негалогенированные полимеры что к ним относится
Полимерные материалы: что такое, основные виды, примеры изделий
Полимерные материалы, что это такое точно определяют химики. Сам термин «полимер» обозначает пластик и используется для изготовления пластмассовой продукции ежедневного применения. Мы пользуемся изделиями из такого сырья дома, на работе. Они окружают нас в общественном транспорте (автомобили, самолеты, вагоны железнодорожного состава). Современная промышленность изобрела новое сырье, в структуру которого входят натуральные и синтетические составляющие.
Основные физические свойства
Отличительной чертой этого материала является то, что в его химический состав входит вещество, обладающее высокомолекулярными цепочками, повторяющиеся с данной периодичностью. Благодаря этому самым распространенным стал каучук (резина), отличающийся своей эластичностью и повышенной стойкостью к истиранию. Он и другие виды не только обладают свойствами упругости, но и имеют иные важные качества:
Какие бывают полимеры – классификация
В современной промышленности насчитывается несколько десятков разновидностей. Разделение происходит по химическому составу, агрегатному состоянию и эксплуатационным качествам.
По происхождению
По молекулярным соединениям
Различные химические свойства позволяют разделять на:
Виды полимерных материалов по агрегатному состоянию
Характеристики вещества, подверженного различными температурами и давлением:
По структуре, на которую влияет макромолекула
Бывает: разветвленный, линейный, сетчатый, плоский, ленточный, гребнеобразный.
Типы полимеров по полярности
В этом случае на конструкцию влияют положительные и отрицательные заряды, которые определяют характер растворимости в различных средах:
Что такое полимеризация
Это процесс образования полимеров путем синтеза низкомолекулярных веществ и присоединения молекул к активному центру, который находится в конечной точке цепи.
Поликонденсация
В отличие от предыдущей обработки, здесь происходит слияние частиц ступенчатым методом. При этом образуется высокомолекулярное соединение, где уничтожаются некоторые элементы, при этом выделяется (вода, хлор, водород).
Полиприсоединение
Сущность
Состав и основа полимерных материалов – это однотипные группы атомов, из которых синтезируется высокомолекулярное вещество. Обычно производство происходит из продуктов переработки нефти, угля и газа. Второй способ – из вторичного сырья (целлюлоза, лигнин).
Материалы
Как мы писали выше, синтетика плохо переносит высокие температуры, воспламеняется и выделяет при тлении токсичные вещества. Во избежание этого химики экспериментальным способом добавляют различные примеси. При синтезе они используют бром или хлор. После обработки получается галогенизированное сырье, способное при сгорании выделять газ, который повышает коррозийность металлических изделий.
Мы рассмотрим примеры и определим, что относится к полимерным материалам:
Классификация по температурному режиму
Высокомолекулярные соединения различаются по степени влияния тепла:
Примеры изделий из полимерных материалов
Благодаря своим уникальным качествам и доступной цене область применения товаров из этого сырья разнообразна. Изделия из пластмассы применяются в медицинском оборудовании; в строительной отрасли; в железнодорожном, автомобильном и авиационном транспорте; в бытовой технике; в сельском хозяйстве; в легкой и тяжелой промышленности.
При возведении жилых объектов используется обшивка стен для утепления и облицовки. Большую популярность приобрели пластиковые окна и двери, напольные покрытия (ламинат, линолеум). Все строительные инструменты сделаны с элементами из полимера.
Декоративные изделия (сетка для цветов, поливалки, ведра, плошки) и мебель для садоводческих хозяйств из этого сырья получили широкую популярность у населения из-за небольшого веса, устойчивости к коррозии, эластичности, долговечности и недорогой стоимости. Детские и взрослые переносные бассейны, лодки и искусственные водоемы, круги для плавания изготавливаются из геотекстиля и мембраны, обладающие водонепроницаемостью. Несущие конструкции мотоциклов и некоторых легковых автомобилей производятся из пластмассы для облегчения веса и избежания воздействия ржавчины.
Структура
Свойства и технические характеристики полимерного материала зависят от молекулярных соединений в цепи. По строению идет разделение на:
Применение полимеров
Производство таких материалов началось в начале прошлого столетия, где при обработке целлюлозы и отходов нефтепереработки стали получать краску и пленку. Это позволило активному развитию кинематографа. Сейчас пластик вошел в нашу повседневную жизнь. Из него изготавливаются детские игрушки, всевозможные синтетические ткани, прорезиненную подошву для обуви, спортивный инвентарь, компьютерную технику.
Инженеры космической отрасли создали летательные ракеты и спутники на основе полипропилена. При лабораторных испытаниях оказалось, что низкая масса этого сырья без особых усилий помогает преодолеть притяжение Земли, и при больших температурных перепадах в агрессивной среде пластмасса не деформируется.
В быту
Изделия из высокомолекулярных соединений встречаются намного чаще, чем их натуральных компонентов. Этому способствуют высокие характеристики (прочность, гигиеничность, универсальность, эластичность) и низкая стоимость на продукцию.
Приведем несколько примеров тех вещей, которыми мы пользуемся каждый день:
В строительной отрасли
Последние пятьдесят лет пластмасса вытеснила натуральные материалы (дерево, металл и бетон). Она стала использоваться при производстве:
В медицине
Более трех тысяч разновидностей изделий изготовляется для этой отрасли.
Приведем несколько примеров:
Виды изделий из полимеров и их применение в сельском хозяйстве
Тепличный бизнес невозможно представить без помещения, сделанного из полипропиленовой арматуры и покрытого поликарбонатом со стенкой толщиной в 1 см. Также для повышения урожайности всегда требуются различные ткани и пленки, предотвращающие появление сорняков.
Для полива используются трубы и шланги, которые намного превосходят по своим техническим характеристикам металлическую мелиоративную систему. Они удобны в монтаже, легкий вес помогает перевозить трубы без применения тяжелой техники, срок эксплуатации составляет около пятидесяти лет.
В пищевой промышленности
Главным условием создания станков для выпечки хлебной продукции, производства мясных, рыбных и овощных полуфабрикатов является соблюдение требований и правил санэпидемстанции. Антиадгезионное покрытие необходимо для бочек и контейнеров для хранения и перевозки зерновых и сыпучих продуктов.
На полках магазина вы встречаете продовольствие, запечатанное в пакеты и пленки, которые защищают от внешних загрязнителей и предохраняют от порчи. Раньше изделия изготавливались из пластмассы с низкомолекулярными веществами, которые имели множество недостатков. Основным из которых является выделение вредных частиц в окружающую среду. На сегодняшний день эта отрасль постоянно развивается, что привело к усовершенствованию химических, механических и физических качеств.
Мы подробно рассказали, что это такое, полимерная продукция, какие имеет свойства и характеристики, виды и область применения.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Галогенсодержащие полимер
Галогенсодержащие полимеры ( например, поливинилхлорид, поливинилиденхлорид и их сополимеры, хлоркаучук, полиэфиры хлорстеариновой кислоты), обладающие отличными механическими свойствами и широко применяющиеся для различных целей, имеют существенный недостаток: на свету или при повышенных температурах они постепенно темнеют ( становятся коричневыми) и теряют эластичность. Это явление в основном объясняется тем, что в полимере имеется некоторое количество мономеров, в особенности таких, которые содержат остатки других галогенсодержащих соединений. [1]
Галогенсодержащие полимеры можно обнаружить по характерным реакциям на галогены ( см. стр. [4]
Галогенсодержащие полимеры ( например, поливинилхлоридг поливинилиденхлорид и их сополимеры, хлоркаучук, полиэфиры хлорстеариновой кислоты), обладающие отличными механическими свойствами и широко применяющиеся для различных целей, имеют существенный недостаток: на свету или при повышенных температурах они постепенно темнеют ( становятся коричневыми) и теряют эластичность. Это явление в основном объясняется тем, что в полимере имеется некоторое количество мономеров, в особенности таких, которые содержат остатки других галогенсодержащих соединений. [5]
Какие галогенсодержащие полимеры Вам известны. [7]
Используя галогенсодержащие полимеры ( например, хлоропреновый каучук), можно получать вулканизаты, которые, хотя и не будут негорючими в полной мере, не поддерживают горения, если убрать приложенное пламя. Минеральные наполнители, придающие жесткость, применяются вместе с трехокисью сурьмы и вспучивающимся боратом цинка, который под воздействием пламени формирует жесткий поверхностный слой. В последнее время стали выпускаться некоторые хлоралкил фосфаты, которые демонстрируют похожие качества. Огнестойкость БНК может быть повышена смешением с ПВХ либо с помощью трикрезил-фосфатной пластификации. [8]
Какие галогенсодержащие полимеры Вам известны. [9]
Гидролиз галогенсодержащих полимеров осуществляется легко. В экспериментах подробно исследовался гидролиз полихлорметилстирола ( 7), полиэпихлоргидрина и других подобных соединений. [10]
Растет распространение различных галогенсодержащих полимеров в грунтах ( праймерах) и покровных слоях для вулканизационного склеивания. Известно, что смолы с большим содержанием хлора эффективно смачивают металлы, а также создают хорошие барьеры для химических веществ, которые могут оказывать вредное воздействие на связь адгезив-металл. Термоотверждающиеся смолы или реагенты улучшают характеристики, возможно за счет формирования взаимопроникающих полимерных структур. Что касается взаимодействия с вулканизуемыми каучуками, существует предположение о способности смол, содержащих хлор, действовать как реагенты реакции Фриделя-Крафтса, и, таким образом, прикрепляться к ароматическим участкам. Кроме того, дегидрогалогенирование ( отщепление галоидоводорода) может действовать механически, особенно если в клее создаются участки для крепления полисульфидными цепями, выступающими со стороны вулканизованной резины. [12]
Полимеры. Общие сведения
Что такое полимер?
Полимерами называют высокомолекулярные химические соединения (ВМС) вещества, обладающие молекулярной массой от тысяч до нескольких миллионов атомных единиц. Макромолекулы полимеров образовываются из огромного количества повторяющихся мономерных звеньев. Свойства полимеров зависят от химической природы мономера, молекулярной массы, методом производства полимера, стереоструктурой молекул (расположением в пространстве) и степенью их разветвленности, а также связей между молекулами различной природы.
Большинство полимеров являются по природе диэлектриками, также имеют низкую теплопроводность и достаточно высокие механические характеристики.
Классификация полимеров
Разделение полимеров на четкие классы – достаточно сложное дело. В современной теории существует несколько подразделений полимерных материалов по видам:
Рис. 1 Структура полимеров
Образование полимеров
В природе биологические полимеры или биополимеры получаются естественным путем в процессе жизнедеятельности растительных и животных организмов. Искусственные же полимеры производят как правило нефтехимические и газохимические предприятия путем двух основных видов химических реакций: полимеризации и поликонденсации
Полимеризация – это процесс синтеза полимера путем присоединения повторяющихся цепочек молекул (звеньев) мономера к активному центру роста макромолекулы высокомолекулярного соединения. В упрощенном виде механизм полимеризации можно расписать по следующим стадиям:
Обычно полимеризация не возникает при нормальных условиях. Для начала химического процесса полимеризации на низкомолекулярное сырье оказывают разнообразные методы воздействия в зависимости от каждого конкретного техпроцесса: воздействие светом или другим типом облучением, повышенным давление, высокими температурами. При этом, наиболее эффективно процесс идет в среде катализатора, подбираемого для каждого конкретного процесса получения определенного полимера персонально. При образовании полимеров при помощи полимеризации не выделяется побочных веществ реакции, химический состав веществ остается неизменным, но меняется структура связей в веществе.
Рис. 2 Завод по производству полиэтилена
Поликонденсация – это процесс синтеза полимеров из низкомолекулярных веществ при помощи перегруппировки атомов выделения побочных продуктов поликонденсации. Это могут быть различные низкомолекулярные соединения, например вода. Методом поликонденсации выпускают такие крупнотоннажные полимеры, как полиуретаны, поликарбонаты, фенолоальдегидные смолы.
Основные свойства полимеров
Строение макромолекул в виде цепи, а также различные типы связей между ними, возникшие при образовании молекул, определяют природу специальных физико-химических характеристик полимеров. Среди них важная особенность к пленко- и волокнообразованию, способности полимеров к вытяжке, прочности в определенных направлениях, эластичности и т.п. Такое строение полимерных молекул определяет тот факт, что вязкость растворов полимеров обычно высока. ВМС могут в высокой степени набухать в жидкостях, при этом образуя несколько видов систем, по свойствам находящихся между твердым жидким агрегатным состояниями.
Количество мономерных звеньев в макромолекулах полимеров и природа звена определяют молекулярную массу всего ВМС. Любой полимер всегда состоит из множества макромолекул, каждая из которых индивидуальна и отличается от других в том числе по длине цепи. Из-за этого факта молекулярная масса полимеров – всегда примерная средняя величина. Также из описанного следует, что важной характеристикой является молекулярно-массовое распределение (ММР), которое показывает в каком диапазоне молекулярных масс молекулы представлены в конкретном образце полимера. Чем меньше молекулярно-массовое распределение, тем стабильнее свойства полимеров и тем проще описать методики их переработки.
Полимеры могут находиться в нескольких агрегатных состояниях, которые отличаются от состояний обычных низкомолекулярных веществ, например в состоянии вязкотекучей жидкости, эластичном состоянии, такие как каучук, силикон, другие эластомеры, твердых пластмасс.
Типы переработки полимеров в изделия
Несмотря на то, что в повседневной жизни термин «переработка пластмасс» используется в значении сбора и вторичного производства изделий из уже использованного пластика, на самом деле у термина несколько другой смысл. Переработкой полимеров называют получение готовых изделий из синтезированных ранее полимеров, в том числе первичных.
Классификация полимеров по областям применения
Полимеры, главным образом, термопласты подразделяют по степени роста технических и эксплуатационных характеристик. Основной характеристикой полимера при этом является температура долговременной эксплуатации. В данном случае полимеры с известными допущениями и довольно большими разночтениями у разных авторов разделяют на три категории:
Также всё более важную роль в современной индустрии полимеров играет класс эластомеров или термоэластопластов (TPE, ТПЭ). По своим свойствам и методам переработки в изделия эти материалы аналогичны термопластам, при этом по внешнему виду и эксплуатационным свойствам близки к резине и каучуку. ТПЭ в быту повсеместно путают с резиной из-за способности этих материалов к значительным обратимым деформациям.
Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на
Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на
Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий
«Галоген-несодержащие огнеупорные добавки для термореактивных пластмасс»
| Слоистые полиэфирные и эпоксидные пластмассы соответствуют основным стандартам огнеупорности. |
Применение полифосфата аммония в сочетании с гидроксидом алюминия позволяет изготавливать слоистые галоген-несодержащие самозатухающиеся пластики с низкой плотностью дыма. Добавление 60 частей порошкообразных огнеупорных материалов на 100 частей полимера позволяет материалу успешно пройти многие важные испытания на огнеупорность.
Армированные стекловолокном термореактивные пластмассы примечательны своими хорошими механическими свойствами, низкой плотностью, химической инертностью и прекрасной полированной поверхностью. Все это, в сочетании с низкой ценой, способствует замене металлов этими материалами в авиационной и железнодорожной промышленности.
Ненасыщенные полиэфирные смолы (НПС), эпоксидные смолы (ЭС) и полиуретаны (ПУ), будучи воспламеняющимися, требуют введения огнеупорных добавок для многих применений. Современный рынок предъявляет к подобным добавкам высокие требования огнеупорности и экологической безопасности, поэтому в центре внимания оказываются такие галоген-несодержащие компоненты, как соединения фосфора и гидроксиды металлов.
Для того чтобы сделать стеклопластик огнеупорным, могут быть использованы галогенированные полимеры. Галогенированные ненасыщенные полимеры получают путем вовлечения в конденсацию мономеров, содержащих хлор или бром, например, гексахлорэндометилентетрагидрофталевой кислоты (ГХЭМТФК), тетрабромфталевой кислоты или дибромнеопентилгликоля. Полимеризация тетрабромбисфенола-А приводит к бромированным эпоксидным смолам. Бромированные полиуретаны могут быть получены при использовании бромированных полиолов. Оксид сурьмы может использоваться как синергист. Недостатком таких полимеров является то, что в случае пожара они выделяют коррозионно-активные газы, которые могут выводить из строя электронную технику, такую как системы связи в рельсовых транспортных средствах. При некоторых условиях могут также выделяться галогенированные дибензодиоксины и фураны.
Преодолеть эти недостатки можно путем использования гидроксида алюминия как галоген-несодержащего огнеупорного компонента для НПС. Его действие в основном основано на выделении воды при повышенной температуре. Для соответствия материала жестким нормам огнеупорности требуется вводить в полимер большие количества гидроксида алюминия (4 части по массе на 1 часть НПС).
Фосфорсодержащие добавки ингибируют горение в твердой фазе. Например, пирофосфат аммония при действии высокой температуре образует полифосфорную кислоту, вызывающую обугливание полимера. Уголь, связанный с поверхностью через стеклообразный слой полифосфатов, предотвращает доступ кислорода к поверхности материала и ингибирует распространение огня.
В случае компонентов стеклопластика выбор огнеупорной добавки диктуется не только применяемым технологическим процессом. Ручное нанесение и нанесение посредством спрея, экструзия и формовка накладывают ограничения на содержание наполнителей. Привести материал в соответствие современным стандартам огнеупорности в настоящее время можно только при использовании галогенированных полимеров и, по возможности, гидроксида алюминия. Высокое содержание стекловолокна (от 30 до 50%) также ограничивает введение огнеупорных добавок.
Использование полифосфата аммония (типа Hostaflam AP 422) позволяет получить полимерные составы, соответствующие современным жестким спецификациям огнеупорности. Эти составы, примечательные также своей низкой вязкостью, не содержат галогенов и могут подвергаться ручному и спрей-нанесению, экструзии и формовке благодаря малому содержанию наполнителей.
Что относится к полимерным материалам
Вещества, где блоки элементарного состава соединены, повторяются тысячи, миллионы раз называют полимерами. Вещество характеризуется большим молекулярным весом и возможностью выделить мономер, который называют звеном. Существуют природные и синтезированные ВМС. Если в основе цепи лежит четырехвалентный углерод – вещество органическое. Исключение составляют карбиды, карбонаты, цианиды и соли угольной кислоты.
Природные полимеры
Отдельные радикалы, элементарные молекулы с разорванной связью, в природе образуют кристаллы, смолы, белки, целлюлозные волокна. Если молекулы образованы углеродными связями, вещества относятся к биополимерам. Они образуют цепочку в целлюлозном волокне, сеточку в белке или разветвленную молекулу ДНК.
Кристаллы алмаза, кварца, волокна асбеста относят к природным неорганическим полимерам. Аморфную структуру имеют высокомолекулярные соединения смолы, каучуки.
Синтетические продукты
Природные материалы дороги, запас их ограничен. Человек научился синтезировать высокомолекулярные соединения, отвечающие потребностям, зачастую с новыми свойствами и низкой себестоимостью.
В основе методов получения новых ВМС лежат реакции:
Искусственное создание нового вещества возможно при соблюдении условий протекания реакции – температуре, давлении и наличия активных центров. Основная масса мономеров вступит в реакцию синтеза, но структура будет неоднородная по длине и разветвленности цепей. Калибровка – важный этап любого синтеза.
Строение полимерных молекул
Радикалом принято называть первичную молекулу с разорванной двойной связью или цепочку из нескольких молекул, открытую для дальнейшей полимеризации. Важно, чтобы в каждом таком звене был центр силы, притягивающий другой радикал.
В зависимости от строения первичной молекулы, условий прохождения реакции воссоединения, получается ВМС:
Когда соединение происходит за счет химических или координационных связей одного элемента, молекула образует строение гомоцепного типа. Например, полиэтилен, политетрафторэтилен или полиметилакрилат. То есть связь происходит через один химический элемент, какой бы ни была сложной структура звена.
Полимер называют термопластом, если после расплавления он не теряет свойства, подлежат вторичной переработке.
Гетероцепные молекулы собираются, из нескольких радикалов. Они цепляются с разной частотностью, беспорядочно. Такие молекулы относятся к типу реактопластов. После изменения агрегатного состояния, молекулярная решетка вещества меняется.
Синтезированные молекулы приобретают новые свойства при разрыве каждой связи, с внедрением в структуру новых звеньев. В результате одной химической формулой могут быть описаны блоксополимеры и сополимеры, но их химическая и координационная связь у них отличается, свойства тоже.
Структура пластмассы бывает аморфного или кристаллического типа. Вновь полученное вещество может имитировать природный продукт, или превосходить его по свойствам, как получилось с искусственными алмазами.
Искусственный полимерный материал представляет продукт, полученный в результате синтеза одного или нескольких радикалов. Новое вещество обладает устойчивыми характеристиками.
Синтетические пластмассы, смолы, каучуки
Смола – это ВМС, полученный соединение радикалов. В твердом состоянии вещество представляет аморфную массу, от воздействия температуры размягчается. Все известные искусственные полимеры – смолы.
Термопласты и реактопласты
Полимер термопласт, относится к типу А, структура молекулы цепная. Вещество можно его расплавить и заново сформовать. Известные композиции термопластичных смол:
Пластмасса – материал, образованный смолой, наполнителем, стабилизатором и красителем. Добавки придают продукту нужные свойства, снижают вязкость, обеспечивают долговечность составу. Полимер или смола – это продукт синтеза, а пластмасса – композиционный состав. Оргстекло, поликарбонат и тефлон – термопласты, готовые к употреблению без присадок.
К термоактивным пластмассам относят полимерные материалы, не восстанавливающие свойства после воздействия высоких температур:
Смолы типа Б получаются в результате реакций поликонденсации или полимеризации в несколько ступеней. Структуры не линейные, получаются в результате соединения компонентов с выделением воды или простых газов. Использовать полимеры можно раз. Они твердеют, при изменении агрегатного состояния разрушаются.
Составы применяются как клеи, добавки в лакокрасочные, строительные, связующие смеси:
Искусственные каучуки
Все материалы, относящиеся по признакам к каучукам эластичны. Длинная линейная молекула вещества свернута в комочек. При растягивании она меняет конфигурацию. Такие вещества называют эластомеры. Известны синтезированные каучуки:
Основной радикал в синтезированном каучуке бутадиен, его изомер, молекула с хлором и стирол.
Вулканизируя сажу путем нагревания состава с добавлением сажи получается резина. Известный материал эбонит – трехмерная структура, полученная в результате вулканизации каучука с порошковой серой.
Синтезированное волокно
Волокна, нити можно получить искусственным путем, преобразуя целлюлозное волокно, полученное в результате химического разложения древесины. Вискозные, ацетатные, штапельные волокна – это искусственный материал.
Полимерные волокна производят из синтезированных материалов с линейной и малоразветвленной структурой. Основой для образования нитей служат термопласты с особо длинными структурными цепочками, молекулярным весом 80 000-15 000.
Синтез позволяет получить структуры, превосходящие натуральные по эластичности, воздухопроницаемости, техническим свойствам. В основе изготовления тканых, нетканых полотен, утеплителей, наполнителей особыми свойствами лежат искусственные смолы.
Виды синтетических волокон:
В производстве используются не только текстильные, но формованные нетканые полотна, разной толщины.
Актуальной стала разработка углеволокна. Композит превосходят металлическую нить по прочности, не меняет объем при изменении температуры, имеет низкий коэффициент трения. Углепластик, легкий и жесткий, технологичный материал, применяется во многих сферах промышленности.
Приглашение к сотрудничеству
Компания «Юнитрайд» готова выполнить заявку на любой из перечисленных видов полимерной продукции. Поставки выполняются с заводов по согласованной логистике и ценам производителя.