Хотя многим производителям знаком термин «полимер», легко упустить из виду основы привычных терминов.
Что же такое полимер? Откуда вы знаете, что можно назвать полимером?
В этой статье мы подробнее расскажем о полимере, его свойствах, классификациях и примерах.
Что такое полимер?
Слово полимер происходит от греческого термина, который переводится как «много частей». Полимер — это термин, используемый для больших химических соединений с несколькими субъединицами. Эти субъединицы также известны как мономеры, и они связаны друг с другом в длинные повторяющиеся цепи. Иногда полимеры также могут состоять из одного типа мономер или разные виды.
Как вы уже знаете, полимеры не ограничиваются только материалами, используемыми в производстве. Полимеры, согласно их определению, можно найти где угодно и всюду. Прядь волос, клубок нейлонового волокна и полипропилен — все это примеры полимеров.
Характеристики полимеров
Некоторые характерные особенности полимеров:
- Они обычно эластичны, поэтому их можно растягивать.
- Полимеры могут растягиваться за пределы самих себя при наличии нагрузки. Однако они могут вернуться к своим нормальным размерам, если нагрузка будет снята, и они не достигнут своего эластичного
- Полимеры имеют разную прочность. Некоторые из них могут быть настолько слабыми, что обладают прочностью жидкости, в то время как другие имеют прочность, близкую к твердому металлу.
- Синтетические полимеры в определенной степени устойчивы к деградации
- Натуральные полимеры в большинстве своем хрупкие и легко разрушаются.
- Некоторые полимеры растворимы в органических растворителях, таких как хлороформ, ацетон, спирты и т. д.
- Большинство полимеров гидрофобны. То есть они не смешиваются с водой.
- Полимеры варьируются от высокоаморфных до высококристаллических
- Полимеры лучше всего подходят в качестве изоляторов, поскольку они не проводят электричество.
Классификация полимеров
Существуют различные типы полимеров. Чтобы охватить эти различные типы полимеров, полимеры классифицируются на основе их различных качеств. Эти классификации объясняются ниже.
1. Классификация на основе источника
На основе этой классификации выделяют два основных типа полимеров: натуральные и синтетические полимеры. Также существует третья группа, известная как полусинтетические полимеры.
Натуральные полимеры
Как следует из названия, эти группы полимеров встречаются в природе. Вы можете найти их как в растениях, так и в животных. Распространенные примеры включают каучук (полученный из растений), крахмал и целлюлозу.
Из всех полимеров, встречающихся в природе, целлюлоза является наиболее распространенным типом. Она находится в клеточных стенках растений. Часто эта целлюлоза используется для производства бумаги и материалов для одежды.
Искусственные/синтетические полимеры
Их производят с нуля в лабораториях, и они представляют собой самые распространенные виды пластика в мире.
Синтетические полимеры также имеют ряд характеристик. Некоторые из них гибкие и с ними легко работать, другие — жесткие.
К примерам относятся нейлон, полиэтилен, ПВХ и полистирол.
Полусинтетический полимер
Этот тип полимера все еще встречается в природе. Однако они прошли через несколько видов химических изменений, чтобы усилить свои сильные стороны в определенных областях. Распространенными примерами этого типа полимера являются нитрат целлюлозы и ацетат целлюлозы.
2. Классификация по реакции на тепло
По этой характеристике полимеры делятся на два типа: термопласты и термореактивные пластики.
Термореактивные материалы
Когда вы помещаете термореактивные полимеры в тепло, они затвердевают в форме (если вы используете форму). То есть, термореактивные полимеры не плавятся и не превращаются в жидкость до того, как они снова затвердеют. Это происходит потому, что процесс затвердевания термореактивных полимеров включает в себя образование особого типа связи, которая удерживает субъединицы на месте.
Термореактивные полимеры нелегко переформовать или сразу после отверждения. Однако они относительно более устойчивы к теплу, химикатам и коррозии. Они также обладают улучшенной механической стабильностью.
Примерами термореактивных полимеров являются силиконы, фенольные смолы, эпоксидные смолы и т. д.
Термопластики
Термопластики — это тип полимеров, которые тверды при комнатной температуре. Однако при воздействии тепла они плавятся и становятся мягкими. Термопластики имеют обратимый процесс отверждения. Их также можно легко перерабатывать.
Термопластичные полимеры гибкие, и вы можете легко менять их форму. Они также довольно устойчивы к химикатам. Однако термопластики плавятся при более высоких и более низких температурах из-за более слабых связей между молекулами. Отличным примером термореактивного материала является поливинилхлорид.
3. Классификация полимеров по строению мономерной цепи
В зависимости от структуры цепей субъединиц полимеры могут быть:
Линейные полимеры
Здесь связующие связи полимеров длинные и прямые (подумайте об обычных цепях, которые вы знаете). Поливинилхлорид (ПВХ) является примером линейных полимеров. Поскольку они линейны, они используются для изготовления прямых изделий, таких как трубы, электрические кабели и т. д.
Разветвленные полимеры
Иногда эти прямые полимерные цепи могут давать некоторые ответвления в разных точках. Полученный тип полимера теперь называется полимером с разветвленной цепью. Прекрасным примером является полиэтилен.
Сшитые полимеры
Эти полимеры имеют взаимосвязанные и многофункциональные мономеры. Связи в сшитых полимерах являются ковалентными, поэтому они обладают большей прочностью по сравнению с другими полимерами этого класса. Хорошими примерами являются бакелит и меламин.
4. Классификация по типу полимеризации
В зависимости от типа полимеризации, которой они подвергаются, чтобы стать полимерами, полимеры могут быть:
Аддитивная полимеризация
В этом типе полимерного образования несколько небольших мономерных субъединиц объединяются, образуя более крупный полимер. С каждым новым введенным мономером длина цепи «растет».
Примерами полимеров, образующихся путем дополнительной полимеризации, являются полимеризация этана в присутствии пероксидов для получения полиэтилена, тефлона, поливинилхлорида и т. д.
Конденсационная полимеризация
В ходе этого процесса полимеризации более мелкие связующие молекулы, такие как H2O, CO и NH3, удаляются. В результате получается конденсированная форма полимера.
Органические химические соединения с функциональными группами, такие как диамины и дикарбоновые кислоты, с большей вероятностью образуют полимеры в ходе этого процесса.
Примерами полимеров, полученных этим методом полимеризации, являются нейлон-6, 6, полиэстер и т. д.
Сополимеризация
При сополимеризации различные типы мономеров соединяются, образуя полимер. В этом процессе образуются BUNA–S и другие синтетические каучуки.
5. Классификация на основе мономерных единиц
В зависимости от типа присутствующих мономерных субъединиц полимер может быть:
Гомомер
Здесь, есть один тип мономерной субъединицы во всем полимере. Примером гомомера является полиэтилен.
Гетерополимер или сополимер
Гетерополимеры имеют более одного типа мономерных субъединиц. Например, нейлон-6, 6
6. Классификация, основанная на молекулярных силах
Они представляют собой либо эластомеры, либо волокна.
Эластомеры
Эластомеры — гибкие и эластичные твердые полимеры. Они имеют слабые связи, отсюда повышенная гибкость полимеров. Например, натуральный каучук, силиконовая резина, и т. д.
Волокна
Это прочные полимеры с высокой прочностью на разрыв. Сила связи между ними сильнее. Например, Нейлон-6, 6.
7. Классификация по биоразлагаемости
Существует два класса биоразлагаемых полимеров:
Биопластики
Этот тип полимера производится из возобновляемого сырья. Химические соединения биопластика производятся микробами, такими как бактерии или генетически модифицированные растения. В результате их легко перерабатывать.
Биоразлагаемый при промышленной переработке
Эти типы полимеров являются нефтехимическими продуктами с биоразлагаемыми добавками. Полимеры разработаны с добавками, которые повышают их биоразлагаемость, поэтому они разрушаются при промышленной переработке.
Распространенные примеры полимеров, используемых в производственных процессах
Некоторые из наиболее распространенных типов полимеров, используемых в производственных процессах, включают в себя:
Нейлоновые чулки
Нейлоны — это прочные и химически стойкие полимеры. Они сделаны из волокон, а поверхность нейлона скользкая.
Существуют различные типы нейлоновых полимеров, которые подходят для различных видов производственных процессов. Эти различные типы нейлоновые листы имеют различные методы производства и молекулярные веса, но все они являются полимерами. Нейлоны часто используются в качестве веревок, одежды, тесьмы и, в небольшой степени, изоляционных материалов.
Латексные каучуки
Это полимеры, получаемые из сока некоторых растений. Они затвердевают на воздухе. После усовершенствования их можно использовать в различных целях, в том числе в качестве изоляционных материалов и т. д.
Крахмалы
Крахмалы — это полимеры, которые имеют низкую прочность на разрыв и нестабильны при нагревании. После улучшения, очистки и добавления они используются для производства PLA и PLA+.
Целлюлоза
Целлюлоза — популярный природный полимер с жесткой и прочной структурой. Они используются для изготовления материалов для одежды и веревок или в других местах, где необходима прочность.
Полиэтилены
Это разветвленные полимеры, состоящие исключительно из одной субъединицы – этиленового газа. Полиэтилены бывают разных сортов и молекулярных масс. Они могут варьироваться от материалов с низкой плотностью до материалов со сверхвысокой молекулярной массой. Они используются для изготовления пищевых контейнеров и труб в некоторых машинах.
Полиэстеры
Полиэстеры — это аморфные материалы, похожие на нейлоны. Они входят в число наиболее используемых искусственных полимеров и используются для изготовления материалов для одежды, веревок и волокон.
Силикон
Силикон в основном изготавливается в виде двухкомпонентных термореактивных полимеров, которые при смешивании вступают в каталитическую реакцию.
Эпоксидные смолы
Это полимеры, образованные путем сополимеризации. Используется для изготовления украшений, деталей машин или в других ситуациях, где требуется большая прочность.
Полистирол
Полистирол также ценится во всем мире за свои уникальные свойства. Его можно расширить путем вспенивания с помощью хладагента, чтобы получить хрупкий, но ударопрочный изоляционный материал.
Полипропилен
Полипропилен — это тип термореактивного полимера с одним мономерным пропиленом. Он используется в местах, где требуется прочность и гибкость. Они доступны как полипропиленовые листы и может использоваться для изготовления пищевых упаковок, веревок, декора из волокон и т. д.
Другие примеры полимеров включают в себя:
Полиэтилентерефталат (ПЭТ)
Акрилонитрилбутадиенстирол (АБС)
Поликарбонат (ПК)
Полисульфон
Заключение
Знать, что такое полимер, особенно важно, если вы занимаетесь производством, поскольку их изучение важно для вашей прибыли и репутации. Различные качества этих полимеров будут существенно влиять на качество продукции ваших клиентов, поэтому знание полимеров жизненно важно.
