në dy drejtime: duke përpunuar polimerët natyralë në materiale polimer artificiale dhe duke prodhuar polimere sintetike nga përbërje organike me molekulare të ulët. Në rastin e parë, prodhimi në shkallë të gjerë bazohet në celulozë; materiali i parë nga celuloza e modifikuar fizikisht, celofani, u mor në vitin 1908.
Shkenca e sintetizimit të polimereve nga monomeret doli të ishte një fenomen shumë më i madh për sa i përket detyrave me të cilat përballen shkencëtarët.
Pavarësisht shpikjes së një metode për prodhimin e rrëshirave fenol-formaldehide nga Baekeland në fillim të shekullit të 20-të, nuk kishte asnjë kuptim të procesit të polimerizimit. Vetëm në vitin 1922, kimisti gjerman Hermann Staudinger parashtroi përkufizimin e një makromolekule - një strukturë e gjatë atomesh të lidhura me lidhje kovalente. Ai ishte i pari që vendosi marrëdhënien midis peshës molekulare të një polimeri dhe viskozitetit të tretësirës së tij. Më pas, kimisti amerikan Herman Mark studioi formën dhe madhësinë e makromolekulave në tretësirë.
Pastaj në vitet 1920-1930. Falë punës së avancuar të N. N. Semenov në fushën e reaksioneve zinxhir, u zbulua një ngjashmëri e thellë e mekanizmit të polimerizimit me reaksionet zinxhir që studioi N. N. Semenov.
Në vitet '30 u vërtetua ekzistenca e mekanizmave të polimerizimit të radikalit të lirë (G. Staudinger dhe të tjerëve) dhe jonik (F. Whitmore dhe të tjerë).
Në BRSS në mesin e viteve 1930. S.S. Medvedev formuloi konceptin e "fillimit" të polimerizimit si rezultat i dekompozimit të komponimeve të peroksidit me formimin e radikalëve. Ai gjithashtu përcaktoi reaksionet e transferimit të zinxhirit si procese që rregullojnë peshën molekulare. Hulumtimi në mekanizmat e polimerizimit të radikaleve të lira u krye deri në vitet 1950.
Një rol të madh në zhvillimin e ideve për polikondensimin luajti puna e W. Carothers, i cili prezantoi konceptet e funksionalitetit të monomerit, polikondensimit linear dhe tredimensional në kiminë e përbërjeve me molekulare të lartë. Në vitin 1931, së bashku me J.A. Newland, ai sintetizoi gomën kloropren (neoprene) dhe në 1937 zhvilloi një metodë për prodhimin e poliamidit për formimin e fibrave të tipit najloni.
Në vitet 1930 U zhvillua gjithashtu doktrina e strukturës së polimereve; A.P. Aleksandrov e zhvilloi për herë të parë në vitet '30. ide për natyrën relaksuese të deformimit të trupave polimer; V.A. Kargin e instaloi atë në fund të viteve '30. fakti i kthyeshmërisë termodinamike të tretësirave të polimerit dhe formuloi një sistem idesh për tre gjendjet fizike të përbërjeve amorfe me molekulare të lartë.
Para Luftës së Dytë Botërore, vendet më të zhvilluara zotëronin prodhimin industrial të SC, polistirenit, klorurit polivinil dhe polimetil metakrilatit.
Në vitet 1940 Kimisti fizik amerikan Flory dha një kontribut të rëndësishëm në teorinë e zgjidhjeve të polimerit dhe mekanikën statistikore të makromolekulave; Flory krijoi metoda për përcaktimin e strukturës dhe vetive të makromolekulave nga matjet e viskozitetit, sedimentimit dhe difuzionit.
Një ngjarje epokale në kiminë e polimerit ishte zbulimi nga K. Ziegler në vitet 1950. katalizatorë komplekse metalike, të cilat çuan në shfaqjen e polimereve të bazuara në poliolefina: polietileni dhe polipropileni, të cilat filluan të prodhoheshin në presionin atmosferik. Pastaj poliuretanët (në veçanti goma e shkumës), si dhe polisiloksanët, u futën në prodhim masiv.
Në vitet 1960-1970. Janë marrë polimere unike - poliamide aromatike, poliimide, ketone polieteri, që përmbajnë unaza aromatike në strukturën e tyre dhe karakterizohen nga forca e madhe dhe rezistenca ndaj nxehtësisë. Në veçanti, në vitet 1960. Kargin V.A. dhe Kabanov V.A. hodhi themelet për një lloj të ri të formimit të polimerit - polimerizimi kompleks-radikal. Ata treguan se aktiviteti i monomereve të pangopur në reaksionet radikale të polimerizimit mund të rritet ndjeshëm duke i lidhur ato në komplekse me kripëra inorganike. Kështu fitoheshin polimeret e monomereve joaktive: piridina, kinolina etj.
Njohja e parë e njeriut me gomën ndodhi në shekullin e 15-të. Rreth. Haiti H. Columbus dhe shokët e tij panë lojërat rituale të vendasve me topa të bërë nga rrëshirë elastike pemësh. Sipas shënimeve të Charles Marie de la Condamine, të botuara në 1735, evropianët mësuan se pema nga e cila nxirret goma quhet "Heve" në gjuhën e indianëve peruan. Kur pritet lëvorja e një peme, lirohet një lëng, i cili në spanjisht quhet latex. Lateksi u përdor për të impregnuar pëlhura.
Në fillim të shekullit të 19-të, filloi kërkimi në gomë. Në 1823, anglezi Karl Mackintosh organizoi prodhimin e pëlhurave të gomuara dhe mushamave të papërshkueshëm nga uji bazuar në to. Anglezi Thomas Hancock zbuloi fenomenin e plastifikimit të gomës në 1826. Pastaj aditivë të ndryshëm filluan të futeshin në gomën e plastifikuar dhe u ngrit teknologjia e komponimeve të gomës së mbushur. Në 1839, amerikani Charles Goodyear zbuloi një metodë për prodhimin e gomës jo ngjitëse dhe të qëndrueshme duke ngrohur gomën me oksid plumbi dhe squfur. Procesi u quajt vullkanizim. Në gjysmën e dytë të shekullit të 19-të, kërkesa për gomë natyrale u rrit me shpejtësi. Në vitet 1890. Shfaqen gomat e para të gomës. Një numër i madh plantacionesh gome po shfaqen në vende të ndryshme të nxehta (aktualisht Indonezia dhe Malajzia) janë liderë në prodhimin e gomës natyrale.
Në 1825, Michael Faraday, duke studiuar pirolizën e gomës natyrale, zbuloi se formula e saj më e thjeshtë është C 5 H 8. Në 1835, kimisti gjerman F.K. Himmli ishte i pari që izoloi izoprenin C5H8. Në vitin 1866, kimisti francez Pierre Berthelot mori butadien duke kaluar një përzierje etileni dhe acetileni përmes një tubi hekuri të nxehtë.
Në vitet 1860-1870. JAM. Butlerov kuptoi strukturën e shumë olefinave dhe polimerizoi shumë prej tyre, në veçanti izobutilenin nën veprimin e acidit sulfurik.
Në 1878, kimisti rus A.A. Krakau zbuloi aftësinë për të polimerizuar komponimet e pangopura nën ndikimin e metaleve alkali.
Në 1884, kimisti anglez W. Tilden vërtetoi se ai e përftoi izoprenin nga dekompozimi termik i terpentinës, ai gjithashtu vendosi përbërjen dhe strukturën e izoprenit dhe sugjeroi që tendenca e izoprenit për t'u polimerizuar mund të përdoret për të prodhuar gomë sintetike. Në vitet 1870. Kimisti francez G. Bouchard izoloi izoprenin nga produktet e dekompozimit termik të gomës, duke e trajtuar atë me temperaturë të lartë dhe acid klorhidrik, ai përftoi një produkt të ngjashëm me gomën.
Në vitet 1901-1905 V.N. Ipatiev sintetizoi butadien nga alkooli etilik në presione të larta prej 400-500 atm. Ai ishte i pari që polimerizoi etilenin në vitin 1913, gjë që asnjë studiues tjetër nuk kishte mundur ta bënte më parë.
Në vitin 1908 M.K. Kucherov mori gome izopren natriumi (rezultati u botua në 1913).
Në vitin 1909 S.V. Lebedev ishte i pari që demonstroi gomën e marrë nga divinili.
Në vitin 1899, I. L. Kondakov zhvilloi një metodë për prodhimin e dimetilbutadienit dhe vërtetoi se ky i fundit është i aftë të shndërrohet në një substancë të ngjashme me gomën nën ndikimin e dritës, si dhe në reagentë të caktuar, siç është natriumi. Bazuar në punën e Kondakovit në Gjermani në vitin 1916, Fritz Hoffmann organizoi prodhimin e të ashtuquajturit. gome metil: gome sintetike e forte ("H") dhe e bute ("W").
Në vitin 1910, Carl Dietrich Harries patentoi një metodë për polimerizimin e izoprenit nën ndikimin e metalit të natriumit. Në vitin 1902, ai zhvilloi një metodë për ozonimin e gomës dhe, duke përdorur këtë metodë, vendosi strukturën e llojeve të ndryshme të gomave.
Në 1911, I. I. Ostromyslensky mori butadien nga acetaldehidi. Në 1915, B.V. Byzov mori një patentë për prodhimin e butadienit nga piroliza e vajit.
Duke filluar nga gjysma e dytë e shekullit të 19-të, përpjekjet e shumë kimistëve nga vende të ndryshme kishin për qëllim studimin e metodave për prodhimin e monomereve dhe metodat e polimerizimit të tyre në përbërje gome. Në vitin 1911, I. I. Ostromyslensky propozoi prodhimin e butadienit nga alkooli në tre faza me një rendiment prej 12%. Në Rusi kjo punë u vlerësua shumë lart. Fakti është se kimistët rusë, në krahasim me kimistët perëndimorë, kërkuan të merrnin gome sintetike nga butadieni, dhe jo izopren. Është e mundur që ishte pikërisht falë kësaj dhe pranisë së një baze të madhe alkooli në Rusi që u bë e mundur të krijohej një bazë teknike për prodhimin e gomës sintetike në Rusi.
Në vitin 1926, Këshilli i Lartë Ekonomik i BRSS shpalli një konkurs për zhvillimin e një teknologjie për prodhimin e gomës sintetike, në përputhje me kushtet e së cilës, më 1 janar 1928, ishte e nevojshme të paraqitej një përshkrim i procesit dhe në të paktën 2 kg gome të përftuara me këtë metodë. Projektet e Lebedev S.V. dhe Byzov B.V. dolën të ishin më të zhvilluarat. Të dy projektet përfshinin prodhimin e gomës sintetike nga butadieni. Lebedev propozoi prodhimin e butadienit nga alkooli në një fazë duke përdorur një katalizator që ai zhvilloi që kishte veti dehidrogjenuese dhe dehidratuese. Byzov propozoi prodhimin e butadienit nga hidrokarburet e naftës. Megjithë arritjet e mëdha të kimistëve rusë dhe sovjetikë në fushën e përpunimit të naftës, nuk kishte bazë të lëndës së parë për prodhimin e butadienit duke përdorur metodën Byzov. Prandaj, në janar 1931, Këshilli i Punës dhe Mbrojtjes vendosi të ndërtojë tre fabrika të mëdha të ngjashme SK duke përdorur metodën Lebedev. U krijua fabrika eksperimentale e Leningradit "Liter B" (tani VNIISK), ku në 1931 u prodhua grupi i parë i gomës divinil. Në vitet 1932-1933 Fabrikat SK filluan të funksionojnë në Yaroslavl, Voronezh, Efremov dhe Kazan.
Në vitin 1941, në Jerevan u hap një fabrikë gome kloropreni.
Në vitin 1935 filloi një epokë e re në prodhimin e gomave sintetike - ato filluan të bëhen nga kopolimerët e përftuar nga polimerizimi radikal i 1,3-butadienit në prani të stirenit, akrilonitrilit dhe komponimeve të tjera. Në vitin 1938, në Gjermani u organizua prodhimi industrial i gomës stiren-butadien, dhe në vitin 1942 u organizua prodhimi në shkallë të gjerë i gomës sintetike në SHBA.
Këtu duhet theksuar se pas vitit 1945 ka pasur një zhvendosje graduale nga prodhimi i butadienit nga alkooli ushqimor me një kalim gradual në prodhimin e monomereve nga vaji.
Në vitin 1948, Korotkov konstatoi se vetitë fizike dhe mekanike të polimerit përmirësohen me një rritje të përmbajtjes së njësive shtesë në pozicionet cis-1,4; numri më i madh i njësive cis formohet në prani të përbërjeve organolitium.
Në vitin 1955, K. Ziegler zbuloi sisteme të reja katalitike që udhëheqin procesin e polimerizimit duke përdorur një mekanizëm jonik për të prodhuar materiale polimere të ngjashme me ato të marra në prani të litiumit. Më pas, këto studime u thelluan në Itali në laboratorin e Giulio Natta-s.
Polizopreni industrial vendas i prodhuar në katalizatorë litium quhej SKI, dhe ai i marrë në prani të sistemeve katalitike Ziegler-Natta njihej me shkurtesën SKI-3.
Në vitin 1956, u propozua një metodë për prodhimin e gomave stereoregulare të polibutadienit (SKD), të cilat ishin superiore në rezistencën ndaj ngricave dhe rezistencës ndaj gërryerjes ndaj gomave të marra nga goma natyrale dhe SKI-3.
Polimeret janë marrë në bazë të kopolimerëve të dyfishtë të etilenit dhe propilenit - SKEPs (1955-1957). Këto goma nuk kanë lidhje të dyfishta në strukturën e polimerit, për këtë arsye, gomat e bazuara në to janë shumë rezistente në mjedise agresive, përveç kësaj, ato janë rezistente ndaj gërryerjes.
Në vitet 1960 Prodhimi industrial i gomave SKD dhe SKI-3 u zotërua në Sterlitamak, Togliatti dhe Volzhsk. Në përgjithësi, të gjitha këto ndërmarrje përdorën si lëndë fillestare monomere të përftuara nga nafta dhe jo nga alkooli.
Kopolimeret e butadienit dhe izoprenit filluan të zëvendësojnë shpejt gomën natyrale në prodhimin e gomave të makinave. Pra, nëse në vitin 1950 pjesa e K. s. në prodhimin e përgjithshëm të gomave natyrale dhe sintetike ishte rreth 22%, në vitin 1960 rreth 48%, pastaj deri në vitin 1971 u rrit në ~60% (5 milion ton gome sintetike dhe 3 milion ton gome natyrale), në 1985 kishte 12 milion u prodhuan ton gome sintetike dhe vetem 4 milion ton gome natyrale. Nga fillimi i viteve 1970. Kishte një mendim se gomat sintetike do të zëvendësonin ato natyrale. Sidoqoftë, si rezultat i embargos së naftës në 1973, çmimet e naftës u rritën ndjeshëm dhe në të njëjtën kohë u bënë hapa të mëdhenj në prodhimin e gomës natyrale në Malajzi, gjë që bëri të mundur uljen e mprehtë të çmimit të saj. Deri më sot, nuk është e mundur të heqësh qafe gomën natyrale në industrinë e gomave. Kështu, Japonia, e cila nuk ka rezervat e veta të naftës natyrore, është më fitimprurëse për të blerë gomë natyrale nga Malajzia dhe Indonezia. Rusia, e cila ka rezerva të mëdha nafte, në asnjë rast nuk duhet të neglizhojë teknologjitë dhe kapacitetet ekzistuese për prodhimin e gomës sintetike.
Zhvillimet intensive në fushën e teknologjisë së gomës në BRSS dhe Gjermani para Luftës së Dytë Botërore shpjegoheshin me faktin se këto vende e kuptonin se në rast lufte do të ndërpriteshin nga furnizimet e gomës natyrale. Shtetet e Bashkuara e trajtuan çështjen ndryshe; Shtetet e Bashkuara u përpoqën të krijonin një rezervë strategjike të gomës natyrale. Siç ka treguar jeta, rezervat nuk ishin të mjaftueshme kur Japonia pushtoi Azinë Juglindore në 1941. Nga ajo që është shkruar tashmë është e qartë se goma ka luajtur një rol të rëndësishëm në politikën botërore.
Rrëshirat fenol-formaldehid.
Procesi i parë në botë për prodhimin industrial të një polimeri tërësisht sintetik u patentua nga L. Baekeland në vitin 1907. L. Baekeland patentoi të ashtuquajturin. Rrëshira e bakelitit është një produkt kondensimi i fenolit dhe formaldehidit, i cili kur nxehet shndërrohet në një polimer tredimensional. Bakeliti është përdorur për dekada si material për mbylljet elektrike dhe tani përdoret si lidhës dhe ngjitës. Zbuluesi i reaksionit midis fenolit dhe formaldehidit ishte A. Bayer, i cili vëzhgoi formimin e rrëshirës në këtë reagim në vitin 1872, por ai nuk ishte i interesuar për rezultatin. Nga vitet 1940 deri në mesin e viteve 1970. Për shkak të shfaqjes së llojeve të reja të plastikës, pjesa e rrëshirave fenolike po binte me shpejtësi. Por duke filluar nga viti 1975 filloi sërish rritja e shpejtë e prodhimit të këtyre polimereve për nevojat e aviacionit, raketave, astronautikës etj., si dhe për shkak të rënies së rezervave të naftës. Fakti është se fenoli merret nga qymyri, rezervat e të cilit kalojnë pakrahasueshëm ato të naftës. Për më tepër, bazuar në rrëshirat fenol-formaldehid, ekzistonte një gamë e gjerë materialesh për nevojat e izolimit termik (dërrasë, pllaka fibre), të cilat u bënë të rëndësishme në luftën kundër krizës energjetike.
Polietileni dhe polipropileni.
Etileni është jashtëzakonisht i vështirë për t'u polimerizuar. Polimerizimi i etilenit u vu re për herë të parë në 1933 si një reagim anësor. Tashmë në vitin 1937, kimistët anglezë zhvilluan metodën e parë industriale për prodhimin e polietilenit dhe në vitin 1946 filloi prodhimi i shisheve të polietilenit.
Në vitin 1954, Karl Ziegler dhe Giulio Natta zbuluan një katalizator të ri organometalik, falë të cilit ata ishin në gjendje të kryenin polimerizimin jonik të polietilenit në presionin atmosferik dhe një temperaturë prej 60 ° C.
Ata gjithashtu morën polipropilen stereore të rregullt duke përdorur një katalizator kompleks metalik.
Politetrafluoroetilen (Teflon).
Ai u zbulua aksidentalisht në vitin 1938 nga R. Plunkett, i cili vëzhgoi formimin spontan të një mase pluhuri të bardhë në cilindra me tetrafluoroetilen. Në vitin 1941, ai patentoi teknologjinë e tij (SHBA, DuPont). Në vitin 1954, inxhinieri francez Marc Gregor propozoi përdorimin e Teflon si një shtresë për enët e gatimit. Teflon është jashtëzakonisht kimikisht inert dhe temperatura e tij e zbutjes arrin pothuajse 300 0 C.
Polistireni.
Në 1866, M. Berthelot identifikoi formimin e një mase të ngurtë nga stiren pas ngrohjes si një proces polimerizimi. Në vitin 1946, G. Staudinger vendosi mekanizmin e këtij reagimi. Polistireni u prodhua për herë të parë në Gjermani në 1931.
Polimetil metakrilat.
Metakrilat polimetil (PMMA) ose pleksiglas ose pleksiglas u krijua në vitin 1928. Në vitin 1933, prodhimi i PMMA filloi në Gjermani, në 1936 PMMA u mor në BRSS në Institutin e Kërkimeve Plastike. Polimeri përdoret gjerësisht në industrinë e aviacionit, në industrinë e automobilave dhe në ndërtim.
Klorid polyvinyl.
Polimerizimi i klorurit të vinilit u krye për herë të parë në 1872 nga kimisti gjerman Eugen Baumann. Merita e këtij studiuesi ishte zhvillimi i një metode për polimerizimin radikal të klorurit të vinilit në prani të peroksideve organike. Përdorimi praktik praktik i polivinilklorurit (PVC) filloi vetëm në mesin e shekullit të 20-të. Problemi ishte se PVC e pastër ka shumë disavantazhe. Në temperaturën e dhomës është shumë i brishtë dhe joelastik. Përveç kësaj, është e vështirë të shpërndahet ose shkrihet, duke e bërë polimerin shumë të vështirë për t'u ricikluar. Në vitet '30 Shkencëtarët kanë arritur të gjejnë stabilizues që rrisin rezistencën e PVC ndaj nxehtësisë dhe dritës. Një material i ri - klorur polivinil i plastifikuar - është bërë i përhapur.
Fibra e parë kimike u mor në 1884 nga kimisti francez N. Chardonnay. Hulumtimi i tij kryesor lidhet me zhvillimin e teknologjisë së fibrave nitroceluloze (nitrosilk). Në 1892, metoda e prodhimit të fibrave viskozë u zotërua. Fijet e para të acetatit filluan të prodhoheshin në të njëjtën kohë në Angli dhe SHBA.
Fijet e polivinilklorurit filluan të prodhoheshin në vitin 1934, dhe fibrat e bazuara në një kopolimer të klorurit të vinilit me acetat vinil (vignon) që nga viti 1937. Në vitin 1939. u shfaqën fibra poliamide, dhe në 1943 poliakrilonitrili (Orlon).
Krijimi i teknologjisë së fibrave lidhet me emrat e shkencëtarëve të tillë si Cloete, i cili parashikoi mundësinë e prodhimit të fibrave nga klorur polivinil në vitin 1913 dhe G. Staudinger, i cili në 1927 mori fibra nga një shkrirje e polioksimetilenit dhe oksidit të polietilenit.
Në BRSS, pavarësisht nga SHBA dhe Gjermania, në vitin 1947 u botuan rezultatet e hulumtimit nga Knunyants, Rogovin dhe Romashevsky mbi prodhimin e fibrave poliamide.
Në vitin 1936, u krijua teknologjia e poliheksametilen adipamidit sintetik, në bazë të së cilës filloi prodhimi i fibrave najloni në 1939.
Në SHBA, në vitin 1939 filloi prodhimi i fibrave najlon-6,6 me bazë kaprolaktamin.
Teknologjia e fibrave poliakrilonitrile u zhvillua njëkohësisht dhe në mënyrë të pavarur në SHBA dhe Gjermani; në vitin 1934, SHBA filloi prodhimin e fibrave poliamide në uzinën DuPont. Në Gjermani, prodhimi i tij filloi disa vite më vonë.
Në BRSS, grupi i parë i fibrave najloni u prodhua në vitin 1948; në 1957, instalimi i parë për prodhimin e fibrave lavsan filloi të funksiononte; në vitet 1960. filloi prodhimi i fibrës “nitron” me bazë poliakrilonitrili.
Në fillim, ndërmarrjet që prodhonin fibra kimike ishin shumë të specializuara, por me rritjen e asortimentit të fibrave, profili i fabrikave të fibrave kimike u zgjerua dhe ato prodhonin tashmë 3-4 lloje fibrash.
Deri në mesin e viteve 1930. I gjithë prodhimi i bojrave dhe llaqeve në vendin tonë bazohej në lëndë të para të importuara. Vetëm në vitin 1936 filloi të zhvillohet prodhimi i rrëshirave gliftale për prodhimin e llaqeve përkatëse. Sinteza e rrëshirave alkide duke reaguar me glicerinë, kolofon dhe vaj tung e çliroi vendin nga importi i kopaleve (copal është një rrëshirë natyrale e fortë, e ngjashme me qelibarin).
Në vitet 1947-1948 Punëtoritë për prodhimin e uresë, melaminës dhe rrëshirave fenol-formaldehide u hapën në Moskë dhe Yaroslavl. Filloi zhvillimi i rrëshirave pentaftalike, në të cilat glicerina u zëvendësua nga pentaerythritol.
Që nga viti 1951 filloi prodhimi i llaqeve me bazë rrëshira perklorovinili për industrinë e aviacionit dhe transportin hekurudhor. Në vitet 1950 Verniqet e tretshme në alkool u krijuan bazuar në kopolimerët e butil metakrilatit me metakrilat metakrilat, metakrilamid, akrilonitril dhe acid metakrilik. U krijuan disa dhjetëra marka llaqesh, abetaresh dhe smalti, përfshirë. llak DS-583, i cili prodhohet edhe sot e kësaj dite. Në të njëjtën kohë, u përvetësua prodhimi i A-15, një kopolimer i klorurit vinil me acetat vinil. Kombinimi i A-15 me rrëshirat epokside bëri të mundur krijimin e bojrave kundër korrozionit dhe zvogëlimin e numrit të shtresave të bojës gjatë aplikimit.
Që nga viti 1956, smaltet nitro të automobilave janë zëvendësuar plotësisht nga ato alkid-melamine.
Në vitin 1963 u përvetësua prodhimi i rrëshirave epokside për nevojat e industrisë së bojës dhe llakut, si dhe veshjeve kundër ndotjes me bazë polivinilklorur të kloruruar.
Në vitet 1976-1980 U krijuan shoqatat e kërkimit dhe prodhimit dhe një institut i pavarur kërkimi dhe projektimi për pigmentet inorganike dhe veshjet e anijeve.
Aktualisht, pothuajse të gjitha llojet e materialeve polimer përdoren për të prodhuar kompozime bojërash dhe llakësh për qëllime të ndryshme: rrëshira epokside, elastomere uretani, goma kloroprenike, goma me fluor, poliakrilate, poliorganosiloksane etj.
1. Enciklopedia e polimereve në 3 vëllime M.: Shtëpia botuese "Enciklopedia Sovjetike", 1974-1977.
2. Enciklopedia kimike në 5 vëllime M.: Enciklopedia e Madhe Ruse, 1992.
3. K. Manalov Kimistë të mëdhenj në 2 vëllime, M.: Mir, 1986.
4. O. I. Tuzhikov Historia dhe metodologjia e zhvillimit të shkencës dhe industrisë së polimerit, Volgograd: 1999.
5. V. Strube. Mënyrat e zhvillimit të kimisë në 2 vëllime, vëllimi 2., M.: Mir, 1984.
6. J. H. Briston, L. L. Katan Polymer Filmat M.: Chemistry, 1993.
7. Yu. D. Semchikov Përbërjet me molekulare të lartë M.: Qendra Botuese "Akademia", 2003.
Polimere
Megjithatë, ka shumë drejtime që bëjnë të mundur përdorimin e molekulave gjigante për qëllime paqësore. Pra, nëse celuloza plotësisht e nitruar është një eksploziv dhe mund të përdoret vetëm si e tillë, atëherë celuloza pjesërisht e nitruar ( piroksilinë) është më i sigurt për tu trajtuar dhe mund të përdoret jo vetëm për qëllime ushtarake.
Shpikësi amerikan John Wesley Hyatt (1837-1920), duke u përpjekur të fitonte një çmim të krijuar për krijimin e një zëvendësuesi fildishi për topat e bilardos, para së gjithash i kushtoi vëmendje celulozës pjesërisht të nitruar. Ai e treti atë në një përzierje alkooli dhe eteri dhe shtoi kamfor për ta bërë substancën e re më të lehtë për t'u përpunuar. Nga 1869 Hyatt kishte atë që ai e quajti celuloid, dhe fitoi një çmim. Celuloid ishte i pari sintetik plastike- një material që mund të hidhet në kallëpe.
Sidoqoftë, siç doli, celuloza pjesërisht e nitruar jo vetëm që mund të formohet në topa, por edhe të tërhiqet në fibra dhe filma. Kimisti francez Louis Marie Guillard Bernigo, Konti i Chardonnay (1839-1924), fitoi fibra të tilla duke shtypur një zgjidhje nitroceluloze përmes vrimave shumë të holla. Tretësi u avullua pothuajse menjëherë.
Nga fijet që rezultuan ishte e mundur të thuhej një material që i ngjante mëndafshit në shkëlqimin e tij. Në 1884, Chardonnay patentoi të tijën pëlhurë prej fije artificiale. Chardonnay e quajti këtë pëlhurë rrethi- lëshonte dritë, pasi pëlhura shkëlqente dhe dukej se lëshonte dritë.
Shpikësit amerikan George Eastman (1854-1932) ia detyrojmë shfaqjen e filmave plastikë. Eastman ishte i interesuar për fotografinë. Në një përpjekje për të thjeshtuar procesin e zhvillimit, ai filloi përzierjen e një emulsioni të përbërjeve të argjendit me xhelatinë për ta bërë emulsionin të thatë. Përzierja e përftuar në këtë mënyrë mund të ruhet dhe, për rrjedhojë, të përgatitet për përdorim në të ardhmen. Në 1884, Eastman zëvendësoi pllakat e qelqit me ato celuloid.
Celuloid është jo-eksploziv, por është shumë i ndezshëm, gjë që mund të shkaktojë zjarre, kështu që Eastman filloi të kërkonte për materiale më pak të ndezshme. Kur grupet acetil u futën në celulozë në vend të grupeve nitro, produkti që rezulton mbeti po aq plastik sa nitroceluloza, por nuk ishte më i ndezshëm. Që nga viti 1924, filmat e acetatit të celulozës filluan të përdoren në prodhimin e filmave, pasi industria e filmit në zhvillim kishte veçanërisht nevojë të madhe për një zëvendësues celuloid.
Duke studiuar komponimet natyrore me peshë të lartë molekulare, kimistët shpresonin jo vetëm të merrnin analogët e tyre sintetikë, por edhe të zbulonin lloje të reja përbërjesh. Një nga metodat për sintezën e molekulave gjigante është polimerizimi i monomereve(monomer është një substancë molekulat e së cilës janë të afta të reagojnë me njëra-tjetrën ose me molekulat e substancave të tjera për të formuar një polimer).
Metoda e kombinimit të monomereve në një molekulë gjigante mund të shpjegohet të paktën duke përdorur shembullin e etilenit C 2 H 4. Le të shkruajmë formulat strukturore të dy molekulave të etilenit:
Le të imagjinojmë se një atom hidrogjeni ka lëvizur nga një molekulë në tjetrën, si rezultat, në vend të një lidhjeje të dyfishtë, një lidhje e vetme e lirë shfaqet në këtë molekulë. Një lidhje e lirë u shfaq gjithashtu në molekulën e parë nga e cila u largua hidrogjeni. Prandaj, këto dy molekula mund të lidhen me njëra-tjetrën.
Një molekulë e tillë tashmë përmban katër atome karboni dhe një lidhje të dyfishtë, ashtu si molekula origjinale e etilenit. Prandaj, kur kjo molekulë ndërvepron me një molekulë tjetër etilen, mund të ndodhë edhe zhvendosja e një atomi hidrogjeni dhe prishja e lidhjes dyfishe. Molekula që rezulton do të përmbajë gjashtë atome karboni dhe një lidhje të dyfishtë. Në këtë mënyrë, një molekulë me tetë, dhjetë ose më shumë atome karboni mund të përftohet radhazi. Në fakt, është e mundur të përftohen molekula të pothuajse çdo gjatësi të caktuar në këtë mënyrë.
Kimisti amerikan Leo Hendrik Baekeland (1863-1944) po kërkonte një zëvendësues të guaskës, një substancë dylli e sekretuar nga disa lloje të insekteve tropikale. Për këtë qëllim, ai kishte nevojë për një zgjidhje të një substance ngjitëse të ngjashme me katranin. Baekeland filloi me polimerizimin e fenolit dhe formaldehidit dhe duke marrë një polimer për të cilin ai nuk mund të gjente një tretës. Ky fakt e çoi atë në idenë se një polimer i tillë i ngurtë, praktikisht i pazgjidhshëm dhe, siç doli, jopërçues mund të rezultonte të ishte një material i vlefshëm. Për shembull, prej tij mund të derdhen pjesë që mund të përpunohen lehtësisht në makineri. Në vitin 1909, Baekeland raportoi për materialin që kishte marrë, të cilin ai e quajti bakelit. Kjo rrëshirë fenol-formaldehid ishte plastika e parë sintetike, e cila mbetet e patejkalueshme në një numër karakteristikash.
Fijet sintetike gjithashtu kanë gjetur aplikim. Ky drejtim u drejtua nga kimisti amerikan Wallace Hume Carothers (1896-1937). Së bashku me kimistin amerikan Julius Arthur Newland (1878-1936), ai hetoi lidhur me kauçukun elastomere. Rezultati i punës së tij ishte marrja në 1932. neopreni- një nga gomat sintetike.
Duke vazhduar studimin e tij të polimereve, Carothers u përpoq të polimerizonte një përzierje diamine dhe acide dikarboksilike dhe mori një polimer fijor. Molekulat e gjata të këtij polimeri përmbajnë kombinime atomesh të ngjashme me lidhjet peptide (shih seksionin "Proteinat") në proteinën e mëndafshit. Duke i tërhequr këto fibra, marrim atë që quajmë sot najloni. Carothers e përfundoi këtë punë pak para vdekjes së tij të parakohshme. Shpërthimi i Luftës së Dytë Botërore i detyroi kimistët të harronin përkohësisht zbulimin e Carothers. Sidoqoftë, pas përfundimit të luftës, najloni filloi të zhvendoste mëndafshin dhe shpejt e zëvendësoi atë (në veçanti, në prodhimin e çorape).
Polimerët e parë sintetikë u morën, si rregull, rastësisht, me provë dhe gabim, pasi në atë kohë dihej pak për strukturën e molekulave gjigante dhe mekanizmin e polimerizimit. Kimisti gjerman Hermann Staudinger (1881-1965) ishte i pari që studioi strukturën e polimereve dhe bëri shumë në këtë fushë. Staudinger arriti të zbulojë parimin e përgjithshëm të ndërtimit të shumë substancave natyrore dhe artificiale me molekulare të lartë dhe të përshkruajë mënyrat për kërkimin dhe sintezën e tyre. Falë punës së Staudinger, u bë e qartë se shtimi i monomereve me njëri-tjetrin mund të ndodhë rastësisht dhe të çojë në formimin e zinxhirëve të degëzuar, forca e të cilave është shumë më e ulët.
Filluan kërkimet intensive për mënyra për të marrë polimere lineare dhe të padegëzuara. Dhe në vitin 1953, kimisti gjerman Karl Ziegler (1898-1973) zbuloi katalizatorin e tij të famshëm titani-alumini, i cili prodhonte polietileni me një strukturë të rregullt.
Kimisti italian Giulio Natta (1903-1979) modifikoi katalizatorin e Ziegler dhe zhvilloi një metodë për prodhimin e një klase të re të komponimeve sintetike me molekulare të lartë - polimere stereo-rregullta. U zhvillua një metodë për prodhimin e polimereve me vetitë e dëshiruara.
Një nga burimet kryesore të përbërjeve organike thelbësore të nevojshme për prodhimin e produkteve të reja sintetike është vaj. Ky lëng ka qenë i njohur që nga kohërat e lashta, por për ta përdorur atë në sasi të mëdha, ishte e nevojshme të zbulohej një mënyrë për të pompuar naftën nga depozitat e mëdha nëntokësore. Shpikësi amerikan Edwin Laurentian Drake (1819-1880) ishte i pari që filloi shpimin e puseve të naftës në 1859. Një shekull më vonë, nafta u bë burimi kryesor i përbërjeve organike, nxehtësisë dhe energjisë.
Një burim edhe më i rëndësishëm i produkteve organike është qymyri, megjithëse në epokën e motorëve me djegie të brendshme priremi ta harrojmë atë. Kimisti rus Vladimir Nikolaevich Ipatiev (1867-1952) në fillim të shekullit filloi të studiojë hidrokarburet komplekse që përmbahen në vaj dhe katrani i qymyrit, dhe, në veçanti, të studiojë reagimet e tyre që ndodhin në temperatura të larta. Kimisti gjerman Friedrich Karl Rudolf Bergius (1884-1949), duke përdorur të dhëna nga Ipatiev, zhvilloi në 1912 metoda praktike për trajtimin e qymyrit dhe naftës me hidrogjen për të prodhuar benzinë.
Megjithatë, rezervat botërore lëndë djegëse fosile(thëngjill plus naftë) janë të kufizuara dhe të pazëvendësueshme. Të gjitha parashikimet tregojnë se do të vijë një ditë kur rezervat e lëndëve djegëse fosile do të shterohen dhe se kjo ditë nuk është e largët, aq më tepër që popullsia e botës po rritet me shpejtësi dhe për rrjedhojë edhe nevoja për energji.
Ministria e Arsimit dhe Shkencës e Federatës Ruse
Institucion arsimor autonom shtetëror federal
arsimin e lartë profesional
“KËRKIM KOMBËTAR
UNIVERSITETI POLITEKNIK TOMSK"
Instituti i Burimeve Natyrore
Drejtimi i trajnimit (specialiteti) Teknologji kimike
Departamenti i Teknologjisë Kimike të Karburantit dhe Kibernetikës Kimike
Ese
Titulli i abstraktit:
“ Polimere natyrore, polimere rreth nesh "
në disiplinën "Hyrje në inxhinieri"
Plotësuar nga nxënësit gr. 2D42 Nikonova Nyurguyaana
Prokopchuk Kristina
Dayanova Regina
Abstrakt i pranuar:
Moises O. E.
(Nënshkrimi)
2014
(data e verifikimit të raportit)
Tomsk 2014
1. Hyrje……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
2. Koncepti i polimerit dhe klasifikimi ……………………………………………………………….3
3. Pulpa………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
4. Niseshte………………………………………………………………………………………………………………
5. Glutina…………………………………………………………………………………………………………..6
6. Kazeina……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
7. Goma………………………………………………………………………………………………………………………
8. Goma…………………………………………………………………………………………………………………………
9. Polimerë sintetikë……………………………………………………………………………………
10. Vetitë dhe karakteristikat më të rëndësishme……………………………………………………………
11. Reaksionet kimike…………………………………………………………………………………….11
12. Dëftesa………………………………………………………………………………………………………………… 12
13. Polimerët në bujqësi……………………………………………………………..12
14. Polimeret në industri………………………………………………………………….14
Prezantimi
Termi "polimerizëm" u prezantua në shkencë nga I. Berzelius në 1833 për të përcaktuar një lloj të veçantë të izomerizmit, në të cilin substancat (polimere) që kanë të njëjtën përbërje kanë pesha të ndryshme molekulare, për shembull, etileni dhe butileni, oksigjeni dhe ozoni. Kjo përmbajtje e termit nuk korrespondonte me idetë moderne rreth polimereve. Polimeret sintetike "të vërteta" nuk njiheshin ende në atë kohë.
Një numër polimerësh u përgatitën me sa duket që në gjysmën e parë të shekullit të 19-të. Sidoqoftë, atëherë kimistët zakonisht u përpoqën të shtypnin polimerizimin dhe polikondensimin, gjë që çoi në "rizinizimin" e produkteve të reaksionit kryesor kimik, d.m.th., në fakt, në formimin e polimereve (polimerët ende shpesh quhen "rrëshira"). Përmendjet e para të polimereve sintetike datojnë në 1838 (klorur poliviniliden) dhe 1839 (polistiren),
Kimia e polimerit u ngrit vetëm në lidhje me krijimin e teorisë së strukturës kimike nga A.M. Butlerov. A.M. Butlerov studioi marrëdhënien midis strukturës dhe stabilitetit relativ të molekulave, të manifestuara në reaksionet e polimerizimit. Shkenca e polimereve mori zhvillimin e saj të mëtejshëm kryesisht falë kërkimit intensiv të metodave të sintetizimit të gomës, në të cilën morën pjesë shkencëtarë kryesorë të shumë vendeve (G. Buscharda, W. Tilden, shkencëtari gjerman K. Harries, I. L. Kondakov, S. V. Lebedev. dhe të tjerët ). Në vitet '30, u vërtetua ekzistenca e mekanizmave të polimerizimit të radikalëve të lirë dhe jonik. Punimet e W. Carothers luajtën një rol të madh në zhvillimin e ideve për polikondensimin.
Që nga fillimi i viteve 20 të shekullit të 20-të janë zhvilluar edhe idetë teorike për strukturën e polimereve. Fillimisht është supozuar se biopolimerët si celuloza, niseshteja, goma, proteinat, si dhe disa polimere sintetike të ngjashme me to në. vetitë (për shembull, poliizopreni), përbëhen nga molekula të vogla që kanë aftësinë e pazakontë për t'u lidhur në tretësirë në komplekse me natyrë koloidale për shkak të lidhjeve jo kovalente (teoria e "blloqeve të vogla"). Autori i një koncepti thelbësisht të ri të polimereve si substanca të përbëra nga makromolekula, grimca me peshë molekulare jashtëzakonisht të madhe, ishte G. Staudinger. Fitorja e ideve të këtij shkencëtari na detyroi t'i konsiderojmë polimeret si një objekt studimi cilësor të ri në kimi dhe fizikë.
Koncepti dhe klasifikimi i polimerit
Polimere- komponimet kimike me peshë të lartë molekulare (nga disa mijëra në shumë miliona), molekulat e të cilave (makromolekulat) përbëhen nga një numër i madh grupesh përsëritëse (njësi monomere). Atomet që përbëjnë makromolekulat janë të lidhura me njëri-tjetrin nga forcat e valencave kryesore dhe (ose) koordinuese.
Klasifikimi.
Sipas origjinës së tyre, polimeret ndahen në:
natyrale (biopolimere), për shembull proteinat, acidet nukleike, rrëshirat natyrale
sintetike, për shembull polietileni, polipropileni, rrëshirat fenol-formaldehid.
Polimeret natyrale të përdorura në printim përfshijnë: polisaharidet (niseshte celuloze, mishrat e dhëmbëve), bredha, glutina, kazeina, albumina), polidienet (goma).
Celuloza
Celuloza, ose fibra (nga fjala latine "cellulula" - qelizë), është e përhapur në natyrë. Celuloza është një substancë e fortë fibroze me origjinë organike që përbën indin mbështetës të të gjitha bimëve (qelizat bimore).
Vetitë fizike të celulozës
Fijet e celulozës dallohen nga bardhësia, fleksibiliteti, forca, elasticiteti, d.m.th. aftësia për të deformuar në mënyrë të kthyeshme pa shkatërrim edhe nën stres të lartë mekanik, pazgjidhshmëri në ujë dhe tretës organikë dhe infuzibilitet.
Celuloza mund të përballojë ngrohjen deri në 150° pa shkatërrim; në temperatura më të larta, vërehet depolimerizimi i celulozës dhe humbja e forcës shoqëruese, dhe në 270° e lart, dekompozimi termik fillon me çlirimin e produkteve të dekompozimit: acid acetik, alkool metil, ketone, ku pjesa tjetër është katrani dhe qymyri.
Struktura e fibrës celuloze.
Çdo fibër bimore, për shembull pambuku, liri, druri etj., është një qelizë, lëvozhga e së cilës përbëhet kryesisht nga celuloza. Brenda fibrës ka një kanal - një kapilar, i arritshëm për depërtimin e ajrit dhe lagështisë. Fijet teknike celuloze kanë një gjatësi mesatare prej 2,5-3 mm (bredh, pishë, thupër, plepi) dhe 20-25 mm (liri, pambuku, kërpi) me një diametër 25 mikron.
Fibra bimore e celulozës ka një strukturë fibrilare. Fibrilet janë dritare elementare në formë fije - pako molekulash celuloze të lidhura fort me njëra-tjetrën me lidhje hidrogjeni, 50 µm të gjata dhe 0,1-0,4 µm në diametër. Me shumë mundësi, celuloza formon një sistem të rregulluar fijesh - fibrile, të vendosura më fort rreth kanalit të brendshëm (kapilar) të fibrës dhe më lirshëm në shtresat e jashtme të tij. Në hapësirat ndërmjet fibrileve ka miceluloza dhe linjinë, dhe përmbajtja e tyre rritet nga shtresat e brendshme të strukturës qelizore në ato të jashtme. Hapësirat ndërqelizore të celulozës janë të mbushura kryesisht me linjinë.
Burimi kryesor i celulozës është druri... Druri është pjesa e brendshme e pemëve, e shtrirë nën lëvore dhe përbën indin kryesor bimor nga i cili formohet trungu i pemës.
Një qelizë e gjallë e një peme në rritje ka një guaskë (mure) celuloze, një zgavër të brendshme të mbushur me protoplazmë dhe një bërthamë. Një qelizë e gjallë është e aftë të rritet dhe të formojë formacione të reja druri në shtresën e kambiumit, nën lëvore, nga viti në vit në një pemë në rritje.
Qelizat e gjalla i nënshtrohen linjifikimit me kalimin e kohës, duke çuar përfundimisht në vdekjen e tyre të plotë ose linjifikimin. Linjifikimi i qelizave ndodh kryesisht si rezultat i shfaqjes së linjinës në të. Druri përbëhet nga 90-95% e qelizave të tilla të vdekura - fibra, pa protoplazmë dhe bërthamë, por të aftë për ndarje, me një zgavër të brendshme të mbushur me ajër dhe ujë.
Struktura kimike dhe vetitë e celulozës. Celuloza është një polimer natyral i polisaharidit që i përket klasës së karbohidrateve. Molekula gjigante (makromolekula) e celulozës është ndërtuar nga njësi strukturore të përsëritura në mënyrë të përsëritur - mbetjet e β-glukozës (O6H10O5)p. Numri n, ose koeficienti i polimerizimit, tregon se sa herë një njësi strukturore - një mbetje β-glukozë - përsëritet në një makromolekulë celuloze, dhe për këtë arsye karakterizon gjatësinë e zinxhirit molekular (gjatësinë e molekulës) dhe paracakton peshën e saj molekulare.
Koeficienti i polimerizimit të celulozës me origjinë të ndryshme është i ndryshëm. Pra, për celulozën e drurit është 3000, për pambukun - 12,000, për lirin - 36,000 (afërsisht). Kjo shpjegon forcën e madhe të fibrave të pambukut dhe lirit në krahasim me fibrat e celulozës së drurit.
Celuloza alkaline përftohet duke trajtuar celulozën me një zgjidhje të hidroksidit të natriumit. Në këtë rast, atomet e hidrogjenit të hidroksilit të alkoolit zëvendësohen pjesërisht ose plotësisht nga atomet e natriumit. Celuloza alkaline, pa humbur strukturën e saj fibroze, karakterizohet nga rritja e aktivitetit kimik, i cili përdoret në prodhimin e etereve të celulozës, për shembull karboksimetilceluloza.
Karboksimetilceluloza (CMC) është një eter i celulozës dhe acidit glikolik. Metoda industriale për prodhimin e karboksimetilcelulozës bazohet në ndërveprimin e celulozës alkaline me acidin monokloroacetik.
Hemicelulozat janë një kryqëzim midis celulozës dhe niseshtës. Ato janë gjithashtu polisaharide. Molekulat e hemicelulozës ndërtohen nga mbetjet e monosakarideve: manoza (heksoze) dhe ksiloza (pentoza). Hemicelulozat nuk kanë strukturë fibroze. Ato shërbejnë si lëndë ushqyese rezervë për bimët dhe i mbrojnë ato nga infeksionet. Hemicelulozat fryhen në ujë dhe hidrolizohen relativisht lehtë edhe nga acidet shumë të holluara; ato treten në 18,5% alkali. Hemicelulozat nuk janë papastërti të dëmshme të celulozës që përdoren për prodhimin e letrës. Përkundrazi, celuloza e drurit me një përmbajtje të lartë hemicelulozash është e lehtë për t'u bluar, dhe letra e bërë prej saj ka një forcë të shtuar (veçanërisht sipërfaqet), pasi hemicelulozat janë një agjent shumë i mirë natyral për përmasat.
Linjina është një substancë kimikisht e paqëndrueshme: nën ndikimin e dritës, lagështisë, oksigjenit, ajrit dhe nxehtësisë, linjina shkatërrohet, si rezultat i së cilës fibrat bimore humbasin forcën dhe errësohen. Linjina, ndryshe nga celuloza, tretet në acide dhe alkale të holluara. Metodat për prodhimin e celulozës nga druri, kashta, kallami dhe indet e tjera bimore bazohen në këtë veti të linjinës. Struktura e linjinës është shumë komplekse dhe ende nuk është studiuar mjaftueshëm; Dihet se linjina është një polimer natyral, njësia strukturore e të cilit është mbetja e një alkooli aromatik shumë reaktiv - β-hidroksikoniferil.
Polimeret janë komponime kimike me mol të lartë. masë (nga disa mijëra në shumë miliona), molekulat e të cilave (makromolekulat) përbëhen nga një numër i madh grupesh përsëritëse (njësi monomere). Atomet që përbëjnë makromolekulat janë të lidhura me njëri-tjetrin nga forcat e valencave kryesore dhe (ose) koordinuese.
Bazuar në origjinën e tyre, polimeret ndahen në natyrore (biopolimere), për shembull, proteina, acide nukleike, rrëshira natyrale dhe sintetike, për shembull, polietileni, polipropileni, rrëshirat fenol-formaldehide. Atomet ose grupet atomike mund të vendosen në një makromolekulë në formën e: një zinxhiri të hapur ose një sekuence të zgjatur ciklesh (polimere lineare, për shembull, gome natyrale); zinxhirë të degëzuar (polimere të degëzuara, p.sh. amilopektina), rrjete tredimensionale (polimere të ndërlidhura, p.sh. rrëshira epokside të thara). Polimeret, molekulat e të cilëve përbëhen nga njësi monomeri identike quhen homopolimere (për shembull, klorur polivinil, polikaproamide, celulozë). kimike polimer sintetike supramolekulare
Makromolekulat me të njëjtën përbërje kimike mund të ndërtohen nga njësi të konfigurimeve të ndryshme hapësinore. Nëse makromolekulat përbëhen nga të njëjtët stereoizomerë ose nga stereoizomerë të ndryshëm që alternojnë në zinxhir në një periodicitet të caktuar, polimerët quhen stereo-izomere.
Polimeret, makromolekulat e të cilëve përmbajnë disa lloje të njësive monomere quhen kopolimere. Kopolimeret në të cilët njësitë e secilit lloj formojnë sekuenca të vazhdueshme mjaftueshëm të gjata që zëvendësojnë njëra-tjetrën brenda makromolekulës quhen kopolimerë bllok. Një ose më shumë zinxhirë të një strukture tjetër mund të ngjiten në lidhjet e brendshme (jo terminale) të një makromolekule të një strukture kimike. Kopolimerë të tillë quhen kopolimerë të shartuar.
Polimeret në të cilët secili ose disa stereoizomere të një njësie formojnë sekuenca mjaft të gjata të vazhdueshme që zëvendësojnë njëra-tjetrën brenda një makromolekule quhen kopolimerë stereoblloqe.
Në varësi të përbërjes së vargut kryesor (kryesor), polimeret ndahen në: heterozinxhirë, zinxhiri kryesor i të cilit përmban atome të elementeve të ndryshëm, më së shpeshti karbon, azot, silikon, fosfor dhe homozinxhirë, zinxhiri kryesor i të cilit është i ndërtuar. nga atome identike. Nga polimerët homozinxhirë, më të zakonshmet janë polimerët e zinxhirit të karbonit, zinxhirët kryesorë të të cilëve përbëhen vetëm nga atome karboni, për shembull, polietileni, polimetil metakrilat, politetrafluoroetilen. Shembuj të polimereve heterozinxhirë janë poliesterët (polietileni tereftalat, polikarbonatet), poliamidet, rrëshirat ure-formaldehide, proteinat dhe disa polimere organosilikon. Polimeret, makromolekulat e të cilëve, së bashku me grupet e hidrokarbureve, përmbajnë atome të elementeve inorganogjene quhen element organik. Një grup i veçantë polimerësh formohet nga polimere inorganike, për shembull, squfuri plastik, klorur polifosfonitrili.
Vetitë dhe karakteristikat më të rëndësishme. Polimeret lineare kanë një grup specifik të vetive fiziko-kimike dhe mekanike. Më e rëndësishmja prej këtyre veçorive: aftësia për të formuar fibra dhe filma anizotropë me rezistencë të lartë të orientuar shumë, aftësia për t'iu nënshtruar deformimeve të mëdha, të kthyeshme afatgjatë; aftësia për të fryrë në një gjendje shumë elastike përpara se të shpërndahet; viskozitet i lartë i tretësirave. Ky grup i vetive është për shkak të peshës së lartë molekulare, strukturës së zinxhirit dhe fleksibilitetit të makromolekulave. Kur kaloni nga zinxhirët linearë në rrjetet e degëzuara, të rralla tre-dimensionale dhe, së fundi, në strukturat e dendura rrjetë, ky grup vetish bëhet gjithnjë e më pak i theksuar. Polimerët shumë të ndërlidhur janë të patretshëm, të pafushëm dhe të paaftë për deformime shumë elastike.
Polimerët mund të ekzistojnë në gjendje kristalore dhe amorfe. Një kusht i domosdoshëm për kristalizimin është rregullsia e seksioneve mjaft të gjata të makromolekulës. Te polimerët kristalorë mund të shfaqen struktura të ndryshme mbimolekulare (fibrile, sferulite, monokristale), lloji i të cilave përcakton në masë të madhe vetitë e materialit polimer.Strukturat supramolekulare në polimerët jo të kristalizuar (amorfë) janë më pak të theksuara se në ato kristalore.
Polimeret jo të kristalizuara mund të ekzistojnë në tre gjendje fizike: të qelqta, shumë elastike dhe viskoze. Polimeret me temperaturë të ulët (nën dhomë) kalimi nga një gjendje qelqi në një gjendje shumë elastike quhen elastomerë, ndërsa ato me temperaturë të lartë quhen plastikë. Në varësi të përbërjes kimike, strukturës dhe rregullimit relativ të makromolekulave, vetitë e polimereve mund të ndryshojnë brenda kufijve shumë të gjerë. Kështu, 1,4.-cispolybutadieni, i ndërtuar nga zinxhirë hidrokarbure fleksibël, në një temperaturë prej rreth 20 ° C është një material elastik, i cili në një temperaturë prej -60 ° C shndërrohet në një gjendje qelqi; Metakrilat polimetil, i ndërtuar nga zinxhirë më të ngurtë, në një temperaturë prej rreth 20 ° C është një produkt i ngurtë i qelqtë që kthehet në një gjendje shumë elastike vetëm në 100 ° C. Celuloza, një polimer me zinxhirë shumë të ngurtë të lidhur me lidhje hidrogjenore ndërmolekulare, në përgjithësi nuk mund të ekzistojë në një gjendje shumë elastike përpara temperaturës së dekompozimit të saj.
Ndryshime të mëdha në vetitë e polimereve mund të vërehen edhe nëse ndryshimet në strukturën e makromolekulave janë, në shikim të parë, të vogla. Kështu, polistireni stereoregular është një substancë kristalore me një pikë shkrirjeje rreth 235 °C, ndërsa polistireni jo stereoregular nuk është në gjendje të kristalizohet fare dhe zbutet në një temperaturë prej rreth 80 °C.
Polimeret mund të hyjnë në këto lloje kryesore të reaksioneve: formimi i lidhjeve kimike midis makromolekulave (të ashtuquajturat ndërlidhje), për shembull, gjatë vullkanizimit të gomave dhe rrezitjes së lëkurës; zbërthimi i makromolekulave në fragmente të veçanta, më të shkurtra, reaksione të grupeve funksionale anësore të polimereve me substanca me peshë të ulët molekulare që nuk ndikojnë në zinxhirin kryesor (të ashtuquajturat transformime analoge polimer); reaksionet intramolekulare që ndodhin ndërmjet grupeve funksionale të një makromolekule, për shembull ciklizim intramolekular. Lidhja e kryqëzuar shpesh ndodh njëkohësisht me shkatërrimin. Një shembull i transformimeve analoge të polimerit është saponifikimi i politil acetatit, duke çuar në formimin e alkoolit polivinil. Shpejtësia e reaksioneve të polimereve me substanca me peshë të ulët molekulare shpesh kufizohet nga shpejtësia e difuzionit të këtyre të fundit në fazën e polimerit. Kjo është më e dukshme në rastin e polimerëve të ndërlidhur. Shkalla e ndërveprimit të makromolekulave me substanca me molekulare të ulët shpesh varet në mënyrë të konsiderueshme nga natyra dhe vendndodhja e njësive fqinje në lidhje me njësinë reaguese. E njëjta gjë vlen edhe për reaksionet intramolekulare midis grupeve funksionale që i përkasin të njëjtit zinxhir.
Disa veti të polimereve, për shembull, tretshmëria, aftësia për rrjedhje viskoze, stabiliteti, janë shumë të ndjeshme ndaj veprimit të sasive të vogla të papastërtive ose aditivëve që reagojnë me makromolekulat. Kështu, për të transformuar një polimer linear nga i tretshëm në plotësisht i pazgjidhshëm, mjafton të formohen 1-2 lidhje tërthore për makromolekulë.
Karakteristikat më të rëndësishme të polimereve janë përbërja e tyre kimike, pesha molekulare dhe shpërndarja e peshës molekulare, shkalla e degëzimit dhe fleksibiliteti i makromolekulave, stererregullsia dhe të tjera. Vetitë e polimereve varen ndjeshëm nga këto karakteristika.
Polimeret natyrale formohen gjatë procesit të biosintezës në qelizat e organizmave të gjallë. Duke përdorur nxjerrjen, precipitimin e pjesshëm dhe metoda të tjera, ato mund të izolohen nga materialet bimore dhe shtazore. Polimeret sintetike prodhohen nga polimerizimi dhe polikondensimi. Polimeret karbozinxhirë zakonisht sintetizohen nga polimerizimi i monomereve me një ose më shumë lidhje të shumta karboni ose monomere që përmbajnë grupe karbociklike të paqëndrueshme (për shembull, nga ciklopropani dhe derivatet e tij). Polimeret heterozinxhirë përftohen nga polikondensimi, si dhe polimerizimi i monomereve që përmbajnë shumë lidhjet e një elementi karboni (për shembull, C=O, C=N, N=C=O) ose grupe të dobëta heterociklike.
Sot mund të flasim për të paktën katër fusha kryesore të përdorimit të materialeve polimer në bujqësi. Si në praktikën vendase ashtu edhe në atë botërore vendin e parë e kanë filmat. Falë përdorimit të filmit të mulçimit të shpuar në fusha, rendimenti i disa kulturave rritet deri në 30%, dhe koha e pjekjes përshpejtohet me 10-14 ditë.
Përdorimi i filmit polietileni për hidroizolimin e rezervuarëve të krijuar siguron një reduktim të ndjeshëm të humbjeve të lagështisë së ruajtur. Mbulimi i sanës, silazhit dhe lëndëve të para me film siguron ruajtjen më të mirë të tyre edhe në kushte të pafavorshme moti. Por fusha kryesore e përdorimit të materialeve polimer filmike në bujqësi është ndërtimi dhe funksionimi i serave të filmit. Aktualisht është bërë i mundur teknikisht prodhimi i fletëve të filmit me gjerësi deri në 16 m dhe kjo bën të mundur ndërtimin e serave filmike me gjerësi bazë deri në 7.5 dhe gjatësi deri në 200 m. Në serra të tilla, të gjitha bujqësore. puna mund të kryhet në mënyrë të mekanizuar; Për më tepër, këto serra ju lejojnë të rritni prodhime gjatë gjithë vitit. Në mot të ftohtë, serrat nxehen përsëri duke përdorur tuba polimer të varrosur në tokë në një thellësi prej 60-70 cm.
Nga pikëpamja e strukturës kimike të polimereve të përdorura në serrat e këtij lloji, mund të vërehet përdorimi mbizotërues i polietilenit, polivinilklorurit të paplastifikuar dhe, në një masë më të vogël, poliamideve. Filmat e polietilenit karakterizohen nga transmetimi më i mirë i dritës, vetitë më të mira të forcës, por rezistencë më e dobët ndaj motit dhe humbje relativisht e lartë e nxehtësisë. Ato mund të shërbejnë si duhet vetëm për 1-2 sezone. Poliamidi dhe filmat e tjerë përdoren ende relativisht rrallë.
Dy fushat e tjera kryesore të përdorimit të materialeve polimer në bujqësi janë ndërtimi, veçanërisht ndërtesat blegtorale dhe inxhinieria mekanike.
Një kulturë e veçantë e mikrobeve rritet në pije sulfite të shpenzuara në fermentues të veçantë në 38 ° C, ndërsa amoniaku shtohet atje. Rendimenti i proteinës së ushqimit është 50-55%; hahet me oreks nga derrat dhe shpendët.
Tradicionalisht, shumë ngjarje sportive mbahen në fusha me bar. Futboll, tenis, kroket... Për fat të keq, zhvillimi dinamik i sportit, ngarkesat maksimale në portë apo në rrjetë çojnë në faktin se bari nuk ka kohë të rritet nga një garë në tjetrën. Dhe asnjë truk i kopshtarëve nuk mund ta përballojë këtë. Është e mundur, sigurisht, të zhvillohen gara të ngjashme, të themi, në sipërfaqe asfalti, por çfarë ndodh me sportet tradicionale? Materialet sintetike erdhën në shpëtim. Filmi poliamid me trashësi 1/40 mm (25 mikron) pritet në shirita me gjerësi 1,27 mm, shtrihet, shtrëngohet dhe më pas ndërthuret për të marrë një masë të lehtë, voluminoze që imiton barin. Për të parandaluar zjarrin, polimerit i shtohen paraprakisht retardantët e zjarrit dhe për të parandaluar rënien e shkëndijave elektrike nën këmbët e atletëve, përdoret një agjent antistatik. Dyshekët me bar sintetik ngjiten në bazën e përgatitur - dhe më pas një fushë me bar ose fushë futbolli, ose terrene të tjera sportive është gati. Dhe ndërsa pjesët individuale të fushës së lojës konsumohen, ato mund të zëvendësohen me dyshekë të rinj të bërë duke përdorur të njëjtën teknologji dhe të njëjtën ngjyrë jeshile.
Nuk është për t'u habitur që kjo industri është konsumatori kryesor i pothuajse të gjitha materialeve të prodhuara në vendin tonë, përfshirë polimerët. Përdorimi i materialeve polimer në inxhinierinë mekanike po rritet me një ritëm që nuk ka precedent në të gjithë historinë njerëzore. Për shembull, në vitin 1976 1. inxhinieria mekanike e vendit tonë konsumonte 800 000 tonë plastikë dhe në vitin 1960 - vetëm 116 000 ton. Është interesante të theksohet se dhjetë vjet më parë 37-38% e të gjitha produkteve të prodhuara në vendin tonë dërgoheshin në. plastika e inxhinierisë mekanike, dhe në vitin 1980 pjesa e inxhinierisë mekanike në përdorimin e plastikës u ul në 28%. Dhe çështja këtu nuk është se nevoja mund të zvogëlohet, por se sektorë të tjerë të ekonomisë kombëtare filluan të përdorin materiale polimer në bujqësi, ndërtim dhe në industrinë e lehtë dhe ushqimore edhe më intensivisht.
Është e përshtatshme të theksohet se vitet e fundit funksioni i materialeve polimer në çdo industri ka ndryshuar disi. Gjithnjë e më shumë detyra të përgjegjshme filluan t'u besoheshin polimerëve. Gjithnjë e më shumë pjesë relativisht të vogla, por strukturore komplekse dhe kritike të makinerive dhe mekanizmave filluan të bëhen nga polimeret, dhe në të njëjtën kohë, polimeret filluan të përdoren gjithnjë e më shumë në prodhimin e pjesëve të trupit me përmasa të mëdha të makinave dhe mekanizmave që mbartin. ngarkesa të konsiderueshme. Një fushë tjetër specifike për polimerët, ku avantazhet e tyre ndaj çdo materiali tjetër manifestohen më qartë, është zona e dekorimit të brendshëm dhe të jashtëm.
Një fushë tjetër e aplikimit të materialeve polimer në inxhinierinë mekanike, e denjë për t'u përmendur posaçërisht, është prodhimi i veglave metalprerëse. Ndërsa përdorimi i çeliqeve dhe lidhjeve të forta zgjerohet, kërkesat gjithnjë e më të rrepta vendosen për mjetet e përpunimit. Dhe këtu, gjithashtu, plastika i vjen në ndihmë krijuesit të veglave dhe operatorit të makinës. Por jo plastika krejt e zakonshme me fortësi ultra të lartë, ato që guxojnë të konkurrojnë edhe me diamantin. Mbreti i ngurtësisë, diamanti, ende nuk është rrëzuar nga froni, por gjërat po afrohen. Disa okside (për shembull, nga gjinia e zirkonit kub), nitridet, karbidet, tashmë sot tregojnë jo më pak fortësi, dhe gjithashtu rezistencë më të madhe ndaj nxehtësisë. Problemi është se ata janë akoma më të shtrenjtë se diamantet natyrale dhe sintetike, dhe përveç kësaj, ata kanë një "të metë mbretërore" - ato janë kryesisht të brishta. Pra, në mënyrë që të mos plasariten, çdo kokërr gërryes i tillë duhet të rrethohet me ambalazh polimer, më së shpeshti i bërë nga rrëshira fenol-formaldehide. Prandaj, sot tre të katërtat e mjeteve gërryese prodhohen duke përdorur rrëshira sintetike.
Këto janë vetëm disa shembuj të tendencave kryesore në futjen e materialeve polimer në nën-sektorët e inxhinierisë mekanike. Industria e automobilave tani zë vendin e parë për sa i përket rritjes së përdorimit të plastikës midis nënsektorëve të tjerë. Dhjetë vjet më parë, në makina përdoreshin nga 7 deri në 12 lloje të plastikës së ndryshme, nga fundi i viteve 70 ky numër i kaloi 30. Nga pikëpamja e strukturës kimike, siç pritej, vendet e para për nga vëllimi. janë të zëna nga plastika stiren, klorur polivinil dhe poliolefinat. Ata janë ende pak inferiorë ndaj tyre, por poliuretanët, poliesterët, akrilatet dhe polimerët e tjerë po kapin në mënyrë aktive.
Lista e pjesëve të makinave që janë bërë nga polimere në modele të caktuara këto ditë do të zgjaste më shumë se një faqe. Trupa dhe kabina, vegla dhe izolim elektrik, veshje të brendshme dhe parakolp, radiatorë dhe mbështetëse krahësh, zorrë, sedilje, dyer, kapuç. Për më tepër, disa kompani të ndryshme jashtë vendit kanë shpallur tashmë fillimin e prodhimit të makinave tërësisht plastike. Tendencat më karakteristike në përdorimin e plastikës për industrinë e automobilave janë, në përgjithësi, të njëjta si në nënsektorët e tjerë. Së pari, kursen materiale: derdhje pa mbeturina ose me pak mbetje të blloqeve dhe montimeve të mëdha. Së dyti, falë përdorimit të materialeve polimer të lehta dhe të lehta, pesha e përgjithshme e makinës zvogëlohet, që do të thotë se karburanti do të kursehet gjatë funksionimit të saj. Së treti, të bëra si një njësi e vetme, blloqet e pjesëve plastike thjeshtojnë ndjeshëm montimin dhe kursejnë punën.
Nga rruga, të njëjtat avantazhe stimulojnë përdorimin e gjerë të materialeve polimer në industrinë e aviacionit. Për shembull, zëvendësimi i një aliazh alumini me plastikë grafiti në prodhimin e një shtrese të krahëve të avionit ju lejon të zvogëloni numrin e pjesëve nga 47 në 14, lidhësit nga 1464 në 8 bulona, të zvogëloni peshën me 22% dhe koston me 25%. Në të njëjtën kohë, marzhi i sigurisë së produktit është 178%. Rekomandohet të bëhen tehe të helikopterit dhe teheve të ventilatorit të motorit reaktiv nga rrëshira polikondensimi të mbushura me fibra aluminosilikat, gjë që zvogëlon peshën e avionit duke ruajtur forcën dhe besueshmërinë. Sipas patentës angleze nr. 2047188, veshja e sipërfaqeve mbajtëse të teheve të rotorit të avionëve ose helikopterit me një shtresë poliuretani me trashësi vetëm 0,65 mm rrit rezistencën e tyre ndaj erozionit të shiut me 1,5-2 herë. U vendosën kërkesa të rrepta para projektuesve të avionit të parë supersonik të pasagjerëve anglo-francez, Concorde. U llogarit se fërkimi me atmosferën do të ngrohte sipërfaqen e jashtme të avionit në 120-150 ° C, dhe në të njëjtën kohë kërkohej që ai të mos i nënshtrohej erozionit për të paktën 20,000 orë. Një zgjidhje për problemin u gjet duke veshur sipërfaqen e mbrojtjes së avionit me një shtresë të hollë fluoroplastike.