Полимеры

Полимеры – это вещества, макромолекулы которых состоят из многочисленных элементарных звеньев (мономеров) одинаковой структуры. Молекулярная масса составляет от 500 до 10⁶ единиц. Длина цепи полимера в тысячи раз больше поперечного сечения, поэтому макромолекулам свойственна гибкость.

Полимеры встречаются в природе: каучук, целлюлоза, слюда, асбест, природный графит. Ведущей группой являются синтетические полимеры.

Полимеры классифицируются: по составу, форме макромолекул, фазовому состоянию, полярности, отношению к нагреву.

По химическому составу полимеры делятся на органические, элементоорганические и неорганические. К органическим полимерам относятся смолы, каучуки. Элементоорганические полимеры содержат в цепи атомы O, P, Cl, S, F, Si, Al, Ti, сочетающиеся с органическими радикалами СН₃, СН₂, С₆Н₅. Эти элементы придают полимерам специфические свойства. Так атом О способствует повышению гибкости цепей, атомы Р и Cl повышают огнестойкость, атомы S придают непроницаемость, F – придает радикалу износостойкость. К неорганическим полимерам относятся силикатные стекла, слюда, асбест, графит, керамика, основу которых составляют оксиды Si, Al, Mg, Са, Na и других.

По форме макромолекул полимеры делятся на:

а) линейные (полиэтилен, полиамид);

б) разветвленные (полиизобутилен);

в) плоские – кремнийорганические полимеры;

г) пространственные (сетчатые) – мягкие резины;

д) паркетные (ячеистые) – графит.

По фазовому состоянию полимеры подразделяются на аморфные и кристаллические.

По отношению к нагреву полимеры делятся на термопластичные и термореактивные. Термопластичные полимеры при нагреве размягчаются, плавятся, а при охлаждении затвердевают, что может повторятся неоднократно. Термореактивные полимеры вначале имеют линейную структуру и при нагреве размягчаются, а затем в результате химической реакции затвердевают навсегда. Полимеры могут находится в вязкотекучем, высокоэластичном и стеклообразном состоянии.

Полимеры также как металлы проходят технологическую обработку (льются, штампуются, механически обрабатываются, склеиваются, свариваются и т. д.), механические испытания, упрочняются, стареют, охрупчиваются и т. д. Например: ориентационное упрочнение производится в вязкотекучем состоянии при медленном растяжении. Прочность на разрыв в направлении растяжения увеличивается в 2 – 5 раз, в перпендикулярном – уменьшается на 30-50%. При релаксационном упрочнении цепи макромолекул распрямляются, раскручиваются и механические свойства увеличиваются.

При старении полимеры окисляются, образуются свободные радикалы, испаряются летучие вещества, материал становится хрупким. Для уменьшения старения в полимеры добавляют стабилизаторы (амины, фенолы и др.). При деструкции из полимеров выделяются газы, свойства их ухудшаются. При абляции полимеры разрушаются под воздействием горячего газового потока. С увеличением добавления сажи, аминов, фенолов увеличивается радиационная стойкость.