19 sajandi viimastel aastatel hakkasid teadlased mõtlema materjalide hankimisele, mis võiksid asendada puitu, elevandiluud või pärlmutrit. Looduslike makromolekulaarsete ainete abil loodi esimesed polümeerid ja plastid.
Loodus ise on selliseid haruldasi ühendeid välja pakkunud mitte vähe. Esiteks valgupolümeerid, kummiühend, polüsahhariid ja nukleiinhape. Mõne aasta pärast kadus vajadus kasutada orgaanilisi ühendeid, kuna õpiti sünteesima fenoolformaldehüüdvaikusid. Nende põhjal ekstraheeritakse materjale, mis on omadustelt sarnased puidu, metalli ja muude vastupidavate sulamitega. Ainult saadud ühendite omadused paranevad.
Miks neid vaja on?
Kunstlikult loodud ainete abil luuakse suur hulk plasttooteid. Selle põhjuseks oli tootja loodud võime molekulaarsel tasemel uuesti üles ehitada ja omandada uus vorm.
Asbest on ehituses nõutud. Kiltkivi ja igasuguste torude tootmine. Tekstiilitööstuses õmmeldakse sellest tulekindlad ülikonnad.
Teemant on juveelitööstuses kõrgelt hinnatud. Selle kõvadus on leidnud rakendust erinevate ülitugevate materjalide lõikamisel. Seda kasutatakse terve kivi või lihtsa tolmuga.
Grafiiti kuuldes tulevad esimese asjana meelde pliiatsid. Kuid kasutusala on lai: masinaehitus, tuumatööstus jne. Boorpolümeerist valmistatud abrasiivseid materjale, lõikeelemente või lihvkettaid on vähe. Päikesekiirtes sillerdavad elegantsed mäekristallist lauanõud on sünteesi tulemus kvartsi ja kivisöe väga kõrge temperatuuri mõjul. Nii kasutatakse seleenkarbiidi.
Polümeerid: plastide saamine
Aluseks võetakse suure polümeerisisaldusega materjalid. Uuritakse olemasoleva aluse omadusi, võimet muuta selle kuju tahkest massist vedelaks või viskoosseks massiks ja vastupidi. Saadud andmete põhjal viitab alusmaterjal termoplastilistele polümeeridele või termoplastidele.
Vaadake videot selle kohta, mis on polümeerid.
Mitmekesisemaks muutmiseks võib protsessi lisada täiteainet (see võib olla tahke või gaasiline) või lisandit. Nende süntees alusmaterjaliga võib oluliselt pikendada toote eluiga, lisada selle välimusele värvi ja küllastust. Õigesti valitud lisaelemendi abil on võimalik tootmistehnoloogiat lihtsustada, vähendades valmistoote maksumust.
Tahketel täiteainetel on erinev olemus, nii et nende lisamisega ühendeid saab ära tunda:
- asboplastika;
- boroplast;
- grafitoplast;
- organoplastika;
- metallpolümeer;
- süsinikplast;
- klaaskiud.
Samuti on dispergeeritud täidisega vuugid, kuhu lisatakse erinevaid osakesi, ja tugevdatud, kuhu on lisatud erinevaid kiude.
Üha suuremad polümeeride kasutusvaldkonnad sunnivad teadlasi mõtlema nende loomiseks uute tehnoloogiate väljatöötamisele, aga ka uute anorgaaniliste ühendite leiutamisele.
Polümeerid, anorgaanilised
Kui süsinikuaatomid ei osale aine struktuuris, selle molekulide ahelas, siis on see anorgaaniline. Looduslikke anorgaanilisi polümeere on pikka aega uuritud ja laialdaselt kasutatud. Nende hulka kuuluvad: grafiit, keraamika, vilgukivi, kvarts, teemandid jne. Kõige tavalisemad sünteesitud on silikoonid.
Selle ühendi ahel põhineb räni- ja hapnikuaatomitel. Tänu tugevale sidemele aatomite vahel, kuid samal ajal paindlikult omandavad need anorgaanilised polümeerid järgmised füüsikalised omadused:
Igapäevaelus võib silikooni leida mitte ainult liimi, pahtlite või kummipaeladega, seda kasutatakse isegi kosmetoloogias.
Polüsilaan on vähe uuritud polümeer, mis avastati empiiriliselt, kuid pole täielikult mõistetav. See põhineb samuti räni aatomil, kuid sellele on lisatud kloriidi ja fenoolseid ühendeid. Hea voolujuht (kuigi eelistatavam on looduslik element – vask). Teine iseloomulik omadus on kuumakindlus. Polüsilaani graanuleid saab kuumutada väga kõrge temperatuurini. Ainus, mis sel juhul juhtuda võib, on abrasiiv.
Empiiriliselt loodud pikad ketid tina ja germaaniumi baasil. Nende ühendite kasutamine ei ole veel laialt levinud, kuna neid metallipõhiseid ühendeid alles uuritakse.
On välja töötatud veel üks räni aatomil põhinev kett. Alusele lisati ka fosfori- ja lämmastikuaatom. See ahela vaheldumine on uskumatult paindlik. Seetõttu kasutatakse saadud polüfosfaseeni, kasutades selle võimet venitada uskumatute suurusteni ja taastada algne kuju ilma nähtava deformatsioonita.
Iseloomulikud omadused
Ühendi iseloomulikku omadust ei mõjuta mitte ainult selle keemiline koostis. Arvesse võetakse selle struktuuri moodustavate aatomite molekulmassi, polüdisperssust, polümerisatsiooniastet, struktuuri.