Kung ang koneksyon sa pagitan ng mga macromolecule ay isinasagawa gamit ang mahina na puwersa ng van der Waals, sila ay tinatawag na thermoplastics, kung sa pamamagitan ng mga kemikal na bono - mga thermoset. Ang mga linear polymer ay kinabibilangan, halimbawa, cellulose, branched polymers, halimbawa, amylopectin, at may mga polymer na may kumplikadong spatial na three-dimensional na istruktura.
Sa istraktura ng isang polimer, maaaring makilala ang isang yunit ng monomer - isang paulit-ulit na fragment ng istruktura na kinabibilangan ng ilang mga atomo. Ang mga polimer ay binubuo ng isang malaking bilang ng mga paulit-ulit na grupo (mga yunit) ng parehong istraktura, halimbawa, polyvinyl chloride (-CH 2 -CHCl-) n, natural na goma, atbp. Mga high-molecular compound, ang mga molekula na naglalaman ng ilang uri ng paulit-ulit na mga grupo, ay tinatawag na copolymers o heteropolymers.
Ang isang polimer ay nabuo mula sa mga monomer bilang isang resulta ng polymerization o polycondensation reactions. Kabilang sa mga polimer ang maraming natural na compound: mga protina, nucleic acid, polysaccharides, goma at iba pang mga organikong sangkap. Sa karamihan ng mga kaso, ang konsepto ay tumutukoy sa mga organikong compound, ngunit mayroon ding maraming mga inorganikong polimer. Ang isang malaking bilang ng mga polimer ay nakuha sa sintetikong paraan batay sa pinakasimpleng mga compound ng mga elemento ng natural na pinagmulan sa pamamagitan ng mga reaksyon ng polimerisasyon, polycondensation at mga pagbabagong kemikal. Ang mga pangalan ng polymers ay nabuo mula sa pangalan ng monomer na may prefix poly-: poly ethylene, poly propylene, poly vinyl acetate, atbp.
Encyclopedic YouTube
-
1 / 5
Mga espesyal na mekanikal na katangian
- pagkalastiko - ang kakayahang sumailalim sa mataas na nababaligtad na mga deformasyon sa ilalim ng medyo maliit na pagkarga (mga goma);
- mababang hina ng malasalamin at mala-kristal na polimer (plastik, organikong salamin);
- ang kakayahan ng mga macromolecule na mag-orient sa ilalim ng impluwensya ng isang direktang mekanikal na larangan (ginagamit sa paggawa ng mga hibla at pelikula).
Mga tampok ng mga solusyon sa polimer:
- mataas na lagkit ng solusyon sa mababang konsentrasyon ng polimer;
- Ang paglusaw ng polimer ay nangyayari sa pamamagitan ng yugto ng pamamaga.
Mga espesyal na katangian ng kemikal:
- ang kakayahang kapansin-pansing baguhin ang pisikal at mekanikal na mga katangian nito sa ilalim ng impluwensya ng maliit na dami ng isang reagent (bulkanisasyon ng goma, pangungulti ng katad, atbp.).
Ang mga espesyal na katangian ng mga polimer ay ipinaliwanag hindi lamang sa kanilang malaking molekular na timbang, kundi pati na rin sa katotohanan na ang mga macromolecule ay may istraktura ng kadena at nababaluktot.
Pag-uuri
Ayon sa kanilang kemikal na komposisyon, ang lahat ng mga polimer ay nahahati sa organic, organoelement, inorganic.
- Mga organikong polimer.
- Mga polimer ng organoelement. Naglalaman ang mga ito ng mga inorganikong atomo (Si, Ti, Al) sa pangunahing kadena ng mga organikong radikal, na pinagsama sa mga organikong radikal. Wala sila sa kalikasan. Ang isang artipisyal na nakuha na kinatawan ay mga organosilicon compound.
- Mga inorganikong polymer. Ang mga ito ay hindi naglalaman ng mga C-C bond sa paulit-ulit na yunit, ngunit may kakayahang maglaman ng mga organikong radikal bilang mga side substituent.
Dapat pansinin na sa teknolohiya, ang mga polimer ay kadalasang ginagamit bilang mga bahagi ng mga pinagsama-samang materyales, halimbawa, fiberglass. Ang mga composite na materyales ay posible, ang lahat ng mga bahagi nito ay mga polimer (na may iba't ibang komposisyon at katangian).
Batay sa hugis ng macromolecules, ang mga polimer ay nahahati sa linear, branched (isang espesyal na kaso ay hugis-bituin), laso, patag, hugis-suklay, mga polymer na network, at iba pa.
Ang mga polimer ay inuri ayon sa polarity (nakakaapekto sa solubility sa iba't ibang likido). Ang polarity ng mga yunit ng polimer ay tinutukoy ng pagkakaroon sa kanilang komposisyon ng mga dipoles - mga molekula na may nakahiwalay na pamamahagi ng mga positibo at negatibong singil. Sa nonpolar units, ang dipole moments ng atomic bonds ay kapwa nabayaran. Ang mga polimer na ang mga yunit ay may makabuluhang polarity ay tinatawag hydrophilic o polar. Mga polimer na may mga non-polar unit - hindi polar, hydrophobic. Ang mga polymer na naglalaman ng parehong polar at non-polar unit ay tinatawag amphiphilic. Ang mga homopolymer, na ang bawat yunit ay naglalaman ng parehong polar at nonpolar na malalaking grupo, ay iminungkahi na tawagan amphiphilic homopolymer.
May kaugnayan sa pag-init, ang mga polimer ay nahahati sa thermoplastic At thermosetting. Thermoplastic ang mga polymer (polyethylene, polypropylene, polystyrene) ay lumalambot kapag pinainit, kahit na natutunaw, at tumigas kapag pinalamig. Ang prosesong ito ay nababaligtad. Thermoset Kapag pinainit, ang mga polimer ay sumasailalim sa hindi maibabalik na pagkasira ng kemikal nang hindi natutunaw. Ang mga molekula ng thermosetting polymers ay may nonlinear na istraktura na nakuha sa pamamagitan ng cross-linking (halimbawa, vulcanization) ng chain polymer molecules. Ang mga nababanat na katangian ng mga thermosetting polymers ay mas mataas kaysa sa mga thermoplastics; gayunpaman, ang thermosetting polymers ay halos walang pagkalikido, bilang isang resulta kung saan sila ay may mas mababang fracture stress.
Ang mga natural na organikong polimer ay nabuo sa mga organismo ng halaman at hayop. Ang pinakamahalaga sa kanila ay polysaccharides, protina at nucleic acid, na higit sa lahat ay bumubuo sa mga katawan ng mga halaman at hayop at nagsisiguro sa mismong paggana ng buhay sa Earth. Ito ay pinaniniwalaan na ang mapagpasyang yugto sa paglitaw ng buhay sa Earth ay ang pagbuo ng mas kumplikado, mataas na molekular na molekula mula sa mga simpleng organikong molekula (tingnan ang Ebolusyon ng Kemikal).
Mga uri
Mga sintetikong polimer. Mga artipisyal na materyales ng polimer
Ang tao ay gumagamit ng natural na polymer na materyales sa kanyang buhay sa mahabang panahon. Ang mga ito ay katad, balahibo, lana, sutla, koton, atbp., na ginagamit para sa paggawa ng damit, iba't ibang mga binder (semento, dayap, luad), na, na may naaangkop na pagproseso, ay bumubuo ng mga three-dimensional na polimer na katawan, na malawakang ginagamit bilang mga materyales sa gusali . Gayunpaman, ang pang-industriya na produksyon ng mga chain polymers ay nagsimula sa simula ng ika-20 siglo, kahit na ang mga kinakailangan para dito ay lumitaw nang mas maaga.
Halos kaagad, ang pang-industriya na produksyon ng mga polimer ay nabuo sa dalawang direksyon - sa pamamagitan ng pagproseso ng mga natural na organikong polimer sa mga artipisyal na materyales ng polimer at sa pamamagitan ng paggawa ng mga sintetikong polimer mula sa mga organikong low-molecular compound.
Sa unang kaso, ang malakihang produksyon ay batay sa selulusa. Ang unang polymer material mula sa physically modified cellulose - celluloid - ay nakuha noong kalagitnaan ng ika-19 na siglo. Ang malakihang produksyon ng mga cellulose eter at ester ay naitatag bago at pagkatapos ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig at nagpapatuloy hanggang ngayon. Ang mga pelikula, hibla, pintura at barnis, at pampalapot ay ginawa ayon sa kanilang batayan. Dapat pansinin na ang pag-unlad ng sinehan at litrato ay posible lamang salamat sa pagdating ng transparent na nitrocellulose film.
Ang paggawa ng mga sintetikong polimer ay nagsimula noong 1906, nang patente ni Leo Baekeland ang tinatawag na bakelite resin - isang produkto ng condensation ng phenol at formaldehyde, na nagiging three-dimensional polymer kapag pinainit. Sa loob ng mga dekada ito ay ginagamit upang gumawa ng mga pabahay para sa mga de-koryenteng kasangkapan, baterya, telebisyon, socket, atbp., at ngayon ay mas madalas na ginagamit bilang isang panali at pandikit.
Salamat sa mga pagsisikap ni Henry Ford, bago ang Unang Digmaang Pandaigdig, nagsimula ang mabilis na pag-unlad ng industriya ng sasakyan, una sa batayan ng natural, pagkatapos ay sintetikong goma. Ang paggawa ng huli ay pinagkadalubhasaan noong bisperas ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig sa Unyong Sobyet, Inglatera, Alemanya at USA. Sa parehong mga taon, ang pang-industriya na produksyon ng polystyrene at polyvinyl chloride, na mahusay na mga de-koryenteng insulating materyales, pati na rin ang polymethyl methacrylate, ay pinagkadalubhasaan - nang walang organikong salamin na tinatawag na "plexiglass," ang paggawa ng masa ng sasakyang panghimpapawid ay imposible sa mga taon ng digmaan.
Pagkatapos ng digmaan, ipinagpatuloy ang produksyon ng polyamide fiber at mga tela (nylon, nylon), na nagsimula bago ang digmaan. Noong 50s ng ika-20 siglo, ang polyester fiber ay binuo at ang produksyon ng mga tela batay dito sa ilalim ng pangalang lavsan o polyethylene terephthalate ay pinagkadalubhasaan. Polypropylene at nitron - artipisyal na lana na gawa sa polyacrylonitrile - isara ang listahan ng mga sintetikong hibla na ginagamit ng mga modernong tao para sa pananamit at mga aktibidad sa industriya. Sa unang kaso, ang mga hibla na ito ay madalas na pinagsama sa mga likas na hibla mula sa selulusa o protina (koton, lana, sutla). Ang isang epochal na kaganapan sa mundo ng mga polymer ay ang pagtuklas noong kalagitnaan ng 50s ng ika-20 siglo at ang mabilis na pag-unlad ng industriya ng Ziegler-Natta catalysts, na humantong sa paglitaw ng mga polymer na materyales batay sa polyolefins at, higit sa lahat, polypropylene at mababa. -density polyethylene (bago ito, ang produksyon ng polyethylene ay pinagkadalubhasaan sa isang presyon ng pagkakasunud-sunod ng 1000 atm.), Pati na rin ang mga stereoregular polymers na may kakayahang pagkikristal. Pagkatapos ang polyurethanes ay ipinakilala sa mass production - ang pinakakaraniwang mga sealant,
Ang terminong "polymerism" ay ipinakilala sa agham ni J. Berzelius noong 1833 upang italaga ang isang espesyal na uri ng isomerism, kung saan ang mga sangkap (polymer) na may parehong komposisyon ay may iba't ibang mga molekular na timbang, halimbawa, ethylene at butylene, oxygen at ozone. Kaya, ang nilalaman ng termino ay hindi tumutugma sa mga modernong ideya tungkol sa mga polimer. Ang "totoo" na mga sintetikong polimer ay hindi pa kilala noong panahong iyon.
Ang isang bilang ng mga polimer ay tila nakuha sa unang kalahati ng ika-19 na siglo. Gayunpaman, karaniwang sinubukan ng mga chemist na sugpuin ang polymerization at polycondensation, na humantong sa "resinization" ng mga produkto ng pangunahing reaksyon ng kemikal, ibig sabihin, sa katunayan, sa pagbuo ng mga polimer (hanggang ngayon ang mga polimer ay madalas na tinatawag na "resins"). Ang unang pagbanggit ng mga sintetikong polimer ay nagsimula noong 1838 () at 1839 (polisterin).
Ang kimika ng polimer ay lumitaw lamang na may kaugnayan sa paglikha ni A. M. Butlerov ng teorya ng istraktura ng kemikal (unang bahagi ng 1860s). Pinag-aralan ni A. M. Butlerov ang kaugnayan sa pagitan ng istraktura at kamag-anak na katatagan ng mga molekula, na ipinakita sa mga reaksyon ng polimerisasyon. A.M. Iminungkahi ni Butlerov na isinasaalang-alang ang kakayahan ng mga unsaturated compound na mag-polymerize bilang isang criterion para sa kanilang reaktibiti. Dito nagmula ang mga klasikal na gawa sa larangan ng polymerization at isomerization na mga proseso ni A. E. Favorsky, V. N. Ipatiev at S. V. Lebedev. Mula sa mga pag-aaral ng petroleum hydrocarbons ni V.V. Markovnikov at pagkatapos ni N.D. Zelinsky, ang mga thread ay umaabot sa modernong trabaho sa synthesis ng lahat ng uri ng monomer mula sa mga hilaw na materyales ng petrolyo.
Dapat pansinin dito na sa simula pa lang, ang industriyal na produksyon ng mga polimer ay nabuo sa dalawang direksyon: sa pamamagitan ng pagproseso ng mga natural na polimer sa mga artipisyal na materyales na polimer at paggawa ng mga sintetikong polimer mula sa mga organikong mababang molekular na compound. Sa unang kaso, ang malakihang produksyon ay batay sa selulusa; ang unang materyal mula sa pisikal na binagong selulusa, cellophane, ay nakuha noong 1908.
Ang agham ng synthesizing polymers mula sa mga monomer ay naging isang mas malaking kababalaghan sa mga tuntunin ng mga gawain na kinakaharap ng mga siyentipiko.
Sa kabila ng pag-imbento ng isang paraan para sa paggawa ng phenol-formaldehyde resins ni Baekeland sa simula ng ika-20 siglo, walang pag-unawa sa proseso ng polymerization. Noong 1922 lamang, ipinasa ng Aleman na chemist na si Hermann Staudinger ang kahulugan ng isang macromolecule - isang mahabang istraktura ng mga atomo na konektado ng mga covalent bond. Siya ang unang nagtaguyod ng kaugnayan sa pagitan ng molekular na timbang ng isang polimer at ang lagkit ng solusyon nito. Kasunod nito, pinag-aralan ng Amerikanong chemist na si Herman Mark ang hugis at sukat ng mga macromolecule sa solusyon.
Pagkatapos noong 1920-1930s. Salamat sa advanced na gawain ni N. N. Semenov sa larangan ng mga reaksyon ng kadena, natuklasan ang isang malalim na pagkakapareho ng mekanismo ng polimerisasyon sa mga reaksyon ng kadena na pinag-aralan ni N. N. Semenov.
Noong 30s napatunayan ang pagkakaroon ng free radical (G. Staudinger at iba pa) at ionic (F. Whitmore at iba pa) na mga mekanismo ng polimerisasyon.
Sa USSR noong kalagitnaan ng 1930s. S.S. Binuo ni Medvedev ang konsepto ng "pagsisimula" ng polymerization bilang isang resulta ng agnas ng mga compound ng peroxide na may pagbuo ng mga radical. Tinukoy din niya ang mga reaksyon ng paglilipat ng kadena bilang mga prosesong kumokontrol sa bigat ng molekular. Ang pananaliksik sa mga mekanismo ng free radical polymerization ay isinagawa hanggang sa 1950s.
Ang isang pangunahing papel sa pagbuo ng mga ideya tungkol sa polycondensation ay nilalaro ng gawain ni W. Carothers, na nagpakilala ng mga konsepto ng pag-andar ng monomer, linear at tatlong-dimensional na polycondensation sa kimika ng mga high-molecular compound. Noong 1931, kasama si J.A. Newland, nag-synthesize siya ng chloroprene na goma (neoprene) at noong 1937 ay bumuo ng isang paraan para sa paggawa ng polyamide para sa paghubog ng mga hibla ng uri ng nylon.
Noong 1930s Ang doktrina ng istraktura ng mga polimer ay nabuo din; una itong binuo ni A.P. Aleksandrov noong 30s. mga ideya tungkol sa likas na pagpapahinga ng pagpapapangit ng mga katawan ng polimer; Na-install ito ni V.A. Kargin noong huling bahagi ng 30s. ang katotohanan ng thermodynamic reversibility ng mga polymer solution at bumuo ng isang sistema ng mga ideya tungkol sa tatlong pisikal na estado ng mga amorphous na high-molecular compound.
Bago ang Ikalawang Digmaang Pandaigdig, pinagkadalubhasaan ng mga pinaka-maunlad na bansa ang pang-industriyang produksyon ng SC, polystyrene, polyvinyl chloride at polymethyl methacrylate.
Noong 1940s Ang American physical chemist na si Flory ay gumawa ng makabuluhang kontribusyon sa teorya ng polymer solutions at sa statistical mechanics ng macromolecules; Gumawa si Flory ng mga pamamaraan para sa pagtukoy ng istraktura at mga katangian ng macromolecules mula sa mga sukat ng lagkit, sedimentation at diffusion.
Isang kaganapan sa paggawa ng panahon sa polymer chemistry ang natuklasan ni K. Ziegler noong 1950s. metal complex catalysts, na humantong sa paglitaw ng mga polymer batay sa polyolefins: polyethylene at polypropylene, na nagsimulang gawin sa atmospheric pressure. Pagkatapos polyurethanes (sa partikular na foam goma), pati na rin ang polysiloxanes, ay ipinakilala sa mass production.
Noong 1960-1970s. Ang mga natatanging polymer ay nakuha - aromatic polyamides, polyimides, polyether ketones, na naglalaman ng mga aromatic rings sa kanilang istraktura at nailalarawan sa pamamagitan ng napakalaking lakas at init na paglaban. Sa partikular, noong 1960s. Kargin V.A. at Kabanov V.A. inilatag ang pundasyon para sa isang bagong uri ng pagbuo ng polimer - complex-radical polymerization. Ipinakita nila na ang aktibidad ng mga unsaturated monomer sa radical polymerization reactions ay maaaring tumaas nang malaki sa pamamagitan ng pagbubuklod sa kanila sa mga complex na may mga inorganikong asing-gamot. Ito ay kung paano nakuha ang mga polimer ng mga hindi aktibong monomer: pyridine, quinoline, atbp.
Ang unang pagkakakilala ng tao sa goma ay naganap noong ika-15 siglo. Tungkol sa. Nakita ni Haiti H. Columbus at ng kanyang mga kasama ang mga ritwal na laro ng mga katutubo na may mga bola na gawa sa nababanat na dagta ng puno. Ayon sa mga tala ni Charles Marie de la Condamine, na inilathala noong 1735, nalaman ng mga Europeo na ang puno kung saan kinukuha ang goma ay tinatawag na “Heve” sa wika ng mga Peruvian Indian. Kapag pinutol ang balat ng puno, may ilalabas na katas, na tinatawag na latex sa Espanyol. Ginamit ang latex sa pagpapabinhi ng mga tela.
Sa simula ng ika-19 na siglo, nagsimula ang pananaliksik sa goma. Noong 1823, inorganisa ng Englishman na si Karl Mackintosh ang paggawa ng mga waterproof rubberized na tela at kapote batay sa mga ito. Natuklasan ng Englishman na si Thomas Hancock ang phenomenon ng plasticization ng goma noong 1826. Pagkatapos ang iba't ibang mga additives ay nagsimulang ipakilala sa plasticized na goma at ang teknolohiya ng napuno na mga compound ng goma ay lumitaw. Noong 1839, natuklasan ng Amerikanong si Charles Goodyear ang isang paraan para sa paggawa ng non-stick, matibay na goma sa pamamagitan ng pagpainit ng goma na may lead oxide at sulfur. Ang proseso ay tinatawag na bulkanisasyon. Sa ikalawang kalahati ng ika-19 na siglo, ang pangangailangan para sa natural na goma ay mabilis na lumago. Noong 1890s. Lumilitaw ang mga unang gulong ng goma. Ang isang malaking bilang ng mga plantasyon ng goma ay umuusbong sa iba't ibang maiinit na bansa (kasalukuyang Indonesia at Malaysia) ay mga pinuno sa produksyon ng natural na goma.
Noong 1825, si Michael Faraday, habang pinag-aaralan ang pyrolysis ng natural na goma, ay natagpuan na ang pinakasimpleng formula nito ay C 5 H 8. Noong 1835, ang German chemist na si F.K. Si Himmli ang unang naghiwalay ng isoprene C5H8. Noong 1866, ang Pranses na chemist na si Pierre Berthelot ay nakakuha ng butadiene sa pamamagitan ng pagpasa ng pinaghalong ethylene at acetylene sa pamamagitan ng isang heated iron tube.
Noong 1860-1870s. A.M. Naisip ni Butlerov ang istraktura ng maraming mga olefin at na-polymerize ang marami sa kanila, sa partikular na isobutylene sa ilalim ng pagkilos ng sulfuric acid.
Noong 1878, ang Russian chemist na si A.A. Natuklasan ni Krakau ang kakayahang mag-polymerize ng mga unsaturated compound sa ilalim ng impluwensya ng mga alkali metal.
Noong 1884, pinatunayan ng English chemist na si W. Tilden na nakakuha siya ng isoprene mula sa thermal decomposition ng turpentine, itinatag din niya ang komposisyon at istraktura ng isoprene, at iminungkahi na ang tendensya ng isoprene sa polymerize ay maaaring magamit upang makagawa ng sintetikong goma. Noong 1870s. Ang Pranses na chemist na si G. Bouchard ay naghiwalay ng isoprene mula sa mga produkto ng thermal decomposition ng goma, sa pamamagitan ng paggamot dito na may mataas na temperatura at hydrochloric acid, nakakuha siya ng isang produktong tulad ng goma.
Noong 1901-1905 Si V.N. Ipatiev ay nag-synthesize ng butadiene mula sa ethyl alcohol sa mataas na presyon ng 400-500 atm. Siya ang unang nag-polymerize ng ethylene noong 1913, na wala pang ibang researcher na nagawa noon.
Noong 1908 M.K. Nakuha ni Kucherov ang sodium isoprene rubber (ang resulta ay nai-publish noong 1913).
Noong 1909 S.V. Si Lebedev ang unang nagpakita ng goma na nakuha mula sa divinyl.
Noong 1899, binuo ng I. L. Kondakov ang isang paraan para sa paggawa ng dimethylbutadiene at pinatunayan na ang huli ay may kakayahang maging isang sangkap na tulad ng goma sa ilalim ng impluwensya ng liwanag, pati na rin ang ilang mga reagents, tulad ng sodium. Batay sa gawain ni Kondakov sa Alemanya noong 1916, inayos ni Fritz Hoffmann ang paggawa ng tinatawag na. methyl rubber: matigas (“H”) at malambot (“W”) na sintetikong goma.
Noong 1910, nagpa-patent si Carl Dietrich Harries ng isang paraan para sa polymerizing isoprene sa ilalim ng impluwensya ng sodium metal. Noong 1902, bumuo siya ng isang paraan para sa pag-ozonate ng goma at, gamit ang pamamaraang ito, itinatag ang istraktura ng iba't ibang uri ng goma.
Noong 1911, nakuha ng I. I. Ostromyslensky ang butadiene mula sa acetaldehyde. Noong 1915, nakatanggap si B.V. Byzov ng isang patent para sa paggawa ng butadiene sa pamamagitan ng pyrolysis ng langis.
Simula sa ikalawang kalahati ng ika-19 na siglo, ang mga pagsisikap ng maraming chemist mula sa iba't ibang bansa ay naglalayong pag-aralan ang mga pamamaraan para sa paggawa ng mga monomer at mga pamamaraan para sa kanilang polymerization sa mga rubbery compound. Noong 1911, iminungkahi ng I. I. Ostromyslensky ang paggawa ng butadiene mula sa alkohol sa tatlong yugto na may ani na 12%. Sa Russia, ang gawaing ito ay na-rate nang napakataas. Ang katotohanan ay ang mga chemist ng Russia, kumpara sa mga Western chemist, ay naghangad na makakuha ng sintetikong goma mula sa butadiene, at hindi isoprene. Posible na ito ay tiyak na salamat sa ito at ang pagkakaroon ng isang malaking base ng alkohol sa Russia na naging posible na lumikha ng isang teknikal na base para sa paggawa ng sintetikong goma sa Russia.
Noong 1926, inihayag ng Supreme Economic Council ng USSR ang isang kumpetisyon para sa pagbuo ng isang teknolohiya para sa paggawa ng sintetikong goma, alinsunod sa mga tuntunin kung saan, noong Enero 1, 1928, kinakailangan na magsumite ng isang paglalarawan ng proseso at sa hindi bababa sa 2 kg ng goma na nakuha sa pamamaraang ito. Ang mga proyekto ng Lebedev S.V. at Byzov B.V. ay naging pinaka-binuo. Ang parehong mga proyekto ay kasangkot sa paggawa ng sintetikong goma mula sa butadiene. Iminungkahi ni Lebedev ang paggawa ng butadiene mula sa alkohol sa isang yugto gamit ang isang katalista na kanyang binuo na may mga katangian ng dehydrogenating at dehydrating. Iminungkahi ni Byzov ang paggawa ng butadiene mula sa petrolyo hydrocarbons. Sa kabila ng mahusay na mga nagawa ng mga chemist ng Russia at Sobyet sa larangan ng pagdadalisay ng langis, walang hilaw na materyal na base para sa paggawa ng butadiene gamit ang pamamaraang Byzov. Samakatuwid, noong Enero 1931, nagpasya ang Konseho ng Paggawa at Pagtatanggol na magtayo ng tatlong malalaking katulad na mga halaman ng SK gamit ang pamamaraang Lebedev. Ang Leningrad experimental plant na "Liter B" (ngayon ay VNIISK) ay nilikha, kung saan noong 1931 ang unang batch ng divinyl rubber ay ginawa. Noong 1932-1933 Nagsimulang gumana ang mga pabrika ng SK sa Yaroslavl, Voronezh, Efremov, at Kazan.
Noong 1941, isang planta ng chloroprene rubber ang inilunsad sa Yerevan.
Noong 1935, nagsimula ang isang bagong panahon sa paggawa ng mga sintetikong goma - nagsimula silang gawin mula sa mga copolymer na nakuha ng radikal na polimerisasyon ng 1,3-butadiene sa pagkakaroon ng styrene, acrylonitrile at iba pang mga compound. Noong 1938, inorganisa ang pang-industriya na produksyon ng styrene-butadiene rubber sa Germany, at noong 1942, inorganisa ang malakihang produksyon ng synthetic rubber sa USA.
Dapat pansinin dito na pagkatapos ng 1945 ay nagkaroon ng unti-unting paglipat mula sa paggawa ng butadiene mula sa pagkain ng alkohol na may unti-unting paglipat sa paggawa ng mga monomer mula sa langis.
Noong 1948, itinatag ni Korotkov na ang pisikal at mekanikal na mga katangian ng polimer ay nagpapabuti sa isang pagtaas sa nilalaman ng mga yunit ng karagdagan sa mga posisyon ng cis-1,4; ang pinakamalaking bilang ng mga yunit ng cis ay nabuo sa pagkakaroon ng mga organolithium compound.
Noong 1955, natuklasan ni K. Ziegler ang mga bagong catalytic system na nangunguna sa proseso ng polimerisasyon gamit ang isang ionic na mekanismo upang makabuo ng mga polymer na materyales na katulad ng nakuha sa pagkakaroon ng lithium. Kasunod nito, ang mga pag-aaral na ito ay pinalalim sa Italya sa laboratoryo ng Giulio Natta.
Ang domestic industrial polyisoprene na ginawa sa lithium catalysts ay tinatawag na SKI, at ang nakuha sa presensya ng Ziegler-Natta catalytic system ay kilala sa abbreviation na SKI-3.
Noong 1956, iminungkahi ang isang paraan para sa paggawa ng stereoregular polybutadiene rubbers (SKD), na mas mataas sa frost resistance at abrasion resistance sa rubbers na nakuha mula sa natural na goma at SKI-3.
Ang mga polymer ay nakuha batay sa double copolymers ng ethylene at propylene - SKEPs (1955-1957). Ang mga goma na ito ay walang dobleng mga bono sa istraktura ng polimer; para sa kadahilanang ito, ang mga goma batay sa kanila ay napaka-lumalaban sa mga agresibong kapaligiran, bilang karagdagan, sila ay lumalaban sa abrasion.
Noong 1960s Ang pang-industriya na produksyon ng SKD at SKI-3 rubbers ay pinagkadalubhasaan sa Sterlitamak, Togliatti, at Volzhsk. Sa pangkalahatan, ang lahat ng mga negosyong ito ay gumamit ng mga monomer na nakuha mula sa langis kaysa sa alkohol bilang feedstock.
Ang mga copolymer ng butadiene at isoprene ay nagsimulang mabilis na palitan ang natural na goma sa paggawa ng mga gulong ng kotse. Kaya, kung noong 1950 ang bahagi ng K. s. sa kabuuang produksyon ng natural at sintetikong goma ay humigit-kumulang 22%, noong 1960 ay humigit-kumulang 48%, pagkatapos noong 1971 ay tumaas ito sa ~60% (5 milyong tonelada ng sintetiko at 3 milyong tonelada ng natural na goma), noong 1985 mayroong 12 milyon tonelada ng sintetikong goma ang ginawa at 4 na milyong tonelada lamang ng natural na goma. Sa simula ng 1970s. May isang opinyon na ang mga sintetikong goma ay papalitan ang mga natural. Gayunpaman, bilang isang resulta ng embargo ng langis noong 1973, ang mga presyo ng langis ay tumaas nang husto at kasabay nito, ang mga malalaking hakbang ay ginawa sa paggawa ng natural na goma sa Malaysia, na naging posible upang mapababa ang presyo nito. Hanggang ngayon, hindi maalis ang natural na goma sa industriya ng gulong. Kaya, ang Japan, na walang sariling likas na reserbang langis, ay mas kumikita sa pagbili ng natural na goma mula sa Malaysia at Indonesia. Ang Russia, na may malaking reserbang langis, ay hindi dapat magpabaya sa umiiral na mga teknolohiya at kapasidad para sa paggawa ng sintetikong goma.
Ang matinding pag-unlad sa larangan ng teknolohiya ng goma sa USSR at Alemanya bago ang Ikalawang Digmaang Pandaigdig ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na naunawaan ng mga bansang ito na sa kaganapan ng digmaan ay mapuputol sila mula sa mga suplay ng natural na goma. Ang Estados Unidos ay lumapit sa isyu nang iba; ang Estados Unidos ay naghangad na lumikha ng isang estratehikong reserba ng natural na goma. Gaya ng ipinakita ng buhay, hindi sapat ang mga reserba nang salakayin ng Japan ang Timog Silangang Asya noong 1941. Sa mga naisulat na ay malinaw na ang goma ay may mahalagang papel sa pulitika ng mundo.
Mga resin ng phenol-formaldehyde.
Ang unang proseso sa mundo para sa pang-industriya na produksyon ng isang ganap na sintetikong polimer ay na-patent ni L. Baekeland noong 1907. Pina-patent ni L. Baekeland ang tinatawag na. Ang Bakelite resin ay isang condensation product ng phenol at formaldehyde, na nagiging three-dimensional polymer kapag pinainit. Ang Bakelite ay ginamit nang ilang dekada bilang isang materyal para sa mga de-koryenteng enclosure at ngayon ay ginagamit bilang isang panali at pandikit. Ang nakatuklas ng reaksyon sa pagitan ng phenol at formaldehyde ay si A. Bayer, na naobserbahan ang pagbuo ng dagta sa reaksyong ito noong 1872, ngunit hindi siya interesado sa resulta. Mula 1940s hanggang kalagitnaan ng 1970s. Dahil sa paglitaw ng mga bagong uri ng plastik, ang bahagi ng phenolic resins ay mabilis na bumababa. Ngunit simula noong 1975, nagsimula muli ang mabilis na paglaki ng produksyon ng mga polimer na ito para sa mga pangangailangan ng aviation, rocketry, astronautics, atbp., pati na rin dahil sa pagbagsak ng mga reserbang langis. Ang katotohanan ay ang phenol ay nakuha mula sa karbon, ang mga reserbang kung saan ay hindi maihahambing na lumampas sa mga langis. Bilang karagdagan, batay sa phenol-formaldehyde resins, mayroong isang malawak na hanay ng mga materyales para sa mga pangangailangan ng thermal insulation (chipboard, fiberboard), na naging may kaugnayan sa paglaban sa krisis sa enerhiya.
Polyethylene at polypropylene.
Ang ethylene ay napakahirap i-polymerize. Ang polymerization ng ethylene ay unang naobserbahan noong 1933 bilang side reaction. Noong 1937, binuo ng mga English chemist ang unang pang-industriya na pamamaraan para sa paggawa ng polyethylene, at noong 1946 nagsimula ang paggawa ng mga bote ng polyethylene.
Noong 1954, natuklasan nina Karl Ziegler at Giulio Natta ang isang bagong organometallic catalyst, salamat sa kung saan nagawa nilang magsagawa ng ionic polymerization ng polyethylene sa atmospheric pressure at temperatura na 60 ° C.
Nakakuha din sila ng stereoregular polypropylene gamit ang isang metal complex catalyst.
Polytetrafluoroethylene (Teflon).
Ito ay hindi sinasadyang natuklasan noong 1938 ni R. Plunkett, na naobserbahan ang kusang pagbuo ng isang puting pulbos na masa sa mga cylinder na may tetrafluoroethylene. Noong 1941, na-patent niya ang kanyang teknolohiya (USA, DuPont). Noong 1954, iminungkahi ng inhinyero ng Pranses na si Marc Gregor ang paggamit ng Teflon bilang patong para sa mga kagamitan sa pagluluto. Ang Teflon ay sobrang chemically inert, at ang temperatura ng paglambot nito ay umabot sa halos 300 0 C.
Polisterin.
Noong 1866, kinilala ni M. Berthelot ang pagbuo ng isang solidong masa mula sa styrene sa pag-init bilang isang proseso ng polimerisasyon. Noong 1946, itinatag ni G. Staudinger ang mekanismo ng reaksyong ito. Ang polystyrene ay unang ginawa sa Germany noong 1931.
Polymethyl methacrylate.
Ang polymethyl methacrylate (PMMA) o plexiglass o plexiglass ay nilikha noong 1928. Noong 1933, nagsimula ang produksyon ng PMMA sa Germany, noong 1936 PMMA ay nakuha sa USSR sa Plastics Research Institute. Ang polimer ay malawakang ginagamit sa industriya ng abyasyon, industriya ng sasakyan, at konstruksyon.
Polyvinyl chloride.
Ang polymerization ng vinyl chloride ay unang isinagawa noong 1872 ng German chemist na si Eugen Baumann. Ang merito ng mananaliksik na ito ay ang pagbuo ng isang paraan para sa radikal na polimerisasyon ng vinyl chloride sa pagkakaroon ng mga organic peroxide. Ang aktibong praktikal na paggamit ng polyvinyl chloride (PVC) ay nagsimula lamang noong kalagitnaan ng ika-20 siglo. Ang problema ay ang purong PVC ay may maraming disadvantages. Sa temperatura ng silid ito ay napaka malutong at hindi nababanat. Bilang karagdagan, mahirap matunaw o matunaw, na ginagawang napakahirap i-recycle ang polimer. Noong 30s Nakahanap ang mga siyentipiko ng mga stabilizer na nagpapataas ng resistensya ng PVC sa init at liwanag. Ang isang bagong materyal - plasticized polyvinyl chloride - ay naging laganap.
Ang unang kemikal na hibla ay nakuha noong 1884 ng French chemist na si N. Chardonnay. Ang kanyang pangunahing pananaliksik ay nauugnay sa pagbuo ng teknolohiya ng nitrocellulose fiber (nitrosilk). Noong 1892, pinagkadalubhasaan ang paraan ng produksyon ng viscose fiber. Ang unang acetate fibers ay nagsimulang gawin sa parehong oras sa England at USA.
Ang mga polyvinyl chloride fibers ay nagsimulang gawin noong 1934, at ang mga fibers batay sa isang copolymer ng vinyl chloride na may vinyl acetate (vignon) mula noong 1937. Noong 1939. lumitaw ang mga polyamide fibers, at noong 1943 polyacrylonitrile (Orlon).
Ang paglikha ng teknolohiya ng hibla ay nauugnay sa mga pangalan ng naturang mga siyentipiko bilang Cloete, na hinulaang ang posibilidad na makagawa ng mga hibla mula sa polyvinyl chloride noong 1913, at G. Staudinger, na noong 1927 ay nakakuha ng mga hibla mula sa isang natutunaw na polyoxymethylene at polyethylene oxide.
Sa USSR, nang nakapag-iisa sa USA at Germany, noong 1947 ang mga resulta ng pananaliksik ng Knunyants, Rogovin at Romashevsky sa paggawa ng mga polyamide fibers ay nai-publish.
Noong 1936, nilikha ang teknolohiya ng synthetic polyhexamethylene adipamide, batay sa kung saan nagsimula ang paggawa ng nylon fiber noong 1939.
Sa USA, noong 1939, nagsimula ang paggawa ng nylon-6,6 fiber batay sa caprolactam.
Ang teknolohiya ng polyacrylonitrile fibers ay binuo nang sabay-sabay at nakapag-iisa sa USA at Germany; noong 1934, nagsimula ang USA na gumawa ng polyamide fiber sa planta ng DuPont. Sa Germany, nagsimula ang produksyon nito pagkalipas ng ilang taon.
Sa USSR, ang unang batch ng nylon fiber ay ginawa noong 1948; noong 1957, ang unang pag-install para sa paggawa ng lavsan fiber ay nagsimulang gumana; noong 1960s. nagsimula ang produksyon ng "nitron" fiber batay sa polyacrylonitrile.
Sa simula pa lamang, ang mga negosyo na gumagawa ng mga hibla ng kemikal ay lubos na dalubhasa, ngunit habang tumaas ang iba't ibang mga hibla, lumawak ang profile ng mga pabrika ng hibla ng kemikal, at gumagawa na sila ng 3-4 na uri ng mga hibla.
Hanggang sa kalagitnaan ng 1930s. Ang lahat ng produksyon ng mga pintura at barnis sa ating bansa ay batay sa mga imported na hilaw na materyales. Noong 1936 lamang nagsimula ang paggawa ng mga glyphthalic resin para sa paggawa ng kaukulang mga barnis. Ang synthesis ng alkyd resins sa pamamagitan ng reacting glycerin, rosin at tung oil ay nagpalaya sa bansa mula sa pag-import ng mga copal (ang copal ay isang matigas, parang amber na natural na resin).
Noong 1947-1948 Ang mga workshop para sa paggawa ng urea, melamine, at phenol-formaldehyde resins ay inilunsad sa Moscow at Yaroslavl. Nagsimula ang pagbuo ng mga resin ng pentaphthalic, kung saan ang gliserin ay pinalitan ng pentaerythritol.
Mula noong 1951, nagsimula ang paggawa ng mga barnis batay sa perchlorovinyl resins para sa industriya ng aviation at transportasyon ng riles. Noong 1950s Ang mga barnis na nalulusaw sa alkohol ay nilikha batay sa mga copolymer ng butyl methacrylate na may methyl methacrylate, methacrylamide, acrylonitrile, at methacrylic acid. Ilang dosenang tatak ng mga barnis, panimulang aklat at enamel ang nilikha, kasama. barnisan DS-583, na ginagawa pa rin hanggang ngayon. Kasabay nito, pinagkadalubhasaan ang paggawa ng A-15, isang copolymer ng vinyl chloride na may vinyl acetate. Ang kumbinasyon ng A-15 na may mga epoxy resin ay naging posible upang lumikha ng mga anti-corrosion na pintura at bawasan ang bilang ng mga layer ng pintura sa panahon ng aplikasyon.
Mula noong 1956, ang automotive nitro enamels ay ganap na pinalitan ng mga alkyd-melamine.
Noong 1963, pinagkadalubhasaan ang paggawa ng mga epoxy resin para sa mga pangangailangan ng industriya ng pintura at barnis, pati na rin ang mga anti-fouling coatings batay sa chlorinated polyvinyl chloride.
Noong 1976-1980 Ang mga asosasyon ng pananaliksik at produksyon at isang independiyenteng instituto ng pananaliksik at disenyo para sa mga hindi organikong pigment at mga coatings ng barko ay nilikha.
Sa kasalukuyan, halos lahat ng uri ng mga polymer na materyales ay ginagamit upang makabuo ng mga komposisyon ng pintura at barnisan para sa iba't ibang layunin: epoxy resins, urethane elastomers, chloroprene rubbers, fluorine rubbers, polyacrylates, polyorganosiloxanes, atbp.
1. Encyclopedia of polymers sa 3 volume. M.: Publishing house "Soviet Encyclopedia", 1974-1977.
2. Chemical encyclopedia sa 5 volume. M.: Great Russian Encyclopedia, 1992.
3. K. Manalov Mahusay na chemist sa 2 tomo, M.: Mir, 1986.
4. O. I. Tuzhikov Kasaysayan at pamamaraan ng pag-unlad ng agham at industriya ng polimer, Volgograd: 1999.
5. V. Strube. Mga paraan ng pag-unlad ng kimika sa 2 volume, volume 2., M.: Mir, 1984.
6. J. H. Briston, L. L. Katan Polymer films M.: Chemistry, 1993.
7. Yu. D. Semchikov High-molecular compounds M.: Publishing Center "Academy", 2003.
Mga polimer
Gayunpaman, mayroong maraming mga direksyon na ginagawang posible na gumamit ng mga higanteng molekula para sa mapayapang layunin. Kaya, kung ang ganap na nitrated cellulose ay isang paputok at maaari lamang gamitin bilang ganoon, kung gayon ang bahagyang nitrated cellulose ( pyroxylin) ay mas ligtas na hawakan at maaaring gamitin hindi lamang para sa mga layuning militar.
Ang Amerikanong imbentor na si John Wesley Hyatt (1837-1920), na nagsisikap na manalo ng isang premyo na itinatag para sa paglikha ng isang ivory na kapalit para sa mga bola ng bilyar, una sa lahat ay nagbigay-pansin sa bahagyang nitrated cellulose. Natunaw niya ito sa pinaghalong alkohol at eter at nagdagdag ng camphor para mas madaling maproseso ang bagong substance. Sa pamamagitan ng 1869 Hyatt ay nagkaroon ng kung ano ang kanyang tinatawag seluloid, at nanalo ng premyo. Ang seluloid ay ang unang gawa ng tao plastik- isang materyal na maaaring ihagis sa mga hulma.
Gayunpaman, tulad ng nangyari, ang bahagyang nitrated cellulose ay hindi lamang maaaring hubugin sa mga bola, ngunit iginuhit din sa mga hibla at pelikula. Ang French chemist na si Louis Marie Guillard Bernigo, Count of Chardonnay (1839-1924), ay nakakuha ng mga naturang fibers sa pamamagitan ng pagpindot ng nitrocellulose solution sa pamamagitan ng napakanipis na mga butas. Ang solvent ay sumingaw halos kaagad.
Mula sa mga nagresultang mga hibla posible na maghabi ng isang materyal na kahawig ng sutla sa kinang nito. Noong 1884, pinatent ni Chardonnay ang kanyang rayon. Pinangalanan ni Chardonnay ang telang ito rehiyon- naglalabas ng liwanag, habang kumikinang ang tela at tila naglalabas ng liwanag.
Utang namin ang hitsura ng mga plastik na pelikula sa Amerikanong imbentor na si George Eastman (1854-1932). Si Eastman ay interesado sa photography. Sa pagtatangkang pasimplehin ang proseso ng pag-unlad, sinimulan niyang paghaluin ang isang emulsyon ng mga pilak na compound na may gulaman upang gawing tuyo ang emulsyon. Ang pinaghalong nakuha sa ganitong paraan ay maaaring maimbak at, samakatuwid, handa para sa hinaharap na paggamit. Noong 1884, pinalitan ng Eastman ang mga glass plate ng mga celluloid.
Ang seluloid ay hindi sumasabog, ngunit ito ay lubos na nasusunog, na maaaring magdulot ng sunog, kaya nagsimulang maghanap ang Eastman ng hindi gaanong nasusunog na mga materyales. Kapag ang mga grupo ng acetyl ay ipinakilala sa cellulose sa halip na mga pangkat ng nitro, ang nagresultang produkto ay nanatiling kasing plastik ng nitrocellulose, ngunit hindi na ito nasusunog. Mula noong 1924, nagsimulang gamitin ang mga pelikulang cellulose acetate sa paggawa ng mga pelikula, dahil ang umuunlad na industriya ng pelikula ay lubhang nangangailangan ng isang celluloid substitute.
Sa pamamagitan ng pag-aaral ng mga high-molecular-weight na natural compound, umaasa ang mga chemist na hindi lamang makuha ang kanilang mga sintetikong analogue, kundi makatuklas din ng mga bagong uri ng compound. Ang isa sa mga pamamaraan para sa synthesis ng mga higanteng molekula ay polimerisasyon ng mga monomer(Ang monomer ay isang sangkap na ang mga molekula ay may kakayahang tumugon sa isa't isa o sa mga molekula ng iba pang mga sangkap upang bumuo ng isang polimer).
Ang paraan ng pagsasama-sama ng mga monomer sa isang higanteng molekula ay maaaring ipaliwanag kahit man lang gamit ang halimbawa ng ethylene C 2 H 4. Isulat natin ang mga pormula ng istruktura ng dalawang molekula ng ethylene:
Isipin natin na ang isang hydrogen atom ay lumipat mula sa isang molekula patungo sa isa pa, bilang isang resulta, sa halip na isang double bond, isang libreng solong bono ang lilitaw sa molekula na ito. Ang isang libreng bono ay lumitaw din sa unang molekula kung saan umalis ang hydrogen. Samakatuwid, ang dalawang molekula na ito ay maaaring kumonekta sa isa't isa.
Ang nasabing molekula ay naglalaman na ng apat na carbon atoms at isang double bond, tulad ng orihinal na ethylene molecule. Samakatuwid, kapag ang molekula na ito ay nakikipag-ugnayan sa isa pang molekula ng ethylene, ang pag-aalis ng isang hydrogen atom at ang pagkasira ng dobleng bono ay maaari ding mangyari. Ang resultang molekula ay maglalaman ng anim na carbon atoms at isang double bond. Sa ganitong paraan, ang isang molekula na may walo, sampu o higit pang mga carbon atom ay maaaring makuha nang sunud-sunod. Sa katunayan, posible na makakuha ng mga molekula ng halos anumang naibigay na haba sa ganitong paraan.
Ang Amerikanong chemist na si Leo Hendrik Baekeland (1863-1944) ay naghahanap ng kapalit ng shellac, isang waxy substance na itinago ng ilang uri ng tropikal na insekto. Para sa layuning ito, kailangan niya ng solusyon ng isang malagkit na sangkap na parang alkitran. Nagsimula ang Baekeland sa pamamagitan ng pag-polymerize ng phenol at formaldehyde at pagkuha ng isang polymer na hindi niya mahanap ang solvent. Ang katotohanang ito ay humantong sa kanya sa ideya na ang gayong solid, halos hindi matutunaw at, tulad ng nangyari, ang di-conductive na polimer ay maaaring maging isang mahalagang materyal. Halimbawa, ang mga bahagi ay maaaring i-cast mula dito na madaling maproseso sa mga makina. Noong 1909, iniulat ni Baekeland ang materyal na nakuha niya, na tinawag niya bakelite. Ang phenol-formaldehyde resin na ito ang unang sintetikong plastik, na nananatiling hindi maunahan sa ilang mga katangian.
Nakahanap din ng aplikasyon ang mga sintetikong hibla. Ang direksyon na ito ay pinangunahan ng Amerikanong chemist na si Wallace Hume Carothers (1896-1937). Kasama ang Amerikanong chemist na si Julius Arthur Newland (1878-1936), nag-imbestiga siya na may kaugnayan sa goma mga elastomer. Ang resulta ng kanyang trabaho ay ang resibo noong 1932. neoprene- isa sa mga sintetikong goma.
Sa pagpapatuloy ng kanyang pag-aaral ng polymers, tinangka ni Carothers na i-polymerize ang pinaghalong diamine at dicarboxylic acid at nakakuha ng fibrous polymer. Ang mahahabang molekula ng polimer na ito ay naglalaman ng mga kumbinasyon ng mga atomo na katulad ng mga peptide bond (tingnan ang seksyong "Protein") sa silk protein. Sa pamamagitan ng paghila ng mga hibla na ito, nakukuha natin ang tinatawag natin ngayon naylon. Nakumpleto ni Carothers ang gawaing ito bago ang kanyang maagang pagkamatay. Ang pagsiklab ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig ay nagpilit sa mga chemist na pansamantalang kalimutan ang tungkol sa pagtuklas ni Carothers. Gayunpaman, pagkatapos ng pagtatapos ng digmaan, ang naylon ay nagsimulang palitan ang sutla at sa lalong madaling panahon ay pinalitan ito (sa partikular, sa paggawa ng medyas).
Ang mga unang sintetikong polimer ay nakuha, bilang isang panuntunan, sa pamamagitan ng pagkakataon, sa pamamagitan ng pagsubok at pagkakamali, dahil kaunti ang nalalaman sa oras na iyon tungkol sa istraktura ng mga higanteng molekula at ang mekanismo ng polimerisasyon. Ang Aleman na botika na si Hermann Staudinger (1881-1965) ang unang nag-aral ng istruktura ng mga polimer at marami ang ginawa sa lugar na ito. Nagawa ni Staudinger na ihayag ang pangkalahatang prinsipyo ng pagbuo ng maraming high-molecular natural at artificial substance at nagbabalangkas ng mga paraan para sa kanilang pananaliksik at synthesis. Salamat sa gawain ni Staudinger, naging malinaw na ang pagdaragdag ng mga monomer sa bawat isa ay maaaring mangyari nang random at humantong sa pagbuo ng mga branched chain, ang lakas nito ay mas mababa.
Nagsimula ang masinsinang paghahanap para sa mga paraan upang makakuha ng linear, unbranched polymers. At noong 1953, natuklasan ng German chemist na si Karl Ziegler (1898-1973) ang kanyang sikat na titanium-aluminum catalyst, na gumawa ng polyethylene na may regular na istraktura.
Ang Italyano na chemist na si Giulio Natta (1903-1979) ay binago ang Ziegler's catalyst at bumuo ng isang paraan para sa paggawa ng isang bagong klase ng mga sintetikong high-molecular compound - stereo-regular polymers. Ang isang paraan para sa paggawa ng mga polimer na may nais na mga katangian ay binuo.
Ang isa sa mga pangunahing pinagmumulan ng mahahalagang organikong compound na kailangan para sa paggawa ng mga bagong produktong gawa ng tao ay langis. Ang likidong ito ay kilala mula pa noong sinaunang panahon, ngunit upang magamit ito sa maraming dami, kinakailangan upang tumuklas ng isang paraan upang mag-bomba ng langis mula sa malalawak na deposito sa ilalim ng lupa. Ang Amerikanong imbentor na si Edwin Laurentian Drake (1819-1880) ang unang nagsimulang mag-drill ng mga balon ng langis noong 1859. Makalipas ang isang siglo, ang langis ang naging pangunahing pinagmumulan ng mga organikong compound, init at enerhiya.
Ang isang mas mahalagang mapagkukunan ng mga organikong produkto ay karbon, bagaman sa edad ng mga panloob na makina ng pagkasunog ay madalas nating kalimutan ang tungkol dito. Ang Russian chemist na si Vladimir Nikolaevich Ipatiev (1867-1952) sa pagliko ng siglo ay nagsimulang mag-aral ng mga kumplikadong hydrocarbon na nilalaman sa langis at coal tar, at, sa partikular, upang pag-aralan ang kanilang mga reaksyon na nagaganap sa mataas na temperatura. Ang German chemist na si Friedrich Karl Rudolf Bergius (1884-1949), gamit ang data mula sa Ipatiev, na binuo noong 1912 praktikal na pamamaraan para sa paggamot sa karbon at langis na may hydrogen upang makagawa ng gasolina.
Gayunpaman, ang mga reserba ng mundo petrolyo(coal plus oil) ay limitado at hindi mapapalitan. Ang lahat ng mga pagtataya ay nagpapahiwatig na darating ang isang araw na ang mga reserbang fossil fuel ay mauubos, at na ang araw na ito ay hindi malayo, lalo na dahil ang populasyon ng mundo ay mabilis na tumataas at, dahil dito, ang pangangailangan para sa enerhiya ay tumataas.
Ministri ng Edukasyon at Agham ng Russian Federation
institusyong pang-edukasyon na nagsasarili ng pederal na estado
mas mataas na propesyonal na edukasyon
"PAMBANSANG PANANALIKSIK
TOMSK POLYTECHNIC UNIVERSITY"
Institute of Natural Resources
Direksyon ng pagsasanay (espesyalidad) Teknolohiyang kemikal
Kagawaran ng Teknolohiyang Kemikal ng Panggatong at Chemical Cybernetics
Sanaysay
Abstract na pamagat:
“ Mga likas na polimer, polimer sa paligid natin "
sa disiplina na "Introduction to Engineering"
Nakumpleto ng mga mag-aaral gr. 2D42 Nikonova Nyurguyaana
Prokopchuk Kristina
Dayanova Regina
Tinanggap ang abstract:
Moises O. E.
(Lagda)
2014
(petsa ng pag-verify ng ulat)
Tomsk 2014
1. Panimula………………………………………………………………………………………………..2
2. Konsepto ng polimer at pag-uuri ……………………………………………………….3
3. Pulpa……………………………………………………………………………………………………………………3
4. Almirol……………………………………………………………………………………………………………………5
5. Glutin……………………………………………………………………………………………………………….6
6. Casein……………………………………………………………………………………………………………………6
7. Goma…………………………………………………………………………………………………………………….7
8. Goma……………………………………………………………………………………………………………………7
9. Mga sintetikong polimer…………………………………………………………………………9
10. Mga Katangian at pinakamahalagang katangian……………………………………………………10
11. Mga reaksiyong kemikal………………………………………………………………………………………….11
12. Resibo……………………………………………………………………………………………………………………12
13. Mga polimer sa agrikultura………………………………………………………………..12
14. Mga polimer sa industriya…………………………………………………………….14
Panimula
Ang terminong "polymerism" ay ipinakilala sa agham ni I. Berzelius noong 1833 upang italaga ang isang espesyal na uri ng isomerism, kung saan ang mga sangkap (polymer) na may parehong komposisyon ay may iba't ibang mga molekular na timbang, halimbawa, ethylene at butylene, oxygen at ozone. Ang nilalaman ng terminong ito ay hindi tumutugma sa mga modernong ideya tungkol sa mga polimer. Ang "totoo" na mga sintetikong polimer ay hindi pa kilala noong panahong iyon.
Ang isang bilang ng mga polimer ay maliwanag na inihanda noong unang kalahati ng ika-19 na siglo. Gayunpaman, karaniwang sinubukan ng mga chemist na sugpuin ang polymerization at polycondensation, na humantong sa "resinization" ng mga produkto ng pangunahing reaksyon ng kemikal, ibig sabihin, sa katunayan, sa pagbuo ng mga polimer (ang mga polimer ay madalas na tinatawag na "resin"). Ang unang pagbanggit ng mga sintetikong polimer ay nagsimula noong 1838 (polyvinylidene chloride) at 1839 (polystyrene),
Ang kimika ng polimer ay lumitaw lamang na may kaugnayan sa paglikha ng teorya ng istraktura ng kemikal ni A.M. Butlerov. Pinag-aralan ni A.M. Butlerov ang kaugnayan sa pagitan ng istraktura at kamag-anak na katatagan ng mga molekula, na ipinakita sa mga reaksyon ng polymerization. Ang agham ng mga polimer ay nakatanggap ng karagdagang pag-unlad nito higit sa lahat salamat sa masinsinang paghahanap para sa mga pamamaraan ng synthesizing goma, kung saan ang mga nangungunang siyentipiko ng maraming mga bansa ay lumahok (G. Buscharda, W. Tilden, ang Aleman na siyentipiko na si K. Harries, I. L. Kondakov, S. V. Lebedev at iba pa ). Noong 30s, napatunayan ang pagkakaroon ng mga free radical at ionic polymerization na mekanismo. Ang mga gawa ni W. Carothers ay may malaking papel sa pagbuo ng mga ideya tungkol sa polycondensation.
Mula noong simula ng 20s ng ika-20 siglo, umuunlad na rin ang mga teoretikal na ideya tungkol sa istruktura ng mga polimer. Sa una, ipinapalagay na ang mga biopolymer tulad ng selulusa, almirol, goma, protina, gayundin ang ilang sintetikong polimer na katulad nila sa mga katangian (halimbawa, polyisoprene), ay binubuo ng maliliit na molekula na may hindi pangkaraniwang kakayahang mag-ugnay sa solusyon sa mga kumplikadong likas na koloidal dahil sa mga non-covalent bond (ang teorya ng "maliit na bloke"). Ang may-akda ng isang panimula na bagong konsepto ng mga polimer bilang mga sangkap na binubuo ng mga macromolecule, mga particle ng hindi karaniwang malaking molekular na timbang, ay si G. Staudinger. Ang tagumpay ng mga ideya ng siyentipikong ito ay nagpilit sa amin na isaalang-alang ang mga polimer bilang isang husay na bagong bagay ng pag-aaral sa kimika at pisika.
Konsepto at pag-uuri ng polimer
Mga polimer- mga kemikal na compound na may mataas na molekular na timbang (mula sa ilang libo hanggang maraming milyon), ang mga molekula kung saan (macromolecules) ay binubuo ng isang malaking bilang ng mga paulit-ulit na grupo (monomer units). Ang mga atomo na bumubuo sa mga macromolecule ay konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng mga puwersa ng punong-guro at (o) mga valence ng koordinasyon.
Pag-uuri.
Batay sa kanilang pinagmulan, ang mga polimer ay nahahati sa:
natural (biopolymers), halimbawa mga protina, nucleic acid, natural na resin
gawa ng tao, halimbawa polyethylene, polypropylene, phenol-formaldehyde resins.
Ang mga likas na polimer na ginagamit sa pag-imprenta ay kinabibilangan ng: polysaccharides (cellulose starch, gums), firs, glutin, casein, albumin), polydienes (goma).
Selulusa
Ang selulusa, o hibla (mula sa salitang Latin na "cellulula" - cell), ay laganap sa kalikasan. Ang selulusa ay isang malakas na fibrous substance ng organic na pinagmulan na bumubuo sa sumusuportang tissue ng lahat ng halaman (plant cells).
Mga pisikal na katangian ng selulusa
Ang mga hibla ng selulusa ay nakikilala sa pamamagitan ng kanilang kaputian, kakayahang umangkop, lakas, pagkalastiko, i.e. ang kakayahang mag-reversibly deform nang walang pagkasira kahit na sa ilalim ng mataas na mekanikal na stress, insolubility sa tubig at organic solvents, at infusibility.
Ang selulusa ay maaaring makatiis sa pag-init hanggang sa 150° nang walang pagkasira; sa mas mataas na temperatura, ang depolymerization ng cellulose at ang nauugnay na pagkawala ng lakas ay sinusunod, at sa 270° at sa itaas, ang thermal decomposition ay nagsisimula sa pagpapalabas ng mga produkto ng agnas: acetic acid, methyl alcohol, ketones, na ang natitira ay tar at karbon.
Ang istraktura ng cellulose fiber.
Ang bawat hibla ng halaman, halimbawa cotton, flax, kahoy, atbp., ay isang cell, na ang shell ay pangunahing binubuo ng selulusa. Sa loob ng hibla mayroong isang channel - isang capillary, naa-access para sa pagtagos ng hangin at kahalumigmigan. Ang mga teknikal na hibla ng selulusa ay may average na haba na 2.5-3 mm (spruce, pine, birch, poplar) at 20-25 mm (flax, cotton, hemp) na may diameter na 25 microns.
Ang cellulose plant fiber ay may fibrillar na istraktura. Ang mga fibril ay parang thread, elementarya na roll window - mga pakete ng cellulose molecule na mahigpit na konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng hydrogen bonds, 50 µm ang haba at 0.1-0.4 µm ang diameter. Malamang, ang selulusa ay bumubuo ng isang nakaayos na sistema ng mga thread - fibrils, na matatagpuan nang mas mahigpit sa paligid ng panloob na channel (capillary) ng hibla at mas maluwag sa mga panlabas na layer nito. Sa mga puwang sa pagitan ng mga fibril ay may mga micellulose at lignin, at ang kanilang nilalaman ay tumataas mula sa panloob na mga layer ng istraktura ng cell hanggang sa mga panlabas. Ang mga intercellular space ng cellulose ay napuno ng lignin.
Ang pangunahing pinagmumulan ng selulusa ay kahoy... Ang kahoy ay ang panloob na bahagi ng mga puno, na nakahiga sa ilalim ng balat at bumubuo ng pangunahing tisyu ng halaman kung saan nabuo ang puno ng kahoy.
Ang isang buhay na cell ng isang lumalagong puno ay may cellulose shell (mga pader), isang panloob na lukab na puno ng protoplasm, at isang nucleus. Ang isang buhay na cell ay may kakayahang lumaki at bumuo ng mga bagong pormasyon ng kahoy sa cambium layer, sa ilalim ng bark, taun-taon sa isang lumalagong puno.
Ang mga buhay na selula ay sumasailalim sa lignification sa paglipas ng panahon, sa huli ay humahantong sa kanilang kumpletong kamatayan, o lignification. Ang cell lignification ay nangyayari pangunahin bilang isang resulta ng paglitaw ng lignin sa loob nito. Ang kahoy ay binubuo ng 90-95% ng naturang mga patay na selula - mga hibla, na walang protoplasm at nucleus, ngunit may kakayahang paghahati, na may panloob na lukab na puno ng hangin at tubig.
Kemikal na istraktura at mga katangian ng selulusa. Ang selulusa ay isang natural na polysaccharide polymer na kabilang sa klase ng carbohydrate. Ang higanteng molekula (macromolecule) ng cellulose ay binuo mula sa paulit-ulit na paulit-ulit na mga yunit ng istruktura - β-glucose residues (O6H10O5)p. Ang bilang n, o polymerization coefficient, ay nagpapakita kung gaano karaming beses ang structural unit - ang β-glucose residue - ay nauulit sa cellulose macromolecule, at samakatuwid ay nagpapakilala sa haba ng molecular chain (molecular length) at predetermine nito molekular weight.
Ang polymerization coefficient ng cellulose ng iba't ibang pinagmulan ay iba. Kaya, para sa wood cellulose ito ay 3000, para sa cotton - 12,000, para sa flax - 36,000 (humigit-kumulang). Ipinapaliwanag nito ang mahusay na lakas ng cotton at flax fibers kumpara sa wood cellulose fibers.
Ang alkaline cellulose ay nakuha sa pamamagitan ng paggamot sa selulusa na may solusyon ng sodium hydroxide. Sa kasong ito, ang mga atomo ng hydrogen ng mga hydroxyl ng alkohol ay bahagyang o ganap na pinalitan ng mga atomo ng sodium. Ang alkaline cellulose, nang hindi nawawala ang fibrous na istraktura nito, ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagtaas ng aktibidad ng kemikal, na ginagamit sa paggawa ng mga cellulose ether, halimbawa carboxymethylcellulose.
Ang Carboxymethylcellulose (CMC) ay isang eter ng cellulose at glycolic acid. Ang pang-industriya na pamamaraan para sa paggawa ng carboxymethylcellulose ay batay sa pakikipag-ugnayan ng alkali cellulose na may monochloroacetic acid.
Ang hemicellulose ay isang cross sa pagitan ng cellulose at starch. Ang mga ito ay polysaccharides din. Ang mga molekula ng hemicellulose ay binuo mula sa mga residue ng monosaccharide: mannose (hexose) at xylose (pentose). Ang hemicellulose ay walang fibrous na istraktura. Nagsisilbi silang reserbang sustansya para sa mga halaman at pinoprotektahan sila mula sa mga impeksyon. Ang mga hemicellulose ay namamaga sa tubig at medyo madaling ma-hydrolyzed kahit na sa pamamagitan ng napakadilute acids; natutunaw sila sa 18.5% alkali. Ang hemicellulose ay hindi nakakapinsalang dumi ng selulusa na ginagamit sa paggawa ng papel. Sa kabaligtaran, ang wood cellulose na may mataas na nilalaman ng hemicellulose ay madaling gilingin, at ang papel na ginawa mula dito ay tumaas ang lakas (lalo na ang mga ibabaw), dahil ang hemicelluloses ay isang napakahusay na natural na sizing agent.
Ang lignin ay isang kemikal na hindi matatag na sangkap: sa ilalim ng impluwensya ng liwanag, kahalumigmigan, oxygen, hangin at init, ang lignin ay nawasak, bilang isang resulta kung saan ang mga hibla ng halaman ay nawawalan ng lakas at nagpapadilim. Ang lignin, hindi tulad ng selulusa, ay natutunaw sa mga dilute acid at alkalis. Ang mga pamamaraan para sa paggawa ng selulusa mula sa kahoy, dayami, tambo at iba pang mga tisyu ng halaman ay batay sa katangiang ito ng lignin. Ang istraktura ng lignin ay napakasalimuot at hindi pa sapat na pinag-aralan; Ito ay kilala na ang lignin ay isang natural na polimer, ang yunit ng istruktura kung saan ay ang nalalabi ng isang napaka-reaktibo na aromatic na alkohol - β-hydroxyconiferyl.
Ang mga polimer ay mga kemikal na compound na may mataas na mol. mass (mula sa ilang libo hanggang maraming milyon), ang mga molekula kung saan (macromolecules) ay binubuo ng isang malaking bilang ng mga paulit-ulit na grupo (monomer units). Ang mga atomo na bumubuo sa mga macromolecule ay konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng mga puwersa ng punong-guro at (o) mga valence ng koordinasyon.
Batay sa kanilang pinagmulan, ang mga polimer ay nahahati sa natural (biopolymers), halimbawa, mga protina, nucleic acid, natural na resin, at sintetiko, halimbawa, polyethylene, polypropylene, phenol-formaldehyde resins. Ang mga atom o mga grupo ng atom ay maaaring matatagpuan sa isang macromolecule sa anyo ng: isang bukas na kadena o isang pinahabang pagkakasunod-sunod ng mga cycle (linear polymers, halimbawa, natural na goma); branched chain (branched polymers, e.g. amylopectin), three-dimensional network (cross-linked polymers, e.g. cured epoxy resins). Ang mga polimer na ang mga molekula ay binubuo ng magkaparehong mga yunit ng monomer ay tinatawag na mga homopolymer (halimbawa, polyvinyl chloride, polycaproamide, cellulose). chemical polymer synthetic supramolecular
Ang mga macromolecule ng parehong komposisyon ng kemikal ay maaaring itayo mula sa mga yunit ng iba't ibang mga spatial na pagsasaayos. Kung ang mga macromolecule ay binubuo ng parehong mga stereoisomer o ng iba't ibang mga stereoisomer na nagpapalit-palit sa kadena sa isang tiyak na periodicity, ang mga polymer ay tinatawag na stereoregular.
Ang mga polimer na ang mga macromolecule ay naglalaman ng ilang uri ng mga yunit ng monomer ay tinatawag na mga copolymer. Ang mga copolymer kung saan ang mga yunit ng bawat uri ay bumubuo ng sapat na mahabang tuloy-tuloy na pagkakasunud-sunod na pumapalit sa isa't isa sa loob ng macromolecule ay tinatawag na block copolymer. Ang isa o higit pang mga kadena ng isa pang istraktura ay maaaring ikabit sa panloob (hindi terminal) na mga link ng isang macromolecule ng isang kemikal na istraktura. Ang ganitong mga copolymer ay tinatawag na graft copolymers.
Ang mga polimer kung saan ang bawat isa o ilang mga stereoisomer ng isang yunit ay bumubuo ng sapat na mahabang tuluy-tuloy na pagkakasunud-sunod na pumapalit sa isa't isa sa loob ng isang macromolecule ay tinatawag na stereoblock copolymer.
Depende sa komposisyon ng pangunahing (pangunahing) kadena, ang mga polimer ay nahahati sa: heterochain, ang pangunahing kadena na naglalaman ng mga atomo ng iba't ibang elemento, kadalasang carbon, nitrogen, silikon, posporus, at homochain, ang pangunahing kadena na kung saan ay binuo. mula sa magkatulad na mga atomo. Sa mga homochain polymers, ang pinakakaraniwan ay ang mga carbon chain polymers, ang pangunahing mga kadena na binubuo lamang ng mga carbon atom, halimbawa, polyethylene, polymethyl methacrylate, polytetrafluoroethylene. Ang mga halimbawa ng heterochain polymers ay polyester (polyethylene terephthalate, polycarbonates), polyamides, urea-formaldehyde resins, protina, at ilang organosilicon polymers. Ang mga polimer na ang mga macromolecule, kasama ng mga hydrocarbon group, ay naglalaman ng mga atomo ng mga inorganogenic na elemento ay tinatawag na organoelement. Ang isang hiwalay na pangkat ng mga polimer ay nabuo ng mga hindi organikong polimer, halimbawa, plastic sulfur, polyphosphonitrile chloride.
Mga katangian at pinakamahalagang katangian. Ang mga linear polymer ay may isang tiyak na hanay ng mga katangian ng physicochemical at mekanikal. Ang pinakamahalaga sa mga katangiang ito: ang kakayahang bumuo ng mataas na lakas na anisotropic na mataas na nakatuon sa mga hibla at pelikula, ang kakayahang sumailalim sa malalaking, pangmatagalang nababaligtad na mga pagpapapangit; ang kakayahang bumukol sa isang mataas na nababanat na estado bago matunaw; mataas na lagkit ng mga solusyon. Ang hanay ng mga katangian na ito ay dahil sa mataas na molekular na timbang, istraktura ng chain, at flexibility ng macromolecules. Kapag lumilipat mula sa mga linear na chain patungo sa branched, hiwa-hiwalay na mga three-dimensional na network at, sa wakas, sa mga siksik na istruktura ng mesh, ang hanay ng mga katangian na ito ay nagiging mas kaunti at hindi gaanong binibigkas. Highly cross-linked polymers ay hindi matutunaw, infusible at hindi kaya ng mataas na elastic deformations.
Ang mga polimer ay maaaring umiral sa mala-kristal at walang hugis na mga estado. Ang isang kinakailangang kondisyon para sa pagkikristal ay ang pagiging regular ng sapat na mahabang mga seksyon ng macromolecule. Sa crystalline polymers, maaaring lumitaw ang iba't ibang supramolecular structures (fibrils, spherulites, single crystals), ang uri nito ay higit na tumutukoy sa mga katangian ng polymer material. Ang mga supramolecular structure sa non-crystallized (amorphous) polymers ay hindi gaanong binibigkas kaysa sa mga crystalline.
Ang mga di-crystallized na polimer ay maaaring umiral sa tatlong pisikal na estado: malasalamin, lubos na nababanat at malapot. Ang mga polimer na may mababang (sa ibaba ng silid) na temperatura ng paglipat mula sa isang malasalamin patungo sa isang mataas na nababanat na estado ay tinatawag na mga elastomer, habang ang mga may mataas na temperatura ay tinatawag na mga plastik. Depende sa komposisyon ng kemikal, istraktura at kamag-anak na pag-aayos ng mga macromolecule, ang mga katangian ng mga polimer ay maaaring mag-iba sa loob ng napakalawak na mga limitasyon. Kaya, ang 1,4.-cispolybutadiene, na binuo mula sa nababaluktot na mga kadena ng hydrocarbon, sa temperatura na humigit-kumulang 20 ° C ay isang nababanat na materyal, na sa temperatura na -60 ° C ay nagbabago sa isang malasalamin na estado; Ang polymethyl methacrylate, na binuo mula sa mas mahigpit na mga kadena, sa temperatura na humigit-kumulang 20 ° C ay isang solidong malasalamin na produkto na nagiging isang mataas na nababanat na estado lamang sa 100 ° C. Ang selulusa, isang polimer na may napakahigpit na mga kadena na konektado ng mga intermolecular hydrogen bond, sa pangkalahatan ay hindi maaaring umiral sa isang mataas na elastikong estado bago ang temperatura ng pagkabulok nito.
Ang malalaking pagkakaiba sa mga katangian ng mga polimer ay maaaring maobserbahan kahit na ang mga pagkakaiba sa istruktura ng mga macromolecule ay, sa unang sulyap, maliit. Kaya, ang stereoregular na polystyrene ay isang mala-kristal na substansiya na may punto ng pagkatunaw na humigit-kumulang 235 °C, habang ang hindi-stereoregular na polystyrene ay hindi kayang mag-kristal at lumambot sa temperatura na humigit-kumulang 80 °C.
Ang mga polimer ay maaaring pumasok sa mga sumusunod na pangunahing uri ng mga reaksyon: ang pagbuo ng mga kemikal na bono sa pagitan ng mga macromolecules (tinatawag na cross-linking), halimbawa, sa panahon ng bulkanisasyon ng mga rubber at pangungulti ng katad; agnas ng mga macromolecules sa hiwalay, mas maikling mga fragment, mga reaksyon ng side functional group ng mga polymers na may mababang molekular na timbang na mga sangkap na hindi nakakaapekto sa pangunahing kadena (tinatawag na polymer-analogous na mga pagbabagong-anyo); mga reaksyong intramolecular na nagaganap sa pagitan ng mga functional na grupo ng isang macromolecule, halimbawa intramolecular cyclization. Ang cross-linking ay madalas na nangyayari kasabay ng pagkasira. Ang isang halimbawa ng polymer-analogous na pagbabago ay ang saponification ng polytyl acetate, na humahantong sa pagbuo ng polyvinyl alcohol. Ang rate ng mga reaksyon ng mga polimer na may mababang molekular na timbang na mga sangkap ay kadalasang nalilimitahan ng rate ng pagsasabog ng huli sa yugto ng polimer. Ito ay pinaka-halata sa kaso ng mga cross-linked polymers. Ang rate ng pakikipag-ugnayan ng mga macromolecule na may mababang molekular na sangkap ay kadalasang nakadepende sa likas na katangian at lokasyon ng mga kalapit na yunit na nauugnay sa reacting unit. Ang parehong naaangkop sa intramolecular reaksyon sa pagitan ng mga functional na grupo na kabilang sa parehong chain.
Ang ilang mga katangian ng polymers, halimbawa, solubility, kakayahan sa malapot na daloy, katatagan, ay napaka-sensitibo sa pagkilos ng maliit na halaga ng mga impurities o additives na tumutugon sa mga macromolecules. Kaya, upang ibahin ang anyo ng isang linear polymer mula sa natutunaw hanggang sa ganap na hindi matutunaw, ito ay sapat na upang bumuo ng 1-2 cross-link bawat macromolecule.
Ang pinakamahalagang katangian ng mga polimer ay ang kanilang kemikal na komposisyon, molekular na timbang at pamamahagi ng timbang ng molekular, ang antas ng pagsasanga at kakayahang umangkop ng mga macromolecule, stereoregularity, at iba pa. Ang mga katangian ng polimer ay nakasalalay nang malaki sa mga katangiang ito.
Ang mga likas na polimer ay nabuo sa panahon ng proseso ng biosynthesis sa mga selula ng mga nabubuhay na organismo. Gamit ang pagkuha, fractional precipitation at iba pang mga pamamaraan, maaari silang ihiwalay sa mga materyales ng halaman at hayop. Ang mga sintetikong polimer ay ginawa ng polymerization at polycondensation. Ang mga carbochain polymers ay karaniwang synthesize sa pamamagitan ng polymerization ng mga monomer na may isa o higit pang maramihang mga carbon bond o monomer na naglalaman ng hindi matatag na mga carbocyclic group (halimbawa, mula sa cyclopropane at mga derivatives nito). mga bono ng isang elemento ng carbon (halimbawa, C=O , C=N, N=C=O) o mahinang heterocyclic na grupo.
Ngayon ay maaari nating pag-usapan ang tungkol sa hindi bababa sa apat na pangunahing mga lugar ng paggamit ng mga materyales ng polimer sa agrikultura. Parehong sa domestic at sa mundo na pagsasanay, ang unang lugar ay nabibilang sa mga pelikula. Salamat sa paggamit ng perforated mulching film sa mga bukid, ang ani ng ilang mga pananim ay tumataas ng hanggang 30%, at ang ripening time ay pinabilis ng 10-14 na araw.
Ang paggamit ng polyethylene film para sa waterproofing na nilikha ng mga reservoir ay nagsisiguro ng isang makabuluhang pagbawas sa mga pagkawala ng nakaimbak na kahalumigmigan. Ang pagtatakip ng haylage, silage, at roughage na may pelikula ay nagsisiguro sa kanilang mas mahusay na pangangalaga kahit na sa masamang kondisyon ng panahon. Ngunit ang pangunahing lugar ng paggamit ng mga materyales sa polimer ng pelikula sa agrikultura ay ang pagtatayo at pagpapatakbo ng mga greenhouse ng pelikula. Sa kasalukuyan, naging teknikal na posible na gumawa ng mga sheet ng pelikula hanggang sa 16 m ang lapad, at ginagawang posible na magtayo ng mga greenhouse ng pelikula na may base na lapad na hanggang 7.5 at haba ng hanggang 200 m. Sa naturang mga greenhouse, lahat ng agrikultura ang trabaho ay maaaring isagawa sa mekanisado; Bukod dito, pinapayagan ka ng mga greenhouse na ito na palaguin ang ani sa buong taon. Sa malamig na panahon, ang mga greenhouse ay pinainit muli gamit ang mga polymer pipe na nakabaon sa lupa sa lalim na 60-70 cm.
Mula sa punto ng view ng kemikal na istraktura ng mga polymer na ginagamit sa mga greenhouse ng ganitong uri, mapapansin ng isa ang nangingibabaw na paggamit ng polyethylene, unplasticized polyvinyl chloride at, sa isang mas mababang lawak, polyamides. Ang mga polyethylene film ay nailalarawan sa pamamagitan ng mas mahusay na paghahatid ng liwanag, mas mahusay na mga katangian ng lakas, ngunit mas mahinang paglaban sa panahon at medyo mataas na pagkawala ng init. Maaari lamang silang maglingkod nang maayos sa loob ng 1-2 season. Ang polyamide at iba pang mga pelikula ay bihira pa ring ginagamit.
Ang iba pang dalawang pangunahing lugar ng paggamit ng mga polymer na materyales sa agrikultura ay ang konstruksyon, lalo na ang mga gusali ng hayop, at mechanical engineering.
Ang isang espesyal na kultura ng mga microbes ay lumago sa mga ginugol na sulfite na alak sa mga espesyal na fermenter sa 38 ° C, habang ang ammonia ay idinagdag doon. Ang ani ng feed protein ay 50-55%; ito ay kinakain ng may gana sa mga baboy at manok.
Ayon sa kaugalian, maraming mga sporting event ang ginaganap sa mga grass court. Football, tennis, croquet... Sa kasamaang palad, ang dynamic na pag-unlad ng sports, peak load sa layunin o sa net ay humahantong sa katotohanan na ang damo ay walang oras na lumago mula sa isang kumpetisyon patungo sa isa pa. At walang dami ng mga trick ng mga hardinero ang makayanan ito. Posible, siyempre, na magdaos ng mga katulad na kumpetisyon sa, halimbawa, mga ibabaw ng aspalto, ngunit paano ang mga tradisyonal na palakasan? Ang mga sintetikong materyales ay dumating upang iligtas. Ang polyamide film na may kapal na 1/40 mm (25 microns) ay pinutol sa mga piraso na 1.27 mm ang lapad, nakaunat, crimped, at pagkatapos ay pinag-intertwined upang makakuha ng magaan, makapal na masa na gayahin ang damo. Upang maiwasan ang sunog, ang mga fire retardant ay idinagdag sa polymer nang maaga, at upang maiwasan ang mga electrical spark na mahulog sa ilalim ng mga paa ng mga atleta, isang antistatic agent ang ginagamit. Ang mga sintetikong banig ng damo ay nakadikit sa inihandang base - at pagkatapos ay handa na ang isang grass court o football field, o iba pang palakasan. At habang ang mga indibidwal na seksyon ng larangan ng paglalaro ay napuputol, maaari silang palitan ng mga bagong banig na ginawa gamit ang parehong teknolohiya at ang parehong berdeng kulay.
Hindi nakakagulat na ang industriyang ito ang pangunahing mamimili ng halos lahat ng mga materyales na ginawa sa ating bansa, kabilang ang mga polimer. Ang paggamit ng mga polymer na materyales sa mechanical engineering ay lumalaki sa bilis na walang precedent sa buong kasaysayan ng tao. Halimbawa, noong 1976 1. ang mechanical engineering ng ating bansa ay kumonsumo ng 800,000 tonelada ng mga plastik, at noong 1960 - 116,000 tonelada lamang. mechanical engineering plastics, at noong 1980 ang bahagi ng mechanical engineering sa paggamit ng plastic ay bumaba sa 28%. At ang punto dito ay hindi na ang pangangailangan ay maaaring bumaba, ngunit ang ibang mga sektor ng pambansang ekonomiya ay nagsimulang gumamit ng mga polymer na materyales sa agrikultura, konstruksiyon, at mga industriya ng ilaw at pagkain nang mas masinsinang.
Angkop na tandaan na sa mga nakaraang taon ang pag-andar ng mga materyales ng polimer sa anumang industriya ay medyo nagbago. Parami nang parami ang mga responsableng gawain ay nagsimulang pagkatiwalaan sa mga polimer. Parami nang parami ang medyo maliit, ngunit ang mga istrukturang kumplikado at kritikal na mga bahagi ng mga makina at mekanismo ay nagsimulang gawin mula sa mga polimer, at sa parehong oras, ang mga polimer ay lalong nagsimulang gamitin sa paggawa ng mga malalaking bahagi ng katawan ng mga makina at mga mekanismo na nagdadala. makabuluhang load. Ang isa pang lugar na tiyak sa mga polimer, kung saan ang kanilang mga pakinabang sa anumang iba pang mga materyales ay malinaw na ipinakita, ay ang lugar ng panloob at panlabas na pagtatapos.
Ang isa pang lugar ng aplikasyon ng mga materyales ng polimer sa mechanical engineering, na karapat-dapat sa espesyal na pagbanggit, ay ang paggawa ng mga tool sa pagputol ng metal. Habang lumalawak ang paggamit ng malalakas na bakal at haluang metal, mas mahigpit na mga kinakailangan ang inilalagay sa mga tool sa pagpoproseso. At dito rin, ang mga plastik ay sumagip sa toolmaker at machine operator. Ngunit hindi masyadong ordinaryong mga plastik ng napakataas na tigas, ang mga naglalakas-loob na makipagkumpetensya kahit na sa brilyante. Ang hari ng katigasan, ang brilyante, ay hindi pa napapatalsik sa kanyang trono, ngunit ang mga bagay ay papalapit na. Ang ilang mga oxides (halimbawa, mula sa genus ng cubic zirconia), nitride, carbide, ngayon ay nagpapakita ng hindi gaanong katigasan, at mas mataas na paglaban sa init. Ang problema ay mas mahal pa rin ang mga ito kaysa sa natural at sintetikong mga diamante, at bukod pa, mayroon silang "royal flaw" - karamihan ay marupok. Kaya, upang maiwasan ang mga ito mula sa pag-crack, ang bawat butil ng naturang nakasasakit ay dapat na napapalibutan ng polymer packaging, kadalasang gawa sa phenol-formaldehyde resins. Samakatuwid, ngayon tatlong quarter ng mga nakasasakit na tool ay ginawa gamit ang mga sintetikong resin.
Ito ay ilan lamang sa mga halimbawa ng mga pangunahing uso sa pagpapakilala ng mga polymer na materyales sa mga sub-sektor ng mechanical engineering. Ang industriya ng automotiko ngayon ay sumasakop sa unang lugar sa mga tuntunin ng paglago sa paggamit ng mga plastik sa iba pang mga sub-sektor. Sampung taon na ang nakalilipas, mula 7 hanggang 12 uri ng iba't ibang mga plastik ang ginamit sa mga kotse; sa pagtatapos ng 70s, ang bilang na ito ay lumampas sa 30. Mula sa punto ng view ng kemikal na istraktura, tulad ng inaasahan ng isa, ang mga unang lugar sa mga tuntunin ng lakas ng tunog ay inookupahan ng mga styrene plastic, polyvinyl chloride at polyolefins. Ang mga ito ay bahagyang mas mababa sa kanila, ngunit ang mga polyurethanes, polyester, acrylates at iba pang mga polymer ay aktibong nakakakuha.
Ang listahan ng mga piyesa ng kotse na ginawa mula sa mga polymer sa ilang partikular na modelo sa mga araw na ito ay aabot ng higit sa isang pahina. Mga katawan at cabin, mga kasangkapan at insulation ng kuryente, panloob na trim at bumper, radiator at armrest, hose, upuan, pinto, hood. Bukod dito, maraming iba't ibang mga kumpanya sa ibang bansa ang nag-anunsyo ng pagsisimula ng paggawa ng mga all-plastic na kotse. Ang pinaka-katangiang mga uso sa paggamit ng mga plastik para sa industriya ng sasakyan ay, sa pangkalahatan, kapareho ng sa ibang mga sub-sektor. Una, nakakatipid ito ng mga materyales: walang basura o mababang basurang paghuhulma ng malalaking bloke at assemblies. Pangalawa, salamat sa paggamit ng magaan at magaan na polymer na materyales, ang kabuuang bigat ng kotse ay nabawasan, na nangangahulugan na ang gasolina ay mai-save sa panahon ng operasyon nito. Pangatlo, ginawa bilang isang yunit, ang mga bloke ng mga bahaging plastik ay makabuluhang pinasimple ang pagpupulong at nakakatipid sa paggawa.
Sa pamamagitan ng paraan, ang parehong mga pakinabang ay nagpapasigla sa malawakang paggamit ng mga materyales ng polimer sa industriya ng aviation. Halimbawa, ang pagpapalit ng isang aluminyo na haluang metal na may graphite na plastik sa paggawa ng isang slat ng pakpak ng sasakyang panghimpapawid ay nagpapahintulot sa iyo na bawasan ang bilang ng mga bahagi mula 47 hanggang 14, mga fastener mula 1464 hanggang 8 bolts, bawasan ang timbang ng 22%, at gastos ng 25%. Kasabay nito, ang margin ng kaligtasan ng produkto ay 178%. Inirerekomenda na gumawa ng helicopter blades at jet engine fan blades mula sa polycondensation resins na puno ng aluminosilicate fibers, na nagpapababa sa bigat ng sasakyang panghimpapawid habang pinapanatili ang lakas at pagiging maaasahan. Ayon sa English patent No. 2047188, ang paglalagay ng mga load-bearing surface ng aircraft o helicopter rotor blades na may layer ng polyurethane na may kapal na 0.65 mm lamang ay nagpapataas ng kanilang paglaban sa pagguho ng ulan ng 1.5-2 beses. Ang mga mahigpit na kinakailangan ay itinakda sa harap ng mga taga-disenyo ng unang Anglo-French na supersonic na pampasaherong sasakyang panghimpapawid, Concorde. Kinakalkula na ang alitan sa atmospera ay magpapainit sa panlabas na ibabaw ng sasakyang panghimpapawid sa 120-150° C, at kasabay nito ay kinakailangan na hindi ito dapat sumuko sa pagguho nang hindi bababa sa 20,000 oras. Ang isang solusyon sa problema ay natagpuan sa pamamagitan ng patong sa ibabaw ng proteksyon ng sasakyang panghimpapawid ng isang manipis na pelikula ng fluoroplastic.