омолекулярнихз'єднань і дає підставу розглядати полімерне стан як особливустан речовини.
3. Освіта,отримання і поширення полімерів
Відповідно допоширеністю в навколишньому світі полімери розташовуються в ряд:природні неорганічні полімери>> природні органічні полімери>синтетичні полімери.
Синтетичні полімери.Штучні полімерні матеріали (Формули полімерів, згаданих у даномурозділі, наведені в таблиці 1.4.). Людина давно використовує природніполімерні матеріали в своєму житті. Це шкіра, хутра, вовна, шовк, бавовна іт.п., використовувані для виготовлення одягу, різні сполучні (цемент,вапно, глина), що утворюють при відповідній обробці тривимірні полімернітіла, широко використовувані як будівельні матеріали. Однак промисловевиробництво ланцюгових полімерів почалося на початку XX ст., хоча передумови дляцього створювалися раніше.
Практично відразу жпромислове виробництво полімерів розвивалося у двох напрямках - шляхомпереробки природних органічних полімерів в штучні полімерніматеріали та шляхом отримання синтетичних полімерів з органічнихнизькомолекулярних сполук.
У першому випадкувеликотоннажне виробництво базується на целюлозі. Перший полімернийматеріал з фізично модифікованої целюлози - целулоїд - був отриманий щена початку XX ст. Великомасштабне виробництво простих і складних ефірів целюлозибуло організовано до і після другої світової війни і існує до теперішньогочасу. На їх основі виробляють плівки, волокна, лакофарбові матеріали тазагусники. Необхідно відзначити, що розвиток кіно та фотографії виявилосяможливим лише завдяки появі прозорої плівки з нітроцелюлози.
Синтетичні полімеривиходять шляхом ступінчастої або ланцюгової полімеризації низькомолекулярнихсполук - мономерів. Ступенева полімеризація, звана такожполіконденсацією, здійснюється шляхом реакції функціональних груп мономерів,з'єднання яких часто супроводжується відщеплення низькомолекулярногопродукту, наприклад:
HO-R-OH + HOOC-R'-COOH в†’ HO-ROC (O) R'-COOH + H 2 O
У цьому випадку частішевживається термін поліконденсація. В ході ступінчастою полімеризації спочаткуутворюються димери, потім тримери, тетрамери і т.д. Ці проміжні продуктиможуть бути виділені на будь-якій стадії полімеризації.
Ланцюгова полімеризаціяздійснюється шляхом послідовного приєднання до зростаючих ланцюгів зактивними центрами на кінці мономерів в результаті розкриття містяться в нихненасичених зв'язків або циклів. Характерною ознакою ланцюгової полімеризаціїє дуже короткий час життя (менше секунди) зростання ланцюга, несучоїактивний центр, і неможливість виділити її в незмінному стані. Активнимцентром в ланцюгової полімеризації може бути радикал, катіон або аніон, вВідповідно з чим розрізняють радикальну, катіонів та аніонів полімеризації.Нижче наведена реакція приєднання етилену до ланцюга, несучої на кінцівільний радикал:
Зі схеми видно, що приєднаннямономеру супроводжується регенерацією активного центру на кінці ланцюга.
Виробництвосинтетичних полімерів почалося в 1906 р., коли Л. Бакеланд запатентував так звану бакелітових смолу - продукт конденсації фенолу і формальдегіду,преобертовий при нагріванні в тривимірний полімер. Протягом десятиліть вінзастосовувався для виготовлення корпусів електротехнічних приладів,акумуляторів, телевізорів, розеток тощо, а в даний час частішевикористовується як сполучна і адгезив.
Завдяки зусиллям ГенріФорда, перед Першою світовою війною почався бурхливий розвиток автомобільноїпромисловості спочатку на основі натурального, потім також і синтетичногокаучуку. Виробництво останнього було освоєно напередодні Другої світової війни вРадянському Союзі, Англії, Німеччині та США. У ці ж роки було освоєнопромислове виробництво полістиролу і полівінілхлориду, що єпрекрасними електроізолюючі матеріалами, а також поліметилметакрилату - безорганічного скла під назвою В«плексигласВ» було б неможливо масовелітакобудування в роки війни.
Після війни відновилосявиробництво поліамідного волокна і тканин (капрон, нейлон), розпочате ще довійни. Протягом війни все це виробництво було переорієнтовано на випускпарашутів. У 50-х рр.. XX в. було розроблено поліефірне волокно і освоєновиробництво тканин на його основі під назвою лавсан абополіетилентерефталат. Поліпропілен та нітрон - штучна шерсть зполиакрилонитрила замикають список синтетичних волокон, які використовуєсучасна людина для одягу та виробничої діяльності. У першому випадкуці волокна дуже часто поєднуються з натуральними волокнами з целюлози або збілка (бавовна, шерсть, шовк).
Епохальним подією вСвіт полімерів було відкриття в середині 50-х років XX сторіччя і швидкепромислове освоєння каталізаторів Циглера - Натта, що призвело до появиполімерних матеріалів на основі поліолефінів і, перш за все, поліпропілену іполіетилену низького тиску (до цього було освоєно виробництво поліетиленупри тиску порядку 1000 атм), а також стереорегулярность полімерів, здатних докристалізації. Потім були впроваджені у масове виробництво поліуретани -найбільш поширені герметики, адгезиви і пористі м'які матеріали(Поролон), а також полісілоксани - елементорганіческіе полімери, що володіютьбільш високими в порівнянні з органічними полімерами термостійкістю іеластичністю.
Список замикають такзвані унікальні полімери, синтезовані в 60-70 рр.. XX в. До нихвідносяться ароматичні поліаміди, полііміди, поліефіри, поліефіркетони та ін;неодмінним атрибутом цих полімерів є наявність у них ароматичнихциклів і (або) ароматичних конденсованих структур. Для них характернопоєднання видатних значень міцності і термостійкості.
Період розробки таосвоєння виробництва основних полімерних матеріалів закінчився в 70-х рр.. До90-м рр.. XX в. щорічне споживання полімерних матеріалів на душу населення(Кг/рік) досягло в розвинених країнах високого рівня, який постійнозбільшується на 2-3% в рік:
полімервисокомолекулярна сполука
Німеччина
США
Швеція
Японія
Італія
Франція
101, 9
75, 8
67, 9
57, 8
53, 0
50, 6
До теперішнього часумасове виробництво полімерних матеріалів базується на ланцюгових полімерах,обсяги виробництва найважливіших з яких на початку 90-х р. XX в. складали (млнт в рік):
поліетилен
31,9
поліуретани
5,2
полівінілхлорид
21,0
фенопласти
3,5
полістирол
12,0
амінопласти
1,0
поліпропілен
12,0
епоксидні смоли
0,7
поліаміди
4,5
Природні органічніполімери. Природні органічне полімери утворюються в рослинних і твариннихорганізмах. Найважливішими з них є полісахариди, білки і нуклеїновікислоти, з яких в значній мірі складаються тіла рослин і тварин(Табл. 1. 1) і які забезпечують саме функціонування життя на Землі.Вважається, що вирішальним етапом у виникненні життя на Землі з'явилосяосвіту з простих органічних молекул більш ск...
