Классификация полимеров

Существуют разные классификации полимеров.

I. По происхождению полимеры делят на:

4. Природные (биополимеры): полисахариды (крахмал, целлюлоза), белки, нуклеиновые кислоты;

5. Искусственные – полученные из природных полимеров путем их химических превращений (целлулоид, волокна: ацетатное, медноамиачное, вискозное).

6. Синтетические – полученные из мономеров: каучуки, волокна, пластмассы.

Примечание: Волокна – высокомолекулярные вещества, имеющие линейное строение и сформированные в виде нитей.

Каучуки – продукты полимеризации алкадиенов и их производных.

Пластмассы – высокомолекулярные соединения, в состав которых входят также вещества улучшающие физические свойства полимера: стабилизаторы(повышают стойкость к свету), пластификаторы(улучшают эластичность, морозостойкость, огнестойкость), красители.

II. По составу полимеры подразделяют на:

1. Органические;

2. Элементорганические (поликарбораны, кремнийорганические);

3. Неорганические полимерные (олово, селен, теллур, аморфная сера, черный фосфор, кварц, корунд, алюмосиликаты).

III. По химическому составу:

1. Гомополимеры (макромолекулы содержат одинаковые структурные звенья);

2. Гетерополимеры (состоят из разных остатков мономеров). Такие полимеры называют также сополимеры.

IV. По структуре макромолекулы:

1. Линейные (высокоэластичные)

В макромолекулах линейных полимеров структурные звенья последовательно соединены друг с другом в длинные цепи. Цепи изгибаются в различных направлениях или сворачиваются клубком. Именно эта особенность строения придает эластичность полимерам. Из природных полимеров линейное строение имеют целлюлоза, амилоза (составная часть крахмала) натуральный каучук, а из синтетических – полиэтилен низкого давления, капрон, найлон и многие другие полимеры.

2. Разветвленные

Макромолекулы разветвленных полимеров – это длинные цепи с короткими боковыми ответвлениями. Такое строение имеют, например полиэтилен высокого давления, амилопектин (компонент крахмала).

3. Сетчатые (низкоэластичные)

Макромолекулы сетчатых полимеров представляют собой длинные цепи, связанные (сшитые) поперечными связями. Такая макромолекула имеет три измерения в пространстве. Высокомолекулярными соединениями с пространственной структурой являются: шерсть, фенолформальдегидные полимеры, резина.

V. По пространственному строению:

Определенное чередование элементарных звеньев разной пространственной конфигурации делит полимеры на: стереорегулярные (или изотактические)инестереорегулярные (или атактические).

Изоатактический полимер – полимер, в котором заместители расположены в пространстве по одну сторону от основной полимерной цепи.

Атактический полимер – полимер, в котором заместители расположены беспорядочно (по одну и по другую сторону от основной полимерной цепи).

Стереорегулярность полимера определяет высокие прочносные свойства, нестереорегулярный полимер представляет более мягкий материал, напоминающий каучук.

VI. По физическим свойствам:

Полимеры могут иметь аморфное или кристаллическое строение. Это определяет его физические и другие свойства.

Аморфное строение имеют полимеры, макромолекулы которых расположены неупорядоченно, хаотично. Аморфные полимеры при механической деформации в зависимости от температуры могут существовать в следующих физических состояниях: стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем. При низкой температуре полимер находится в стеклообразном состоянии, в котором он ведет себя как упругое тело (не деформируется при нагрузках). При повышении температуры полимер переходит в высокоэластичное состояние (изменяет свою форму под действием силы, а потом возвращается в исходное состояние). Это обусловлено подвижностью звеньев и соответственно гибкостью макромолекул. Высокоэластичное состояние полимеров проявляется в интервале от температуры стеклования (tст) до температуры текучести (tт). Если данный температурный интервал tст – tт достаточно широк, то такие полимеры называют эластомерами или каучуками. Значительное повышение температуры (выше температуры текучасти) ведет к разрушению полимера. Вещество в вязкотекучем состоянии течет как вязкая жидкость, причем деформация полимера является необратимой Аморфные полимеры – мягкие, эластичные материалы.

Кристаллическое строение имеют полимеры только стереорегулярной структуры макромолекул. Кристаллические полимеры содержат области, в которых отдельные участки макромолекул имеют плотную упаковку. Эти участки называют кристаллитами. Кристаллические полимеры состоят из большого числа кристаллитов, между которыми находятся участки с неупорядоченной структурой (аморфные области). Кристаллические участки делают полимер более жестким, они снижают его способность к удлинению, поэтому полимеры имеют более высокую твердость, чем аморфные. Кристаллические полимеры характеризуются температурой плавления, а аморфные областью температур размягчения.

VII. По отношению к нагреванию. Полимеры могут быть термопластичными и термореактивными. К термопластичным (термопластам) относят полимеры с линейной и разветвленной структурой. Они размягчаются при нагревании, а при охлаждении снова затвердевают. Этот процесс обратим. Термореактивные (реактопласты) – это тоже линейные полимеры или разветвленные полимеры, но с большим числом активных функциональных групп. При нагревании эти группы вступают в химические взаимодействия – происходит «сшивание» полимеров. Так образуются твердые неплавкие вещества с пространственной структурой. Полученные полимеры уже не могут быть переведены в пластичное состояние.

VIII. По способу получения полимеры бывают:

1. Полимеризационные

2. Поликонденсационные

Рекомендуемая литература: [1], с.603-616; Л.2, с.450-474