Mówiąc o polimerach, niektórzy z nas prawdopodobnie nadal nie wiedzą - z wyjątkiem uczniów klasy XII. Jednak te polimery w rzeczywistości istnieją tak blisko naszego codziennego życia. W różnych formach. Tak, używamy polimerów od tysięcy lat w postaci drewna, gumy, bawełny, wełny, skóry, jedwabiu i tak dalej. W życiu codziennym wszyscy musimy być zaznajomieni z przedmiotami, takimi jak plastikowe kubki, soczewki kontaktowe, grzebienie, gumki, patelnie i inne, prawda? Cóż, to wszystko są polimery. Mało tego, niektóre polimery są nawet obecne w naszym organizmie, na przykład kwasy nukleinowe i białka (włosy, krew itp.).
Więc co dokładnie nazywa się polimerem?
Samo słowo Polymer pochodzi z języka greckiego, które składa się z dwóch słów, a mianowicie Poly, co oznacza wiele, oraz meros, co oznacza jednostkę lub część. Zatem polimer jest dużym związkiem, który powstaje z połączenia wielu (wielu) małych jednostek molekularnych. Jednostki molekularne tworzące te związki nazywane są monomerami. Oznacza to, że związki polimerowe składają się z wielu monomerów.
Klasyfikacja polimerów
Polimery są klasyfikowane na podstawie ich źródła, struktury, trybu polimeryzacji i siły molekularnej.
Polimery według źródła
W zależności od źródła, polimery są podzielone na 3, a mianowicie polimery naturalne, polimery syntetyczne i polimery półsyntetyczne.
Naturalne polimery
Naturalne polimery pozyskiwane są z roślin i zwierząt. Na przykład białko, celuloza, skrobia, żywica i inne.
Polimery syntetyczne
Polimery syntetyczne to polimery wytwarzane przez człowieka, które są wytwarzane w laboratorium. Przykłady: polietylen, nylon 66 i Buna-S.
Polimery półsyntetyczne
Polimery półsyntetyczne to polimery naturalne z modyfikacjami chemicznymi. Przykład: wulkanizowana guma i octan celulozy.
Polimery oparte na strukturze
Ze względu na swoją strukturę polimery dzieli się na trzy, a mianowicie polimery liniowe, polimery o rozgałęzionych łańcuchach i polimery o wiązaniu krzyżowym lub polimery sieciowe.
Polimery liniowe
W polimerach liniowych monomery są połączone długimi, prostymi łańcuchami. Łańcuchy polimerowe zwykle układają się jeden na drugim i tworzą dobrze upakowaną strukturę.
Polimery liniowe mają dużą gęstość, dużą wytrzymałość na rozciąganie i wysoką temperaturę topnienia. Przykłady: polietylen o dużej gęstości, polichlorek winylu, nylon 6 i inne.
Polimery o rozgałęzionych łańcuchach
Polimer ten składa się z bocznego łańcucha jednostek monomeru przyłączonych do głównego łańcucha. Z powodu tego rozgałęzienia polimery o rozgałęzionych łańcuchach nie mogą być ściśle ze sobą ułożone. Ten polimer ma małą gęstość, małą wytrzymałość na rozciąganie i niską temperaturę topnienia. Przykładem polimeru o rozgałęzionych łańcuchach jest polietylen o małej gęstości.
Polimery o wiązaniu krzyżowym
Polimery usieciowane są również znane jako polimery tkankowe. Ten polimer jest nie tylko twardy, ale także sztywny i kruchy. Na przykład: bakelit, melamina, żywica formaldehydowa.
Polimery oparte na trybie polimeryzacji
Ze względu na tryb polimeryzacji polimery dzieli się na dwa, a mianowicie polimery addycyjne i polimery kondensacyjne. Polimery addycyjne dzieli się następnie na dwa kolejne, a mianowicie kopolimery i homopolimery.
Polimery addycyjne
Polimery addycyjne powstają przez dodanie monomerów bez eliminacji cząsteczek produktów ubocznych. Monomery polimeru addycyjnego są związkami nienasyconymi. Przykład: Polietylen Teflon i inne.
Homopolimery
Polimery addycyjne utworzone przez polimeryzację pojedynczych rodzajów monomerów. Przykłady: polichlorek winylu, polipropylen, polietylen
Kopolimery
Polimery addycyjne są tworzone przez polimeryzację addycyjną dwóch różnych typów monomerów. Przykład: Buna-S, Buna-N i inne.
Polimery kondensacyjne
Polimery kondensacyjne powstają w wyniku kondensacji dwóch różnych monomerów z lub bez uwalniania małych cząsteczek, takich jak woda, alkohol i chlorowodór.
Monomery kondensującego polimeru mają co najmniej dwie grupy funkcyjne. Na przykład: Bakelit, Nylon 66, Terylene i inne.
Polimery oparte na siłach molekularnych
W oparciu o styl molekularny polimery można podzielić na elastomery, włókna, polimery termoplastyczne i polimery termoutwardzalne.
Elastomer
W elastomerach łańcuchy polimeru są utrzymywane razem przez słabe siły międzycząsteczkowe. Słaba siła umożliwia rozciąganie polimeru. Łańcuch polimeru ma wiele wiązań poprzecznych, które pomagają polimerowi powrócić do jego pierwotnego kształtu. Przykład: Buna-S, Buna-N, Neoprene.
Błonnik
We włóknach łańcuchy polimeru są utrzymywane razem przez silne siły przedmolekularne (wiązania wodorowe lub oddziaływania dipol-dipol). Duża siła nadaje mu właściwości kryształu.
Włókno ma kształt przędzy o dużej wytrzymałości na rozciąganie i wysokim module sprężystości. Przykład: poliamid (nylon 66) i poliester (terylen).
Termoplastyczny
Polimery termoplastyczne mają liniowe lub lekko rozgałęzione łańcuchy polimerowe. Przyciąganie międzycząsteczkowe jest pośrednie między elastomerem a włóknem.
Polimery termoplastyczne mogą być wielokrotnie zmiękczane podczas ogrzewania i utwardzane podczas chłodzenia przy niewielkiej zmianie właściwości. Polimery tego typu można formować w żądany kształt. Przykłady: polietylen, polistyren, polichlorek winylu i inne.
Ponieważ tworzywa termoplastyczne nie mają wiązań poprzecznych, siły międzycząsteczkowe, które istnieją między łańcuchami polimeru, są łatwo uszkadzane przez ogrzewanie. Dzięki temu można je kształtować w dowolny pożądany kształt.
Termoutwardzalne
Polimery termoutwardzalne to łańcuchy polimerowe, które są usieciowane lub silnie rozgałęzione. Łańcuch polimeru ulega rozszerzaniu sieciowania podczas ogrzewania w formie. Polimery termoutwardzalne ulegają trwałej przemianie podczas ogrzewania. Polimery termoutwardzalne nie nadają się do ponownego użycia, tak jak polimery termoplastyczne. Przykłady: bakelit, żywica, mocznik-formaldehyd i inne.
Reakcja polimeryzacji
Istnieją 2 rodzaje reakcji polimeryzacji, a mianowicie polimeryzacja addycyjna i polimeryzacja kondensacyjna.
Polimeryzacja addycyjna
Ponadto polimeryzacja monomerów łączy się bez eliminacji jakichkolwiek cząsteczek produktu. Monomery to związki nienasycone i ich pochodne. Do łańcucha dodawane są monomery, co powoduje wydłużenie łańcucha.
Polimery addycyjne generalnie nie są reaktywne chemicznie. Wynika to z bardzo silnych wiązań C-C i C-H. Z tego powodu recykling polimerów addycyjnych jest bardzo trudny. Innymi słowy, polimer addycyjny nie ulega biodegradacji.
Polimeryzacja addycyjna zachodzi poprzez dwa mechanizmy, a mianowicie mechanizm wolnorodnikowy i mechanizm jonowy. Jednak mechanizm wolnorodnikowy jest bardziej powszechny. Związki nienasycone i ich pochodne działają na zasadzie wolnych rodników. Do produkcji wolnych rodników potrzebny jest inicjator. Należą do nich trzeciorzędowy nadtlenek benzoilu i nadtlenek butylu.
Wolnorodnikowa polimeryzacja addycyjna: Związki nienasycone i ich pochodne polimeryzują tą metodą. Dzieje się tak w przypadku inicjatorów generujących wolne rodniki, takich jak nadtlenek benzylu, trzeciorzędowy nadtlenek butylu itp. Polimeryzacja obejmuje następujące kroki:
(ja) Inicjacja łańcucha: Nadtlenki organiczne ulegają rozszczepieniu homolitycznemu, tworząc wolne rodniki, które działają jako inicjatory. Inicjator dodaje podwójne wiązania do węgli, tworząc nowe wolne rodniki.
(ii) Propagacja łańcucha: Wolne rodniki dodają podwójne wiązania monomeru, tworząc większe wolne rodniki. Ten proces trwa aż do zniszczenia radykałów
iii) Zakończenie łańcucha: Łańcuch kończy się, gdy łączą się dwa wolne rodniki.
Polimeryzacja kondensacyjna
W tej metodzie dwa lub więcej dwufunkcyjnych monomerów jest kondensowanych przez usunięcie niektórych prostych cząsteczek, takich jak woda, alkohol itp. Produkt każdego kroku jest ponownie typem dwufunkcyjnym, a sekwencja jest kontynuowana. Ponieważ każdy etap skutkuje innym i niezależnym typem funkcjonalizacji, proces ten jest również znany jako polimeryzacja wzrostowa.
