Термопластичными называют полимеры, способные многократно размягчаться при нагревании и отвердевать при охлаждении. Эти и многие другие свойства термопластичных полимеров объясняются линейным строением их макромолекул. При нагревании взаимодействие между молекулами ослабевает и они могут сдвигаться одна относительно другой (как это происходит с частицами влажной глины), полимер размягчается, превращаясь при дальнейшем нагревании в вязкую жидкость. На этом свойстве базируются различные способы формования изделий из термопластов, а также соединение их сваркой.

Однако на практике не все термопласты так просто можно перевести в вязкотекучее состояние, так как температура начала термического разложения некоторых полимеров ниже температуры их перехода в вязкотекучее состояние (это характерно, в частности, для поливинилхлорида, фторпластов и др.). В таком случае используют различные технологические приемы, снижающие температуру текучести (например, вводят пластификаторы) или задерживающие термодеструкцию (введением стабилизаторов, переработкой в среде инертного газа).

Линейным строением молекул объясняется также способность термопластов не только набухать, но и хорошо растворяться в правильно подобранных растворителях. Тип растворителя зависит от химической природы полимера. Растворы полимеров, даже очень небольшой концентрации (2…5%), отличаются довольно высокой вязкостью, причиной этого являются большие размеры полимерных молекул по сравнению с молекулами обычных низкомолекулярных веществ. После испарения растворителя полимер вновь переходит в твердое состояние. На этом основано использование растворов термопластов в качестве лаков, красок, клеев и вяжущего компонента в мастиках и полимеррастворах.

К недостаткам термопластов относятся низкая теплостойкость (обычно не выше 80… 120 °С), низкая поверхностная твердость, хрупкость при пониженных температурах и текучесть при высоких, склонность к старению под действием солнечных лучей и кислорода воздуха.

Но положительные свойства пластмасс на основе термопластичных полимеров (см. п. 15.1) с лихвой компенсируют недостатки последних. Среди термопластов выделяют группу важнейших, называемых многотоннажными, годовое производство которых в мире достигает более 5 млн т в год (табл. 9.2). С учетом низкой плотности полимеров (почти в 8 раз ниже, чем у стали) объемы их производства сравнимы с объемами производства металлов.

В строительстве используется около 20…25 % производимых полимеров. Главнейшие термопластичные полимеры, применяемые в строительстве,- поливинилхлорид, полистирол, полиэтилен и полипропилен, а также поливинилацетат, полиакрилаты, полиизобути-лен и др.

Кроме полимеров, получаемых из одного мономера, синтезируют сополимеры - продукты, получаемые совместной полимеризацией (сополимеризацией) двух и более мономеров. В таком случае образуются материалы с новым комплексом свойств. Так, винилацетат по-лимеризуют совместно с этиленом для получения сополимера более прочного и водостойкого, чем поливинилацетат, но сохраняющего его высокие адгезионные свойства. Широкий спектр сополимеров выпускают на базе акриловых мономеров.

Полиэтилен (-СН2 - СН2 -)„ - продукт полимеризации этилена - самый распространенный в наше время полимер. Полиэтилен роговидный, жирный на ощупь, просвечивающийся материал, легко режется ножом; при поджигании горит и одновременно плавится с характерным запахом горящего парафина. При комнатной температуре полиэтилен практически не растворяется ни в одном из растворителей, но набухает в бензоле и хлорированных углеводородах; при температуре выше 70. ..80 °С он растворяется в указанных растворителях.

Полиэтилен обладает высокой химической стойкостью, биологически инертен. Под влиянием солнечного излучения (УФ его составляющей) полиэтилен стареет, теряя эксплуатационные свойства.

Впервые полиэтилен был синтезирован в 1932 г. методом высокого давления. Более эффективный метод низкого давления появился в 1953 г. В настоящее время полиэтилен синтезируют несколькими методами. При этом получают полиэтилен двух типов: высокой плотности (на изделиях из него стоит аббревиатура PEHD - Polyethilen High Dencity) и низкой плотности (PELD - Polyethilen Low Dencity), различающиеся строением молекул и физико-механическими свойствами. Полиэтилен высокой плотности с меньшей разветвленностью молекул имеет большую степень кристалличности, чем полиэтилен низкой плотности.

При нагреве до 50…60 °С полиэтилен снижает свои прочностные показатели, но при этом сохраняет эластичность до минус 60…70 °С. Полиэтилен хорошо сваривается и легко перерабатывается в изделия. Из него изготавливают пленки (прозрачные и непрозрачные), трубы, электроизоляцию. Вспененный полиэтилен в виде листов и труб используется для целей теплоизоляции и герметизирующих прокладок.

Недостатки полиэтилена - низкая теплостойкость и твердость, горючесть, быстрое старение под действием солнечного света. Защищают полиэтилен от старения, вводя в него наполнители (сажу, алюминиевую пудру) и/или специальные стабилизаторы.

Для повышения теплостойкости полиэтилена производят его молекулярную сшивку. Изделия из сшитого полиэтилена (РЕХ) могут работать при температуре до 95 °С и выдерживать кратковременный нагрев до 125… 130 °С. При этом полиэтилен теряет способность свариваться. Сшитый полиэтилен используют при производстве труб и электрических кабелей.

Полипропилен [-СН2 - СН(СН2)-]„ - полимер, по составу близкий к полиэтилену. При синтезе полипропилена образуется несколько различных по строению полимеров: изотактический, атактический и синдиотактический.

В основном применяется изотактический полипропилен. Он отличается от полиэтилена большей твердостью, прочностью и теплостойкостью (температура размягчения около 170 °С), но переход в хрупкое состояние происходит уже при минус 10…20 “С. Плотность полипропилена 920…930 кг/м; прочность при растяжении 25…30 МПа; относительное удлинение при разрыве 200…800%. Полипропилен плохо проводит тепло - А. = 0,15 Вт/(м * К).

Максимальная температура эксплуатации для изделий из полипропилена 120… 140 °С, но изделия, находящиеся в нагруженном состоянии, например трубы горячего водоснабжения, не рекомендуется использовать при температуре выше 75 °С.

Применяют полипропилен практически для тех же целей, что и полиэтилен, но изделия из него более жесткие и формоустойчивые.

Атактический полипропилен (АПП) получается при синтезе полипропилена как неизбежная примесь, но легко отделяется от изотакти-ческого полипропилена экстракцией (растворением в углеводородных растворителях). АПП - мягкий эластичный продукт плотностью 840…845 кг/м с температурой размягчения 30…80 “С. Применяют АПП как модификатор битумных композиций в кровельных материалах (см. п. 16.2).

Полиизобутилен [- СН2 – С(СН3)2 – СН2 -] - каучукоподоб-ный термопластичный полимер, подробно описанный в п. 9.5.

Полистирол (поливинилбензол) [- СН2 - СН(С6Н5) -] - прозрачный полимер плотностью 1050… 1080 кг/м; при комнатной температуре жесткий и хрупкий, а при нагревании до 80… 100 °С размягчающийся. Прочность при растяжении (при 20 °С) 35…50 МПа. Полистирол хорошо растворяется в ароматических углеводородах (влияние бензольного кольца, входящего в состав молекул полистирола), сложных эфирах и хлорированных углеводородах. Полистирол горюч и хрупок. Для снижения хрупкости полистирол синтезируют с Другими мономерами или совмещают с каучуками (ударопрочный полистирол).

В строительстве полистирол применяют для изготовления теплоизоляционного материала - пенополистирола (плотностью 15…50 кг/м), облицовочных плиток и мелкой фурнитуры. Раствор полистирола в органических растворителях - хороший клей.

Поливинилацетат [- СН2 – СН(СН2СОО) -] - прозрачный бесцветный жесткий при комнатной температуре полимер плотностью 1190 кг/м. Поливинилацетат растворим в кетонах (ацетоне), сложных эфирах, хлорированных и ароматических углеводородах, набухает в воде; в алифатических и терпеновых углеводородах не растворяется. Поливинилацетат не стоек к действию кислот и щелочей; при нагреве выше 130… 150 °С он разлагается с выделением уксусной кислоты. Положительное свойство поливинилацетата - высокая адгезия к каменным материалам, стеклу, древесине.

В строительстве поливинилацетат применяют в виде поливинила-цетатной дисперсии (ПВАД) - сметанообразной массы белого или светло-кремового цвета, хорошо смешивающейся с водой. Поливинилацетатную дисперсию получают полимеризацией жидкого винилацетата, эмульсированного в виде мельчайших частиц (до 5 мкм) в воде. Для стабилизации эмульсии винилацетата используют поливиниловый спирт [- СН2 - СН(ОН) -]. При полимеризации капельки винилацетата превращаются в твердые частицы поливинилацетата, таким образом получается поливинилацетатная дисперсия, стабилизатором которой служит тот же поливиниловый спирт. Содержание полимера в дисперсии около 50%.

Поливинилацетатная дисперсия выпускается средней (С), низкой (Н) и высокой (В) вязкости в пластифицированном и непласти-фицированном виде. Пластификатором служит дибутилфталат, содержание которого указывается в марке индексом. В грубодисперс-ной ПВАД, обычно применяемой в строительстве, содержание пластификатора следующее (% от массы полимера): 5… 10 (индекс 4), 10… 15 (индекс 7) и 30…35 (индекс 20).

По внешнему виду пластифицированная и непластифицирован-ная дисперсии почти не отличаются одна от другой. Поэтому, чтобы определить вид дисперсии, небольшое ее количество наносят на чистое стекло и выдерживают при комнатной температуре до высыхания. У пластифицированной дисперсии образуется прозрачная эластичная пленка, у непластифицированной - пленка ломкая, снимается со стекла с трудом, крошится.

Необходимо помнить, что пластифицированная дисперсия неморозостойка и при замораживании необратимо разрушается с осаждением полимера. Поэтому в зимнее время пластификатор поставляют в отдельной упаковке. Для пластификации пластификатор перемешивают с дисперсией и выдерживают 3…4 ч для его проникновения в частицы полимера. Непластифицированная дисперсия выдерживает не менее четырех циклов замораживания - оттаивания при температуре до -40 С. Срокхранения ПВАД при температуре 5…20 С - 6 мес.

Поливинилацетат широко применяют в строительстве. На его основе делают клеи, вододисперсионные краски, моющиеся обои. ПВАД применяют для устройства наливных мастичных полов и для модификации цементных растворов. Дисперсией, разбавленной до 5…10 -ной концентрации, грунтуют бетонные поверхности перед приклеиванием облицовки на полимерных мастиках и перед нанесением полимер-цементных растворов.

Недостаток материалов на основе дисперсий поливинилацета-та - чувствительность к воде: материалы набухают, и на них могут появиться высолы. Это объясняется наличием в дисперсиях заметного количества водорастворимого стабилизатора и способностью самого полимера набухать в воде. Так как дисперсия имеет слабокислую реакцию (рН 4,5…6), при нанесении на металлические изделия возможна коррозия металла.

Поливинилхлорид (-СН2 - СНС1-) - самый распространенный в строительстве полимер - представляет собой твердый материал без запаха и вкуса, бесцветный или желтоватый (при переработке в результате термодеструкции может приобрести светло-коричневый цвет). Плотность поливинилхлорида 1400 кг/м; предел прочности при растяжении 40…60 МПа.

Температура текучести поливинилхлорида 180…200 °С, но уже при нагревании выше 160 °С он начинает разлагаться с выделением НС1. Это обстоятельство затрудняет переработку поливинилхлорида в изделия.

Поливинилхлорид хорошо совмещается с пластификаторами. Это облегчает переработку и позволяет получать пластмассы с самыми разнообразными свойствами: жесткие листы и трубы, эластичные погонажные изделия, мягкие пленки.

Поливинилхлорид хорошо сваривается; склеивается он только некоторыми видами клеев, например перхлорвиниловым. Положительное качество поливинилхлорида - высокие химическая стойкость, диэлектрические показатели и низкая горючесть.

В строительстве поливинилхлорид применяют для изготовления материалов для полов (различные виды линолеума, плитки), труб, погонажных изделий (поручни, плинтусы сайдинг и т. п.) и отделочных декоративных пленок и пенопластов.

Перхлорвинил - продукт хлорирования поливинилхлорида, содержащий 60…70 (по массе) хлора, вместо 56% в поливинилхлори-де. Плотность перхлорвинила около 1500 кг/м. Он характеризуется очень высокой химической стойкостью (к кислотам, щелочам, окислителям); трудносгораем. В отличие от поливинилхлорида перхлорвинил легко растворяется в хлорированных углеводородах, ацетоне, этилацетате, толуоле, ксилоле и других растворителях.

Положительное качество перхлорвинила - высокая адгезия к металлу, бетону, древесине, коже и поливинилхлориду. Сочетание высокой адгезии и хорошей растворимости позволяет использовать перхлорвинил в клеях и окрасочных составах. Перхлорвиниловые краски благодаря высокой стойкости этого полимера используют для отделки фасадов зданий.

После работы с составами, содержащими перхлорвиниловый полимер, необходимо тщательно вымыть руки горячей водой с мылом и смазать их жирным кремом (вазелином, ланолином и т. п.). При сильном загрязнении рук их предварительно вытирают ветошью, смоченной в уайт-спирите (применять для этой цели бензол, толуол, этилированный бензин запрещается).

Поликарбонаты - сравнительно новая для строительства группа полимеров - сложных эфиров угольной кислоты. Наибольший интерес представляют линейные ароматические поликарбонаты с молекулярной массой (30…35) * 10 , отличающиеся высокой температурой плавления (250 ± 20) °С и относящиеся к самозатухающим веществам. Они отличаются высокими физико-механическими показателями, мало изменяющимися в интервале температур от - 100 до + 150 “С. Плотность поликарбонатов 1200 кг/м3; прочность при растяжении 65 ± 10 МПапри относительном удлинении 50…100 %;уних высокая ударопрочность и твердость (НВ 15…16 МПа).

Перерабатывают поликарбонат в изделия экструзией, литьем под давлением горячим прессованием и др. Он легко обрабатывается механическими методами, сваривается горячим воздухом и склеивается с помощью растворителей. Поликарбонаты оптически прозрачны, устойчивы к атмосферным воздействиям, в том числе и к УФ-облуче-нию. Их широко применяют для электротехнических изделий (розеток, вилок, телефонных аппаратов и т.п.). В строительстве листовой поликарбонат и пустотелые (сотовые) панели используют для свето-прозрачных ограждений.

Кумароноинденовые полимеры - полимеры, получаемые полимеризацией смеси кумарона и индена, содержащихся в каменноугольной смоле и продуктах пиролиза нефти.

Кумароноинденовый полимер имеет небольшую молекулярную массу (менее 3000) и в зависимости от ее значения может быть каучукоподобным или твердым хрупким материалом. Снизить хрупкость кумароноинденовых полимеров можно совмещая их с каучуками, фенолформальдегидными смолами и другими полимерами. Эти полимеры хорошо растворяются в бензоле, скипидаре, ацетоне, растительных и минеральных маслах.

Кумароноинденовые полимеры в расплавленном или растворенном виде хорошо смачивают другие материалы, а после затвердевания сохраняют адгезию к материалу, на который были нанесены. Из них изготовляют плитки для полов, лакокрасочные материалы и приклеивающие мастики.

Введение……………………...……………………….. ………………………….3

1. Полимеры ………....……………………………………………………... 4
2. Свойства термопластичных полимеров …………..………………………8
3. Полиэтилен……………………………………….…….… …………..….....9
4. Полиизобутилен ………..…………………………………………………12
5. Полистирол……………..………………………………… ……………….13
6. Поливинилхлорид……..…………………………… ……………………..15
7. Поливинилацетат……………………………………… …………………..17
8. Поливиниловый спирт…………………………………………………….18
9. Полиакрилаты и полиметилметакрилат…………………………… …….19
10. Синтетические каучуки…………………………………………………... 20

Заключение…………………………………………………… …………….......22

Список используемых источников……………………………………………23

Введение

Термопластичные полимеры - полимеры с линейной структурой молекул. Материалы способны размягчаться при нагреве и восстанавливаться при охлаждении. К этой группе материалов относят: полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, поливинилхлорид, полистирол, поливинилацетат, а также полиамидные и инден-кумароновые полимеры.

Целью данной работы является изучение термопластичных полимеров, их строение, состав. И в каких областях они применяются.

1. Полимеры

Полимером называется органическое вещество, длинные молекулы которого построены из одинаковых многократно повторяющихся звеньев - мономеров. По происхождению полимеры делятся на три группы.

Природные образуются в результате жизнедеятельности растений и животных и содержатся в древесине, шерсти, коже. Это протеин, целлюлоза, крахмал, шеллак, лигнин, латекс.

Обычно природные полимеры подвергаются операциям выделения очистки, модификации, при которых структура основных цепей остается неизменной. Продуктом такой переработки являются искусственные полимеры. Примерами являются натуральный каучук, изготовляемый из латекса, целлулоид, представляющий собой нитроцеллюлозу, пластифицированную камфарой для повышения эластичности.

Природные и искусственные полимеры сыграли большую роль в современной технике, а в некоторых областях остаются незаменимыми и до сих пор, например в целлюлозно-бумажной промышленности. Однако резкий рост производства и потребления органических материалов произошел за счет синтетических полимеров – материалов, полученных синтезом из низкомолекулярных веществ и не имеющих аналогов в природе. Развитие химической технологии высокомолекулярных веществ - неотъемлемая и существенная часть современной НТР. Без полимеров уже не может обойтись ни одна отрасль техники, тем более новой. По химической структуре полимеры делятся на линейные, разветвленные, сетчатые и пространственные.

Молекулы линейных полимеров химически инертны по отношению друг к другу и связаны между собой лишь силами Ван-дер-Ваальса. При нагревании вязкость таких полимеров уменьшается и они способны обратимо переходить сначала в высокоэластическое, а затем и в вязкотекучее состояния (рис. 1).

Рис.1. Схематическая диаграмма вязкости термопластичных полимеров в зависимости от температуры: Т 1 – температура перехода из стеклообразного в высоко эластичное состояние, Т 2 – температура перехода из высокоэластичного в вязкотекучее состояние.

Поскольку единственным следствием нагрева является изменение пластичности, линейные полимеры называют термопластичными. Не следует думать, что термин «линейные» обозначает прямолинейные, наоборот, для них более характерна зубчатая или спиральная конфигурация, что придает таким полимерам механическую прочность. Термопластичные полимеры можно не только плавить, но и растворять, так как связи Ван-дер-Ваальса легко рвутся под действием реагентов.

Разветвленные (привитые) полимеры более прочны, чем линейные. Контролируемое разветвление цепей служит одним из основных промышленных методов модификации свойств термопластичных полимеров.

Сетчатая структура характерна тем, что цепи связаны друг с другом, а это сильно ограничивает движение и приводит к изменению как механических, так и химических свойств. Обычная резина мягка, но при вулканизации серой образуются ковалентные связи типа S-0, и прочность растет. Полимер может приобрести сетчатую структуру и спонтанно, например, под действием света и кислорода произойдет старение с потерей эластичности и работоспособности. Наконец, если молекулы полимера содержат реакционно-способные группы, то при нагревании они соединяются множеством прочных поперечных связей, полимер оказывается сшитым, т. е. приобретает пространственную структуру. Таким образом, нагрев вызывает реакции, резко и необратимо изменяющие свойства материала, который приобретает прочность и высокую вязкость, становится нерастворимым и неплавким. Вследствие большой реакционной способности молекул, проявляющейся при повышении температуры, такие полимеры называют термореактивными.

Рис.2.

Термопластичные полимеры получают по реакции полимеризации, протекающей по схеме пМ М п (рис.2), где М - молекула мономера, М п - макромолекула, состоящая из мономерных звеньев, п - степень полимеризации. При цепной полимеризации молекулярная масса нарастает почти мгновенно, промежуточные продукты неустойчивы, реакция чувствительна к присутствию примесей и требует, как правило, высоких давлений. Неудивительно, что такой процесс в естественных условиях невозможен, и все природные полимеры образовались иным путем. Современная химия создала новый инструмент - реакцию полимеризации, а благодаря ему большой класс термопластичных полимеров. Реакция полимеризации реализуется лишь в сложной аппаратуре специализированных производств, и термопластичные полимеры потребитель получает в готовом виде.

Реакционно-способные молекулы термореактивных полимеров могут образоваться более простым и естественным путем - постепенно от мономера к димеру, потом к тримеру, тетрамеру и т. д. Такое объединение мономеров, их «конденсацию», называют реакцией поликонденсации; она не требует ни высокой чистоты, ни давлений, но сопровождается изменением химического состава, а часто и выделением побочных продуктов (обычно водяного пара) (рис. 2). Именно эта реакция реализуется в природе; она может быть легко осуществлена за счет лишь небольшого нагрева в самых простых условиях, вплоть до домашних. Такая высокая технологичность термореактивных полимеров предоставляет широкие возможности изготовлять различные изделия на нехимических предприятиях, в том числе на радиозаводах.

Независимо от вида и состава исходных веществ и способов получения материалы на основе полимеров можно классифицировать следующим образом: пластмассы, волокниты, слоистые пластики, пленки, покрытия, клеи. Я не буду особо заострять внимание на всех этих продуктах, расскажу лишь о самых широко используемых. Необходимо показать, насколько велика потребность полимерных материалов в наше время, а, следовательно, и важность их переработки. Иначе проблема была бы просто необоснованна.

1. Свойства термопластичных полимеров

Свойства термопластичных (полимеризационных) полимеров обусловлены линейным строением их молекул. Так, при нагревании ослабевает взаимодействие между молекулами и полимер размягчается, вплоть до состояния вязкой жидкости. На этом свойстве термопластов основано формование изделий из этих полимеров, а также их сварка. Однако не все термопласты могут быть переведены в вязкотекучее состояние нагреванием. Это связано с тем, что температура термического разложения некоторых полимеров ниже температуры их текучести. В этом случае используются технологические приемы по снижению температуры текучести (например, введение пластификатора) и по предотвращению разложения полимера (введение стабилизатора и др.).

Способность термопластичных полимеров набухать и растворяться в некоторых растворителях также объясняется линейным строением молекул. Тип растворителя определяется химической природой полимера. Растворы полимеров даже малой концентрации (2... 5%) отличаются высокой вязкостью, что связано с большими размерами макромолекул полимеров в сравнении с молекулами низкомолекулярных веществ. После испарения растворителя полимер вновь отвердевает. На этом основано применение растворов термопластов в качестве клеев и вяжущих в мастиках и строительных растворах.

1. Полиэтилен

Полиэтилен - один из наиболее распространенных полимеров, представляющий собой прозрачное роговидное вещество, жирное на ощупь. Плотность его колеблется в пределах от 910 до 970 кг/м3 (в зависимости от метода получения): при нагревании до 85... 90°С он размягчается, а при 105... 130°С - плавится. При поджигании полиэтилен горит с характерным запахом парафина; практически нерастворим ни в одном из растворителей при комнатной температуре; стоек по отношению к кислотам, щелочам, солям; водостоек; прочность при растяжении 20 ...40 МПа; эластичность сохраняется до -70°С.

К недостаткам полиэтилена относятся низкие теплостойкость и твердость, горючесть, слабая адгезия к минеральным материалам, клеям, склонность к старению под действием солнечного света, поражаемость грызунами.

Полипропилен по свойствам близок к полиэтилену, но превосходит его по теплостойкости (температура перехода в жидкое состояние 170°С) и механическим свойствам.

Полиэтилен и полипропилен применяют для изготовления труб, пленок, листов, пенопластов, погонажных, санитарно-технических и других изделий. Изделия из этих полимеров хорошо свариваются и подвергаются механической обработке.

Существуют два принципиально различающихся способа получения полиэтилена из мономера - этилена. Полимеризацию этилена по первому способу проводят при высоком давлении (1500-3000 атм). В этом случае получают полиэтилен низкой плотности (порядка 500 мономерных звеньев). Молекулы полиэтилена низкой плотности имеют разветвленную структуру, что показано на (рис. 3, а):

Рис. 3. Структура полиэтилена: а- низкой плотности; б- высокой плотности

Рис. 3.а. Полиэтилен разветвленного строения

Другим, более современным способом получения полиэтилена является полимеризация этилена при небольшом давлении (1 -10 атм) в присутствии особых катализаторов.

Таким образом получают полимер высокой плотности (порядка 10 000 мономерных звеньев). Особенностью этого процесса является получение молекул полимера линейной структуры (рис. 3.б):

Рис. 3.б. Полиэтилен линейного строения

Полиэтилен высокой плотности обладает значительно лучшей механической прочностью по сравнению с полиэтиленом низкой плотности.

Полиэтилен низкой плотности применяют для изготовления упаковочных материалов, пакетов для хранения пищевых продуктов или одежды.

Полиэтилен высокой плотности используют для изготовления детских игрушек, а также пакетов для молока, соков и жидких моющих средств.

Применение полиэтилена показано на (рис. 4):

Рис. 4. Применение полиэтилена: 1- трубы; 2-одноразовые шприцы; 3-детские игрушки; 4- детали механизмов; 5- пленка для парников;

6-предметы домашнего обихода; 7- клейкая лента; 8- пакеты

1. Полиизобутилен

Полиизобутилен - мягкий, эластичный, каучукоподобный полимер, но в отличие от каучуков не способен вулканизироваться (превращаться в резину). По химической стойкости и прочности уступает полиэтилену и полипропилену, но превосходит их по эластичности и степени адгезии к бетону и другим материалам. Из полиизобутилена изготовляют герметизирующие мастики, клеи, пленки.

Полиизобутилен является продуктом полимеризации изобутилена молекулы которого, обладая двойной связью и асимметрией, легко полимеризуются. Длина цепей (молекулярная масса) полимера зависит в основном от условий полимеризации, чистоты и концентрации мономера и природы катализатора.

Полиизобутилен с молекулярной массой ниже 50 000 представляет собой жидкость, вязкость которой увеличивается с повышением степени полимеризации. В строительной технике применение находят в основном твердые полиизобутилсиы, обладающие средней молекулярной массой 100000-500000.

их строение, свойства, применение.
Термопластичные и термореактивные полимеры

Урок-исследование 11 класс

Цели. Продолжить знакомство с высокомолекулярными соединениями на примере пластмасс. Иметь представление о пластмассах, их составе и свойствах, особенностях термореактивных и термопластичных полимеров, способах их получения и областях применения. Научить учащихся доказывать некоторые свойства пластмасс в ходе выполнения химического эксперимента. Способствовать дальнейшему развитию интеллектуальных умений и навыков. Пропагандировать здоровый образ жизни, убеждать в необходимости охраны окружающей среды. Развивать логическое мышление учащихся, умение анализировать, сравнивать, делать выводы.

Форма проведения урока – урок-исследование (2 ч).

Оборудование и реактивы. Карточки с заданиями и теоретическим материалом, магнитофон, кассета с записью инструментальной музыки, спиртовка, спички, штатив для пробирок, пробиркодержатель, пробирки, химические стаканы, тигельные щипцы; образцы пластмасс (раздаточный материал), изделия из пластмасс, изготовленные по разным технологиям и с разной маркировкой (куски линолеума, кожзаменителя, полиэтиленовые пакеты, пластмассовая посуда, предметы бытовой химии, косметика, парфюмерия, лекарства в пластмассовых упаковках, пластиковые бутылки из-под растительного масла и газированной воды, шприцы), вода, серная кислота, щелочь.

План

«Мягкая посадка».
Ода пластмассам.
Пластмассы и их значение.
Составные части пластмасс.
Немного истории...
Классификация пластмасс. Термопластичные и термореактивные полимеры.
Самостоятельное изучение теоретического материала (работа в группах).
Выступления учащихся, проведение исследований, выполнение химического эксперимента.
Тест.
Рефлексия.
Заключительное слово учителя.

ХОД УРОКА

Сообщение учителем темы, цели и задач урока. Фронтальный опрос по домашнему заданию, в ходе которого учащиеся, правильно ответившие на вопрос учителя, получают оценки и садятся на свое место.

Мягкая посадка ожидает вас,
Сядет тот за парту, кто покажет класс,
Грамотно ответив на вопрос любой,
Останетесь довольны оценкой и собой.

1. Какие вещества относятся к высокомолекулярным соединениям (ВМС)?

(ВМС – это соединения, молекулы которых
состоят из большого числа
повторяющихся звеньев.)

2. Приведите примеры природных ВМС.

(Органические соединения – целлюлоза,
белки, крахмал, натуральный каучук;
неорганические – графит, силикаты.)

3. Что представляют собой искусственные и синтетические ВМС?

(Искусственные ВМС получают из природных ВМС,
используя химические методы, которые
не изменяют главную цепь. Синтетические
ВМС получают при помощи реакций
полимеризации и поликонденсации
низкомолекулярных веществ.)

4. Приведите примеры искусственных и синтетических полимеров.

(Искусственные органические полимеры –
ацетил-целлюлоза, нитроцеллюлоза, резина;
синтетические органические полимеры –
полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид, капрон, лавсан, каучуки;
синтетические неорганические полимеры – стекловолокно,
керамические волокна.)

5. Как с греческого языка переводятся слова «полимер» и «мономер»?

(«Поли» – много, «моно» – один, «мерос» – часть.
Полимеры – это высокомолекулярные соединения.
Мономеры – это низкомолекулярные вещества,
из которых получают полимеры.)

6. Что такое «степень полимеризации»?

(Степенью полимеризации (поликонденсации)
называют среднее число структурных звеньев
в молекуле полимера.)

7. Что такое «структурное звено»?

(Повторяющийся участок структуры
молекулы полимера называют структурным звеном.)

8. Какие полимеры называют полимерами стереорегулярного строения?

(Полимеры стереорегулярного строения
имеют регулярно расположенные радикалы
по одну или по обе стороны главной цепи.)

9. Чем отличаются реакции полимеризации от реакций поликонденсации?

(В ходе реакций полимеризации образуются только полимеры;
при реакциях поликонденсации образуется полимер
и в качестве побочных продуктов – низкомолекулярные вещества.)

10. В чем особенность понятия «молекулярная масса полимера»?

(Указываемая для полимера относительная молекулярная масса
является его средней относительной молекулярной массой,
т.к. степень полимеризации не является величиной постоянной.)

Ода пластмассам

Воспеть в стихах решила я
Не шум осеннего дождя,
Не ураган сверх всякой меры –
Пластмассы, в общем, полимеры.
И оду скромную свою
Я им сегодня ниспошлю.

Не знает нынче лишь невежда:
Для книг обложки и одежда,
Линолеум, пенал, портфель,
Игрушек ярких карусель,
Клеенки, куклы, изоленты,
Обои, трубы и брезенты,
Компьютер, телефон, часы,
И что-то просто для красы,

Кожзаменитель и тефлон,
В диванах, креслах – поролон,
В машинах разные детали,
В квартирах окна ими стали,
На стенах и на потолках
Панели, плитка – просто ах!
И упаковкой людям служат,
Имея их, врачи не тужат.

Там, где и легкость, и прочность нужна,
И оптимальной должна быть цена,
Чтоб вещь не билась и не ломалась,
В кислотах и щелочах не растворялась,
Здесь вам на помощь приходит пластмасса –
Вот материал наивысшего класса!
Могу я оду завершить –
Нам без пластмассы не прожить!

Но… в завершении стиха
Вопрос возник: «В них нет греха?»
Я предлагаю вам собраться,
Во всем детально разобраться.
Мы все исследуем, сравним,
Рекомендации дадим.
Вот цель урока – все узнать,
Чтоб в своей жизни применять.

Пластмассы и их значение

Пластмассы (пластические массы, пластики) – это большой класс полимерных органических легко формуемых материалов, из которых можно изготавливать легкие, жесткие, прочные, коррозионностойкие изделия.

Эти вещества состоят в основном из углерода С, водорода Н, кислорода О и азота N. Все полимеры имеют высокую относительную молекулярную массу – от 10 000 до 500 000 и более (для сравнения – кислород О 2 имеет относительную молекулярную массу, равную 32). Таким образом, одна молекула полимера содержит очень большое число атомов.

Некоторые органические пластические материалы встречаются в природе, например асфальт, битум, шеллак, смола хвойных деревьев и копал (твердая ископаемая природная смола). Обычно такие природные органические формуемые вещества называют смолами. В ряде случаев в качестве сырья применяют природные полимеры – целлюлозу, каучук или канифоль. Чтобы достичь желаемой эластичности, их подвергают различным химическим реакциям. Например, целлюлозу посредством разнообразных реакций можно превратить в бумагу, моющие средства и другие ценные материалы; из каучука получают резину и изолирующие материалы, используемые как покрытия; канифоль после химической модификации становится более прочной и устойчивой к действию растворителей.

Хотя модифицированные природные полимеры и находят промышленное применение, большинство используемых пластмасс являются синтетическими. Органическое вещество с небольшой молекулярной массой (мономер) сначала превращают в полимер, который затем прядут, отливают, прессуют или формуют в готовое изделие. Сырьем обычно являются простые, легкодоступные побочные продукты угольной и нефтяной отраслей промышленности или производства удобрений.

Составные части пластмасс

К составным частям пластмасс относятся: полимер (смола), наполнители, пластификаторы (эфиры), стабилизаторы, красители.

Например, термореактивные смолы по своей природе хрупкие и, за исключением фенольных, редко используются без волокнистых наполнителей. Чаще всего в качестве наполнителей применяют древесные опилки, хлопковые очесы, целлюлозные волокна и ткани, асбест и стекловолокно. Последнее позволяет получать слоистые структуры со значительно большей прочностью, чем целлюлозные или органические волокна.

Немного истории…

Первыми пластическими массами были эбонит (1843), целлулоид (1872) и галалит (1897), созданные на основе химически модифицированных природных полимеров – натурального каучука, нитроцеллюлозы и белковых веществ. Получение первых синтетических смол и пластмасс относится к началу ХХ столетия. В начале столетия был освоен выпуск фенопластов (первые синтетические ВМС – бакелит и карболит представляют собой фенолформальдегидные смолы, полученные поликонденсацией фенола с формальдегидом), а после первой мировой войны – аминопластов. В 1930-х гг. начался промышленный выпуск полистирола, поливинилхлорида, полиметилметакрилата и др.

Классификация пластмасс.
Термопластичные и термореактивные полимеры

Термопластами называют все линейные или слегка разветвленные полимеры. Термопластичность – это свойство пластмасс многократно размягчаться при нагревании и затвердевать при охлаждении. При этом физическом процессе, похожем на повторяющиеся плавление и кристаллизацию, химических изменений не происходит.

Реактопласты (термореактивные, или термоотверждающиеся, пластмассы). Если процесс полимеризации протекает более чем в двух направлениях, то возникают молекулы, образующие не линейные цепи, а трехмерную сетку, реактопласты. Эти полимеры можно размягчить нагреванием, но при охлаждении они превращаются в твердые неплавящиеся тела, которые невозможно снова размягчить без химического разложения. Необратимое затвердевание вызывается химической реакцией сшивки цепей.

Важным процессом этого типа является присоединительная полимеризация дивинилбензола:

где R и R" – арилалкильные радикалы нелинейной полимеризации.

В дивинилбензоле две двойные винильные связи. В ходе полимеризации они образуют трехмерную сетчатую структуру. При нагревании полученный полимер медленно разлагается.

Хорошо известный реактопласт – фенолоформальдегидную смолу – получают поликонденсацией фенола с формальдегидом. Гидроксильная группа повышает активность атомов водорода бензольного кольца в положениях 2, 4 и 6, что позволяет образовывать связи в нескольких направлениях:

2,4,6-Тригидроксиметилфенол, реагируя с фенолом, отщепляет воду и образует трехмерную сетчатую структуру. Начальная стадия выглядит следующим образом:

Из вышесказанного следует простой и логичный вывод: все линейные полимеры термопластичны, а все сшитые сетчатые полимеры реактопластичны (термореактивны). Очевидно, структура мономерных единиц и их функциональных групп позволяет предсказать тип пластмассы, получаемой при полимеризации.

Печатается с продолжением

Тема урока: «Термопластичные полимеры»

Тип урока : урок усвоения новых знаний.

Форма урока : комбинированный урок.

Цель урока: продолжить знакомство с высокомолекулярными

соединениями на примере пластмасс, полученных на основе термопластичных полимеров; дать общую характеристику полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида, полистирола и полиметилметакрилата.

Задачи:

а) образовательная – познакомить учащихся с особенностями

термопластичных полимеров, с их составом, свойствами, со способами их

получения и областями применения;

научить учащихся доказывать некоторые свойства этих пластмасс.

б) воспитательная - воспитывать ответственное отношение к выполнению

заданий, уверенность в себе при ответе у доски, воспитывать патриотизм.

в) развивающая – способствовать дальнейшему развитию

интеллектуальных умений и навыков, делать умозаключения, выводы;

расширить общий кругозор учащихся и развить их интерес к изучению

Методы :

а) словесные – рассказ, сообщения учащихся, фронтальная беседа,

индивидуальные ответы учащихся.

б) наглядные – работа с таблицами, работа с коллекцией полимеров, работа

с магнитными моделями структурных звеньев полипропилена,

демонстрация коллекций изделий из различных полимеров, работа с

кодограммой.

в) практические – выполнение лабораторной работы.

Оборудование и реактивы :

коллекция термопластичных полимеров в пробирках – полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, полиметилметакрилат;

флипчарт интерактивной доски.

образцы изделий из полиэтилена – изолированные электропровода, плёнка, обложки тетрадей и книг, крышки от пластиковых бутылок, ёмкости от шампуней и от отбеливателей, пробки, трубки, утеплитель для окон, канистры от моторного масла и тормозной жидкости, пакеты, тюбики от кремов, прищепки

образцы изделий из полипропилена – сантехнические изделия, пластиковые бутылки, пластиковая одноразовая посуда, пластиковые стаканчики от мороженого, от сливочного масла, от плавленного сыра, мешок для сахара из технической ткани, сумка из технической ткани, синтетическая верёвка.

образцы изделий из поливинилхлорида – искусственная кожа, линолеум, изолированные электропровода, клеёнка, обложки для книг, футляр для фломастеров.

образцы изделий из полистирола – пуговицы, линейки, мыльница, ёмкости от шампуней, ёмкости от кремов, упаковка от таблеток, от конфет, от мыла, от лекарственных препаратов, одноразовая пластмассовая посуда, корпуса гелевых и шариковых авторучек.

образцы изделий из полиметилметарилата – линзы, стёкла от часов, стекло от абажура настольной лампы, стекло от аквариума, бижутерия, пуговицы.

На столах учащихся: спиртовки, спички, пробиркодержатели, асбестовые кружки, штативы для пробирок, стеклянные палочки, кусочки изделий из полиэтилена, образцы пластмасс, тигельные щипцы, дистиллированная вода.

План урока

Организационный момент – 1мин.

Проверка знаний – 10 мин.

Изучение нового материала – 58 мин.

Закрепление – 20 мин.

Домашнее задание – 1мин.

Организационный момент:

Итак, на предыдущем уроке мы начали знакомство с химией высокомолекулярных соединений и изучили основные понятия химии ВМС. И прежде чем мы приступим к дальнейшему изучению ВМС, проверим, насколько хорошо вы усвоили изученный материал.

Проверка знаний:

Фронтальный опрос:

Дайте определение реакций полимеризации и поликонденсации и обьясните в чём сходство и различие этих реакций.

Каковы основные признаки веществ, вступающих в реакции полимеризации и поликонденсации? Назовите примеры таких реакций.

Что такое мономер и что называется структурным звеном полимера? В чём их сходство и различие?

Что такое макромолекула?

Что называется степенью полимеризации? Как её подсчитать?

Какую геометрическую форму имеют молекулы полимеров?

Что такое термопластичные и термореактивные полимеры?

3. Изучение нового материала:

Сегодня на уроке мы будем изучать полимеры, получаемые в реакциях полимеризации. Все эти полимеры относятся к группе термопластичных полимеров. Цель этого урока более подробно изучить состав, получения, свойства и практическое значение термопластичных полимеров.

В школьном курсе химии изучается пять таких полимеров: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол и полиметилметакрилат. С их характеристикой мы будем знакомиться по плану.

Запишите его в тетради:

Формула и название мономера.

Уравнение реакции получения и структурное звено.

Физические и химические свойства.

Применение.

Первые два пункта характеристики мы будем записывать, с третьим пунктом будем знакомиться путём выполнения лабораторных и демонстрационных опытов, а по четвёртому пункту заслушаем отчёт групп, получивших заранее творческое задание.

Начнём с характеристики полиэтилена. Запишите заголовок

«Полиэтилен».

Мономер – этилен.

Уравнение реакции получения (нужно записать на доске – один ученик).

Не так давно эту реакцию осуществляли при высоком или при низком давлении и при строго определённой температуре. Сейчас полимеризацию полиэтилена и других термопластичных полимеров проводят при атмосферном давлении и при комнатной температуре в присутствии катализаторов – хлорида титана (II ) и металлоорганического соединения – триэтилалюминия.

Синтезированный при этих условиях полиэтилен получается более термостойким и обладает большей механической прочностью. Это объясняется тем, что полимер приобретает строго линейную структуру, в нём меньше ответвлений и поэтому молекулы плотнее примыкают друг к другу. Т.е. опять на этом примере мы убеждаемся в выводе А.М.Бутлерова о том, что свойства веществ зависят от их строения.

Физические свойства: Посмотрите на образцы полиэтилена, находящиеся на ваших столах. Что вы можете сказать о его физических свойствах по внешнему виду?

Это твёрдое вещество белого цвета, в тонком слое он прозрачен и бесцветен. На ощупь это несколько жирное вещество, похожее на парафин. Его температура плавления 110 С. механическая прочность самая низкая среди термопластичных полимеров.

Отношение полиэтилена к нагреванию и его химические свойства мы изучим в ходе выполнения лабораторной работы.

Лабораторная работа «Изучение свойств полиэтилена».

Опыт №1. Кусочки полиэтилена (ПЭ) поместили в пробирку с водой.

Наблюдения: изменений не происходит.

Вывод: ПЭ устойчив к действию воды.

Опыт№2. Кусочек изделия из ПЭ слегка нагрели в пламени и стеклянной палочкой изменили его форму. Попробовали изменить форму изделия после охлаждения.

Наблюдения: в нагретом состоянии форма изменялась, в остывшем – нет.

Вывод: ПЭ обладает термопластичностью.

Опыт №3. Кусочек изделия из ПЭ подожгли.

Наблюдения: ПЭ горит голубоватым пламенем, распространяя запах расплавленного парафина.

Вывод: ПЭ при высокой температуре разлагается.

Опыт№4. Поместили по 1 кусочку ПЭ в пробирки а) с бромной водой, б) с

раствором перманганата калия.

Наблюдения: окраска растворов не изменилась.

Вывод: ПЭ устойчив к действию окислителей.

Опыт№5. Поместили по 1 кусочку ПЭ в пробирки а) с конц. серной к-той,

б) с конц. азотной к-той, в) с раствором гидроксида натрия.

Наблюдения: в пробирках с серной кислотой и гидроксидом натрия без изменений, а в пробирке с азотной кислотой ПЭ постепенно растворяется.

Вывод: ПЭ устойчив к действию кислот и щёлочей, кроме азотной кислоты.

Итак, в ходе лабораторной работы мы выяснили, что ПЭ устойчив к действию воды, окислителей, а также к действию кислот и щёлочей, за исключением азотной кислоты. Кроме этих свойств полиэтилен является хорошим диэлектриком, обладает газонепроницаемостью. Все эти свойства обусловили его практическое использование. Сейчас мы заслушаем выступление первой группы исследователей, получивших задание найти образцы изделий из полиэтилена среди предметов быта по характеру его горения.

Выступление первой группы исследователей (демонстрация предметов).

Представитель группы рассказывает о том, какие предметы исследовались, каков был характер горения этих образцов веществ, каков был цвет пламени и запах при горении. Рассказывает о применении полиэтилена.

Дополнительные вопросы:

Какое свойство полиэтилена используется при его применении для изоляции проводов?

Какое свойство полиэтилена используется при его применении в качестве упаковочного материала?

Какое свойство полиэтилена используется при его применении для изготовления ёмкостей для хранения моторного масла и отбеливателей?

«Полипропилен».

1. Мономер - пропилен

2. Уравнение реакции получения (один ученик у доски)

Но в этой реакции имеются свои особенности – в процессе полимеризации

молекулы пропилена могут соединяться между собой по- разному. Если в каждой

молекуле выделить начало – «голову» и окончание «хвост», то тот способ,

который мы сейчас написали, называется «голова – хвост». Но молекулы могут

соединяться также и в порядке «голова – голова» (демонстрация). Возможен

также и смешанный порядок соединения.

В том случае, когда молекулы пропилена соединяются в порядке «голова-хвост» образуется полимер с правильным чередованием метильных групп в молекуле – такой полимер называют стереорегулярным. Для получения таких полимеров применяются специфические катализаторы, оптимальную температуру и давление. В стереорегулярном полимере макромолекулы плотно прилегают друг к другу, силы взаимного притяжения между ними возрастают, что сказывается на свойствах. Запишем «Стереорегулярный полимер»- это полимер с правильным чередованием боковых радикалов в молекуле. Для полипропилена стереорегулярность может быть обусловлена двумя вариантами строения углеродной цепи в макромолекуле (демонстрация). В первом случае метильные группы расположены строго по одну сторону углеродной цепи, во втором случае метильные радикалы расположены по обе стороны углеродной цепи, но строго регулярно.

3.Физические свойства полипропилена во многом сходны со свойствами полиэтилена. Это тоже твёрдое вещество от белого до желтоватого цвета, жирное на ощупь (найдите образец полипропилена на вашем столе). Он также устойчив к воде, окислителям, кислотам и щёлочам, но более термостоек.

Температура плавления полипропилена 160 – 180С Полипропилен имеет большую механическую прочность. Все эти свойства влияют на его применение.

Послушаем сообщение второй группы исследователей.

Выступление второй группы исследователей (демонстрация предметов).

Дополнительный вопрос: Какое свойство полипропилена используется при изготовлении из него мешков и хозяйственных сумок?

Учитель: В последнее время из полипропилена изготавливается большое число сантехнических изделий и сами водопроводные трубы. Полипропилен обладает сверхвысокой прочностью на изгиб, сжатие и нагрузки в широком интервале температур.

Трубы из полипропилена для системы горячего водоснабжения получают с помощью радиационной технологии. Тонна таких труб экономит 5 тонн металла и в несколько раз повышает срок службы всей системы.

Учитель: Следующий полимер, характеристику которого мы будем составлять – это поливинилхлорид.

«Поливинилхлорид».

1.Мономер - винилхлорид или хлорвинил

2.Уравнение реакции получения (один ученик пишет на доске).

3.Физические свойства: поливинилхлорид устойчив к действию кислот и щелочей, имеет хорошие диэлектрические свойства и обладает большой механической прочностью.

На основе поливинилхлорида получают пластмассы двух типов: винипласт (жесткий полимер) и пластикат (мягкий полимер). О применении поливинилхлорида заслушаем отчёт третьей группы исследователей.

Выступление третьей группы исследователей (демонстрация предметов).

Демонстрационный эксперимент – горение ПВХ.

Дополнительный вопрос : Из какого типа пластмассы – их винипласта или из пластиката – изготовлена искусственная кожа, клеёнка, линолеум и изоляция проводов?

Учитель: Из винипласта готовят химически стойкие трубы, детали химической

аппаратуры, аккумуляторные банки.

«Полистирол».

Мономер - стирол

2.Уравнение реакции получения (один ученик пишет на доске).

Это тоже линейные молекулы, построенные по типу «голова – хвост».

3.Физические свойства: полистирол может быть прозрачным и непрозрачным, он обладает высокими диэлектрическими свойствами, химически стоек к действию щелочей и кислот, кроме азотной кислоты. О применении полистирола заслушаем отчёт 4 группы исследователей.

Выступление четвёртой группы исследователей (демонстрация предметов). Демонстрационный эксперимент – горение полистирола.

Учитель: Из полистирола готовят детали электро и радиоаппаратуры, декоративно-отделочные материалы – панели, облицовочные плиты, осветительную аппаратуру, посуду, детские игрушки. Также, путём добавления веществ-вспенивателей, из полистирола готовят пенополистирол, который часто называют пенопластом. Он используется как тепло- и звукоизоляционный материал в строительстве, в холодильной технике, в мебельной промышленности. Служит для упаковки транспортируемых приборов, пищевых продуктов и для изоляции трубопроводов.

«Полиметилметакрилат».

Мономер – полиметилметакрилат – метиловый эфир метакриловой кислоты

Уравнение реакции получения (один ученик пишет на доске)

Физические свойства – полиметилметакрилат это твёрдое, бесцветное, прозрачное и светостойкое вещество, не разбивающееся при ударе, устойчивое к действию кислот и щелочей. Из-за прозрачности он получил название «органическое стекло». В отличие от обычного силикатного стекла оргстекло легко поддаётся механической обработке и подвергается склеиванию.

О применении полиметилметакрилата заслушаем сообщение пятой группы исследователей.

Выступление пятой группы исследователей (демонстрация изделий из полиметилметакрилата). Демонстрация горения полиметилметакрилата.

Учитель: Из полиметилметакрилата изготавливают светотехнические изделия, линзы, увеличительные стёкла, он используется в лазерной технике, для остекления самолётов, автомобилей, судов.

III .Закрепление.

А теперь вам предстоит выполнить самостоятельную работу, пользуясь материалом о полимерах, который находится на каждом столе – вы должны составить характеристику полимеров и занести данные в таблицу. Внешний вид будете записывать на основе наблюдений образцов полимеров имеющихся на ваших столах. Физические свойства: запишите плотность, температуру размягчения и механическую прочность на разрыв. Значение степени полимеризации подсчитаете на основе данных об относительной молекулярной массе.

IV . Домашнее задание: закончить составление конспекта.

Использованная литература:

1.Хомченко Г.П. «Пособие по химии для поступающих в ВУЗы», М., «Новая

волна», 1998.

2. Брейгер Л.М. «Поурочные планы. 10 класс», Волгоград, изд-во «Учитель»,

2001.

3.. Иванова Р.Г., Каверина А.А., Корощенко А.С. «Уроки химии», М.,

«Просвещение», 2002.

4. Потапов В.М., Татаринчик С.Н. «Органическая химия», М., «Химия», 1989 г.

Задание 450
Какие полимеры называются термопластичными, термореактивными? Укажите три состояния полимеров. Чем характеризуется переход из одного состояния в другое?
Решение:
Полимеры делятся на две группы по своему отношению к нагреванию

Термопластичность, термореактивность, три состояния полимеров

Задание 450
Какие полимеры называются термопластичными, термореактивными? Укажите три состояния полимеров. Чем характеризуется переход из одного состояния в другое?
Решение:
Полимеры делятся на две группы по своему отношению к нагреванию - термопластичные и термореактивные .
Полимеры, которые при повышении температуры размягчаются, а при охлаждении снова становятся твердыми, называются термопластичными . Термопластичные полимеры (термопласты ) состоят из макромолекул, соединенных между собой только физическими связями. Энергия разрыва физических связей невелика и составляет от 12 до 30 кДж/моль. При нагревании физические связи исчезают, при охлаждении - восстанавливаются. Энергия разрыва химических связей, соединяющих мономерные звенья в цепную макромолекулу, многократно превышает указанные значения и составляет 200-460 кДж/моль. Поэтому при нагревании термопластов до температуры плавления физические связи исчезают, а химические - ковалентные - сохраняются, и, следовательно, сохраняется неизменным химическое строение полимера. При охлаждении и затвердевании такого расплава физические связи и основные физические свойства термопластичного полимерного вещества восстанавливаются. Таким образом, термопласты, во-первых, допускают формование изделий из расплава с его последующим охлаждением и затвердеванием и, во-вторых, могут перерабатываться многократно. Это, в свою очередь, позволяет возвращать в производственный цикл отходы производства, брак, изделия, утратившие потребительскую ценность. К этому типу полимеров относятся полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол и др.

Термореактивные полимеры (реактопласты ) - полимеры с пространственной структурой, которые при нагревании разлагаются, не переходя в вязкотекучее состояние. Они состоят из макромолекул, соединенных поперечными ковалентными, то есть химическими связями. Образовавшаяся сетчатая химическая структура необратима. Нелимитированное нагревание сетчатых полимеров приводит не к расплавлению, а к разрушению пространственной сетки, сопровождающемуся термодеструкцией . С точки зрения практики это означает, что реактопласты допускают лишь однократную переработку в изделия, которые формуются в результате химической реакции отверждения. К термореактивным полимерам относятся: фенолоальдегидные, карбамидные, полиэфирные, эпоксидные и полиуретановые смолы.

Полимеры могут существовать в двух фазовых состояниях - аморфном и кристаллическом . В свою очередь, аморфные полимеры могут существовать в трех физических состояниях - стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем . С каждым из этих состояний связан определенный комплекс механических свойств. Из одного физического состояния в другое полимер переходит при изменении температуры. С каждым из физических состояний связан определенный комплекс свойств, и каждому состоянию отвечает своя область технического и технологического применения. Переход из одного состояния в другое происходит в некотором интервале температур. Средние температуры, при которых наблюдается изменение физического состояния, называются температурами перехода. Температура перехода из стеклообразного состояния в высокоэластическое (и обратно) называется температурой стеклования (Тс), а температура перехода из высоколастического состояния в вязкотекучее (и обратно) называется температурой текучести (Тт). При охлаждении полимера ниже Тс происходит фиксирование неравновесной (псевдоравновесной , или метастабильной) упаковки макромолекул – застекловывание полимера. При понижении температуры ниже Тс уменьшается амплитуда колебаний и количество флуктуаций, приводящих к перескоку макромолекулы из одного положения в другое. Это, в свою очередь, приводит к увеличению плотности упаковки молекул и, следовательно, плотности всего образца. При этом подвижность всех сегментов макромолекул становится ограниченной, и полимер переходит в стеклообразное состояние.

Если нагревать застеклованный полимер , то сразу после того, как будет превышена температура стеклования, образец начнет размягчаться и переходить в высокоэластическое состояние. При дальнейшем повышении температуры полимер переходит в вязкотекучее состояние. В этом состоянии он способен необратимо течь под воздействием иногда сравнительно небольших внешних усилий. Высокая вязкость материала может привести к значительному выпрямлению цепей и их ориентации в направлении приложения силы, что используется для получения ориентированных высокопрочных волокон и пленок. При низких температурах все полимеры деформируются так же, как и низкомолекулярные твердые упругие тела. Так, полиизобутилен , находящийся при комнатной температуре в высокоэластическом состоянии, нагреванием может быть переведен в вязкотекучее состояние , а охлаждением – в стеклообразное . Осуществляемые в результате изменения.