identifikaz_polymer

Полимеры, макромолекулы которых состоят из одинаковых по элементному составу составных повторяющихся звеньев, но отли-

чаются по степени полимеризации, называются полимергомологи.

Примером полимергомологов являются 2 представителя полистирола, полученного в промышленности двумя разными способами – эмульсионной и блочной полимеризацией:

Блочный полистирол; `n = 580 Эмульсионный полистирол; `n = 2900

Полимеры, макромолекулы которых имеют одинаковую сте-

пень полимеризации, но отличаются по природе составных повторяющихся звеньев, называются полимераналоги. Полимерана-

логи могут взаимно превращаться друг в друга в результате реакций химической модификации.

Представителями полимераналогов являются поливинилацетат и поливиниловый спирт. В промышленности невозможно получать поливиниловый спирт методом полимеризации из мономера винилового спирта, так как мономер виниловый спирт неустойчив и изомеризуется в ацетальдегид. Поэтому поливиниловый спирт производят путем щелочного гидролиза другого полимера – поливинилацетата:

Помимо данной пары полимеров полимераналогами являются целлюлоза и все искусственные полимеры, получаемые путем её химической модификации. Полимераналоги: нитроцеллюлоза и целлю-

лоза; ацетаты целлюлозы и целлюлоза; метилцеллюлоза (или этил целлюлоза) и целлюлоза и др.:

21

Контрольные вопросы и задания

1.В чем отличия полимеров от олигомеров?

2.Что такое «составное повторяющееся звено» и «мономерное звено» в макромолекуле полимера?

3.Раскройте суть понятий «макромолекула» и «степень полимеризации».

4.Чем отличаются друг от друга мономер, гомополимер и сополимер?

5.Приведите примеры мономеров.

6.В чем заключаются различия процессов цепной полимеризации и поликоденсации?

3.НОМЕНКЛАТУРА И КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ

Специалисты в области полимеров могут хорошо понимать друг друга и адекватно воспринимать научно-техническую информацию при наличии единой и понятной всем терминологии, а также пользуясь унифицированной (единой) системой названий самих полимеров.

Однако к полимерам применить одинаковый (унифицированный) подход формировании названия очень сложно вследствие большого многообразия полимеров.

Тем не менее в 1974 - 1983 гг. комиссия по номенклатуре макромолекул ИЮПАК разработала рекомендации по формированию систематических названий полимеров, основанных на структуре полимеров. В настоящее время эти названия постепенно прививаются и в нашей стране, но пока параллельно существуют три основных вида номенклатуры полимеров [3, 6]:

-рациональная;

-тривиальная;

-систематическая.

3.1. Номенклатура полимеров

Термин «номенклатура» в переводе с латинского означает «перечень, роспись имен, названий».

22

1. Исторически сложившаяся рациональная номенклатура

линейных и некоторых разветвленных полимеров формируется сле-

дующим образом:

а) приставка поли + название мономера.

Этот прием используется в основном при формировании названия тех полимеров, которые получают методом цепной полимеризации на основе одного мономера:

Поли+винилхлорид Поли+винилацетат Поли+стирол Поли+этилен Поли+акрилонитрил

Названия мало отражают истинную структуру полимеров и не позволяют прогнозировать свойства;

б) приставка поли + корень, отражающий название мономера (полимеров), + СУФФИКС (или термин), указывающий на принадлежность полимера к определенному химическому классу соединений.

Этот способ формирования названия используется для полимеров, полученных из двух и более сомономеров преимущественно методом поликонденсации и ступенчатой полимеризации. Он дает частичное, идеализированное представление о структуре полимеров.

Например, полимер, из которого изготовлены бутылки для газированных напитков, минеральной воды и пива, называется полиэтилентерефталат (ПЭТ). Это название формируется так:

в) термин смола + сложное слово из названий сомономеров.

Способ применяется в случаях, когда трудно или вообще невозможно расшифровать структуру полимера (ФФС - фенолоформальдегидная смола, КФС - карбамидоформальдегидная смола, ЭС - эпоксидная смола, меламиноформальдегидная смола, МФС - мочевиноформальдегидная смола и т.д.);

23

2. Тривиальная номенклатура также сформировалась исторически. Тривиальное название обычно давалось или дается в следующих случаях:

а) если необходимо завуалировать структуру полимеров в интересах коммерческой тайны (например, капрон, нейлон, нитрон, севи-

лен, дакрон и др.);

б) по названию фирм или организаций-разработчиков или изготовителей, по имени или фамилии ученых и др. Например, название полимера ла-вс-ан расшифровавается так: Лаборатория Высокомолекулярных Соединений Академии Наук. Искусственно выращенному кристаллическому полимеру фи-а-нит было дано имя по названию института (Физический Институт Академии Наук), где полимер был получен. Полимер де- де-рон (полиамид) получил название от первых букв аббревиатуры бывшей германской демократической республики ГДР (в немецкой транскрипции DDR – Дойче Демокра-

тише Републик). Фенолоформальдегидный полимер резольного типа бакелит назван в честь ученого Бакеланда;

в) по функциональному назначению полимеров ( э-т-р-ол - материалы для Электротехники, Телеаппаратуры и Радиоаппаратуры).

Тривиальная номенклатура менее всего отражает структуру полимеров.

3. Наиболее информативна систематическая номенклатура

полимеров, или номенклатура ИЮПАК. Номенклатура ИЮПАК - гибкая и предусматривает наряду с систематической номенклатурой употребление некоторых укоренившихся названий полимеров. Она достаточно сложна, поэтому мы за неимением времени ее рассматривать не будем.

3.2. Классификация полимеров

Четкая систематизация информации о полимерах исключительно важна для создания банков данных в ЭВМ, для хранения и оперативного поиска информации. Поэтому с развитием науки о полимерах

24

сразу же появились разнообразные приемы классификации (систематизации) полимеров.

Большое разнообразие полимеров можно рассортировать (классифицировать) на определенные группы, в пределах которых они будут обладать каким-то общим свойством или признаком. Для этого нужно выбрать (вычленить) какой-либо признак и по нему систематизировать полимеры.

Исторически первой появилась классификация полимеров по признаку происхождения (классификация Карозерса), которая позднее дополнялась уточнениями, связанными с химической природой составных звеньев СЗ.

В настоящее время существует ряд разнообразных классификаций полимеров, в основу которых положены различные признаки: происхож-

дение, химическая природа, отношение к нагреванию, полярность, стереохимическая структура, направление использования и т. д. [3, 10, 12].

По признаку происхождения все полимеры делятся на природ-

ные, искусственные и синтетические (рис. 3).

Полимеры

Рис. 3. Классификация полимеров по признаку происхождения

25

По отношению к нагреванию полимеры подразделяются на термопласты (термопластичные) и реактопласты (термореактивные) – рис. 4.

В настоящее время доля термопластов составляет в разных странах от 70 до 80%, а реактопластов – от 20 до30 % . Причем доля реактопластов постепенно снижается.

Полимеры

Рис. 4. Классификация полимеров по отношению к нагреванию

По полярности полимеры делятся на неполярные, полярные и полупроводники (рис. 5). Полярные полимеры обладают высокой клеящей способностью (адгезионными свойствами). Неполярные полимеры – хорошие электроизоляторы (диэлектрики).

26

Полимеры

Рис. 5. Классификация полимеров по полярности

По пространственному строению макромолекул, которые не изменяются при эксплуатации, полимеры делятся на линейные, разветв-

ленные, циклоцепные, лестничные и трехмерносшитые (или сетча-

тые) (табл. 4).

По направлению использования полимеры подразделяют на:

-применяемые в качестве конструкционных материалов (пластики);

-используемые в качестве эластомеров;

-эксплуатируемые в качестве связующих (клеящих) веществ, т.е

синтетические смолы;

27

дой атомов элементов, входящих в основной скелет составных повторяющихся звеньев (СПЗ) и в состав боковых заместителей.

По химической природе все полимеры подразделяются на органические, неорганические и элементорганические.

В деревообработке в основном применяются органические полимеры и олигомеры.

Органические полимеры – это такие полимеры, которые содержат в главной (основной) цепи макромолекул атомы углерода C, кислорода O, азота N и серы S. В боковые группы, кроме этих атомов, могут входить атомы водорода Н и галогенов Hal , непосредственно соединенные с атомами углерода C основной цепи, а также атомы других элементов, напрямую не связанные с атомами углерода C основной цепи.

Органические полимеры в соответствии с фундаментальной классификацией, принятой в органической химии, в свою очередь делятся на следующие подгруппы:

-полиуглеводороды (предельные и непредельные, алифатические и ароматические);

-полигалогенпроизводные;

-полиспирты и их производные;

-поликислоты;

-полиэфиры простые и сложные;

-полиамиды

-и другие.

Каждая подгруппа органических полимеров обладает своим специфическим комплексом эксплуатационных свойств. Примеры органических полимеров и их свойства приведены в табл. 5.

Неорганические полимеры – это полимеры, макромолекулы которых имеют неорганические главные цепи и не содержат органических боковых заместителей (например вида СН3). Конкретнее – это полимеры, главные цепи которых состоят только из атомов элементов III –VI группы, таких, как B, Al, Si, Ge, Sn, Pb, P, As, Sb, Ti, S, Se, Te,О, углерод C без соединения с атомами водорода.

29

Таблица 5

Основные подгруппы органических полимеров и их отличительные свойства