Mis on polümeerühendid?

Polümeeridest rääkides ei tea mõned meist ilmselt siiani - välja arvatud XII klassi õpilased. Kuid need polümeerid eksisteerivad tegelikult nii lähedal meie igapäevaelule. Erinevates vormides. Jah, me oleme tuhandeid aastaid kasutanud polümeere puidu, kummi, puuvilla, villa, naha, siidi jms kujul. Igapäevaelus peame kõik tundma selliseid esemeid nagu plasttopsid, kontaktläätsed, kammid, kummipaelad, pannid ja muud? Noh, need on kõik polümeerid. Vähe sellest, mõned polümeerid on meie kehas isegi olemas, näiteks nukleiinhapped ja valgud (juuksed, veri jt).

Niisiis, mida täpselt nimetatakse polümeeriks?

Sõna Polymer ise pärineb kreeka keelest, mis koosneb kahest sõnast, nimelt Poly, mis tähendab palju, ja meros, mis tähendab üksust või osa. Niisiis on polümeerid suured ühendid, mis moodustuvad paljude (paljude) väikeste molekulaarsete üksuste kombinatsioonist. Neid ühendeid moodustavaid molekulaarüksusi nimetatakse monomeerideks. See tähendab, et polümeeriühendid koosnevad paljudest monomeeridest.

Polümeeride klassifikatsioon

Polümeerid klassifitseeritakse lähte, struktuuri, polümerisatsioonirežiimi ja molekulaarjõu põhjal.

Polümeerid allika järgi

Allika põhjal jagunevad polümeerid kolmeks, nimelt looduslikud polümeerid, sünteetilised polümeerid ja poolsünteetilised polümeerid.

Looduslikud polümeerid

Looduslikke polümeere saadakse taimedest ja loomadest. Näiteks valk, tselluloos, tärklis, vaik ja teised.

Sünteetilised polümeerid

Sünteetilised polümeerid on keemilised polümeerid, mis on valmistatud laboris. Näited: polüetüleen, nailon 66 ja Buna-S.

Poolsünteetilised polümeerid

Poolsünteetilised polümeerid on keemilised modifikatsioonid looduslikud polümeerid. Näide: vulkaniseeritud kumm ja tselluloosatsetaat.

Struktuuril põhinevad polümeerid

Selle struktuuri põhjal jagunevad polümeerid kolmeks, nimelt lineaarsed polümeerid, hargnenud ahelaga polümeerid ja ristseotud polümeerid või võrgupolümeerid.

Lineaarsed polümeerid

Lineaarsetes polümeerides on monomeerid seotud pikkade, sirgete ahelatega. Polümeerahelad laduvad tavaliselt üksteise peale ja moodustavad hästi pakitud struktuuri.

Lineaarsetel polümeeridel on suur tihedus, kõrge tõmbetugevus ja kõrge sulamistemperatuur. Näited: suure tihedusega polüetüleen, polüvinüülkloriid, nailon 6 jt.

Hargnenud ahelaga polümeerid

See polümeer koosneb monomeeriüksuste külgahelast, mis on kinnitatud peaahela külge. Selle hargnemise tõttu ei saa hargnenud ahelaga polümeere tihedalt paigutada. Sellel polümeeril on madal tihedus, väike tõmbetugevus ja madal sulamistemperatuur. Hargnenud ahelaga polümeeri näide on madala tihedusega polüeteen.

Ristsideme polümeerid

Ristseotud polümeere tuntakse ka kui koepolümeere. See polümeer pole mitte ainult kõva, vaid ka jäik ja habras. Näiteks: Bakelit, melamiin, formaldehüüdvaik.

Polümeerimisrežiimil põhinevad polümeerid

Polümeerimisrežiimi põhjal jagunevad polümeerid kaheks, nimelt liitpolümeerideks ja kondensatsioonipolümeerideks. Seejärel jagatakse liitpolümeerid veel kaheks, nimelt kopolümeerideks ja homopolümeerideks.

Liitpolümeerid

Liitumispolümeerid moodustuvad monomeeride lisamisel kõrvalproduktide elimineerimata. Liitpolümeeri monomeerid on küllastumata ühendid. Näide: polüetüleen teflon ja teised.

Homopolümeerid

Liitumispolümeerid, mis on moodustunud ühe monomeerliigi polümerisatsiooni teel. Näited: polüvinüülkloriid, polüpropüleen, polüeteen

Kopolümeerid

Liitpolümeerid moodustuvad kahe erinevat tüüpi monomeeride liitmispolümerisatsiooni teel. Näide: Buna-S, Buna-N ja teised.

Kondensatsioonipolümeerid

Kondensatsioonipolümeerid moodustuvad kahe erineva monomeeri kondenseerimisel koos väikeste molekulide, nagu vesi, alkohol ja vesinikkloriid, eraldumisega või ilma.

Kondenseeruva polümeeri monomeeridel on vähemalt kaks funktsionaalset rühma. Näiteks: Bakelit, Nylon 66, Terylene jt.

Molekulaarsel jõul põhinevad polümeerid

Molekulaarstiili põhjal võib polümeere jagada elastomeerideks, kiududeks, termoplastilisteks ja termoreaktiivseteks polümeerideks.

Elastomeer

Elastomeerides hoiavad polümeerahelaid nõrgad molekulidevahelised jõud. Nõrk jõud võimaldab polümeeri venitada. Polümeerketil on mitu ristisidet, mis aitavad polümeeril taastada oma algkuju. Näide: Buna-S, Buna-N, neopreen.

Kiud

Kiudainetes hoiavad polümeerahelaid koos tugevate antermolekulaarsete jõududega (vesiniksidemed või dipool-dipool vastastikmõjud). Tugev jõud annab sellele kristallilised omadused.

Kiud on suure tõmbetugevuse ja suure mooduliga lõnga kujuline. Näide: polüamiid (nailon 66) ja polüester (terüleen).

Termoplast

Termoplastilistel polümeeridel on lineaarsed või kergelt hargnenud polümeerahelad. Molekulidevahelised atraktsioonid asuvad elastomeeri ja kiu vahel.

Termoplastilisi polümeere saab kuumutamisel korduvalt pehmendada ja jahutamisel kõvendada, omaduste vähese muutumisega. Seda tüüpi polümeere saab vormida soovitud kuju. Näited: polüetüleen, polüstüreen, polüvinüülkloriid jt.

Kuna termoplastidel pole ristsidemeid, on polümeerahelate vahelised molekulidevahelised jõud kuumutamisel kergesti purustatud. Seetõttu saab neid kujundada igaks soovitud kujuks.

Termoreaktsioon

Termoreaktiivsed polümeerid on polümeerahelad, mis on kas ristsillatud või tugevalt hargnenud. Polümeerkett laieneb vormi kuumutamisel ristsidemetega. Termoreaktiivsed polümeerid muutuvad kuumutamisel püsivalt. Termoreaktiivsed polümeerid ei ole korduvkasutatavad nagu termoplastsed polümeerid. Näited: Bakelit, vaik, karbamiidformaldehüüd jt.

Polümerisatsioonireaktsioon

Polümerisatsioonireaktsioone on kahte tüüpi, nimelt liitpolümerisatsioon ja kondensatsioonpolümerisatsioon.

Liitmise polümerisatsioon

Lisaks sellele monomeerid polümeriseeruvad, ühendamata ühtegi toote molekuli. Monomeerid on küllastumata ühendid ja nende derivaadid. Ahelasse lisatakse monomeere, mille tulemusel suureneb ahela pikkus.

Liitpolümeerid ei ole tavaliselt keemiliselt reaktiivsed. Selle põhjuseks on väga tugevad CC- ja CH-sidemed. Seetõttu on liitpolümeeride ringlussevõtt väga keeruline. Või teisisõnu, liitpolümeer ei ole biolagunev.

Liitumispolümerisatsioon toimub kahe mehhanismi kaudu, nimelt vabade radikaalide ja ioonmehhanismide kaudu. Kuid sagedamini puututakse kokku vabade radikaalide mehhanismiga. Küllastumata ühendid ja nende derivaadid järgivad vabade radikaalide mehhanismi. Vabade radikaalide tootmiseks on vaja initsiaatorit. Nende hulka kuuluvad tertsiaarne bensoüülperoksiid ja butüülperoksiid.

Vabade radikaalide liitmise polümerisatsioon : küllastumata ühendid ja nende derivaadid polümeriseeruvad selle meetodi abil. See toimub vabu radikaale genereerivates initsiaatorites nagu bensüülperoksiid, tertsiaarne butüülperoksiid jne. Polümerisatsioon hõlmab järgmisi samme:

i) ahela initsiatsioon : orgaanilised peroksiidid läbivad homolüütilise lõhustumise, moodustades initsiaatoritena toimivad vabad radikaalid. Initsiaator lisab süsinikele kaksiksidemeid, moodustades uusi vabu radikaale.

(ii) Ahela levik : vabad radikaalid lisavad suuremate vabade radikaalide moodustamiseks monomeersed kaksiksidemed. See protsess jätkub kuni radikaalide hävitamiseni

iii) Ahela lõpetamine : ahel lõpeb kahe vaba radikaali ühendamisel.

Kondensatsioonipolümerisatsioon

Selles meetodis kondenseeritakse kaks või enam bifunktsionaalset monomeeri mõne lihtsa molekuli, näiteks vee, alkoholi jms eemaldamisega. Iga etapi korrutis on jällegi kahefunktsionaalne ja järjestus jätkub. Kuna iga etapi tulemuseks on erinev ja sõltumatu funktsionaliseerimise tüüp, on see protsess tuntud ka kui kasvu polümerisatsioon.