Структура и классификация полимеров

Полимерами являются высокомолекулярные соединения, со-

стоящие из одинаковых или различных звеньев, соединенных

химическими связями в длинные цепи. Полимер означает много

греческого polus -много и meros -части). Наглядной мо-

делью полимера является ожерелье из бусин. Звеньями цепи мо-

гут быть как отдельные атомы, так и группы атомов (например,

полимерная сера –S–S–S–S– и полиэтилен –СН2–СН2–СН2–).

Число повторяющихся звеньев в цепи – степень поли-

меризации (Р). Она определяет молекулярную массу полимера

(М)

М = m · Р,

где m – молекулярная масса звена.

В зависимости от значений М различают высокомолекуляные

соединения, олигомеры и низкомолекулярные соединения. При

М>5 000–10000 – высокомолекулярное соединение, М =500 –

5000 – олигомер, М <500 – низкомолекулярное соединение.

Названия полимеров и олигомеров складывается из названия мо-

номера и приставки «поли» или «олиго» (например, полиэтилен,

полистирол, олигостирол, олигобутадиен, сополимер этилена с

пропиленом). Химические формулы пишут без концевых групп

[ например, – СН2–СН2–СН2– или (– СН2–СН2–) n ]. Для __________некото-

рых полимеров используются торговые названия (например,

найлон или поли–ε–капролактам, фенопласт или фенолформаль-

дегидная смола, тефлон или политетрафторэтилен).

По числу мономерных звеньев в цепи полимеры класси-

фицируют на гомополимеры и сополимеры. Гомополимеры со-

стоят из одинаковых звеньев (например, –А–А–А–), а сополиме-

ры – из двух или более звеньев (например, –А–В–С–).

Сополимеры подразделяют на статистические

–А–В–В–А–В–А–А–А–В–В–

(имеют нерегулярное расположение звеньев) и чередующиеся

А–В–А–В– (имеют регулярное расположение звеньев).

Различают блок-сополимеры и привитые сополимеры Блок-

сополимеры имеют длинные последовательности звеньев каждо-

го типа ~АААААВВВВВААААА~ и в названии указываются

составляющие звенья [например, поли(стирол– блок –метилакри-

лат)]. Привитые сополимеры основную цепь имеют из звеньев

одного мономера, а боковую – из звеньев другого мономера

~ ААААААААААА ~.

| |

ВВВВВ ВВВВВ

По структурной форме полимеры делят на линейные, раз-

ветвленные и сшитые.

Линейные имеют цепи с

большой асимметрией

Разветвленные имеют

длинную основную цепь

с боковыми ответвления-

ми

Сетчатые имеют длинные

цепи, соединенные хими-

ческими связями

По строению основной цепи полимеры делят на гомоцепные

и гетероцепные. Гомоцепные полимеры имеют основную цепь

из одинаковых атомов (например, из серы –S–S–S–, углерода

–С–С–С–, фосфора –Р–Р–Р–). Полимеры, построенные из атомов

углерода называются карбоцепными. Гетероцепные полимеры

имеют основную цепь из различных атомов (например, –С–О–,

–Si–О–, –P=N–).

Устойчивость гомоцепных и гетероцепных полимеров зави-

сит от прочности связей между атомами. Наиболее прочными

являются связи между атомами углерода, а наименее прочными

являются связи между атомами азота и между атомами кислоро-

да, все остальные элементы могут образовывать гомоцепные

полимеры (например, –S–S–S–, –Р–Р–Р–, –Si–Si–Si–, –Te–Te–Te).

У гетероцепных полимеров энергия связи между атомами выше,

чем у гомоцепных. Поэтому гетероцепные полимеры являются

высокоплавкими и высокопрочными.

По происхождению полимеры делят на природные, синте-

тические и искусственные. Примерами природных полимеров

являются натуральный каучук, целлюлоза, белки, алмаз, графит.

Синтетическими полимерами, полученными в колбе или реакто-

ре, являются полиэтилен, полистирол, полипропилен. Искусст-

венными являются модифицированные природные полимеры,

например__ нитрат целлюлозы и ацетат целлюлозы.

Полимеры получают реакциями полимеризации, поликонден-

сации и химическими превращениями синтетических и природ-

ных полимеров.

Полимеризация

Полимеризация – это процесс получения полимеров путём

последовательного присоединения молекул мономера к актив-

ному центру.