SYNTEETTISET POLYMEERIT: OMINAISUUDET, TYYPIT JA ESIMERKIT - KEMIA - 2026

Synteettisiä polymeerejä ovat ne, jotka on valmistettu ihmisen käsi laboratoriossa tai teollisuudenaloilla. Rakenteellisesti ne koostuvat pienten yksiköiden, nimeltään monomeerien, liitosta, jotka linkittävät muodostamaan niin kutsutun polymeeriketjun tai verkon.

Alempi ylempi kuvaa "spagetti" -tyyppistä polymeerirakennetta. Jokainen musta piste edustaa monomeeriä, joka on kytketty toiseen kovalenttisella sidoksella. Pisteiden peräkkäisyys johtaa polymeeriketjujen kasvuun, joiden identiteetti riippuu monomeerin luonteesta.

Lisäksi suurin osa sen monomeereistä on johdettu öljystä. Tämä saavutetaan prosessisarjalla, joka koostuu hiilivetyjen ja muiden orgaanisten lajien koon pienentämisestä pienten ja synteettisesti monipuolisten molekyylien saamiseksi.

ominaisuudet

Aivan kuten polymeerien mahdolliset rakenteet ovat erilaisia, niin ovat myös niiden ominaisuudet. Nämä kulkevat käsi kädessä lineaarisuuden, haaroittumisen (puuttuu ketjujen kuvassa), sidosten ja monomeerien molekyylipainojen kanssa.

Huolimatta siitä, että on olemassa rakennekuvioita, jotka määrittelevät polymeerin ominaisuuden - ja siten sen tyypin -, useimmilla on kuitenkin joitain yhteisiä ominaisuuksia ja ominaisuuksia. Jotkut näistä ovat:

- Niiden tuotantokustannukset ovat suhteellisen alhaiset, mutta kierrätyskustannukset ovat korkeat.

- Koska niiden rakenteet voivat käyttää paljon tilaa, ne eivät ole kovin tiheitä materiaaleja ja lisäksi mekaanisesti erittäin kestäviä.

- Ne ovat kemiallisesti inerttejä tai riittäviä kestämään happamien (HF) ja emäksisten (NaOH) aineiden hyökkäyksiä.

- Johtotaiteiden puute; siksi he ovat huonoja sähkönjohtajia.

Tyypit

Polymeerit voidaan luokitella niiden monomeerien, polymerointimekanismin ja ominaisuuksien perusteella.

Homopolymeeri on sellainen, joka koostuu yhden tyyppisistä monomeeriyksiköistä:

100A => AAAAAAA…

Vaikka kopolymeeri on sellainen, joka koostuu kahdesta tai useammasta erilaisesta monomeeriyksiköstä:

20A + 20B + 20C => ABCABCABC…

Yllä olevat kemialliset yhtälöt vastaavat lisäyksellä syntetisoituja polymeerejä. Näissä polymeeriketju tai -verkko kasvaa, kun enemmän monomeerejä sitoutuu siihen.

Toisaalta kondensaation kautta tapahtuvien polymeerien tapauksessa monomeerien sitoutumiseen liittyy pienen molekyylin vapautuminen, joka "kondensoituu":

A + A => AA + s

AA + A => AAA + p…

Monissa polymeroinneissa p = H ₂ O, kuten tapahtuu polyfenolien syntetisoitiin formaldehydin (HC ₂ = O).

Ominaisuuksiensa perusteella synteettiset polymeerit voidaan luokitella:

kestomuovit

Ne ovat lineaarisia tai vähän haarautuneita polymeerejä, joiden molekyylien väliset vuorovaikutukset voidaan poistaa lämpötilan vaikutuksesta. Tämä johtaa niiden pehmenemiseen ja muovaamiseen ja helpottaa niiden kierrätystä.

Termostabiilit

Toisin kuin kestomuoveja, lämpökovettuvilla polymeereillä on polymeerirakenteissaan monia haaraketjuja. Tämän ansiosta ne kestävät korkeita lämpötiloja muodonmuutoksia tai sulamatta johtuen voimakkaasta molekyylienvälisestä vuorovaikutuksestaan.

elastomeerit

Ne ovat polymeerejä, jotka kykenevät kestämään ulkoista painetta rikkomatta, muodonmuutosta mutta palautuessaan alkuperäiseen muotoonsa.

Tämä johtuu siitä, että niiden polymeeriketjut ovat kytkettyinä, mutta molekyylien väliset vuorovaikutukset niiden välillä ovat riittävän heikot antamaan paineen alaisena.

Kun tämä tapahtuu, vääristynyt materiaali pyrkii järjestämään ketjutsa kiteiseen järjestelyyn "hidastaen" paineen aiheuttamaa liikettä. Sitten, kun tämä katoaa, polymeeri palaa alkuperäiseen amorfiseen järjestelyyn.

kuidut

Ne ovat polymeerejä, joilla on alhainen joustavuus ja venyvyys niiden polymeeriketjujen symmetrian ja niiden välisen suuren affiniteetin ansiosta. Tämä affiniteetti antaa heille olla vuorovaikutuksessa voimakkaasti muodostaen lineaarisen kiteisen järjestelyn, joka kestää mekaanista työtä.

Tämäntyyppinen polymeeri on käyttökelpoinen kankaiden, kuten puuvilla, silkki, villa, nylon jne. Valmistuksessa.

esimerkit

Nylon

Nailon on täydellinen esimerkki kuitutyyppisestä polymeeristä, jota löytyy monesta käytöstä tekstiiliteollisuudessa. Sen polymeeriketju koostuu polyamidista, jolla on seuraava rakenne:

Tämä ketju vastaa nailonin 6,6 rakennetta. Jos lasketaan hiiliatomit (harmaat) alkaen ja päättyen punaiseen palloon kiinnittyneisiin, niitä on kuusi.

Samoin on kuusi hiiltä, ​​jotka erottavat siniset pallot. Toisaalta sininen ja punainen pallo vastaavat amidiryhmää (C = ONH).

Tämä ryhmä kykenee toimimaan vuorovaikutuksessa vedysidosten kautta muiden ketjujen kanssa, jotka voivat myös omaksua kiteisen järjestelyn niiden säännöllisyyksien ja symmetrioiden ansiosta.

Toisin sanoen nylonilla on kaikki ominaisuudet, jotka ovat välttämättömiä kuituksi katsomiseksi.

polykarbonaatti

Se on läpinäkyvä muovipolymeeri (pääasiassa kestomuovi), jolla valmistetaan ikkunoita, linssejä, kattoja, seiniä jne. Yllä olevassa kuvassa on polykarbonaateilla valmistettu kasvihuone.

Millainen on sen polymeerinen rakenne ja mistä nimi polykarbonaatti tulee? Tässä tapauksessa se ei tarkoita tiukasti anionia CO ₃ ², vaan tätä ryhmää, joka osallistuu kovalenttisiin sidoksiin molekyyliketjussa:

Siten R voi olla mitä tahansa tyyppistä molekyyliä (tyydyttyneitä, tyydyttymättömiä, aromaattisia jne.), Mikä johtaa laajaan polykarbonaattipolymeerien ryhmään.

Polystyreeni

Se on yksi arkielämän yleisimmistä polymeereistä. Yllä olevan kuvan muovikupit, lelut, tietokone- ja televisioesineet sekä mallinuken pää (kuten muut esineet) on valmistettu polystyreenistä.

Sen polymeerinen rakenne koostuu n styreenin liitoksesta, muodostaen ketjun, jolla on korkea aromaattiset komponentit (kuusikulmaiset renkaat):

Polystyreeniä voidaan käyttää syntetisoimaan muita kopolymeerejä, kuten SBS (poly (styreeni-butadieenistyreeni)), jota käytetään sovelluksissa, jotka vaativat kestävää kumia.

polytetrafluorieteeni

Tunnetaan myös nimellä Teflon, se on polymeeri, jota on läsnä monissa keittiövälineissä ja jolla on tarttumista estävä vaikutus (mustat pannut). Tämä antaa ruoan paistaa ilman tarvetta lisätä voita tai muuta rasvaa.

Sen rakenne koostuu polymeeriketjusta, jonka "peittävät" F-atomit molemmilta puolilta. Nämä F: t ovat vuorovaikutuksessa hyvin heikosti muiden hiukkasten, kuten rasvaisten, kanssa, estäen niitä tarttumasta astian pintaan.

Viitteet

1. Charles E. Carraher Jr. (2018). Synteettiset polymeerit. Haettu 7. toukokuuta 2018, osoitteesta: chemistryexplained.com
2. Wikipedia. (2018). Luettelo synteettisistä polymeereistä. Haettu 7. toukokuuta 2018, osoitteesta: en.wikipedia.org
3. Carnegie Mellon University. (2016). Luonnolliset vs. synteettiset polymeerit. Haettu 7. toukokuuta 2018, osoitteesta: cmu.edu
4. Polymeeritieteen oppimiskeskus. (2018). Synteettiset polymeerit. Haettu 7. toukokuuta 2018, sivulta: pslc.ws
5. Yassine Mrabet. (29. tammikuuta 2010). Nylon 3D.. Haettu 7. toukokuuta 2018, osoitteesta: commons.wikimedia.org
6. Koulutusportaali. (2018). Polymeerien ominaisuudet. Haettu 7. toukokuuta 2018, osoitteesta: portaleducativo.net
7. Tieteelliset tekstit. (23. kesäkuuta 2013). Synteettiset polymeerit. Haettu 7. toukokuuta 2018, osoitteesta: textchemicalos.com