Що таке термопластичні полімери?

Зрозуміти, що таке термопластичні полімери допоможе будова полімерів. Особливістю будови полімерної молекули є повторюваність мономерів, які в поєднанні полімеризуються. Коротко будову полімеру можна зобразити формулою: 2 короткоживучі радикали метиленової групи полімеризуються, створивши міцний мономер етилену (СН2 = СН2). Декілька ідентичних мономерів також здатні створити міцний зв’язок, тільки вже не подвійний.

У полімеризації може брати участь n мономерів (їх кількість варіюється від 1 і понад 1000), тоді формула елемента, що вийшов, буде зображена наступним чином: (СН2-СН2)n – це формула найпростішого полімеру – поліетилену. Якщо у будові полімеру бере участь один вид мономеру – це гомополімер, якщо два види і більше – це кополімер.

Полімери: властивості та класифікація

Найпоширеніша класифікація полімерів за їх складом:

• високомолекулярне органічне;
• елементоорганічний;
• неорганічний високомолекулярний.

Класифікація полімерів за походженням:

• природне походження, у природному середовищі у природних полімерів (основні в цьому виді – полімери білків, де мономер – амінокислота, полісахариди);
• штучне походження у високомолекулярних речовин- змінені хімічно модифіковані природні речовини (так з целюлози робиться пластмаса);
• здобуті синтетичним шляхом, використовуючи полімеризацію або поліконденсацію різної структури та довжини. Від довжини ланцюжка залежить властивість та застосування полімеру.

Розташовуватися мономери у просторі можуть по-різному, звідси розбіжності у структурах. Вона може бути:

• лінійної;
• сходовий;
• просторової.

Дивіться відео про те, що таке полімери.

Лінійна структура може бути прямим ланцюжком, що простягається зигзагом або спіраллю. Ділянки ланцюга повторюються і міцно з’єднуються між аналогічними ділянками такого ж ланцюга.

Характеризуюча особливість першої структури – володіння гнучкістю. Звідси особливість продуктів – висока еластичність і мала змінність структури за низьких температур, відсутня крихкість, ламкість на морозі. (Наприклад, поліетилен).

У другій структурі бере участь два ланцюжки, хімічно пов’язані між собою. Властивості даного виду полімерів: Жорсткість, витривалість високих температур та нерозчинність у розчинниках органіки.

Просторова сполука утворюється з не дрібних мономерів, але цілих молекул поперечно. Зовні ця будова нагадує сітку з осередками різного розміру. Жорсткість і теплостійкість у цьому поєднанні значно вища, ніж у лінійної структури.

Полімери та їх характеристики

При нагріванні різні речовини поводяться однаково. У деяких зафіксовано термореактивну реакцію. Початкова лінійна структура під впливом високої температури видозмінює структуру на просторову, стаючи твердою речовиною, зберігаючи високу твердість надалі. З’єднання, що вийшло, не можна розплавити і розчинити. Повторному нагріванню з’єднання, що вийшло, не підлягають. Їх прикладом служать різні смоли, епоксидні, фенолоформальдегідні та ін.

На відміну від термореактивних з’єднань, термопластичні можна нагрівати багато разів. Щоразу після плавлення при охолодженні вони знову тверднуть. Причиною тому є їхня первісна структура. Лінійна сполука не обтяжена міцними хімічними зв’язками. Нагрівом руйнуються наявні слабкі зв’язки і за охолодженні вони відновлюються у колишньому чи зміненому вигляді.

Речовина з термопластичною характеристикою (наприклад, поліетилен, поліамід, полістирол тощо) при нагріванні стає аморфною, якщо підвищувати температуру – навіть рідкою. Ця властивість найчастіше використовується для лиття під тиском, пресування, екструзії, видування, щоб зростити кілька деталей зварюванням.

Термопластичні полімери

У практиці властивість ставати рідкими або м’якими не час застосовується дуже ефективно. Але для того, щоб процес пройшов без труднощів, потрібно розібратися температурою теплового розкладання речовини. У різних полімерів вона відрізняється, це залежить від будови молекули речовини.

Для ефективності процесу розм’якшення використовуються технології, що знижують низьку межу в’язкості речовини або підвищують температуру відновлення, проводячи процес у приміщеннях з інертним газом.

Термопласт здатний роздмухуватися і подрібнюватися в розчинній речовині. Причина та сама – лінійна структура його молекули та її великий розмір. При випаровуванні розчинника молекулярна будова термопласту набуває первісного вигляду. Ця властивість застосовується у створенні клею, в’яжучого компонента мастики, барвників на полімерній основі.

Негативні особливості полімерів, що мають термопластичну характеристику:

• низька теплостійкість;
• підвищена крихкість за негативних температур;
• підвищена плинність при високих температурах;
• втрата властивостей при попаданні ультрафіолетових променів;
• окиснення на повітрі;
• знижена твердість поверхні.

Приклади застосування властивостей термопласту

Найбільш популярними термопластами на будовах та в побутовому застосуванні стали: поліетилени, поліпропілени та полістироли.

Створення поліетилену можливе при полімеризації етилену. Підтримуючи тиск на високому рівні, обробляється дуже високою температурою нафтовий газ або видобутий нафтопродукт піддається гідролізу. Для процесу важливо дотримуватися оптимального градуса за Цельсієм, додавати речовину, що сприяє процесу, і вводити кисень.

Негативні характеристики поліетилену:

Продукти, що використовуються в побуті – труби, плівки, електро-, звуко-, теплоізоляція та ін, інші полімери та пластмаси.

Поліпропілен виходить полімеризацією газу з використанням розчинника. Твердіше і міцніше поліетилену, але стає крихким вже при – 20. Використовується у вигляді бітуму, гуми. А полістирол виходить із стиролу та використовується для теплоізоляційного шару, для створення облицювальної плитки та дрібної фурнітури. У варіаціях з розчинниками можна отримувати клеї.