Polimer materialların tədqiqi

80% медицинской продукции, о которой все мы слышали, сделана из полимеров. Например:

Что такое полимеры

Полимерами называют сложные вещества, которые состоят из множества одинаковых или разных по строению звеньев, соединенных в длинные макромолекулы координационными или химическими связями. Структура материала и способ производства определяет его физико-механические свойства. В нашей статье мы подробно рассмотрим, что такое полимер , какие бывают виды и их особенности.

Из чего состоят полимеры?

Каждая молекула, которая повторяется много раз, обычно состоит из 4 элементов:

Водорода;
Азота;
Кислорода;
Углерода.

Эти компоненты могут варьироваться в различных сочетаниях, из которых можно сделать полимерный материал с уникальными свойствами. Например, ПЭТ и кевлар относятся к полимерам. Оба материала эластичные и имеют легкий вес. Но ПЭТ используют в производстве бутылок, а из кевлара делают каски и бронежилеты. Последний имеет в составе перечисленные 4 элемента, но отличается атомной решеткой. Поэтому материал превосходит сталь в 5 раз.

Свойства полимерных материалов

Характеристики материала и конечной продукции зависят от того, из чего делают полимеры и каким методом. Но в целом можно выделить свойства, которыми обладают многие разновидности в той или иной степени:

Хорошая эластичность;
Низкая теплопроводность;
Высокая прочность на разрыв;
Не вступают в реакции с химическими веществами;
Отсутствие токопроводимости;
Большинство видов полимеров не растворимы в воде;
Низкий коэффициент температурного нагрева, хотя некоторые варианты выдерживают температуры до +160 °C;
Способность к восстановлению первоначальной формы;
Износостойкость, устойчивость к истиранию;
Прозрачный цвет или возможность окрашивания в любой оттенок из таблицы RAL.

Классификация и виды полимеров

Существует множество параметров, по которым классифицируют полимерные материалы. Рассмотрим вкратце каждый из них.

Химический состав

Органические — созданы из органических звеньев главной цепи;
Неорганические — полимеры, у которых молекулы состоят из неорганических боковых цепей ;
Элементоорганические — сочетают в себе неорганические звенья и углеводородные группы.

Происхождение полимеров

Природные — материалы естественного происхождения. Эти полимеры созданы природой без участия человека. Примеры: кожа, древесина, белки, натуральный каучук;
Искусственные — полимеры на основе природных материалов, которые синтезируют для получения материала с определенными свойствами. Наиболее распространенными видами являются: пластмассы, вискоза, целлулоид;
Синтетические — высокомолекулярные соединения, образующиеся в результате полимеризации мономеров или поликонденсации. Это продукт человеческого вмешательства, который не встречается в природе. Многие синтетические полимеры окружают нас в повседневной жизни: полиэтилен, полиуретан, капрон, полипропилен.

Структура

По строению макромолекул, выделяют 3 вида полимеров:

Линейные — материалы с соединением мономеров в одной цепи, что придает готовой продукции высокую эластичность. Примером служат термопластичные эластомеры и натуральный каучук;
Разветвленные — полимеры с боковыми ответвлениями цепи;
Сетчатые — разветвленные цепи с поперечными связями, бывают пространственными и плоскими.

Существуют еще такие понятия, как гомополимеры и гетерополимеры. Первые состоят из однотипных мономерных звеньев. Гетерополимеры называют также сополимеры. Их отличие состоит в том, что в состав включены звенья с разным строением. Например, в промышленности часто используются сополимеры стирола с бутадиеном, из которых делают термоэластопласты (ТЭП).

Агрегатное состояние

Полимеры в твердом виде используются в производстве тактильных изделий, которые постоянно нас окружают в быту. Материалы придают готовым товарам жесткость и относительно высокую прочность. Наиболее распространенными являются эластичные полимеры.

Существуют также жидкие полимеры. Что относится к полимерам данного типа? Это лакокрасочные материалы, клей, строительные растворы и др.

Состояние при нагреве и охлаждении

Это первый критерий, который учитывают производители при выборе сырьевого материала.

Термопластичные — полимерные материалы, которые при воздействии высоких температур размягчаются и начинают плавиться, а при низких температурах становятся твердыми. Этот процесс является обратимым и может происходить многократно. Данное свойство термопластов обусловлено сохранением ковалентных связей, несмотря на разрушение слабых межмолекулярных.

Реактопласты или термореактивные полимеры — это соединения, у которых разрушаются связывающие цепи при нагреве. После термообработки, материалы становятся твердыми и не могут менять свою форму. Попытки размягчить полимер под высокими температурами заканчиваются его разрушением. Еще реактопласты являются нерастворимыми, поэтому набухают исключительно в растворителях.

Дополнительные параметры

Полимеры также классифицируют по следующим параметрам:

Параметр	Виды
Способ синтеза	Полимеризация	Поликонденсация
Фазовое состояние	Аморфные	Кристаллические
Полярность	Полярные	Неполярные	Смешанные
Пространственное строение	Изотактические	Синдиотактические	Атактические

Где используются полимеры?

Благодаря дешевизне производства и доступности сырьевых материалов, полимеры нашли широкое применение во многих сферах и отраслях промышленности.

Повседневная продукция

Каждый человек постоянно использует изделия из полимеров в быту. Среди них чаще всего встречаются:

Упаковки и пакеты;
Канцелярские предметы;
Детские игрушки;
Ручки для кастрюль и сковородок;
Защитные оболочки кабельной продукции;
Элементы электроники и электротехники: защитные кожухи, детали корпусов, рукояти, противоскользящие накладки;
Пластиковые емкости: от горшков до бочек;
Зубные щетки, расчески, а также другие средства личной гигиены, ухода за кожей и волосами;
Подошвы для обуви и многое другое.

Строительные работы

В строительстве широко применяются термопластичные эластомеры на основе SEBS и SBS, которые стремительно замещают привычные нам силиконы и пластмассы. Из них изготавливают:

Элементы сетей инженерно-технического обеспечения: трубы, кабели, фитинги и др.;
Уплотнители в оконных и дверных конструкциях;
Материалы для обустройства облицовочных панелей;
Герметики, которыми заполняют щели;
Изделия для вентиляционных систем и вытяжек;
Заборы, сетки или другие ограждения.

Медицинская промышленность

80% медицинской продукции, о которой все мы слышали, сделана из полимеров. Например:

Груши;
Шприцы;
Растворимые капсулы для лекарственных препаратов;
Системы для переливания крови;
Некоторые хирургические инструменты;
Расходные материалы для стоматологии;
Протезы, имплантаты;
Бахилы;
Оправы очков;
Посуда для лабораторных условий.

В группу полимеров входит поликарбонат, который активно применяют для изготовления искусственного сердца. Знакомая многим девушкам гиалуроновая кислота тоже сделана из полимеров.

Пищевая промышленность

Многие виды полимеров, особенно группы термопластов, отвечают санитарно-гигиеническим требованиям и допускаются к контакту с продуктами питания. Это обуславливает их широкое применение в производстве:

Пластиковой и одноразовой посуды;
Бутылки;
Упаковок для пищевых продуктов в виде пленок и герметичных контейнеров, предупреждающих попадание влаги и грязи;
Устройств для пищевых цехов;
Уплотнительных элементов;
Пробок для бутылок.

Сельское хозяйство

Появление полимеров стало настоящим открытием для садоводов, фермеров и промышленных предприятий, поскольку привело к удешевлению производства следующих изделий:

Сеток для флористики;
Тепличных конструкций;
Тканей для грядок, защищающих культуры от воздействия сорняков;
Защитных пленок;
Оросительных систем.

Автомобильная промышленность

Сложно найти компонент автомобиля, в котором не было бы полимера:

Покрытия педалей;
Коврики;
Отделка элементов салона и кузова;
Уплотнения;
Обивка кресел;
Шины и многое другое.

Материалы также широко используют в нефтегазовой, машиностроительной, коммунальной сфере. Теперь Вы знаете, что такое полимеры и насколько важное значение они имеют в нашей жизни.

консультации по любым вопросам