Makromoleküller arasındaki bağlantı zayıf van der Waals kuvvetleri kullanılarak gerçekleştiriliyorsa, kimyasal bağlar - termosetler yoluyla ise bunlara termoplastik denir. Doğrusal polimerler arasında örneğin selüloz, dallanmış polimerler, örneğin amilopektin bulunur ve karmaşık uzamsal üç boyutlu yapılara sahip polimerler vardır.
Bir polimerin yapısında, birkaç atom içeren tekrarlanan bir yapısal parça olan bir monomer birimi ayırt edilebilir. Polimerler, aynı yapıya sahip çok sayıda tekrar eden gruptan (birimlerden) oluşur; örneğin, polivinil klorür (-CH2-CHCl-) n, doğal kauçuk vb. Molekülleri çeşitli türlerde içeren yüksek moleküler bileşikler tekrarlanan gruplara kopolimer veya heteropolimer denir.
Polimerizasyon veya polikondensasyon reaksiyonları sonucunda monomerlerden bir polimer oluşur. Polimerler çok sayıda doğal bileşik içerir: proteinler, nükleik asitler, polisakkaritler, kauçuk ve diğer organik maddeler. Çoğu durumda bu kavram organik bileşikleri ifade eder ancak birçok inorganik polimer de vardır. Polimerizasyon reaksiyonları, polikondensasyon ve kimyasal dönüşümler yoluyla doğal kökenli elementlerin en basit bileşiklerine dayanarak sentetik olarak çok sayıda polimer elde edilir. Polimerlerin isimleri monomerin adından ön ek ile oluşturulur. poli-: poli etilen, poli propilen, poli vinil asetat vb.
Ansiklopedik YouTube
-
1 / 5
Özel mekanik özellikler
- esneklik - nispeten küçük bir yük (kauçuklar) altında yüksek geri dönüşümlü deformasyonlara maruz kalma yeteneği;
- camsı ve kristal polimerlerin (plastikler, organik cam) düşük kırılganlığı;
- makromoleküllerin yönlendirilmiş bir mekanik alanın etkisi altında yönlenme yeteneği (elyaf ve film üretiminde kullanılır).
Polimer çözeltilerin özellikleri:
- düşük polimer konsantrasyonunda yüksek çözelti viskozitesi;
- Polimerin çözünmesi şişme aşamasında gerçekleşir.
Özel kimyasal özellikler:
- küçük miktarlardaki reaktifin (kauçuğun vulkanizasyonu, derinin tabaklanması vb.) etkisi altında fiziksel ve mekanik özelliklerini önemli ölçüde değiştirme yeteneği.
Polimerlerin özel özellikleri sadece büyük moleküler ağırlıklarıyla değil, aynı zamanda makromoleküllerin zincir yapısına sahip olması ve esnek olmasıyla da açıklanmaktadır.
sınıflandırma
Kimyasal bileşimlerine göre tüm polimerler ikiye ayrılır: organik, organoelement, inorganik.
- Organik polimerler.
- Organoelement polimerleri. Organik radikallerin ana zincirinde organik radikallerle birleşen inorganik atomlar (Si, Ti, Al) içerirler. Doğada mevcut değiller. Yapay olarak elde edilen bir temsilci organosilikon bileşikleridir.
- İnorganik polimerler. Tekrarlanan ünitede C-C bağları içermezler ancak yan ikame ediciler olarak organik radikalleri içerebilmektedirler.
Teknolojide polimerlerin genellikle cam elyafı gibi kompozit malzemelerin bileşenleri olarak kullanıldığına dikkat edilmelidir. Tüm bileşenleri polimer olan (farklı bileşimlere ve özelliklere sahip) kompozit malzemeler mümkündür.
Makromoleküllerin şekline bağlı olarak polimerler doğrusal, dallanmış (özel bir durum yıldız şeklinde), şerit, düz, tarak şeklinde, polimer ağları vb.
Polimerler polariteye (çeşitli sıvılardaki çözünürlüğü etkileyen) göre sınıflandırılır. Polimer birimlerinin polaritesi, pozitif ve negatif yüklerin izole edilmiş dağılımına sahip moleküller olan dipollerin bileşimlerindeki mevcudiyeti ile belirlenir. Polar olmayan birimlerde atomik bağların dipol momentleri karşılıklı olarak telafi edilir. Birimleri önemli polariteye sahip olan polimerlere denir. hidrofilik veya kutupsal. Polar olmayan birimlere sahip polimerler - polar olmayan, hidrofobik. Hem polar hem de polar olmayan birimleri içeren polimerlere denir. amfifilik. Her birimi hem polar hem de polar olmayan büyük gruplar içeren homopolimerlerin adlandırılması önerilmektedir. amfifilik homopolimerler.
Isıtmayla ilgili olarak polimerler ikiye ayrılır: termoplastik Ve ısıyla sertleşen. Termoplastik polimerler (polietilen, polipropilen, polistiren) ısıtıldığında yumuşar, hatta erir ve soğutulduğunda sertleşir. Bu süreç tersine çevrilebilir. Termoset Isıtıldığında polimerler erimeden geri dönüşü olmayan kimyasal yıkıma uğrar. Isıyla sertleşen polimer molekülleri, zincir polimer moleküllerinin çapraz bağlanmasıyla (örneğin vulkanizasyon) elde edilen doğrusal olmayan bir yapıya sahiptir. Termoset polimerlerin elastik özellikleri termoplastiklerden daha yüksektir; ancak termoset polimerlerin pratikte akışkanlığı yoktur, bunun sonucunda da daha düşük kırılma gerilimine sahiptirler.
Doğal organik polimerler bitki ve hayvan organizmalarında oluşur. Bunlardan en önemlileri, büyük ölçüde bitki ve hayvanların vücutlarını oluşturan ve Dünya'daki yaşamın tam olarak işleyişini sağlayan polisakkaritler, proteinler ve nükleik asitlerdir. Dünya üzerinde yaşamın ortaya çıkışındaki belirleyici aşamanın, basit organik moleküllerden daha karmaşık, yüksek moleküllü moleküllerin oluşması olduğuna inanılmaktadır (bkz. Kimyasal evrim).
Türler
Sentetik polimerler. Yapay polimer malzemeler
İnsanoğlu uzun süredir hayatında doğal polimer malzemeleri kullanıyor. Bunlar, giyim üretiminde kullanılan deri, kürk, yün, ipek, pamuk vb., uygun işlemle üç boyutlu polimer gövdeler oluşturan ve yaygın olarak yapı malzemesi olarak kullanılan çeşitli bağlayıcılardır (çimento, kireç, kil). . Ancak zincir polimerlerin endüstriyel üretimi 20. yüzyılın başında başladı, ancak bunun için önkoşullar daha önce ortaya çıktı.
Hemen hemen, polimerlerin endüstriyel üretimi iki yönde gelişti: doğal organik polimerlerin yapay polimer malzemelere işlenmesi ve organik düşük moleküllü bileşiklerden sentetik polimerlerin üretilmesi.
İlk durumda büyük ölçekli üretim selüloza dayalıdır. Fiziksel olarak değiştirilmiş selülozdan (selüloit) ilk polimer malzeme 19. yüzyılın ortalarında elde edildi. Büyük ölçekli selüloz eter ve ester üretimi, II. Dünya Savaşı öncesinde ve sonrasında kurulmuş ve günümüze kadar devam etmektedir. Filmler, elyaflar, boyalar, vernikler ve koyulaştırıcılar esas alınarak üretilir. Sinema ve fotoğrafçılığın gelişmesinin ancak şeffaf nitroselüloz filmin ortaya çıkışı sayesinde mümkün olduğu unutulmamalıdır.
Sentetik polimerlerin üretimi 1906 yılında Leo Baekeland'ın, fenol ve formaldehitin yoğunlaşma ürünü olan ve ısıtıldığında üç boyutlu bir polimere dönüşen bakalit reçinesi olarak adlandırılan patenti almasıyla başladı. Onlarca yıldır elektrikli ev aletleri, piller, televizyonlar, prizler vb. için muhafaza yapımında kullanılmıştır ve artık daha çok bağlayıcı ve yapıştırıcı olarak kullanılmaktadır.
Henry Ford'un çabaları sayesinde, Birinci Dünya Savaşı öncesinde otomobil endüstrisinin önce doğal, sonra da sentetik kauçuğa dayalı olarak hızlı gelişimi başladı. İkincisinin üretimi, II. Dünya Savaşı'nın arifesinde Sovyetler Birliği, İngiltere, Almanya ve ABD'de ustalaştı. Aynı yıllarda, mükemmel elektrik yalıtım malzemeleri olan polistiren ve polivinil klorürün yanı sıra polimetil metakrilatın endüstriyel üretiminde ustalaştı - "pleksiglas" adı verilen organik cam olmasaydı, savaş yıllarında toplu uçak üretimi imkansız olurdu.
Savaştan önce başlayan poliamid elyaf ve kumaş (naylon, naylon) üretimi savaştan sonra yeniden başladı. 20. yüzyılın 50'li yıllarında polyester elyaf geliştirildi ve lavsan veya polietilen tereftalat adı altında buna dayalı kumaşların üretiminde ustalaştı. Polipropilen ve nitron - poliakrilonitrilden yapılmış suni yün - modern insanların giyim ve endüstriyel faaliyetlerde kullandığı sentetik elyafların listesini kapatır. İlk durumda, bu lifler sıklıkla selüloz veya proteinden (pamuk, yün, ipek) elde edilen doğal liflerle birleştirilir. Polimer dünyasında çığır açan bir olay, 20. yüzyılın 50'li yıllarının ortasındaki keşif ve Ziegler-Natta katalizörlerinin hızlı endüstriyel gelişimiydi; bu, poliolefinlere ve her şeyden önce polipropilene ve düşük maliyetli polimer malzemelerin ortaya çıkmasına yol açtı. -yoğunluklu polietilen (bundan önce, polietilen üretimi 1000 atm civarında bir basınçta ustalaşmıştı) ve ayrıca kristalleşebilen stereoregüler polimerler. Daha sonra poliüretanlar seri üretime girdi - en yaygın sızdırmazlık malzemeleri,
"Polimerizm" terimi, 1833 yılında J. Berzelius tarafından bilime, aynı bileşime sahip maddelerin (polimerlerin), örneğin etilen ve butilen, oksijen ve ozon gibi farklı moleküler ağırlıklara sahip olduğu özel bir izomerizm türünü belirtmek için tanıtıldı. Dolayısıyla terimin içeriği polimerlerle ilgili modern fikirlere uymuyordu. O zamanlar “gerçek” sentetik polimerler henüz bilinmiyordu.
Görünüşe göre 19. yüzyılın ilk yarısında bir dizi polimer elde edildi. Bununla birlikte, kimyagerler daha sonra genellikle polimerizasyonu ve polikondensasyonu bastırmaya çalıştılar, bu da ana kimyasal reaksiyonun ürünlerinin "yeniden birleşmesine", yani aslında polimerlerin oluşumuna yol açtı (şimdiye kadar polimerlere genellikle "reçineler" deniyordu). Sentetik polimerlerin ilk sözleri 1838 () ve 1839'a (polistiren) kadar uzanmaktadır.
Polimer kimyası yalnızca A. M. Butlerov'un kimyasal yapı teorisini (1860'ların başı) yaratmasıyla bağlantılı olarak ortaya çıktı. A. M. Butlerov, polimerizasyon reaksiyonlarında ortaya çıkan moleküllerin yapısı ile göreceli stabilitesi arasındaki ilişkiyi inceledi. sabah Butlerov, doymamış bileşiklerin polimerleşme yeteneğinin reaktivitelerinin bir kriteri olarak dikkate alınmasını önerdi. A. E. Favorsky, V. N. Ipatiev ve S. V. Lebedev'in polimerizasyon ve izomerizasyon işlemleri alanındaki klasik çalışmalarının kaynağı burasıdır. V.V. Markovnikov ve ardından N.D. Zelinsky'nin petrol hidrokarbonları üzerine yaptığı çalışmalardan, petrol hammaddelerinden her türlü monomerin sentezine yönelik modern çalışmalara kadar uzanan konular var.
Burada, en başından beri, polimerlerin endüstriyel üretiminin iki yönde geliştiğini belirtmek gerekir: doğal polimerlerin yapay polimer malzemelere işlenmesi ve organik düşük moleküllü bileşiklerden sentetik polimerlerin üretilmesi. İlk durumda, büyük ölçekli üretim selüloza dayanmaktadır; fiziksel olarak değiştirilmiş selülozdan ilk malzeme olan selofan 1908'de elde edilmiştir.
Monomerlerden polimer sentezleme bilimi, bilim adamlarının karşılaştığı görevler açısından çok daha büyük bir olgu haline geldi.
20. yüzyılın başında Baekeland tarafından fenol-formaldehit reçineleri üretmeye yönelik bir yöntem icat edilmesine rağmen polimerizasyon prosesine dair bir anlayış yoktu. Sadece 1922'de Alman kimyager Hermann Staudinger, bir makromolekülün tanımını öne sürdü - kovalent bağlarla birbirine bağlanan uzun bir atom yapısı. Bir polimerin moleküler ağırlığı ile çözeltisinin viskozitesi arasındaki ilişkiyi kuran ilk kişi oydu. Daha sonra Amerikalı kimyager Herman Mark, çözeltideki makromoleküllerin şeklini ve boyutunu inceledi.
Daha sonra 1920-1930'larda. N. N. Semenov'un zincir reaksiyonları alanındaki ileri çalışmaları sayesinde, polimerizasyon mekanizmasının N. N. Semenov'un incelediği zincir reaksiyonlarıyla derin bir benzerliği keşfedildi.
30'lu yıllarda serbest radikal (G. Staudinger ve diğerleri) ve iyonik (F. Whitmore ve diğerleri) polimerizasyon mekanizmalarının varlığı kanıtlanmıştır.
1930'ların ortalarında SSCB'de. S.S. Medvedev, peroksit bileşiklerinin radikal oluşumu ile ayrışmasının bir sonucu olarak polimerizasyonun "başlatılması" kavramını formüle etti. Ayrıca zincir transfer reaksiyonlarını moleküler ağırlığı düzenleyen süreçler olarak ölçtü. Serbest radikal polimerizasyonunun mekanizmaları üzerine araştırmalar 1950'li yıllara kadar sürdürüldü.
Polikondensasyonla ilgili fikirlerin geliştirilmesinde önemli bir rol, monomer işlevselliği, doğrusal ve üç boyutlu polikondensasyon kavramlarını yüksek moleküler bileşiklerin kimyasına sokan W. Carothers'ın çalışması tarafından oynandı. 1931'de J.A. Newland ile birlikte kloropren kauçuğu (neopren) sentezledi ve 1937'de naylon tipi elyafların kalıplanması için poliamid üretmeye yönelik bir yöntem geliştirdi.
1930'larda Polimerlerin yapısına ilişkin doktrin de geliştirildi; A.P. Aleksandrov bunu ilk olarak 30'lu yıllarda geliştirdi. polimer gövdelerin deformasyonunun gevşeme doğası hakkında fikirler; V.A. Kargin bunu 30'lu yılların sonlarında kurdu. polimer çözeltilerinin termodinamik tersinirliği gerçeğini ortaya çıkardı ve amorf yüksek moleküllü bileşiklerin üç fiziksel durumu hakkında bir fikir sistemi formüle etti.
İkinci Dünya Savaşı'ndan önce, en gelişmiş ülkeler SC, polistiren, polivinil klorür ve polimetil metakrilatın endüstriyel üretiminde uzmanlaştı.
1940'larda Amerikalı fiziksel kimyacı Flory, polimer çözeltileri teorisine ve makromoleküllerin istatistiksel mekaniğine önemli katkılarda bulundu; Flory, viskozite, sedimantasyon ve difüzyon ölçümlerinden makromoleküllerin yapısını ve özelliklerini belirlemek için yöntemler yarattı.
Polimer kimyasında çığır açan bir olay, 1950'lerde K. Ziegler'in keşfiydi. atmosferik basınçta üretilmeye başlanan poliolefinlere dayalı polimerlerin ortaya çıkmasına yol açan metal kompleksi katalizörleri: polietilen ve polipropilen. Daha sonra poliüretanlar (özellikle köpük kauçuk) ve polisiloksanlar seri üretime girdi.
1960-1970'lerde. Benzersiz polimerler elde edildi - yapılarında aromatik halkalar içeren ve muazzam güç ve ısı direnci ile karakterize edilen aromatik poliamitler, poliimidler, polieter ketonlar. Özellikle 1960'larda. Kargın V.A. ve Kabanov V.A. yeni bir tür polimer oluşumunun temelini attı - karmaşık radikal polimerizasyon. Radikal polimerizasyon reaksiyonlarında doymamış monomerlerin aktivitesinin, bunların inorganik tuzlarla kompleksler halinde bağlanmasıyla önemli ölçüde artırılabileceğini gösterdiler. Aktif olmayan monomerlerin polimerleri bu şekilde elde edildi: piridin, kinolin vb.
İnsanoğlunun kauçukla ilk tanışması 15. yüzyılda gerçekleşmiştir. Hakkında. Haiti H. Columbus ve arkadaşları, yerlilerin elastik ağaç reçinesinden yapılmış toplarla ritüel oyunlarını gördüler. Charles Marie de la Condamine'in 1735 yılında yayınlanan notlarına göre Avrupalılar, kauçuğun çıkarıldığı ağacın Peru yerlilerinin dilinde "Heve" olarak adlandırıldığını öğrenmişlerdir. Bir ağacın kabuğu kesildiğinde İspanyolca'da lateks adı verilen bir özsu açığa çıkar. Kumaşları emprenye etmek için lateks kullanıldı.
19. yüzyılın başında kauçukla ilgili araştırmalar başladı. 1823 yılında İngiliz Karl Mackintosh, su geçirmez kauçuklu kumaşların ve bunlara dayalı yağmurlukların üretimini organize etti. İngiliz Thomas Hancock, 1826'da kauçuğun plastikleşmesi olgusunu keşfetti. Daha sonra plastikleştirilmiş kauçuğa çeşitli katkı maddeleri eklenmeye başlandı ve dolgulu kauçuk bileşikleri teknolojisi ortaya çıktı. 1839'da Amerikalı Charles Goodyear, kauçuğu kurşun oksit ve kükürt ile ısıtarak yapışmaz, dayanıklı kauçuk üretmenin bir yöntemini keşfetti. Sürece vulkanizasyon adı verildi. 19. yüzyılın ikinci yarısında doğal kauçuğa olan talep hızla arttı. 1890'larda. İlk lastik lastikler ortaya çıktı. Çeşitli sıcak ülkelerde (şu anda Endonezya ve Malezya) çok sayıda kauçuk plantasyonu ortaya çıkmakta ve doğal kauçuk üretiminde lider konumdadır.
1825 yılında Michael Faraday, doğal kauçuğun pirolizini incelerken en basit formülünün C5H8 olduğunu buldu. 1835 yılında Alman kimyager F.K. Himmli, izopren C5H8'i izole eden ilk kişiydi. 1866 yılında Fransız kimyager Pierre Berthelot, etilen ve asetilen karışımını ısıtılmış bir demir tüpten geçirerek bütadien elde etti.
1860-1870'lerde. sabah Butlerov birçok olefinin yapısını çözdü ve çoğunu, özellikle de izobutileni sülfürik asit etkisi altında polimerleştirdi.
1878'de Rus kimyager A.A. Krakau, alkali metallerin etkisi altında doymamış bileşikleri polimerize etme yeteneğini keşfetti.
1884 yılında İngiliz kimyager W. Tilden, terebentin termal ayrışmasından izopren elde ettiğini kanıtladı, ayrıca izoprenin bileşimini ve yapısını belirledi ve izoprenin polimerleşme eğiliminin sentetik kauçuk üretmek için kullanılabileceğini öne sürdü. 1870'lerde. Fransız kimyager G. Bouchard, kauçuğun termal ayrışma ürünlerinden izopreni izole etti, yüksek sıcaklık ve hidroklorik asit ile işleyerek kauçuğa benzer bir ürün elde etti.
1901-1905'te V.N. Ipatiev, bütadieni 400-500 atm'lik yüksek basınçlarda etil alkolden sentezledi. Daha önce hiçbir araştırmacının başaramadığı etileni 1913 yılında polimerize eden ilk kişi oydu.
1908'de M.K. Kucherov sodyum izopren kauçuğu elde etti (sonuç 1913'te yayınlandı).
1909'da S.V. Lebedev, divinilden elde edilen kauçuğu gösteren ilk kişiydi.
1899'da I. L. Kondakov, dimetilbütadien üretmek için bir yöntem geliştirdi ve ikincisinin, sodyum gibi bazı reaktiflerin yanı sıra ışığın etkisi altında kauçuk benzeri bir maddeye dönüşebildiğini kanıtladı. Fritz Hoffmann, Kondakov'un 1916'da Almanya'daki çalışmasına dayanarak sözde prodüksiyonu organize etti. metil kauçuk: sert (“H”) ve yumuşak (“W”) sentetik kauçuk.
1910'da Carl Dietrich Harries, izopreni sodyum metalinin etkisi altında polimerize etmek için bir yöntemin patentini aldı. 1902 yılında kauçuğun ozonlanması için bir yöntem geliştirdi ve bu yöntemi kullanarak çeşitli kauçuk türlerinin yapısını oluşturdu.
1911'de I. I. Ostromyslensky, asetaldehitten bütadien elde etti. 1915 yılında B.V. Byzov, yağın pirolizi yoluyla bütadien üretimi için bir patent aldı.
19. yüzyılın ikinci yarısından başlayarak, farklı ülkelerden birçok kimyagerin çabaları, monomer üretme yöntemlerini ve bunların kauçuksu bileşikler halinde polimerizasyon yöntemlerini incelemeyi amaçlıyordu. 1911'de I. I. Ostromyslensky, alkolden bütadien üretimini% 12 verimle üç aşamada önerdi. Rusya'da bu çalışma çok yüksek puan aldı. Gerçek şu ki, Rus kimyagerler, Batılı kimyagerlerin aksine, izoprenden değil, bütadienden sentetik kauçuk elde etmeye çalıştılar. Rusya'da sentetik kauçuk üretimi için teknik bir temel oluşturmanın tam da bu ve Rusya'da büyük bir alkol bazının varlığı sayesinde mümkün olması mümkündür.
1926'da SSCB Yüksek Ekonomik Konseyi, sentetik kauçuk üretimi için bir teknolojinin geliştirilmesine yönelik bir yarışma duyurdu; bu yarışmaya göre, 1 Ocak 1928'de sürecin bir tanımını sunmak gerekliydi ve Bu yöntemle en az 2 kg kauçuk elde edilir. Lebedev S.V. ve Byzov B.V.'nin projeleri en gelişmiş olduğu ortaya çıktı. Her iki proje de bütadienden sentetik kauçuk üretimini içeriyordu. Lebedev, geliştirdiği hidrojen giderici ve dehidre edici özelliklere sahip bir katalizör kullanarak alkolden tek aşamada bütadien üretimini önerdi. Byzov, petrol hidrokarbonlarından bütadien üretmeyi önerdi. Rus ve Sovyet kimyagerlerinin petrol rafinasyonu alanındaki büyük başarılarına rağmen, Byzov yöntemini kullanarak bütadien üretimi için hammadde temeli yoktu. Bu nedenle, Ocak 1931'de Çalışma ve Savunma Konseyi, Lebedev yöntemini kullanarak üç büyük benzer SK fabrikası kurmaya karar verdi. 1931'de ilk divinil kauçuğun üretildiği Leningrad deney tesisi “Litre B” (şimdi VNIISK) kuruldu. 1932-1933'te SK fabrikaları Yaroslavl, Voronej, Efremov ve Kazan'da faaliyete geçti.
1941'de Erivan'da kloropren kauçuk fabrikası açıldı.
1935 yılında sentetik kauçuk üretiminde yeni bir dönem başladı - stiren, akrilonitril ve diğer bileşiklerin varlığında 1,3-butadienin radikal polimerizasyonuyla elde edilen kopolimerlerden yapılmaya başlandı. 1938'de Almanya'da endüstriyel stiren-bütadien kauçuğu üretimi düzenlendi ve 1942'de ABD'de büyük ölçekli sentetik kauçuk üretimi düzenlendi.
Burada, 1945'ten sonra gıda alkolünden bütadien üretiminden kademeli olarak petrolden monomer üretimine geçişin gerçekleştiğini belirtmek gerekir.
1948'de Korotkov, cis-1,4 pozisyonlarındaki ilave birimlerin içeriğinin artmasıyla polimerin fiziksel ve mekanik özelliklerinin geliştiğini, en fazla sayıda cis biriminin organolityum bileşiklerinin varlığında oluştuğunu tespit etti.
1955 yılında K. Ziegler, lityum varlığında elde edilenlere benzer polimer malzemeler üretmek için iyonik bir mekanizma kullanarak polimerizasyon sürecini yönlendiren yeni katalitik sistemler keşfetti. Daha sonra bu çalışmalar İtalya'da Giulio Natta'nın laboratuvarında derinleştirildi.
Lityum katalizörleri üzerinde üretilen yerli endüstriyel poliizopren SKI olarak adlandırıldı ve Ziegler-Natta katalitik sistemleri varlığında elde edilen ise SKI-3 kısaltmasıyla biliniyordu.
1956 yılında doğal kauçuk ve SKI-3'ten elde edilen kauçuklara göre donma direnci ve aşınma direnci açısından üstün olan stereoregüler polibütadien kauçukların (SKD) üretimi için bir yöntem önerildi.
Polimerler, etilen ve propilen - SKEP'lerin (1955-1957) çift kopolimerlerine dayanarak elde edildi. Bu kauçukların polimer yapısında çift bağ yoktur, bu nedenle bunları esas alan kauçuklar agresif ortamlarda oldukça dayanıklıdır, ayrıca aşınmaya karşı da dayanıklıdır.
1960'larda SKD ve SKI-3 kauçuklarının endüstriyel üretimi Sterlitamak, Togliatti ve Volzhsk'ta uzmanlaştı. Genel olarak tüm bu işletmeler hammadde olarak alkolden ziyade yağdan elde edilen monomerleri kullanıyordu.
Bütadien ve izopren kopolimerleri, araba lastiği üretiminde hızla doğal kauçuğun yerini almaya başladı. Yani 1950'de K. s. doğal ve sentetik kauçukların toplam üretiminin yaklaşık %22'si, 1960'ta yaklaşık %48'iydi, daha sonra 1971'de ~%60'a yükseldi (5 milyon ton sentetik ve 3 milyon ton doğal kauçuk), 1985'te 12 milyon ton vardı. ton sentetik kauçuk üretilirken, yalnızca 4 milyon ton doğal kauçuk üretildi. 1970'lerin başında. Sentetik kauçukların doğal olanların yerini alacağına dair bir görüş vardı. Ancak 1973'te uygulanan petrol ambargosu sonucunda petrol fiyatları hızla arttı ve aynı zamanda Malezya'da doğal kauçuk üretiminde büyük atılımlar yapıldı ve bu da fiyatının keskin bir şekilde düşmesine olanak sağladı. Lastik sektöründe doğal kauçuktan kurtulmak bugüne kadar mümkün olmamıştır. Dolayısıyla kendi doğal petrol rezervine sahip olmayan Japonya'nın Malezya ve Endonezya'dan doğal kauçuk satın alması daha karlı. Büyük petrol rezervlerine sahip olan Rusya, sentetik kauçuk üretimine yönelik mevcut teknolojileri ve kapasiteleri hiçbir durumda ihmal etmemelidir.
İkinci Dünya Savaşı öncesinde SSCB ve Almanya'da kauçuk teknolojisi alanında yaşanan yoğun gelişmeler, bu ülkelerin savaş durumunda doğal kauçuk tedariklerinin kesileceğini anlamış olmaları ile açıklanıyordu. Amerika Birleşik Devletleri konuya farklı bir şekilde yaklaştı; Amerika Birleşik Devletleri stratejik bir doğal kauçuk rezervi yaratmaya çalıştı. Hayatın gösterdiği gibi, Japonya 1941'de Güneydoğu Asya'yı işgal ettiğinde rezervler yeterli değildi. Daha önce yazılanlardan kauçuğun dünya siyasetinde önemli bir rol oynadığı açıktır.
Fenol-formaldehit reçineleri.
Tamamen sentetik bir polimerin endüstriyel üretimine yönelik dünyadaki ilk proses, 1907 yılında L. Baekeland tarafından patentlendi. L. Baekeland, sözde patenti aldı. Bakalit reçinesi, ısıtıldığında üç boyutlu bir polimere dönüşen fenol ve formaldehitin yoğunlaşma ürünüdür. Bakalit onlarca yıldır elektrik muhafazaları için bir malzeme olarak kullanılmış ve artık bir bağlayıcı ve yapıştırıcı olarak kullanılmaktadır. Fenol ile formaldehit arasındaki reaksiyonu keşfeden kişi, 1872 yılında bu reaksiyonda reçine oluşumunu gözlemleyen ancak sonuçla ilgilenmeyen A. Bayer'di. 1940'lardan 1970'lerin ortalarına kadar. Yeni plastik türlerinin ortaya çıkması nedeniyle fenolik reçinelerin payı hızla azalıyordu. Ancak 1975'ten başlayarak, havacılık, roketçilik, uzay bilimleri vb. ihtiyaçların yanı sıra petrol rezervlerindeki düşüş nedeniyle bu polimerlerin üretimindeki hızlı büyüme yeniden başladı. Gerçek şu ki fenol, rezervleri petrol rezervlerini kıyaslanamayacak kadar aşan kömürden elde ediliyor. Ek olarak, fenol-formaldehit reçinelerine dayalı olarak, enerji kriziyle mücadelede önemli hale gelen ısı yalıtımı ihtiyaçları için (sunta, sunta) geniş bir malzeme yelpazesi vardı.
Polietilen ve polipropilen.
Etilenin polimerizasyonu son derece zordur. Etilenin polimerizasyonu ilk kez 1933'te bir yan reaksiyon olarak gözlendi. Zaten 1937'de İngiliz kimyagerler polietilen üretimi için ilk endüstriyel yöntemi geliştirdiler ve 1946'da polietilen şişelerin üretimi başladı.
1954 yılında Karl Ziegler ve Giulio Natta, atmosferik basınçta ve 60 ° C sıcaklıkta polietilenin iyonik polimerizasyonunu gerçekleştirebildikleri yeni bir organometalik katalizör keşfettiler.
Ayrıca bir metal kompleksi katalizörü kullanarak stereodüzenli polipropilen elde ettiler.
Politetrafloroetilen (Teflon).
Tetrafloroetilenli silindirlerde kendiliğinden beyaz tozlu bir kütlenin oluşumunu gözlemleyen R. Plunkett tarafından 1938'de tesadüfen keşfedildi. 1941 yılında teknolojisinin patentini aldı (ABD, DuPont). 1954 yılında Fransız mühendis Marc Gregor, Teflon'un tencere kaplaması olarak kullanılmasını önerdi. Teflon kimyasal olarak son derece inerttir ve yumuşama sıcaklığı neredeyse 300 0 C'ye ulaşır.
Polistiren.
1866'da M. Berthelot, ısıtıldığında stirenden katı bir kütlenin oluşumunu bir polimerizasyon işlemi olarak tanımladı. 1946'da G. Staudinger bu reaksiyonun mekanizmasını kurdu. Polistiren ilk olarak 1931 yılında Almanya'da üretildi.
Polimetil metakrilat.
Polimetil metakrilat (PMMA) veya pleksiglas veya pleksiglas 1928'de oluşturuldu. 1933'te Almanya'da PMMA üretimi başladı, 1936'da PMMA SSCB'de Plastik Araştırma Enstitüsü'nde elde edildi. Polimer havacılık endüstrisinde, otomotiv endüstrisinde ve inşaatta yaygın olarak kullanılmaktadır.
Polivinil klorür.
Vinil klorürün polimerizasyonu ilk olarak 1872'de Alman kimyager Eugen Baumann tarafından gerçekleştirildi. Bu araştırmacının esası, vinil klorürün organik peroksitlerin varlığında radikal polimerizasyonu için bir yöntem geliştirmesiydi. Polivinil klorürün (PVC) aktif pratik kullanımı ancak 20. yüzyılın ortalarında başladı. Sorun, saf PVC'nin birçok dezavantajı olmasıydı. Oda sıcaklığında çok kırılgandır ve elastik değildir. Ayrıca çözünmesi veya erimesi zordur, bu da polimerin geri dönüştürülmesini çok zorlaştırır. 30'lu yıllarda Bilim insanları PVC'nin ısıya ve ışığa karşı direncini artıran stabilizatörler bulmayı başardılar. Yeni bir malzeme - plastikleştirilmiş polivinil klorür - yaygınlaştı.
İlk kimyasal elyaf 1884 yılında Fransız kimyager N. Chardonnay tarafından elde edildi. Ana araştırması nitroselüloz elyaf teknolojisinin (nitroipek) geliştirilmesiyle ilgilidir. 1892 yılında viskon elyaf üretim yönteminde ustalaştı. İlk asetat lifleri İngiltere ve ABD'de aynı anda üretilmeye başlandı.
Polivinil klorür elyafları 1934'te üretilmeye başlandı ve 1937'den beri vinil klorürün vinil asetat (vignon) ile kopolimerine dayanan elyaflar üretilmeye başlandı. 1939'da. poliamid lifleri ortaya çıktı ve 1943'te poliakrilonitril (Orlon) ortaya çıktı.
Lif teknolojisinin yaratılması, 1913'te polivinil klorürden lif üretme olasılığını öngören Cloete ve 1927'de polioksimetilen ve polietilen oksit eriyiğinden lifler elde eden G. Staudinger gibi bilim adamlarının isimleriyle ilişkilidir.
SSCB'de, ABD ve Almanya'dan bağımsız olarak, 1947'de Knunyants, Rogovin ve Romashevsky'nin poliamid elyaf üretimine ilişkin araştırmalarının sonuçları yayınlandı.
1936'da sentetik poliheksametilen adipamid teknolojisi oluşturuldu ve buna dayanarak naylon elyaf üretimi 1939'da başladı.
ABD'de 1939 yılında kaprolaktam bazlı naylon-6,6 elyaf üretimine başlandı.
Poliakrilonitril elyaf teknolojisi ABD ve Almanya'da eşzamanlı ve bağımsız olarak geliştirildi; 1934'te ABD, DuPont fabrikasında poliamid elyaf üretmeye başladı. Almanya'da üretimi birkaç yıl sonra başladı.
SSCB'de ilk naylon elyaf partisi 1948'de üretildi; 1957'de lavsan elyafı üreten ilk tesis 1960'larda faaliyete geçti. poliakrilonitril bazlı “nitron” elyaf üretimine başlandı.
Başlangıçta kimyasal elyaf üreten işletmeler oldukça uzmanlaşmıştı, ancak elyaf çeşitleri arttıkça kimyasal elyaf fabrikalarının profili genişledi ve halihazırda 3-4 çeşit elyaf üretiyorlardı.
1930'ların ortalarına kadar. Ülkemizdeki boya ve vernik üretiminin tamamı ithal hammaddelere dayanıyordu. İlgili verniklerin üretimi için gliftalik reçinelerin üretimi ancak 1936'da gelişmeye başladı. Gliserin, reçine ve tung yağının reaksiyona sokulmasıyla alkid reçinelerinin sentezi, ülkeyi kopal ithalatından kurtardı (kopal sert, kehribar benzeri bir doğal reçinedir).
1947-1948'de Moskova ve Yaroslavl'da üre, melamin ve fenol-formaldehit reçinelerinin üretimine yönelik atölyeler açıldı. Gliserinin pentaeritritol ile değiştirildiği pentaftalik reçinelerin gelişimi başladı.
1951'den beri havacılık endüstrisi ve demiryolu taşımacılığı için perklorovinil reçinelerine dayalı verniklerin üretimi başladı. 1950 lerde Alkolde çözünebilen vernikler, bütil metakrilatın metil metakrilat, metakrilamid, akrilonitril ve metakrilik asit ile kopolimerlerine dayanarak oluşturuldu. Birkaç düzine marka vernik, astar ve emaye oluşturuldu. Bu güne kadar hala üretilen vernik DS-583. Aynı zamanda, vinil asetat ile vinil klorürün bir kopolimeri olan A-15'in üretiminde uzmanlaştı. A-15'in epoksi reçinelerle kombinasyonu, korozyon önleyici boyalar oluşturmayı ve uygulama sırasında boya katmanlarının sayısını azaltmayı mümkün kıldı.
1956'dan beri otomotiv nitro emayelerinin yerini tamamen alkid-melamin emayeleri almıştır.
1963 yılında boya ve vernik endüstrisinin ihtiyaçlarına yönelik epoksi reçinelerin yanı sıra klorlu polivinil klorür bazlı kirlenme önleyici kaplamaların üretiminde uzmanlaştı.
1976-1980'de İnorganik pigmentler ve gemi kaplamaları için araştırma ve üretim birlikleri ile bağımsız bir araştırma ve tasarım enstitüsü oluşturuldu.
Şu anda, çeşitli amaçlara yönelik boya ve vernik bileşimleri üretmek için hemen hemen tüm polimer malzeme türleri kullanılmaktadır: epoksi reçineler, üretan elastomerler, kloropren kauçuklar, flor kauçuklar, poliakrilatlar, poliorganosiloksanlar, vb.
1. 3 ciltlik polimerler ansiklopedisi M .: "Sovyet Ansiklopedisi" yayınevi, 1974-1977.
2. 5 ciltlik kimyasal ansiklopedi M .: Büyük Rus Ansiklopedisi, 1992.
3. K. Manalov Büyük kimyagerler 2 ciltte, M .: Mir, 1986.
4. O. I. Tuzhikov Polimer bilimi ve endüstrisinin gelişiminin tarihi ve metodolojisi, Volgograd: 1999.
5. V. Strube. Kimyanın gelişim yolları 2 cilt, cilt 2., M.: Mir, 1984.
6. J. H. Briston, L. L. Katan Polimer filmleri M.: Kimya, 1993.
7. Yu.D. Semchikov Yüksek moleküler bileşikler M .: Yayın Merkezi "Akademi", 2003.
Polimerler
Ancak dev moleküllerin barışçıl amaçlarla kullanılmasını mümkün kılan birçok yön var. Dolayısıyla, tamamen nitratlanmış selüloz patlayıcı ise ve yalnızca bu şekilde kullanılabiliyorsa, kısmen nitratlanmış selüloz ( piroksilin) kullanımı daha güvenlidir ve yalnızca askeri amaçlarla kullanılamaz.
Bilardo toplarının yerine fildişi yerine geçen bir ürün yaratmak için kurulan bir ödülü kazanmaya çalışan Amerikalı mucit John Wesley Hyatt (1837-1920), öncelikle kısmen nitratlanmış selüloza dikkat etti. Bunu alkol ve eter karışımında çözdürdü ve yeni maddenin işlenmesini kolaylaştırmak için kafur ekledi. 1869'da Hyatt kendi deyimiyle şeye sahipti selüloit ve bir ödül kazandı. Selüloit ilk sentetikti plastik- kalıplara dökülebilen bir malzeme.
Ancak, kısmen nitratlanmış selülozun yalnızca toplar halinde kalıplanamadığı, aynı zamanda lifler ve filmler halinde de çekilebildiği ortaya çıktı. Fransız kimyager Chardonnay Kontu Louis Marie Guillard Bernigo (1839-1924), nitroselüloz çözeltisini çok ince deliklerden presleyerek bu tür lifleri elde etti. Çözücü neredeyse anında buharlaştı.
Ortaya çıkan elyaflardan, parlaklığıyla ipeğe benzeyen bir malzeme örmek mümkün oldu. 1884 yılında Chardonnay patentini aldı. suni ipek. Chardonnay bu kumaşa adını verdi bölge- Kumaş parladığından ve ışık yayıyormuş gibi göründüğünden ışık yayar.
Plastik filmlerin ortaya çıkmasını Amerikalı mucit George Eastman'a (1854-1932) borçluyuz. Eastman fotoğrafçılıkla ilgileniyordu. Geliştirme sürecini basitleştirmek amacıyla, emülsiyonu kuru hale getirmek için gümüş bileşikleri emülsiyonunu jelatin ile karıştırmaya başladı. Bu şekilde elde edilen karışım saklanabilir ve dolayısıyla gelecekte kullanılmak üzere hazırlanabilir. 1884 yılında Eastman cam plakaları selüloit olanlarla değiştirdi.
Selüloit patlayıcı değildir ancak son derece yanıcıdır ve yangına neden olabilir, bu nedenle Eastman daha az yanıcı malzemeler aramaya başladı. Selülozun içine nitro grupları yerine asetil grupları eklendiğinde ortaya çıkan ürün nitroselüloz kadar plastik kaldı ancak artık yanıcı değildi. 1924'ten bu yana, gelişen film endüstrisinin özellikle selüloit yerine ciddi bir ihtiyaç duyması nedeniyle, sinema filmi yapımında selüloz asetat filmler kullanılmaya başlandı.
Kimyagerler, yüksek moleküler ağırlıklı doğal bileşikleri inceleyerek yalnızca sentetik analoglarını elde etmeyi değil, aynı zamanda yeni bileşik türlerini keşfetmeyi de umuyorlardı. Dev moleküllerin sentezlenmesine yönelik yöntemlerden biri monomerlerin polimerizasyonu(monomer, molekülleri birbirleriyle veya diğer maddelerin molekülleriyle bir polimer oluşturmak üzere reaksiyona girebilen bir maddedir).
Monomerleri dev bir molekül halinde birleştirme yöntemi en azından etilen C2H4 örneği kullanılarak açıklanabilir. İki etilen molekülünün yapısal formüllerini yazalım:
Bir hidrojen atomunun bir molekülden diğerine geçtiğini ve bunun sonucunda bu molekülde çift bağ yerine serbest tek bağ oluştuğunu düşünelim. Hidrojenin ayrıldığı ilk molekülde de serbest bir bağ ortaya çıktı. Dolayısıyla bu iki molekül birbirine bağlanabilir.
Böyle bir molekül, orijinal etilen molekülü gibi zaten dört karbon atomu ve bir çift bağ içerir. Dolayısıyla bu molekül başka bir etilen molekülü ile etkileşime girdiğinde bir hidrojen atomunun yer değiştirmesi ve çift bağın kopması da meydana gelebilir. Ortaya çıkan molekül altı karbon atomu ve bir çift bağ içerecektir. Bu sayede art arda sekiz, on veya daha fazla karbon atomuna sahip bir molekül elde edilebilmektedir. Aslında bu yolla hemen hemen her uzunluktaki molekülleri elde etmek mümkündür.
Amerikalı kimyager Leo Hendrik Baekeland (1863-1944), belirli tropikal böcek türlerinin salgıladığı mumsu bir madde olan gomalak için bir alternatif arıyordu. Bu amaçla yapışkan, katran benzeri bir maddeden oluşan bir çözeltiye ihtiyacı vardı. Baekeland, fenol ve formaldehitin polimerleştirilmesi ve çözücü bulamadığı bir polimer elde edilmesiyle işe başladı. Bu gerçek onu, bu kadar katı, pratik olarak çözünmeyen ve iletken olmayan bir polimerin değerli bir malzeme olabileceği fikrine götürdü. Örneğin, makinelerde kolaylıkla işlenebilecek parçalar dökülebilir. 1909'da Baekeland, elde ettiği materyali bildirdi. bakalit. Bu fenol-formaldehit reçinesi, birçok özelliğiyle emsalsiz kalan ilk sentetik plastikti.
Sentetik lifler de uygulama alanı bulmuştur. Bu yöne Amerikalı kimyager Wallace Hume Carothers (1896-1937) öncülük etti. Amerikalı kimyager Julius Arthur Newland (1878-1936) ile birlikte kauçukla ilgili araştırmalar yaptı. elastomerler. Çalışmasının sonucu 1932'deki makbuzdu. neopren- sentetik kauçuklardan biri.
Polimerler üzerine çalışmalarına devam eden Carothers, diaminler ve dikarboksilik asitlerin bir karışımını polimerleştirmeye çalıştı ve lifli bir polimer elde etti. Bu polimerin uzun molekülleri, ipek proteinindeki peptit bağlarına benzer atom kombinasyonlarını içerir (bkz. “Proteinler” bölümü). Bu lifleri çekerek bugün dediğimiz şeyi elde ederiz. naylon. Carothers bu çalışmayı erken ölümünden hemen önce tamamladı. İkinci Dünya Savaşı'nın patlak vermesi kimyagerleri Carothers'ın keşfini geçici olarak unutmaya zorladı. Ancak savaşın bitiminden sonra naylon ipeğin yerini almaya başladı ve kısa süre sonra onun yerini aldı (özellikle çorap üretiminde).
İlk sentetik polimerler, o zamanlar dev moleküllerin yapısı ve polimerizasyon mekanizması hakkında çok az şey bilindiğinden, kural olarak şans eseri, deneme yanılma yoluyla elde edildi. Alman kimyager Hermann Staudinger (1881-1965) polimerlerin yapısını inceleyen ilk kişiydi ve bu alanda çok şey yaptı. Staudinger, birçok yüksek moleküllü doğal ve yapay maddenin yapısının genel ilkesini ortaya çıkarmayı ve bunların araştırma ve sentezlerinin yollarını özetlemeyi başardı. Staudinger'in çalışması sayesinde monomerlerin birbirine eklenmesinin rastgele gerçekleşebileceği ve gücü çok daha düşük olan dallanmış zincirlerin oluşumuna yol açabileceği ortaya çıktı.
Doğrusal, dallanmamış polimerler elde etmenin yolları için yoğun araştırmalar başladı. Ve 1953'te Alman kimyager Karl Ziegler (1898-1973), düzenli yapıya sahip polietilen üreten ünlü titanyum-alüminyum katalizörünü keşfetti.
İtalyan kimyager Giulio Natta (1903-1979), Ziegler'in katalizörünü değiştirdi ve yeni bir sınıf sentetik yüksek moleküllü bileşiklerin (stereo-düzenli polimerler) üretilmesi için bir yöntem geliştirdi. İstenilen özelliklere sahip polimerlerin üretilmesine yönelik bir yöntem geliştirildi.
Yeni sentetik ürünlerin üretimi için ihtiyaç duyulan temel organik bileşiklerin ana kaynaklarından biri yağ. Bu sıvı eski zamanlardan beri biliniyordu, ancak onu büyük miktarlarda kullanmak için, petrolü geniş yeraltı yataklarından dışarı pompalamanın bir yolunu bulmak gerekiyordu. Amerikalı mucit Edwin Laurentian Drake (1819-1880), 1859'da petrol kuyuları açmaya başlayan ilk kişiydi. Bir yüzyıl sonra petrol, organik bileşiklerin, ısının ve enerjinin ana kaynağı haline geldi.
Organik ürünlerin daha da önemli bir kaynağı kömürdür, ancak içten yanmalı motorlar çağında bunu unutma eğilimindeyiz. Rus kimyager Vladimir Nikolaevich Ipatiev (1867-1952) yüzyılın başında petrol ve kömür katranında bulunan karmaşık hidrokarbonları ve özellikle bunların yüksek sıcaklıklarda meydana gelen reaksiyonlarını incelemeye başladı. Alman kimyager Friedrich Karl Rudolf Bergius (1884-1949), Ipatiev'in verilerini kullanarak, 1912'de benzin üretmek için kömür ve petrolün hidrojenle işlenmesine yönelik pratik yöntemler geliştirdi.
Ancak dünya rezervleri fosil yakıt(kömür artı petrol) sınırlıdır ve yeri doldurulamaz. Tüm tahminler, fosil yakıt rezervlerinin tükeneceği bir günün geleceğini ve özellikle dünya nüfusunun hızla artması ve buna bağlı olarak enerji ihtiyacının da artması nedeniyle bu günün çok da uzakta olmadığını gösteriyor.
Rusya Federasyonu Eğitim ve Bilim Bakanlığı
federal eyalet özerk eğitim kurumu
yüksek mesleki eğitim
"ULUSAL ARAŞTIRMA
TOMSK POLİTEKNİK ÜNİVERSİTESİ"
Doğal Kaynaklar Enstitüsü
Eğitimin yönü (uzmanlık) Kimyasal teknoloji
Yakıt ve Kimyasal Sibernetik Kimyasal Teknolojisi Bölümü
Makale
Özet başlığı:
“ Doğal polimerler, etrafımızdaki polimerler”
"Mühendisliğe Giriş" disiplininde
Öğrenciler gr tarafından tamamlandı. 2D42 Nikonova Nyurguyaana
Prokopçuk Kristina
Dayanova Regina
Özet kabul edildi:
Moises O.E.
(İmza)
2014
(rapor doğrulama tarihi)
Tomsk 2014
1.Giriş……………………………………………………………………………………………..2
2. Polimer kavramı ve sınıflandırılması ………………………………………………….3
3. Kağıt hamuru…………………………………………………………………………………………………………3
4. Nişasta…………………………………………………………………………………………………………5
5. Glutin……………………………………………………………………………………………………………..6
6.Kazein…………………………………………………………………………………………………………6
7. Kauçuk………………………………………………………………………………………………………………….7
8. Kauçuk……………………………………………………………………………………………………………7
9. Sentetik polimerler………………………………………………………………9
10.Özellikler ve en önemli özellikler……………………………………………10
11. Kimyasal reaksiyonlar………………………………………………………………………………….11
12.Makbuz……………………………………………………………………………………………………………12
13.Tarımda polimerler…………………………………………………………..12
14.Sanayide polimerler…………………………………………………………….14
giriiş
"Polimerizm" terimi, 1833 yılında I. Berzelius tarafından, aynı bileşime sahip maddelerin (polimerlerin), örneğin etilen ve butilen, oksijen ve ozon gibi farklı moleküler ağırlıklara sahip olduğu özel bir izomerizm türünü belirtmek için bilime tanıtıldı. Terimin bu içeriği polimerler hakkındaki modern fikirlere uymuyordu. O zamanlar “gerçek” sentetik polimerler henüz bilinmiyordu.
Görünüşe göre bir takım polimerler 19. yüzyılın ilk yarısında hazırlanmıştı. Bununla birlikte, kimyagerler daha sonra genellikle polimerizasyonu ve polikondensasyonu bastırmaya çalıştılar; bu, ana kimyasal reaksiyonun ürünlerinin "yeniden birleşmesine", yani aslında polimerlerin oluşumuna (polimerlere hala sıklıkla "reçineler" denir) yol açtı. Sentetik polimerlerin ilk sözleri 1838'e (poliviniliden klorür) ve 1839'a (polistiren) kadar uzanır.
Polimer kimyası yalnızca A.M. Butlerov'un kimyasal yapı teorisinin yaratılmasıyla bağlantılı olarak ortaya çıktı. A.M. Butlerov, polimerizasyon reaksiyonlarında ortaya çıkan moleküllerin yapısı ile göreceli stabilitesi arasındaki ilişkiyi inceledi. Polimer bilimi, birçok ülkenin önde gelen bilim adamlarının (G. Buscharda, W. Tilden, Alman bilim adamı K. Harries, I. L. Kondakov, S. V. Lebedev) katıldığı, kauçuğu sentezleme yöntemlerine yönelik yoğun araştırmalar sayesinde daha da gelişti. ve diğerleri ). 30'lu yıllarda serbest radikal ve iyonik polimerizasyon mekanizmalarının varlığı kanıtlandı. W. Carothers'ın çalışmaları, polikondensasyonla ilgili fikirlerin geliştirilmesinde önemli bir rol oynadı.
20. yüzyılın 20'li yıllarının başından bu yana, polimerlerin yapısı hakkında teorik fikirler de gelişiyor.Başlangıçta, selüloz, nişasta, kauçuk, proteinler gibi biyopolimerlerin yanı sıra bunlara benzer bazı sentetik polimerlerin de kullanıldığı varsayılmıştı. özellikleri (örneğin poliizopren), kovalent olmayan bağlar nedeniyle ("küçük bloklar" teorisi) çözelti içinde kolloidal yapıdaki komplekslerle alışılmadık bir şekilde birleşme yeteneğine sahip küçük moleküllerden oluşur. Alışılmadık derecede büyük moleküler ağırlığa sahip parçacıklar olan makromoleküllerden oluşan maddeler olarak temelde yeni bir polimer kavramının yazarı G. Staudinger'di. Bu bilim adamının fikirlerinin zaferi, bizi polimerleri kimya ve fizikte niteliksel olarak yeni bir çalışma nesnesi olarak düşünmeye zorladı.
Polimer kavramı ve sınıflandırması
Polimerler- Molekülleri (makromoleküller) çok sayıda tekrar eden gruptan (monomer birimleri) oluşan, yüksek moleküler ağırlığa sahip (birkaç binden milyonlarcaya kadar) kimyasal bileşikler. Makromolekülleri oluşturan atomlar birbirlerine temel kuvvetler ve/veya koordinasyon değerleri ile bağlanır.
Sınıflandırma.
Kökenlerine göre polimerler ikiye ayrılır:
doğal (biyopolimerler), örneğin proteinler, nükleik asitler, doğal reçineler
sentetik, örneğin polietilen, polipropilen, fenol-formaldehit reçineleri.
Baskıda kullanılan doğal polimerler şunları içerir: polisakkaritler (selüloz nişastası, zamklar), köknar, glutin, kazein, albümin), polidienler (kauçuk).
Selüloz
Selüloz veya lif (Latince "selüloz" - hücre kelimesinden gelir) doğada yaygındır. Selüloz, tüm bitkilerin (bitki hücreleri) destek dokusunu oluşturan, organik kökenli güçlü lifli bir maddedir.
Selülozun fiziksel özellikleri
Selüloz lifleri beyazlıkları, esneklikleri, mukavemetleri, esneklikleri ile ayırt edilir. Yüksek mekanik stres altında bile tahribat olmadan geri dönüşümlü olarak deforme olma yeteneği, suda ve organik çözücülerde çözünmezlik ve erimezlik.
Selüloz, 150°'ye kadar ısınmaya zarar vermeden dayanabilir; daha yüksek sıcaklıklarda, selülozun depolimerizasyonu ve buna bağlı olarak mukavemet kaybı gözlemlenir ve 270° ve üzerinde, termal ayrışma, ayrışma ürünlerinin (asetik asit, metil alkol, ketonlar, geri kalanı katran ve kömür) salınmasıyla başlar.
Selüloz lifinin yapısı.
Her bitki lifi, örneğin pamuk, keten, ağaç vb., kabuğu esas olarak selülozdan oluşan bir hücredir. Lifin içinde hava ve nemin nüfuz etmesi için erişilebilen bir kılcal kanal vardır. Teknik selüloz liflerinin ortalama uzunluğu 2,5-3 mm (ladin, çam, huş, kavak) ve 20-25 mm (keten, pamuk, kenevir) olup çapı 25 mikrondur.
Selüloz bitki lifi fibriler bir yapıya sahiptir. Fibriller, iplik benzeri, temel yuvarlanma pencereleridir; 50 µm uzunluğunda ve 0,1-0,4 µm çapında, hidrojen bağlarıyla birbirine sıkıca bağlanan selüloz molekülü paketleri. Büyük olasılıkla, selüloz, lifin iç kanalının (kılcal damar) çevresinde daha sıkı ve dış katmanlarında daha gevşek bir şekilde yer alan düzenli bir iplik - fibril sistemi oluşturur. Lifcikler arasındaki boşluklarda miselüloz ve lignin bulunur ve bunların içeriği hücre yapısının iç katmanlarından dış katmanlarına doğru artar. Selülozun hücreler arası boşlukları ağırlıklı olarak lignin ile doldurulur.
Selülozun ana kaynağı odun... Ahşap, ağaçların kabuğunun altında bulunan ve ağaç gövdesini oluşturan ana bitki dokusunu oluşturan iç kısmıdır.
Büyüyen bir ağacın canlı hücresi, selüloz bir kabuğa (duvarlara), protoplazma ile dolu bir iç boşluğa ve bir çekirdeğe sahiptir. Canlı bir hücre, büyüyen bir ağaçta yıldan yıla kabuğun altındaki kambiyum tabakasında büyüyüp yeni odun oluşumları oluşturma yeteneğine sahiptir.
Canlı hücreler zamanla odunlaşmaya maruz kalır ve sonuçta onların tamamen ölmesine veya odunlaşmasına yol açar. Hücre lignifikasyonu esas olarak içindeki ligninin ortaya çıkmasının bir sonucu olarak ortaya çıkar. Ahşap, bu tür ölü hücrelerin% 90-95'ini içerir - protoplazma ve çekirdekten yoksun, ancak hava ve suyla dolu bir iç boşlukla bölünebilen lifler.
Selülozun kimyasal yapısı ve özellikleri. Selüloz, karbonhidrat sınıfına ait doğal bir polisakarit polimeridir. Selülozun dev molekülü (makromolekül), tekrar tekrar tekrarlanan yapısal birimlerden (β-glikoz kalıntıları (O6H10O5)p) oluşur. N sayısı veya polimerizasyon katsayısı, yapısal birimin - β-glikoz kalıntısının - selüloz makromolekülünde kaç kez tekrarlandığını gösterir ve bu nedenle moleküler zincirin uzunluğunu (molekül uzunluğu) karakterize eder ve moleküler ağırlığını önceden belirler.
Farklı kökenli selülozun polimerizasyon katsayısı farklıdır. Yani, odun selülozu için 3000, pamuk için - 12.000, keten için - 36.000 (yaklaşık olarak). Bu, pamuk ve keten liflerinin ahşap selüloz liflerine kıyasla daha yüksek mukavemetini açıklamaktadır.
Alkali selüloz, selülozun bir sodyum hidroksit çözeltisi ile işlenmesiyle elde edilir. Bu durumda alkol hidroksillerin hidrojen atomlarının yerini kısmen veya tamamen sodyum atomları alır. Alkali selüloz, lifli yapısını kaybetmeden, karboksimetilselüloz gibi selüloz eterlerin üretiminde kullanılan artan kimyasal aktivite ile karakterize edilir.
Karboksimetilselüloz (CMC), selüloz ve glikolik asidin bir eteridir. Karboksimetilselüloz üretimine yönelik endüstriyel yöntem, alkali selülozun monokloroasetik asit ile etkileşimine dayanmaktadır.
Hemiselüloz, selüloz ve nişastanın bir karışımıdır. Bunlar aynı zamanda polisakkaritlerdir. Hemiselüloz molekülleri monosakkarit kalıntılarından oluşur: mannoz (heksoz) ve ksiloz (pentoz). Hemiselülozların lifli bir yapısı yoktur. Bitkiler için yedek besin görevi görür ve onları enfeksiyonlardan korurlar. Hemiselülozlar suda şişer ve çok seyreltik asitlerle bile nispeten kolayca hidrolize edilir; %18,5 alkalide çözünürler. Hemiselülozlar, kağıt yapımında kullanılan selülozun zararlı safsızlıkları değildir. Aksine, yüksek miktarda hemiselüloz içeren ahşap selülozun öğütülmesi kolaydır ve hemiselüloz çok iyi bir doğal haşıl maddesi olduğundan, ondan yapılan kağıdın mukavemeti (özellikle yüzeyler) artar.
Lignin kimyasal olarak kararsız bir maddedir: ışık, nem, oksijen, hava ve ısının etkisi altında lignin yok edilir, bunun sonucunda bitki lifleri güç kaybeder ve koyulaşır. Lignin, selülozdan farklı olarak seyreltik asit ve alkalilerde çözünür. Odun, saman, kamış ve diğer bitki dokularından selüloz üretme yöntemleri ligninin bu özelliğine dayanmaktadır. Ligninin yapısı çok karmaşıktır ve henüz yeterince araştırılmamıştır; Ligninin, yapısal birimi çok reaktif bir aromatik alkol - β-hidroksikoniferil kalıntısı olan doğal bir polimer olduğu bilinmektedir.
Polimerler yüksek mol sayısına sahip kimyasal bileşiklerdir. molekülleri (makromoleküller) çok sayıda tekrar eden gruptan (monomer birimleri) oluşan kütle (birkaç binden milyonlarcaya kadar). Makromolekülleri oluşturan atomlar birbirlerine temel kuvvetler ve/veya koordinasyon değerleri ile bağlanır.
Kökenlerine göre polimerler doğal (biyopolimerler), örneğin proteinler, nükleik asitler, doğal reçineler ve sentetik, örneğin polietilen, polipropilen, fenol-formaldehit reçineleri olarak ikiye ayrılır. Atomlar veya atomik gruplar bir makromolekülde şu şekilde yerleştirilebilir: açık bir zincir veya uzun bir döngü dizisi (doğrusal polimerler, örneğin doğal kauçuk); dallanmış zincirler (dallı polimerler, örneğin amilopektin), üç boyutlu ağlar (çapraz bağlı polimerler, örneğin kürlenmiş epoksi reçineler). Molekülleri aynı monomer birimlerinden oluşan polimerlere homopolimerler denir (örneğin polivinil klorür, polikaproamid, selüloz). kimyasal polimer sentetik supramoleküler
Aynı kimyasal bileşime sahip makromoleküller, farklı uzaysal konfigürasyonlara sahip birimlerden oluşturulabilir. Makromoleküller aynı stereoizomerlerden veya zincirde belirli bir periyodiklikle değişen farklı stereoizomerlerden oluşuyorsa, polimerlere stereoregüler denir.
Makromolekülleri çeşitli tipte monomer birimleri içeren polimerlere kopolimerler denir. Her tipteki birimlerin, makromolekül içerisinde birbirinin yerini alan yeterince uzun sürekli diziler oluşturduğu kopolimerlere blok kopolimerler denir. Başka bir yapının bir veya daha fazla zinciri, bir kimyasal yapının makromolekülünün dahili (terminal olmayan) bağlantılarına bağlanabilir. Bu tür kopolimerlere aşı kopolimerleri denir.
Bir birimin stereoizomerlerinin her birinin veya bazı stereoizomerlerinin, bir makromolekül içinde birbirinin yerini alan yeterince uzun sürekli diziler oluşturduğu polimerlere stereoblok kopolimerler denir.
Ana (ana) zincirin bileşimine bağlı olarak, polimerler şu şekilde ayrılır: ana zinciri çeşitli elementlerin atomlarını içeren heterozincir, çoğunlukla karbon, nitrojen, silikon, fosfor ve ana zinciri inşa edilmiş olan homozincir özdeş atomlardan. Homozincir polimerlerinden en yaygın olanı, ana zincirleri yalnızca karbon atomlarından oluşan, örneğin polietilen, polimetil metakrilat, politetrafloroetilen gibi karbon zincirli polimerlerdir. Heterozincirli polimerlerin örnekleri arasında polyesterler (polietilen tereftalat, polikarbonatlar), poliamitler, üre-formaldehit reçineleri, proteinler ve bazı organosilikon polimerler yer alır. Makromolekülleri hidrokarbon gruplarıyla birlikte inorganojenik elementlerin atomlarını içeren polimerlere organoelement denir. İnorganik polimerler, örneğin plastik kükürt, polifosfonitril klorür tarafından ayrı bir polimer grubu oluşturulur.
Özellikleri ve en önemli özellikleri. Doğrusal polimerlerin belirli fizikokimyasal ve mekanik özellikleri vardır. Bu özelliklerden en önemlisi: yüksek mukavemetli, anizotropik, yüksek düzeyde yönlendirilmiş fiberler ve filmler oluşturma yeteneği, büyük, uzun vadeli geri dönüşümlü deformasyonlara maruz kalma yeteneği; çözünmeden önce oldukça elastik bir durumda şişme yeteneği; çözeltilerin yüksek viskozitesi. Bu özellikler kümesi, makromoleküllerin yüksek moleküler ağırlığı, zincir yapısı ve esnekliğinden kaynaklanmaktadır. Doğrusal zincirlerden dallanmış, seyrek üç boyutlu ağlara ve son olarak yoğun ağ yapılarına geçerken, bu özellikler kümesi giderek daha az belirgin hale gelir. Yüksek düzeyde çapraz bağlı polimerler çözünmez, erimez ve yüksek düzeyde elastik deformasyonlara sahip değildir.
Polimerler kristal ve amorf hallerde bulunabilir. Kristalleşme için gerekli bir koşul, makromolekülün yeterince uzun bölümlerinin düzenliliğidir. Kristalli polimerlerde, türü büyük ölçüde polimer malzemenin özelliklerini belirleyen çeşitli supramoleküler yapılar (fibriller, küreselitler, tek kristaller) ortaya çıkabilir.Kristalleşmemiş (amorf) polimerlerdeki supramoleküler yapılar, kristalli olanlardan daha az belirgindir.
Kristalize olmayan polimerler üç fiziksel durumda mevcut olabilir: camsı, oldukça elastik ve viskoz. Düşük (oda sıcaklığının altında) sıcaklıkta camsı durumdan yüksek elastik duruma geçiş yapan polimerlere elastomerler, yüksek sıcaklığa sahip olanlara ise plastik denir. Makromoleküllerin kimyasal bileşimine, yapısına ve göreceli dizilişine bağlı olarak polimerlerin özellikleri çok geniş sınırlar içinde değişebilir. Böylece, yaklaşık 20 ° C sıcaklıkta esnek hidrokarbon zincirlerinden oluşturulan 1,4.-cispolibutadien, -60 ° C sıcaklıkta camsı bir duruma dönüşen elastik bir malzemedir; Yaklaşık 20 ° C sıcaklıkta daha sert zincirlerden oluşan polimetil metakrilat, yalnızca 100 ° C'de oldukça elastik bir duruma dönüşen katı camsı bir üründür. Moleküller arası hidrojen bağlarıyla bağlanan çok sert zincirlere sahip bir polimer olan selüloz, genellikle ayrışma sıcaklığından önce oldukça elastik bir durumda bulunamaz.
Makromoleküllerin yapılarındaki farklılıklar ilk bakışta küçük olsa bile polimerlerin özelliklerinde büyük farklılıklar gözlemlenebilir. Dolayısıyla stereodüzenli polistiren, erime noktası yaklaşık 235 °C olan kristalli bir maddedir; stereodüzenli olmayan polistiren ise hiç kristalleşemez ve yaklaşık 80 °C sıcaklıkta yumuşar.
Polimerler aşağıdaki ana reaksiyon türlerine girebilir: örneğin kauçukların vulkanizasyonu ve derinin tabaklanması sırasında makromoleküller arasında kimyasal bağların oluşumu (çapraz bağlanma denir); makromoleküllerin ayrı, daha kısa parçalara ayrışması, polimerlerin yan fonksiyonel gruplarının, ana zinciri etkilemeyen düşük moleküler ağırlıklı maddelerle reaksiyonları (polimer benzeri dönüşümler olarak adlandırılır); Bir makromolekülün fonksiyonel grupları arasında meydana gelen molekül içi reaksiyonlar, örneğin molekül içi siklizasyon. Çapraz bağlanma genellikle yıkımla aynı anda gerçekleşir. Polimer benzeri dönüşümlerin bir örneği, politil asetatın sabunlaştırılmasıdır ve bu da polivinil alkol oluşumuna yol açar. Polimerlerin düşük molekül ağırlıklı maddelerle reaksiyon hızı genellikle ikincisinin polimer fazına difüzyon hızıyla sınırlıdır. Bu durum en çok çapraz bağlı polimerler durumunda belirgindir. Makromoleküllerin düşük moleküllü maddelerle etkileşim hızı genellikle önemli ölçüde reaksiyona giren birime göre komşu birimlerin doğasına ve konumuna bağlıdır. Aynı durum, aynı zincire ait fonksiyonel gruplar arasındaki molekül içi reaksiyonlar için de geçerlidir.
Polimerlerin bazı özellikleri, örneğin çözünürlük, viskoz akış yeteneği, stabilite, makromoleküllerle reaksiyona giren küçük miktarlardaki yabancı maddelerin veya katkı maddelerinin etkisine karşı çok hassastır. Dolayısıyla doğrusal bir polimeri çözünür durumdan tamamen çözünmez duruma dönüştürmek için makromolekül başına 1-2 çapraz bağ oluşturmak yeterlidir.
Polimerlerin en önemli özellikleri kimyasal bileşimleri, molekül ağırlığı ve molekül ağırlığı dağılımı, makromoleküllerin dallanma derecesi ve esnekliği, stereodüzenlilik ve diğerleridir. Polimerlerin özellikleri önemli ölçüde bu özelliklere bağlıdır.
Doğal polimerler, canlı organizmaların hücrelerinde biyosentez işlemi sırasında oluşur. Ekstraksiyon, fraksiyonel çökeltme ve diğer yöntemler kullanılarak bitki ve hayvan materyallerinden izole edilebilirler. Sentetik polimerler polimerizasyon ve polikondensasyon yoluyla üretilir. Karbozincir polimerleri genellikle monomerlerin bir veya daha fazla çoklu karbon bağıyla veya kararsız karbosiklik gruplar içeren monomerlerle (örneğin siklopropan ve türevlerinden) polimerizasyonuyla sentezlenir.Heterozincir polimerleri, polikondensasyonun yanı sıra çoklu içeren monomerlerin polimerizasyonuyla elde edilir. bir karbon elementinin bağları (örneğin, C=O, C=N, N=C=O) veya zayıf heterosiklik gruplar.
Bugün tarımda polimer malzemelerin kullanımının en az dört ana alanından bahsedebiliriz. Hem yurt içi hem de dünya pratiğinde ilk sırada filmlere ait. Tarlalarda delikli malçlama filmi kullanımı sayesinde bazı mahsullerin verimi %30'a kadar çıkmakta, olgunlaşma süresi ise 10-14 gün kadar hızlandırılmaktadır.
Oluşturulan rezervuarların su yalıtımı için polietilen filmin kullanılması, depolanan nem kayıplarında önemli bir azalma sağlar. Saman, silaj ve kaba yemlerin filmle kaplanması, olumsuz hava koşullarında bile daha iyi korunmasını sağlar. Ancak film polimer malzemelerinin tarımda ana kullanım alanı film seralarının inşası ve işletilmesidir. Şu anda teknik olarak 16 m genişliğe kadar film tabakaları üretmek mümkün hale gelmiş olup, bu da taban genişliği 7,5 m'ye kadar ve uzunluğu 200 m'ye kadar olan film seralarının inşa edilmesini mümkün kılmaktadır. iş mekanize olarak yapılabilir; Üstelik bu seralar tüm yıl boyunca ürün yetiştirmenize olanak sağlıyor. Soğuk havalarda seralar 60-70 cm derinliğe kadar toprağa gömülen polimer borular kullanılarak tekrar ısıtılmaktadır.
Bu tür seralarda kullanılan polimerlerin kimyasal yapısı açısından, ağırlıklı olarak polietilen, plastikleştirilmemiş polivinil klorür ve daha az ölçüde poliamid kullanımına dikkat çekilebilir. Polietilen filmler daha iyi ışık geçirgenliği, daha iyi mukavemet özellikleri, ancak daha zayıf hava direnci ve nispeten yüksek ısı kaybı ile karakterize edilir. Sadece 1-2 sezon düzgün hizmet verebilirler. Poliamid ve diğer filmler hala nispeten nadiren kullanılmaktadır.
Tarımda polimer malzemelerin diğer iki ana kullanım alanı inşaat, özellikle hayvancılık binaları ve makine mühendisliğidir.
Harcanan sülfit likörleri üzerinde 38 ° C'de özel fermentörlerde özel bir mikrop kültürü yetiştirilirken, buraya amonyak eklenir. Yem proteininin verimi %50-55'tir; domuzlar ve kümes hayvanları tarafından iştahla yenir.
Geleneksel olarak çim kortlarda birçok spor etkinliği düzenlenmektedir. Futbol, tenis, kroket... Ne yazık ki sporun dinamik gelişimi, kaledeki veya filedeki en yüksek yük, çimlerin bir müsabakadan diğerine büyüyecek vaktinin olmamasına yol açıyor. Ve hiçbir bahçıvanın numarası bununla başa çıkamaz. Benzer yarışmaları örneğin asfalt yüzeylerde yapmak elbette mümkün, peki ya geleneksel sporlar? Sentetik malzemeler kurtarmaya geldi. 1/40 mm (25 mikron) kalınlığındaki poliamid film, 1,27 mm genişliğinde şeritler halinde kesilir, gerilir, kıvrılır ve ardından çimi taklit eden hafif, hacimli bir kütle elde etmek için iç içe geçirilir. Yangını önlemek için polimere önceden yangın geciktiriciler ekleniyor ve elektrik kıvılcımlarının sporcuların ayaklarının altına düşmesini önlemek için antistatik madde kullanılıyor. Sentetik çim paspaslar hazırlanan tabana yapıştırılır ve ardından çim kort, futbol sahası veya başka bir spor sahası hazır hale gelir. Oyun alanının ayrı bölümleri yıprandıkça, aynı teknoloji ve aynı yeşil renk kullanılarak yapılmış yeni paspaslarla değiştirilebilirler.
Bu sektörün, polimerler de dahil olmak üzere ülkemizde üretilen hemen hemen tüm malzemelerin ana tüketicisi olması şaşırtıcı değildir. Polimer malzemelerin makine mühendisliğinde kullanımı, insanlık tarihinde benzeri görülmemiş bir hızla artmaktadır. Örneğin, 1976'da 1. ülkemizin makine mühendisliği 800.000 ton plastik tüketirken, 1960'da sadece 116.000 ton, on yıl önce ülkemizde üretilen tüm ürünlerin% 37-38'inin gönderildiğini belirtmek ilginçtir. makine mühendisliği plastikleri, 1980 yılında ise plastik kullanımında makine mühendisliğinin payı %28'e düşmüştür. Burada önemli olan ihtiyacın azalması değil, tarım, inşaat, hafif ve gıda endüstrilerinde ülke ekonomisinin diğer sektörlerinin polimer malzemeleri daha yoğun kullanmaya başlamasıdır.
Son yıllarda polimer malzemelerin herhangi bir endüstrideki işlevinin bir miktar değiştiğini belirtmekte fayda var. Polimerlere giderek daha fazla sorumlu görev emanet edilmeye başlandı. Makinelerin ve mekanizmaların giderek daha küçük, ancak yapısal olarak karmaşık ve kritik parçaları polimerlerden yapılmaya başlandı ve aynı zamanda polimerler, makinelerin büyük boyutlu gövde parçalarının ve taşıyan mekanizmaların imalatında giderek daha fazla kullanılmaya başlandı. önemli yükler. Diğer malzemelere göre avantajlarının en açık şekilde ortaya çıktığı polimerlere özgü bir diğer alan ise iç ve dış kaplama alanıdır.
Polimer malzemelerin makine mühendisliğinde özel olarak anılmaya değer bir diğer uygulama alanı da metal kesici aletlerin üretimidir. Güçlü çeliklerin ve alaşımların kullanımı yaygınlaştıkça, işleme takımlarına yönelik gereksinimler giderek daha sıkı hale geliyor. Ve burada da plastikler alet üreticisinin ve makine operatörünün imdadına yetişiyor. Ancak elmasla bile rekabet etmeye cesaret eden ultra yüksek sertlikteki sıradan plastikler değil. Sertliğin kralı elmas henüz tahtından indirilmedi ama olaylar yaklaşıyor. Bazı oksitler (örneğin, kübik zirkonya cinsinden), nitrürler, karbürler, bugün zaten daha az sertlik ve ayrıca daha fazla ısı direnci göstermemektedir. Sorun şu ki, doğal ve sentetik elmaslardan hala daha pahalılar ve ayrıca bir "kraliyet kusuru" var - çoğunlukla kırılganlar. Bu nedenle, çatlamalarını önlemek için, bu tür aşındırıcıların her bir tanesinin, çoğunlukla fenol-formaldehit reçinelerinden yapılan polimer ambalajlarla çevrelenmesi gerekir. Bu nedenle günümüzde aşındırıcı aletlerin dörtte üçü sentetik reçineler kullanılarak üretilmektedir.
Bunlar, polimer malzemelerin makine mühendisliği alt sektörlerine tanıtılmasındaki ana eğilimlerin sadece birkaç örneğidir. Otomotiv sektörü artık plastik kullanımındaki artış açısından diğer alt sektörler arasında ilk sırayı alıyor. On yıl önce otomobillerde 7'den 12'ye kadar farklı plastik türü kullanılıyordu, 70'li yılların sonunda bu sayı 30'u aştı. Kimyasal yapı açısından bakıldığında beklendiği gibi hacim açısından ilk sıralarda yer alıyor. stiren plastikler, polivinil klorür ve poliolefinler tarafından işgal edilir. Hala onlardan biraz daha aşağıdalar, ancak poliüretanlar, polyesterler, akrilatlar ve diğer polimerler aktif olarak yetişiyor.
Günümüzde bazı modellerde polimerlerden yapılan araba parçalarının listesi bir sayfadan fazla yer kaplıyor. Gövde ve kabinler, aletler ve elektrik yalıtımı, iç kaplama ve tamponlar, radyatörler ve kolçaklar, hortumlar, koltuklar, kapılar, kaput. Üstelik yurtdışındaki birçok farklı şirket, tamamen plastik araba üretimine başladığını duyurdu. Otomotiv endüstrisinde plastik kullanımındaki en karakteristik eğilimler genel olarak diğer alt sektörlerdekilerle aynıdır. İlk olarak, malzemelerden tasarruf sağlar: büyük blokların ve montajların atıksız veya düşük atıklı kalıplanması. İkincisi, hafif ve hafif polimer malzemelerin kullanılması sayesinde otomobilin toplam ağırlığı azaltılıyor, bu da çalışması sırasında yakıt tasarrufu sağlanacağı anlamına geliyor. Üçüncüsü, tek bir ünite olarak yapılan plastik parça blokları montajı önemli ölçüde basitleştirir ve işçilikten tasarruf sağlar.
Bu arada, aynı avantajlar polimer malzemelerin havacılık endüstrisinde yaygın kullanımını teşvik ediyor. Örneğin, bir uçak kanadı çıtasının imalatında alüminyum alaşımını grafit plastikle değiştirmek, parça sayısını 47'den 14'e, bağlantı elemanlarını 1464'ten 8 cıvataya düşürmenize, ağırlığı% 22 azaltmanıza ve maliyeti% 25 azaltmanıza olanak tanır. Aynı zamanda ürünün güvenlik marjı %178’dir. Helikopter kanatlarının ve jet motoru fan kanatlarının, dayanıklılığı ve güvenilirliği korurken uçağın ağırlığını azaltan, alüminosilikat elyaflarla doldurulmuş polikondensasyon reçinelerinden yapılması tavsiye edilir. 2047188 sayılı İngiliz patentine göre uçak veya helikopter rotor kanatlarının dayanma yüzeylerinin sadece 0,65 mm kalınlığında poliüretan tabakası ile kaplanması, bunların yağmur erozyonuna karşı direncini 1,5-2 kat artırmaktadır. İlk İngiliz-Fransız süpersonik yolcu uçağı Concorde'un tasarımcılarının önüne katı gereksinimler konuldu. Atmosferle sürtünmenin uçağın dış yüzeyini 120-150° C'ye kadar ısıtacağı hesaplandı ve aynı zamanda en az 20.000 saat erozyona yenik düşmemesi gerekiyordu. Uçak korumasının yüzeyinin ince bir floroplastik film ile kaplanmasıyla soruna bir çözüm bulundu.