Nyenzo za polima: teknolojia, aina, uzalishaji na matumizi

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 10:41

Nyenzo za polimeri ni misombo ya kemikali ya molekuli ya juu ambayo inajumuisha monoma nyingi za molekuli ndogo za muundo sawa. Mara nyingi, vipengele vifuatavyo vya monomeric hutumiwa kwa ajili ya utengenezaji wa polima: ethylene, kloridi ya vinyl, dekloridi ya vinyl, acetate ya vinyl, propylene, methyl methacrylate, tetrafluoroethilini, styrene, urea, melamine, formaldehyde, phenol. Katika makala haya, tutazingatia kwa undani nyenzo za polymeric ni nini, ni nini kemikali na tabia zao za kimwili, uainishaji na aina.

Aina za polima

Kipengele cha molekuli za nyenzo hii ni uzito mkubwa wa Masi, ambayo inalingana na thamani ifuatayo: М>5103. Misombo yenye kiwango cha chini cha parameter hii (M=500-5000) inaitwa oligomers. Katika misombo ya chini ya uzito wa Masi, wingi ni chini ya 500. Aina zifuatazo za vifaa vya polymeric zinajulikana: synthetic na asili. Mwisho ni pamoja na mpira wa asili, mica, pamba, asbestosi, selulosi, nk Hata hivyo, nafasi kuu inachukuliwa na polima za synthetic, ambazo hupatikana kutokana na mchakato wa awali wa kemikali kutoka kwa misombo ya chini ya Masi-uzito. kutegemeakutoka kwa njia ya utengenezaji wa vifaa vya juu vya Masi, polima hutofautishwa, ambazo huundwa kwa polycondensation au kwa mmenyuko wa kuongeza.

Upolimishaji

Mchakato huu ni mchanganyiko wa vijenzi vya uzani wa chini wa molekuli hadi uzani wa juu wa molekuli ili kupata minyororo mirefu. Kiwango cha upolimishaji ni idadi ya "mers" katika molekuli za muundo fulani. Mara nyingi, vifaa vya polymeric vina kutoka elfu hadi elfu kumi ya vitengo vyao. Misombo ifuatayo inayotumiwa kwa kawaida hupatikana kwa upolimishaji: polyethilini, polypropen, kloridi ya polyvinyl, polytetrafluoroethilini, polystyrene, polybutadiene, nk.

Polycondensation

Mchakato huu ni mmenyuko wa hatua, ambao unajumuisha kuchanganya idadi kubwa ya monoma za aina moja, au jozi ya vikundi tofauti (A na B) kuwa polycapacitors (makromolekuli) na uundaji wa wakati mmoja wa yafuatayo. by-bidhaa: alkoholi ya methyl, dioksidi kaboni, kloridi hidrojeni, amonia, maji, n.k. Polycondensation huzalisha silikoni, polisulfones, polycarbonates, plastiki amino, plastiki phenolic, poliesta, poliamidi na nyenzo nyingine za polima.

Polyaaddition

Mchakato huu unaeleweka kama uundaji wa polima kama matokeo ya athari za nyongeza nyingi za vijenzi vya monomeriki ambavyo vina michanganyiko ya athari kwa monoma za vikundi visivyojaa (mizunguko tendaji au dhamana mbili). Tofauti na polycondensation, mmenyuko wa polyaddition unaendelea bila bidhaa yoyote. Mchakato muhimu zaidi wa teknolojia hii ni uponyaji wa resini za epoxy na utengenezaji wa polyurethanes.

Uainishaji wa polima

Muundo wa nyenzo zote za polimeri umegawanywa katika isokaboni, kikaboni na elementi asilia. Wa kwanza wao (glasi ya silicate, mica, asbestosi, keramik, nk) hawana kaboni ya atomiki. Zinatokana na oksidi za alumini, magnesiamu, silicon, nk. Polima za kikaboni zinajumuisha darasa kubwa zaidi, zina vyenye kaboni, hidrojeni, nitrojeni, sulfuri, halojeni na atomi za oksijeni. Nyenzo za polymeric za Organoelement ni misombo ambayo katika minyororo kuu ina, pamoja na wale waliotajwa, atomi za silicon, alumini, titani na vipengele vingine vinavyoweza kuchanganya na radicals ya kikaboni. Mchanganyiko kama huo haufanyiki kwa asili. Hizi ni polima za syntetisk pekee. Wawakilishi wa tabia wa kundi hili ni misombo ya msingi wa organosilicon, ambayo mnyororo wake mkuu umejengwa kutoka kwa atomi za oksijeni na silicon.

Ili kupata polima zenye sifa zinazohitajika, teknolojia mara nyingi haitumii vitu "safi", lakini michanganyiko yake na viambajengo hai au isokaboni. Mfano mzuri ni nyenzo za ujenzi za polima: chuma-plastiki, plastiki, fiberglass, simiti ya polima.

Muundo wa polima

Upekee wa sifa za nyenzo hizi ni kwa sababu ya muundo wao, ambao, kwa upande wake, umegawanywa katika aina zifuatazo: matawi ya mstari, mstari, anga.na makundi makubwa ya Masi na miundo maalum ya kijiometri, pamoja na ngazi. Hebu tuzingatie kwa ufupi kila mojawapo.

Nyenzo za polimeri zenye muundo wa matawi ya mstari, pamoja na msururu mkuu wa molekuli, zina matawi ya kando. Polima hizi ni pamoja na polypropen na polyisobutylene.

Nyenzo zilizo na muundo wa mstari huwa na minyororo mirefu ya zigzag au ond. Macromolecules yao kimsingi ni sifa ya marudio ya tovuti katika kundi moja la kimuundo la kiungo au kitengo cha kemikali cha mnyororo. Polima zilizo na muundo wa mstari zinajulikana kwa uwepo wa macromolecules ndefu sana na tofauti kubwa katika asili ya vifungo kando ya mnyororo na kati yao. Hii inahusu vifungo vya intermolecular na kemikali. Macromolecules ya nyenzo hizo ni rahisi sana. Na mali hii ni msingi wa minyororo ya polima, ambayo inaongoza kwa sifa mpya za ubora: elasticity ya juu, pamoja na kutokuwepo kwa brittleness katika hali ya kutibiwa.

Na sasa hebu tujue ni nyenzo gani za polima zilizo na muundo wa anga. Dutu hizi huunda, wakati macromolecules ni pamoja na kila mmoja, vifungo vikali vya kemikali katika mwelekeo wa transverse. Matokeo yake, muundo wa mesh unapatikana, ambao una msingi usio na sare au wa anga wa mesh. Polima za aina hii zina upinzani mkubwa wa joto na rigidity kuliko zile za mstari. Nyenzo hizi ndizo msingi wa vitu vingi vya kimuundo visivyo vya metali.

Molekuli za nyenzo za polima zenye muundo wa ngazi zinajumuisha jozi ya minyororo ambayo imeunganishwa kwa bondi ya kemikali. Hizi ni pamoja napolima za organosilicon, ambazo zina sifa ya kuongezeka kwa ugumu, upinzani wa joto, kwa kuongeza, haziingiliani na vimumunyisho vya kikaboni.

Muundo wa awamu ya polima

Nyenzo hizi ni mifumo inayojumuisha maeneo ya amofasi na fuwele. Wa kwanza wao husaidia kupunguza ugumu, hufanya polymer elastic, yaani, uwezo wa deformations kubwa reversible. Awamu ya fuwele husaidia kuongeza nguvu zao, ugumu, moduli ya elastic, na vigezo vingine, huku kupunguza kubadilika kwa molekuli ya dutu. Uwiano wa kiasi cha maeneo hayo yote kwa kiasi cha jumla huitwa kiwango cha crystallization, ambapo kiwango cha juu (hadi 80%) kina polypropylenes, fluoroplasts, polyethilini ya juu-wiani. Kloridi za polyvinyl, polyethilini zenye msongamano wa chini zina kiwango cha chini cha ukaushaji.

Kulingana na jinsi nyenzo za polima zinavyofanya kazi wakati wa kupashwa joto, kwa kawaida hugawanywa katika thermosetting na thermoplastic.

polima za Thermoset

Nyenzo hizi kimsingi zina muundo wa mstari. Inapokanzwa, hupungua, lakini kutokana na athari za kemikali zinazotokea ndani yao, muundo hubadilika kuwa wa anga, na dutu hii inageuka kuwa imara. Katika siku zijazo, ubora huu unadumishwa. Vifaa vya mchanganyiko wa polymer hujengwa juu ya kanuni hii. Kupokanzwa kwao baadae haipunguza dutu, lakini husababisha tu kuharibika kwake. Mchanganyiko wa thermoset uliomalizika haufunguki au kuyeyuka, kwa hivyohairuhusiwi kuitayarisha tena. Nyenzo ya aina hii ni pamoja na silikoni ya epoxy, phenol-formaldehyde na resini zingine.

polima za thermoplastic

Nyenzo hizi, zikipashwa, kwanza hulainisha na kisha kuyeyuka, na kisha kugumu zaidi zinapopozwa. Polima za thermoplastic hazifanyi mabadiliko ya kemikali wakati wa matibabu haya. Hii inafanya mchakato kugeuzwa kabisa. Dutu za aina hii zina muundo wa matawi ya mstari au mstari wa macromolecules, kati ya ambayo nguvu ndogo hutenda na hakuna vifungo vya kemikali kabisa. Hizi ni pamoja na polyethilini, poliamidi, polistyrenes, n.k. Teknolojia ya nyenzo za polima za aina ya thermoplastic hutoa uzalishaji wao kwa ukingo wa sindano katika molds zilizopozwa na maji, kukandamiza, extrusion, kupuliza, na mbinu zingine.

Sifa za kemikali

Polima zinaweza kuwa katika hali zifuatazo: kigumu, kimiminiko, amofasi, awamu ya fuwele, pamoja na mgeuko wa elastic, mnato na kioo. Kuenea kwa matumizi ya vifaa vya polymeric ni kwa sababu ya upinzani wao mkubwa kwa vyombo vya habari vya fujo, kama vile asidi iliyokolea na alkali. Wao si chini ya kutu ya electrochemical. Kwa kuongeza, kwa kuongezeka kwa uzito wao wa Masi, umumunyifu wa nyenzo katika vimumunyisho vya kikaboni hupungua. Na polima, ambazo zina muundo wa pande tatu, kwa ujumla haziathiriwi na vimiminika vilivyotajwa.

Tabia za kimwili

Polima nyingi ni vihami, kwa kuongeza, ni nyenzo zisizo za sumaku. Kati ya vifaa vyote vya kimuundo vinavyotumiwa, pekee vina conductivity ya chini ya mafuta na uwezo wa juu wa joto, pamoja na kupungua kwa joto (karibu mara ishirini zaidi kuliko ile ya chuma). Sababu ya kupoteza kwa ukali wa makusanyiko mbalimbali ya kuziba chini ya hali ya joto ya chini ni kinachojulikana mpito wa kioo wa mpira, pamoja na tofauti kali kati ya coefficients ya upanuzi wa metali na rubbers katika hali ya vitrified.

Mitambo

Nyenzo za polymeric zina anuwai ya sifa za kiufundi, ambazo zinategemea sana muundo wao. Mbali na parameter hii, mambo mbalimbali ya nje yanaweza kuwa na ushawishi mkubwa juu ya mali ya mitambo ya dutu. Hizi ni pamoja na: joto, mzunguko, muda au kiwango cha upakiaji, aina ya hali ya dhiki, shinikizo, asili ya mazingira, matibabu ya joto, nk. Kipengele cha mali ya mitambo ya vifaa vya polymeric ni nguvu zao za juu kwa ugumu wa chini sana (ikilinganishwa). kwa metali).

Polima kwa kawaida hugawanywa katika zile ngumu, moduli nyororo ambayo inalingana na E=1–10 GPa (nyuzi, filamu, plastiki), na vitu laini vya elastic sana, moduli ya elastic ambayo ni E=1– 10 MPa (mpira). Mifumo na utaratibu wa uharibifu wa zote mbili ni tofauti.

Nyenzo za polymeric zina sifa ya anisotropi iliyotamkwa ya sifa, pamoja na kupungua kwa nguvu, ukuzaji wa kutambaa chini ya upakiaji wa muda mrefu. Pamoja na hii waokuwa na upinzani wa juu wa uchovu. Ikilinganishwa na metali, hutofautiana katika utegemezi mkali wa mali ya mitambo kwenye joto. Moja ya sifa kuu za vifaa vya polymeric ni deformability (pliability). Kulingana na kigezo hiki, katika anuwai ya halijoto, ni kawaida kutathmini sifa zao kuu za kiutendaji na kiteknolojia.

Nyenzo za sakafu ya polima

Sasa hebu tuzingatie mojawapo ya chaguo za utumizi wa vitendo wa polima, kuonyesha anuwai kamili ya nyenzo hizi. Dutu hizi hutumiwa sana katika ujenzi na ukarabati na kazi za kumaliza, hasa katika sakafu. Umaarufu mkubwa unaelezewa na sifa za dutu inayohusika: ni sugu kwa abrasion, ina conductivity ya chini ya mafuta, ina ngozi kidogo ya maji, ina nguvu na ngumu, ina rangi ya juu na sifa za varnish. Uzalishaji wa vifaa vya polymeric unaweza kugawanywa kwa masharti katika vikundi vitatu: linoleums (iliyovingirishwa), bidhaa za tile na mchanganyiko kwa ajili ya ufungaji wa sakafu isiyo imefumwa. Hebu tuangalie kwa haraka kila moja sasa.

Linoleums hutengenezwa kwa misingi ya aina tofauti za vichungio na polima. Wanaweza pia kujumuisha plastiki, vifaa vya usindikaji na rangi. Kulingana na aina ya nyenzo za polymer, polyester (glyphthalic), kloridi ya polyvinyl, mpira, colloxylin na mipako mingine inajulikana. Kwa kuongezea, kulingana na muundo, wamegawanywa kuwa isiyo na msingi na kwa sauti na msingi wa kuhami joto, safu moja na safu nyingi, na laini, laini.na bati, pamoja na rangi moja na rangi nyingi.

Nyenzo za vigae zilizotengenezwa kwa misingi ya vijenzi vya polima huwa na mkwaruzo mdogo sana, ukinzani na kemikali. Kulingana na aina ya malighafi, aina hii ya bidhaa za polymer imegawanywa katika kloridi ya coumarone-polyvinyl, coumarone, kloridi ya polyvinyl, mpira, phenolite, tiles za bituminous, pamoja na chipboard na fiberboard.

Nyenzo za sakafu isiyo na mshono ndizo zinazofaa zaidi na za usafi kutumia, zina nguvu nyingi. Mchanganyiko huu kwa kawaida hugawanywa katika simenti ya polima, simiti ya polima na asetati ya polyvinyl.