Co to są polimery termoplastyczne?

Aby zrozumieć, czym są polimery termoplastyczne, pomoże struktura polimerów. Cechą budowy cząsteczki polimeru jest powtarzalność monomerów, które polimeryzują w związku. W skrócie strukturę polimeru można przedstawić wzorem: 2 krótkożyciowe rodniki grupy metylenowej ulegają polimeryzacji, tworząc silny monomer etylenu (CH2 = CH2). Kilka identycznych monomerów jest również w stanie stworzyć silne wiązanie, ale nie podwójne.

n monomerów może uczestniczyć w polimeryzacji (ich liczba waha się od 1 do ponad 1000), wtedy wzór powstałego pierwiastka będzie pokazany następująco: (CH2-CH2) n to wzór najprostszego polimeru – polietylenu. Jeśli jeden typ monomeru jest zaangażowany w strukturę polimeru, jest to homopolimer, jeśli zaangażowanych jest dwa lub więcej rodzajów, jest to kopolimer.

Polimery: właściwości i klasyfikacja

Najczęstsza klasyfikacja polimerów według ich składu:

• organiczny o wysokiej masie cząsteczkowej;
• pierwiastek organiczny;
• nieorganiczny o dużej masie cząsteczkowej.

Klasyfikacja polimerów według pochodzenia:

• pochodzenia naturalnego, w naturalnym środowisku polimerów naturalnych (fundamentalne w tej postaci są polimery białkowe, w których monomerem jest aminokwas, polisacharydy);
• sztuczne pochodzenie w substancjach wielkocząsteczkowych – zmienione chemicznie modyfikowane substancje naturalne (tak powstaje plastik z celulozy);
• otrzymywane syntetycznie metodą polimeryzacji lub polikondensacji o różnej strukturze i długości. Właściwość i zastosowanie polimeru zależy od długości łańcucha .

Monomery mogą być rozmieszczone w przestrzeni na różne sposoby, stąd różnice w budowie. Ona może być:

• liniowy;
• klatka schodowa;
• przestrzenny.

Obejrzyj film o tym, czym są polimery.

Struktura liniowa może być łańcuchem prostym, rozciągającym się zygzakiem lub spiralą. Odcinki łańcucha są powtarzane i mocno połączone między podobnymi odcinkami tego samego łańcucha.

Cechą charakterystyczną pierwszej struktury jest posiadanie elastyczności. Stąd specyfika produktów – wysoka elastyczność i niska zmienność struktury w niskich temperaturach, nie ma kruchości, kruchości na zimno. (Na przykład polietylen).

Druga struktura obejmuje dwa łańcuchy połączone ze sobą chemicznie. Właściwości tego typu polimerów: Sztywność, wytrzymałość na wysokie temperatury i nierozpuszczalność w rozpuszczalnikach organicznych.

Przestrzenny związek powstaje nie z małych monomerów, ale z całych cząsteczek poprzecznie. Na zewnątrz ta struktura przypomina siatkę z komórkami o różnych rozmiarach. Sztywność i odporność na ciepło jest przy tym znacznie większa niż w przypadku konstrukcji liniowej.

Polimery i ich właściwości

Po podgrzaniu różne substancje zachowują się inaczej. Niektóre mają reakcję termoutwardzalną. Początkowa struktura liniowa pod wpływem wysokiej temperatury zmienia strukturę na przestrzenną, stając się substancją stałą, zachowującą w przyszłości wysoką twardość. Otrzymanego związku nie można stopić i rozpuścić. Powstałe spoiny nie podlegają ponownemu nagrzaniu. Ich przykładami są różne żywice, żywice epoksydowe, fenolowo-formaldehydowe itp.

W przeciwieństwie do tworzyw termoutwardzalnych, tworzywa termoplastyczne mogą być wielokrotnie podgrzewane. Za każdym razem, gdy topią się podczas chłodzenia, ponownie twardnieją. Powodem tego jest ich oryginalna struktura. Połączenie liniowe nie jest obciążone silnymi wiązaniami chemicznymi. Ogrzewanie niszczy istniejące słabe wiązania, a po schłodzeniu przywracane są do poprzedniej lub zmodyfikowanej postaci.

Substancja o właściwościach termoplastycznych (na przykład polietylen, poliamid, polistyren itp.) Po podgrzaniu staje się amorficzna, a nawet staje się płynna po podniesieniu temperatury. Ta właściwość jest często wykorzystywana do formowania wtryskowego, wytłaczania, wytłaczania, rozdmuchiwania, do łączenia kilku części przez spawanie.

Polimery termoplastyczne

W praktyce zdolność do stania się płynnym lub miękkim w dowolnym momencie jest stosowana bardzo skutecznie. Aby jednak proces przebiegł bez trudności, konieczne jest zrozumienie temperatury rozkładu termicznego substancji. W przypadku różnych polimerów jest inaczej, zależy to bezpośrednio od struktury cząsteczki substancji.

Dla efektywności procesu zmiękczania stosuje się technologie zmniejszające niską lepkość substancji lub podwyższające temperaturę redukcji poprzez prowadzenie procesu w pomieszczeniach z gazem obojętnym.

Tworzywo termoplastyczne może pęcznieć i strzępić się w rozpuszczalniku. Powód jest ten sam – liniowa struktura jego cząsteczki i jej duży rozmiar. Kiedy rozpuszczalnik odparowuje, struktura molekularna tworzywa termoplastycznego przyjmuje swoją pierwotną postać. Ta właściwość jest wykorzystywana do tworzenia kleju, składnika wiążącego mastyksu, barwników na bazie polimerów.

Negatywne cechy polimerów o właściwościach termoplastycznych:

• niska odporność na ciepło;
• zwiększona kruchość w niskich temperaturach;
• zwiększona płynność w wysokich temperaturach;
• utrata właściwości pod wpływem promieni ultrafioletowych;
• utlenianie powietrza;
• zmniejszona twardość powierzchni.

Przykłady zastosowań właściwości termoplastycznych

Najpopularniejszymi tworzywami termoplastycznymi na budowach iw użytku domowym są polietyleny, polipropyleny i polistyreny.

Tworzenie polietylenu jest możliwe podczas polimeryzacji etylenu. Utrzymując ciśnienie na wysokim poziomie, gaz olejowy jest poddawany obróbce w bardzo wysokiej temperaturze lub hydrolizowany jest wyekstrahowany produkt naftowy. Dla procesu ważne jest utrzymanie optymalnego stopnia Celsjusza, dodanie substancji wspomagającej proces oraz wprowadzenie tlenu.

Negatywne cechy polietylenu:

Produkty używane w życiu codziennym – rury, folie elektryczne, dźwiękochłonne, termoizolacyjne itp., inne polimery i tworzywa sztuczne.

Polipropylen otrzymuje się przez polimeryzację gazową z użyciem rozpuszczalnika. Twardszy i mocniejszy niż polietylen, ale staje się kruchy już w temperaturze -20 st. Stosowany jest w postaci bitumu, gumy. A polistyren otrzymywany jest ze styrenu i służy do wykonywania warstwy termoizolacyjnej, tworzenia płytek elewacyjnych i drobnej armatury. W odmianach z rozpuszczalnikami można również otrzymać kleje.