Термопластичные полимеры полимеры с линейной структурой молекул. Материалы способны размягчаться при нагреве и восстанавливаться при охлаждении. К этой группе материалов относят: полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, поливинилхлорид, полистирол, поливинилацетат, а также полиамидные и инден-кумароновые полимеры.

Строительный словарь .

Смотреть что такое "Термопластичные полимеры" в других словарях:

Полимеры - – вещества, молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся звеньев; молекулярная масса полимеров может изменяться от нескольких тысяч до многих миллионов. По происхождению полимеры делят на природные, или… …

Полимеры термопластичные - – полимеры с линейной структурой молекул. Материалы способны размягчаться при нагреве и восстанавливаться при охлаждении. К этой группе материалов относят: полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, поливинилхлорид, полистирол,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Цепочки молекул полипропилена. Полимеры (греч … Википедия

Термопластичные материалы (термопласты) - – группа полимерных материалов, которые при нагревании выше температуры плавления сохраняют способность перехода в вязкотекучее состояние. В настоящем стандарте сшитый полиэтилен отнесен к группе термопластов. [ ГОСТ 32415 2013] Рубрика… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Трубы термопластичные - Трубы термопластичные – получают из поливинилхлорида, полиэтилена и полипропилена экструзивным способом, прессованием, сваркой или склеиванием из листовых заготовок. Используют для сооружения канализационных, водопроводных, вентиляционных… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Полимеры сложных эфиров акриловой кислоты (См. Акриловая кислота) (А. к.) или метакриловой кислоты (См. Метакриловая кислота) (М. к.) общей формулы где R = Н или СН3 (соответственно для А. к. или М. к.), R алифатический,… …

Полимеры, содержащие амидные группировки СО NH в основной цепи макромолекулы, связанные с алифатическими или ароматическими радикалами (соответственно алифатические или ароматические П.). Основные промышленные способы получения П.… … Большая советская энциклопедия

Термопластичные полимеры, пластмассы, при переработке которых не происходит химические реакции отверждения полимеров (См. Отверждение полимеров) и материал в изделии сохраняет способность плавиться и растворяться. См. также Пластические… … Большая советская энциклопедия

Полимер - (Polymer) Определение полимера, виды полимеризации, синтетические полимеры Информация об определении полимера, виды полимеризации, синтетические полимеры Содержание Содержание Определение Историческая справка Наука о Полимеризация Виды… … Энциклопедия инвестора

Высокомолекулярное соединение, вещество с большой молекулярной массой (от нескольких тысяч до нескольких миллионов.), состоит из большого числа повторяющихся одинаковых или различных по строению атомных группировок составных звеньев,… … Википедия

КЛАССИФИКАЦИЯ ВМС

1. Органические и неорганические

Органические ВМС являются основой живой природы входящие в состав растений, - полисахариды, белки, пектиновые вещества, крахмал. Торф, бурый уголь, каменные угли представляют собой продукты геологического превращения растительных тканей, главным образом целлюлозы и лигнина также должны быть отнесены к высокомолекулярным соединениям.
В основе живого мира также лежат ВМС - белки, являющиеся главной составной частью почти всех веществ животного происхождения.
Неорганические высокомолекулярные соединения играют большую роль в минеральном мире. Основная часть земной коры состоит из окислов кремния, алюминия и других многовалентных элементов, соединенных, по-видимому, в макромолекулы. Наиболее распространен среди этих окислов кремниевый ангидрид n , являющийся высокомолекулярным соединением. Более 50% всей массы земного шара состоит из кремниевого ангидрида, а в наружной части земной коры содержание его достигает 60%. Наиболее распространенной модификацией кремниевого ангидрида является кварц - важнейшая составная часть большинства горных пород и песка.

2. По происхождению высокомолекулярные соединения делят на природные , или биополимеры (белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды), искусственные и синтетические (полиэтилен , полистирол , фенолформальдегидные смолы ).

3. В зависимости от расположения в макромолекуле атомов и атомных групп (по структуре) различают:

Макромолекулы высокомолекулярных соединений имеют линейное или разветвленное строение; при соединении их поперечными связями возникают трехмерные пространственные полимеры.

1) линейные высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых представляют собой открытую, линейную, цепь (каучук натуральный) или вытянутую в линию последовательность циклов (целлюлоза);

2) разветвленные высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых имеют форму линейной цепи с ответвлениями (амилопектин);

3) пространственные или сетчатые высокомолекулярные соединения - трехмерные сетки, образованные отрезками высокомолекулярных соединений цепного строения (пластмассы, дубленый коллаген, вулканизованный каучук).

Структура	Линейная	Разветвлённая	Пространственная
Примеры	натуральный каучук, целлюлоза, полиэтилен низкого давления, капрон	крахмал, полипропилен, полиэтилен высокого давления	фенолформальдегидные полимеры, шерсть, резина
Свойства	Обладают гибкостью. Чем длиннее цепь полимера, тем больше гибкость. В результате гибкости макромолекулы полимеров постоянно меняют свою форму. Линейные полимеры имеют наибольшую плотность, их макромолекулы способны к ориентации вдоль оси направленного механического поля (это используется, например, при формовании волокон и пленок). Линейные полимеры термопластичны, растворимы	Гибкость разветвлённых макромолекул зависит от степени разветвления. Чем больше разветвлённость, тем меньше гибкость. Разветвленные полимеры термопластичны, растворимы	Полимеры сетчатого (пространственного) строения, не плавятся, не растворяются, а только набухают в растворителях; определение молекулярной массы для таких полимеров утрачивает смысл (нет отдельных макромолекул, все цепи сшиты в единую сетку). Сетчатые структуры могут быть получены из термореактивных полимеров.

Гибкость макромолекул - это их способность обратимо (без разрыва химических связей) изменять свою форму. Степень гибкости макромолекул полимеров определяет область их применения.

4. По строению

Химическое строение макромолекул - это порядок соединения структурных звеньев в цепи.

Структурные звeнья несимметричного строения, например,

могут соединяться между собой двумя способами:

Полимеры, макромолекулы которых построены одним из этих способов, называют регулярными .

Полимеры нерегулярного строения образованы произвольным сочетанием обоих способов соединения звeньев.

Полимер называется стереорегулярным , если заместители R в основной цепи макромолекул расположены упорядоченно:

• или все они находятся по одну сторону от плоскости цепи (такие полимеры называют изотактическими )

• или строго очередно по одну и другую стороны от этой плоскости (синдиотактические полимеры )

Стереорегулярные полимеры способны кристаллизоваться, они обладают большей прочностью и теплостойкостью.

• Если боковые заместители в макромолекулах располагаются в беспорядке относительно плоскости основной цепи, то такой полимер является стереонерегулярным или атактическим .

Атактические полимеры не способны кристаллизоваться и уступают по большинству эксплуатационных свойств стереорегулярным полимерам такого же химического состава.

5. По отношению к нагреванию различают:

Термопластичность – свойство тел изменять форму в нагретом состоянии и сохранять её после охлаждения.

ТЕРМОПЛАСТЫ – п ластмассы, которые после формования изделия сохраняют способность к повторной переработке. Наиболее распространены термопласты на основе полиэтилена, поливинилхлорида, полистирола.

РЕАКТОПЛАСТЫ – т ермореактивные пластмассы, пластмассы, переработка которых в изделия сопровождается необратимой химической реакцией, приводящей к образованию неплавкого и нерастворимого материала (происходит отверждение). Наиболее распространены реактопласты на основе феноло-формальдегидных, полиэфирных, эпоксидных и карбамидных смол. Содержат обычно большие количества наполнителя - стекловолокна, сажи, мела и др.

6. По способам образования полимеры делятся на получаемые в результате реакции полимеризации или реакции поликонденсации.

1). Пoлимеризация – реакция образования высокомолекулярных соединений путем последовательного присоединения молекул мономера к растущей цепи.

Например, полимеризация этилена записывается следующим образом:

n CH 2 =CH 2 → (–CH 2 –CH 2 –) n

или С H 2 =CH 2 + CH 2 =CH 2 + CH 2 =CH 2 + ... →

→ -CH 2 –CH 2 - + -CH 2 –CH 2 - + -CH 2 –CH 2 - + ... → (– СН 2 – С H 2 –) n

Процесс образования высокомолекулярных соединений при совместной полимеризации двух или более различных мономеров называют сополимеризацией .

Пример. Схема сополимеризации этилена с пропиленом:

2). Пoликонденсация – процесс образования высокомолекулярных соединений, протекающий по механизму замещения и сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных продуктов.

Видео-опыт «Получение пластмасс на примере резорцинформальдегидной смолы»

Видео-опыт «Получение пенопласта»

Например, получение капрона из ε-аминокапроновой кислоты:

n H 2 N-(CH 2) 5 -COOH → H-[-NH-(CH 2) 5 -CO-] n -OH + (n-1) H 2 O

или лавсана из терефталевой кислоты и этиленгликоля:

n HOOC-C 6 H 4 -COOH + n HO-CH 2 CH 2 -OH →

→ HO-(-CO-C 6 H 4 -CO-O-CH 2 CH 2 -O-) n -H + (n-1) H 2 O

Поликонденсация является основным способом образования природных полимеров в естественных условиях.

Пластмассы – материалы, основой которых являются синтетические или природные высокомолекулярные органические вещества – полимеры.

В зависимости от условий полимеризации различают три вида полиэтилена.

1. Полиэтилен высокого давления (ВД) или низкой плотности (НП), получаемый при давлении 1000-3000 атм и температуре около 180°С; инициатором служит кислород (радикальная полимеризация). Макромолекулы полиэтилена, полученного этим способом имеют разветвленное строение, этим объясняется его невысокая плотность (менее плотная упаковка макромолекул).

2. Полиэтилен среднего давления (полиэтилен СД) получают в среде разбавителя при 35-40 атм и 125-150°С на металлоксидных катализаторах.

3. Полиэтилен низкого давления (НД) или высокой плотности (ВП). Полимеризацию проводят в среде органического растворителя при давлении около 5 атм и температуре ниже 80°С. Катализаторами являются металлорганические комплексы (катализаторы Циглера-Натта). Процесс идет по ионному механизму.

Несмотря на то, что различные виды полиэтилена получают из одного и того же мономера, они представляют собой совершенно различные материалы, отличаясь друг от друга не меньше, чем от других полимеров. Это объясняется различными геометрическими формами макромолекул и разной способностью к кристаллизации.

Полиэтилен высокого давления состоит из разветвленных макромолекул и представляет собой мягкий и эластичный материал. Полиэтилены среднего и низкого давления, имеющие линейное строение и довольно высокую степень кристалличности (85-90%), – жесткие продукты. Все полиэтилены обладают высокой морозостойкостью (низкой температурой хрупкости) и могут эксплуатироваться при температурах до -70°С, некоторые марки сохраняют свои ценные свойства при температурах ниже -120°С. Полиэтилены, являясь предельными углеводородами, стойки по отношению ко многим агрессивным средам (кислотам, щелочам и т.д.) и органическим жидкостям.

В промышленности полиэтилен разных марок выпускается в виде блоков, листов и гранул. Перерабатываются они в изделия главным образом методом литья под давлением, экструзии (выдавливание размягченного полимера через сопло шприц-машины) и выдувания. Из полиэтилена производят бесшовные коррозионно-стойкие трубки, изоляционные оболочки электропроводов и пленки, широко применяемые в качестве упаковочного материала, для изготовления покрытий, перегородок, в сельском хозяйстве и т.д. При помощи литья под давлением или выдувания получают различную тару (бутылки, ведра и т.п.). Благодаря прекрасным диэлектрическим свойствам полиэтилен применяется для изоляции электрических кабелей в телевидении, радиолокации и многопроводной телефонной связи.

Полиэтилен хорошо сваривается. Пропуская струю сжатого воздуха со взвешенными в ней частицами полимера через воздушно-ацетиленовое пламя и направляя эту струю на металлические изделия, можно покрыть их сплошным защитным слоем (метод газопламенного напыления).

Существенным недостатком полиэтилена является его быстрое старение, которое, однако, можно резко замедлить при введении в полимер противостарителей (фенолы, амины, газовая сажа).

Изделия из полиэтилена

Полипропилен

Полимеризация пропилена осуществляется в условиях, близких к тем, которые применяются при получении полиэтилена низкого давления. При этом образуется стереорегулярный (изотактический) полипропилен. Этот полимер легко кристаллизуется и обладает высокой температурой плавления (175° С). Кристаллический полипропилен – наиболее легкий из всех известных жестких полимеров (относительная плотность 0,9); он отличается высокой прочностью на разрыв и твердостью. Благодаря кристаллической структуре стереорегулярный полипропилен сохраняет форму и хорошие механические свойства вплоть до температуры плавления и может поэтому подвергаться обычной стерилизации. По прочности полипропилен превосходит полиэтилен, но уступает ему по морозостойкости (температура хрупкости от -5 до-15° С). Однако этот недостаток устраняется путем введения в макромолекулу изотактического полипропилена звеньев этилена (например, при сополимеризации пропилена с этиленом).

Стереорегулярный полипропилен обладает такими же диэлектическими свойствами, как и полиэтилен, но более химически устойчив при повышенных температурах. При помощи тех же методов, которые используются при переработке полиэтилена, из полипропилена изготовляют трубы для горячих жидкостей, прозрачные пленки с низкой проницаемостью для жидкостей и газов, бутылки и различные сосуды для химической промышленности.

Полипропилен является экологически чистым материалом. За столь ценные свойства он получил титул "короля пластмасс".

При сополимеризации пропилена с этиленом получают некристаллизующиеся сополимеры, которые проявляют свойства каучука, отличающегося повышенной химической стойкостью и сопротивлением старению.

Политетрафторэтилен (тефлон)

Полимеризация тетрафторэтилена проводится обычно водно-эмульсионным способом при 70-80° С и давлении 40-100 атм в присутствии инициаторов.

Вследствие симметричного линейного строения политетрафторэтилен

CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -..., или (-CF 2 -CF 2 -) n , или (-CF 2 -) 2n

имеет кристаллическую структуру и высокую температуру плавления (320-327°С). Суммарный дипольный момент полимера равен 0, поэтому тефлон является прекрасным диэлектриком. Температурный интервал эксплуатации очень велик: от -190° С до +300° С. При этом полимер отличается высокой химической стойкостью.

Для переработки тефлона в изделия применяется метод холодного прессования порошкообразного полимера в цилиндрические заготовки, которые затем подвергаются механической обработке на токарных станках.

Тефлон используется в химическом машиностроении для изготовления пластин, кранов, вентилей, клапанов и т.д., применяемых при высокой температуре в среде концентрированных минеральных кислот. Высокое сопротивление износу и низкий коэффициент трения сделали тефлон незаменимым материалом для производства подшипников, работающих в агрессивных средах или в контакте со сжиженными газами (кислород, водород и т.п.) и не требующих смазки.

Фенопласты – пластмассы полученные из (текстолит, волокнит, гетинакс, стеклопласт, карболит) .

Тема урока: «Термопластичные полимеры»

Тип урока : урок усвоения новых знаний.

Форма урока : комбинированный урок.

Цель урока: продолжить знакомство с высокомолекулярными

соединениями на примере пластмасс, полученных на основе термопластичных полимеров; дать общую характеристику полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида, полистирола и полиметилметакрилата.

Задачи:

а) образовательная – познакомить учащихся с особенностями

термопластичных полимеров, с их составом, свойствами, со способами их

получения и областями применения;

научить учащихся доказывать некоторые свойства этих пластмасс.

б) воспитательная - воспитывать ответственное отношение к выполнению

заданий, уверенность в себе при ответе у доски, воспитывать патриотизм.

в) развивающая – способствовать дальнейшему развитию

интеллектуальных умений и навыков, делать умозаключения, выводы;

расширить общий кругозор учащихся и развить их интерес к изучению

Методы :

а) словесные – рассказ, сообщения учащихся, фронтальная беседа,

индивидуальные ответы учащихся.

б) наглядные – работа с таблицами, работа с коллекцией полимеров, работа

с магнитными моделями структурных звеньев полипропилена,

демонстрация коллекций изделий из различных полимеров, работа с

кодограммой.

в) практические – выполнение лабораторной работы.

Оборудование и реактивы :

коллекция термопластичных полимеров в пробирках – полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, полиметилметакрилат;

флипчарт интерактивной доски.

образцы изделий из полиэтилена – изолированные электропровода, плёнка, обложки тетрадей и книг, крышки от пластиковых бутылок, ёмкости от шампуней и от отбеливателей, пробки, трубки, утеплитель для окон, канистры от моторного масла и тормозной жидкости, пакеты, тюбики от кремов, прищепки

образцы изделий из полипропилена – сантехнические изделия, пластиковые бутылки, пластиковая одноразовая посуда, пластиковые стаканчики от мороженого, от сливочного масла, от плавленного сыра, мешок для сахара из технической ткани, сумка из технической ткани, синтетическая верёвка.

образцы изделий из поливинилхлорида – искусственная кожа, линолеум, изолированные электропровода, клеёнка, обложки для книг, футляр для фломастеров.

образцы изделий из полистирола – пуговицы, линейки, мыльница, ёмкости от шампуней, ёмкости от кремов, упаковка от таблеток, от конфет, от мыла, от лекарственных препаратов, одноразовая пластмассовая посуда, корпуса гелевых и шариковых авторучек.

образцы изделий из полиметилметарилата – линзы, стёкла от часов, стекло от абажура настольной лампы, стекло от аквариума, бижутерия, пуговицы.

На столах учащихся: спиртовки, спички, пробиркодержатели, асбестовые кружки, штативы для пробирок, стеклянные палочки, кусочки изделий из полиэтилена, образцы пластмасс, тигельные щипцы, дистиллированная вода.

План урока

Организационный момент – 1мин.

Проверка знаний – 10 мин.

Изучение нового материала – 58 мин.

Закрепление – 20 мин.

Домашнее задание – 1мин.

Организационный момент:

Итак, на предыдущем уроке мы начали знакомство с химией высокомолекулярных соединений и изучили основные понятия химии ВМС. И прежде чем мы приступим к дальнейшему изучению ВМС, проверим, насколько хорошо вы усвоили изученный материал.

Проверка знаний:

Фронтальный опрос:

Дайте определение реакций полимеризации и поликонденсации и обьясните в чём сходство и различие этих реакций.

Каковы основные признаки веществ, вступающих в реакции полимеризации и поликонденсации? Назовите примеры таких реакций.

Что такое мономер и что называется структурным звеном полимера? В чём их сходство и различие?

Что такое макромолекула?

Что называется степенью полимеризации? Как её подсчитать?

Какую геометрическую форму имеют молекулы полимеров?

Что такое термопластичные и термореактивные полимеры?

3. Изучение нового материала:

Сегодня на уроке мы будем изучать полимеры, получаемые в реакциях полимеризации. Все эти полимеры относятся к группе термопластичных полимеров. Цель этого урока более подробно изучить состав, получения, свойства и практическое значение термопластичных полимеров.

В школьном курсе химии изучается пять таких полимеров: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол и полиметилметакрилат. С их характеристикой мы будем знакомиться по плану.

Запишите его в тетради:

Формула и название мономера.

Уравнение реакции получения и структурное звено.

Физические и химические свойства.

Применение.

Первые два пункта характеристики мы будем записывать, с третьим пунктом будем знакомиться путём выполнения лабораторных и демонстрационных опытов, а по четвёртому пункту заслушаем отчёт групп, получивших заранее творческое задание.

Начнём с характеристики полиэтилена. Запишите заголовок

«Полиэтилен».

Мономер – этилен.

Уравнение реакции получения (нужно записать на доске – один ученик).

Не так давно эту реакцию осуществляли при высоком или при низком давлении и при строго определённой температуре. Сейчас полимеризацию полиэтилена и других термопластичных полимеров проводят при атмосферном давлении и при комнатной температуре в присутствии катализаторов – хлорида титана (II ) и металлоорганического соединения – триэтилалюминия.

Синтезированный при этих условиях полиэтилен получается более термостойким и обладает большей механической прочностью. Это объясняется тем, что полимер приобретает строго линейную структуру, в нём меньше ответвлений и поэтому молекулы плотнее примыкают друг к другу. Т.е. опять на этом примере мы убеждаемся в выводе А.М.Бутлерова о том, что свойства веществ зависят от их строения.

Физические свойства: Посмотрите на образцы полиэтилена, находящиеся на ваших столах. Что вы можете сказать о его физических свойствах по внешнему виду?

Это твёрдое вещество белого цвета, в тонком слое он прозрачен и бесцветен. На ощупь это несколько жирное вещество, похожее на парафин. Его температура плавления 110 С. механическая прочность самая низкая среди термопластичных полимеров.

Отношение полиэтилена к нагреванию и его химические свойства мы изучим в ходе выполнения лабораторной работы.

Лабораторная работа «Изучение свойств полиэтилена».

Опыт №1. Кусочки полиэтилена (ПЭ) поместили в пробирку с водой.

Наблюдения: изменений не происходит.

Вывод: ПЭ устойчив к действию воды.

Опыт№2. Кусочек изделия из ПЭ слегка нагрели в пламени и стеклянной палочкой изменили его форму. Попробовали изменить форму изделия после охлаждения.

Наблюдения: в нагретом состоянии форма изменялась, в остывшем – нет.

Вывод: ПЭ обладает термопластичностью.

Опыт №3. Кусочек изделия из ПЭ подожгли.

Наблюдения: ПЭ горит голубоватым пламенем, распространяя запах расплавленного парафина.

Вывод: ПЭ при высокой температуре разлагается.

Опыт№4. Поместили по 1 кусочку ПЭ в пробирки а) с бромной водой, б) с

раствором перманганата калия.

Наблюдения: окраска растворов не изменилась.

Вывод: ПЭ устойчив к действию окислителей.

Опыт№5. Поместили по 1 кусочку ПЭ в пробирки а) с конц. серной к-той,

б) с конц. азотной к-той, в) с раствором гидроксида натрия.

Наблюдения: в пробирках с серной кислотой и гидроксидом натрия без изменений, а в пробирке с азотной кислотой ПЭ постепенно растворяется.

Вывод: ПЭ устойчив к действию кислот и щёлочей, кроме азотной кислоты.

Итак, в ходе лабораторной работы мы выяснили, что ПЭ устойчив к действию воды, окислителей, а также к действию кислот и щёлочей, за исключением азотной кислоты. Кроме этих свойств полиэтилен является хорошим диэлектриком, обладает газонепроницаемостью. Все эти свойства обусловили его практическое использование. Сейчас мы заслушаем выступление первой группы исследователей, получивших задание найти образцы изделий из полиэтилена среди предметов быта по характеру его горения.

Выступление первой группы исследователей (демонстрация предметов).

Представитель группы рассказывает о том, какие предметы исследовались, каков был характер горения этих образцов веществ, каков был цвет пламени и запах при горении. Рассказывает о применении полиэтилена.

Дополнительные вопросы:

Какое свойство полиэтилена используется при его применении для изоляции проводов?

Какое свойство полиэтилена используется при его применении в качестве упаковочного материала?

Какое свойство полиэтилена используется при его применении для изготовления ёмкостей для хранения моторного масла и отбеливателей?

«Полипропилен».

1. Мономер - пропилен

2. Уравнение реакции получения (один ученик у доски)

Но в этой реакции имеются свои особенности – в процессе полимеризации

молекулы пропилена могут соединяться между собой по- разному. Если в каждой

молекуле выделить начало – «голову» и окончание «хвост», то тот способ,

который мы сейчас написали, называется «голова – хвост». Но молекулы могут

соединяться также и в порядке «голова – голова» (демонстрация). Возможен

также и смешанный порядок соединения.

В том случае, когда молекулы пропилена соединяются в порядке «голова-хвост» образуется полимер с правильным чередованием метильных групп в молекуле – такой полимер называют стереорегулярным. Для получения таких полимеров применяются специфические катализаторы, оптимальную температуру и давление. В стереорегулярном полимере макромолекулы плотно прилегают друг к другу, силы взаимного притяжения между ними возрастают, что сказывается на свойствах. Запишем «Стереорегулярный полимер»- это полимер с правильным чередованием боковых радикалов в молекуле. Для полипропилена стереорегулярность может быть обусловлена двумя вариантами строения углеродной цепи в макромолекуле (демонстрация). В первом случае метильные группы расположены строго по одну сторону углеродной цепи, во втором случае метильные радикалы расположены по обе стороны углеродной цепи, но строго регулярно.

3.Физические свойства полипропилена во многом сходны со свойствами полиэтилена. Это тоже твёрдое вещество от белого до желтоватого цвета, жирное на ощупь (найдите образец полипропилена на вашем столе). Он также устойчив к воде, окислителям, кислотам и щёлочам, но более термостоек.

Температура плавления полипропилена 160 – 180С Полипропилен имеет большую механическую прочность. Все эти свойства влияют на его применение.

Послушаем сообщение второй группы исследователей.

Выступление второй группы исследователей (демонстрация предметов).

Дополнительный вопрос: Какое свойство полипропилена используется при изготовлении из него мешков и хозяйственных сумок?

Учитель: В последнее время из полипропилена изготавливается большое число сантехнических изделий и сами водопроводные трубы. Полипропилен обладает сверхвысокой прочностью на изгиб, сжатие и нагрузки в широком интервале температур.

Трубы из полипропилена для системы горячего водоснабжения получают с помощью радиационной технологии. Тонна таких труб экономит 5 тонн металла и в несколько раз повышает срок службы всей системы.

Учитель: Следующий полимер, характеристику которого мы будем составлять – это поливинилхлорид.

«Поливинилхлорид».

1.Мономер - винилхлорид или хлорвинил

2.Уравнение реакции получения (один ученик пишет на доске).

3.Физические свойства: поливинилхлорид устойчив к действию кислот и щелочей, имеет хорошие диэлектрические свойства и обладает большой механической прочностью.

На основе поливинилхлорида получают пластмассы двух типов: винипласт (жесткий полимер) и пластикат (мягкий полимер). О применении поливинилхлорида заслушаем отчёт третьей группы исследователей.

Выступление третьей группы исследователей (демонстрация предметов).

Демонстрационный эксперимент – горение ПВХ.

Дополнительный вопрос : Из какого типа пластмассы – их винипласта или из пластиката – изготовлена искусственная кожа, клеёнка, линолеум и изоляция проводов?

Учитель: Из винипласта готовят химически стойкие трубы, детали химической

аппаратуры, аккумуляторные банки.

«Полистирол».

Мономер - стирол

2.Уравнение реакции получения (один ученик пишет на доске).

Это тоже линейные молекулы, построенные по типу «голова – хвост».

3.Физические свойства: полистирол может быть прозрачным и непрозрачным, он обладает высокими диэлектрическими свойствами, химически стоек к действию щелочей и кислот, кроме азотной кислоты. О применении полистирола заслушаем отчёт 4 группы исследователей.

Выступление четвёртой группы исследователей (демонстрация предметов). Демонстрационный эксперимент – горение полистирола.

Учитель: Из полистирола готовят детали электро и радиоаппаратуры, декоративно-отделочные материалы – панели, облицовочные плиты, осветительную аппаратуру, посуду, детские игрушки. Также, путём добавления веществ-вспенивателей, из полистирола готовят пенополистирол, который часто называют пенопластом. Он используется как тепло- и звукоизоляционный материал в строительстве, в холодильной технике, в мебельной промышленности. Служит для упаковки транспортируемых приборов, пищевых продуктов и для изоляции трубопроводов.

«Полиметилметакрилат».

Мономер – полиметилметакрилат – метиловый эфир метакриловой кислоты

Уравнение реакции получения (один ученик пишет на доске)

Физические свойства – полиметилметакрилат это твёрдое, бесцветное, прозрачное и светостойкое вещество, не разбивающееся при ударе, устойчивое к действию кислот и щелочей. Из-за прозрачности он получил название «органическое стекло». В отличие от обычного силикатного стекла оргстекло легко поддаётся механической обработке и подвергается склеиванию.

О применении полиметилметакрилата заслушаем сообщение пятой группы исследователей.

Выступление пятой группы исследователей (демонстрация изделий из полиметилметакрилата). Демонстрация горения полиметилметакрилата.

Учитель: Из полиметилметакрилата изготавливают светотехнические изделия, линзы, увеличительные стёкла, он используется в лазерной технике, для остекления самолётов, автомобилей, судов.

III .Закрепление.

А теперь вам предстоит выполнить самостоятельную работу, пользуясь материалом о полимерах, который находится на каждом столе – вы должны составить характеристику полимеров и занести данные в таблицу. Внешний вид будете записывать на основе наблюдений образцов полимеров имеющихся на ваших столах. Физические свойства: запишите плотность, температуру размягчения и механическую прочность на разрыв. Значение степени полимеризации подсчитаете на основе данных об относительной молекулярной массе.

IV . Домашнее задание: закончить составление конспекта.

Использованная литература:

1.Хомченко Г.П. «Пособие по химии для поступающих в ВУЗы», М., «Новая

волна», 1998.

2. Брейгер Л.М. «Поурочные планы. 10 класс», Волгоград, изд-во «Учитель»,

2001.

3.. Иванова Р.Г., Каверина А.А., Корощенко А.С. «Уроки химии», М.,

«Просвещение», 2002.

4. Потапов В.М., Татаринчик С.Н. «Органическая химия», М., «Химия», 1989 г.

Задание 450
Какие полимеры называются термопластичными, термореактивными? Укажите три состояния полимеров. Чем характеризуется переход из одного состояния в другое?
Решение:
Полимеры делятся на две группы по своему отношению к нагреванию

Термопластичность, термореактивность, три состояния полимеров

Задание 450
Какие полимеры называются термопластичными, термореактивными? Укажите три состояния полимеров. Чем характеризуется переход из одного состояния в другое?
Решение:
Полимеры делятся на две группы по своему отношению к нагреванию - термопластичные и термореактивные .
Полимеры, которые при повышении температуры размягчаются, а при охлаждении снова становятся твердыми, называются термопластичными . Термопластичные полимеры (термопласты ) состоят из макромолекул, соединенных между собой только физическими связями. Энергия разрыва физических связей невелика и составляет от 12 до 30 кДж/моль. При нагревании физические связи исчезают, при охлаждении - восстанавливаются. Энергия разрыва химических связей, соединяющих мономерные звенья в цепную макромолекулу, многократно превышает указанные значения и составляет 200-460 кДж/моль. Поэтому при нагревании термопластов до температуры плавления физические связи исчезают, а химические - ковалентные - сохраняются, и, следовательно, сохраняется неизменным химическое строение полимера. При охлаждении и затвердевании такого расплава физические связи и основные физические свойства термопластичного полимерного вещества восстанавливаются. Таким образом, термопласты, во-первых, допускают формование изделий из расплава с его последующим охлаждением и затвердеванием и, во-вторых, могут перерабатываться многократно. Это, в свою очередь, позволяет возвращать в производственный цикл отходы производства, брак, изделия, утратившие потребительскую ценность. К этому типу полимеров относятся полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол и др.

Термореактивные полимеры (реактопласты ) - полимеры с пространственной структурой, которые при нагревании разлагаются, не переходя в вязкотекучее состояние. Они состоят из макромолекул, соединенных поперечными ковалентными, то есть химическими связями. Образовавшаяся сетчатая химическая структура необратима. Нелимитированное нагревание сетчатых полимеров приводит не к расплавлению, а к разрушению пространственной сетки, сопровождающемуся термодеструкцией . С точки зрения практики это означает, что реактопласты допускают лишь однократную переработку в изделия, которые формуются в результате химической реакции отверждения. К термореактивным полимерам относятся: фенолоальдегидные, карбамидные, полиэфирные, эпоксидные и полиуретановые смолы.

Полимеры могут существовать в двух фазовых состояниях - аморфном и кристаллическом . В свою очередь, аморфные полимеры могут существовать в трех физических состояниях - стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем . С каждым из этих состояний связан определенный комплекс механических свойств. Из одного физического состояния в другое полимер переходит при изменении температуры. С каждым из физических состояний связан определенный комплекс свойств, и каждому состоянию отвечает своя область технического и технологического применения. Переход из одного состояния в другое происходит в некотором интервале температур. Средние температуры, при которых наблюдается изменение физического состояния, называются температурами перехода. Температура перехода из стеклообразного состояния в высокоэластическое (и обратно) называется температурой стеклования (Тс), а температура перехода из высоколастического состояния в вязкотекучее (и обратно) называется температурой текучести (Тт). При охлаждении полимера ниже Тс происходит фиксирование неравновесной (псевдоравновесной , или метастабильной) упаковки макромолекул – застекловывание полимера. При понижении температуры ниже Тс уменьшается амплитуда колебаний и количество флуктуаций, приводящих к перескоку макромолекулы из одного положения в другое. Это, в свою очередь, приводит к увеличению плотности упаковки молекул и, следовательно, плотности всего образца. При этом подвижность всех сегментов макромолекул становится ограниченной, и полимер переходит в стеклообразное состояние.

Если нагревать застеклованный полимер , то сразу после того, как будет превышена температура стеклования, образец начнет размягчаться и переходить в высокоэластическое состояние. При дальнейшем повышении температуры полимер переходит в вязкотекучее состояние. В этом состоянии он способен необратимо течь под воздействием иногда сравнительно небольших внешних усилий. Высокая вязкость материала может привести к значительному выпрямлению цепей и их ориентации в направлении приложения силы, что используется для получения ориентированных высокопрочных волокон и пленок. При низких температурах все полимеры деформируются так же, как и низкомолекулярные твердые упругие тела. Так, полиизобутилен , находящийся при комнатной температуре в высокоэластическом состоянии, нагреванием может быть переведен в вязкотекучее состояние , а охлаждением – в стеклообразное . Осуществляемые в результате изменения.

Любой полимер (или пластмасс) можно классифицировать на 2 группы – реактопластичные (реактопласты) и термопластичные (термопласты) полимеры.

Отличие заключается в том, как тот или иной полимер ведет себя при нагревании. Термопласты под воздействием высоких температур обладают способностью многократно переходить в вязкотекучее (пластичное) состояние и вновь отверждаться при понижении температуры. Реактопласты же под воздействием высоких температур приобретают сшитую структуру макромолекул , это необратимый процесс. При последующем нагреве реактопластичные полимеры разрушаются, не переходя в пластичное состояние.

Как следствие, способы и технологии переработки реактопластичных и термопластичных полимеров сильно отличаются. Так термопласты перерабатывают преимущественно литьем под давлением, центробежным литьем, экструзией, выдуванием, вакуумным и пневматическим формованием, штамповкой. В то время как к реактопластам применимы технологии прямого (компрессионного) прессования, литьевого и штранг-прессования.

Разберемся более подробно в терминологии, классификации и примерах.

Термопласты

Термопластами (также называемые термопластичными полимерами термопластиками, термопласт-полимерами, пластмассами, thermoplast, thermoplastic), говоря научным языком, называют полимеры, способные многократно преобразовываться при нагреве в высокоэластичное либо вязкотекучее состояние и в этой фазе перерабатываются в конечные изделия. По завершению изготовления изделия они обладают возможностью повторной переработки, что особенно важно при утилизации полимерных отходов.

К термопластам относят полиэтилен, полиметилметакрилат, полипропилен, полиэтилентерефталат, поливинилхлорид, поликарбонат, политетрафторэтилен, политрифторхлорэтилен, полиизобутилен, полистирол, полиамид, полиимид и другие полимеры.

Такие свойства обусловлены структурой макромолекул и их взаимодействием. Так термопластам свойственны линейные и разветвленные структуры макромолекул, а также отсутствие 3-хмерных сшитых структур. При этом группы макромолекул могут образовывать как аморфные, так и аморфно-кристаллические структуры. Макромолекулы связанны друг с другом, как правило, только физически, и энергия обрыва таких связей невысока, гораздо ниже энергии обрыва связей на химическом уровне в макромолекуле. Именно этим и обусловлен переход термопластов в пластичное состояние без деструкции макромолекул.

Однако существуют некоторые полимеры с линейной структурой макромолекул, но термопластичными не являются, так как температура их деструкции ниже температуры текучести. Ярким примером служит целлюлоза.

Чаще всего термопласты нерастворимы в воде (малогигроскопичны), являются горючими , устойчивыми к щелочным и кислотным средам, являются диэлектриками. Термопластичные полимеры классифицируют на неполярные и полярные по тому, как они себя ведут при наложении электрических полей.

Термопласты бывают наполненными или однородными. Однородные термопласты также именуют смолами, которые, в свою очередь, подразделяют на природные и синтетические. Наполнители же значительно изменяют эксплуатационные и технологические свойства термопластов. Широкое применение получили стеклопластики (полимеры, наполненные стекловолокном), углепластики (полимеры, наполненные углеволокном), а также специальные пластики (полимеры, наполненные разнообразными добавками – антипиренами , электропроводящими и антифрикционными добавками, антистатиками, износостойкими добавками и т.д.).

Реактопласты

Реактопластами (также называемые, реактопластиками, термореактивными пластмассами, реактопластичными полимерами, дуропластами, реактопласт-полимерами, thermoset), говоря научным языком, называют полимерные материалы, которые при формовании в конечные изделия проходят необратимую химическую реакцию с образованием сшитой структурной сетки макромолекул (отверждение), в результате которой образуется неплавкий и нерастворимый полимер. По завершению отверждения изделия более не имеют возможности вторичной переработки, а при нагреве материал не становится пластичным, а лишь деструктирует или возгорается.

По виду применяемых основ реактопластичные полимеры делят на фенопласты (основа - фенолформальдегидные смолы), имидопласты (основа – олигоимиды), эпоксипласты (основа - эпоксидные смолы), эфиропласты (основа - акриловые олигомеры), аминопласты (основа - мочевино- и меламино-формальдегидные смолы) и др.

Часто реактопластмассы в изделиях являются не чистыми полимерами (т.к. высоки усадочные процессы), а наполненными (композитными). Так обычно они содержат такие наполнители как стекловолокно и другие волокнистые наполнители, сажу, мел, целлюлозу, древесную муку, кварцевый песок и др.

Термореактивные материалы за счет сшитой трехмерной структуры, как правило, обладают более высокими показателями твёрдости, хрупкости и упругости, более низким коэффициентом теплового расширения, чем термопластичные материалы, имеют стойкость к органическим растворителям и слабым кислотным и щелочным средам. В отличие от термопластов, чаще всего, могут эксплуатироваться при более высоких температурах . Однако процессы переработки несколько более сложны и требуют соблюдения временных промежутков и температур, за пределами которых могут произойти необратимые реакции и, как следствие, получение брака изделий.

ППУ – термопласт или реактопласт?

Ответ на вопрос не так прост, как может показаться. Строго говоря, двухкомпонентный полиуретан является реактопластом, поскольку полиэфирный компонент отверждается изоцианатным компонентом (реже используются иные отвердители) с образованием сшитых макромолекулярных структур (реакция полиприсоединения). Тоже самое справедливо и для газонаполненных полиуретанов (пенополиуретанов или, проще говоря, ППУ), отверждаемых изоцианатным компонентом, с той лишь разницей, что в полимерную структуру заключены пузырьки газа. В зависимости от функциональности компонентов, степени сшивки и средней длины макромолекул мы можем получать эластичные , интегральные или жесткие ППУ . Такой реактопластичный ППУ при повышенных температурах обугливается и деструктирует, минуя высокоэластичное состояние.

Однако еще в далеких 60-х годах минувшего столетия американские исследователи впервые получили термопластичный полиуретан. Позднее удалось сделать его и газонаполненным, т.е. получить термопластичный пенополиуретан. Основным сырьевым компонентом служат простые и сложные полиэфиры , полиэфиры угольной кислоты, алифатический изоцианат. Как правило, термопластичные полиуретаны (ТПУ) являются однокомпонентными. В зависимости от используемого компонента меняются и свойства конечных продуктов.

ТПУ сочетает в себе прочностные свойства жестких пластиков и высокоэластичные свойства каучуков в широком диапазоне температур. При малой массе, ТПУ выдерживает высокие физическо-механические нагрузки и противостоит разнообразным видам воздействий – истиранию, отрицательным температурам, жирам, маслам и растворителям. Не подвержен воздействию микроорганизмов. Имеет способность шумо- и виброгашения, окрашивается в различные цвета.

Благодаря удачному сочетанию свойств и возможности эти свойства варьировать в широком диапазоне, термопластичный полиуретан стал хорошим заменителем ряда пластиков, резин и даже металлов, и сегодня широко используется во многих промышленных отраслях. Так данный полимер используется для производства подошв обуви, изоляция силовых кабелей, шлангов высокого давления, шин, уплотнителей, футеровочных пленок и листов, амортизационных опор, декоративных элементов в автомобилестроении, роликов на скейтбордах и т.д.

ТПУ перерабатываются литьем под давлением и экструзией.

Дополнительно по данной теме смотрите:

Вконтакте