44

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Методические указания к лабораторному практикуму

дисциплины по выбору студентов

Направления 260100.62 – Технология продуктов питания

Химия полимеров

Калининград

2011

Полимерами называются синтетические или природные соединения, молекулы которых состоят из большого количества повторяющихся звеньев.

(–А–)п где, А – элементарное или мономерное звено

п – степень полимеризации

Существует три метода получения полимеров:

1. Полимеризация – получение полимера из мономеров без выделения побочных продуктов (полиприсоединение). Мономер должен содержать кратные связи или неустойчивые циклы.

п А → (–А–)п

полимеры, получаемые данным способом:

1. Полиэтилены высокой и низкой плотности

Полиэтилен (ПЭ) - это термопласт, относящийся к семье полиолефинов, и его доля в выпуске полимерных материалов является самой значительной. Свойства ПЭ в большой степени зависят от степени разветвленности цепи. В основном ПЭ вы­пускают в двух формах, а именно в виде полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) и полиэтилена низкой плотности (ПЭНП). ПЭНП производится посредством ини­циированной радикальной полимеризации этилена. ПЭВП производят с помо­щью катализаторов Циглера-Натты; этот полимер более линеен и обладает более высокой степенью кристалличности, чем ПЭНП. За последние 20 лет достигнут значительный прогресс в разработке новых катализаторов. Новый класс металлоценовых катализаторов привел к улучшенному процес­су полимеризации и созданию новых полимеров с регулируемыми свойствами. Не­смотря на одинаковое химическое строение (Приложение2), разные типы ПЭ образуют ряд мате­риалов с существенно различающимися свойствами ввиду различия по степени разветвленности, по молекулярной массе и молекулярно-массовому распределению.

ПЭ широко применяется благодаря своей низкой стоимости, хорошей пере­рабатываемости, высокой ударной прочности, отличной химической стойкости и прекрасным электроизоляционным свойствам. Наиболее распространенное применение как ПЭВП, так и ПЭНП находят в качестве упаковочной пленки, главным образом, для пищевых продуктов. С учетом хороших изоляционных свойств, ПЭ также много используется для изготовления оболочек кабелей и проводов. Из других областей применения ПЭВП можно отметить широкую гам­му изделий, полученных литьем под давлением и раздувным формованием, в том числе тары для пищевых продуктов и бытовой химии.

Стоит упомянуть несколько других типов ПЭ. Линейный ПЭНП (ЛПЭНП) и ультра ПЭНП (УПЭНП) производят с помощью введения сомономеров, напри­мер, 1-бутена и 1-октена, которые образуют в полимере короткоцепные ветвле­ния и ограничивают ветвление длинными цепями. Линейность цепи увеличивает прочность, а ветвление — ударную вязкость, формируя лучшие свойства, чем у ПЭНП. УПЭНП производится также как ЛПЭНП, но с сомономерами, образу­ющими более длинные боковые цепи, что дает пониженную плотность и мень­шую кристалличность. Это придает УПЭНП замечательные низкотемператур­ные характеристики ударной прочности и гибкости.

2. Поливинилхлорид

Поливинилхлорид (ПВХ) — это наиболее широко применяемый материал среди всех виниловых полимеров. Он производится главным образом посред­ством радикально-инициированной полимеризации в суспензии. Суспензионная полимеризация применяется для получения ПВХ двух типов. Первый тип - это частично кристаллизующийся материал, состоящий из сферических частиц; ма­териал второго типа состоит из аморфных частиц. Суспензионная полимери­зация легче управляется и, кроме того, она дает лишь незначительное ухудшение прозрачности и изоляционных свойств. Поскольку производство ПВХ осуществляется, как правило, при низких температурах, этот материал является линейным и атактическим с включением коротких последовательностей синдиотактических струк­тур.

Основное применение жесткого ПВХ — это трубы, фитинги и оконные или дверные рамы. ПВХ данного типа часто называют «непластифицированным» (НППВХ), поскольку он не имеет химикатов-добавок; кроме того, он менее горю­чий. ПВХ обладает хорошими изоляционными свойствами и в пластифициро­ванной форме он применяется для изоляции проводов. Среди прочих примене­ний — одежда, теплоизоляция (пено-ПВХ), детали для автомобилей и покрытия.

В промышленности широко используются несколько сополимеров ПВХ. Наи­более распространенными являются сополимеры с винилацетатом и с акрилонитрилом. Винилацетатные сополимеры обладают повышенной ударной вязкостью и хорошо перерабатываются. Сополимеры с акрилонитрилом имеют улучшению термостойкость.

Другой тип — хлорированный ПВХ. В этом случае полимер под­вергается набуханию в хлорированных углеводородах, затем добавляется хлор и включается УФ-облучение, которое стимулирует образование радикалов хлора, что ведет к увеличению эффективности хлорирования на 5 %. Это дает более вы­сокую температуру плавления и улучшение термостойкости.