SYNTETICKÉ POLYMÉRY: VLASTNOSTI, TYPY A PRÍKLADY - CHÉMIA - 2026

Tieto syntetické polyméry sú tie, ktoré vytvoria ľudskej ruky v laboratórnych alebo priemyselných váh. Štruktúrne pozostávajú z spojenia malých jednotiek nazývaných monoméry, ktoré sa spájajú a vytvárajú takzvaný polymérny reťazec alebo sieť.

Dolný horný znázorňuje polymérnu štruktúru typu "špagety". Každá čierna bodka predstavuje monomér, ktorý je spojený s iným kovalentnou väzbou. Postupnosť bodov vedie k rastu polymérnych reťazcov, ktorých identita bude závisieť od povahy monoméru.

Okrem toho veľká väčšina jeho monomérov je získavaná z ropy. To sa dosahuje pomocou série procesov, ktoré pozostávajú zo zníženia veľkosti uhľovodíkov a iných organických druhov, aby sa získali malé a synteticky všestranné molekuly.

vlastnosti

Rovnako ako sú rôzne možné štruktúry polymérov, tak aj ich vlastnosti. Tieto idú ruka v ruke s linearitou, vetvením (chýba na obrázku reťazcov), väzbami a molekulovými hmotnosťami monomérov.

Napriek tomu, že existujú štruktúrne vzorce, ktoré definujú vlastnosť polyméru - a teda aj jeho typ -, majú niektoré spoločné vlastnosti a vlastnosti. Niektoré z nich sú:

- Majú relatívne nízke výrobné náklady, ale vysoké náklady na recykláciu.

- Z dôvodu veľkého objemu, ktorý môžu zaberať ich štruktúry, nie sú to príliš husté materiály a navyše sú mechanicky veľmi odolné.

- Sú chemicky inertné alebo postačujú na odolávanie útokom kyslých (HF) a zásaditých (NaOH) látok.

- nedostatok vodivých pásiem; preto sú zlými vodičmi elektriny.

druhy

Polyméry sa môžu klasifikovať na základe ich monomérov, ich polymerizačného mechanizmu a ich vlastností.

Homopolymér je taký, ktorý pozostáva z monomérnych jednotiek jedného typu:

100A => AAAAAAA …

Zatiaľ čo kopolymér je taký, ktorý sa skladá z dvoch alebo viacerých rôznych monomérnych jednotiek:

20A + 20B + 20C => ABCABCABC…

Vyššie uvedené chemické rovnice zodpovedajú polymérom syntetizovaným adíciou. V nich rastie polymérny reťazec alebo sieť, keď sa naň viaže viac monomérov.

Na druhej strane, v prípade polymérov kondenzáciou je väzba monomérov sprevádzaná uvoľňovaním malej molekuly, ktorá „kondenzuje“:

A + A => AA + p

AA + A => AAA + p…

V mnohých Polymerizácia p = H ₂ O, ako je tomu u polyfenolov syntetizovaných s formaldehydom (HC ₂ = O).

Podľa svojich vlastností je možné syntetické polyméry klasifikovať ako:

termoplasty

Sú to lineárne alebo mierne rozvetvené polyméry, ktorých intermolekulárne interakcie je možné prekonať vplyvom teploty. To má za následok ich zmäkčenie a formovanie a uľahčuje ich recykláciu.

termostabilná

Na rozdiel od termoplastov majú termosetové polyméry vo svojich polymérnych štruktúrach veľa vetiev. To im umožňuje odolávať vysokým teplotám bez deformácie alebo topenia sa v dôsledku ich silných intermolekulárnych interakcií.

elastoméry

Sú to polyméry schopné odolávať vonkajšiemu tlaku bez porušenia, deformácie, ale potom návratu do pôvodného tvaru.

Je to tak preto, lebo ich polymérne reťazce sú spojené, ale intermolekulárne interakcie medzi nimi sú dosť slabé, aby ustúpili pod tlakom.

Ak k tomu dôjde, zdeformovaný materiál má tendenciu usporiadať svoje reťazce v kryštalickom usporiadaní, čo „spomaľuje“ pohyb spôsobený tlakom. Potom, keď to zmizne, sa polymér vráti do pôvodného amorfného usporiadania.

vlákna

Sú to polyméry s nízkou elasticitou a roztiahnuteľnosťou vďaka symetrii ich polymérnych reťazcov a veľkej afinite medzi nimi. Táto afinita im umožňuje silnú interakciu a vytvára lineárne kryštalické usporiadanie odolné voči mechanickej práci.

Tento typ polyméru nachádza uplatnenie pri výrobe tkanín, ako je bavlna, hodváb, vlna, nylon atď.

Príklady

nylon

Nylon je dokonalým príkladom polyméru vláknitého typu, ktorý nachádza mnoho použití v textilnom priemysle. Jeho polymérny reťazec sa skladá z polyamidu s nasledujúcou štruktúrou:

Tento reťazec zodpovedá štruktúre nylonu 6,6. Ak počítate atómy uhlíka (sivé) začínajúce a končiace atómami viazanými na červenú guľu, je ich šesť.

Podobne existuje šesť uhlíkov, ktoré oddeľujú modré gule. Na druhej strane modrá a červená guľa zodpovedá skupine amidov (C = ONH).

Táto skupina je schopná interagovať prostredníctvom vodíkových väzieb s inými reťazcami, ktoré vďaka svojim zákonitostiam a symetriám môžu tiež prijať kryštalické usporiadanie.

Inými slovami, nylon má všetky vlastnosti potrebné na to, aby sa kvalifikoval ako vlákno.

polykarbonát

Je to priehľadný plastový polymér (hlavne termoplast), s ktorým sa vyrábajú okná, šošovky, stropy, steny atď. Obrázok hore ukazuje skleník vyrobený z polykarbonátov.

Aká je jeho polymérna štruktúra a odkiaľ pochádza názov polykarbonát? V tomto prípade sa to netýka striktne aniónu CO ₃ ^2- , ale tejto skupiny zúčastňujúcej sa na kovalentných väzbách v rámci molekulárneho reťazca:

R teda môže byť akýkoľvek typ molekuly (nasýtený, nenasýtený, aromatický atď.), Čo vedie k širokej skupine polykarbonátových polymérov.

polystyrén

Je to jeden z najbežnejších polymérov v každodennom živote. Plastové šálky, hračky, počítačové a televízne predmety a figurína na obrázku vyššie (ako aj iné predmety) sú vyrobené z polystyrénu.

Jeho polymérna štruktúra pozostáva zo spojenia n-styrénov, ktoré tvoria reťazec s vysokou aromatickou zložkou (hexagonálne kruhy):

Polystyrén sa môže použiť na syntézu ďalších kopolymérov, ako je SBS (Poly (styrén-butadién-styrén)), ktorý sa používa v tých aplikáciách, ktoré vyžadujú odolnú gumu.

polytetrafluorethylen

Tiež známy ako teflón, je to polymér, ktorý sa vyskytuje v mnohých kuchynských riadoch s antiadhéznym účinkom (čierne panvice). To umožňuje vyprážanie jedla bez potreby pridávania masla alebo iného tuku.

Jeho štruktúra pozostáva z polymérneho reťazca „pokrytého“ atómami F na oboch stranách. Tieto Fs veľmi slabo interagujú s inými časticami, ako sú napríklad mastné, ktoré im bránia v lepení na povrch panvy.

Referencie

1. Charles E. Carraher ml. (2018). Syntetické polyméry. Zdroj: 7. mája 2018, z: chemistryexplained.com
2. Wikipedia. (2018). Zoznam syntetických polymérov. Zdroj: 7. mája 2018, z: en.wikipedia.org
3. Univerzita Carnegie Mellona. (2016). Prírodné vs syntetické polyméry. Získané 7. mája 2018, z: cmu.edu
4. Centrum vzdelávania polymérov. (2018). Syntetické polyméry. Získané 7. mája 2018 z: pslc.ws
5. Yassine Mrabet. (29. januára 2010). Nylon 3D. , Citované dňa 7. mája 2018, z: commons.wikimedia.org
6. Vzdelávací portál. (2018). Vlastnosti polymérov. Zdroj: 7. mája 2018, z: portaleducativo.net
7. Vedecké texty. (23. júna 2013). Syntetické polyméry. Zdroj: 7. mája 2018, z: textscientificos.com