Номенклатура полимеров

1. Полимерные диэлектрические материалы часто классифицируют по физическим свойствам, в частности, по их отношению к воздействию температуры. Различают:

а. Термопласты – это вещества, которые при воздействии повышенных температур постепенно размягчаются, переходят в вязкотекучее состояние (или состояние пластического течения), а при охлаждении вновь отвердевают, приобретая исходные свойства. Многократные повторные нагревания не приводят к потери плавкости или растворимости подобных полимеров.

б. Термореактопласты – при увеличении температуры становятся пластичными, но затем необратимо переходят в твердое состояние, теряя плавкость и растворимость. Новый, более сильный, нагрев ведет к растрескиванию полимера. Особый случай – природный полимерный диэлектрик целлюлоза, который разрушается. предварительно не размягчаясь.

в. Эластомеры или каучуки – находятся в высокоэластическом состоянии при комнатной температуре и сохраняют это состояние в широком диапазоне температур (от – 73 до +210)˚С.

г. Пластические массы – находятся в твердом стеклообразном состоянии при комнатной температуре, а при повышенных температурах проявляют пластичность.

2.В органической химии принята классификация органических полимеров по химическому строению молекул. Вам она известна (1 курс), но прежде чем ее напомнить, уточним, понятие полимера.

Понятие полимера

Полимеры – это вещества, строение которых характеризуется наличием длинных цепных молекул – макромолекул, состоящих из n раз повторяющихся элементарных звеньев – мономеров.

Мономеры соединены между собой ковалентными связями, т.е. вдоль молекулярной цепи полимера действуют прочные ковалентные связи. Это связи двух соседних атомов за счет общих электронов.

n – количество звеньев в макромолекуле обозначают также СП и называют степенью полимеризации. СП может варьироваться от единиц до сотен тысяч.

Если n = 2 – это “димер”, n = 3 – “тример”, если n велико – это полимер или высокомолекулярное соединение.

Способность химического элемента участвовать в образовании полимерных соединений зависит от его положения в таблице Менделеева. Атом должен иметь по крайней мере 2 валентности, а исходное вещество – кратные связи (двойные, тройные). Основу органических полимеров составляют атомы углерода – С. Углерод четырехвалентен. Рассмотрим примеры простейших полимеров.

Исходное вещество Полимер

‌ ‌ ‌

1. Этилен СН₂=СH₂ → полиэтилен (ПЭ) [- CH₂-CH₂-]_n ,

где -CH₂-CH₂- - мономерное звено.

2. Пропилен СHСН₃ = CH₂ → полипропилен (ПП) [-CH СH₃ – CH₂-] _n

3. Винилхлорид СН = ССl → поливинилхлорид (ПВХ) [-CH₂ – CHCl-] _n

Структура полимерной молекулы – макромолекулы может быть сложной, например, разветвленной. Выделяют наиболее длинную цепь атомов, которую называют основной.

Если обозначить исходную молекулу, как А, а мономер, как - А - , то в общем виде можно записать:

А + А + А + А + А …. → А – А – А – А – А - … - макромолекула.

Если основная цепьполимерасостоиттолько из атомов углерода,то этокарбоцепнойполимер. Например:

H H H H H

│ │ │ │ │

. . . – С – С – С – С – С - … или … - СH₂ – CH₂ – CH₂ – CH₂ – CH₂ - …

│ │ │ │ │

H H H H H

Для простоты часто пишут … - С – С – С – С – С - …, зная, что углерод имеет 4 валентности, т.е. каждый атом С соединен еще с двумя атомами водорода, но их не указывают.

В основную цепь полимера могут входить и другие атомы, как органические (О, N, S – кислород, азот и сера, соответственно), так и неорганические (например, Si – кремний).

В соответствии с этим различают полимеры:

1. Органические– содержащие кроме атомов С еще и N, О, S (даже если они входят в основную цепь). H O

│ ║

Например: полиамид [ - N – (CH₂)₅ – C - ]_n .

2. Элементорганические– основная цепь может содержать кроме органических элементов еще и неорганические.

Например: кремнийорганические соединения типа … - Si – O – Si – O – Si – O -…,

3. Неорганические – не содержат органических элементов (бетон, цемент и т.д.).

Вероятность образования полимерной молекулы из тех или иных элементов определяется и силой связи [ккал / моль] между конкретными атомами. Например:

- С – С - 80; - S – S - 63; - P – P - 53; - N – N - 37; - O – O - 34; - Si – O - 89;

- Si – C - 57.6; - Si – S - 60.9; - C – N - 66; - B – O - 104.3

Видно, что 1. - связи различных атомов наиболее прочные; 2. - атомы N и О не могут образовывать соединения из-за слабой связи.